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(简答题)

化学渗透假说的要点有哪些?并说明有哪些实验支持这个假说。

正确答案

化学渗透假说的要点可综合以下几点:
1.NADH提供一对电子,经电子传递链,最后为O2所接受;
2.电子传递链中的载氢体和电子传递体相间排列,每当电子由载氢体传向电子传递体时,载氢体的氢即以H+的形式释放到内膜外,一对电子在呼吸链中三次穿膜运动,向外室排放了三对质子;
3.内膜对H+和OH-具有不可透性,所以随着电子传递过程的进行,H+在膜间隙中积累,造成了内膜两侧的质子浓度差,从而保持了一定的势能差;
4.膜间隙中的H+有顺浓度差流回基质的倾向,当H+通过F1—F0复合物进入基质时,ATP酶利用了这种势能合成了ATP;
5.F1—F0复合物需要两个质子合成一个ATP分子。
6.此学说的特点是强调末的完整性。近年来有很多试验支持化学渗透假说。
具有代表性的试验有:
1.根据精确测定,随着线粒体呼吸作用的进行,外部介质的酸度也不断提高,这说明,有H+由线粒体基质向外流出,从而造成质子梯度和相应的膜点位。
2.缬氨霉素为K+的离子载体,有改变线粒体膜透性的作用,导致K+穿过内膜脂双层进入基质,结果降低了、或消除了内膜内外的电荷差,因此,在有缬氨霉素存在时,内膜的电子传递功能虽然保持正常,但ATP的合成却受到抑制,而且在一定氧耗情况下,ATP的合成速率,与所剩的电梯度成比例。
3.Stoekenius等人(1974)曾用盐细菌做过一个很好的试验。盐细菌的质膜上戴有紫斑,紫斑的化学组成与视紫质类似,紫膜在受光照后,可起到质子泵的作用,可在膜内外造成pH和电梯度,按照化学渗透假说,这种梯度可用来驱动ADP磷酸化。为了验证这一梯度是否是细胞的能源,Stoekenius等把含脂类的紫膜和由牛心线粒体提取的ATP酶组装成人工小泡,当这种小泡受到照射时,ADP同Pi反应,合成了ATP。实验有力地证明了,线粒体ATP酶利用了电化学梯度使ADP磷酸化。
Mitchell提出的化学渗透学说的核心是:电子在呼吸链中的三次穿膜运动,将三对质子从基质抽到外室中,每次均有氢载体参加,但是对第三次穿膜时的氢载体的性质不明确,Mitchell便用Q循环把第二次和第三次合并在一起。因此,细胞色素氧化酶只起电子传递的作用。而无质子泵作用。后来芬兰科学家Wikstrom(1980)的大量实验表明,细胞色素氧化酶也具有质子泵的作用。于是有人主张,呼吸链上的三个回路是:NADH-辅酶Q还原酶(复合物I)、辅酶Q细胞色素c还原酶(复合物III)和细胞色素氧化酶(复合物IV)。

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