【文章內容簡介】 線粒體的 超微結構 ◆ 膜間隙 （ intermembrane space） ：內 、 外膜之間的封閉的腔隙 。 含許多可溶性酶 、 底物及輔助因子 。 標志酶為腺苷酸激酶 。 ◆ 基質 （ matrix） ：內膜所包圍的 嵴外空間 。 含三 羧酸循環(huán)酶系 、 線粒體基因表達酶系等以及線粒體DNA, RNA， 核糖體 。 其標志酶為蘋果酸脫氫酶 生物體內高能磷酸化合物 ATP的生成 主要由三種方式： ? 氧化磷酸化 ? 底物水平磷酸化 ? 光合磷酸化 ? 底物水平磷酸化指 ATP的形成直接與一個代謝中間物（如 PEP）上的磷酸基團轉移相偶聯(lián)的作用。 底物水平磷酸化 特點： ATP的形成直接與 中間代謝物進行的反應相偶聯(lián) ；在有 O2或無 O2條件下均可發(fā)生底物水平的磷酸化。 ? 是與電子傳遞過程偶聯(lián)的磷酸化過程。 即伴隨電子從底物到 O2的傳遞， ADP被磷酸化生成ATP的酶促過程，這種氧化與磷酸化相偶聯(lián)的作用稱為 氧化磷酸化。 ? 這是 需氧 生物合成 ATP的主要途徑。 ? 真核生物的電子傳遞和氧化磷酸化均在線粒體內膜上進行。原核生物則在質膜上進行。 氧化磷酸化 釋放的能量轉化成 ATP被利用 轉換為光和熱，散失 生物氧化的特點 ?生物氧化 和有機物在 體外氧化（燃燒） 的實質相同，都是 脫氫、失電子或與氧結合 ，消耗氧氣，都生成 C2O和 H2O，所釋放的能量也相同。但二者進行的方式和歷程卻不同： 生物氧化 體外燃燒 細胞內溫和條件 高溫或高壓、干燥條件 （常溫、常壓、中性 pH、水溶液） 一系列酶促反應 無機催化劑 逐步氧化放能，能量利用率高 能量爆發(fā)釋放 脫羧：放能反應 簡單脫羧： 不需要 NAD+ 輔助因子 氧化脫羧：氧化－還原反應和脫羧，需 要 NAD+ 等輔助因子 （二）糖有氧氧化的過程： 第一階段： 丙酮酸的生成 （細胞質） 第二階段： 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA （線粒體基質） 第三階段： 乙酰 CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化 （線粒體基質） 三個 階段 動、植物細胞 丙酮酸的生成（細胞質） ： 葡萄糖 + NAD+ + 2ADP +2Pi 2（ 丙酮酸 + ATP + NADH+ H+ ） 2丙酮酸 進入線粒體進一步氧化 2(NADH+ H+ ) 2H2O + 5 ATP 線粒體內膜上特異載體 穿梭系統(tǒng) 氧化呼吸鏈 第一階段： 丙酮酸 氧化脫羧 生成乙酰輔酶 A: NAD+ NADH+H+ C H3CO ～ SC o AOCH3CCOOH丙酮酸 乙酰 CoA + CoASH 輔酶 A + C O2 丙酮酸 脫氫酶系 丙酮酸 +輔酶 A+NAD+ 乙酰 COA+CO2+NADH+H+ 第二階段： 3C 2C 多酶復合體 單體酶 ：只有一條多肽鏈的酶稱為單體酶 ，它們不能解離為更小的單位 。 寡聚酶 ：有幾個或多個亞基組成的酶 （ 變構酶是一種寡聚酶 ） 多酶體系 ：由幾個酶彼此嵌合形成的復合體稱為多酶體系 。 多酶復合體有利于細胞中一系列反應的連續(xù)進行 ， 以提高酶的催化效率 ， 同時便于機體對酶的調控 。 優(yōu)越性：中間產物都不需要離開酶的復合體 丙酮酸脫氫酶系（或氧化脫羧酶系） : 丙酮酸脫羧酶 (TPP、 Mg2+) 二氫硫辛酸乙?；D移酶 (硫辛酸、輔酶 A) 二氫硫辛酸脫氫酶 (FAD、 NAD+) 3種酶 ： 6種輔助因子： TPP、 Mg2+、 硫辛酸 、 輔酶 A、 FAD、 NAD+ （含 B泛酸、 B2 、 PP、硫辛酸五種維生素） 大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復合體的內容 縮寫 肽鏈數(shù) 輔基 催化反應 丙酮酸脫氫（羧）酶 E1 24 TPP（ B1） 丙酮酸氧化脫羧 二氫硫辛酰轉乙 E2 24 硫辛酰胺 將乙?；D移到 CoA ?；? （硫辛酸） （泛酸） 二氫硫辛酸脫氫酶 E3 12 FAD 將還原型硫辛酰胺 （ B2) 轉變?yōu)檠趸? NAD— 維生素 pp 丙酮酸氧化脫羧反應 : FAD FADH2 OCH3CCOOHH OHCH3CTPP TPP CO2 LSCOCH 3SHSSLLSHSHHSCoA CH3CO～ SCoA NAD+ NADH+H+ 硫辛酸乙酰 轉移酶 丙酮酸 + CoASH+ NAD+ 乙酰 CoA + C O2 + NADH+H+ 丙酮酸氧化脫羧的調控 由 丙酮酸到 乙酰 CoA是一個重要步驟，處于代謝途徑的分支點，所以此體系受到嚴密的調節(jié)控制： 產物抑制： 乙酰 CoA抑制乙酰轉移酶 E2組分， NADH抑制二氫硫辛酸脫氫酶 E3組分。抑制效應被 CoA和NAD+逆轉。 核苷酸反饋調節(jié)： 丙酮酸 脫氫酶 E1受 GTP抑制，被AMP活化。 砷化物與 E2中的輔基硫辛酰胺形成無催化能力的砷化物。 可逆磷酸化作用的調節(jié)： 丙酮酸 脫氫酶 E1的磷酸化狀態(tài)無活性，反之有活性。 Ca2+激活 (Ca2+ 通過激活磷酸酶的作用，使丙酮酸脫氫酶活化） 乙酰輔酶 A進入三羧酸循環(huán) : 三羧酸循環(huán) (tricarboxylic acid cycle TCA循環(huán) )又稱 檸檬酸循環(huán) (citric acid cycle) 或 Krebs循環(huán) (Krebs cycle)。 乙酰輔酶 A與草酰乙酸縮合成六碳三羧酸即檸 檬酸，經過一系列代謝反應，乙酰基被徹底氧化，草酰乙酸得以再生的過程稱為 三羧酸循環(huán)。 三羧酸循環(huán) : 反應過程 反應特點 C=O COO CH2 COO CCH3 SCOA O CH2 CSCOA HOCCOO COO CH2 O CH2 COO HOC ? COO COO CH2 檸檬酸合酶 + + HSCOA+H+ H2O COA 1 、乙酰 COA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸 ? 單向不可逆 ? 可調控的限速步驟 ? 氟乙酰 CoA導致致死合成 常作為殺蟲藥 檸檬酸 三羧酸 ? 乙酰 COA 草酰乙酸 檸檬酰 CoA ⑵ 檸檬酸異構化生成異檸檬酸 : TCA循環(huán) 異檸檬酸(isocitrate) HOHC OOHC OOHCH 2CC OOHC H H2O 檸檬酸 (citrate) HOHC OOHC OOHCH 2CC OOHC H順烏頭酸 C OOHC OOHCH 2CC OOHCH烏頭酸酶 檸檬酸 異檸檬酸 ⑶ 異檸檬酸 氧化、脫羧 生成 α 酮戊二酸 TCA循環(huán) CO2 NAD+ HHOC OOHC OOHCH2CHC OOHC異檸檬酸 α 酮戊二酸 OC OOHCH 2C H 2C OOHC草酰琥珀酸 OC OOHC OOHCH 2CHC OOHCNADH+H+ 異檸檬酸脫氫酶 異檸檬酸 +NAD+ α酮戊二酸 +CO2+NADH+H+ 調節(jié)酶 4 、 α酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰COA（ α酮戊二酸脫氫酶復合體） CO COOH CH2 COOH CH2 +COASH+NAD+ CO SCOA CH2 COOH CH2 +NADH+H+ +CO2 ? TCA中第二次氧化作用、脫羧過程 ? α酮戊二酸脫氫酶復合體與丙酮酸脫氫酶復合體相似 p103 ? α酮戊二酸脫氫酶 E琥珀酰轉移酶 E二氫硫辛酸脫氫酶 E3 ? TPP、硫辛酸、 COA、 FAD、 NAD+、 Mg2+ α酮戊二酸 琥珀酰 COA ⑷ α 酮戊二酸 氧化、脫羧生成琥珀酰輔酶 A TCA循環(huán) CO2 α 酮戊二酸脫氫酶系 HSCoA NAD+ NADH+H+ OC OOHCH 2C H 2C OOHC OC OOHCH 2C H 2SC o AC琥珀酰 CoA (succinyl CoA) α 酮戊二酸(α ketoglutarate) α 酮戊二酸 + CoASH+ NAD+ 琥珀酰 CoA + CO2 + NADH+H+ 調節(jié)酶 α 酮戊二酸氧化脫羧酶反應機制與丙酮 酸氧化脫羧相同，組成類似： 含三個酶及六個輔助因子 α 酮戊二酸 脫羧酶、 二 氫硫辛轉琥珀?；浮? 二氫硫辛酸還原酶 輔酶 A、 FAD、 NAD+、 鎂離子、硫辛酸、 TPP 三個酶 : 六個輔助因子： 5 、琥珀酰 COA轉化成琥珀酸，并產生GTP（琥珀酰 COA 合成酶） CO S COA CH2 COOH CH2 COOH CH2 COOH CH2 GDP+Pi GTP+HSCOA ? TCA中唯一底物水平磷酸化直接產生高能磷酸化合物的步驟 ? GTP+ADP GDP+ATP 琥珀酰 COA 琥珀酸 6 、 琥珀酸脫氫生成延胡索酸 COOH CH2 COOH CH2 COOH CH COOH +FAD +FADH2 ? TCA中第三次氧化的步驟 ? 丙二酸為該酶的競爭性抑制劑 ? 開始四碳酸之間的轉變 琥珀酸脫氫酶 HC COOH CH2 COOH 唯一嵌入線粒體內膜 琥珀酸 延胡索酸 TCA循環(huán) ⑺ 延胡索 酸 水合 生成 蘋果 酸 延胡索酸 (fumarate) H OOC C HCH C OOH延胡索酸酶 OHC OOHCH 2C H C OOH蘋果酸 (malate) H2O 延 胡索酸 + H2O 蘋果酸 TCA循環(huán) ⑻ 蘋果酸 脫氫生成草酰乙 酸 蘋果酸脫氫酶 HOHC OOHCH 2C C OOH 草酰乙酸 (oxaloacetate) OC OOHCH 2C C OOH蘋果酸 (malate) NAD+ NADH+H+ 蘋果酸 + NAD+ 草酰乙酸 + NADH+H+ TCA中第四次氧化的步驟，最后一步。 三羧酸循環(huán)總圖 : O C COO HCH 2 COO H草酰乙酸 CH2CO～ SoA (乙酰輔酶 A) OH C H COO HCH 2 COO H蘋果酸 C H 2 CO O HCH 2 CO O H琥珀酸 C H 2 CO O HCH 2 CO ～ S CoA琥珀酰 CoA CO O HC H 2 C