Transcript 氧化磷酸化
第三章 第二節 能量的傳遞 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 異營生物如何獲得能量？ 掠食 腐生 寄生 共生 獲 得 醣類 單醣 呼吸作用 消 蛋白質 化 胺基酸 ATP 脂質 脂肪酸 O2 CO2 壹、細胞呼吸 一.細胞呼吸(呼吸作用) (一)定義： 小分子經由細胞內一系列酵素催化的 氧化還原反應，最後分解為CO2 與 H2O， 並轉移釋出的能量至 ATP 壹、呼吸作用(細胞呼吸) • • 有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 36 or 38ATP 1. 糖解作用 2. 合成乙醯輔酶A 3. 克氏循環(檸檬酸循環) 4. 電子傳遞鏈、ATP合成 無氧呼吸(發酵) 糖解作用 酒精發酵 乳酸發酵 呼吸作用 2 丙酮酸 粒線體 葡萄糖 2NADH 2CO2 2 乙醯輔酶A 2NADH 2FADH2 2ATP 2丙酮酸 無O2 有O2 4CO2 克氏 循環 6NADH 2ATP 電子傳遞鏈 2CO2 2 乳酸 or 酒精 2 細胞質 34ATP • 輔酶 釋出或接受e-及H+，作為氧化還原劑、電子載體。 輔酶 全名 氧化型 中文名 參與反應 還原型 NADP+ NADPH + H+ nicotinamide adenine dinucleotide phosphate NAD+ NADH + H+ nicotinamide adenine 菸鹼醯胺腺嘌呤二 核苷酸 FAD+ FADH2 flavin adenine dinucleotide 黃素腺嘌呤二核苷 酸 菸鹼醯胺腺嘌呤二 核苷磷酸 光合作用之光反 應，做為電子載 體 呼吸作用，做為 氧化還原劑及電 子傳遞載體 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 有氧呼吸-1 糖解作用 在細胞質中進行 不需O2參與 2ATP 葡萄糖 2ADP 4ADP 4ATP 2丙酮酸 2PGAL 2NADH 2NAD++2H+ 淨得2ATP、2NADH 2 2 1 2 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 有氧呼吸-2 乙醯輔酶A合成 在粒線體基質合成 不需要O2參與 CO2 2X丙酮酸 NAD++H+ 乙醛 NADH 乙醯輔酶A CoA 輔酶A CoA 2x(丙酮酸+輔酶A→乙醯輔酶A+CO2+NADH) 2 2 1 2 2 2 2 2 2 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 (克 氏 循 環) 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 有氧呼吸-3 克氏循環 在粒線體基質進行、不需要O2參與 CoA 2CO2 檸檬酸 2NAD+ 2X 乙醯輔酶A 克氏循環 CoA 2NADH (克列伯循環) (OAA)草醋酸 (檸檬酸循環) (TCA循環) ADP ATP FAD NADH NAD+ FADH2 6 2 2 1 2 2 2 2 2 2 4 2 2 ? 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 有氧呼吸-4 電子傳遞鏈 在粒線體內膜上進行 需要O2參與 NADH NAD+ + H+ H H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ ATP ATP ATP H ADP+Pi ADP+Pi H OO2 2e- I Q III C IV ( ) 外膜 隔間 室質 II H+ H+ H+ H+ 有氧呼吸-4 電子傳遞鏈 在粒線體內膜上進行 需要O2參與 內 隔 室 FADH2 基+ H 質 I H+ FAD H+ H+ H+ H+ 2e- II Q III H+ H+ C H+ H + ATP H ADP+Pi ADP+Pi H OO2 IV ( ) 外膜 隔間 室質 H+ ATP H+ H+ H+ H+ 有氧呼吸ATP的產生 細 胞 質 葡萄糖 2 ATP 2NADH 2丙酮酸 2NADH 4 or 6 ATP 視組織而定 6 ATP 2乙醯輔酶A 粒 線 體 2 ATP 克氏 循環 6NADH 18 ATP 2FADH2 4 ATP 共 36 or 38 ATP 6 2 2 1 2 2 2 2 2 2 4 2 2 36~38 32~34 細胞質NADH產生ATP的數量 •肝、腎、心臟細胞→三個 NADH NAD+ NADH NAD+ 傳送構造 •骨骼肌、腦細胞→二個 NADH NAD+ FADH2 FAD 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 呼吸作用 葡萄糖 2NADH 2ATP 2丙酮酸 無O2 2CO2 2 乳酸 or 酒精 2 細胞質 無氧呼吸 葡萄糖 丙酮酸 有 O2 克氏循環 無 O2 乳酸發酵 酒精發酵 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 乳酸發酵 骨骼肌、乳酸菌 2ADP+2Pi 葡萄糖 2NAD+ 2ATP 2丙酮酸 2NADH+2H+ (CH3CHOCOOH) 2乳酸 2NAD+ 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 酒精發酵 酵母菌、植物 2ADP+2Pi 葡萄糖 2NAD+ 2ATP 2丙酮酸 2NADH+2H+ 2CO2 2乙醛 2乙醇 2NAD+ 貳、發酵作用 ※細胞進行發酵作用時，由於丙酮酸並未進入 粒線體進行檸檬酸循環與電子傳遞，只能生 成兩個 ATP分子，因此能量的利用率遠比有 氧呼吸為低 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 參、ATP 生成的機制 一.ATP形成的機制 ＊細胞內 ATP 生成的方式為 ADP 加上 Pi 的 『磷酸化 』 (phosphorylation)反應 ＊依磷酸化所需能量的來源可分為 (一)光磷酸化 (photophosphorylation) (二)氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation) (三)受質級磷酸化(substrate-level phosphorylation) ＊葉綠體與粒線體內 ATP 生成的機制均為化學滲透 (chemiosmosis) 化學滲透磷酸化作用 1966英米契爾發現『化學滲透原理』 ATP H+ 基質 葉綠囊膜 H+ e- H+ H+ ATP 傳 H+ 葉綠囊內 H+ ADP+Pi 遞 合 成 酶 鏈 H+ H+ H+ H+ 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 參、ATP 生成的機制 (一)光磷酸化 (photophosphorylation) 當葉綠體進行光合作用時 1.電子傳遞鏈接收來自葉綠素 a 的高能 e- 後 ，在傳遞過程中所釋出的部分能量 (一)光磷酸化 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 (二)氧化磷酸化 (二)氧化磷酸化 當粒線體內進行細胞呼吸時 1.(1)醣解作用產生的NADH (2)形成乙醯輔 A 時所產生的NADH (3)乙醯輔 A 經檸檬酸循環後， 產生的 NADH 與 FADH2 2.NADH與 FADH2 釋出的 e- 進入膜上的 電子傳遞鏈 氧化磷酸化作用 H+ 基質 H+ 內膜 膜間質 H+ H+ e- H+ H+ 傳 H+ H+ H+ H+ 遞 H+ H+ ADP+Pi ADP+Pi ATP ATP 合 成 酶 鏈 H+ ATP ATP 課程概念 能量的傳遞 有氧：細胞呼吸 醣 解 作 用 乙醯 輔酶 A的 形成 檸 檬 酸 循 環 電 子 傳 遞 無氧：發酵作用 酒精 發酵 生 物 過 程 乳酸 發酵 生 物 過 程 ATP 生成的機制 光磷 氧化 酸化 磷酸化 受質 級磷 酸化 (三)受質級磷酸化 (三)受質級磷酸化 糖解作用中 1.葡萄糖分解過程產生的 磷酸烯醇丙酮酸 (PEP) 具有較高的磷酸基轉移 能力 2.在酵素催化下，可將 磷酸基與能量轉移給 ADP，使其轉化成 ATP 受質階層磷酸化作用 具有高能的受質移轉一個磷酸根到ADP而形成 ATP 高能受質 受 質 ～ Pi Pi Pi (ATP) (ADP) 例如糖解作用PEP經酵素催化 ＋ 腺苷 磷酸烯醇丙酮酸＋ADP (PEP) 酵 素 丙酮酸＋ATP 再 想 一 想 ！ 還 有 問 題 嗎 ？ The End