文档介绍：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
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
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。
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
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/(3),FADH2经呼吸链氧化P/(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)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)
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++1/2O2
NAD++H2O
求此反应的ΔG0 ’:
因为:1/2O2+2H++2e-
H2O , E0 ’=
NAD++2H++2e-
NADH+H+, E0 ’=-
所以: ΔE0’=-(-)=
ΔG0 ’=-=-(Kcal/mol)
=-220(KJ/mol)
3ADP+Pi 3ATP+3H2O
ΔG0 ’== (Kcal/mol)= (KJ/mol)
3个ATP的形成共截获的能量为41%
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+OH-
A 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