第三节 Oxidative phosphorylation
第三节 Oxidative phosphorylation
氧化磷酸化的机理 What is oxidative phosphorylation 氧化磷酸化( oxidative phosphorylation) 是指细胞内伴随有机物氧化,利用生物氧化 过程中释放的自由能,促使ADP与无机磷酸 结合生成ATP的过程
一. 氧化磷酸化的机理 What is oxidative phosphorylation 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation） 是指细胞内伴随有机物氧化，利用生物氧化 过程中释放的自由能，促使ADP与无机磷酸 结合生成ATP的过程。 ？
氧化磷酸化的机理 20世纪30年代包括德国生物化学家、诺贝尔 奖获得者 Meyerhof& Warburg在内的许多生化 学家对代谢过程中能量的产生和利用作了深入研 究,发现无论在糖酵解或三羧酸循环等代谢过程 中,都有伴随着ATP磷酸根的放出或ADP得到磷 酸根的变化这类化学能量高效率的传递方式,指 出腺苷三磷酸(ATP)是代谢中能量产生和利用 的关键化合物
一. 氧化磷酸化的机理 20世纪30年代包括德国生物化学家、诺贝尔 奖获得者Meyerhof & Warburg在内的许多生化 学家对代谢过程中能量的产生和利用作了深入研 究，发现无论在糖酵解或三羧酸循环等代谢过程 中，都有伴随着ATP磷酸根的放出或 ADP得到磷 酸根的变化这类化学能量高效率的传递方式，指 出腺苷三磷酸（ATP）是代谢中能量产生和利用 的关键化合物
氧化磷酸化的机理 1941年 Fritz Lipmann引入“高能磷酸键(~P) 的概念。1949年美国生化学家 Eugene Kennedy和 Albert lε hinger发现线粒体含有三羧酸循环和呼吸 链所需要的全部酶系统,并且发现生物氧化与ADP磷 酸化相偶联构成了氧化磷酸化。但是,NADH的氧化 和电子传递过程是如何与ADP磷酸化生成ATP反应偶 联起来一直不清楚
一. 氧化磷酸化的机理 1941年Fritz Lipmann引入“高能磷酸键 (～P)” 的概念。1949年美国生化学家Eugene Kennedy和 Albert Lehninger发现线粒体含有三羧酸循环和呼吸 链所需要的全部酶系统，并且发现生物氧化与ADP磷 酸化相偶联构成了氧化磷酸化。但是，NADH的氧化 和电子传递过程是如何与ADP磷酸化生成ATP反应偶 联起来一直不清楚
氧化磷酸化的机理 关于这一问题目前至少有三种假说 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
一. 氧化磷酸化的机理 关于这一问题目前至少有三种假说 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”
化学偶联假说 Chemical coupling hypothesis 这个假说是1953年由 Edward Slater最先提出。 假说认为在NADH氧化和电子传递过程中产生了一种 活泼的高能共价中间物,通过此中间物进一步氧化产 生的能量来驱动ATP的合成。这一假说完全是依据底物 水平磷酸化机理提出的,例如在糖酵解中,由3-磷酸 甘油醛脱氢酶催化的反应就产生了一种活泼且具有高 能磷酸基转移势能的酰基磷酸化合物1,3-二磷酸甘油 ,随后其分子中的高能磷酸基团在磷酸甘油酸激酶的 作用下被转移到ADP生成ATP。虽然在糖酵解过程中存 在这种例证,但是人们至今未能在线粒体中分离到与 之相类似的高能共价中间物
这个假说是1953年由Edward Slater最先提出。 假说认为在NADH氧化和电子传递过程中产生了一种 活泼的高能共价中间物，通过此中间物进一步氧化产 生的能量来驱动ATP的合成。这一假说完全是依据底物 水平磷酸化机理提出的，例如在糖酵解中，由3-磷酸 甘油醛脱氢酶催化的反应就产生了一种活泼且具有高 能磷酸基转移势能的酰基磷酸化合物1，3-二磷酸甘油 ，随后其分子中的高能磷酸基团在磷酸甘油酸激酶的 作用下被转移到ADP生成ATP。虽然在糖酵解过程中存 在这种例证，但是人们至今未能在线粒体中分离到与 之相类似的高能共价中间物。 化学偶联假说 Chemical coupling hypothesis
构象偶联假说 Conformational coupling hypothesis 这个假说是1964年由PD.Byer提出。该假说认 为作为电子传递体的蛋白质有两种不同的构象:低能 构象和高能构象。电子传递的结果使低能构象转变为 高能构象,后者再将能量传递给F0-F1-ATP合成酶, 使之也发生构象变化,从而推动ADP磷酸化形成ATP。 这种假说有一定的实验根据,在电子沿呼吸链流动时 ,观察到线粒体内膜发生迅速的物理变化,但由于测 定构象比较困难,支持这个假说的实验太少
这个假说是1964年由P.D.Boyer提出。该假说认 为作为电子传递体的蛋白质有两种不同的构象：低能 构象和高能构象。电子传递的结果使低能构象转变为 高能构象，后者再将能量传递给F0-F1-ATP合成酶， 使之也发生构象变化，从而推动ADP磷酸化形成ATP。 这种假说有一定的实验根据，在电子沿呼吸链流动时 ，观察到线粒体内膜发生迅速的物理变化，但由于测 定构象比较困难，支持这个假说的实验太少。 构象偶联假说 Conformational coupling hypothesis
化学渗透学说 Chemiosmotic hypothesis 英国生物化学家 Peter D Mitche在1961年提出 化学渗透假说,由于该假说提出后逐渐拥有越来越 多的实验证据,因而成为目前解释氧化磷酸化偶联 机理最为公认的一种假说,并且 Peter Mitchel因 提出该假说而获得了1978年的诺贝尔化学奖
英国生物化学家Peter D Mitchell在1961年提出 化学渗透假说，由于该假说提出后逐渐拥有越来越 多的实验证据，因而成为目前解释氧化磷酸化偶联 机理最为公认的一种假说，并且Peter Mitchell因 提出该假说而获得了1978年的诺贝尔化学奖。 化学渗透学说 Chemiosmotic hypothesis
The Nobel Prize in Chemistry 一1978 for his contribution to the understanding of biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic theory Press release Peter D. Mi thell Great Britain Glynn Research Laboratories Bodmin, Great Britain 1920-1992 Biography Copyright 1999 The Nobel Foundation For help, info, credits or comments, see About this project LastupdatedbyWebmasterewww.nobelse/June18,1998
Chemiosmotic hypothesis-key points 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 Intermembrane >.ce IV II Matrix Succinate O2+2H NADH+ H' NADT 2
➢ 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； Chemiosmotic hypothesis—key points