电子传递体系与氧化磷酸化

1、第八章 电子传递体系与氧化磷酸化 主要内容：重点讨论线粒体电子传递体系的组成、电子传递机理和氧化磷酸化机理。对非线粒体氧化体系作一般介绍。返回思考目录第一节 生物氧化的特点和方式第二节 线粒体电子传递体系第三节 氧化磷酸化作用第四节 其它氧化体系（自学）第一节 生物氧化的特点和方式一、生物氧化的特点二、生物氧化过程中CO2的生成三、生物氧化过程中H2O的生成四、有机物在体内氧化释能的三个阶段 糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化（biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程

2、。生物氧化的特点 在活的细胞中（pH接近中性、体温条件下），有机物的氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体参与下进行，其途径迂回曲折，有条不紊。 氧化过程中能量逐步释放，其中一部分由一些高能化合物（如ATP）截获，再供给机体所需。在此过程中既不会因氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，又能使释放的能量尽可得到有效的利用。CO2的生成 方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。 类型：-脱羧和-脱羧 氧化脱羧和单纯脱羧CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOH O丙酮酸脱氢酶系NAD+ NADH+H+CoASH例：+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脱羧酶

3、CH2-NH2RH2O的生成 代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。CH3CH2OHCH3CHONAD+ NADH+H+ 乙醇脱氢酶例：12 O2NAD+电子传递链 H2O2eO=2H+脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（氧化）蛋白质脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等） 共同中间产物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位

4、生物氧化的三个阶段第二节 线粒体电子传递体系 一、线粒体结构特点二、电子传递呼吸链的概念三、呼吸链的组成四、机体内两条主要的呼吸链及其能量变化五、电子传递抑制剂线粒体结构线粒体呼吸链 线粒体基质是呼吸底物氧化的场所，底物在这里氧化所产生的NADH和FADH2将质子和电子转移到内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载体的传递，最后传递给O2生成H2O。这种由载体组成的电子传递系统称电子传递链（eclctron transfer chain),因为其功能和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。呼吸链的组成1. 黄素蛋白酶类（flavoproteins, FP）2. 铁-硫蛋白类（ironsulfur pr

5、oteins)3. 辅酶（ubiquinone,亦写作CoQ）4. 细胞色素类（cytochromes）NADH辅 酶 Q（CoQ）Fe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3琥珀酸等黄素蛋白（F AD）黄素蛋白（FMN）细胞色素类铁硫蛋白（Fe-S）铁硫蛋白（Fe-S）NADH呼吸链NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFADFe-S琥珀酸等复合物 II复合物 IV复合体 I复合物 IIINADH脱氢酶细胞色素还原酶细胞色素氧化酶琥珀酸-辅酶Q还原酶FADH2呼吸链NADH呼吸链电子传递和水的生成H2O12O2O2-MH2还原型代

6、 谢底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+ 细胞色素b- c- c1 -aa3 Fe S2H+M氧化型代 谢底物FADH2呼吸链电子传递和水的生成2eH2OFADFADH2琥珀酸 Fe S2Fe2+2Fe3+ 细胞色素b- c1 - c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+延胡索酸2e呼吸链中电子传递时自由能的下降FADH22e-NADH电子传递链标准氧化还原自由能变化NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸等复合物 II复合物 IV复合体 I复合物 IIINADH脱氢酶细胞色素C还

7、原酶细胞色素C氧化酶琥珀酸-辅酶Q还原酶-0.2-0.400.20.40.60.8E0/V细胞色素还原酶部分结构模式细胞色素氧化酶结构示意图 线粒体基质17KCyt c36KIII21K23K,12K 8K, 4K ,4K 线粒体基质(bH)(b566)(bL)(b562)2Fe-2Sc1铁-硫蛋白 Cyt bNADH呼吸链电子传递过程中自由能变化总反应: NADH+H+1/2O2NAD+H2O G=-nFE =-296.50.82-(-0.32) =-220.07千焦mol-1总反应：FADH2+1/2O2FAD+H2OG=-nFE = -296.50.82-(-0.18) =-193.0千

8、焦mol-1FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化烟酰胺脱氢酶类 特点：以NAD+ 或NADP+为辅酶，存在于线粒体、基质或胞液中。 传递氢机理: NAD(P) + + 2H+ +2e NAD(P)H + H+黄素蛋白酶类 特点： 以FAD或FMN为辅基，酶蛋白为细胞膜组成蛋白类别：黄素脱氢酶类（如NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶） 需氧脱氢酶类（如L氨基酸氧化酶） 加单氧酶（如赖氨酸羟化酶）递氢机理：FAD(FMN)+2H FAD(FMN)H2铁硫蛋白 +e 传递电子机理：Fe3+ Fe2+ -e 特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成FeS中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残基的巯基与蛋白质相连结。CoQ 特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由泳动。 +2H 传递氢机理：CoQ CoQH2 2H细胞色素 传递电子机理： +e +e Fe3+ Fe2+ Cu2+ Cu+ e e 特点：以血红素（heme）为辅基，血红素的主要成份为铁卟啉。 类别: 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼吸链中的中为电子传递体，a和a3以复合物物存在，