第二节：电子传递链

第二节电子传递链一、概念二、电子传递链的组成三、电子传递链的电子传递顺序四、呼吸链的电子传递抑制剂第二节电子传递链一、概念需氧细胞内糖、脂肪、氨基酸等通过各自的分解途径所形成的还原性辅酶，包括NADH和FADH2通过电子传递途径被重新氧化。即还原型辅酶上的氢原子以质子的形式脱下，其电子沿一系列按一定顺序排列的电子传递体转移，最后转移给分子氧并生成水，这个电子传递体系称为电子传递链。由于消耗氧，故也叫呼吸链。电子传递链在原核生物存在于质膜上，在真核细胞存在于线粒体内膜上。二、呼吸链的组成呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递体组成。包括：NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶。NADHNADH-Q还原酶Q细胞色素还原酶细胞色素C细胞色素氧化酶O2琥珀酸-Q还原酶FADH2二、呼吸链的组成呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递体组成。包括：NADH-Q还原酶（复合体Ⅰ）琥珀酸-Q还原酶（复合体II）细胞色素还原酶（复合体III）细胞色素氧化酶（复合体IV）1、NADH-Q还原酶(NADH脱氢酶、复合体Ⅰ、亦是第一个质子泵)NADH-Q还原酶是一个大的蛋白质复合体，FMN和铁-硫聚簇（Fe-S）是该酶的辅基，辅酶Q是该酶的辅酶，由辅基或辅酶负责传递电子和氢。以FMN或FAD为辅基的蛋白质统称黄素蛋白。FMN通过氧化还原变化可接收NADH+H+的氢以及电子。FMNFMNH2铁硫聚簇主要以（Fe-S）(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在，铁硫聚簇与蛋白质结合称为铁硫蛋白。铁硫聚簇（Fe-S中心）CysSSSCysFe3+Fe3+CysSSSCysCysSSSCysFe3+Fe2+CysSSSCys+e--e-铁硫聚簇通过Fe3+Fe2+变化，将氢从FMNH2上脱下传给CoQ，同时起传递电子的作用，每次传递一个电子.NADH-Q还原酶先与NADH结合并将NADH上的两个氢转移到FMN辅基上，NADH+H++FMNFMNH2+NAD+铁硫络合物CoQe-e-MMH2NAD+NADH2FMNFMNH22Fe3+2Fe2+2(Fe-S)CoQH2CoQ2Fe3+2Fe2+2(Fe-S)CoQH2CoQ2H+2H+NADH-Q还原酶各辅基（辅酶）的氧化还原循环NADH-Q还原酶泵到线粒体内膜外侧是脂溶性醌类化合物，而且分子较小，可在线粒体内膜的磷脂双分子层的疏水区自由扩散。•功能基团是苯醌,通过醌/酚的互变传递氢，Q(醌型结构)很容易接受2个电子和2个质子，还原成QH2（还原型）；QH2也容易给出2个电子和2个质子，重新氧化成Q。因此，它在线粒体呼吸链中作为电子和质子的传递体。2、辅酶Q（泛醌、亦简称Q。是许多酶的辅酶)、如：NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、脂酰-CoA脱氢酶等3、琥珀酸-Q还原酶（复合体Ⅱ）琥珀酸脱氢酶也是此复合体的一部分，其辅基包括FAD和Fe-S聚簇。琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化为延胡索酸，同时其辅基FAD还原为FADH2，然后FADH2又将电子传递给Fe-S聚簇。最后电子由Fe-S聚簇传递给琥珀酸-Q还原酶的辅酶CoQ。4、细胞色素还原酶（细胞色素bc1复合体、复合体Ⅲ）含有两种细胞色素（细胞色素b、细胞色素c1）和一铁硫蛋白（2Fe-2S）。细胞色素bc1复合体的作用是将电子从QH2转移到细胞色素c：QH2cyt.bFe-Scyt.c1cyt.c是以铁卟啉（血红素）为辅基的蛋白质（有颜色），高等动物线粒体呼吸链中主要含有5种细胞色素a、a3、b、c、c1等，细胞色素b,c1,c的辅基都是铁-原朴啉Ⅳ，细胞色素a、a3的辅基为血红素A。细胞色素主要是通过辅基中Fe3+Fe2+的互变起传递电子的作用。一个细胞色素每次传递一个电子。细胞色素（cytochrome,cyt）5、细胞色素c在复合体III和Ⅳ之间传递电子。（细胞色素c交互地与细胞色素还原酶的C1和细胞色素氧化酶接触）是唯一能溶于水的细胞色素由cyt.a和a3组成。复合物中除了含有铁卟啉外，还含有2个铜原子（CuA，CuB）。Cyta与CuA相配合，cyta3与CuB相配合，当电子传递时，细胞色素的Fe3+Fe2+间循环，同时Cu2+Cu+间循环，将电子从cytc直接传递给O2。也叫末端氧化酶。6、细胞色素氧化酶（复合体Ⅳ、细胞色素c氧化酶）细胞色素氧化酶（10个亚基的多聚蛋白）MMH2NAD+NADH2FMNFMNH22Fe3+2Fe2+2(Fe-S)CoQH2CoQ2Fe3+2Fe2+2cytb2Fe3+2Fe2+2cytb2Fe3+2Fe2+2(Fe-S)CoQH2CoQ2Fe3+2Fe2+2cytb2Fe3+2Fe2+2Fe3+2Fe2+2Cytc12Fe2+2Fe3+2Fe3+2Fe2+2cytaa32(Fe-S)2cytcH2O1/2O22H+2H+2H+2H+NADH呼吸链每个传递体的氧化还原循环•每个分子氧被还原共需4个电子细胞色素bc1复合体（Ⅲ）复合体ⅣNADH-Q还原酶三、呼吸链的电子传递顺序呼吸链的各组分在线粒体内膜上是按一定顺序排列的，在线粒体内膜上主要有两条呼吸链：NADH+H+FMNFe-SCoQcytbFe-Scytc1cytccytaa3O2Fe-SFADFMNFeSCytbFe-Scytc1cytaa3Fe-SFADH2ⅠⅡⅢⅣ关于电子传递顺序的实验验证呼吸链电子传递顺序的确定经历了半个多世纪的探索，最关键的实验概括如下：测得每个电子传递体的氧化还原电位E0。（P62）呼吸链中传递体的氧化还原电位排列或对电子的亲和力用已经分离出来的电子传递体进行体外重组氧化还原反应只能在相邻的的传递体间发生用分光光度法测得各个传递体发生吸收光谱的变化完整的线粒体当电子传递体处于氧化状态时，悬浮液浑浊，光吸收不能直接测出；但当之处于还原态时，即可以氧化态为对照测出。游离的线粒体在有氧下进行电子传递时，NADH一端还原性最强，而靠近氧一端电子传递体几乎处于氧化态，由此判断电子的流向。当向完全处于还原状态的电子传递体中加入氧时，最先被氧化的是细胞色素aa3,其次是cytC-cytC1-cytb-…..NADH从线粒体中分离出传递体的复合物。四、呼吸链的电子传递抑制剂1、概念：能够阻断呼吸链中某部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂。电子传递抑制剂的使用是研究呼吸链中电子传递体顺序的有效方法。（阻断部位物质的氧化-还原状态可以测出）2、常用的几种电子传递抑制剂及其作用部位（1）鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素。其作用是阻断电子在NADH-Q还原酶内的传递，所以阻断了电子由NADH向CoQ的传递。（2）抗霉素A：干扰电子在细胞色素还原酶中细胞色素b上的传递，所以阻断电子由QH2向cytC1的传递。（3）氰化物（CN-）、硫化氢（H2S）、叠氮化物（N3-）、一氧化碳（CO）等：其作用是阻断电子在细胞色素氧化酶中传递，即阻断了电子由cytaa3向分子氧的传递。呼吸链的电子传递抑制剂图示NADHNADH-Q还原酶鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素CoQcytb抗霉素Acytc1cytccytaa3氰化物、一氧化碳、硫化氢、叠氮化合物O2