(高级生物化学)第21章--氧化磷酸化(XXXX

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较小的物质向E,0, 较大的物质转移，即从还原剂向氧化剂转移。,从生物标准氧化还原电势E,0, 可计算G,0, :,G,0, =nFE,0,E0,=,E,0正极,E,0负极,电动势=正负极电极势之差,例 题, GnFE,0,自由能变化与平衡常数和氧化还原电势,G=-RTlnKeq= - nFE ,三、线粒体的电子传递链,1.,线粒体的基本结构,电子传递链,定义,在线粒体内膜上，由递氢体和递电子体组成的、按一定顺序排列的、与细胞利用氧密切相关的链式反应体系，称为呼吸链。,又称电子传递链,(electron transfer chain),。呼吸链是代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列电子传递体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的过程。,递 氢 体：,呼吸链中参与传递,H,的辅酶或辅基,递电子体：,呼吸链中参与传递电子的辅酶或辅基,线粒体的电子传递链,反应部位,：真核生物：存在于线粒体内膜上,原核生物；质膜,电子传递链,线粒体的电子传递链,递 氢 体,递电子体：,分类,NADH,途径,FADH,2,途径,电子传递链,分类,根据,H,的最初受体,电子传递链,分类,C,O,Q,是电子传递链的枢纽,2.,电子传递链的组成,电子传递链,(electron transfer chain),呼吸链中传递体的排列顺序,实验依据：,1）,根据各种组分标准氧化还原电位确定顺序，氧化还原电位逐渐增加，该值越大，说明越易构成氧化剂处于呼吸链的末端，越小，说明越易构成还原剂处于呼吸链的始端。,2）,利用电子传递抑制剂选择性阻断；,3）,拆开和重组,4）,还原状态呼吸链缓慢给氧，根据各组分氧化还原状态确定,1）,根据各种组分标准氧化还原电位确定顺序,(2),电子传递链的体外重组实验,(3) 电子传递抑制剂试验,Reduced,Oxidized,Reduced,Oxidized,Reduced,(4),还原状态呼吸链缓慢给氧,利用呼吸链各组分特有的吸收光谱：离体线粒体，无氧而有过量底物（还原状态），缓慢给氧，观察各组分被氧化的顺序。,电子传递链的组成,NADH,脱氢酶,NADH-Q,还原酶,（NADH,脱氢酶、复合体,）,复合物,I：NADH,到泛醌,也称,NADH：,泛醌氧化还原酶，是一个大的酶复合物，由,42,条不同的多肽链组成，包括含,FMN,黄素蛋白,和至少,6,个铁硫中心,。高分辨率电子显微镜显示复合物,I,为,L,形，,L,的一个臂在膜内，另一臂伸展到基质中。,复合物,I,催化两个同时发生的偶联过程：,（1）NADH+H,+,+Q,NAD,+,+QH,2,（2）,4个,质子由基质转到内膜外,因此，复合物,I,是由电子转移能所驱动的质子泵，结果内膜基质面变负，内膜外侧变正。,复合物 ：琥珀酸到泛醌,也称,琥珀酸脱氢酶,，,是,TCA,循环中唯一的一个线粒体内膜(标志酶)结合的酶，虽比复合物,小而简单，但含有两类辅基和至少,4,种不同的蛋白,1,个蛋白与,FAD,及有,4,个铁原子的,Fe-S,中心共价结合；,1,个铁硫蛋白。电子由琥珀酸流向,FAD,，然后通过,Fe-S,中心到泛醌。,呼吸链上还有其他底物的电子流经,Q,，,但不经过复合物,II：, 脂酰,CoA,脱氢酶, 3-,磷酸甘油脱氢酶,往往将这些由,FAD,作为辅基的脱氢酶统称为琥珀酸脱氢酶类。,复合物,：泛醌到,Cytc,又称细胞色素,bc,1,复合物，或泛醌：,细胞色素,c,氧化还原酶。,复合物,是一个由,相同单体组成的二聚体,，,每个单体含有,11,个不同的亚基。,作用：偶联催化电子由氢醌到,Cyt c,的转移和质子由膜内基质向膜外空间的运输。,4,个质子由基质转到内膜外,复合物,：泛醌到,Cytc,复合体,功能-,Q,循环,（The Q Cycle),复合体,功能-,Q,循环,（The Q Cycle),QH,2,被氧化成,Q，2 cyt c,被还原，,释放,4 H,+,到内膜外空间。这种通过辅酶,Q,氧化还原的循环变化进行的电子传递方式称为,Q,循环。,4、,复合体,:,细胞色素,c,氧化酶,功能：,将电子从细胞色素,c,传递给氧，同时每传递,2,个电子，泵出,2,个,H+,到线粒体内膜外,组成,：,Cyta、Cyta,3,、Cu，,没有,铁硫蛋白,其中,Cyt a,3,和,Cu,B,形成的活性部位将电子交给,O,2,。,复合物的电子流向,细胞色素,C,Cu,A,血红素,a,血红素,a3,Cu,B,，最后交给分子氧形成水。,电子传递链组分和作用,铁硫蛋白类,(,非血红素,铁蛋白,),铁不出现在血红素中(,非血红素,),，而与无机硫原子和/或蛋白质,Cys,残基的硫原子相连。,根据铁硫蛋白中所含铁原子和,硫原子的数量不同可分为三类：,FeS,中心、,Fe,2,-S,2,中心和,Fe,4,-S,4,中心,。在线粒体内膜上，复合物,I,、复合物、复合物,中均结合有铁硫蛋白，其功能是通过二价铁离子和三价铁离子的化合价变化来传递电子，而且每次只传递一个电子，是,单电子传递体,。,其氧化还原电位与其所处环境有关,铁硫蛋白类,(,非血红素,铁蛋白,),辅酶,Q,类,又称泛醌,（ubiquinone，CoQ),，是脂溶性化合物，,电子传递链上唯一的,非蛋白质,成分，,可接受多种脱氢酶脱下的氢和电子转变为泛醇,（ CoQH,2,）,。所以处在呼吸链的,中心地位,。带有聚,异戊二烯侧链,的苯醌，,脂溶性,，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由泳动。人类为,Q,10,，,聚异戊二烯侧链使,CoQ,成为脂溶性化合物，可以在线立体内膜,迅速扩散,。,泛醌将电子传给细胞色素,bc,1,复合体，,H,+,释出。,辅酶,Q,的氧化还原,细胞色素,功能：,单电子传递体的作用; 通过血红素中,Fe,原子的价态变化传递电子（血红蛋白与肌红蛋白的血红素不发生价态变化）,Fe3,+,+ e,-,Fe2+,细胞色素的特点,细胞色素,a,和,a,3,不易分开，统称为,细胞色素,aa,3,。细胞色素,aa,3,可将电子直接传递给氧，因此又称为细胞色素氧化酶。,铁原子可以和酶蛋白及卟啉环形成,6,个配位键,。细胞色素,aa,3,中的铁原子只形成,5,个配位键,，还能与氧再形成一个配位键，将电子直接传递给氧，也可与,CO,、氰化物、,H,2,S,或叠氮化合物形成一个配位键,。细胞色素,aa,3,与氰化物结合就阻断了整个呼吸链的电子传递，引起氰化物中毒。,细胞色素,c,唯一线粒体内膜,外周蛋白,位于线粒体,内膜的外侧,.是唯一能,溶于水,的细胞色素，细胞色素,C,比较容易分离提纯,其结构已清楚.,思 考：,思考：,在电子传递链中发现有6 种细胞色素都能通过可逆的氧化还原反应Fe3+ Fe,2+,催化一个电子的传递。尽管铁在每种情况下都是电子载体，但是还原半反应的E,O,的值却从细胞色素b的0.05V变化到细胞色素a,3,的0.39V,试解释之。,答：细胞色素是含有血红素基团的电子传递蛋白，在卟啉环中的每个铁原子的还原电势依赖于周围蛋白质的环境，因为每个细胞色素的蛋白质成分是不同的，因而每个细胞色素的铁原子具有不同的还原电势，还原电势的不同使一系列细胞色素可以沿着电势梯度传递电子,选 择 题,A、H,2,O,2,B、H,2,O,C、H,+,D、CO,2,E、O,2,经过呼吸链氧化的终产物是：,选择题,NAD,H,或,FAD,H,2,+,O,2,=,H,2,O,电子传递链抑制剂,假设鱼藤酮和抗霉素,A,在阻断各自作用的电子传递链位点的效率是相同的，鱼藤酮的毒性会更大。,中国科技大学2010、,中山大学200,9,电子传递链的抑制剂,能够阻断呼吸链中某部位电子传递过程的药物或毒物称为电子传递抑制剂。,能够抑制,第一位点,的有异戊巴比妥、杀粉蝶菌素、鱼藤酮、安密妥等；,能够抑制,第二位点,的有抗霉素,A,和二巯基丙醇；,能够抑制,第三位,点的有,CO、H,2,S,和,CN,-,、N,3,-,。其中，,CN,-,和,N,3,-,主要抑制氧化型,Cytaa,3,-,Fe,3+,，而,CO,和,H,2,S,主要抑制还原型,Cytaa,3,-,Fe,2+,。,氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？,解救时首先给中毒者吸入,亚硝酸,异戊酯和注射亚硝酸钠，使部分血红蛋白氧化成,高铁血红蛋白,，,当高铁血红蛋白含量达到,20%-30%,时，就能成功地夺取已与细胞色素,aa3,结合的,CN,-,，使细胞色素,aa3,的活力恢复。但生成的氰化高铁血红蛋白在数分钟后又能逐渐解离而放出,CN-,，此时再注射,硫代硫酸钠,，在肝脏的硫代硫酸-氰转硫酶的催化下可将,CN-,转变成为无毒的硫氰化物，经肾脏随尿排出体外。,测试题,思考：,利用分离出的线粒体可以研究细胞呼吸，可测定各种不同状况下氧的消耗，如果将,0.01M,的丙二酸钠添加正在进行细胞呼吸的线粒体（以丙酮酸为燃料来源）中，呼吸作用很快就会停止，并造成代谢中间产物的堆积。（,a,）堆积的中间代谢物是什么？（,b,）解释为什么会堆积？（,c,）,解释氧消耗为什么会停止？,（,d,）除了除去丙二酸解除抑制以外，还有什么方法可以克服丙二酸的抑制？,分析：（a）琥珀酸 （b）丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。 （c）阻断柠檬酸循环就阻断了,NADH,的合成从而阻断了电子传递和呼吸。（d）琥珀酸浓度大大过量。,化学渗透假说,电子传递链,ATP,合酶,氧化磷酸化作用的机制,氧化磷酸化作用的机制,1,）糖或脂肪的分解,代谢, ATP(来自底物水平磷酸化）,NAD,H,或,FAD,H,2,2,）电子传递链(氧化）：,放能,？,NAD,H,或,FAD,H,2,+,O,2,=,H,2,O,3,）磷酸化（,ATP,储能,）,ADP+PiATP,偶联,如果解偶联呢？,氧化磷酸化作用的机制,代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于合成ATP（即ADP+P,i,ATP）,这种氧化放能和ATP生成（磷酸化）相偶联的过程称,氧化磷酸化,氧化磷酸化的偶联机理,1,、化学偶联假说,化学偶联假说 认为电子传递中所释放的自由能以一个,高能共价中间物,形式,暂时存在，随后裂解将其能量转给,ADP以形成ATP,。但不能从呼吸链中找到高能中间物的实例。,2,、构象偶联假说,构象偶联假说 认为电子沿呼吸链传递释放的自由能使线粒体,内膜蛋白质发生构象变化,而形成一种高能形式暂时存在。这种高能形式将能量转给,F,0,F,1,-ATP,酶分子使之发生构象变化，,F,0,F,1,-ATP,酶复原时将能量转给,ADP,形成,ATP,。,3、化学渗透假说,(chemiosmotic hypothesis),化学渗透假说,(chemiosmotic hypothesis),该学说认为氧化呼吸链存在于线粒体内膜上，当氧化反应进行时，,H,+,通过氢泵作用被排斥到线粒体内膜外侧（膜间腔），从而形成,跨膜,pH,梯度,和,跨膜电位差,。,当质子顺浓度梯度回流时，,这种形式的“势能”可以被存在,于线粒体内膜上的,ATP,合酶,利用，生成高能磷酸基团，,并与,ADP,结合而合成,ATP,。,化学渗透假说的证据,膜,氧化和磷酸化的偶联,泵出,10,个,H,需要,200kJ/mol,NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化,总反应,:,NADH+H,+,+1/2O,2,NAD,+,+H,2,O,G= -nFE,= -296.50.82-(-0.32),= -220.07千焦mol,-1,总反应,：FADH,2,+1/2O,2,FAD+H,2,O,G= -nFE,= -296.50.82-0.03,=-181.58千焦mol,-1,FADH,2,呼吸链电子传递过程中自由能变化,电子传递过程中自由能变化,ATP,合酶,由亲水部分,F,1,和疏水部分,F,0,组成,F,1,主要由,33,亚基组成,其功能是催化生成,ATP,催化部位在,亚基中,但,亚基必须与,亚基结合才有活性.,F,0,是质子通道.,此外,在,F,0,和,F,1,之间的柄部存在,其中一个称之为寡霉素敏感蛋白,(OSCP),使,ATP,合酶,在,寡霉素存在时不能生成,ATP,.,ATPase,的旋转催化模型,转子,定子,质子通过,F,0时，引起,c,亚基构成的环旋转，从而带动,亚基旋转，由于,亚基的端部是高度不对称的，它的旋转引起,亚基,3,个催化位点构象的周期性变化,（L、T、O）,，不断将,ADP,和,Pi,加合在一起，形成,ATP,。,ATP,合成的机制,美国科学家Boyer为解释ATP酶作用机理,提出旋转催化假说，认为ATP合成酶亚基有三种不同的构象,在,L,构象,（loose），ADP、 Pi,与酶疏松结合在一起；在,T,（tight),构象底物与酶紧密结合在一起，在这种情况下可将两者加合在一 起;在,O,(open),构象,ATP,与酶的亲和力很低，被释放出去。,The structure-function relationships in the ATP synthase complex that catalyze ATP synthesis as a result of proton-motive force,are the same,ones that catalyze ATP hydrolysis.,ATP,合成,与水解,ATP,的,合成旋转模型的实验验证,质子流在,ATP,合成中的作用,无质子梯度,质子梯度的作用：,不是形成,ATP,；,而是使,ATP,从酶分子释放,化学渗透假说-实验证明,氧化磷酸化：,（三)氧化磷酸化偶联,主要根据自由能变化和,P/O,比值确定,G=-nFE,呼吸链上磷酸化位点：在复合体、,NADCoQ；CytbCytc1；Cytaa3O,2,1、,氧化磷酸化偶联部位,（二）氧化磷酸化反应部位,真核生物：线粒体内膜 原核生物：质膜,某些细菌能够生存在极高的,pH,值环境下(,pH,值约为,10,)，你认为这些细菌能够使用跨膜的质子梯度产生,ATP,吗？,这样的细菌不能够使用跨膜的质子梯度产生,ATP,，这是因为如果要求它们与一般的细菌一样使用质子梯度产生,ATP,，则需要其细胞质具有更高的,pH,值，在这种情况下细胞是不能生存的。当然，这些细菌可使用其他的离子梯度，比如钠离子梯度驱动,ATP,的合成。,思考题,5.,氧化磷酸化的接偶联,电子传递链,形成势能,磷酸化,储,存能量,解偶联剂,释放势能,氧化磷酸化的抑制剂,电子传递,抑制剂,X,X,解偶联剂,解偶联剂,（uncoupler）,：,是指那些不阻断呼吸链的电子传递，但能抑制,ADP,通过磷酸化作用转化为,ATP,的化合物。它们也被称为氧化磷酸化解偶联剂。,解偶联剂可使电子传递与,ADP,磷酸化两个过程分离，它只抑制,ATP,的形成过程，而不抑制电子传递过程，使电子传递所产生的自由能以热的形式耗散。解偶联剂使电子传递失去正常的控制，造成过分的氧和底物消耗，而能量却得不到贮存。,氧化磷酸化的解偶联,（1）.质子载体：增加线粒体内膜对质子的通透性。,如：,2.4-二硝基苯酚（DNP）,，FCCP,（2） 解偶联蛋白,氧化磷酸化的解偶联-,DNP,作用机理,氧化磷酸化的解偶联,-DNP,作用机理,有人曾经考虑过使用解偶联剂如,2,4,-二硝基苯酚,（DNP）,作为减肥药，但很快就被放弃使用，,为什么？,DNP,作为一种解偶联剂，能够破坏线粒体内膜两侧的质子梯度，使质子梯度转变为热能，而不是,ATP,。在解偶联状态下，电子传递过程完全是自由进行的，,底物失去控制,地被快速氧化，细胞的代谢速率将大幅度提高。这些将导致机体组织消耗其存在的能源形式，如糖原和脂肪，因此有减肥的功效。但是由于这种消耗是,失去控制,的消耗，同时消耗过程中过分产热，这势必会给机体带来强烈的副作用。,解偶联蛋白,（uncoupling protein）,是存在于某些生物细胞线粒体内膜上的蛋白质，为天然的解偶联剂。如动物的褐色脂肪组织的线粒体内膜上分布有解偶联蛋白，这种蛋白构成,质子通道,，让膜外质子经其通道返回膜内而消除跨膜的质子浓度梯度，抑制,ATP,合成而产生热量以增加体温。,新生儿的棕色脂肪组织（也称为褐色脂肪组织，其中含有较多的线粒体、细胞色素，血液供应也较多，比白色脂肪组织易分解供能）,解偶联蛋白,呼吸链电子传递抑制剂,X,氧化磷酸化抑制剂,X,这类抑制剂间接抑制了电子传递和分子氧的消耗。,氧化磷酸化抑制剂,-,寡霉素,(oligomycin),可阻止质子从,F0,质子通道回流，抑制,ATP,生成,寡霉素,ATP,合酶结构模式图,氧化磷酸化抑制剂：,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。可以被解偶连剂解除,寡霉素,(oligomycin),可与,F,1,的,OSCP,结合，阻塞氢离子通道，从而抑制,ATP,合成。,二环己基碳二亚胺,(dicyclohexyl carbodiimide,DCC),可与,F,0,的,DCC,结合蛋白结合，阻断,H,+,通道，抑制,ATP,合成。栎皮酮,(quercetin),直接抑制参与,ATP,合成的,ATP,酶。,氧化磷酸化抑制剂,与,Fo,单元的亚基结合阻止,H,+,从,Fo,单元回流,抑制,ATP,合成,H,+,电化学梯,度异常增高,抑制磷酸化过程,抑制电子传递,的氧化过程,氧化磷酸化抑制剂作用原理,寡霉素,6.,质子动力为主动转运提供能量,线粒体利用质子推动力合成,ATP,，但,ADP,和,Pi,必须运到线粒体内，同时合成好的,ATP,必须能运出线粒体以便在胞质中提供能量。,腺苷酸转位酶,(,Adenine nucleotidetranslocase,),是线粒体内膜上的酶，为逆,反转运体，可以把,ADP,和,Pi,转运到线粒体内，也能把合,成的,ATP,从线粒体运到胞液。,苍术苷抑制,腺苷酸转位酶,7、,氧化,磷酸化中的,P/O,比,P/O,值:,代谢物脱下的一对氢和电子经呼吸链氧化生成水，这一过程中所产生的,ATP,分子的数目（,即消耗,1,个,O,原子所产生,ATP,的数目,）称为磷氧比,（P/O）,。,NADH,呼吸链：,P/O =2.5,FADH,呼吸链：,P/O = 1.5,一个,ATP,需要,3+1,个,H,+,形成一个ATP需要的4个H,+,细菌形成一个,ATP,需要的多少个,H,+,？,目前被广泛接受的观点是：ATP、ADP和无机磷酸通过线粒体内膜的转运是由ATP-ADP载体和磷酸转位酶催化的。已知每合成1个ATP需要,3个质子,通过ATP合酶。与此同时，把一个ATP分子从线粒体基质转运到胞液需要消耗1个质子，所以每形成1个分子的ATP就需要,4个质子,的流动。因此，如果一对电子通过NADH电子传递链可泵出10个质子，则可形成,2.5 个分子ATP,；如果一对电子通过FADH,2,电子传递链有6个质子泵出，则可形成,1.5个ATP,分子。,ATP,的,合成小节,8、,细胞溶胶,中,NADH,的氧化,胞液中,NADH,的氧化,（一）-磷酸甘油穿梭,主要存在于,脑,和,骨骼肌,中,。,NADH,通过此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体，由于经,琥珀酸氧化呼吸链,进行氧化磷酸化，故只能产生,1.5,分子,ATP,。,（二）苹果酸穿梭系统,主要存在于,肝和心肌,中,。,胞液中,NADH+H,+,的一对氢原子经此穿梭系统带入一对氢原子，由于经,NADH,氧化呼吸链,进行氧化磷酸化，故可生成,2.5,分子,ATP,。,线粒体,内膜,线粒体,外膜,膜间腔,线粒体,基质,FAD,H,2,NAD,+,FAD,-,磷酸甘,油脱氢酶,氧化,呼吸链,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,NAD,H+H,+,-磷酸甘油脱氢酶,磷酸甘油穿梭系统,苹果酸穿梭系统,Malate-aspartate shuttle,胞质溶胶,线立体基质,电子传递链1,NAD,H,+H,+,两种,穿梭系统的,比较,-磷酸甘油穿梭,苹果酸-天冬氨酸穿梭,穿梭物质,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,苹果酸、 谷氨酸,天冬,aa、-,酮戊二酸,进入线粒,体后转变,成的物质,FADH,2,NADH+ H,+,进入,呼吸链,琥珀酸,氧化呼吸链,？,NADH,氧化呼吸链,生成,ATP,数,1.5,2.5,存在组织,脑、骨骼肌,肝脏和心肌组织,相同点,将胞浆中,NADH,的还原当量转送到线粒体内,穿梭,C,O,Q,是电子传递链的枢纽,9.,氧化磷酸化的调节,ATP/ADP,的比值影响氧化磷酸化的因素,负反馈调节。当ATP高时，ADP、AMP下降，氧化磷酸化速度减慢，NADH堆积，TCA循环速度减慢，ATP合成降低；当ATP低时，ADP、AMP升高，氧化磷酸化速度加快，TCA循环速度加快，ATP合成增加。,ATP,/,ADP,Pi:ATP质量作用比,是限制氧化磷酸化速度的因素。,呼吸控制,(受体控制）,：,通过,ADP,浓度对氧化磷酸化速率进行调控的现象称为呼吸控制,磷酸化的途径,底物水平磷酸化,定义,：底物水平磷酸化,(substrate level phosphorylation),是指代谢物在氧化分解过程中通过脱氢、脱水等作用使分子内部能量重新分配，能量集中产生高能键，然后使,ADP,磷酸化生成,ATP,的过程。,或：底物被氧化时形成,高能磷酸化合物的中间物，,通过酶的作用使,ADP,生成,ATP,。,底物水平磷酸,底物水平磷酸化见于下列三个反应：,1,3,-二磷酸甘油酸,+ADP,3-,磷酸甘油酸,+,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,+ADP,丙酮酸,+,ATP,琥珀酰,CoA+H,3,PO,4,+GDP,琥珀酸,+CoA+,GTP,丙酮酸激酶,琥珀酰CoA合成酶,3-磷酸甘油酸激酶,高能键形成方式,生物氧化小结,生物氧化小结,( )解偶联剂可抑制和呼吸链的电子传递。,目前，ATP合酶的作用机理是用 模型来解释的。,( )DNP（2，4-dinitrophenol,2,4-二硝基苯酚）是ATP合酶的抑制剂，可抑制ATP合成。中山大学2009年研究生入学考试生物化学试题,分析线粒体F0F1-ATP合酶分子结构特点，结合最新进展讨论其旋转催化机制12分中国农业大学2011年,思 考 题,1,、鱼藤酮是来自植物的一种天然毒素，强烈抑制昆虫和鱼类线粒体,NADH,脱氢酶；抗霉素,A,也是一种毒性很强的抗生素，强烈抑制电子传递链中泛醌的氧化。,（a）,为什么某些昆虫和鱼类摄入鱼藤酮会致死？,（b）,为什么抗霉素,A,是一种毒药？,（c）,假设鱼藤酮和抗霉素封闭它们各自的作用部位的作用是等同的，那么哪一个的毒性更利害？,思考题,2、,在正常的线粒体内，电子转移的速度与,ATP,需求紧密联系在一起的。如果,ATP,的利用率低，电子转移速度也低；,ATP,的利用率高，电子转移就加快。在正常情况下，当,NADH,作为电子供体时，每消耗一个氧原子产生的,ATP,数大约为,3（P/O3）,。,（a）,讨论解耦联剂的浓度相对来说较低和较高时对电子转移和,P/O,比率有什么样的影响？,（b）,摄入解耦联剂会引起大量出汗和体温升高。解释这一现象，,P/O,比率有什么变化？,（c）2,4,-二硝基苯酚曾用作减肥药，其原理是什么？但现在已不再使用了，因为服用它有时会引起生命危险，这又是什么道理？,思考题,答：,（a）,电子转移速度需要满足,ATP,的需求，无论解耦联剂浓度低和高都会影响电子转移的效率，因此,P/O,的比率降低。高浓度的解耦剂使得,P/O,比率几乎为零。,（b）,在解耦联剂存在下，由于,P/O,降低，生成同样量的,ATP,就需要氧化更多的燃料。氧化释放出额外的大量热，因此使体温升高。,（c）,在解耦联剂存在下，增加呼吸链的活性就需要更多额外燃料的降解。生成同样量的,ATP,，就要消耗包括脂肪在内的大量的燃料，这样可以达到减肥的目的。当,P/O,比接近零时，会导致生命危险。,思考题,计算1摩尔葡萄糖在肝脏细胞中彻底氧化成,CO2和H2O,，可产生多少摩尔,ATP,？如果有鱼藤酮存在，理论上又可产生多少摩尔,ATP,？,答： 组织中没有鱼藤酮时：,1mol,葡萄糖,2,mol,丙酮酸，,2,mol,ATP+2,mol,NADH + H,+,（细胞质中生成）；,2mol,丙酮酸,2,mol,乙酰辅酶,A,： 生成,2,mol,NADH + H,+,；,2mol,乙酰辅酶,A,4,mol,CO2,，共生成,6,mol,NADH + H,+,、,2,mol,FADH2、2,mol,GTP,。,对肝脏细胞而言，细胞质中生成的,2,mol,NADH + H,+,，是通过苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体的，进入线粒体的依然是,2,mol,NADH + H+。NADH + H,+,生物氧化时的磷氧比值为,2.5，FADH2,的磷氧比值为,1.5,，所以葡萄糖彻底氧化产生的,ATP为（46）2.521.54=32,mol,。,如果组织中有鱼藤酮存在，,生成的,NADH + H,+,不产生ATP,，所以,ATP为21.54=7,摩尔。,思考题,思考题,不同底物和抑制剂对线粒体氧耗的影响,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH,内容总结,第21章 氧化磷酸化。G0 =nFE0。E0 =E0正极E0负极。 GnFE0。（1）NADH+H+QNAD+QH2。铁不出现在血红素中(非血红素)，而与无机硫原子和/或蛋白质Cys残基的硫原子相连。细胞色素aa3与氰化物结合就阻断了整个呼吸链的电子传递，引起氰化物中毒。（c）阻断柠檬酸循环就阻断了NADH的合成从而阻断了电子传递和呼吸。总反应: NADH+H+1/2O2NAD+H2O。G= -nFE。由亲水部分 F1和疏水部分F0组成。F1主要由33亚基组成。（1）.质子载体：增加线粒体内膜对质子的通透性。如果一对电子通过FADH2电子传递链有6个质子泵出，则可形成1.5个ATP分子。如果ATP的利用率低，电子转移速度也低。计算1摩尔葡萄糖在肝脏细胞中彻底氧化成CO2和H2O，可产生多少摩尔ATP。谢谢观看/欢迎下载,