【正文】 （ QH）。 圖 79 輔酶 Q （二）呼吸鏈的復(fù)合物 利用 脫氧膽酸（ deoxycholate，一種離子型去污劑 ）處理線粒體內(nèi)膜、分離出呼吸鏈的 4種復(fù)合物，即 復(fù)合物 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 和 Ⅳ ，輔酶 Q和細(xì)胞色素 C不屬于任何一種復(fù)合物。輔酶 Q溶于內(nèi)膜、細(xì)胞色素 C位于線粒體內(nèi)膜的 C側(cè)，屬于膜的外周蛋白。 復(fù)合物 Ⅰ 即 NADH脫氫酶 ，哺乳動(dòng)物的復(fù)合物 Ⅰ 由 42條肽鏈組成，呈 L型，含有一個(gè)FMN和至少 6個(gè)鐵硫蛋白，分子量接近 1MD，以 二聚體形式存在 ， 其作用是催化 NADH的 2個(gè)電子傳遞至輔酶 Q，同時(shí)將 4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)（ M側(cè)）轉(zhuǎn)移至膜間隙（ C側(cè)）。 電子傳遞的方向?yàn)椋?NADH→FMN→Fe S→Q ，總的反應(yīng)結(jié)果為： NADH + 5H+（ M） + Q→NAD + + QH2 + 4H+（ C） 復(fù)合物 Ⅱ 即琥珀酸脫氫酶 ，至少由 4條肽鏈組成，含有一個(gè) FAD， 2個(gè)鐵硫蛋白，其作用是催化電子從琥珀酸轉(zhuǎn)至輔酶 Q，但不轉(zhuǎn)移質(zhì)子 。電子傳遞的方向?yàn)椋虹晁?→ FAD→Fe S→Q 。反應(yīng)結(jié)果為： 琥珀酸 +Q→ 延胡索酸 +QH2 復(fù)合物 Ⅲ 即細(xì)胞色素 c還原酶 ，由至少 11條不同肽鏈組成，以二聚體形式存在，每個(gè)單體包含兩個(gè)細(xì)胞色素 b（ b56 b566）、一個(gè)細(xì)胞色素 c1和一個(gè)鐵硫蛋白。 其作用是催化電子從輔酶 Q傳給細(xì)胞色素 c，每轉(zhuǎn)移一對(duì)電子，同時(shí)將4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)泵至膜間隙 （ 2個(gè)來自 UQ， 2個(gè)來自基質(zhì)跨膜） ?？偟姆磻?yīng)結(jié)果為： 2還原態(tài) cyt c1 + QH2 + 2 H+（ M） → 2氧化態(tài) cyt c1 + Q+ 4H+（ C） 復(fù)合物 Ⅲ 的電子傳遞比較復(fù)雜， 和 “ Q循環(huán) ” 有關(guān) （圖 710）。輔酶 Q能在膜中自由擴(kuò)散，在 內(nèi)膜 C側(cè) ， 還原型輔酶 Q（氫醌） 將一個(gè)電子交給 FeS→細(xì)胞色素 c1→ 細(xì)胞色素 c，被氧化為半醌，并將一個(gè)質(zhì)子釋放到膜間隙，半醌將電子交給細(xì)胞色素 b566→b562 ，釋放另外一個(gè)質(zhì)子到膜間隙。 細(xì)胞色素 b566得到的電子為循環(huán)電子，傳遞路線為：半醌 → b566→b562→ 輔酶 Q。在內(nèi)膜 M側(cè)，輔酶 Q可被復(fù)合體 Ⅰ （復(fù)合體 Ⅱ ）或細(xì)胞色素 b562還原為氫醌。一對(duì)電子由輔酶 Q到復(fù)合物 Ⅲ 的電子傳遞過程中，共有四個(gè)質(zhì)子被轉(zhuǎn)移到膜間隙，其中兩個(gè)質(zhì)子是輔酶 Q轉(zhuǎn)移的。 ? Q cycle ? 組成：即細(xì)胞色素 c氧化酶 ,二聚體，每個(gè)單體至少 13條肽鏈。分為三個(gè)亞單位： 亞單位 I（ subunit I）： 包含兩個(gè)血紅素（ a a3）和一個(gè)銅離子 (Cu2+)，血紅素 a3和 Cu2+形成雙核的 FeCu中心。 亞單位 Ⅱ（ subunit Ⅱ ）， 包含兩個(gè)銅離子 (CuA)構(gòu)成的雙核中心，其結(jié)構(gòu)與2Fe2S相似。 亞單位 Ⅲ （ subunit Ⅲ ） 的功能尚不了解。 ? 作用：將從細(xì)胞色素 c接受的電子傳給氧，每轉(zhuǎn)移一對(duì)電子，在 M側(cè)消耗 2個(gè)質(zhì)子，同時(shí)轉(zhuǎn)移 2個(gè)質(zhì)子至 C側(cè)。 ? 電子傳遞的路線為 :cyt c→CuA→heme a→a 3 CuB→O 2 ? 4還原態(tài) cyt c + 8 H+M + O2→4 氧化態(tài) cyt c + 4H+C + 2H2O IV：細(xì)胞色素 c氧化酶 wzf:細(xì)胞色素 C是內(nèi)膜的外周蛋白 。 wzf: CoQ和細(xì)胞色素 C是呼吸鏈中可移動(dòng)的遞氫體，不是復(fù)合物中的組成成分。 wzf:氧化型 CoQ趨向于內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)，還原型 CoQ趨向于內(nèi)膜的間隙側(cè)。 (三）兩條主要的呼吸鏈 ? ① 復(fù)合物 IIIIIV組成，催化 NADH的脫氫氧化。 ? ②復(fù)合物 IIIIIIV組成，催化琥珀酸的脫氫氧化。 ? 對(duì)應(yīng)于每個(gè)復(fù)合物 Ⅰ ，約需 3個(gè)復(fù)合物 Ⅲ ， 7個(gè)復(fù)合物 Ⅳ ，兩個(gè)復(fù)合物之間由輔酶 Q或細(xì)胞色素 c這樣的可擴(kuò)散性分子連接。 呼吸鏈各組分的排列是高度有序的使電子按氧化還原電位從低向高傳遞，呼吸鏈中有三個(gè)部位有較大的自由能變化，足以使 ADP與無機(jī)磷結(jié)合形成ATP。部位 Ⅰ 在 NADH至 CoQ之間。部位 Ⅱ 在細(xì)胞色素 b和細(xì)胞色素 c之間。部位 Ⅲ 在細(xì)胞色素 a和氧之間。 NADH FMN FeS FAD FeS 琥珀酸 Cytb FeS Cytc1 Cytaa3 CoQ Cytc ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP 呼吸鏈組分按氧化還原電位由低到高排列 （四） ATP合成酶 (磷酸化的分子基礎(chǔ) ) ? 分子結(jié)構(gòu) – 基粒（ elementary particle），基粒由頭部（ F1偶聯(lián)因子）和基部（ F偶聯(lián)因子）構(gòu)成， F0嵌入線粒體內(nèi)膜。 – F1由 5種多肽組成 α3β3γδε復(fù)合體，具有三個(gè) ATP合成的催化位點(diǎn)（每個(gè) β亞基具有一個(gè)）。 α和 β單位交替排列，狀如桔瓣。 γ貫穿 αβ復(fù)合體（相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子），并與 F0接觸， ε幫助 γ與 F0結(jié)合。 δ與 F0的兩個(gè) b亞基形成固定 αβ復(fù)合體的結(jié)構(gòu)（相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的定子）。 – F0由三種多肽組成 ab2c12復(fù)合體，嵌入內(nèi)膜， 12個(gè) c亞基組成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)子通道 ,可使質(zhì)子由膜間隙流回基質(zhì)。 ? 工作特點(diǎn) ： – 可逆性復(fù)合酶，即既能利用質(zhì)子電化學(xué)梯度儲(chǔ)存的能量合成 ATP, 又能水解 ATP將質(zhì)子從基質(zhì)泵到膜間隙。 氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制 — 化學(xué)滲透假說 ? 化學(xué)滲透假說 內(nèi)容： – 當(dāng)電子沿呼吸鏈傳遞時(shí)，所釋放的能量將質(zhì)子從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)（ M側(cè)）泵至膜間隙（胞質(zhì)側(cè)或 C側(cè)），由于線粒體內(nèi)膜對(duì)離子是高度不通透的，從而使膜間隙的質(zhì)子濃度高于基質(zhì)，在內(nèi)膜的兩側(cè)形成 pH梯度（ △ pH）及電位梯度（ Ψ），兩者共同構(gòu)成電化學(xué)梯度（圖 79），即 質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)（ protonmotive force, △ P）。 – 質(zhì)子沿電化學(xué)梯度穿過內(nèi)膜上的 ATP酶復(fù)合物流回基質(zhì)，使 ATP酶的構(gòu)象發(fā)生改變，將 ADP和 Pi合成 ATP。電化學(xué)梯度中蘊(yùn)藏的能量儲(chǔ)存到 ATP高能磷酸鍵。 ? 氧化磷酸化過程實(shí)際上是 能量轉(zhuǎn)換過程 ，即有機(jī)分子中儲(chǔ)藏的能量 ?高能電子 ?質(zhì)子動(dòng)力勢(shì) ?ATP 構(gòu)象耦聯(lián)假說 ： 1． ATP酶利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)，產(chǎn)生構(gòu)象的改變，改變與底物的親和力，催化 ADP與 Pi形成 ATP。 2． F1具有三個(gè)催化位點(diǎn) 。 L構(gòu)象 （ loose） ， ADP、 Pi與酶疏松結(jié)合在一起； T構(gòu)象 （ tight） ， 底物 （ ADP、 Pi） 與酶緊密結(jié)合在一起； O構(gòu)象 （ open） ， ATP與酶的親和力很低 ， 被釋放出去 。 ATP合成機(jī)制 — 構(gòu)象耦聯(lián)假說 (Boyer 1979) 3．質(zhì)子通過 F0時(shí)，引起 c亞基構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng) γ亞基旋轉(zhuǎn)，由于 γ亞基的端部是高度不對(duì)稱的，它的旋轉(zhuǎn)引起 β亞基 3個(gè)催化位點(diǎn)構(gòu)象的周期性變化（ L、 T、 O），不斷將ADP和 Pi加合在一起，形成 ATP。 第二節(jié) 葉綠體與光合作用 ● 葉綠體 (Chloroplast)的形態(tài)結(jié)構(gòu) ● 葉綠體的功能 —光合作用 一、葉綠體 (Chloroplast)的形態(tài)結(jié)構(gòu) ? 形態(tài)、數(shù)目： – 在高等植物中葉綠體象雙凸或平凸透鏡，葉肉細(xì)胞一般含 50～ 200個(gè)葉綠體，可占細(xì)胞質(zhì)的 40%，葉綠體的數(shù)目因物種細(xì)胞類型，生態(tài)環(huán)境，生理狀態(tài)而有所不同。 ? 葉綠體與線粒體 形態(tài)結(jié)構(gòu)比較 葉綠體超微結(jié)構(gòu) ?外被（ chloroplast envelope） ? 葉綠體外被由雙層膜組成，膜間為 10~20nm的膜間隙。外膜的滲透性大，如核苷、無機(jī)磷、蔗糖等許多細(xì)胞質(zhì)中的營養(yǎng)分子可自由進(jìn)入膜間隙。 ? 內(nèi)膜對(duì)通過物質(zhì)的選擇性很強(qiáng)， CO O Pi、 H2O、磷酸甘油酸、丙糖磷酸，雙羧酸和雙羧酸氨基酸可以透過內(nèi)膜， ADP、 ATP已糖磷酸，葡萄糖及果糖等透過內(nèi)膜較慢。蔗糖， NADP+及焦磷酸等不能透過內(nèi)膜，需要特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)體 translator）才能通過內(nèi)膜。 ?類囊體