《830生物化學》考研知識之生物氧化（...

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生物氧化（三）

7. 在氧化呼吸鏈中的NADH-Q還原酶、細胞色素還原酶和細胞色素氧化酶催化的三步反應中，自由能的變化都足以將H+從線粒體內(nèi)膜基質(zhì)“泵”出到線粒體的內(nèi)外膜間隙，產(chǎn)生氫離子梯度，為下一步產(chǎn)生ATP準備所需的自由能。

（3） 電子傳遞的抑制劑

為能夠阻斷呼吸鏈中某部位電子傳遞的物質(zhì)，可用來研究電子傳遞順序。

常見的抑制劑有：

1. 魚藤酮，安密妥

阻斷NADH-Q還原酶內(nèi)的電子由NADH向CoQ的傳遞。

2. 抗霉素A：抑制細胞色素還原酶中電子從QH2到Cyt c1的傳遞。

3. 氰化物，疊氮化物與a3中血紅素Fe3+作用。CO與a3中Fe2+作用，均阻斷電子在細胞色素氧化酶中傳遞作用。上述各種抑制劑的抑制部位可表示為NADH → NADH-Q還原酶

-║→ QH2 -║→ CytC1 → CytC → 細胞色素氧化酶 -║→ O2

魚藤酮， 抗霉素A CN-,N3-,CO

安密妥

3、氧化磷酸化作用

(三)氧化磷酸化作用

將生物氧化過程中釋放的自由能用以使adp和無機磷酸生成高能ATP的作用都在細胞線粒體內(nèi)膜發(fā)生作用。

氧化磷酸化全過程方程式為：

NADH+H++3ADP+3P1+1/2O2→NAD++4H2O+3ATP

(1) P/O比：一對電子通過呼吸鏈傳至氧所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。

NADH的P/O比為2.5（過去為3），從呼吸鏈NADH-Q還原酶進入。

FADH2的P/O比為1.5（過去為2），是從細胞色素還原酶處進入電子傳遞鏈。

(2) ATP合成部位

為三個能量釋放部位。

一對電子經(jīng)NADH-Q還原酶，細胞色素還原酶和細胞色素氧化泵泵出質(zhì)子數(shù)分別為4，2和4。合成一個ATP要3個質(zhì)子通過ATP酶驅(qū)動合成2.5個ATP需7.5個質(zhì)子驅(qū)動，合成1.5個ATP需4.5個質(zhì)子驅(qū)動，多余的質(zhì)子可能用于將ATP從基質(zhì)運往膜外細液。

ATP合成是在線粒體ATP酶作用下完成的，現(xiàn)稱ATP合酶，又稱復合體V。

（3）能量偶聯(lián)假說

電子傳遞釋放出的自由能和ATP合成是與一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度相偶聯(lián)的，1961年提出，1978年獲諾貝爾化學獎。

電子傳遞鏈為一個H+泵，使H+從線粒體基質(zhì)排到內(nèi)膜外；內(nèi)膜外H+比內(nèi)膜高，形成H+濃度梯度；電化學電勢驅(qū)動H+通過ATP合酶F0F1ATP回到線粒體基質(zhì)，釋放自由能與ATP合成偶聯(lián)

此過程為：

1.質(zhì)子泵出需要能量：由電子流過復合體Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ獲得。

2.質(zhì)子泵出使細胞溶膠側(cè)H+濃度提高，產(chǎn)生膜電勢。

3.膜電勢驅(qū)動質(zhì)子流通過ATP合酶，同時釋放出與酶牢固結(jié)合的ATP，ATP是在釋放自由能驅(qū)動力下ADP與Pi合成的。

F0F1-ATP酶：F0單為嵌入線粒體內(nèi)膜中，為質(zhì)子通道；F1在膜外為球狀體。催化ATP的合成。

（四）氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制

一般情況下，電子傳遞和磷酸化是緊密結(jié)合的，但特殊的試劑可將氧化磷酸化過程分解成單個的反應。

（1）解偶聯(lián)劑：

只抑制ATP的形成過程，不抑制電子傳遞過程，使電子傳遞產(chǎn)生的自由能變成熱能。如DNP（2，4-二硝基苯酚），當pH=7時，DNP呈酚負離子形式，不能透膜。在酸性環(huán)境（H+濃度提高），DNP接受質(zhì)子而成酚分子形式，脂溶性而易透膜，將H+帶入膜內(nèi)，破壞了跨膜梯度的形成，故DNP又稱質(zhì)子載體。

褐色脂肪細胞線粒體內(nèi)膜上有特殊H+通道，H+流回不經(jīng)過F0F1-ATP酶，不產(chǎn)生ATP產(chǎn)生熱，維持體溫。

（2）氧化磷酸化抑制劑：

因抑制ATP形成而使電子傳遞停止，如寡霉素。但為寡霉素抑制的電子傳遞會由于加入DNP，使H+濃度差消除，而使電子傳遞恢復。

（3）離子載體抑制劑

它們與K+等離子結(jié)合，作為離子載體穿過膜，消除膜電勢，如短桿菌肽，纈氨霉素ATP不能生成。