生物氧化-氧化呼吸链（生物化学课件）

氧化磷酸化体系指线粒体内膜中按一定顺序排列的一系列与细胞呼吸有关的具有电子传递功能的酶和辅酶称为氧化呼吸链又称电子传递链(electrontransferchain)。一、氧化呼吸链

(oxidativerespiratorychain)定义递氢体和电子传递体（2H

2H++2e）组成线粒体的结构呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置复合体酶名称质量(kD)多肽链数功能辅基含结合位点复合体ⅠNADH-泛醌还原酶85039FMN，Fe-SNADH（基质侧）CoQ（脂质核心）复合体Ⅱ琥珀酸-泛醌还原酶1404FAD，Fe-S琥珀酸（基质侧）CoQ（脂质核心）复合体Ⅲ泛醌-细胞色素C还原酶25011血红素bL,bH,c1,Fe-SCytc（膜间隙侧）复合体Ⅳ细胞色素C氧化酶16213血红素a，a3，CuA,CuBCytc（膜间隙侧）（一）氧化呼吸链的组成由4种具有传递电子能力的复合体组成呼吸链各复合体在线粒体内膜的位置

复合体Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ完全镶嵌在线粒体内膜上，复合体Ⅱ镶嵌在线粒体内膜的基质侧。

泛醌(辅酶Q，CoQ，Q)和细胞色素C（Cytc）不包含在上述四种复合体中。结构：①含FMN的黄素蛋白+2个铁硫蛋白(6个Fe-S）；②疏水蛋白（1个Fe-S）1、复合体Ⅰ——NADH-泛醌还原酶膜间腔基质侧

每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。复合体Ⅰ电子传递：NADH→FMN→Fe-S→CoQ→Fe-S→CoQNADH+H+

NAD+FMNFMNH22Fe2+-S还原型2Fe3+-S氧化型QQH2复合体Ⅰ的功能

功能:

将电子从NADH传递给泛醌

(ubiquinone)

（1）NAD+和NADP+的结构R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。双电子传递体。NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变FMN异咯嗪环核醇FAD（2）FMN和FAD的结构（氧化型）（还原型）FMNH2FMNFMNH·H++eH++eFMN的加氢和脱氢

FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，属于单、双电子传递体。辅基铁硫中心(Fe-S)含有铁原子和硫原子。铁原子可进行Fe2+

Fe3++e

反应传递电子，为单电子传递体。

Ⓢ表示无机硫(3)铁硫蛋白(Iron-sulfurprotein,

Fe-S)铁硫中心Fe4S4的结构

铁硫蛋白SS无机硫半胱氨酸硫铁除与无机硫连接外，还与肽链中Cys残基的巯基连接。由多个异戊二烯单位连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌；内膜中可移动电子载体，在各复合体间募集并穿梭传递还原当量和电子，在电子传递和质子移动的偶联中起着核心作用。(4)泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）结构：含FAD的黄素蛋白2（4个亚基）。

2个铁硫蛋白(3个铁-硫中心)+2个小疏水亚基2、复合体Ⅱ——琥珀酸-泛醌还原酶电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S→CoQ复合体Ⅱ没有H+泵的功能。琥珀酸延胡索酸

FADFADH22Fe2+-S2Fe3+-SQQH2复合体Ⅱ的功能

功能:

将电子从琥珀酸传递给泛醌

3、复合体Ⅲ——泛醌-细胞色素c还原酶（Cytb-c1复合体）包括：Cytb（b562/H,566/L）、Cytc1和一种可移动的铁硫蛋白(Rieskeprotein)。复合体Ⅲ每传递2个电子向内膜胞浆侧释放4个H+，复合体Ⅲ也有质子泵作用。电子传递过程：CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc复合体Ⅲ的功能

功能：将电子从泛醌传递给细胞色素cCoQH2→CytbL、CytbH、Fe-S、Cytc1→Cytc细胞色素(cytochrome,Cyt)细胞色素是一类含血红素样辅基（铁卟啉）的电子传递蛋白,其中的铁原子可进行Fe2+

Fe3++e

反应传递电子，为单电子传递体。根据铁卟啉辅基的吸收光谱和最大吸收波长不同而分为细胞色素a、b、c三类及不同的亚类。各种细胞色素的辅基血红素b（铁-原卟啉Ⅸ）辅基血红素c辅基血红素a辅基蛋白质细胞色素的电子传递复合体Ⅲ的电子传递通过“Q循环”实现。Cytc是呼吸链唯一水溶性球状蛋白，不包含在复合体中。将从Cytc1获得的电子传递到复合体Ⅳ。4、复合体Ⅳ——细胞色素C氧化酶复合体IV

：线粒体内膜上，13个亚基电子传递：还原性Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2Cyta+Cyta3

Cu+

Cu2++e

每2个电子传递过程使2个H+跨内膜向胞浆侧转移，复合体Ⅳ也有质子泵作用。Cyta–CuA，Cyta3–CuB形成活性双核中心，将电子传递给O2。亚基I:血红素a和a3，CuB。Cyta3-CuB形成一个双核中心，它们接受血红素a的电子并将其转移给与a3结合的O2。亚基II:有一个双核中心Cyta-CuA，含2个铜离子，它们与两个Cys残基结合，类似于铁硫蛋白的2Fe-2S中心。亚基III不参与电子传递，但其对复合体IV的功能完整性是必不可少的，其功能尚未完全阐明。Cu+

Cu2++e

复合体Ⅳ的电子传递过程细胞色素c氧化酶CuB-Cyta3中心使O2还原成水的过程，有强氧化性中间物始终和双核中心紧密结合，不会引起细胞损伤。NADH-泛醌还原酶琥珀酸-泛醌还原酶泛醌-CytC还原酶CytC氧化酶CuA,CuB氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成（二）氧化呼吸链组分的排列顺序1、NADH氧化呼吸链

NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→

复合体Ⅳ→O22、琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCytb→Cytc1→CytcCytaa3O2FADH2氧化呼吸链（琥珀酸、α-磷酸甘油、脂酰CoA）NADH氧化呼吸链呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位氧化还原对E0‘(V)氧化还原对E0‘(V)NAD+/NADN+H+－0.32Cytc1Fe3+/Fe2+0.22FMN/FMNH2－0.219Cytc