1、呼吸链专题知识呼吸链专题知识一、一、呼吸链的概念呼吸链的概念 在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经过一系在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经过一系列的传递体的传递，最终交给分子氧生成水，这一列的传递体的传递，最终交给分子氧生成水，这一电子传递体系称为电子传递体系称为呼吸链呼吸链。在生物细胞中，接受代谢物上脱下的氢在生物细胞中，接受代谢物上脱下的氢(或电子或电子)的载体有三种的载体有三种 NADNAD+、NADPNADP+和和 FADFAD。呼吸链专题知识2一、一、呼吸链的概念呼吸链的概念 其中其中NADPHNADPH不进入呼吸链合成不进入呼吸链合成ATPATP，而是作为而是作为生物合成的还原剂；只
2、有生物合成的还原剂；只有NADHNADH和和FADHFADH2 2进入呼吸进入呼吸链。链。所以呼吸链有两条：所以呼吸链有两条：由由NADHNADH开始的呼吸链开始的呼吸链 NADHNADH呼吸链呼吸链；由由FADHFADH2 2开始的呼吸链开始的呼吸链 FADHFADH2 2呼吸链呼吸链。呼吸链专题知识3 NADNAD+是水溶性的，与酶蛋白可逆结合而往返于线是水溶性的，与酶蛋白可逆结合而往返于线粒体基质与内膜之间（但不能透过内膜）。粒体基质与内膜之间（但不能透过内膜）。在线粒体的基质中，在线粒体的基质中，NADNAD+接受代谢物上脱下的氢接受代谢物上脱下的氢，生成，生成NADHNADH；然后与
3、酶蛋白脱离，扩散至线粒体内膜然后与酶蛋白脱离，扩散至线粒体内膜的内表面，将氢的内表面，将氢(电子电子)传递给下一个电子传递体，自传递给下一个电子传递体，自身又再生成身又再生成 NADNAD+，返回线粒体基质继续参与代谢物的返回线粒体基质继续参与代谢物的脱氢反应。脱氢反应。呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：1.NAD+二二.呼吸链的组成呼吸链的组成呼吸链专题知识4二二.呼吸链的组成呼吸链的组成 黄素蛋白是指以黄素核苷酸黄素蛋白是指以黄素核苷酸(FAD或或FMN)为辅基的为辅基的酶。所以，黄素蛋白有两种，分别以酶。所以，黄素蛋白有两种，分别以FAD及及FMN作为辅作为辅基
4、。基。FP分布在线粒体的内膜上。它的辅基分布在线粒体的内膜上。它的辅基FAD或或FMN与蛋白质部分结合得很牢固，有的甚至是共价连结。与蛋白质部分结合得很牢固，有的甚至是共价连结。FP在呼吸链中作为双电子传递体。在呼吸链中作为双电子传递体。2.黄素蛋白黄素蛋白(FP)呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识5二二.呼吸链的组成呼吸链的组成 铁硫蛋白含铁原子铁硫蛋白含铁原子(非血红素的铁非血红素的铁)和硫原子和硫原子(对酸对酸不稳定的硫不稳定的硫)，两者一般以等摩尔存在，构成，两者一般以等摩尔存在，构成2 2Fe-2SFe-2S簇簇、4 4Fe-4SFe-4S簇，
5、称为铁硫中心，常用符号簇，称为铁硫中心，常用符号“Fe-S”表示表示。铁硫中心通过。铁硫中心通过FeFe与蛋白质的半胱氨酸残基连接。与蛋白质的半胱氨酸残基连接。铁硫中心只有铁硫中心只有1 1个个FeFe起氧化还原反应，在氧化型（起氧化还原反应，在氧化型（FeFe3+3+）和还原型（和还原型（FeFe2+2+）之间转变。之间转变。3.铁硫蛋白铁硫蛋白呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识6二二.呼吸链的组成呼吸链的组成3.铁硫蛋白铁硫蛋白呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识7二二.呼吸链的组成呼吸链的组成 铁硫蛋白在呼吸链
6、中不传递氢，作为单电子传铁硫蛋白在呼吸链中不传递氢，作为单电子传递体。递体。呼吸链中的铁硫蛋白通常与其它的电子传递体呼吸链中的铁硫蛋白通常与其它的电子传递体的蛋白质（如黄素蛋白、细胞色素）结合成复合物的蛋白质（如黄素蛋白、细胞色素）结合成复合物，从而具有不同的氧化还原电位，在呼吸链的不同，从而具有不同的氧化还原电位，在呼吸链的不同部位传递电子。部位传递电子。3.铁硫蛋白铁硫蛋白呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识8二二.呼吸链的组成呼吸链的组成 辅酶辅酶Q属于醌类，由于它广泛存在于生物系统中，属于醌类，由于它广泛存在于生物系统中，所以又叫所以又叫泛醌泛醌(
7、UQ)。辅酶辅酶Q是呼吸链中唯一的非蛋白质组分是呼吸链中唯一的非蛋白质组分。它分子小。它分子小，且呈脂溶性，可以在线粒体内膜的磷脂双分子层的疏，且呈脂溶性，可以在线粒体内膜的磷脂双分子层的疏水区自由扩散，往返于比较固定的蛋白质类的电子传递水区自由扩散，往返于比较固定的蛋白质类的电子传递体之间进行电子传递。体之间进行电子传递。4.辅酶辅酶Q(CoQ)呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识9二二.呼吸链的组成呼吸链的组成4.辅酶辅酶Q(CoQ)呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识10二二.呼吸链的组成呼吸链的组成 根据还原型
8、细胞色素的吸收光谱的吸收峰位置不根据还原型细胞色素的吸收光谱的吸收峰位置不同，将细胞色素分为同，将细胞色素分为a a、b b、c c三类。每一类中又有不同三类。每一类中又有不同的亚类。不同类型的细胞色素，其辅基结构以及辅基的亚类。不同类型的细胞色素，其辅基结构以及辅基与蛋白质的结合方式不同。与蛋白质的结合方式不同。在动物的呼吸链中，至少有在动物的呼吸链中，至少有5 5种细胞色素种细胞色素 b、c1、c、a、a3，其中其中Cyta和和Cyta3组成复合物组成复合物Cytaa3。Cytc在复合物在复合物和和之间传递电子，它是内膜外侧的外周之间传递电子，它是内膜外侧的外周蛋白。蛋白。5.细胞色素细胞
9、色素(Cyt)呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识12二二.呼吸链的组成呼吸链的组成5.细胞色素细胞色素(Cyt)Cytc呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链专题知识13 呼吸链中的电子传递有着严格的方向和顺序，即呼吸链中的电子传递有着严格的方向和顺序，即电子从氧化还原电位较低的传递体依次通过氧化还原电子从氧化还原电位较低的传递体依次通过氧化还原电位较高的传递体逐步流向氧分子。电位较高的传递体逐步流向氧分子。三三.呼吸链的电子传递顺序呼吸链的电子传递顺序NADHFMNFe-SCoQCytbFe-SCytc1CytcCytaa3
10、O2FAD呼吸链专题知识14三三.呼吸链的呼吸链的电子传递顺电子传递顺序序呼吸链专题知识15三三.呼吸链的电子传递顺序呼吸链的电子传递顺序 第一条呼吸链中的黄素蛋白又叫第一条呼吸链中的黄素蛋白又叫NADHNADH脱氢酶脱氢酶，因为，因为它将它将NADHNADH上的氢通过它的辅基上的氢通过它的辅基FMNFMN交给铁硫蛋白，即催交给铁硫蛋白，即催化化NADHNADH脱氢。脱氢。Cytaa Cytaa3 3是呼吸链中的最后一个电子传递体，将电子是呼吸链中的最后一个电子传递体，将电子直接交给分子氧，所以又叫直接交给分子氧，所以又叫细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶，或，或末端末端氧化酶氧化酶。呼吸链专题知识
11、16呼吸链的各个组分除呼吸链的各个组分除NADHNADH外，都分布在外，都分布在线粒体的线粒体的内膜内膜上，而且在膜上有着特定的不对称分布。上，而且在膜上有着特定的不对称分布。有一些组分常结合在一起，形成有一些组分常结合在一起，形成复合物复合物嵌在膜内。嵌在膜内。在呼吸链中，有四个复合体，如下图：在呼吸链中，有四个复合体，如下图：四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布O2NADH FMNFe-S FADFe-SCoQ Cytb Fe-S Cytc1Cytc Cytaa3呼吸链专题知识17四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布O2NADH
12、FMNFe-S FADFe-SCoQ Cytb Fe-S Cytc1Cytc Cytaa3复合物复合物I I：NADHNADH脱氢酶脱氢酶复合物复合物IIII：琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶复合物复合物IIIIII：细胞色素细胞色素b b、c1c1复合体复合体复合物复合物IV：细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 呼吸链专题知识18四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布CoQCoQ在线粒体内膜中自由扩散，往返于复合物在线粒体内膜中自由扩散，往返于复合物、和和之间进行电子传递；之间进行电子传递；CytcCytc在复合物在复合物和和之之间传递电子，它是内膜外侧的外周蛋白。间传递电子，
13、它是内膜外侧的外周蛋白。O2NADH FMNFe-S FADFe-SCoQ Cytb Fe-S Cytc1Cytc Cytaa3呼吸链专题知识19四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布Complex I:Transports protons from the matrix to the cytosol呼吸链专题知识20四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布Complex II:Succinate-coenzyme Q reductase呼吸链专题知识21Complex III:Drives proton transort四四.呼吸链组分在
14、线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链专题知识22Complex III:Drives proton transport四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链专题知识23四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布Complex IV:Cytochrome c oxidase呼吸链专题知识24四四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布呼吸链组分在线粒体内膜上的分布牛新心线粒体 Cytbc1呼吸链专题知识25五五.呼吸链的电子传递过程呼吸链的电子传递过程1.NADH呼吸链呼吸链2.FAD呼吸链呼吸链呼吸链专题知识26五五.呼吸链的电子传递过程呼吸链的电子传递过程呼吸链专题知识27五五.呼吸链的电子传递过程呼吸链的电子传递过程呼吸链专题知识28
