细胞的能量转换2课件

④、铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe3+、Fe2+互变进行电子传递，有2Fe-2S和4Fe-4S两种类型。⑤、辅酶Q：是脂溶性小分子量醌类化合物，通过氧化和还原传递电子。有3种氧化还原形式，即：氧化型醌Q，还原型氢醌（QH2）和介于两者之者的自由基半醌（QH）。（2）呼吸链的复合物呼吸链组分按氧化还原电位由低向高的方向排列。利用脱氧胆酸（deoxycholate，一种离子型去污剂）线粒体内膜、分离出呼吸链的4种复合物。辅酶Q和细胞色素C不属于任何一种复合物。辅酶Q溶于内膜、细胞色素C位于线粒体内膜的C侧，属于膜的外周蛋白。组成：至少由4条肽链，含有一个FAD，2个铁硫蛋白，一个细胞色素b。作用：催化琥珀酸的低能电子至辅酶Q，但不跨膜转移质子。电子传递的方向为：琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。反应结果为：琥珀酸+Q→延胡索酸+QH2②、复合物II：琥珀酸脱氢酶③、复合物III：细胞色素c还原酶。组成：至少11条不同肽链，以二聚体形式存在，每个单体包含两个细胞色素b（b566、b562）、一个铁硫蛋白和一个细胞色素c1。作用：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。2还原态cytc1+QH2+2H+M→2氧化态cytc1+Q+4H+C“Q循环”：复合物Ⅲ的电子传递比较复杂，和其有关。辅酶Q能在膜中自由扩散，在内膜C侧，还原型辅酶Q（氢醌）

将一个电子交给Fe-S→细胞色素c1→细胞色素c，被氧化为半醌，并将一个质子释放到膜间隙，半醌将电子交给细胞色素b566→b562，释放另外一个质子到膜间隙。细胞色素b566得到的电子为循环电子，传递路线为：半醌→b566→b562→辅酶Q。在内膜M侧，辅酶Q可被复合体Ⅰ（复合体Ⅱ）或细胞色素b562还原为氢醌。一对电子由辅酶Q到复合物Ⅲ的电子传递过程中，共有四个质子被转移到膜间隙，其中两个质子是辅酶Q转移的。QcycleA.Molecularbasisofoxidation:Electron-transportchain（3）在电子传递过程中，有几点需要说明◆四种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(血红素基团Fe)、Fe-S中心、辅酶Q。前三种与蛋白质结合，辅酶Q为脂溶性醌。◆电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子(能量转化)，终止于O2形成水。◆电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递(NAD+/NAD最低，H2O/O2最高)。◆高能电子释放的能量驱动线粒体内膜三大复合物(H+-泵)将H+从基质泵到膜间隙，形成跨线粒体内膜H+梯度(能量转化)◆电子传递链各组分在膜上不对称分布。①由复合物I、III、IV组成主要的呼吸链，催化NADH的脱氢氧化。②由复合物II、III、IV组成，催化琥珀酸的脱氢氧化。对应于每个复合物Ⅰ，大约需要3个复合物Ⅲ，7个复合物Ⅳ，任何两个复合物之间没有稳定的连接结构，而是由辅酶Q和细胞色素C这样的可扩散性分子连接。呼吸链组分及ATP合成酶在线粒体内膜上呈不对称分布，如细胞色素C位于线粒体内膜的C侧（向细胞质的一侧），而ATP合成酶位于内膜的M侧（向线粒体基质的一侧）。（4）两条主要的呼吸链TransportofelectronsfromNADHTransportofelectronsfromFADH2状如蘑菇，属于F型质子泵。分为突出于膜外的F1头部和嵌入膜中的F0基部。F1由5种多肽组成α3β3γδε复合体，具有三个ATP合成的催化位点（每个β亚基具有一个）。β亚基有水解酶活性。α和β单位交替排列，状如桔瓣。γ贯穿αβ复合体（相当于发电机的转子），并与F0接触，ε帮助γ与F0结合。δ与F0的两个b亚基形成固定αβ复合体的结构（相当于发电机的定子）。F0由三种多肽组成ab2c12复合体，嵌入内膜，12个c亚基组成一个环形结构，具有质子通道。工作特点：可逆性复合酶，即能利用质子电化学梯度储存的能量合成ATP，又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙。2、ATP合成酶的分子结构与组成（1）ATP合成酶（ATPsynthase）F1particleisthecatalyticsubunit;TheF0particleattachestoF1andisembeddedintheinnermembrane.F1:5subunitsintheratio3:3:1:1:1F0:1a：2b：12c

ThestructureoftheATPsynthase（二）氧化磷酸化的偶联机制1、化学渗透假说内容：

电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子沿其传递时，所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙，形成H+电化学梯度。在这个梯度驱使下，H+穿过ATP合成酶回到基质，同时合成ATP，电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键。C.Mithchell’sChemiosmotictheory(1961)ThepHandelectricalgradientresultingfromtransportofprotonslinksoxidationtophosphorylation.Whenelectronsarepassedtocarriersonlyabletoacceptelectrons,theH+istranslocatedacrosstheinnermembrane.Morethan21026molecules(>160kg)ofATPperdayinourbodies.P.Mitchell（1961）提出“化学渗透假说”。认为：电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧（M侧）泵至膜间隙（C侧），由于线粒体内膜对离子是高度不通透的，从而使膜间隙的质子浓度高于基质，在内膜的两侧形成pH梯度（△pH）及电位梯度（Ψ），两者共同构成电化学梯度，即质子动力势（