電子傳遞體系與氧化磷酸化

1、第八章 電子傳遞體系(tx)與氧化磷酸化 主要內(nèi)容：重點(diǎn)討論線粒體電子傳遞體系(tx)的組成、電子傳遞機(jī)理和氧化磷酸化機(jī)理。對(duì)非線粒體氧化體系(tx)作一般介紹。返回思考共二十五頁(yè)目錄(ml)第一節(jié) 生物氧化(ynghu)的特點(diǎn)和方式第二節(jié) 線粒體電子傳遞體系第三節(jié) 氧化磷酸化作用第四節(jié) 其它氧化體系（自學(xué)）共二十五頁(yè)第一節(jié) 生物氧化的特點(diǎn)(tdin)和方式一、生物氧化的特點(diǎn)(tdin)二、生物氧化過(guò)程中CO2的生成三、生物氧化過(guò)程中H2O的生成四、有機(jī)物在體內(nèi)氧化釋能的三個(gè)階段 糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解生成CO2和H2O并釋放出能量的過(guò)程稱為生物氧化（biologic

2、al oxidation），其實(shí)質(zhì)是需氧細(xì)胞在呼吸代謝過(guò)程中所進(jìn)行的一系列氧化還原反應(yīng)過(guò)程。共二十五頁(yè)生物(shngw)氧化的特點(diǎn) 在活的細(xì)胞中（pH接近中性、體溫條件下），有機(jī)物的氧化在一系列酶、輔酶和中間傳遞體參與下進(jìn)行，其途徑迂回曲折，有條不紊。 氧化過(guò)程中能量逐步釋放，其中一部分由一些(yxi)高能化合物（如ATP）截獲，再供給機(jī)體所需。在此過(guò)程中既不會(huì)因氧化過(guò)程中能量驟然釋放而傷害機(jī)體，又能使釋放的能量盡可得到有效的利用。共二十五頁(yè)CO2的生成(shn chn) 方式：糖、脂、蛋白質(zhì)等有機(jī)物轉(zhuǎn)變成含羧基的中間化合物，然后在酶催化下脫羧而生成CO2。 類型：-脫羧和-脫羧 氧化(yng

3、hu)脫羧和單純脫羧CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOH O丙酮酸脫氫酶系NAD+ NADH+H+CoASH例：+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脫羧酶CH2-NH2R共二十五頁(yè)H2O的生成(shn chn) 代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應(yīng)的氫載體（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通過(guò)(tnggu)一系列遞氫體或遞電子體傳遞給氧而生成H2O 。CH3CH2OHCH3CHONAD+ NADH+H+ 乙醇脫氫酶例：12 O2NAD+電子傳遞鏈 H2O2eO=2H+共二十五頁(yè)脂肪(zhfng)葡萄糖、其它(qt)單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖

4、氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等） 共同中間產(chǎn)物進(jìn)入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過(guò)磷酸化儲(chǔ)存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位 生物氧化的三個(gè)階段共二十五頁(yè)第二節(jié) 線粒體電子傳遞體系(tx) 一、線粒體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、電子傳遞呼吸鏈的概念(ginin)三、呼吸鏈的組成四、機(jī)體內(nèi)兩條主要的呼吸鏈及其能量變化五、電子傳遞抑制劑共二十五頁(yè)線粒體結(jié)構(gòu)(jigu)共二十五頁(yè)線粒體呼吸(hx)鏈 線粒體基質(zhì)是呼吸底物氧化的場(chǎng)所，底物在這里氧化所產(chǎn)生的NADH和FADH2將質(zhì)子和電子轉(zhuǎn)移到內(nèi)膜的載體上

5、，經(jīng)過(guò)一系列氫載體和電子載體的傳遞(chund)，最后傳遞(chund)給O2生成H2O。這種由載體組成的電子傳遞系統(tǒng)稱電子傳遞鏈（eclctron transfer chain),因?yàn)槠涔δ芎秃粑饔弥苯酉嚓P(guān)，亦稱為呼吸鏈。共二十五頁(yè)呼吸(hx)鏈的組成1. 黃素蛋白酶類（flavoproteins, FP）2. 鐵-硫蛋白類（ironsulfur proteins)3. 輔酶（ubiquinone,亦寫(xiě)作(xizu)CoQ）4. 細(xì)胞色素類（cytochromes）NADH輔 酶 Q（CoQ）Fe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3琥珀酸等黃素蛋白（F AD）黃素蛋白（F

6、MN）細(xì)胞色素類鐵硫蛋白（Fe-S）鐵硫蛋白（Fe-S）共二十五頁(yè)NADH呼吸(hx)鏈NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFADFe-S琥珀酸等復(fù)合物 II復(fù)合物 IV復(fù)合體 I復(fù)合物 IIINADH脫氫酶細(xì)胞(xbo)色素還原酶細(xì)胞色素氧化酶琥珀酸-輔酶Q還原酶FADH2呼吸鏈共二十五頁(yè)NADH呼吸(hx)鏈電子傳遞和水的生成H2O12O2O2-MH2還原型代 謝底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+ 細(xì)胞(xbo)色素b- c- c1 -aa3 Fe S2H+M氧化型代 謝底物FADH2呼吸鏈電子傳

7、遞和水的生成2eH2OFADFADH2琥珀酸 Fe S2Fe2+2Fe3+ 細(xì)胞色素b- c1 - c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+延胡索酸2e共二十五頁(yè)呼吸(hx)鏈中電子傳遞時(shí)自由能的下降FADH22e-NADH共二十五頁(yè)電子傳遞鏈標(biāo)準(zhǔn)氧化(ynghu)還原自由能變化NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸等復(fù)合物 II復(fù)合物 IV復(fù)合體 I復(fù)合物 IIINADH脫氫酶細(xì)胞(xbo)色素C還原酶細(xì)胞色素C氧化酶琥珀酸-輔酶Q還原酶-0.2-0.400.20.40.60.8E0/V共二十五頁(yè)細(xì)胞色素還原酶部分(b

8、 fen)結(jié)構(gòu)模式細(xì)胞色素(s s)氧化酶結(jié)構(gòu)示意圖 線粒體基質(zhì)17KCyt c36KIII21K23K,12K 8K, 4K ,4K 線粒體基質(zhì)(bH)(b566)(bL)(b562)2Fe-2Sc1鐵-硫蛋白 Cyt b共二十五頁(yè)NADH呼吸(hx)鏈電子傳遞過(guò)程中自由能變化總反應(yīng)(fnyng): NADH+H+1/2O2NAD+H2O G=-nFE =-296.50.82-(-0.32) =-220.07千焦mol-1總反應(yīng)：FADH2+1/2O2FAD+H2OG=-nFE = -296.50.82-(-0.18) =-193.0千焦mol-1FADH2呼吸鏈電子傳遞過(guò)程中自由能變化共二

9、十五頁(yè)煙酰胺脫氫酶類 特點(diǎn)：以NAD+ 或NADP+為輔酶，存在(cnzi)于線粒體、基質(zhì)或胞液中。 傳遞氫機(jī)理: NAD(P) + + 2H+ +2e NAD(P)H + H+共二十五頁(yè)黃素(hun s)蛋白酶類 特點(diǎn)(tdin)： 以FAD或FMN為輔基，酶蛋白為細(xì)胞膜組成蛋白類別：黃素脫氫酶類（如NADH脫氫酶、琥珀酸脫氫酶） 需氧脫氫酶類（如L氨基酸氧化酶） 加單氧酶（如賴氨酸羥化酶）遞氫機(jī)理：FAD(FMN)+2H FAD(FMN)H2共二十五頁(yè)鐵硫蛋白(dnbi) +e 傳遞電子機(jī)理：Fe3+ Fe2+ -e 特點(diǎn)：含有Fe和對(duì)酸不穩(wěn)定的S原子，F(xiàn)e和S常以等摩爾(m r)量存在（

10、Fe2S2, Fe4S4 )，構(gòu)成FeS中心，F(xiàn)e與蛋白質(zhì)分子中的4個(gè)Cys殘基的巰基與蛋白質(zhì)相連結(jié)。共二十五頁(yè)CoQ 特點(diǎn)(tdin)：帶有聚異戊二烯側(cè)鏈的苯醌，脂溶性，位于膜雙脂層中，能在膜脂中自由泳動(dòng)。 +2H 傳遞氫機(jī)理：CoQ CoQH2 2H共二十五頁(yè)細(xì)胞(xbo)色素 傳遞電子機(jī)理： +e +e Fe3+ Fe2+ Cu2+ Cu+ e e 特點(diǎn)：以血紅素（heme）為輔基，血紅素的主要成份為鐵卟啉。 類別: 根據(jù)吸收光譜分成a、b、c三類，呼吸鏈中含5種（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼吸鏈中的中為電子傳遞體，a和a3以復(fù)合物物存在，稱細(xì)胞(xbo

11、)色素氧化酶，其分子中除含F(xiàn)e外還含有Cu ，可將電子傳遞給氧，因此亦稱其為末端氧化酶。共二十五頁(yè)CoQ的結(jié)構(gòu)(jigu)和遞氫原理CoQ+2H CoQH2共二十五頁(yè)鐵硫蛋白的結(jié)構(gòu)(jigu)及遞電子機(jī)理S Fe1Fe0S2-4Cys2Fe2S2-4Cys4Fe4S2-4Cys傳遞電子機(jī)理：Fe3+ Fe2+-e+e共二十五頁(yè)內(nèi)容摘要第八章 電子傳遞體系與氧化磷酸化。主要內(nèi)容：重點(diǎn)討論線粒體電子傳遞體系的組成、電子傳遞機(jī)理和氧化磷酸化機(jī)理。氧化過(guò)程中能量逐步釋放，其中一部分由一些高能化合物（如ATP）截獲，再供給機(jī)體所需。在此過(guò)程中既不會(huì)因氧化過(guò)程中能量驟然釋放而傷害機(jī)體，又能使釋放的能量盡可得到有效的