生物氧化ppt课件市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,6 生物氧化,(Biologicaloxidation),6.1 生物氧化概述,6.2 电子传递链,(,呼吸链,),6.3 氧化磷酸化,6.4 其它末端氧化系统,1/70,本章重点及难点,重点,：,掌握生物氧化，高能磷酸化合物概念及,ATP,作用；掌握呼吸链电子传递体组成及排列方式，以及受抑制部位；掌握氧化磷酸化部位，氧化磷酸化作用机理，了解其它末端氧化酶系统。,难点,：,与能量代谢相关一些概念；呼吸链组成成份、排列次序；氧化磷酸化机理。,2/70,生物氧化,(,biological oxidation,),是生物细胞将糖,脂,蛋白质等有机物进行氧化分解，最终生成,CO,2,和,H,2,O,并释放能量过程，也称细胞呼吸,(,cellular respiration,),。,6.1 生物氧化概述,6.1.1 生物氧化概念,6.1.1.1 生物氧化主要内容,糖,脂肪,蛋白质,CO,2,和H,2,O,O,2,能量,ATP,ADP+Pi,热能,3/70,糖原,三酯酰甘油,蛋白质,葡萄糖,脂肪酸+甘油,氨基酸,乙酰CoA,TCA,2H,呼吸链,H,2,O,ADP+Pi,ATP,CO,2,生物氧化普通过程,(,3,个阶段,),4/70,代谢物在体内氧化能够分为：,糖、脂肪和蛋白质经过分解代谢生成乙酰辅酶A中,乙酰基。,乙酰辅酶A进入三羧酸循环脱氢，生成CO,2,并使NAD,和FAD还原成NADH、FADH,2,。,NADH和FADH,2,中氢经呼吸链将电子传递给氧生成水,氧化过程中释放能量用于ATP合成。,(,狭义生物氧化,),5/70,是在细胞内温和有水环境中（体温，,pH,靠近中性），经一系列酶促反应逐步迟缓进行，能量逐步释放，,以,ATP,形式储存和转运，,有利于机体捕捉能量，提升,ATP,生成效率。,物质氧化方式是脱氢反应，脱下氢在酶、辅酶和电子传递系统参加下经一系列传递与水结合生成,H,2,O,；二氧化碳（,CO,2,）是因为糖、脂类和蛋白质转变成含羧基化合物（有机酸）直接脱羧或氧化脱羧产生。,生物氧化,体外氧化,在高温、高压以及干燥条件下进行，是猛烈自由基反应，能量是突发式释放。产生能量以光与热形式散发在环境中。,产生,CO,2,、H,2,O,是由物质中碳和氢直接与氧结合生成。,真核细胞在线粒体内膜,6.1.1.2 生物氧化特点,原核细胞在质膜上进行。,场所:,6/70,在生命活动过程中所需能量都来自体内生化反应释放自由能。,自由能,(free energy),：在恒温、恒压下一个体系可用于做有用功能量。又称,Gibbs,自由能，以,G,表示。,6.1.2 生物氧化自由能改变,6.1.2.1 自由能概念,G,H T,S,G 0,反应不能自发进行,G=0,反应处于平衡状态,G,仅与反应物基态和终态相关,与反应路径,机制无关。,7/70,G,=-RTlnK=-2.303RTlogK,6.1.2.2 反应标准自由能改变与其平衡常数关系,序列反应自由能总改变等于每一步反应自由能改变总和。,6.1.2.3 氧化还原电位,在氧化-还原反应中，电子从还原剂传递到氧化剂。,标准情况下氧化还原电位改变：,E,=标准氧化电极电位,标准还原电极电位,E,越大，得到电子倾向越大，氧化能力越强。,E,越小，失去电子倾向越大，还原能力越强。,6.1.2.4 氧化还原电位与自由能关系,G,=-n F,E,o,(,n为转移电子数),8/70,生物氧化释放能量普通先贮藏在高能化合物中，机体,用于做功能量来自高能化合物水解反应。,6.1.3 高能磷酸化合物,(,21,KJ,mol,-1,),高能化合物含有不稳定高能键,是高磷酸基团转移势能或水解时释放较多自由能磷酸酐键或硫酯键。,ATP,是最主要高能化合物。,并非含磷酸基团化合物均是高能化合物,G-6-P,F-6-P,水解只释放,4.212.6kJmol,-1,能量,是低能化合物。,6.1.3.1,生物体高能化合物,9/70,SAM,PEP,ATP,乙酰-CoA,CP,10/70,糖,脂肪,蛋白质氧化分解释放能量一部分以热形式,散失，其余经过底物水平磷酸化或氧化磷酸化生成,ATP,，以高能磷酸键形式存在。,6.1.3.2 ATP结构及其在能量转换中作用,人在猛烈活动时肌肉消耗,ATP,达,6mmolL,-1,kg,-1,s,-1,，拖延几秒钟后最大,ATP,合成则为,1mmolL,-1,kg,-1,s,-1,.,为了维持肌肉,脑,神经等易兴奋快速反应和,ATP,动态平衡,须有一个便于利用高能磷酸贮能物质。,中度体力劳动者每日每,kg,体重需供给能量,3440,千卡。,11/70,ATP,末端有两个以磷酸酐键连接磷酸基,因为,PO,键极化,电子云偏向,O,使,P,带部分正电荷，,相距很近正电荷相互排斥，使磷酸酐键不稳定。,生理条件下,ATP,带4个负电荷相互排斥,使磷酸酸酐键,易水解成,ADP,和,Pi,可部分消除这种应力,且,ADP,和,Pi,均带负电,使平衡强烈地趋向水解,释放大量自由能。,12/70,ATP,合成与放能反应偶联，利用释放能量由,ADP,和,Pi,合成,ATP,;需能时,ATP,水解成,ADP,和,Pi,将贮藏能量释放，以推进各种耗能生命活动。,ATP-ADP,循环是生物系统能量交换中枢。,ATP,水解时标准自由能改变位于各种物质水解时标准,自由能改变中间，它能从含有更高能量化合物,接收高能磷酸键;,ATP,也能将,Pi,转移给水解时标准,自由能改变较小化合物。ATP,是生命活动利用能量主要直接供给形式。,ATP,还可作为磷酸基团转移反应中间载体。,13/70,14/70,线粒体具两层膜，外膜平滑，仅有少许酶结合。内膜向内褶叠形成嵴，是能量转换主要部位。,线粒体内腔充满半流动基质(衬质),结合,TCA,酶类、脂肪酸,-,氧化酶类、,AA,分解代谢酶类。,6.2 呼吸链(电子传递链,ETC),6.2.1 线粒体,15/70,线粒体,DNA,(,mtDNA,)为环状编码细胞色素氧化酶、,cyt.b,和,F,O,疏水亚基等,10,各种蛋白质，其余蛋白质,均由核基因编码,在细胞质中合成后运入线粒体。,球形颗粒,ATP,合酶(,偶联因子,F,1,-F,O,)经过一个细柄,规则排列于线粒体内膜内表面。,16/70,电子传递链,(,呼吸链,respiratory chain,),一系列,e,载体按氧化还原电位梯度排列,e,传递系统,将,代谢物脱下,H,和,e,传递给,O,2,生成,H,2,O,同时有,ATP,生成。,6.2.2电子传递链,(electron transfer,chain,ETC,),6.2.2.1 电子传递链,(,ETC,),组成,递,H,体和递,e,体是传递,H,或,e,载体,因为,H,=,H,+,+,e,所以,递,H,体也是递,e,体,本质是酶、辅酶、辅基。,NAD、FAD、FMN、Fe-S、cyt.、UQ都是疏水性分子。,除,UQ,外都是蛋白,经过其辅基可逆氧化还原传递e。,ETC,组分嵌合于线粒体内膜，分段组成份离复合物。,17/70,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD,，,辅酶,Co),脱氢酶辅酶,是连接作用物与,ETC,主要步骤。,NAD,接收代谢物上脱下,2H,(,2H,+,+2e,),传给黄素蛋白。,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP,，,辅酶,，,Co),脱氢酶辅酶，,NAD,核糖,2,-,OHH,被,P,取代而成。,NADPH,普通为合成代谢或羟化反应提供,H。,18/70,NADH,+,H,+,+,FMN,=,NAD,+,+,FMNH,2,琥珀酸,+,FAD,=,延胡索酸,+,FADH,2,FMN,:NADH脱氢酶,FAD,:琥珀酸脱氢酶,甘油磷酸脱氢酶,脂肪酰,CoA,脱氢酶,FMN:,黄素单核苷酸,FAD:,黄素腺嘌呤二核苷酸,黄素蛋白(,flavoproteins),黄素蛋白有两种，分别以,FMN,和,FAD,为辅基。,19/70,含铁硫络合物蛋白,又称非血红素铁蛋白,(,或铁硫中心,),铁与无机,S,原子或与肽链上,Cys-SH,残基硫结合。,铁硫蛋白(iron sulfur proteins,Fe-S,),三种方式,a、1Fe,:,4,Cys-SH,b、2,S,:,2Fe,:,4,Cys-SH,c、4,S,:,4Fe,:,4,Cys-SH,20/70,UQ功效基团是苯醌,UQ接收一个e和一个H,+,还原成半醌,再接收一个e和H,+,则还原成二氢泛醌,后者又可脱去e和H,+,而被氧化为UQ。,泛醌(ubiquinone,UQ,或,Q,),泛醌即,辅酶Q,是脂溶性苯醌，,由多个异戊二烯单位组成，,带有一很长脂肪族侧链，,易结合到膜上或与膜脂混溶。,21/70,细胞色素体系,细胞色素是一类含铁卟啉,色蛋白,属于递电子体。,红色细胞素：,cyt.b,c,1,c,绿色细胞素：,cyt.aa,3,不一样细胞色素具不一样吸收,光谱,酶蛋白结构不一样,辅基结构也有差异。,22/70,cyt.c,为外周蛋白,位于内膜外侧,辅基血红素经过,共价键,(硫醚键)与酶蛋白相连，其余各种,cyt.,中,辅基与酶蛋白均经过,非共价键,结合。,cyt.a,和,a,3,不易分开,统称为,cyt.aa,3,辅基是,血红素,A,。,cyt.aa,3,将,e,直接,传递给,O,2,所以又称为,细胞色素氧化酶,。,cyt.P,450,、,b、c,1,、c,辅基是,血红素,。,血红素,A,血红素,23/70,ETC,组分除,UQ,和,cyt.c,外,其余组分形成嵌入内膜形成,结构化超分子复合物。用,毛地黄皂苷,胆酸盐,等,去垢剂处理分离线粒体,可溶解外膜,并将内膜,分裂成四种仍保留部分电子传递活性复合物。,24/70,MD,:,70,万,90,万,含有,25,种蛋白质,包含以,FMN,为辅基,黄素蛋白和各种,Fe-S,催化,e,从,NADH,转移到,UQ,。,复合物(NADH脱氢酶),复合物(琥珀酸脱氢酶),MD,:,14,万,含有,4,5,种蛋白质,包含以,FAD,为辅基黄素,蛋白,、Fe-S、cyt.b,560,催化,e,从琥珀酸传递到,UQ,。,复合物(细胞色素b、c,1,复合体),MD,:,25,万,含有,910,种蛋白质,包含,cyt.b,cyt.c,1,Fe-S,，,催化,e,从还原型,UQ(,UQH,2,),转移到,cyt.c,。,MD:1617,万,最少含有,13,种蛋白质,包含细,cyt.aa,3,和含,铜,蛋白,催化,e,从还原型,cyt.c,传递给,O,2,。,复合物(细胞色素氧化酶),25/70,依据各种组分标准氧化还原电位来确定。,标准氧化还原电位越,小,标准氧化还原电位越,大,6.2.2.2 呼吸链中各种传递体排列次序,ETC,中各种组分由低电位依次向高电位排列。,还原性越,强,轻易,被氧化,；,氧化性越,强,轻易,被还原,。,26/70,有氧条件下氧化反应平衡时各传递体还原程度。,从底物到氧各传递体还原程度由,高,依次向,低,排列。,好象物理学上联通管，,若进水量等于出水量，,即流量到达平衡之时：,距离进水口最近水管中,水位最高;离出水管最近水管中水位最低;进水管到出水管水位逐步减低.,若把水流视为电子流，,ETC就,类似此联通管,。,27/70,特异抑制剂能阻断,ETC,中特定步骤,阻断部位底物侧各种传递体为还原型,氧一侧各种传递体应为氧化型。,使用特异抑制剂,使用抗霉素,A,前后递电子体还原型百分数,在体外试验中，将线粒体分成各种复合物，检测其,各自催化反应，再将其重组，检测其催化能力。,28/70,底物,AH,2,在脱氢酶催化下脱下,H,交给,NAD,生成,NADH,NADH,在,NADH,脱氢酶作用下将两个,H,传递给,FMN,生成,FMNH,2,再将,H,传递,至,CoQ,生成,CoQH,2,此时,2 H=2H,+,+2e(,解离,),2e,经,cyt b,c,1,c,aa,3,传递,将,2e,传递给,1/2,O,2,生成,O,2,-,，,O,2,-,与游离,2H,+,结合生成水.,6.2.2.3 呼吸链,琥珀酸在脱氢生成,FADH,2,，将,H,传递给,CoQ,，生成,CoQH,2,，今后传递和,NADH,氧化呼吸链相同。,29/70,cyt.c,Q,NAD,H,+,H,+,NAD,+,延胡索酸,FAD,H,2,琥珀酸,FAD,1/2O,2,+,2H,+,H,2,O,胞液侧,基质侧,线粒体内膜,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,30/70,电子传递抑制剂在,ETC,某一特定部位阻断,e,传递。,6.2.3 电子传递抑制剂,31/70,鱼藤酮是极毒植物毒素,用作杀虫剂,抑制复合物,安密妥(,amytal,),杀粉蝶菌素,A,(,piericidinA,)作用位点相同.,鱼藤酮(rotenone),阻断,e,由,NADH,CoQ,但不影响,H,由,FADH,2,CoQ。,其中,CN,-,和,N,3,-,与氧化型,cytaa,3,(,Fe,3+,),有高度亲和力，,CO,则与还原型,cytaa,3,(,Fe,2+,),形成复合物。,抗霉素A(antimycin A),抑制复合物e传递作用。,氰化物CN,-,、叠氮化物N,3,-,、CO和H,2,S,阻断,e,由cyt.aa,3,O,2,。,32/70,ATP,几乎是生物组织细胞能够直接利用唯一能源。,生物体内经过生物氧化合成,ATP,方式两种：,6.3 氧化磷酸化,6.3.1 氧化磷酸化概念及类型,底物水平磷酸化,(substrate level phospharylation),底物分子中能量直接以高能键形式转移给ADP生成ATP.,33/70,氧化,是底物脱,H,或失,e,过程,磷酸化,是,ADP,与,Pi,合成,ATP,过程.,氧化是磷酸化基础,磷酸化是氧化结果.,在结构完整线粒体中氧化与磷酸化两个过程是紧密地,偶联在一起，即氧化释放能量用于,ATP,合成,这个,过程就是氧化磷酸化。,氧化磷酸化(oxidative phosphorylation),e,从,NADH,或,FADH,2,经,ETC,传递到,O,2,形成水，同时偶联,ADP磷酸化生成,ATP,，称为,电子传递偶联磷酸化,或氧化磷酸化,是需氧生物合成,ATP,主要,路径。,34/70,Electron transport and ATP synthesis are normally tightly coupled.,35/70,P/O,是指每消耗,1,个,O,(或每对,e,经过,ETC,传递至,O,2,),所产生,ATP,分子数。,6.3.2 氧化磷酸化与电子传递偶联,6.3.2.1 P/O值测定,NADH 2.5 (,3,),FADH,2,1.5 (,2,),P/O比值,在反应系统中加入不一样底物,可测得各自,P/O,值，,结合,ETC,传递次序，可分析出大致偶联部位。,36/70,比较(,1,)和(,2,),ETC,传递差异在,CoQ,之,前,二者,ATP,生成数,相差,1,所以,ATP,生成部位一定在,NADCoQ,之间。,比较(,2,)和(,3,),ETC,传递差异在,cyt.c,之间,二者,ATP,生成数,相差,1,所以,ATP,生成部位一定在,CoQcyt.c,之间。,比较(,3,)和(,4,),生成,ATP,数均为,1,ETC,传递区分是在,cyt.ccyt.aa,3,故,cyt.caa,3,不存在偶联部位,而在,cyt.aa,3,O,2,之间存在着一个偶联部位。,37/70,6.3.2.2 电子传递过程能量改变,e,沿,ETC,由低电位流向高电位,逐步释放能量。,ATP,ADP Pi 30.5 kJmol,-1,G,=-nF,E,30.5 kJmol,-1,E,0.1583 V,1mol ATP,在,NADCoQ,cyt.bcyt.c,cyt.aa,3,O,2,处,可能存在偶联。,38/70,6.3.3 氧化磷酸化机理,1.NADH和FADH,2,氧化过程中,e传递怎样偶联磷酸化?,50年代 Slater及Lehninger 化学偶联学说,1964年 Boyer.P.D.(美)构象偶联学说,(chemiosmotic hypothesis)1978年诺贝尔化学奖,“旋转催化”模型,(分子马达),1997年诺贝尔化学奖,2.ATP合酶怎样催化?,发觉问题,分析问题,处理问题,提炼问题,1961年 P.Mitchell(英)化学渗透学说,39/70,6.3.3.1 线粒体偶联因子F,1,-F,O,F,1,-F,O,-ATPase复合物,:,ATP合酶系统,或,ATP合酶,。,(,3,3,),球形,深入到,线粒体基质,酶催化部分。,亚基:F,1,与膜相连,H,+,通路,亚基:酶调整部分,亚基:控制H,+,经过闸门,亚基:ATP结合部位,F1:,横贯内膜,H,+,通道,各种亚基,F,O,：,OSCP:,寡霉素敏感性蛋白,参加调控F,1,-F,O,功效。,柄：,40/70,41/70,ETC,中,e,传递体在线粒体内膜中不对称分布,递,H,体,递,e,体,间隔交替排列,催化反应是定向:传递,e,过程中释放能量,不停将线粒体基质内,H,+,逆浓度梯度,泵出线粒体内膜。,6.3.3.2 化学渗透学说(chemiosmotic hypothesis),H,+,电化学梯度在,e,传递与,ATP,合成之间起偶联作用,复合物,中递,H,体是质子泵,将,H,+,从内膜基质侧,定向泵,至内膜外侧空间,而将电子,(2e),传给其后递,e,体。,42/70,线粒体内膜对,H,+,透性很低,使泵到内膜外侧,H,+,积累,线粒体内膜两侧形成,pH,梯度,-,跨膜电位,。,这种跨膜,H,+,电化学梯度就是推进,ATP,合成动力。,线粒体,F,1,-F,O,-ATPase,复合物利用,ATP,水解,能量将,H,+,泵出内膜。,当有足够高跨膜,H,+,电化学梯度时,强大,H,+,流经过,F,1,-F,O,-ATPase,进入线粒体基质,释放,能量推进,ATP,合成。,43/70,化学渗透学说认为:,氧化与磷酸化间起偶联作用原因是,H,+,跨膜梯度,。,每对,H,+,经过,F,1,-F,O,-ATPase,回到线粒体基质中能够生成,1,分子,ATP,。,以,NADH,作底物，其电子沿呼吸链传递在线粒体内膜中形成,3,个回路，所以生成,2.5,(3),分子,ATP,。,以,FADH,2,为底物，其电子沿琥珀酸氧化呼吸链传递在线粒体内膜中形成,2,个回路,所以生成,1.5,(2),个,ATP,分子。,44/70,45/70,NADH:P/O=,2.5,FADH,2,:P/O=,1.5,46/70,Two mobile,Electron carriers,47/70,超声波处理线粒体,使原来朝向基质侧内膜翻转朝外。,但仍保留进行氧化磷酸化功效。,6.3.3.3 氧化磷酸化重建,E.Racker,等用重组试验证实氧化磷酸化偶联机制。,膜囊泡保留传递,e,功效但不能使,ADP,磷酸化,将可溶性,F,1,再加回到只有,F,O,膜囊泡中,氧化磷酸化作用恢复.,再用胰蛋白酶或尿素处理成可溶性,ATP,酶和膜囊泡。,48/70,ATP,合酶怎样利用,H,+,推进力催化,ADP,与,Pi,形成,ATP,？,6.3.3.4 ATP酶旋转催化理论,美国人Boyer.P.D.发觉，ATP合酶上ADP+Pi生成ATP,无须消耗能量,而从酶上将ATP释放出来要消耗能量。,Boyer.P.D.于1964年提出“构象偶联假说”。,经过20多年充实修正,创建了“旋转催化”模型,得到许多,试验证据有力支持,基本说明了ATP合酶催化机制。,Walker研究了ATP头部精细结构，支持Boyer模型，,二人所以取得1997年诺贝尔化学奖。,49/70,当质子推进力驱使,H,+,经,F,O,质子通道进入时，,F,O,组分质子化而发生构象改变，积累足够扭矩力推进,相对于,3,3,旋转,12,0,。,使处于,T,态催化部位释放,ATP,变为,O,态，同时,L,态催化部位上生成,ATP,变为,T,态，,O,态结合,ADP+Pi,变为,L,态。,“旋转催化”认为:,F,1,-F,O,-ATPase,头部,3,3,组成,3,个催化部位,中部,亚基在质子推进力驱动下相对于,3,3,作旋转运动.,无核苷酸结合空置状态,(,O,),结合,ADP+Pi,涣散结合状态,(,L,),结合,ATP,紧密结合状态,(,T,),。,因为,3,个,亚基与,亚基不对称接触,分处于,3,种不一样状态:,3,种不一样状态,50/70,Binding-change model,51/70,质子流经过,F,O,引发,亚基寡聚体和,亚基一起转动。,这种旋转配置,/,亚基间,不对称,相互作用,引发催化,位点性质转变。,亚基中心,-,螺旋是,转子,亚基,一起,组成,定子,定子压住,/,异质六聚体,52/70,氧化磷酸化条件:,有氧,、,ADP,、,底物,、,电子传递,。,ATP,主要在线粒体生成,在线粒体外被利用后又变为,ADP,.,ADP,和,ATP,都不能自由地穿过线粒体内膜,必须有一个机制将线粒体外,ADP,运入,同时把,ATP,运到线粒体外。,6.3.3.5 腺苷酸转运,线粒体内膜上腺苷酸载体进行,ADP/ATP,双向运输,又称,ADP/ATP,交换体,是高度选择性传递蛋白,以二聚体,形式嵌入内膜,在跨膜电位,(,外正,内负,),推进下把,ADP,运入,基质，同时将,ATP,运到膜外侧。,腺苷酸载体二聚体只有,1,个腺苷酸结合位点,面向膜外侧时,结合位点对,ADP,有高亲和力,对,苍术苷,抑制敏感;面向膜,内侧位点对,ATP,有高亲和力,对,米酵霉酸,抑制敏感。,53/70,在研究氧化磷酸化中间步骤时,可利用一些物质将氧化,磷酸化过程分解成若干个反应阶段.依据作用方式不一样,分为,3,类:,解偶联剂,氧化磷酸化抑制剂,离子载体抑制剂,.,6.3.4 氧化磷酸化解偶联和抑制,解偶联剂可使,e,传递与,ADP,磷酸化两个过程分离，它只抑制,ATP,形成过程，而不抑制,e,传递过程，使,e,传递所产生自由能以,热,形式耗散。,解偶联剂使,e,传递失去正常控制，造成过分氧和底物消耗,而能量却得不到贮存。解偶联剂作用本质是增大线粒体内膜对,H,+,通透性,消除,H,+,跨膜梯度,因而无,ATP,生成。,6.3.4.1 解偶联剂(uncoupler),54/70,2,4,-二硝基苯酚,(dinitrophenol,，,DNP,),在,pH 7,环境中以解离形式存在,不能透过线粒体膜。在酸性,环境中解离,DNP,质子化,变为脂溶性非解离形式，,因而轻易透过膜,同时将,1,个,H,+,从膜外侧带入膜内,破坏,e,传递形成跨膜,H,+,电化学梯度,抑制了,ATP,形成。,解偶联剂,只影响,氧化磷酸化而,不干扰,底物水平磷酸化，动物棕色脂肪组织线粒体中有独特解偶联蛋白，使氧化磷酸化处于解偶联状态，这对于,维持动物体温,十分主要。,DNP,、羰基-氰-对-三氟甲氧基苯肼,(FCCP),、双香豆素,(dicoumarin),，过量阿斯匹林也使氧化磷酸化部分解偶联，从而使,体温升高,。,55/70,氧化磷酸化抑制剂同时,抑制,O,2,吸收利用,和,ATP,形成,，却,不直接抑制,ETC,上载体作用。,氧化磷酸化抑制剂直接干扰,ATP,生成过程,即干扰由,e,传递高能状态形成,ATP,过程,使,e,传递不能进行。,6.3.4.2 氧化磷酸化抑制剂,寡霉素oligomycin),可与,F,1,OSCP,结合，阻塞,H,+,通道，从而抑制,ATP,合成。,二环己基碳二亚胺,(dicyclohexyl carbodiimide,DCC,),可与,F,O,DCC,结合蛋白结合,阻断,H,+,通道,抑制,ATP,合成。,栎皮酮,(quercetin),直接抑制参加,ATP,合成,ATP,酶。,56/70,离子载体抑制剂是一类脂溶性物质,能插入线粒体内膜,脂双层,又能与一些离子相结合,并作为离子载体使,这些离子能够穿过膜。,离子载体抑制剂与解偶联剂区分在于所结合是,H,+,以外其它一价阳离子。,6.3.4.3 离子载体抑制剂(ionophore),比如缬氨霉素结合,K,+,，短杆菌肽可使,K,+,、,Na,+,及其它,一些一价阳离子穿过膜。而解偶联剂,2,4,-二硝基苯酚,则是一个质子载体。,离子载体抑制剂增大了线粒体内膜对一价阳离子通透性,从而,破坏了膜两侧电势梯度,最终破坏了氧化磷酸化。,57/70,生物氧化和氧化磷酸化主要在线粒体内进行，在胞液内,生成,NADH,不能自由地透过线粒体内膜，必须借助,一些能自由经过线粒体内膜物质才能被转入线粒体。,6.3.5 线粒体穿梭系统(胞浆中,NADH,转移),甘油-3-磷酸穿梭系统,(,glycerol-3-phosphate shuttle,),苹果酸穿梭系统(malate-aspartate shuttle),肝细胞:,NADH,NADH,P/O=2.5,NADH,肌细胞:,FADH,2,P/O=1.5,已知动物细胞内有两个穿梭系统:,58/70,NADH+H,+,FAD,H,2,NAD,+,FAD,线粒体,内膜,线粒体,外膜,膜间隙,线粒体,基质,S-,-磷酸甘油,脱氢酶,呼吸链,磷酸二羟丙酮,-磷酸甘油,M-,-磷酸甘油,脱氢酶,59/70,NADH,+H,+,NAD,+,NADH,+H,+,NAD,+,谷氨酸-,天冬氨酸,转运体,苹果酸-,-酮,戊二酸转运体,苹果酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,谷氨酸,S-苹果酸,脱氢酶,谷草转,氨酶,胞液,线,粒,体,内,膜,基质,呼吸链,天冬氨酸,M-苹果酸,脱氢酶,60/70,ETC,中,e,传递和磷酸化偶联部位,1,G,经,EMP-TCA,彻底氧化,生成,30,/,32,(36/38),ATP,，,G,燃烧释放总能量为-,2876.5kJmol,-,1,贮能效率为：,32,30.5/2876.5100=,33.9,3830.5/2876.5100=40.3,61/70,6.3.6 能荷(energy charge),能荷：在总腺苷酸系统中,(ATP,ADP,AMP,浓度之和,),所负荷高能磷酸基数量。,腺苷酸,全部：ATP，能荷最大，能荷：1.0,全部：ADP，0.5ATP，能荷：0.5,全部：AMP，能荷最小，能荷：0.0正常细胞 能荷：,0.8 0.9,62/70,能荷高时:抑制体内,ATP,生成,分解代谢减弱,促进,ATP,利用.,能荷值可作为细胞产能和需能代谢变构调整信号:,能荷低时:抑制体内,ATP,利用,分解代谢增强,促进,ATP,合成.,能荷调整经过,ATP,ADP,AMP,作为代谢中一些酶分子效应物进行,变构调整,防止浪费底物,确保必需,ATP,供给.,磷酸果糖激酶,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,ATP,抑制,AMP,ADP,激活,63/70,末端氧化酶:位于,ETC,最末端,直接催化将,e,传递给,O,2,酶.,细胞色素系统,是生物最主要氧化系统,催化,cyt.a,e,传递给,O,2,，占耗氧,80%,，与,ATP,生成亲密相关。,6.4 其它末端氧化酶系统,酚氧化酶,(,单酚氧化酶和多酚氧化酶,),将酚氧化成醌：土豆、苹果褐变，制作,红茶,64/70,抗坏血酸氧化酶,可将抗坏血酸氧化为脱氢抗坏血酸，其作用中心是,含四个,Cu,络合物。,抗坏血酸氧化酶与谷胱甘肽氧化-还原体系一起组成生物细胞内氧化-还原系统。,抗坏血酸氧化酶系统可预防含巯基蛋白氧化,延缓衰老.,65/70,黄素蛋白氧化酶系统,黄素蛋白氧化酶存在于微体中,催化特点是不需经细胞色素或其它传递体,将脱下,H,直接交给,O,2,生成,H,2,O,2,.,在乙醇被氧化为乙醛时,由以黄素蛋白为辅基酶催化,是光呼吸中主要反应。,66/70,超氧物歧化酶和过氧化氢酶,有氧环境下生物体内不可防止地产生,活性氧,如,H,2,O,2,、O,2,脂质过氧化中间产物.蛋白质,膜脂等生物大分子极易受到活性氧攻击,损伤严重时造成代谢紊乱和疾病.,在长久进化过程中,生物体内形成了一套及时有效地,去除活性氧机制,使活性氧生成与去除保持动态平稳.,SOD：,CAT：,超氧物歧化酶,过氧化氢酶,去除活性氧时形成,H,2,O,2,CAT,可去除,H,2,O,2,。,67/70,植物抗氰氧化酶系统,抗氰氧化酶是一个非血红素铁蛋白，不受氰或氰化物,抑制，尤其轻易受氧肟酸类如：水杨酰氧肟酸、,苯基氧肟酸等抑制。,玉米、豌豆、绿豆种子和马铃薯块茎等都含有抗氰,氧化酶。这些植物在用,KCN、NaN,3,、CO,处理时，,呼吸作用并未被完全抑制,仍有一定程度氧吸收。,这是因为,e,传递不经过细胞色素氧化酶系统，而是经过对氰化物不敏感抗氰氧化系统传给氧,这种呼吸称为,抗氰呼吸,。,68/70,抗氰呼吸路径,e,传递是在正常,ETC,中,e,从,cyt.b,分出来，经过抗氰氧化酶直接传递到氧。,氰化物对一些植物有促进呼吸作用,如天南星科佛焰花序、绿豆幼苗,马铃薯块茎,胡萝卜块根,一些肉质果实等。,抗氰呼吸是放热反应，有利于低温沼泽地域植物,开花,；也有利于种子早期,发芽,。,抗氰呼吸对氰化物及抗霉素A均不敏感,但受,鱼藤酮,抑制。,69/70,70/70,