第三節(jié)氧化磷酸化一.氧化磷酸化的機(jī)理呼吸鏈中的電子傳遞是如何推動(dòng)ADP磷酸化形成ATP的比較著名的假說(shuō)有三個(gè)：化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō)構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)

化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)目前得到公認(rèn)的是“化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)”。？一.氧化磷酸化的機(jī)理電子傳遞體在線粒體內(nèi)膜上有著不對(duì)稱(chēng)分布，傳氫體和傳電子體交替排列，催化是定向的；復(fù)合物I、III、IV的傳氫體將H+從基質(zhì)泵向內(nèi)膜外惻，而將電子傳向其后的電子傳遞體；內(nèi)膜對(duì)質(zhì)子不具有通透性，這樣在內(nèi)膜兩側(cè)形成質(zhì)子濃度梯度，這就是推動(dòng)ATP合成的原動(dòng)力；當(dāng)存在足夠高的跨膜質(zhì)子化學(xué)梯度時(shí)，強(qiáng)大的質(zhì)子流通過(guò)F1-F0-ATPase進(jìn)入基質(zhì)時(shí)，釋放的自由能推動(dòng)ATP合成?；瘜W(xué)滲透學(xué)說(shuō)一.氧化磷酸化的機(jī)理化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)一.氧化磷酸化的機(jī)理一.氧化磷酸化的機(jī)理當(dāng)存在足夠高的跨膜質(zhì)子化學(xué)梯度時(shí)，強(qiáng)大的質(zhì)子流通過(guò)F1-F0-ATPase進(jìn)入基質(zhì)時(shí)，釋放的自由能推動(dòng)ATP合成?；瘜W(xué)滲透學(xué)說(shuō)化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)模式圖一.氧化磷酸化的機(jī)理一.氧化磷酸化的機(jī)理

F1：球形頭部，伸入線粒體基質(zhì)，由五種亞基組成a3b3γδε,是ATP合酶的催化部分；

F0：橫貫線粒體內(nèi)膜，含有質(zhì)子通道，由十多種亞基組成。位于F1與F0之間的炳含有寡霉素敏感性蛋白。

F1-F0-ATPase復(fù)合物一.氧化磷酸化的機(jī)理F1-F0-ATPase復(fù)合物一.氧化磷酸化的機(jī)理腺苷酸的轉(zhuǎn)運(yùn)由線粒體內(nèi)膜上的腺苷酸載體負(fù)責(zé)ADP/ATP的轉(zhuǎn)運(yùn)。P/O(磷氧比)：在生物氧化過(guò)程中，伴隨ADP磷酸化所消耗的無(wú)機(jī)磷酸的磷原子數(shù)與消耗的分子氧的氧原子數(shù)之比。即每消耗1個(gè)氧原子所產(chǎn)生的ATP的分子數(shù)。二.氧化磷酸化的P/O比[ATP][O][ATP]NADH+FADH2測(cè)定結(jié)果表明：NADH經(jīng)呼吸鏈完全氧化時(shí)，P/O為2.5，即1分子的NADH通過(guò)呼吸鏈將電子最終傳遞給O2可產(chǎn)生2.5個(gè)ATP；二.氧化磷酸化的P/O比FADH2經(jīng)呼吸鏈完全氧化時(shí)，P/O為1.5，即1分子的FADH2通過(guò)呼吸鏈將電子最終傳遞給O2可產(chǎn)生1.5個(gè)ATP。三、氧化磷酸化的抑制劑1.ATP合酶的抑制劑這類(lèi)化合物直接作用于ATP合酶復(fù)合體，從而抑制ATP的合成。它們使膜外質(zhì)子不能通過(guò)ATP合酶復(fù)合體返回膜內(nèi)，使膜內(nèi)質(zhì)子繼續(xù)泵出到膜外顯然越來(lái)越困難，最后不得不停止，所以這類(lèi)抑制劑間接抑制了電子傳遞和分子氧的消耗。

寡霉素屬于此類(lèi)抑制劑，它與F0的一個(gè)亞基結(jié)合而抑制F1。三、氧化磷酸化的抑制劑2.解偶聯(lián)劑某些化合物能夠消除跨膜的質(zhì)子濃度梯度，使ATP不能合成。它們既不作用于電子傳遞體，也不作用于ATP合酶復(fù)合體，只消除電子傳遞與磷酸化的偶聯(lián)，所以稱(chēng)為解偶聯(lián)劑。最常見(jiàn)的解偶聯(lián)劑是2,4-二硝基苯酚(DNP)。三、氧化磷酸化的抑制劑3、離子載體抑制劑增大了線粒體內(nèi)膜對(duì)一價(jià)陽(yáng)離子(K+、Na+)的通透性，從而破壞了膜兩側(cè)的電位梯度。如纈氨霉素四、線粒體外NADH的氧化呼吸鏈的電子傳遞和氧化磷酸化在線粒體內(nèi)進(jìn)行，而胞液中的NAD+或NADH都不能自由地透過(guò)線粒體內(nèi)膜，那么在胞液中生成的NADH是如何氧化的呢？

四、線粒體外NADH的氧化內(nèi)膜上的位置底物NADH的來(lái)源輔基所在的呼吸鏈內(nèi)NADH脫氫酶

（FPint）膜內(nèi)側(cè)線粒體內(nèi)FMNNADH呼吸鏈外NADH脫氫酶

（FPext）膜外側(cè)線粒體外FADFADH2呼吸鏈

線粒體外的NADH直接進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化。這些細(xì)胞的線粒體內(nèi)膜上存在著一種特殊的NADH脫氫酶——

外NADH脫氫酶。

1.真菌和高等植物細(xì)胞內(nèi)四、線粒體外NADH的氧化胞液中的NADH很容易穿過(guò)線粒體的外膜進(jìn)入膜間隙，在內(nèi)膜的外表面被外NADH脫氫酶催化脫氫，沿著FADH2呼吸鏈進(jìn)行氧化。這種方式不通過(guò)復(fù)合物Ⅰ，P/O為1.5。

1.真菌和高等植物細(xì)胞內(nèi)

線粒體外的NADH直接進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化。這些細(xì)胞的線粒體內(nèi)膜上存在著一種特殊的NADH脫氫酶——

外NADH脫氫酶。四、線粒體外NADH的氧化線粒體外的NADH通過(guò)間接的途徑——穿梭機(jī)制進(jìn)入線粒體。動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)已知有兩個(gè)穿梭系統(tǒng)：

磷酸甘油穿梭系統(tǒng)，主要存在于肌細(xì)胞；

蘋(píng)果酸穿梭系統(tǒng)，主要存在于肝細(xì)胞。2.動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)四、線粒體外NADH的氧化胞質(zhì)中的3-磷酸甘油脫氫酶先將NADH中的H轉(zhuǎn)移至磷酸二羥基丙酮，形成3-磷酸甘油，后者擴(kuò)散至線粒體內(nèi)、外膜之間，然后由內(nèi)膜上的3-磷酸甘油脫氫酶作用，將H轉(zhuǎn)移至FAD上，并經(jīng)呼吸鏈氧化，同時(shí)產(chǎn)生的磷酸二羥基丙酮又返回胞液參與下一輪穿梭。通過(guò)3-磷酸甘油與DHAP之間的轉(zhuǎn)換，胞液中的NADH間接地轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)膜上的FADH2，經(jīng)由內(nèi)膜上的3-磷酸甘油脫氫酶(也是以FAD為輔基的黃素蛋白)進(jìn)入FADH2呼吸鏈。

這種方式不通過(guò)復(fù)合物Ⅰ，P/O為1.5。2.動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)磷酸甘油穿梭系統(tǒng)四、線粒體外NADH的氧化

(P214圖8-19)谷草轉(zhuǎn)氨酶，蘋(píng)果