氧化磷酸化
迄今未能分离出这种高能蛋白质。但在电子传递过程中蛋白 质组分的构象变化还是存在的。
支持化学渗透假说的实验证据:
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氧化磷酸化作用的进行需要封闭的线粒体内膜存在。 线粒体内膜对H+ OH- K+ Cl-都是不通透的。 破坏H+ 浓度梯度的形成(用解偶联剂或离子载体抑制 剂)必然破坏氧化磷酸化作用的进行。 线粒体的电子传递所形成的电子流能够将H+ 从线粒体 内膜逐出到线粒体膜间隙。 大量直接或间接的实验证明膜表面能够滞留大量质子, 并且在一定条件下质子能够沿膜表面迅速转移。 迄今未能在电子传递过程中分离出一个与ATP形成有 关的高能中间化合物,亦未能分离出电子传递体的高 能存在形式。 H+如何通过电子传递链“泵”出的?
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,它们随后裂解驱动氧 化磷酸化,即将其能量转移到ADP中形成ATP。
(2)构象偶联假说(1964)
conformational coupling hypothesis
认为电子沿电子传递链传递使线粒体内膜的蛋 白质组分发生了构象变化,形成一种高能构象,这 种高能形式通过ATP的合成而恢复其原来的构象。
离子载体(离子载体抑制剂)
是一类脂溶性物质,能与H+以外的其他一 价阳离子结合,并作为他们的载体使他们 能过穿过膜,消除跨膜的电位梯度。 缬氨霉素(K+) 短杆菌肽(K+ Na+)
解偶联蛋白(产热素)
是存在于某些生物细胞线粒体内膜上的 蛋白质,为天然解偶联剂。 它们能形成质子通道,让膜外的H+通过 通道返回膜内,消除跨膜质子浓度梯度。 如:动物的褐色脂肪组织,其产热机制 是线粒体氧化磷酸化解偶联的结果。
人、新生无毛的脱氢酶(真菌和高等植物)
NADH脱氢酶(复合物Ⅰ)
外NADH脱氢酶
内膜内侧,朝向基质
催化线粒体内部的NADH脱 氢交给其辅基FMN 将氢传递给CoQ
内膜外侧,朝向膜间空间
是一种以FAD为辅基的黄素 蛋白,催化细胞液的NADH 脱氢交给其辅基FAD 将氢传递给CoQ,不经过复 合物Ⅰ,P/O比为2或1.5
葡萄糖彻底氧化的能量计算:
原核生物 真核生物:不同组织 EMP的能量计算也需考虑部位。
F1部分包括9个亚基,3个亚基、 3个亚基及、、亚基个1个。 亚基是催化ATP合成的部位, 亚基连接FO和F1。 FO上有离子 通道和6个二环己基二亚胺 (DCCD,DCC,DCCI)结合蛋白, 这些蛋白围成桶状,具有离子 通道,通道内部有谷氨酸残基 (大肠杆菌是天冬氨酸残基), 这些残基可与DCCD结合,从而 抑制质子通过FO 。 连接F1部分和FO部分是一个短 柄,包含有两种蛋白质,寡霉 素敏感性付与蛋白(OSCP)和 偶合因子6(F6),寡霉素可与 FO结合,抑制质子通过FO。
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
线粒体的结构
外膜——平滑,含约50%脂类和50%蛋白,蛋白质中有些
可以形成孔道蛋白,能通过分子量小于4000~5000的物质。
内膜——含约20%脂类和80%蛋白。它是细胞质和线粒体基 质之间的主要屏障。内膜有许多向内的折叠,称为嵴。嵴 与嵴之间形成区室。内膜上有许多球状颗粒(内膜球体), 内膜还含有许多富含蛋白质的跨膜颗粒(如电子传递链颗 粒、跨膜运送颗粒等)。
(1)化学偶联假说(1953年)