生物化学第五章生物氧化第二节电子传递链-48页文档

第八章生物氧化BiologicalOxidation8.1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。第二节电子传递链定位：线粒体内膜上1）NADH氧化呼吸链2）琥珀酸氧化呼吸链NADHFMN（Fe-S）CoQCytbc1caa3O2CoQCytbc1caa3O2FAD（Fe-S）琥珀酸NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链SH2SNAD+NADH+HFMNH2FeSFMNFeSCoQCoQH2－Fe-SFe-S2Cyt-Fe2+2Cyt-Fe3+O212－O2-2H2H2H2H+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III（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线粒体中的电子传递链的主要组分包括:①黄素蛋白；②铁硫蛋白；③细胞色素；④泛醌①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）（还原型）②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②铁硫蛋白(Iron-sulfurprotein,Fe-S)又叫铁硫中心或铁硫簇。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Differenttypesofiron-sulfurcentersIronatomscyclebetweenFe2+(reduced)andFe3+(oxidized).③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。Cytb、c的铁卟啉与血红素相同；Cyta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。A、结构：一类含铁卟啉辅基的色素蛋白B、分类:Cyta:Cytaa3Cytb:Cytb562、Cytb566、Cytb560Cytc:Cytc、c1C、区别：①铁卟啉辅基侧链不同②铁卟啉辅基与酶蛋白③连接方式不同细胞色素cCytFe3++eCytFe2+ReducedcytochromeshasthreeabsorptionbandsinthevisiblewavelengthsCyta:~600nmCytb:~560nmCytc:~550nm辅基颜色α带波长与酶蛋白连接Cytb原卟啉Ⅸ(血红素)红色560nm非共价结合Cytc原卟啉Ⅸ(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Cytochromebc1complex(complexIII)④泛醌(ubiquinone,UQ)即辅酶Q（CoenzymeQ，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)nHCoQisopreneH2CCCCH2CH3HOOCH3OCH3CH3OROHOHCH3OCH3CH3OR+2H　泛醌（氧化型）二氢泛醌（还原型）由以下实验确定①标准氧化还原电位②拆开和重组③特异抑制剂阻断④还原状态呼吸链缓慢给氧3.呼吸链的电子传递顺序氧化还原对Eº'(V)NAD+/NADH+H+-0.32FMN/FMNH2-0.30FAD/FADH2-0.06CytbFe3+/Fe2+0.04（或0.10）Q10/Q10H20.07Cytc1Fe3+/Fe2+0.22CytcFe3+/Fe2+0.25CytaFe3+/Fe2+0.29Cyta3Fe3+/Fe2+0.551/2O2/H2O0.82呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位氧化-还原点位的测定：低—高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ⅠNADH-泛醌还原酶42FMN,Fe-S复合体Ⅱ琥珀酸-泛醌还原酶4FAD,Fe-S复合体Ⅲ泛醌-细胞色素c还原11铁卟啉,Fe-S复合体Ⅳ细胞色素c氧化酶13铁卟啉,Cu四种复合体的排列关系NADHsuccinateFMN（Fe-S）FAD（Fe-S）Cytb,（Fe-S）CoQCytaa3O2CytccompexIcompexIIcompexIIIcompexIVc1复合物Ⅰ——NADH-Q还原酶结合铁硫蛋白,辅基为FMN的黄素蛋白.能结合NADH,并将其氧化为NAD+将电子传递给泛醌,使4H+释放入内外膜间隙.NADHFMN，Fe-SCoQNADH+H+NAD+FMNFMNH22Fe2+-S2Fe3+-SQQH2复合体ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;Fe-SN-4;Fe-SN-3;Fe-SN-2NAD+（NADP+）的递氢机制（氧化型）NHCONH2R+H+H++eNHCONH2RH+H+NAD+/NADP+NADH/NADPH（还原型）复合物Ⅱ：琥珀酸-泛醌还原酶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.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→FAD→Fe-S→Q。复合体Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;b560;FAD;Fe-S2;Fe-S3琥珀酸延胡索酸FADFADH22Fe2+-S2Fe3+-SQQH2复合物Ⅲ：Q-cytc还原酶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b（b562、b566）、一个细胞色素c1和一个铁硫蛋白。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。b566b562Fe-Sc1QH2Cytc复合体ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c1细胞色素c复合物Ⅲ复合体Ⅲ传递电子的过程Cytc1Fe-SbLbHCytcQH2QQH2的第一次氧化QH2的第二次氧化QQ2H+Cytc1Fe-SbLbHCytcQH2QQ2H+QH22H+e-e-e-e-复合物Ⅳ：Cytc氧化酶每个单体由至少13条不同的肽链组成；分为三个亚单位：I包含两个血红素（a、a3）和一个铜蛋白(CuB);Ⅱ包含两个铜离子(CuA)构成的双核中心，其结构与2Fe-2S相似;Ⅲ的功能尚不了解。Cu2++eCu+CuAaa3CuBCytcO2复合体Ⅳ还原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuBNADHFMN(Fe-S)Qbc1caa3O2琥珀酸FAD(Fe-S)Qbc1caa3O2NADH氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链电子传递的抑制剂——阻断呼吸链中某部位电子传递的物质；氧化作用受阻、能量释放减少鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素阻断电子由NADH向CoQ的传递；抗霉素A抑制电子从Cytb到Cytc1的传递；氰化物、叠氮化物、CO等阻断电子由Cytaa3传递到氧OxidizedReducedReducedOxidizedReducedTheendofChap1!