西北农林科技大学 emistne 生物，言 动物科技学院生物化学课程组 第四节呼吸链与电子传递
生物 化学 动物科技学院生物化学课程组 西北农林科技大学 第四节 呼吸链与电子传递
第四节呼吸能写电子传造 生物呀吸中的电子传递 生物呼吸 动物体的呼吸实际上是线粒体的呼吸，因为进行 线粒体 有氧呼吸的各种酶存在于线粒体的内膜上。 AH2 3 平吸链组城 线粒体 2H NADH+H H20 4 平吸链顺序 (或FADH2) 电子传递链 氧化过程 NAD* (或FAD) 、1/202 化磷酸 释放能量 ADP Pi →ATP磷酸化过程 ATP合成酶 氧化一还原反应是电子的传递过程，呼吸过程 是一个氧化还原反应，当然也存在电子的传递 只不过传递过程比较复杂
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 生物呼吸中的电子传递 动物体的呼吸实际上是线粒体的呼吸，因为进行 有氧呼吸的各种酶存在于线粒体的内膜上。 氧化—还原反应是电子的传递过程，呼吸过程 是一个氧化还原反应，当然也存在电子的传递， 只不过传递过程比较复杂。 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 AH2 A 2H NADH+H + (或 FADH2 ) NAD + (或 FAD) 电子传递链 H2O 1/2 O2 释放能量 ADP + Pi ATP合成酶 ATP 氧化过程 磷酸化过程 氧 化 磷 酸 化 线粒体 1 3
生物 化学 第四节呼吸能写电子传递 孩粒依 生物呼吸 外膜具有高通透性，有转运通道各种物质的 2 线粒体 转运体，小分子可以自由通透。 内膜有高度选择性， 3 平吸链组成 可通过物质： F,亚基 4 平吸链顺序 ATP.ADP、Pi、 Fo亚基 丙酮酸、等 外膜→ 不可通过物质： H、 NADPH、 内膜 草酰之酸等 丙膜上分布有传递： 和电宝的多 体系 膜间腔 ATP合成酶等
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 线粒体 外膜具有高通透性，有转运通道各种物质的 转运体，小分子可以自由通透。 内膜有高度选择性， 可通过物质： ATP、ADP、Pi、 丙酮酸、等 不可通过物质： H+ 、NADPH、NADP、 草酰乙酸等 内膜上分布有传递氢 和电子的多酶体系， ATP合成酶等。 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 1 基质 嵴 内膜 外膜 膜间腔 F1 -F0复合体 内膜 膜间腔 F1亚基 F0亚基 外膜 3
NADH链 线粒 间隙 体外 线粒 Intermembrane space 体内 Ubiquinon NADH-Q reductase 辅酶Q NADH-辅 Cytoch 胞色素C 2 酶Q还原酶 细胞色素C 还原酶 1 氢传递体 3复合体 细胞色素C # 氧化酶 体 Figure 7.18 电子传递体 4复合体 NAD+ 2Q签 4 平
生物 化学 线粒体 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 概述 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ Cyt c 复合体Ⅳ CoQ 复合体Ⅲ 第四节 呼吸链与电子传递 呼吸链概念 线粒体内膜上由多种酶和辅基按氧化还 原电势由低到高的顺序排列所组成的传递 H和电子的反应链，称为呼吸链。 从线粒体内膜上分离到四种酶复合体及 辅酶Q(CoQ)和细胞色素C(Cytc)。 复合体Ⅰ：NADH- CoQ还原酶 复合体Ⅱ：琥珀酸- CoQ还原酶 复合体Ⅲ： CoQ -细胞色素C还原酶 复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶 氧化酶 2e 2H+ O2- H2O 1/2 O2 电子传递体 脱氢辅酶 氢传递体 -2H MH2 呼吸链 NADH链 辅酶Q NADH-辅 酶Q还原酶 细胞色素C 还原酶 3复合体 细 胞 色 素 C 细胞色素C 氧化酶 电子传递体 4复合体 H+ 2e 1 复 合 体 氢传递体 线粒 体外 线粒 膜 体内 膜 间隙
生物 化学 第四节呼吸能与电子传递 生物呼吸 线粒体 MDL山写 3 平吸链组成 铁硫蛋白（简写为Fe-S)主要 概述 以(2Fe-2s)或(4Fe-4S) 复合体I 形式存在。(2Fe-2S)含有两 复合体亚 个活泼的无机硫和两个铁原 CoQ 子。铁硫蛋白通过Fe3+←→Fe2+变化起传 5 复合体四 递电子的作用。 (6 Cyt c 复合体V 4平吸链顺房
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 复合体Ⅰ——NADH−泛醌还原酶 简写为NADH−Q还原酶，催化NADH 的氧化脱氢以及Q的还原。NADH−Q还 原酶最少含有16个多肽亚基。它的活性 部分含有辅基FMN和铁硫蛋白。 FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电 子和质子，形成还原型FMNH2。还原型 FMNH2可以进一步将电子转移给Q。 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 概述 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ Cyt c 复合体Ⅳ NADH +H + NAD + FMN FMNH2 2Fe 3+ 2Fe 2+ Fe-S CoQ CoQH2 NADH-CoQ还原酶 铁硫蛋白(简写为Fe-S)主要 以 (2Fe-2S) 或 (4Fe-4S) 形式存在。(2Fe-2S)含有两 个活泼的无机硫和两个铁原 子。铁硫蛋白通过Fe3+ Fe2+ 变化起传 递电子的作用。 CoQ 复合体Ⅲ 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
第四节呼吸能写电子传违 生物呼吸 线粒体 复合体Ⅱ— 统6酸-CoQ还原酶 3 平吸链组成 概述 辅基：FAD、Fe-S、Cytbs6o 2 复合体工 复合体亚 琥珀酸 FAD CoQH2 CoQ 复合体四 6 Cyt c 延胡索酸 FADH2 CoQ 复合体V 4 平吸链顺序
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 复合体Ⅱ——琥珀酸- CoQ还原酶 辅基：FAD、Fe-S、Cytb560 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 概述 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ Cyt c 复合体Ⅳ CoQ 复合体Ⅲ 琥珀酸 延胡索酸 FAD FADH2 CoQ CoQH2 Fe-S 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
生物 化学 第四节呼吸能写电子传递 生物呼吸 泛醌(CoQ) 线粒体 有机小分子，其醌型结构很容易接受电子 3 平吸链组成 和质子，还原成QH2(还原型)；QH2也容 概述 易给出电子和质子，重新氧化成Q。因此，它 复合体1 在线粒体呼吸链中作为电子和质子的传递体。 3 复合体五 OH H3CO CH3 CoQ 复合体四 6 Cyt c OH OH 复合体V CoQ CoQH CoQH2 (醌型或氧化型) (半醌型) (氢醌型或还原型) 4平吸链顺序
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 泛醌（CoQ） 有机小分子，其醌型结构很容易接受电子 和质子，还原成QH2（还原型）；QH2也容 易给出电子和质子，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。 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 概述 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ Cyt c 复合体Ⅳ CoQ 复合体Ⅲ H3CO H3CO CH3 R O O CoQ (醌型或氧化型) H3CO H3CO CH3 R O OH H H H3CO H3CO CH3 R OH OH CoQH (半醌型) CoQH2 (氢醌型或还原型) 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
第四节呼吸能写电子传造 生物呼吸 2 线粒体 复合体川 3 平吸链组成 3+ 概述 CoQ 2Fe2+ 2Fe 2Fe2+ 2Fe3+ 2 复合体I Cytb Fe-S Cytc1 Cytc 3 复合体卫 CoQH2 2fe3+ 2Fe2+ 2Fe3+ 2Fe2+ CoQ 复合体亚 CoQ-Cytc还原酶 和c1,以及铁硫蛋日(2Fe-2S)。 6 Cyt c 复合体IV 4 平吸链顺序
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 复合体III 泛醌−细胞色素c还原酶。简写为 QH2-cyt c还原酶, 其作用是催化还 原型QH2的氧化和细胞色素c的还原。 QH2-cyt c还原酶由9个多肽亚基 组成。活性部分主要包括细胞色素b 和c1，以及铁硫蛋白（2Fe-2S）。 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 概述 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ Cyt c 复合体Ⅳ CoQ 复合体Ⅲ CoQ CoQH2 2Fe 3+ 2Fe 2+ 2Fe 3+ 2Fe 2+ 2Fe 2+ 2Fe 3+ 2Fe 3+ 2Fe 2+ Cytb Fe-S Cytc1 Cytc CoQ-Cytc还原酶 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
生物 化学 第四节呼吸能马电子传递 蛋白质 生物呼吸 Cvs 2 线粒体 CH2-(CH H0一CH CH一CH3 CH3 3 平吸链组成 CH=CH2 概述 CH一CH (2 复合体工 0 CH3 (3 复合体卫 H3C- CH3 4 CoQ CH2 CH2 5 复合体四 CH2 CH2 COOH Cyt c CH2 Cyta COOH 辅基 复合体V 4平吸链顺房 Cytc辅基
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 细胞色素c 细胞色素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 a的铁卟啉为血红素A。 Cyt c为线粒体内膜上的内在蛋白，分子 中的铁通过氧化还原而传递电子，Cyt c为 单电子传递体。 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 概述 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ Cyt c 复合体Ⅳ CoQ 复合体Ⅲ Cyta辅基 N N N N H3C HO CH CH2 (CH2 CH C CH2)3 H CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 COOH CH2 CH2 COOH HC O Fe Cytb辅基 N N N N H3 C CH2 CH CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH2 COOH CH2 CH2 COOH Fe H3 C Cytc辅基 蛋白质 N N N N H3 C CH CH3 CH CH3 CH2 CH2 COOH CH2 CH2 COOH Fe H3 C CH3 CH3 S Cys S Cys 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
生物 化学 第四节呼吸能马电子传递 生物呼吸 复合体 /一细胞色素C氧化酶 2 线粒 3 平吸酸 2+ Cu Fe"cu Fe o YCu 2+ 氧化型酶 还原型酶 过氧化物中间体 2 Q 2H 细胞色素c氧化酶使双氧还原的机制 Fe"OH H e CU e-c OH 羟基中间体 复台仰V A 平吸链顺序
生物 化学 第四节 呼吸链与电子传递 复合体IV——细胞色素c氧化酶 简写为cyt c 氧化酶，它是位于呼吸链 末端的蛋白复合物，由12个多肽亚基组 成。活性部分主要包括cyt a和a3。 cyt a和a3组成一个复合体，除了含有 铁卟啉外，还含有铜原子。cyt a a3可以 直接以O2为电子受体。 在电子传递过程中，分子中的铜离子可 以发生Cu+ Cu2+ 的互变，将cyt c所 携带的电子传递给O2。 生物呼吸 呼吸链顺序 呼吸链组成 线粒体 概述 复合体Ⅰ 复合体Ⅱ Cyt c 复合体Ⅳ CoQ 复合体Ⅲ 2 1 2Fe 3+ 2Fe 2+ 2Fe 2+ 2Fe 3+ 2Cu 2+ 2Cu + Cytc Cyta 2Fe 2+ 2Fe 3+ Cyta3 H2 O 细胞色素氧化酶 O2 Fe2+ C u+ C u2+ Fe3+ C u2+ Fe3+O O C u+ Fe3+O O C u2+ Fe3+O O H C u2+ Fe3+OH OH H + H + e H + e e 2 2 2H2 O O2 - - - 氧化型酶 还原型酶 过氧化物中间体 羟基中间体 细胞色素c氧化酶使双氧还原的机制 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)