第21章 氧化磷酸化,氧化磷酸化：糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量使ADP和Pi合成ATP的过程称。,（一）线粒体结构,（二）线粒体呼吸链,定义：线粒体基质是呼吸底物氧化的场所，底物在这里氧化所产生的NADH和FADH2将质子和电子转移到内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载体的传递，最后传递给O2生成H2O。这种由载体组成的电子传递系统称电子传递链（eclctron transfer chain),因为其功能和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。,组成,（三）电子传递链的各个成员,1、NADH-Q还原酶（NADH脱氢酶、复合体）,鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素,2、辅酶Q （CoQ、Q、泛醌）,不同种类CoQ侧链异戊二烯基数目不同 脂溶性辅酶、可在脂双层中扩散 与蛋白质结合不紧密,灵活的电子载体,3、琥珀酸Q还原酶（复合体）嵌在线粒体内膜（包括琥珀酸脱氢酶）电子传递：FADH2 Fe-S CoQ,4、细胞色素还原酶（复合体）cytochrome,Cyt是含铁的Pr 以血红素为辅基电子传递蛋白还原型Cyt有光谱吸收现象,电子传递：CoQ Cytbc1 Cytc,抗霉素A,黏噻唑菌醇,5、细胞色素c（cytc） 单一多肽链 易溶于水 与Cytc1含相同辅基，但蛋白组成不同,6、细胞色素氧化酶（ Cytc氧化酶、复合体）,位于线粒体呼吸链末端的蛋白复合物 活性部分主要包括cyta和a3,Cytaa3复合体(细胞色素c氧化酶) 除含2个铁卟啉，还含2个铜原子(Cu+ Cu2+),a- CuA聚族,a3- CuB聚族,氰化物、叠氮化物、CO,Movie as whole,NADH呼吸链,NADH,FMN,CoQ,Fe-S,Cyt c1,O2,Cyt b,Cyt c,Cyt aa3,Fe-S,FAD,Fe-S,琥珀酸等,复合物 II,复合物 IV,复合体 I,复合物 III,NADH脱氢酶,细胞色素还原酶,细胞色素氧化酶,琥珀酸-辅酶Q还原酶,FADH2呼吸链,（四）氧化磷酸化作用的机制,NADH + H+ + O2 H2O + NAD+ G = -220kJ/mol,能量偶联假说1953年 Edward Slater 化学偶联假说1964年 Paul Boyer 构象偶联假说1961年 Peter Mitchell 化学渗透假说,1978年获诺贝尔化学奖,1、化学渗透假说,a. 线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵 b. 电子由高能状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动膜内侧的H+迁移到膜外侧（内膜对H+是不通透的），在膜内外侧产生了跨膜质子梯度 和电位梯度 c. 在膜内外势能差的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP合酶组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和磷酸合成ATP,头部含5种不同的亚基（3、3、1、1 、1 ）F0与线粒体电子传递系统连接（质子通道）,2、ATP synthese,氧化磷酸化重建示意图,3、对质子流在ATP合成作用中的进一步探讨,解偶联剂（uncoupler） 使电子传递和ATP形成两个过程分离；不抑制电子传递，只抑制ATP形成；使电子传递所产生的自由能变为热能；对底物水平磷酸化没有影响2,4-二硝基苯酚、双香豆素,（五）氧化磷酸化的解偶联,pH=7 脂不溶,脂溶性,增加膜对质子的通透性,区别：氧化磷酸化抑制剂 既抑制氧的利用，又抑制ATP的形成 但不抑制电子传递过程 寡霉素,褐色脂肪的产热机制 氧化磷酸化解偶联,产热素,内源解偶联作用使 机体产生热,（六）质子动力为主动转运提供能量 （七）电子传递和磷酸化中的P/O比 P/O比： NADH呼吸链：2.5 FADH2呼吸链：1.5,（八）胞浆NADH的再氧化（穿梭系统）,NADH不能穿过线粒体内膜 1、甘油-3-磷酸穿梭途径（肌肉、脑等） 2、苹果酸-天冬氨酸穿梭途径（心脏、肝脏细胞）,胞浆中 甘油-3-磷酸脱氢酶,甘油-3-磷酸,磷酸二羟丙酮,线粒体中 甘油-3-磷酸脱氢酶,