第七章生物氧化BiologicalOxidation

第六章代谢导论与生物氧化Chapter6BiologicalOxidation新陈代谢通论生物能学生物氧化的概念及类型生成ATP的氧化体系氧化磷酸化的作用机制及影响因素高能磷酸键的储存与释放线粒体外NADH的穿梭教学目的:1.掌握新陈代谢的概念，生物能学的基本 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 和高能化合物的概念和特点2.掌握生物氧化的概念及特点3.掌握氧化磷酸化的机制4.呼吸链的组成及各部分的作用特点教学重点难点:氧化磷酸化的作用机制;呼吸链的作用特点教学课时:6Section1新陈代谢通论1、新陈代谢的概念新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息传导的过程。一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation）；另一方面，将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（dissimilation），通过上述过程不断地进行自我更新。特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行新陈代谢的概念及内涵小分子大分子合成代谢（同化作用）需要能量释放能量分解代谢（异化作用）大分子小分子物质代谢能量代谢新陈代谢信息传导2、新陈代谢的调节生物机体的新陈代谢是一个完整的整体，机体代谢的协调配合，关键在于它存在有精密的调节机制。代谢的调节使生物机体能适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。这种精密的调节机制是生物在长期演化中获得的。代谢调节可分为三个不同水平：分子水平细胞水平整体水平3、代谢中常见的有机化学反应机制基团转移反应氧化-还原反应消除、异构化和重排反应碳-碳键的形成与断裂反应5、新陈代谢研究方法1）、追踪代谢物支向同位素示踪法是研究代谢的最有效和最常用的方法。一般都是向制备的组织、细胞或亚细胞成分中加入同位素标记的底物，然后追踪生成的中间产物和终产。绘制出代谢物的转换图。2）、酶抑制剂的应用3）、气体测量法4）、核磁共振波谱法5）、利用遗传缺陷症研究代谢途径维持生命活动的能量，主要有两个来源：光能（太阳能）：植物和某些藻类，通过光合作用将光能转变成生物能。化学能：动物和大多数的微生物，通过生物氧化作用将有机物质（主要是各种光合作用产物）存储的化学能释放出来，并转变成生物能。有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成CO2和水，并释放出能量。Section2生物能学一、生物能转换服从热力学定律(一)几个概念1.内能(internalenergy;U):是体系内部质点能量的总和.是体系状态的函数2.焓(enthalpy;H)是一个体系的内能与其全部分子的压力和体积总变化之和▲H=▲U+▲PV3.熵(entropy;S):代表体系能量分散程度的状态函数,即一个体系质点散乱无序的程度4.自由能(freeenergy;G):指在一个体系的总能量中，在恒温恒压条件下能够做功的那一部分能量▲G=▲H-T▲S(二)热力学第一定律:能量守恒定律▲U=Q-W(三)热力学第二定律:在隔离体系中,只有当其体系和周围环境的熵值总和增加时才能自发进行▲S≥QT1.化学反应中的自由能在恒温、恒压下进行的化学反应，其产生有用功的能力可以用反应前后自由能的变化来衡量。自由能的变化：△G=G产物—G反应物=△H_T△S△G、△H、△S分别代表体系的自由能变化，焓变化，熵变化。T代表体系的绝对温度。焓与熵都是体系的状态函数。焓代表体系的内能与压力P*体积V之和：H=U+P*V熵代表体系中能量的分散程度，也就是体系的无序程度：△S=dQ／T，△S=△S体系+△S环境，只有△S≥0，过程才能自发进行。二、生物化学反应的自由能变化及其意义2、△G是衡量反应自发性的标准。△G<0，反应能自发进行，能做有用功。△G>0，反应不能自发进行，必须供给能量。△G=0，反应处于平衡状态。一个放热反应(或吸热反应)的总热量的变化（△H），不能作为此反应能否自发进行的判据，只有自由能的变化才是唯一准确的指标。△G<0仅是反应能自发进行的必要条件，有的反应还需催化剂才能进行，催化剂（酶）只能催化自由能变化为负值的反应，如果一个反应的自由能变化为正值，酶也无能为力。当△G为正值时，反应体系为吸能反应，此时只有与放能反应相偶联，反应才能进行。三、标准自由能变化及其与化学反应平衡常数的关系aA+bBcC+dD标准自由内能变化：在规定的标准条件下的自由能变化，用△G°表示。标准条件：25℃，参加反应的物质的浓度都是1mol∕L（气体则是1大气压）。若同时定义pH=7.0，则标准自由能变化用△G°′表示。对于一个溶液中的化学反应：aA+bB→cC+dD当反应达到平衡时，△G=0K/是化学反应的平衡常数，因此，△G°/也是一个常数。常见物质的标准生成自由能△G°′已经列在各种化学手册中，可以根据△G°′=-RTlnK的公式求出平衡常数K′。P33举例说明如何用K′求出△Go′和△G从例子可以看出△Go′和△G实际上是两个不同条件下的自由能变化值。（1）△Go′是标准条件下的自由能变化，既反应物A、B、C、D的起始浓度都为1mol/L，温度为25℃，pH=7.0时的△G。每一个化学反应都有其特定的标准自由能变化（既△Go′），是一个固定值，△G是任意给定条件下的自由能变化，它是反应物A、B、C、D的起始浓度、温度、pH的状态函数，在一个自发进行的化学反应中，自由能总是在降低，△G总是负值，随着反应向平衡点的趋近，△G的绝对值逐渐缩小，直到为0。（2）从△Go′=-RTlnK′，可以求出K′及△Go′，根据△Go′、△G与K′可以判断任何条件下反应进行的方向及程度。四、自由能变化的可加和性在偶联的几个化学反应中，自由能的总变化等于每一步反应自由能变化的总和。例如：Glc+ATP→G—6—P+ADP（总反应）第一步，Glc+Pi→G—6—P+H2O,此反应不能自发进行。第二步，ATP+H2O→ADP+Pi总反应：Glc+ATP→G—6—P+ADP.因此，一个热力学上不能进行的反应，可与其它反应偶联，驱动整个反应进行。此类反应在生物体内是很普遍的。（一）、生物体内的高能磷酸化合物高能化合物：水解时释放5000卡/mol及以上自由能的化合物。磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出大量自由能(＞5000卡/mol)称为高能磷酸化合物。一般将水解时能够释放20.92kJ（5cal)以上自由能的键称高能键。ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。五、ATP在生物能学中的作用（二）ATP的分子结构特点与水解自由能的关系ATP是生物能存在的主要形式ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式。ATP是生物体通用的能量货币。生物能存储于ATP的焦磷酸键中，ATP通过水解与磷酰化反应为细胞提供能量。ATP水解即可生成ADP也可生成AMP但释放能量一样。ADP+PiATPATP+H2OADP+PiG’=-31kJ/molATP+H2OAMP+PPiG’=-31kJ/molPPi+H2O2PiG’=-29kJ/mol①ATP是细胞内产能反应和需能反应的化学偶联剂,在传递能量方面起着转运站的作用，它是能量的携带者和转运者，但不是能量的贮存者(磷酸肌酸、磷酸精氨酸)。磷酸肌酸（C～P）是肌肉和脑组织中能量的贮存形式。但磷酸肌酸中的高能磷酸键不能被直接利用，而必须先将其高能磷酸键转移给ATP，才能供生理活动之需。这一反应过程由肌酸磷酸激酶（CPK）催化完成。CPKC～P+ADPC+ATP②在磷酸基转移中的作用:ATP是磷酸基团转移反应的中间载体。（三）ATP在生化反应中的特殊作用②ATP是磷酸基团转移反应的中间载体磷酸基团往往从磷酸基团转移势能高的物质向势能低的物质转移。磷酸基团转移势能在数值上等于其水解反应ΔG0’。磷酸基团转移势能（kcal/mol)246810121416ATPPEP1，3-二P甘油酸6-P葡萄糖3-P甘油磷酸烯醇式丙酮酸（四）多磷酸核苷间的能量转移：在生物体内，除了可直接使用ATP供能外，还用使用其他形式的高能磷酸键供能，如UTP用于糖原的合成，CTP用于磷脂的合成，GTP用于蛋白质的合成等。核苷单磷酸激酶NMP+ATPNDP+ADP 核苷二磷酸激酶NDP+ATPNTP+ADP六、生物体内的高能化合物根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型。1、磷氧键型（—O~P)(1)酰基磷酸化合物3-磷酸甘油酸磷酸乙酰磷酸10.1千卡/摩尔11.8千卡/摩尔氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸（2）焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸7.3千卡/摩尔（3）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔2,氮磷键型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。3,硫酯键型3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A4、实例：乙酰～CoA：含一个高能键还原型的NAD：NADH+H+相当于3个高能键，当它氧化成氧化型的NAD时，可以制造3分子ATP（ADP+P→ATP）还原型的NADP：NADPH+H+相当于3个高能键，当它氧化成氧化型的NAD时，可以制造3分子ATP（ADP+P→ATP）FADH2：相当于2个高能键，当它氧化成氧化型的FAD时，可以制造2分子ATP（ADP+P→ATP）有机分子在生物体内氧化分解成二氧化碳和水并释放出能量形成ATP的过程称为生物氧化。生物氧化的特点：1）生物体内的生物氧化过程是在体温条件下，近于中性的含水环境中，由酶催化进行的；2）反应逐步释放出能量，相当一部分能量以高能磷酸酯键的形式储存在一些特殊的化合物中，主要是ATP。Section3生物氧化（biologicaloxidation）一、生成ATP的氧化体系（一）线粒体氧化呼吸链在生物体内，有机物氧化时脱下的电子和质子不是直接交给分子氧，而是转移到脱氢酶的辅酶NAD+和FAD上，形成NADH和FADH2形式，再经过一系列电子、质子传递体，最终传递给O2导致水及ATP的生成。这些递氢体或递电子体往往以复合体的形式存在于线粒体内膜上。在线粒体中，递氢体或递电子体按一定顺序排列，组成与细胞呼吸过程有关的链式反应体系称为呼吸链(respiratorychain)。电子传递有严格顺序，只能从氧化还原势较低的载体传递到氧化还原势较高的载体线粒体的结构外膜：含孔蛋白(porin)，通透性较高。内膜：高度不通透性，向内折叠形成嵴（cristae）。含有与能量转换相关的蛋白膜间隙：含许多可溶性酶、底物及辅助因子。基质：含三羧酸循环酶系、线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA,RNA，核糖体。(二)主要的电子传递复合体及电子的传递：1．ComplexⅠ（NADH-泛醌还原酶；NADH脱氢酶）：FMN+2（Fe-S）CoQ作用：催化NADH氧化，从中获得2高能电子辅酶Q泵出4H+(既是电子传递体又是质子移位体）铁硫蛋白的分子结构铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的蛋白质，它与蛋白质组分结合成复合物形式存在。铁硫蛋白分子中含有由半胱氨酸残基硫原子与铁离子形成的铁硫中心，一次可传递一个电子。铁硫蛋白它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通过Fe3+Fe2+变化起传递电子的作用CoQ：泛醌的分子结构结构：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂溶性，位于膜的双脂层中，能在膜脂中自由移动。不同来源的CoQ基本结构相同，只是在侧链上的异戊二烯单位的数目存在差别，动物线粒体的CoQ有10个异戊二烯单位，用CoQ10表示。递氢机理：很容易接受电子和质子，还原成QH2（还原型）；QH2也容易给出电子和质子，重新氧化成Q。2．ComplexⅡ（琥珀酸-泛醌还酶;琥珀酸脱氢酶）：FAD+2（Fe-S）CoQ作用：催化2个电子FADFe-S辅酶Q(无H+泵出)（是电子传递体而非质子移位体）细胞色素类(cytochromes)：是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质。在生物氧化反应中，其铁离子可为+2价亚铁离子，也可为+3价高铁离子。通过这种转变而传递电子。细胞色素为单电子传递体。细胞色素可存在于线粒体内膜，也可存在于微粒体（CytP450和Cytb5）。根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含5种（b、c、c1、a和a3)，cytb和cytc1、cytc在呼吸链中为电子传递体，a和a3以复合物物存在，称细胞色素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu，可将电子传递给氧，亦称其为末端氧化酶。细胞色素b的分子结构3．ComplexⅢ（泛醌-细胞色素c还原酶;细胞色素bc1复合体）：CoQ2Cytb+Cytc1+（Fe-S）作用：催化电子从UQH2cytc；泵出4H+（2个来自UQH2,2个来自基质）4．ComplexⅣ（细胞色素c氧化酶）：Cyta+Cyta3+Cu+Fe作用：催化电子从Cytc分子O2形成水.2H+泵出，2H+参与形成水（既是电子传递体又是质子体）（三）呼吸链成分的排列顺序：电子传递链中电子的传递有严格顺序和方向.载体的标准氧还电势由低高排列.NADH呼吸链NADHFMNCoQFe-SCytc1O2CytbCytcCytaa3Fe-SFADFe-S琥珀酸等复合物II复合物IV复合体I复合物IIINADH脱氢酶细胞色素还原酶细胞色素氧化酶琥珀酸-辅酶Q还原酶FADH2呼吸链呼吸链的分类H2O12O2O2-MH2还原型代谢底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+细胞色素b-c-c1-aa3FeS2H+M氧化型代谢底物2e1．NADH氧化呼吸链：电子从NADH传递到O2是呼吸链电子传递的一条主要电子传递链包括三个大的蛋白质复合物和两个电子体还原型辅酶复合物Ⅰ:FMN辅基,Fe-S复合物Ⅳ:cyta,cyta3,Cu,Fe复合物Ⅲ:cytc1,b,Fe-S电子载体cytc电子载体CoQH2O2Fe2+2Fe3+细胞色素b-c1-c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+FADFADH2琥珀酸FeS延胡索酸2e2.琥珀酸氧化呼吸链:FADH2电子传递链电子从琥珀酸传递到O2是呼吸链电子传递的另一条传递系统，包括三个大的蛋白质复合物和两个电子载体二、氧化磷酸化作用机制氧化磷酸化作用:(oxidativephosphorylation)是与生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用;是将生物氧化过程中释放的自由能,用以使ADP和无机磷酸生成高能ATP的作用.伴随电子从底物到氧的传递，ADP被磷酸化形成ATP的酶促过程即是氧化磷酸化作用.又叫电子传递磷酸化氧化磷酸化作用类型:底物水平磷酸化:直接将底物分子中的高能键转变为ATP分子中的末端高能磷酸键的过程。电子传递磷酸化:是NADH和FADH2上的电子通过一系列电子传递载体传递给氧,伴随NADH和FADH2的再氧化,将释放的能量使ADP磷酸化形成ATP的过程。底物水平磷酸化仅见于下列三个反应：⑴3-磷酸甘油酸激酶1,3-二磷酸甘油酸+ADP3-磷酸甘油酸+ATP ⑵丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸+ADP烯醇式丙酮酸+ATP⑶琥珀酰硫激酶琥珀酰CoA+H3PO4+GDP琥珀酸+CoA+GTP1、氧化-还原电势与自由能的变化在线粒体呼吸链中，推动电子从NADH或FADH2传递到O2的力，是由于NAD+/NADH+H+或FAD+/FADH2和1/2O2/H2O两个半反应之间存在很大的电势差。其释放的自由能与电势差之间的关系:ΔG°′=-nFΔE°′（一）氧化磷酸化的偶联部位：NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化总反应:NADH+H++1/2O2→NAD++H2OΔG°′=-nFΔE°′=-2×96.5×[0.82-(-0.32)]=-220.07千焦·mol-1总反应：FADH2+1/2O2→FAD+H2OΔG°′=-nFΔE°′=-2×96.5×[0.82-0.03]=-181.58千焦·mol-1FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化合成1molATP时，需要提供的能量至少为ΔG0′=-30.5kJ/mol，相当于氧化还原电位差ΔE0’=0.2V。根据氧化-还原电势与自由能变化关系式，ΔG0′=-nFΔE°′计算出在NADH氧化过程中，有三个反应的G′＞-30.5kJ/mol。　　　　　　　　　　　　FADH2+0.03　　　　　　　↓NADH→[FMN(Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→c1→c→aa3→1/2O2-0.315　+0.045+0.07+0.215+0.235+0.815　　　　　↓　　　↓　　↓　　　　ATP　　ATP　ATPG’(kJ/mol)-69.5-36.7-112故在NADH氧化呼吸链中有三处可生成ATP，而在琥珀酸氧化呼吸链中，只有两处可生成ATP。呼吸链中电子传递时自由能的下降与ATP的生成FADH22e-NADHG’-69.5kJ/molG-36.7kJ/molG-112kJ/moLNADHFMNCoQFe-SCytc1O2CytbCytcCytaa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸等复合物II复合物IV(三)复合体I(一)复合物III(二)NADH脱氢酶细胞色素C还原酶细胞色素C氧化酶琥珀酸-辅酶Q还原酶-0.2-0.400.20.40.60.8E0/V2.ATP的合成部位通过测定在氧化磷酸化过程中，氧的消耗与无机磷酸消耗之间的比例关系，可以反映底物脱氢氧化与ATP生成之间的比例关系。呼吸过程中无机磷酸（Pi）消耗量和分子氧（O2）消耗量的比值称为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中，每传递一对电子消耗一个氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi，因此P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATP分子数。NADH呼吸链:P/O=3FADH2呼吸链:P/O=2（二）氧化磷酸化的偶联机制：有三种假说:1953年EdwardSlater:Chemicalcouplinghypothesis;1964年PaulBoyer:Conformationalcouplinghypothesis;1961年PeterMitchell:Chemiosmotichypothesis.目前公认的氧化磷酸化的偶联机制是1961年由Mitchell提出的化学渗透学说。这一学说认为氧化呼吸链存在于线粒体内膜上，当氧化反应进行时，电子传递的自由能驱使H+通过质子泵作用,从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成跨膜pH梯度和跨膜电位差。这种形式的“质子化学电势能”，可以被存在于线粒体内膜上的ATP合酶利用，生成高能磷酸基团，并与ADP结合而合成ATP。1．质子梯度的形成机制：质子的转移主要通过氧化呼吸链在传递电子过程中所形成的质子泵来完成。每传递两个电子，就可向膜间隙释放10个子。内膜F0F1ATP酶e-ADP+Pi底物H+ATPH+H+H+基质膜间隙电子传递链电子传递的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成H+跨线粒体内膜的电化学梯度，这个梯度的电化学势(ΔH+)驱动ATP的合成。质子梯度的形成2、ATP的合成：当质子从膜间隙返回基质中时，这种“势能”可被位于线粒体内膜上的ATP合酶利用以合成ATP。1)ATP合酶的分子结构线粒体内膜的表面一层规则地间格排列着的球状颗粒，称为ATP合酶，是ATP合成的场所。它通过一个柄和Fo伸入线粒体基质中。(1)F1含有5种不同的亚基（33）。(2)柄含有两种蛋白质:OSCP(寡霉素敏感性付与蛋白)和F6(偶合因子6)是能量转换的通道。(3)Fo为一个疏水蛋白，是质子通道,与线粒体电子传递系统连接的部位。2)ATP合成的机制1979年PaulBoyer提出了ATP合成的结合-变化机制（旋转催化假说），认为ATP合成酶F1功能单位的、亚基组成三个催化原体，每个催化原体以三种不同的构象存在，一种构象(L松散态)有利于ADP和Pi结合，一种构象(T紧密态)可使结合的ADP和Pi合成ATP，第三种构象O开放态使合成的ATP容易被释放出来。在ATP合成过程中，三个催化原体依次进行上述三种构象的交替变化，所需能量由跨膜H+提供。英国科学家Walker通过x光衍射获得高分辩率的牛心线粒体ATP酶晶体的三维结构，证明在ATP酶合成ATP的催化循环中三个β亚基的确有不同构象，从而有力地支持了Boyer的假说。Boyer和Walker共同获得1997年诺贝尔化学奖。ATP合成模式图三、氧化磷酸化的影响因素（一）ATP/ADP比值：ATP/ADP比值是调节氧化磷酸化速度的重要因素。ATP/ADP比值下降，可致氧化磷酸化速度加快；反之，当ATP/ADP比值升高时，则氧化磷酸化速度减慢。（二）甲状腺激素：甲状腺激素可间接影响氧化磷酸化的速度。其原因是甲状腺激素可以激活细胞膜上的Na+,K+-ATP酶，使ATP水解增加，因而使ATP/ADP比值下降，氧化磷酸化速度加快。（三）药物和毒物：1．呼吸链的抑制剂：能够阻断呼吸链中某部位电子传递过程的药物或毒物称为电子传递抑制剂。能够抑制第一位点的有异戊巴比妥、杀粉蝶菌素、鱼藤酮、安密妥等；能够抑制第二位点的有抗霉素A和二巯基丙醇；能够抑制第三位点的有CO、H2S和CN-、N3-。其中，CN-和N3-主要抑制氧化型Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制还原型Cytaa3-Fe2+。电子传递抑制剂NADHFMNCoQFe-SCytc1O2CytbCytcCytaa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸复合物II复合物IV复合物I复合物III鱼藤酮安密妥抗霉素A氰化物CO抗霉素A的抑制部位NADFPQbcaa3NADFPQbcaa3呼吸链的比拟图解2．解偶联剂(uncouplers)：使电子传递和ATP形成两个过程分离，不抑制呼吸链的递氢或递电子过程，但能使氧化产生的能量不能用于ADP磷酸化的药物或毒物称为解偶联剂。使电子传递失去正常的控制，亦即不能形成离子梯度。造成过分利用氧和燃料底物而能量得不到贮存。主要的解偶联剂有2,4-二硝基酚。2,4-二硝基苯酚的解偶联作用NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+线粒体内膜内外3．氧化磷酸化的抑制剂（inhibitors）：抑制氧的利用和ADP的磷酸化，但不直接抑制电子传递链上载体的作用的药物和毒物称为氧化磷酸化的抑制剂，如寡霉素。与电子传递抑制剂的辨别：通过加解偶联剂。电子传递路通为氧化磷酸化抑制剂。4．离子载体抑制剂（ionophores）：这是一类脂溶性物质，能与除H+以外的某些离子结合并作为它们的载体，使这些离子跨过线立体内膜，破除跨膜电势而抑制氧化磷酸化。如缬氨霉素；短杆菌素。五、线粒体外NADH的穿梭氧化磷酸化（线粒体）胞液中3-磷酸甘油醛脱氢（糖酵解）或乳酸脱氢均可产生NADH，这些NADH必须进入线粒体内膜的电子传递系统才能被氧化磷酸化。由于NADH和NAD＋都不能通过扩散跨过线粒体内膜，所以需要转运系统来转运。生物体内主要存在着两种穿梭机制：甘油磷酸穿梭系统和苹果酸-天冬氨酸穿梭系统酵解（细胞质）（一）3-磷酸甘油穿梭途径(glycerol3-phosphateshuttle)：在哺乳动物的肌肉和脑组织中，存在着的甘油磷酸穿梭系统。这一穿梭系统涉及两个酶：胞液中依赖于NAD＋的甘油-3-磷酸脱氢酶和跨膜的甘油-3-磷酸脱氢酶复合物。转运步骤如下：①在胞液甘油-3-磷酸脱氢酶催化下，NADH使磷酸二羟丙酮还原生成甘油-3-磷酸②甘油-3-磷酸被跨膜的甘油-3-磷酸脱氢酶复合物转换回磷酸二羟丙酮。在转换过程中，两个电子被转移到跨膜酶的FAD辅基上生成FADH2FADH2将胞液中的NADH通过这一途径转换成QH2氧化，产生的能量（1.5个ATP）比线粒体内NADH氧化的能量（2.5个ATP）少。（一）3-磷酸甘油穿梭途径(glycerol3-phosphateshuttle)：NADH通过此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体，只产生1.5分子ATP。3-磷酸甘油穿梭（线粒体基质）磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油FADFADH2NADHFMNCoQbc1caa3O2NADHNAD+线粒体内膜（细胞液）（二）苹果酸-天冬氨酸穿梭系统(malate-aspartateshuttle)：在哺乳动物的心脏和肝脏等组织中，存在着活跃的苹果酸-天冬氨酸穿梭系统。这一穿梭系统涉及胞液和基质中的苹果酸脱氢酶和天冬氨酸转氨酶，以及线粒体内膜中的载体。转运步骤如下：1）NADH进入内膜　①在苹果酸脱氢酶的催化下，胞液NADH将草酰乙酸还原为苹果酸。②苹果酸经二羧酸转位酶进入线粒体基质。③在基质中，线粒体苹果酸脱氢酶催化苹果酸重新氧化为草酰乙酸，使线粒体内的NAD＋还原为NADH，经呼吸链氧化。2）草酰乙酸返回胞液①草酰乙酸在线粒体天冬氨酸转氨酶的催化下，与谷氨酸反应生成a-酮戊二酸和天冬氨酸。②a-酮戊二酸经苹果酸-a-酮戊二酸载体运出线粒体。③天冬氨酸经谷氨酸-天冬氨酸载体与谷氨酸交换运出线粒体。④在胞液中，天冬氨酸和a-酮戊二酸在天冬氨酸转氨酶的作用下生成谷氨酸和草酰乙酸，谷氨酸在与天冬氨酸的交换中重新进入线粒体，而草酰乙酸与胞液中的另一分子NADH反应，重复上述循环。胞液中的NADH经苹果酸-天冬氨酸穿梭途径可以转换为线粒体中的NADH，再经电子传递和氧化磷酸化，胞液中的一分子NADH可生成2.5分子ATP。苹果酸-草酰乙酸穿梭作用细胞液线粒体内膜体天冬氨酸-酮戊二酸苹果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+线粒体基质苹果酸脱氢酶NADH+H+ⅣⅠⅡⅢ苹果酸脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为膜上的转运载体）呼吸链演讲完毕，谢谢观看！