【正文】 ? 呼吸鏈組分按氧化還原電位由低向高的方向排列。 ? 利用 deoxycholate處理線粒體內(nèi)膜、分離出呼吸鏈的 4種復(fù)合物。輔酶 Q和細(xì)胞色素 C不屬于任何一種復(fù)合物。 利用脫氧膽酸（ deoxycholate）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： NADH脫氫酶 。 ? 組成： 42條肽鏈，呈 L型，含一個(gè) FMN和至少 6個(gè)鐵硫蛋白，分子量約 1MD，以二聚體形式存在。 ? 作用：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)）。 ? NADH→FMN→Fe S→Q ? NADH + 5H+M + Q→NAD + + QH2 + 4H+C ? 復(fù)合物 II： 琥珀酸脫氫酶 ? 組成：至少由 4條肽鏈，含有一個(gè) FAD， 2個(gè)鐵硫蛋白。 ? 作用：催化琥珀酸的低能 電子至輔酶 Q，但不轉(zhuǎn)移質(zhì)子。 – 琥珀酸 → FAD→Fe S→Q 。 – 琥珀酸 +Q→ 延胡索酸 +QH2 ? 復(fù)合物 III： 細(xì)胞色素 c還原酶。 ? 組成：至少 11條不同肽鏈，以二聚體形式存在，每個(gè)單體包含兩個(gè)細(xì)胞色素 b（ b566 、 b562）、一個(gè)鐵硫蛋白和一個(gè)細(xì)胞色素 c1 。 ? 作用：催化電子從輔酶 Q傳給細(xì)胞色素 c，每轉(zhuǎn)移一對電子，同時(shí)將 4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)泵至膜間隙。 ? 2還原態(tài) cyt c1 + QH2 + 2 H+M→2 氧化態(tài) cyt c1 + Q+ 4H+C ? Q cycle ? 復(fù)合物 IV： 細(xì)胞色素 c氧化酶 ? 組成：為二聚體，每個(gè)單體含至少 13條肽鏈，分為三個(gè)亞單位。 ? 作用：將從細(xì)胞色素 c接受的電子傳給氧，每轉(zhuǎn)移一對電子，在基質(zhì)側(cè)消耗 2個(gè)質(zhì)子，同時(shí)轉(zhuǎn)移 2個(gè)質(zhì)子至膜間隙。 ? 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 ? ① 由復(fù)合物 I、 III、 IV組成，催化 NADH的脫氫氧化。 ? ②由復(fù)合物 II、 III、 IV組成，催化琥珀酸的脫氫氧化。 ? 對應(yīng)于每個(gè)復(fù)合物 Ⅰ ，大約需要 3個(gè)復(fù)合物 Ⅲ ， 7個(gè)復(fù)合物Ⅳ ，任何兩個(gè)復(fù)合物之間沒有穩(wěn)定的連接結(jié)構(gòu)，而是由輔酶 Q和細(xì)胞色素 c這樣的可擴(kuò)散性分子連接。 （三）兩條主要的呼吸鏈 （ 四 ） ATP合成酶的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理 ATP合成酶（ ATP synthetase），分子量 500KD，狀如蘑菇。分為球形的 F1（頭部）和嵌入膜中的 F0（基部），它可以利用質(zhì)子動力勢合成 ATP，也可以水解 ATP，轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子。每個(gè)肝細(xì)胞線粒體通常含 15000個(gè) ATP合酶、每個(gè)酶每秒鐘可產(chǎn)生100個(gè) ATP。 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)。 1979年代 Boyer P提出構(gòu)象耦聯(lián)假說，一些有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)使這一學(xué)說得到廣泛的認(rèn)可。其要點(diǎn)如下： 1． ATP酶利用質(zhì)子動力勢，產(chǎn)生構(gòu)象的改變，改變與底物的親和力，催化 ADP形成 ATP。 2． F1具有三個(gè)催化位點(diǎn)，但在特定的時(shí)間，三個(gè)催化位點(diǎn)的構(gòu)象不同、因而與核苷酸的親和力不同。在 L構(gòu)象（ loose），ADP、 Pi與酶疏松結(jié)合在一起；在 T構(gòu)象（ tight）底物（ ADP、 Pi）與酶緊密結(jié)合在一起，在這種情況下可將兩者加合在一起；在 O構(gòu)象（ open） ATP與酶的親和力很低，被釋放出去。 3．質(zhì)子通過 F0時(shí)，引起 c亞基構(gòu)成的環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而帶動 γ亞基旋轉(zhuǎn)，由于 γ亞基的端部是高度不對稱的，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。 ATP酶結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)模型 ATP酶的結(jié)構(gòu)模型 Β亞基的結(jié)合位點(diǎn)具有催化 ATP合成或水解的作用， γ和 ε結(jié)合形成轉(zhuǎn)子，ε有抑制酶水解 ATP的活性，同時(shí)有減少 H+泄漏的功能 ATP酶催化 ADP和 Pi合成 ATP的旋轉(zhuǎn)模型 ATP合成和水解示意圖 支持構(gòu)象耦聯(lián)假說的實(shí)驗(yàn)有： 1．日本的吉田（ Massasuke Yoshida）等人將 α3β3γ固定在玻片上，在 γ亞基的頂端連接熒光標(biāo)記的肌動蛋白纖維，在含有 ATP的溶液中溫育時(shí)，在顯微鏡下可觀察到 γ亞基帶動肌動蛋白纖維旋轉(zhuǎn)。 2．在另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將熒光標(biāo)記的肌動蛋白連接到 ATP合酶的 F0亞基上，在 ATP存在時(shí)同樣可以觀察到肌動蛋白的旋轉(zhuǎn)。 四 、 氧化磷酸化的作用機(jī)理 Mitchell “ 化學(xué)滲透假說 (Chemiosmotic Hypothesis)”， 70年代關(guān)于化學(xué)滲透假說取得大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支持，成為一種較為流行的假說， Mitchell本人也因此獲得1978年諾貝爾化學(xué)獎。 根據(jù) “ 化學(xué)滲透假說 ” ，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梯度及電位梯度，兩者共同構(gòu)成電化學(xué)梯度，即質(zhì)子動力勢。 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。 化學(xué)滲透學(xué)說 線粒體中能量生成的機(jī)制 Transport of electrons from NADH Transport of electrons from FADH2 ? P. Mitchell（ 1961）提出“化學(xué)滲透假說”。認(rèn)為： ? 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（ C側(cè)），形成質(zhì)子動力勢（ △ P）。 ? △ P=Ψ()△ pH – 其中：△ pH= pH梯度，