生物化学第24章.ppt

文档介绍：第24章生物氧化——电子传递和氧化磷酸化作用
(Biological oxidation ——
electron transport and oxidative phosphorylation)
一、氧化-还原电势
二、电子传递和氧化呼吸链
三、氧化磷酸化作用
一、氧化-还原电势
能斯特方程
两个电极组成电池的电动势
F: 法拉弟常数 kj/V·mol
反应物和产物浓度与电动势的关系式
对于一个氧化还原反应 aAr + bBo cAo + dBr
氧化还原反应的ε判据
对于氧化还原反应来说, 反应可以自发进行, 是反应进行的限度。
如果已知两个氧还电对的标准电极电势,可以根据ΔG0’=-nFΔE0’计算出该反应的标准自由能变化值。
二、电子传递和氧化磷酸化
柠檬酸循环及其它降解代谢途径产生还原型辅酶,包括NADH和FADH2,将其携带的电子经过电子传递,最终交给分子O2,形成H2O。在电子传递过程中释放出大量的自由能,这些自由能被用来推动ATP的合成。在呼吸电子传递链中,总反应式为
NADH + H+ + 1/2 O2 → NAD+ +H2O
ΔG0’= - kj/mol
FADH2 + 1/2 O2 → FAD +H2O
ΔG0’= - kj/mol
线粒体结构图
柠檬酸循环在线粒体基质中进行,电子传递和氧化磷酸化在线粒体内膜上进行。
还原型辅酶中的能量
在糖酵解和柠檬酸循环中,1分子葡萄糖完全氧化可以生成10个NADH和2个FADH2,它们氧化后可以释放出的自由能为
kj/mol
1分子葡萄糖完全氧化释放的自由能为 kj/mol
还原型辅酶中贮存的能量比例为
()×100% = %
电子传递的方向
在电子传递链中,有一系列电子传递体,这些电子传递体的排列顺序是根据它们的电极电位决定的。电子由电极电位低的氧还电对中的还原态电子传递体传向电极电位高的氧还电对中的氧化态电子传递体。
电子传递形成跨膜的质子梯度
在电子传递过程中,还伴随有H+从线粒体内膜的基质侧,向内膜的外侧运输,结果造成跨线粒体内膜的质子梯度,这样在膜内外既造成质子的浓度梯度,又造成电势梯度,这种电化学势梯度贮存有能量,当质子由膜的外侧向内侧运动时,推动ATP合成。
电子传递链
呼吸电子传递链主要由蛋白质复合体组成,在线粒体内膜上有4种参与电子传递的蛋白质复合体,分别为
NADH-Q还原酶(NADH-Q reductase)
琥珀酸-Q还原酶(inate-Q reductase)
细胞色素还原酶(cytochrome reductase)
细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase)