第三节氧化磷酸化 、概念 、氧化磷酸化偶联部位及P/o比 、氧化磷酸化机理 四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂 五、线粒体穿梭系统 六、氧化磷酸化的调控
第三节 氧化磷酸化 一、概念 二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比 三、氧化磷酸化机理 四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂 五、线粒体穿梭系统 六、氧化磷酸化的调控
、概念 n生物体内高能磷酸化合物ATP的生成 主要由三种方式 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 光合磷酸化
一、概念 ◼ 生物体内高能磷酸化合物ATP的生成 主要由三种方式： ✓ 氧化磷酸化 ✓ 底物水平磷酸化 ✓ 光合磷酸化
1、底物水平磷酸化 令底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物(PEP) 上的磷酸基团转移相偶联的作用, 例如:糖酵解过程中: 酰甘酰激即 1,3-二P甘油酸+ADP 3-P甘油酸+ATP 丙副激障 PEP+ADP →>丙酮酸+ATP TCA循环中: 衰蚰酰C0昏屁即 琥珀酰CoA+GDP+Pi 琥珀酸+GTP+CoA ATP 特点:ATP的形成直与中间代谢物进行的反应相偶联;在有 o2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化
❖ 底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物（PEP） 上的磷酸基团转移相偶联的作用。 1、底物水平磷酸化 特点：ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联；在有 O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化
2、氧化磷酸化 是与电子传递过程偶联的磷酸化过程。即伴随电 子从底物到o2的传递,ADP被磷酸化生成ATP的酶 促过程,这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化 磷酸化。 这是需氧生物合成ATP的主要途径。 真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内膜 上进行。原核生物则在质膜上进行
▪ 是与电子传递过程偶联的磷酸化过程。即伴随电 子从底物到O2的传递，ADP被磷酸化生成ATP的酶 促过程，这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化 磷酸化。 ▪ 这是需氧生物合成ATP的主要途径。 ▪ 真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内膜 上进行。原核生物则在质膜上进行。 2、氧化磷酸化
、氧化磷酸化偶联部位及P/O比 1、P/O比: 1940年, S Ochoa测定了在呼吸链中O2的消耗与ATP 生成的关系,为此提出P/O比的概念。(同位素实验) 令当一对电子经呼吸链传给O2的过程中所产生的ATP分子 数。实质是伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的分子数 与消耗分子氧的氧原子数之比称为P/O比 线粒体NADH+H+经呼吸链氧化PO比为25(3) FADH2经呼吸链氧化PO比为15(2)
1、P/O比： 1940年，S Ochoa测定了在呼吸链中O2的消耗与ATP 生成的关系，为此提出P/O比的概念。（同位素实验） ❖当一对电子经呼吸链传给O2的过程中所产生的ATP分子 数。实质是伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的分子数 与消耗分子氧的氧原子数之比,称为P/O比。 ❖ 线粒体NADH+H+经呼吸链氧化P/O比为2.5（3）， FADH2经呼吸链氧化P/O比为1.5（2）。 二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比
2、形成ATP的部位(氧化与磷酸化偶联部位) ◆电子传递链将NADH和FADH2上的电子传递给氧 的过程中释放自由能,供给ATP的合成。其中释放大 量自由能的部位有3处,即复合物I、Ⅲ、Ⅳ,这3 个部位就是ATP合成的部位,称为偶联部位。 关于论证ATP形成部位的实验证据: (1)ΔG′=nF△E 0.32 0.06 0.00+0.260.28+0.82 NAD+→NADH-Q还原酶CoQ>bc1c→la3>02
2、形成ATP的部位（氧化与磷酸化偶联部位） ❖电子传递链将NADH和FADH2上的电子传递给氧 的过程中释放自由能，供给ATP的合成。其中释放大 量自由能的部位有3处，即复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ ，这3 个部位就是ATP合成的部位，称为偶联部位。 关于论证ATP形成部位的实验证据： （1）ΔG0 ’ =-nF ΔE0 ’
(2)琥珀酸氧化P/o=2,苹果酸氧化P/O=3 表明在 NADH-CoQ有一次磷酸化作用 (3) A Lehninger用抗坏血酸使电子从细胞色素C进入 呼吸链,测得P/O=1,说明由 cotai302有一次 磷酸化 (4)使用专一性电子传递链抑制剂亦可测出ATP的形 成部位(举例)
（2） 琥珀酸氧化P/O=2，苹果酸氧化P/O=3 表明在NADH——CoQ 有一次磷酸化作用 （3）A.Lehninger用抗坏血酸使电子从细胞色素C进入 呼吸链，测得P/O=1，说明由cytaa3——O2有一次 磷酸化 （4）使用专一性电子传递链抑制剂亦可测出ATP的形 成部位（举例）
能量计算:NADH+H被分子氧 氧化生成水,总反应为: NADH+H++1/202 NAD++H,o 求此反应的△G0 因为:1202+2H+2eH2O,E′=0.82 NAD++2H++2e NADH+H+, Eo/=-032v 所以:△E0=082-(032)=114v △G=-2X23.063X1.14=-526(Kca/mo) =220(KJmo) SADP+PI-ATP+3H0 △G=3X73=219(Kca/mo)=916(KJ/mo) 3个ATP的形成共截获的能量为41%
能量计算：NADH+H+被分子氧 氧化生成水，总反应为： NADH+H++1/2O2 NAD++H2O 求此反应的ΔG0 ’ ： 因为：1/2O2+2H++2e- H2O , E0 ’ =0.82v NAD++2H++2e- NADH+H+ , E0 ’ =-0.32v 所以： ΔE0 ’=0.82-(-0.32)=1.14V ΔG0 ’=-2X23.063X1.14=-52.6(Kcal/mol) =-220(KJ/mol) 3ADP+Pi 3ATP+3H2O ΔG0 ’=3X7.3=21.9 (Kcal/mol)=91.6 (KJ/mol) 3个ATP的形成共截获的能量为41%
、氧化磷酸化作用的机理 、有关氧化磷酸化机理的几种假说 化学偶联假说 构象偶联假说 化学渗透假说
1、有关氧化磷酸化机理的几种假说 化学偶联假说 构象偶联假说 化学渗透假说 三、氧化磷酸化作用的机理
(1)化学偶联假说(1953年)(掌握要点) chemical coupling hypothesis 认为电子传递反应释放的能量通过一系列连续的 里化学反应形成高能共价中间物,最后将其能量转移到 ADP中形成ATP AHa+B+I-OH AI+B+OH AI+X-H+OH·xI+AH2O XI+P-OH xP+I-OH XP+ADP←ATP+X-H AH +B+ADP+P-o A+BH+AtP+ho
（1）化学偶联假说（1953年）（掌握要点） chemical coupling hypothesis 认为电子传递反应释放的能量通过一系列连续的 化学反应形成高能共价中间物，最后将其能量转移到 ADP中形成ATP。 AH2+B+I-OH A I+BH2+OHA I+X-H+OH- X I+A+H2O X I+P-OH X P+I-OH X P+ADP ATP+X-H AH2+B+ADP+P-OH A+BH2+ATP+H2O