1、第四章第四章 生物氧化与氧化磷酸化生物氧化与氧化磷酸化第四章第四章 生物氧化与氧化磷酸化生物氧化与氧化磷酸化u第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述u第二节第二节 电子传递链（呼吸链）电子传递链（呼吸链）u第三节第三节 氧化磷酸化氧化磷酸化 第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水并释放和贮存能量的过程。并释放和贮存能量的过程。又称细胞氧化或又称细胞氧化或细胞呼吸细胞呼吸。C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量能量（2870.22 kJ/mol）一、生物氧化概念一、生物氧化概念（一）定义：（一）定义：（二）生物
2、氧化的特点（二）生物氧化的特点1 1、在活的细胞中温和条件下进行、在活的细胞中温和条件下进行2 2、生物氧化反应为酶促反应、生物氧化反应为酶促反应3 3、氧化过程分阶段进行，能量逐步释放。、氧化过程分阶段进行，能量逐步释放。4 4、产生的能量贮存在高能磷酸化合物（主、产生的能量贮存在高能磷酸化合物（主ATPATP）中。）中。一、生物氧化概念一、生物氧化概念 生物氧化过程与磷酸化偶联，在此过程中不会因生物氧化过程与磷酸化偶联，在此过程中不会因氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，释放的能量尽氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，释放的能量尽可得到有效的利用。可得到有效的利用。（三）生物氧化的方式（三）生
3、物氧化的方式氧化反应氧化反应脱电子脱电子脱氢脱氢加氧加氧还原反应还原反应得电子得电子加氢加氢脱氧脱氧一、生物氧化概念一、生物氧化概念（四）（四）CO2的生成的生成1 1、直接脱羧、直接脱羧丙酮酸丙酮酸丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶乙醛乙醛 +CO+CO2 22 2、氧化脱羧的同时伴有氧化脱氢、氧化脱羧的同时伴有氧化脱氢丙酮酸丙酮酸丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系乙酰乙酰CoACoA+CO+CO2 22H一、生物氧化概念一、生物氧化概念（四）（四）H2O的形成的形成 在脱氢酶、传递体、氧化酶组成的体系催在脱氢酶、传递体、氧化酶组成的体系催化下由代谢底物脱下的氢与氧结合生成的。化下由代谢底物脱下的氢与氧结合
4、生成的。AH2A2HH受体受体中间传递体中间传递体H2O1/2O2ATP氧化酶激活氧化酶激活一、生物氧化概念一、生物氧化概念二、自由能和氧化还原电位二、自由能和氧化还原电位1 1、自由能、自由能u某一系统的总能量中，能在恒温恒压和必要的体某一系统的总能量中，能在恒温恒压和必要的体积下做有用功的那部分能量。（用积下做有用功的那部分能量。（用G G表示）表示）u在一个化学反应中当在一个化学反应中当A A转化为转化为B B时，其自由能的变时，其自由能的变化用化用GG表示。表示。u根据根据GG判定反应方向：判定反应方向：GG0 0 放能，反应自发进行；放能，反应自发进行；GG0 0 吸能，反应不能自发
5、进行；吸能，反应不能自发进行；G=0 G=0 反应达到平衡。反应达到平衡。2 2、标准自由能变化与平衡常数、标准自由能变化与平衡常数 G0=-RT1n KeqR R为气体常数（为气体常数（1.987calMol-1K-1）T T为绝对温度。为绝对温度。G0是一个常数，是一个特定值。是一个常数，是一个特定值。在生化反应中，在生化反应中，pH=7.0pH=7.0时时,其标准自由能变化以其标准自由能变化以GG0 0表示。表示。二、自由能和氧化还原电位二、自由能和氧化还原电位3 3、氧化还原电位、氧化还原电位在标准状态下，氢电极电极势为在标准状态下，氢电极电极势为0 0，与之比较得电极势（电位）。与之
6、比较得电极势（电位）。0 0 接受电子接受电子(得电子能力大于得电子能力大于H，氧化剂，氧化剂)0 7.3千卡时，可形成千卡时，可形成ATP二、自由能和氧化还原电位二、自由能和氧化还原电位三、高能化合物三、高能化合物高能化合物：高能化合物：水解时放出的自由能在水解时放出的自由能在20.92kJ/mol（5千卡千卡/mol）以上的化合物以上的化合物。u高能基团高能基团 高能化合物中被水解的基团；高能化合物中被水解的基团；u高能磷酸化合物高能磷酸化合物 以磷酸作为高能基团的高能化合物；以磷酸作为高能基团的高能化合物；u高能键高能键 被水解断裂释放出大量自由能的活泼共价键。被水解断裂释放出大量自由能
7、的活泼共价键。（一）高能化合物概念（一）高能化合物概念（二）高能化合物类型（二）高能化合物类型1 1）焦磷酸化合物）焦磷酸化合物OOHOHCH2NH2NNNNOPOOOHPOOOHPHOOOH1 1、磷氧键型、磷氧键型三、高能化合物三、高能化合物腺苷三磷酸（腺苷三磷酸（ATPATP）2 2）酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物（二）高能化合物类型（二）高能化合物类型CCHOHCH2OPO3H2OOOHPOHO1,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸1 1、磷氧键型、磷氧键型3 3）烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物CCCH2OOHOPO3H21 1、磷氧键型、磷氧键型（二）高能化合物类型（二）高能化合物类型磷酸烯
8、醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2 2、氮磷键型、氮磷键型NPNPPOOHOHHNCNCH2COOHCH3NH（二）高能化合物类型（二）高能化合物类型磷酸肌酸磷酸肌酸3 3、硫酯键型、硫酯键型 CH3COCoAS乙酰乙酰CoASHCoASH （二）高能化合物类型（二）高能化合物类型CH2CORCoAS脂酰辅酶脂酰辅酶A A4 4、甲硫键型、甲硫键型CH3CH2CH2CHCOOHSH2NNNNNNH2CH2OHOHO（二）高能化合物类型（二）高能化合物类型S腺苷甲硫氨酸（腺苷甲硫氨酸（SAM）常见磷酸化合物标准水解自由能常见磷酸化合物标准水解自由能GG（三三）最重要的高能化合物最重要的高能化合物-AT
9、P-ATP 1 1、结构特点、结构特点密集的负电荷产生静电斥力，产生高的磷酸转移密集的负电荷产生静电斥力，产生高的磷酸转移势能，水解脱去磷酸基团可释放大量能量。势能，水解脱去磷酸基团可释放大量能量。与与CaCa2+2+，或或MgMg2+2+以络合物形式存在以络合物形式存在POO-OP-OO-OOPOOO-OOHOHCH2NH2NNNNO 1 1）ATPATP为能量货币为能量货币 能量合成与利用以能量合成与利用以ATPATP为中心，为中心，ATP-ADPATP-ADP循循环是生物系统的能量交换中枢。环是生物系统的能量交换中枢。2 2、ATPATP的作用的作用 1,31,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸
10、1,31,3二磷酸甘油酸激酶二磷酸甘油酸激酶3 3磷酸甘油酸磷酸甘油酸ATP6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ADP己糖己糖激酶激酶葡萄糖葡萄糖（三三）最重要的高能化合物最重要的高能化合物-ATP-ATP 在磷酸基团转移反应中，磷酸基从转移势能较在磷酸基团转移反应中，磷酸基从转移势能较高的供体转移到转移势能较低的受体分子，高的供体转移到转移势能较低的受体分子，ATPATP的的磷酸基团转移势能在常见的含磷酸基团化合物中磷酸基团转移势能在常见的含磷酸基团化合物中处于中间位置，因而在磷酸基团转移势能高的供处于中间位置，因而在磷酸基团转移势能高的供体与低能的受体之间充当中间载体。体与低能的受体之间充当中间载
11、体。2 2）磷酸基团转移反应的中间体）磷酸基团转移反应的中间体2 2、ATPATP的作用的作用 （三三）最重要的高能化合物最重要的高能化合物-ATP-ATP一、电子传递链概念一、电子传递链概念 在生物氧化中，代谢物上的在生物氧化中，代谢物上的H H原子被脱氢酶激活脱原子被脱氢酶激活脱落后，以质子和电子的形式由线粒体内膜上的一系列落后，以质子和电子的形式由线粒体内膜上的一系列传递体传递，最终传给被激活的传递体传递，最终传给被激活的O O2 2，而生成，而生成H H2 2O O，由这，由这些传递体组成的传递链称为些传递体组成的传递链称为电子传递链（呼吸链）。电子传递链（呼吸链）。2、FADH2呼吸
12、链（呼吸链（琥珀酸琥珀酸氧化呼吸链）氧化呼吸链）生物体内主要呼吸链生物体内主要呼吸链1 1、NADH呼吸链呼吸链烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide)是体内很多脱是体内很多脱氢酶的辅酶，氢酶的辅酶，连接三羧酸循连接三羧酸循环和呼吸链，环和呼吸链，其功能是将代其功能是将代谢过程中脱下谢过程中脱下来的氢交给黄来的氢交给黄素蛋白。素蛋白。呼吸链所有组成成分都嵌合于线粒体内膜，呼吸链所有组成成分都嵌合于线粒体内膜，线线粒体的内膜粒体的内膜是重要的能量交换部位。是重要的能量交换部位。线粒体结构线粒体结构线粒体结构线粒体结构（一（一）
13、黄素蛋白黄素蛋白是膜内侧的一个嵌入蛋白，是膜内侧的一个嵌入蛋白，含含FMNFMN或或FADFAD，活性中心在，活性中心在膜的内侧膜的内侧,可催化琥珀酸可催化琥珀酸氧化为延胡索酸。氧化为延胡索酸。每个每个FMNFMN或或FADFAD可接受可接受2 2个电子个电子2 2个质子，个质子，NADHNADH脱氢酶以脱氢酶以FMNFMN为辅基，为辅基，琥珀酸脱氢酶以琥珀酸脱氢酶以FADFAD为为辅基。辅基。二、电子传递链的组成成分二、电子传递链的组成成分（二）（二）Fe-SFe-S蛋白蛋白铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和肽链的肽链的半胱氨酸半胱氨酸4 4个硫原子结合
14、，通过个硫原子结合，通过FeFe2+2+、FeFe3+3+互变进互变进行电子传递，有行电子传递，有2Fe-2S2Fe-2S和和4Fe-4S4Fe-4S两种类型。两种类型。Fe+eFe+二、电子传递链的组成成分二、电子传递链的组成成分（三）（三）CoQCoQOORRRR2H+2e-OHOHRRRR+二、电子传递链的组成成分二、电子传递链的组成成分 醌式化合物，可接受一对质子和一对电子，醌式化合物，可接受一对质子和一对电子，是呼吸链上唯一的非蛋白质的有机分子，在膜是呼吸链上唯一的非蛋白质的有机分子，在膜中比较自由。中比较自由。（四）细胞色素（四）细胞色素（Cyt）类类多肽链多肽链多肽链多肽链N N
15、C CH H3 3C CH HC CH H3 3S SC Cy ys sN NC CH H3 3F Fe eC CH H2 2C CH HC CH H3 3N NC CH H2 2C CH H2 2C CO OO O-S SC Cy ys sN NC CH H3 3C CH H2 2C CH H2 2C CO OO O-Fe2+Fe3+e二、电子传递链的组成成分二、电子传递链的组成成分Cyt 分子中含有血分子中含有血红素铁，以共价形红素铁，以共价形式与蛋白结合，呼式与蛋白结合，呼吸链中有吸链中有5 5类：细类：细胞色素胞色素a a、a a3 3、b b、c c、c c1 1，其中，其中a a、
16、a a3 3含有铜原子。含有铜原子。1 1、CytbCytb 是膜的嵌入蛋白，可接受是膜的嵌入蛋白，可接受CoQCoQ的电子。的电子。2 2、CytcCytc1 1 是膜的嵌入蛋白，与是膜的嵌入蛋白，与CytbCytb组成一个复合体，它组成一个复合体，它可接受可接受CytbCytb的电子，并把它传给的电子，并把它传给CytcCytc 。（四）细胞色素（四）细胞色素（CytCyt）类类二、电子传递链的组成成分二、电子传递链的组成成分3 3、Cytc是膜上唯一的外是膜上唯一的外周蛋白，处于膜周蛋白，处于膜的外侧，可接受的外侧，可接受CytcCytc1 1的电子，并的电子，并传给传给CytaaCyt
17、aa3 3。（四）细胞色素（四）细胞色素（CytCyt）类类二、电子传递链的组成成分二、电子传递链的组成成分两个细胞色素的复合体，两个细胞色素的复合体，跨膜蛋白跨膜蛋白，含有，含有CuCu离子。离子。CytaCyta接受接受CytcCytc的电子，的电子，经过经过CuCu传给传给a a3 3。Cyta3的的活性中心在膜的内侧，活性中心在膜的内侧，可以将其电子直接传给可以将其电子直接传给氧分子而生成水。氧分子而生成水。该复合体又称为细胞色素氧化酶该复合体又称为细胞色素氧化酶 呼吸链末端氧化酶呼吸链末端氧化酶 4、Cytaa3（四）细胞色素（四）细胞色素（CytCyt）类类二、电子传递链的组成成分
18、二、电子传递链的组成成分上述电子传递链组分除泛醌和细胞色素上述电子传递链组分除泛醌和细胞色素C外，外，其余组分形成嵌入内膜的结构化超分子复合物。其余组分形成嵌入内膜的结构化超分子复合物。复合物复合物I：又称为又称为NADH CoQ还原酶还原酶,它的作用是催化它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及的氧化脱氢以及CoQ还原。包括以还原。包括以FMN为辅基的黄素蛋白和为辅基的黄素蛋白和多种铁硫蛋白。多种铁硫蛋白。复合物复合物：又称为琥珀酸又称为琥珀酸 CoQ还原酶还原酶,它的作用是催化琥珀它的作用是催化琥珀酸的脱氢氧化和酸的脱氢氧化和CoQ的还原。包括以的还原。包括以FAD为辅基的黄素蛋白、为辅基的黄
19、素蛋白、多种铁硫蛋白和细胞色素多种铁硫蛋白和细胞色素b560。复合物复合物:又称为又称为CoQ-Cytc还原酶还原酶,其作用是催化还原型其作用是催化还原型CoQ的氧化和细胞色素的氧化和细胞色素c的还原。包括细胞色素的还原。包括细胞色素b（b562、b566）和和c1，以及铁硫蛋白。，以及铁硫蛋白。复合物复合物IV：又称为又称为Cytc 氧化酶、末端氧化酶，它的重要作氧化酶、末端氧化酶，它的重要作用是将电子从用是将电子从Cytc传递给氧。包括传递给氧。包括cyt aa3和含铜蛋白。和含铜蛋白。电子传递链组分形成的超分子复合物电子传递链组分形成的超分子复合物E E0 0的高低的高低三、呼吸链的电子
20、传递顺序三、呼吸链的电子传递顺序研究方法：研究方法：呼吸链组分排列顺序及氧化还原电位呼吸链组分排列顺序及氧化还原电位电子传递方向性由氧化还原电位决定电子传递方向性由氧化还原电位决定电子从电子从E E0 0值小的传递体向值小的传递体向E E0 0值大的传递体传递值大的传递体传递琥珀酸琥珀酸 FAD CoQ b c1 c aa3 O2 +0.06三、呼吸链的电子传递顺序三、呼吸链的电子传递顺序CytcNADH呼吸链电子传递过程的循环呼吸链电子传递过程的循环呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布外膜外膜膜间膜间空间空间内膜内膜胞液胞液衬质衬质NADH+H+FMNFe-SCoQF
21、e-SFADCytbFe-SCytc1CytcO2Cyta Cyta3琥珀酸琥珀酸四、呼吸链的电子传递抑制剂四、呼吸链的电子传递抑制剂 能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质，能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质，称为称为电子传递抑制剂电子传递抑制剂。利用专一性电子传递抑制剂选择性地阻断呼吸链中某利用专一性电子传递抑制剂选择性地阻断呼吸链中某个传递步骤，再测定链中多组分的氧化还原态情况，是研个传递步骤，再测定链中多组分的氧化还原态情况，是研究电子传递链顺序的一种重要方法。究电子传递链顺序的一种重要方法。原理如通水管中的流水一原理如通水管中的流水一样，正常情况下，连通管中样，正常情况下，连通管
22、中的水位，越靠近出水管口越的水位，越靠近出水管口越低，从入水到出水形成均匀低，从入水到出水形成均匀的梯度；若连通水管中某一的梯度；若连通水管中某一环节受阻，则在受阻部位以环节受阻，则在受阻部位以前的水管即充满水，而在受前的水管即充满水，而在受阻部位以后的水管，因无水阻部位以后的水管，因无水继续补充而即将流空。继续补充而即将流空。四、呼吸链的电子传递抑制剂四、呼吸链的电子传递抑制剂底物氧化过程中，高能代谢中间产物，通过底物氧化过程中，高能代谢中间产物，通过E E促磷酸基团促磷酸基团转移反应，直接偶联转移反应，直接偶联ATPATP的形成。的形成。一、氧化磷酸化的概念及类型一、氧化磷酸化的概念及类型
23、 利用生物氧化过程中，释放的自由能使利用生物氧化过程中，释放的自由能使ADPADP磷磷酸化为酸化为ATPATP的过程。的过程。1 1、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化电子从电子从NADHNADH或或FADHFADH2 2经过电子传递体传递到经过电子传递体传递到O O2 2形成形成H H2 2O O时，时，同时偶联同时偶联ADPADP磷酸化为磷酸化为ATPATP，这一过程称电子传递偶联的磷，这一过程称电子传递偶联的磷酸化。酸化。一、氧化磷酸化的概念及类型一、氧化磷酸化的概念及类型 2 2、电子传递偶联的磷酸化（简称氧化磷酸化）、电子传递偶联的磷酸化（简称氧化磷酸化）二、氧化磷酸化偶联部位二、氧化磷
24、酸化偶联部位（一）推测氧化磷酸化的偶联部位的方法（一）推测氧化磷酸化的偶联部位的方法位置位置NADH CoQCtyb CytcCytaa3 O2每消耗一个氧原子所形成的每消耗一个氧原子所形成的ATPATP数或每对电子经过呼吸数或每对电子经过呼吸链所形成的链所形成的ATPATP数。数。测定长呼吸链中测定长呼吸链中P/OP/O比为比为2.52.5；短呼吸链中短呼吸链中P/OP/O比为比为1.51.5。在每在每2 2个电子经呼吸链传递给分子氧的过程中，个电子经呼吸链传递给分子氧的过程中，伴随伴随ADPADP磷酸化所消耗的无机磷的磷原子数与消磷酸化所消耗的无机磷的磷原子数与消耗的氧原子数之比耗的氧原子
25、数之比 P/O P/O2 2、P/OP/O比值比值（一）推测氧化磷酸化的偶联部位的方法（一）推测氧化磷酸化的偶联部位的方法二、氧化磷酸化偶联部位二、氧化磷酸化偶联部位（二）氧化磷酸化偶联部位（二）氧化磷酸化偶联部位二、氧化磷酸化偶联部位二、氧化磷酸化偶联部位三、氧化磷酸化的作用机制三、氧化磷酸化的作用机制 u线粒体内膜的表面有一层规则地间隔排列着的球线粒体内膜的表面有一层规则地间隔排列着的球状颗粒，称为状颗粒，称为ATPATP合成酶复合体，是合成酶复合体，是ATPATP合成的场所合成的场所。（一）线粒体偶联因子（一）线粒体偶联因子F1F0 u氧化磷酸化偶联因子，包含氧化磷酸化偶联因子，包含AT
26、PATP合成酶系统，可利合成酶系统，可利用电子传递的高能状态将用电子传递的高能状态将ADPADP和和PiPi合成为合成为ATPATP。u功能功能ADP+PiATP+H2Ou 组成组成F1头部头部为为F1因子因子3 39个亚基个亚基组成组成ATP的催化部位。的催化部位。F0膜部膜部为为F0因子因子4条肽链组成的嵌入线粒条肽链组成的嵌入线粒体内膜蛋白，含有质子体内膜蛋白，含有质子通道。通道。ATP合酶复合体合酶复合体三、氧化磷酸化的作用机制三、氧化磷酸化的作用机制（二）氧化磷酸化偶联机制（二）氧化磷酸化偶联机制三种假说解释氧化磷酸化三种假说解释氧化磷酸化偶联机制偶联机制H H的氧化过程中，形成一个
27、高能中间物，然后传递能量的氧化过程中，形成一个高能中间物，然后传递能量交给交给ADPADP形成形成ATP ATP。由于一直未能鉴定出高能共价结合。由于一直未能鉴定出高能共价结合的中间产物，以致连的中间产物，以致连E.C.Slater也认为它几乎可以肯定也认为它几乎可以肯定是不正确的了。是不正确的了。1 1、化学偶联假说（、化学偶联假说（19531953年年E.C.SlaterE.C.Slater提出的）提出的）H的氧化过程中，形成高能构象，然后将能量释放，的氧化过程中，形成高能构象，然后将能量释放，使使ADP ATP三、氧化磷酸化的作用机制三、氧化磷酸化的作用机制（二）氧化磷酸化偶联机制（二）
28、氧化磷酸化偶联机制2 2、构象偶联假说（、构象偶联假说（19641964年年P.D.BoyerP.D.Boyer提出了这种假说）提出了这种假说）3 3、化学渗透学说（此学说被多数人支持）、化学渗透学说（此学说被多数人支持）化学渗透学说是英国米歇尔经过大量实验后于化学渗透学说是英国米歇尔经过大量实验后于19611961年年首先提出的，主要论点是认为呼吸链起质子泵作用，首先提出的，主要论点是认为呼吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜之外侧，造成了膜内外两侧间质子被泵出线粒体内膜之外侧，造成了膜内外两侧间跨膜的化学电位差，后者被膜上跨膜的化学电位差，后者被膜上ATPATP合成酶所利用，使合成酶所利
29、用，使ADPADP合成合成ATPATP。三、氧化磷酸化的作用机制三、氧化磷酸化的作用机制（二）氧化磷酸化偶联机制（二）氧化磷酸化偶联机制（1 1）递）递H H体与递电子体交替体与递电子体交替排列，定位于线粒体内膜。排列，定位于线粒体内膜。（2 2）递）递H H体有体有H H泵作用，将泵作用，将2H2H+泵出内膜，泵出内膜，2e2e传给递电传给递电子体，整个过程泵出子体，整个过程泵出3 3对对H H+造成造成H H+跨膜梯度跨膜梯度（3 3）线粒体膜对）线粒体膜对H H+不通透，不通透，造成造成H H+跨膜梯度。跨膜梯度。（4 4）H H+通过线粒体通过线粒体F1-F0-ATP酶进入内膜，释放出
30、的酶进入内膜，释放出的自由能推动自由能推动ATP合成。合成。化学渗透学说化学渗透学说要点要点化学渗透学说化学渗透学说化学渗透学说化学渗透学说的实验证据的实验证据 氧化磷酸化的重建试验氧化磷酸化的重建试验例：例：2.4二硝基苯酚（二硝基苯酚（DNP）原理：增加膜的通透性，破坏跨膜蛋白质电化学梯度（原理：增加膜的通透性，破坏跨膜蛋白质电化学梯度（H+）梯度）梯度使电子传递与使电子传递与ADPADP磷酸化两个过程分开，不抑制电子传递过程，只磷酸化两个过程分开，不抑制电子传递过程，只抑制抑制ADP ATPADP ATP，使电子传递所产生的自由能以热的形式耗散。，使电子传递所产生的自由能以热的形式耗散。
31、四、氧化磷酸化的解偶联和抑制四、氧化磷酸化的解偶联和抑制化学因素可影响氧化磷酸化过程，不同的试剂对氧化磷酸化学因素可影响氧化磷酸化过程，不同的试剂对氧化磷酸化过程的影响不同，根据它们的影响方式可分为三大类化过程的影响不同，根据它们的影响方式可分为三大类1 1、解偶联剂、解偶联剂抑制氧的利用和抑制氧的利用和ATPATP的形成，不直接抑制电子传递。氧的形成，不直接抑制电子传递。氧化磷酸化抑制剂的作用是直接干扰化磷酸化抑制剂的作用是直接干扰ATPATP的生成过程，结的生成过程，结果也使电子传递不能进行。（和电子传递抑制剂不同）果也使电子传递不能进行。（和电子传递抑制剂不同）四、氧化磷酸化的解偶联和抑
32、制四、氧化磷酸化的解偶联和抑制DNPDNP（解偶联剂）可解除它对氧利用的抑制作用。（解偶联剂）可解除它对氧利用的抑制作用。例：寡霉素与例：寡霉素与F1F1F0F0结合，抑制氢离子内流即抑制氧结合，抑制氢离子内流即抑制氧的利用。的利用。2 2、氧化磷酸化抑制剂、氧化磷酸化抑制剂生物膜上的脂溶性物质，与某些离子结合，并作为它们生物膜上的脂溶性物质，与某些离子结合，并作为它们的载体，使这些离子能够穿过膜，破坏跨膜电化学梯度，的载体，使这些离子能够穿过膜，破坏跨膜电化学梯度，从而破坏氧化磷酸化过程。从而破坏氧化磷酸化过程。四、氧化磷酸化的解偶联和抑制四、氧化磷酸化的解偶联和抑制u与解偶联剂区别：与解偶
33、联剂区别：H H+离子以外的其它一价阳离子的载离子以外的其它一价阳离子的载体，改变除体，改变除H H+离子以外的一价阳离子透性。离子以外的一价阳离子透性。例：例：缬氨霉素缬氨霉素K K+；短秆菌肽；短秆菌肽K K+，NaNa+3 3、离子载体抑制剂、离子载体抑制剂五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运 细胞内的细胞内的ATPATP主要在主要在线粒体内线粒体内由由ADPADP磷酸化而成，磷酸化而成，大部分大部分ATPATP在在线粒体外线粒体外被利用后又变为被利用后又变为ADPADP。由于。由于ADPADP和和ATPATP都不能自由地穿过线
34、粒体内膜，因而必需有一都不能自由地穿过线粒体内膜，因而必需有一种机制将线粒体外的种机制将线粒体外的ADPADP运入，同时把运入，同时把ATPATP运到线粒体运到线粒体外。现已证实由线粒体内膜上的腺苷酸载体（二聚体，外。现已证实由线粒体内膜上的腺苷酸载体（二聚体，只有一个腺苷酸结合位点）负责其只有一个腺苷酸结合位点）负责其双向运输双向运输，又称，又称ADP/ATPADP/ATP交换体。面向外侧时结合位点对交换体。面向外侧时结合位点对ADPADP亲和力高，亲和力高，面向内侧时结合位点对面向内侧时结合位点对ATPATP亲和力高。亲和力高。（一）腺苷酸的转运（一）腺苷酸的转运ADP、ATP、Pi的转运
35、的转运生物氧化和氧化磷酸化生物氧化和氧化磷酸化主要在线粒体内进行，主要在线粒体内进行，而而NADNAD+和和NADHNADH不能自由不能自由地透过线粒体内膜，因地透过线粒体内膜，因此在胞液内生成的此在胞液内生成的NADHNADH必须通过特殊的穿梭机必须通过特殊的穿梭机制进入线粒体。已知动制进入线粒体。已知动CellCell有两个穿梭系统。有两个穿梭系统。五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运（二）（二）NADHNADH的转运的转运1、磷酸甘油穿梭（肌肉细胞、大脑细胞）磷酸甘油穿梭（肌肉细胞、大脑细胞）五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运（二）（二）NADHNADH的转运的
36、转运产生产生2 2个个ATPATP2、苹果酸穿梭、苹果酸穿梭(肝细胞肝细胞)五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运（二）（二）NADHNADH的转运的转运五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运（三）线粒体内膜的主要转运载体（三）线粒体内膜的主要转运载体五、线粒体内膜的物质转运五、线粒体内膜的物质转运（三）线粒体内膜的主要转运载体（三）线粒体内膜的主要转运载体 六、能荷六、能荷 总的腺苷酸系统中（即总的腺苷酸系统中（即ATPATP、ADPADP和和AMPAMP浓度之和）浓度之和）所负荷的高能磷酸基数量（所负荷的高能磷酸基数量（ATPATP所占的比例）。所占的比例）。能荷能荷=ATP+0.5ADPAMP+ADP+ATP能荷意义能荷意义 u能荷由能荷由ATP ADP和和AMP的相对数量决定，数值在的相对数量决定，数值在01之之间，反映细胞能量水平。间，反映细胞能量水平。u高能荷时抑制高能荷时抑制ATP生成，促进生成，促进ATP利用。利用。u低能荷时抑制低能荷时抑制ATP利用，促进利用，促进ATP生成。生成。u能荷的调节是靠能荷的调节是靠ATP、ADP、AMP对代谢中酶的变构调对代谢中酶的变构调节实现的。节实现的。
