生物化学第五章生物氧化第二节电子传递链ppt课件

1、第八章 生物氧化 Biological Oxidation 8.1 生物氧化概述8.2 电子传递链8.3 氧化磷酸化1. 电子传递链的概念概念：代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的全部体系称为电子传递链；因伴随着营养物质的氧化放能，又称为呼吸链。由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系统组成的代谢途径。第二节第二节 电子传递链电子传递链定位：线粒体内膜上1NADH氧化呼吸链氧化呼吸链2琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 NADHFMN（Fe-S）CoQCyt b c1 caa3O2CoQCyt b c1 caa3O2 FAD（Fe-S）琥珀

2、酸NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链SH2SNAD+NADH+ HFMNH2Fe SFMNFe SCoQCoQH2 Fe-SFe-S2Cyt-Fe2+2Cyt-Fe3+O212O2-2H2H2H2H+e-22e-H2OCoQCoQH2Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+bc1aa3cH2OO2-1O22e-2e-2e-2e-2e-2e-22H+CH2CH2COOHCOOHFADFe*SCytb2He-2 复合物I（NADH-泛醌还原酶） 复合物I

3、II（泛醌细胞色素c还原酶） 复合物IV（细胞色素c氧化酶） 复合物II（琥珀酸脱氢酶）2.电子传递链的成员组成n 线粒体中的电子传递链的主要组分包括: 黄素蛋白； 铁硫蛋白； 细胞色素； 泛醌黄素蛋白：指以FAD或FMN为辅基的蛋白FMN和FAD递氢机制 RNHNNNOOH3CH3CFMN/FAD1458910RNHNHHNNOOH3CH3C1458910+ 2HFMNH2/FADH2（氧化型）（氧化型）（还原型）（还原型） 铁硫蛋白Fe-S）（非血红素蛋白）与电子传递有关与其他递氢体或电子传递体结合成复合物存在铁硫蛋白(Iron-sulfur protein, Fe-S)又叫铁硫中心或铁硫

4、簇。 含有等量铁原子和硫原子。铁除与硫连接外，还与肽链中Cys残基的巯基连接。 铁原子可进行Fe2+ Fe3+e 反应传递电子，为单电子传递体。 铁硫蛋白通过Fe3+ Fe2+变化起传递电子的作用Different types of iron-sulfur centersIron atoms cycle between Fe2+ (reduced) and Fe3+(oxidized). 细胞色素Cytochrome, Cyt）是一类以铁卟啉为辅基的电子传递蛋白。呼吸链中主要有a、b、c三类。差别在于铁卟啉的侧链以及铁卟啉与蛋白部分连接的方式不同。 Cyt b、c的铁卟啉与血红素相同； Cyt

5、 a的铁卟啉为血红素A。分子中的铁通过氧化还原而传递电子，为单电子传递体。细胞色素cReduced cytochromeshas three absorptionbands in the visible wavelengthsCyt a: 600 nmCyt b: 560 nmCyt c: 550 nm辅基颜色带波长与酶蛋白连接Cytb原卟啉 (血红素)红色560nm非共价结合Cytc原卟啉 (血红素)红色550nm与多肽链中 Cys的 SH相连Cyta血红素A绿色600nm非共价结合细胞色素a、b、c的区别Cytochrome bc1 complex (complex III)泛醌 (ubi

6、quinone, UQ)即辅酶Q（ Coenzyme Q， CoQ），属于脂溶性醌类化合物，带有多个异戊二烯侧链。因其为脂溶性，游动性大，极易从线粒体内膜中分离出来，因此不包含在四种复合体中。分子中的苯醌结构能可逆地结合2个H，为递氢体。 OOH3COH3COCH3(CH2CHCCH3CH2)nHCoQ isoprene H2CCCCH2CH3H OOCH3OCH3CH3OROHOHCH3OCH3CH3OR+ 2H 泛泛醌醌（氧氧化化型型） 二二氢氢泛泛醌醌（还还原原型型） 由以下实验确定 标准氧化还原电位 拆开和重组 特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧3. 呼吸链的电子传递顺序n利用脱氧

7、胆酸处理线粒体内膜、分离出呼吸链的4种复合物，辅酶Q和细胞色素C及ATP合酶。n根据标准氧还电位E0的高低排列n根据电子传递体氧化还原态时的吸收光谱变化进行检测n利用阻断剂研究分析n四种复合物的电子传递重组实验氧氧化化还还原原对对E (V)NAD+/NADH+H+-0.32FMN/ FMNH2-0.30FAD/ FADH2-0.06Cyt b Fe3+/Fe2+0.04（或或0.10）Q10/Q10H20.07Cyt c1 Fe3+/ Fe2+0.22Cyt c Fe3+/Fe2+0.25Cyt a Fe3+ / Fe2+0.29Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 0.551/2 O2/ H

8、2O 0.82呼呼吸吸链链中中各各种种氧氧化化还还原原对对的的标标准准氧氧化化还还原原电电位位n 氧化-还原点位的测定：低高n 呼吸链的专一抑制剂4. 呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置复合体酶名称多肽链数辅基复合体NADH-泛醌还原酶42FMN, Fe-S复合体琥珀酸-泛醌还原酶4FAD, Fe-S复合体泛醌-细胞色素c还原11铁卟啉, Fe-S复合体细胞色素c氧化酶13铁卟啉, Cu四种复合体的排列关系四种复合体的排列关系NADHsuccinate FMN（Fe-S） FAD（Fe-S） Cyt b, （Fe-S）CoQ Cyt aa3O2Cyt ccompex Icompex IIcom

9、pex IIIcompex IVc1复合物 NADH-Q 还原酶n结合铁硫蛋白,辅基为FMN的黄素蛋白.n能结合NADH,并将其氧化为NAD+n将电子传递给泛醌,使4H+释放入内外膜间隙.NADH+H+ NAD+ FMN FMNH22Fe2+-S 2Fe3+-S QQH2 复合体复合体NADH CoQ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 NAD+（NADP+）的递氢机制（氧化型）（氧化型）NHCONH2R+ H + H + + eNHCONH2RH+ H +NAD +/NADP+NADH/NADPH（还原型）（还原型）复合物：琥珀酸-泛醌还原酶

10、n 即琥珀酸脱氢酶.至少由4条肽链组成，含有一个FAD，2个铁硫蛋白及细胞色素b560.n 其作用是催化电子从琥珀酸转至辅酶Q，但不转移质子。电子传递的方向为：琥珀酸电子传递的方向为：琥珀酸FADFe-SQ。 复合体复合体琥珀酸琥珀酸 CoQFe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 FAD FADH22Fe2+-S 2Fe3+-S QQH2n即细胞色素c还原酶，由至少11条不同肽链组成，以二聚体形式存在，每个单体包含两个细胞色素bb562、b566）、一个细胞色素c1和一个铁硫蛋白。n催化电子从辅酶Q传给细胞色素c，每转移一对电子，同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间隙。复合体复合体QH2 Cyt c b562; b566; Fe-S; c1复合体传递电子的过程2 2+ +n每个单体由至少13条不同的肽链组成；n 分为三个亚单位：I包含两个血红素a、a3和一个铜蛋白(CuB);包含两个铜离子(CuA)构成的双核中心，其结构与2Fe-2S相似;的功能尚不了解。nCu2+ + e Cu+CuA a a3 CuBCyt cO2复合体复合体还原型还原型Cyt c O2CuAaa3C