资源描述：
《生物化学Chapter-12-Electron-transport-&-oxidative-phos》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
第十二章电子传递与氧化磷酸化(ElectronTransportandOxidativePhosphorylation)线粒体的结构电子传递链氧化磷酸化一些相关问题（自由基）
1Question:葡萄糖氧化时有哪些脱氢酶？电子受体是什么？甘油醛－3－磷酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合物琥珀酸脱氢酶苹果酸脱氢酶
2第一节线粒体的结构
3线粒体穿梭系统1.动物细胞内线粒体外的NADH通过间接的途径——穿梭机制进入线粒体。动物细胞内已知有两个穿梭系统：磷酸甘油穿梭系统，主要存在于肌细胞；苹果酸穿梭系统，主要存在于肝细胞。
4磷酸甘油穿梭系统
5
6
72.真菌和高等植物细胞内线粒体外的NADH直接进入呼吸链进行氧化。这些细胞的线粒体内膜上存在着一种特殊的NADH脱氢酶——外NADH脱氢酶：胞液中的NADH很容易穿过线粒体的外膜进入膜间隙，在内膜的外表面被外NADH脱氢酶催化脱氢，沿着FADH2呼吸链进行氧化。这种方式不通过复合物Ⅰ，P/O为2。
83.ADP-ATP转运蛋白ATP的输出和ADP的输入导致每次转运输出一个负电荷，其能量来源于线粒体膜电位差（质子梯度）
9第二节电子传递链一.电子传递载体二.电子传递链中传递载体的排列顺序三.电子传递体复合物的组成与排列
10电子传递载体（1）烟酰胺核苷酸类 （2）黄素蛋白（3）辅酶Q（COQ）（4）铁硫蛋白 （5）细胞色素类
11（1）烟酰胺核苷酸类由NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物。NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。
12（2）黄素蛋白FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)是核黄素(维生素B2)的衍生物。
13RH2+酶-FMN=R+酶-FMNH2RH2+酶-FAD=R+酶-FADH2
14（3）辅酶Q（COQ）又称为泛醌（UQ），它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。
15
16
17（4）铁硫蛋白它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通过Fe3+Fe2+变化起传递电子的作用。
18（5）细胞色素类
19细胞色素类（简写为cyt.）是含铁的电子传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子处于卟啉环的中心，构成血红素。细胞色素主要是通过Fe3+Fe2+的互变起传递电子的作用的。
20cyt.a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有铜离子，分子中的铜离子可以发生Cu+Cu2+的互变，传递电子。
21电子传递链中传递载体的排列顺序
22电子传递链（electrontransportchain）是由一些氧化还原电位不同的氢传递体和电子传递体按一定顺序组成了从供氢体到氧之间传递电子的链称为电子传递链，也称呼吸链（respiratorychain）。
23
24（鱼藤酮）（抗霉素A）电子传递链抑制剂的映证：
25
26电子传递体复合物的组成与排列
27
28
29
30
31(1)NADH辅酶Q氧化还原酶简写为NADHQ氧化还原酶,即复合物Ⅰ,它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及辅酶Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是一种还原酶。它的活性部分含有辅基FMN和铁硫蛋白。NADH+Q+H+=========NAD++QH2NADHQ氧化还原酶
32
33（2）琥珀酸-辅酶Q氧化还原酶琥珀酸是生物代谢过程（柠檬酸循环）中产生的中间产物，它在琥珀酸-Q还原酶（复合物Ⅱ）催化下，将两个高能电子通过FAD和铁硫中心传递给辅酶Q。
34
35（3）辅酶Q细胞色素c氧化还原酶简写为QH2-cyt.c氧化还原酶,即复合物Ⅲ,其作用是催化还原型QH2的氧化和细胞色素c（cyt.c）的还原。它既是一种脱氢酶，也是一种还原酶。
36
37
38（4）细胞色素c氧化酶简写为cyt.c氧化酶，即复合物Ⅳ，它是位于线粒体呼吸链末端的蛋白复合物，将电子直接传递给O2，故而又被称为末端氧化酶。它既是一种脱氢酶，也是一种还原酶。
39
40NADH辅酶Q氧化还原酶琥珀酸-辅酶Q氧化还原酶辅酶Q细胞色素c氧化还原酶细胞色素c氧化酶
41
42
43◆1Glc.+6H2O→6CO2+24H+24e+-FAD+2H+2e→FADH2+-NAD+2H+2e→NADH+H-++10NADH,2FADH2通过电子传递链……6O2+24H+24e→12H2O+-→ATP？
44第三节氧化磷酸化
45一.氧化磷酸化的机理呼吸链中的电子传递是如何推动ADP磷酸化形成ATP的比较著名的假说有三个：化学偶联假说构象偶联假说化学渗透学说目前得到公认的是“化学渗透学说”。？
46电子传递体在线粒体内膜上有着不对称分布，传氢体和传电子体交替排列，催化是定向的；化学渗透学说,1961byPeterMitchell
47复合物I、III、IV的传氢体将H+从基质泵向内膜外侧，而将电子传向其后的电子传递体；
48内膜对质子不具有通透性，这样在内膜两侧形成质子浓度梯度这就是推动ATP合成的原动力
49当存在足够高的跨膜质子化学梯度时，强大的质子流通过F1-F0-ATPase进入基质时，释放的自由能推动ATP合成。
50ThereconstitutedvesiclescontainingATPsynthaseandbacteriorhodopsin,alight-drivenprotonpump,reportedbyEfraimRackerandWaltherStoeckeniusin1974化学渗透学说
51F1：球形头部，伸入线粒体基质，由五种亚基组成a3b3γδε,是ATP合酶的催化部分；F0:横贯线粒体内膜，含有质子通道，由十多种亚基组成。位于F1与F0之间的柄含有寡霉素敏感性蛋白。F1-F0-ATPase复合物
52
53
54一.氧化磷酸化的机理F1-F0-ATPase复合物
55P/O(磷氧比)：在生物氧化过程中，伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的磷原子数与消耗的分子氧的氧原子数之比。即每消耗1个氧原子所产生的ATP的分子数。二.氧化磷酸化的P/O比
56测定结果表明：NADH经呼吸链完全氧化时，P/O为2.5(3)，即1分子的NADH通过呼吸链将电子最终传递给O2可产生2.5(3)个ATP；
57FADH2经呼吸链完全氧化时，P/O为1.5(2)，即1分子的FADH2通过呼吸链将电子最终传递给O2可产生1.5(2)个ATP。为什么？
58
59二.氧化磷酸化的P/O比为什么？
60三.电子传递抑制剂1、鱼藤酮阻断从NADH向CoQ的传递2、抗霉素A阻断复合物III的电子传递3、氰化物、叠氮化物、CO、H2S阻断复合物IV向O2的传递
61
62
63四、氧化磷酸化的抑制剂1.ATP合酶的抑制剂这类化合物直接作用于ATP合酶复合体，从而抑制ATP的合成。它们使膜外质子不能通过ATP合酶复合体返回膜内，使膜内质子继续泵出到膜外显然越来越困难，最后不得不停止，所以这类抑制剂间接抑制了电子传递和分子氧的消耗。寡霉素属于此类抑制剂，它与F0的一个亚基结合而抑制F1。
642.解偶联剂某些化合物能够消除跨膜的质子浓度梯度，使ATP不能合成。它们既不作用于电子传递体，也不作用于ATP合酶复合体，只消除电子传递与磷酸化的偶联，所以称为解偶联剂。动物棕色脂肪组织线粒体中有独特的解偶联蛋白（UCP）常见的解偶联剂有2，4-二硝基酚(dinitrophenol,DNP)，羰基-氰-对-三氟甲氧基苯肼(FCCP)，双香豆素(dicoumarin)等，过量的阿斯匹林也使氧化磷酸化部分解偶联，从而使体温升高。
65
66
67过量的甲状腺素也有解偶联作用，甲状腺素诱导细胞膜上Na+-K+-ATP酶的合成，此酶催化ATP分解，释放的能量将细胞内的Na+泵到细胞外，而K+进入细胞，Na+-K+-ATP酶的转换率为100个分子ATP/秒，酶分子数增多，单位时间内分解的ATP增多，生成的ADP又可促进磷酸化过程。甲亢病人表现为多食、无力、喜冷怕热，基础代谢率(BMR)增高，因此也有人将甲状腺素看作是调节氧化磷酸化的重要激素。
68第四节与有氧代谢相关的问题细胞色素P450活性氧抗氧化作用机制（SOD、CAT、GSH-PX）
69
70Summary1.在还原态酶中的能量在线粒体中通过氧化磷酸化转变成ATP；2.化学渗透学说的内容；3.电子传递链的组成及顺序；4.ATP合成酶的组成及产生ATP的机理（质子回流）；5.P/O比；6.胞液中NADH如何进入线粒体参与电子传递链和氧化磷酸化？7.氧化磷酸化的抑制剂。
71作业将电子传递链中的各个组分纯化后重新在质膜上组装，如果O2存在，请判断下列四种电子传递系统中电子的最终受体。（1）NADH，Q，复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ；（2）NADH，Q，Cyt.C，复合物Ⅱ和Ⅲ；（3）琥珀酸，Q，Cyt.C，复合物Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ；（4）琥珀酸，Q，Cyt.C，复合物Ⅱ和Ⅲ。细胞质中的NADH通过哪些途径参与到线粒体电子传递链和氧化磷酸化？简述其原理。（1）在25℃,线粒体的内外膜电位差为-0.18V，膜外pH值为6.7，膜内pH为7.5，请计算跨线粒体内膜的质子驱动力（Protonmotiveforce）。（2）其中化学（pH）梯度对能量的贡献比例是多少？电位梯度对能量的贡献比例是多少？（3）该质子驱动力用于ADP磷酸化的自由能是多少？线粒体内膜ADP-ATP载体蛋白在促进ADP由细胞质进入完整线粒体基质的同时ATP由完整线粒体基质进入细胞质的过程是需要能量吗？为什么？
