氧化磷酸化、光合作用

线粒体中，呼吸作用是将氧还原生成水
叶绿体中，将水光解放出氧气

氧化磷酸化

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• 生物氧化：

  • 有机物（糖、脂、蛋白）在生物体内氧化分解的过程。
  • 这个过程是在酶促作用下，将有机物分解为水和CO2，同时吸收氧气并伴随释放能量的过程。
  • 反应条件温和、逐步氧化、逐步释放能量、需要电子传递链、需要酶催化、伴有脱氢和还原
  • 真核线粒体、原核细胞膜

• 呼吸链（电子传递链）

  • 线粒体膜上的一系列酶
  • 这些酶按一定的顺序排列在线粒体内膜上
  • 与细胞摄取氧的呼吸有关
  • 包括两条：
    • NADH氧化呼吸链
    • FADH2氧化呼吸链
  • 递氢体：烟酰胺脱氢酶类（NAD、NADP）、黄素脱氢类（FMN、FAD）、铁硫蛋白（Fe-S）、辅酶Q（泛醌 ）
  • 递电子体：细胞色素类
    • 细胞色素C是一类以卟啉为辅基的电子传递蛋白
  • 电子传递抑制剂
    • 阻断电子由NADH➡️CoQ：鱼滕酮 、安密妥 、杀粉蝶菌
    • 阻断电子由细胞色素b➡️c1：抗酶素A
    • 阻断电子由细胞色素aa3➡️氧：氰化物、硫化氢、叠氮化物、CO
    • 阻断电子由FADH2➡️CoQ：萎锈灵
  • 靠近呼吸链末端，氧化还原电势越高
    • NADH → FMN → CoQ → b → c1 → c → aa3 → O2
    • FADH2 → CoQ → b → c1 → c → aa3 → O2

• 氧化磷酸化

  • 生物体通过生物氧化所产生的能量，一部分用于维持体温，大部分通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物ATP中。这种伴随能量的氧化作用而进行的磷酸化作用称为氧化磷酸化
  • 广义的氧化磷酸化
    • 底物水平磷酸化
    • 电子传递体系磷酸化
  • 狭义的氧化磷酸化只是指电子传递体系磷酸化
  • 在植物叶绿体和内囊体膜或光合细菌中存在光合磷酸化
  • 氧化磷酸化的作用机理
    • 化学渗透学说：
      • 论点：呼吸链起到质子泵的作用，质子被泵出线粒体内膜之外，造成了膜内外两侧的化学势和电位差。这种梯度存储的能量导致质子梯度通过ATP合酶回流，并且使P和ADP生成ATP
      • 呼吸链中的传氢体和传电子体是定向排列的
      • 传氢体接受内膜侧接受底物传来的氢，将电子传递给其后的电子传递体，将氢泵出
      • 泵出外侧的氢不能自由返回膜内，氢通过ATP合酶返回基质
  • 氧化磷酸化的抑制剂
    • 解偶联剂：2，4-二硝基苯酚
      • 在膜间隙与质子结合，将质子转运到线粒体基质，降低电化学势能
      • 势能下降，呼吸量将质子移到膜外容易
      • 耗氧增加，ATP生产减少
    • 离子载体类抑制剂：
      • 缬氨霉素：转移K+，膜间隙→线粒体基质
      • 短杆霉素：转移K+、Na+，膜间隙→线粒体基质
      • 将一价阳离子从膜间隙转移到线粒体基质
    • 质子通道阻断剂：寡霉素
      • 阻断ATP合酶的质子通道
    • 毒苍术苷：抑制ADP和ATP通过线粒体膜的异化扩散作用
      • ADP进入线粒体基质伴有ATP出线粒体，这个过程需要载体帮助
      • 毒苍术苷 抑制载体，使线粒体内ATP处于饱和状态，抑制细胞呼吸

• 氧化磷酸化抑制剂

• P/O比值

  • 每消耗1mol氧原子所消耗无机磷酸的摩尔数
  • 无机磷酸的消耗即为ATP的生成

• NADH转运到线粒体生成的ATP数

• other

  • 琥珀酸脱氢酶是线粒体的标志酶

光合作用

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• 绿色植物、藻类、蓝细菌将水和二氧化碳转变为有机物并释放氧气，将光能转化为化学能，本质是呼吸作用的逆过程
• 原初反应
• 光合电子传递（photosynthetic electron transfer chain ）、光合磷酸化
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• 光合碳同化
  • 本质：光合作用产物ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖分子中稳定的化学能
  • 卡尔文循环（Calivin cycle）
    • 核铜糖-1，5-2P（RUBP）
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  • C4途径
  • 景天酸代谢