氧化磷酸化 一、线粒体与氧化磷酸化 1． 形态结构
外膜：标志酶：单胺氧化酶
是线粒体最外面一层平滑的单位膜结构； 通透性高；50%蛋白，50%脂类；
内膜：标志酶：细胞色素氧化酶
是位于外膜内侧的一层单位膜结构；缺乏胆固醇，富含心磷脂——决定了内膜的不透性（限制所有分子和离子的自由通过）；蛋白质/ 脂类：3:1； 氧化磷酸化的关键场所
膜间隙：标志酶：腺苷酸激酶
其功能是催化ATP大分子末端磷酸基团转移到AMP,生成ADP
嵴：内膜内折形成，增加面积；需能大的细胞线粒体嵴数多
片状（板状）：高等动物细胞中，垂直于线粒体长轴 管状：原生动物和植物中
基粒（ATP合成酶）：位于线粒体内膜的嵴上的规则排列的颗粒 基质：标志酶：苹果酸脱氢酶
为内膜和嵴包围的空间，富含可溶性蛋白质的胶状物质，具有特定的pH
和渗透压；
三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化进行场所
含有大量蛋白质和酶，DNA，RNA，核糖体，Ca2+
2． 功能
(1) 通过基质中的三羧酸循环，进行糖类、脂肪和氨基酸的最终氧化 (2) 通过内膜上的电子传递链，形成跨内膜的质子梯度 (3) 通过内膜上的ATP合成酶，合成ATP ATP合成酶的结合变化和旋转催化机制（书P90） 头部F1(α3β3γδε) α、β亚基具有ATP结合位点， 亲水性 β亚基具有催化ATP合成的活性 *Delta *epsilon γε结合为转子，旋转以调节β亚基的3种构象状态 δ与a、b亚基结合为定子 基部F0（a1b2c10-12） C亚基12 聚体形成一个环状结构 疏水性 定子在一侧将α3β3与F0连接起来 （4）细胞中Ca2+浓度的调节
>>氧化磷酸化的具体过程
① 细胞内的储能大分子糖类、脂肪经酵解或分解形成丙酮酸和脂肪酸，氨基 酸可被分解为丙酮酸，脂肪酸或氨基酸进入线粒体后进一步分解为乙酰CoA； ② 乙酰CoA通过基质中的TCA循环，产生含有高能电子的NADH和FADH2; ③ 这两种分子中的高能电子通过电子传递链，在过程中形成跨内膜的质子梯度；
2H+
④ 质子梯度驱动ATP合成酶将ADP磷酸化成ATP，势能转变为化学能。
（cytb-FeS-cytc1） （FMN→FeS） >>电子传递链
NADH链：复合物Ⅰ（NADH脱氢酶） UQ（泛醌）→复合物Ⅲ（细胞色素 FADH2链：复合物Ⅱ（琥珀酸脱氢酶）
（FAD→FeS）
还原酶）→Cytc（细胞色素c）→复合物Ⅳ（细胞色素C氧化酶）→O2→H2O
（CuA-Cyt a-Cyt a3-Cu B）
>> ATP合成酶的结合变化和旋转催化机制 F1上3个β亚基的构象总是不同的，与核苷酸结合也不同, 有紧密结合态（T态）、松散结合态(L态)和空置状态（O态）；
每一个β亚基要经过3次构象改变才催化合成1个ATP分子； F0上H+的转运积累到足够的扭力距时，推动γ亚基在α3β3形成的圆筒中反时针转动120度，使β亚基释放1个ATP分子； 每进入2个H+可驱动合成1个ATP分子；
一． 叶绿体与光合作用 1． 形态结构 外膜，内膜
类囊体：基粒类囊体：许多类囊体象圆盘一样叠在一起，称为叶绿体基粒， 组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体。
基质类囊体： 贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠的类囊
体称为基质类囊体。
光合作用膜（类囊体膜）：小颗粒：具有光系统Ⅰ(PSⅠ)的活性 大颗粒：具有光系统Ⅱ(PSⅡ)的活性 ATP合成酶： C F0有4个亚基
C F1为α3β3γδε
>>光系统：进行光吸收的功能单位称为光系统,
是由叶绿素、类胡萝卜素、脂和蛋白质组成的复合物。每一个光系统含有两个主要成分∶捕光复合物(light-harvesting complex)和光反应中心复合物(reaction-center complex)。
基质： 叶绿体内膜与类囊体之间的液态胶体物质；
有DNA，RNA，核糖体，淀粉粒和酶
2. 功能------光合作用
光反应 原初反应 指从天线色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为
止的过程，包括光能的吸收、传递与光化学反应
（光能→电能）
>>光合色素 天线/捕光色素——吸收光能并将之有
效地传递到反应中心色素；
反应中心色素——将光能转化为化学
能
4H+ 4H+
>>光化学反应：由光引起的反应中心色素分子与原初电
子受体间的氧化还原反应。
电子传递和光合磷酸化 光合磷酸化：光照引起的电子传递与磷酸化
作用相偶联而生成ATP的过程。 （光能→化学能）
非循环光合磷酸化：Z型传递路径——电子从H2O经
PSII、PQ、Cytb6f、PC、PSI、Fd最终传递给NADP+，生成ATP，同时还有NADPH的产生和O2的释放。
循环光合磷酸化：由PSI单独完成，电子经PSI、Fd、
Cytb6f、PC传回PSI。只生成质子梯度驱动ATP合成。无NADPH与O2生成。
>>光合磷酸化的作用机制：
在类囊体膜中，两个光系统发生原初反应，类囊体腔中的
水分子发生裂解，释放出氧分子、质子和电子，引起电子从水传递到NADP+的电子流；通过电子传递链，类囊体膜两侧形成质子梯度；驱动ATP合酶生成ATP;新合成的ATP与PS1形成的NADPH被释放入基质，用于叶绿体基质中的碳同化反应。
暗反应：碳同化 将活跃的化学能转换为糖分子中高稳定性化学能的过程
卡尔文循环（基本途径，可合成糖类） 羧化阶段；还原阶段；
RuBP再生阶段；
6次循环固定6个CO2。形成一个己糖。 每一次循环固定1个CO2 ，需要3个ATP
和2个NADPH。
C4途径 景天酸代谢
>>
光反应 在类囊体膜上进行，通过叶绿素等色素分子吸收、传
递光能，将光能转化为化学能，形成ATP和NADPH的过程，在此过程中水分子被光解放出氧。
光合作用
暗反应(光合碳同化) 利用光反应产生的ATP和NADPH的化学
能，使CO2还原，合成糖，是在叶绿体基质中进行的。
细胞生物学第七章线粒体与叶绿体知识点整理
