ch氧化磷酸化PPT学习教案

1、会计学1ch氧化磷酸化氧化磷酸化生物氧化的三个阶段生物氧化的三个阶段第1页/共134页第2页/共134页第3页/共134页第4页/共134页氧化还原反应氧化还原反应第5页/共134页通常氧化还原反应是同时发生的，但为了方便描述电子的转移，往往把氧化还原反应分为两个半反应（通常氧化还原反应是同时发生的，但为了方便描述电子的转移，往往把氧化还原反应分为两个半反应（half-reaction）。）。第6页/共134页Reduced 还原型还原型(电子供体电子供体)Oxidized 氧化型氧化型(电子受体电子受体)某一化合物的氧化型和还原型，称为一对氧化还原对（某一化合物的氧化型和还原型，称为一对氧化

2、还原对（redox pair） 。如。如Zn/Zn2+，Cu2+/Cu。第7页/共134页电极电势代表着氧化还原对得失电子的能力。电极电势代表着氧化还原对得失电子的能力。低低电极电势的氧化还原对倾向于电极电势的氧化还原对倾向于失去失去电子，电子， 高高电极电势的氧化还原对倾向于电极电势的氧化还原对倾向于得到得到电子。电子。低电极电低电极电势势高电极电高电极电势势第8页/共134页 E正极正极E负极负极电极电势的测定以标准氢电极（电极电势的测定以标准氢电极（H+/H2）为参照，根据以上公式计算。）为参照，根据以上公式计算。 标准电极电势（标准电极电势（ 0 ） 0 E0正极正极E0负极负极（电解

3、质溶液为电解质溶液为1质量摩尔浓度，测定条件为质量摩尔浓度，测定条件为25oC ， pH=0 ）第9页/共134页 一对氧化还原对的标准电极电势（一对氧化还原对的标准电极电势（E0）通过把氧化还原对和标准氢电极（通过把氧化还原对和标准氢电极（H+/H2）组成原电池来测定。）组成原电池来测定。第10页/共134页第11页/共134页第12页/共134页第13页/共134页第14页/共134页线粒体结构示意图线粒体结构示意图P sideN side第15页/共134页Cristae (the convoluted inner membrane of mitochondria) is where t

4、he respiratory chain is located.第16页/共134页第17页/共134页第18页/共134页相应的脱氢酶可逆结合，甚至相应的脱氢酶可逆结合，甚至转移到另一种脱氢酶。转移到另一种脱氢酶。第19页/共134页NAD (P)+-脱氢酶脱氢酶第20页/共134页第21页/共134页NAD(P)+传递电子机制传递电子机制第22页/共134页Absorption spectra 第23页/共134页第24页/共134页第25页/共134页半醌半醌型型FMN/FAD传递电子机制传递电子机制第26页/共134页胞色素类之间作为一种灵活的载胞色素类之间作为一种灵活的载体起作用，并

5、且在质子移动和电体起作用，并且在质子移动和电子传递的偶联起重要作用（见子传递的偶联起重要作用（见5.3.4 Q cycle）。）。第27页/共134页CoQ传递电子机制传递电子机制第28页/共134页第29页/共134页Prosthetic groups of cytochromes第30页/共134页Absorption spectra of cytochrome cReduced cytochromeshas three absorptionbands in the visible wavelengthsCyt a: 600 nm;Cyt b: 560 nm;Cyt c: 550 nm第3

6、1页/共134页第32页/共134页传递链至少有传递链至少有8种种Fe-S protein。 铁硫蛋白载体单纯传递电子。铁硫蛋白载体单纯传递电子。第33页/共134页Fe-S centers2Fe-2S4Fe-4SFeS第34页/共134页第35页/共134页第36页/共134页第37页/共134页最后电子受体是最后电子受体是Q，QH2可移动到可移动到复合体复合体 。第38页/共134页NADH+5H+N+Q NAD+QH2+4H+P 放能反应放能反应第39页/共134页第40页/共134页第41页/共134页第42页/共134页出到膜间腔出到膜间腔) 。Cytochrome c是一个可溶性蛋

7、白，是一个可溶性蛋白，位于内膜膜间腔侧，位于内膜膜间腔侧， 可将把电子传可将把电子传递到复合体递到复合体IV。第43页/共134页Cytochrome bc1 complex (complex III)The three core subunits第44页/共134页complex IIIQ cycle第45页/共134页第46页/共134页第47页/共134页The three critical subunits of cytochrome oxidase (complex IV)2CuACuBHeme aHeme a3CuACuA第48页/共134页Cytochrome oxidase m

8、echanism第49页/共134页第50页/共134页4Cytred+8H+N+O2 4Cytox+4H+P+2H2O 放能反应放能反应complex IV第51页/共134页oxidoreductase): Electrons of QH2 is transferred to cytochrome c. Complex IV (cytochrome oxidase): Electrons of Cyt c are transferred to O2 . 第52页/共134页 In actively respiring mitochondria, the measured pH is abo

9、ut 0.75 and difference in electrical potential () is about 0.15-0.2 V.第53页/共134页The respiratory chain第54页/共134页第55页/共134页Separation of functional complexes of the respiratory chain第56页/共134页第57页/共134页第58页/共134页最后是最后是NADH。第59页/共134页第60页/共134页Various inhibitors generate various patterns of reduced/oxi

10、dized carriersReducedOxidizedReducedOxidizedReduced第61页/共134页第62页/共134页第63页/共134页活动过程的本质。活动过程的本质。第64页/共134页第65页/共134页第66页/共134页Chemiosmotic model by Mitchell第67页/共134页第68页/共134页第69页/共134页Electron transfer was found to be obligatorily coupled to ATP Synthesis in isolated mitochondria suspensions: nei

11、ther occurs without the other.第70页/共134页(valinomycin(缬霉素缬霉素) 。第71页/共134页DNP, a hydrophobic weak acid, uncouples ATP synthesis from electron flow第72页/共134页价阳离子的通透性破坏跨膜电荷价阳离子的通透性破坏跨膜电荷梯度，从而影响梯度，从而影响ATP形成。形成。第73页/共134页DNP and FCCPare able todissipate theproton gradient.第74页/共134页缬氨霉素（缬氨霉素（valinomycin）-

12、K+复合物复合物亲水内部亲水内部第75页/共134页第76页/共134页The artificiallyimposed protongradient alone was found to driveATP synthesis!(Experiment 1)第77页/共134页(Experiment 2)第78页/共134页第79页/共134页F1 and Fo ，也称为，也称为Complex or FoF1ATPase。第80页/共134页第81页/共134页第82页/共134页o六聚体相接触六聚体相接触。第83页/共134页第84页/共134页The ATP synthase comprise

13、s a proton channel (Fo) and a ATPase (F1)第85页/共134页第86页/共134页The 18O experiment: The G0 for ATP synthesis on purified F1 is close to zero! (Paul Boyer)第87页/共134页Release of ATP from ATP synthase was proposed to be the major energy barrier for ATP synthesis第88页/共134页第89页/共134页Rod-shaped g g subunit.Ea

14、ch b b sununit of ATP synthase can assume three different conformations!OLT第90页/共134页第91页/共134页Binding-changeModel proposed byPaul Boyer.g gg gg gOLT第92页/共134页第93页/共134页Rotation of the g g subunit and the ring of c subunitsin the FoF1 complex.(Experiment 1)第94页/共134页Rotation of the g g subunit and t

15、he ring of c subunits in the FoF1 complex was directely observed by in vitro studies using fluorescence microscopy (Experiment 2)第95页/共134页第96页/共134页。第97页/共134页第98页/共134页Proton motion across the membrane drives rotation of the c ring第99页/共134页第100页/共134页第101页/共134页第102页/共134页第103页/共134页第104页/共134页第1

16、05页/共134页Four multi-protein Complexes (I, II, III, and IV)Two mobileElectron carriersIIIIIIIV形成一个形成一个ATP需要需要。第106页/共134页第107页/共134页P/O of NADH : 10/4(2.5) P/O of succinate: 6/4(1.5)第108页/共134页第109页/共134页The proton-motive forceis used foractive transportthrough theinner membrane ofthe mitochondria第11

17、0页/共134页The rotary motion of the bacterial flagella is energized directly by the proton gradient across the cytoplasmic membrane.第111页/共134页1ATP酶。其生理意义是产热御寒。酶。其生理意义是产热御寒。如缺乏这种蛋白，会导致新生如缺乏这种蛋白，会导致新生儿硬肿症。儿硬肿症。第112页/共134页Thermogenin(a proton pore) on the inner mitochondrial membrane of brown fat tissue

18、cells uses the proton-gradient to produce heat.第113页/共134页第114页/共134页通过此途径通过此途径, 从胞浆进入从胞浆进入mt的的NADH可生成。可生成。第115页/共134页Malate-aspartate shuttle第116页/共134页第117页/共134页glycerol 3-phosphate shuttle第118页/共134页第119页/共134页ATP-ADP translocase第120页/共134页第121页/共134页第122页/共134页(LHON), 其病因是复合体其病因是复合体基因基因突变突变。目前发现越来越多由线粒体目前发现越来越多由线粒体DNA突变所引起的疾病（母系遗传居突变所引起的疾病（母系遗传居多）。异常症状：盲、聋、痴呆、多）。异常症状：盲、聋、痴呆、肌无力、糖尿病等。肌无力、糖尿病等。第123页/共134页第124页/共134页borne typhus。第125页/共134页A plausible theory for the evolutionary ori