生物化學生物氧化電子傳遞鏈

生物化學生物氧化電子傳遞鏈第1頁/共48頁1.電子傳遞鏈的概念概念：代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)過一系列的傳遞體，最后傳遞給被激活的氧分子而生成水的全部體系稱為電子傳遞鏈；因伴隨著營養(yǎng)物質(zhì)的氧化放能，又稱為呼吸鏈。由供氫體、傳遞體、受氫體以及相應(yīng)的酶催化系統(tǒng)組成的代謝途徑。第二節(jié)電子傳遞鏈第2頁/共48頁定位：線粒體內(nèi)膜上第3頁/共48頁1）NADH氧化呼吸鏈2）琥珀酸氧化呼吸鏈

第4頁/共48頁NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈第5頁/共48頁第6頁/共48頁2.電子傳遞鏈的成員組成線粒體中的電子傳遞鏈的主要組分包括:

①黃素蛋白；②鐵硫蛋白；③細胞色素；④泛醌第7頁/共48頁①黃素蛋白：指以FAD或FMN為輔基的蛋白第8頁/共48頁FMN和FAD遞氫機制

（氧化型）（還原型）第9頁/共48頁②鐵硫蛋白（Fe-S）

（非血紅素蛋白）與電子傳遞有關(guān)與其他遞氫體或電子傳遞體結(jié)合成復合物存在第10頁/共48頁②鐵硫蛋白(Iron-sulfurprotein,

Fe-S)又叫鐵硫中心或鐵硫簇。含有等量鐵原子和硫原子。鐵除與硫連接外，還與肽鏈中Cys殘基的巰基連接。鐵原子可進行Fe2+

Fe3++e反應(yīng)傳遞電子，為單電子傳遞體。第11頁/共48頁鐵硫蛋白通過Fe3+Fe2+變化起傳遞電子的作用第12頁/共48頁Differenttypesofiron-sulfurcentersIronatomscyclebetween

Fe2+(reduced)andFe3+(oxidized).第13頁/共48頁③細胞色素（Cytochrome,Cyt）是一類以鐵卟啉為輔基的電子傳遞蛋白。呼吸鏈中主要有a、b、c三類。差別在于鐵卟啉的側(cè)鏈以及鐵卟啉與蛋白部分連接的方式不同。Cytb、c的鐵卟啉與血紅素相同；Cyta的鐵卟啉為血紅素A。分子中的鐵通過氧化還原而傳遞電子，為單電子傳遞體。第14頁/共48頁A、結(jié)構(gòu)：一類含鐵卟啉輔基的色素蛋白B、分類:Cyta:Cytaa3

Cytb:Cytb562

、Cytb566、Cytb560Cytc:Cytc、c1C、區(qū)別：①鐵卟啉輔基側(cè)鏈不同鐵卟啉輔基與酶蛋白

連接方式不同細胞色素cCytFe3++eCytFe2+第15頁/共48頁第16頁/共48頁第17頁/共48頁第18頁/共48頁ReducedcytochromeshasthreeabsorptionbandsinthevisiblewavelengthsCyta:~600nmCytb:~560nmCytc:~550nm第19頁/共48頁

輔基顏色α帶波長與酶蛋白連接Cytb原卟啉Ⅸ(血紅素)紅色560nm非共價結(jié)合Cytc原卟啉Ⅸ(血紅素)紅色550nm與多肽鏈中Cys的–SH相連Cyta血紅素A綠色600nm非共價結(jié)合

細胞色素a、b、c的區(qū)別第20頁/共48頁Cytochromebc1complex(complexIII)第21頁/共48頁④泛醌(ubiquinone,UQ)即輔酶Q（CoenzymeQ，

CoQ），屬于脂溶性醌類化合物，帶有多個異戊二烯側(cè)鏈。因其為脂溶性，游動性大，極易從線粒體內(nèi)膜中分離出來，因此不包含在四種復合體中。分子中的苯醌結(jié)構(gòu)能可逆地結(jié)合2個H，為遞氫體。第22頁/共48頁

第23頁/共48頁

第24頁/共48頁由以下實驗確定①標準氧化還原電位②拆開和重組③特異抑制劑阻斷④還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧3.呼吸鏈的電子傳遞順序第25頁/共48頁利用脫氧膽酸處理線粒體內(nèi)膜、分離出呼吸鏈的4種復合物，輔酶Q和細胞色素C及ATP合酶。根據(jù)標準氧還電位E0’的高低排列根據(jù)電子傳遞體氧化還原態(tài)時的吸收光譜變化進行檢測利用阻斷劑研究分析四種復合物的電子傳遞重組實驗第26頁/共48頁氧化-還原點位的測定：低—高第27頁/共48頁呼吸鏈的專一抑制劑第28頁/共48頁4.呼吸鏈各復合體在線粒體內(nèi)膜中的位置復合體酶名稱多肽鏈數(shù)輔基復合體ⅠNADH-泛醌還原酶42FMN,Fe-S復合體Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶4FAD,Fe-S復合體Ⅲ泛醌-細胞色素c還原11鐵卟啉,Fe-S復合體Ⅳ細胞色素c氧化酶13鐵卟啉,Cu第29頁/共48頁四種復合體的排列關(guān)系第30頁/共48頁復合物Ⅰ——NADH-Q還原酶結(jié)合鐵硫蛋白,輔基為FMN的黃素蛋白.能結(jié)合NADH,并將其氧化為NAD+將電子傳遞給泛醌,使4H+釋放入內(nèi)外膜間隙.NADHFMN，F(xiàn)e-SCoQ第31頁/共48頁NADH+H+

NAD+FMNFMNH22Fe2+-S2Fe3+-SQQH2

復合體ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2第32頁/共48頁NAD+（NADP+）的遞氫機制（氧化型）（還原型）第33頁/共48頁復合物Ⅱ：琥珀酸-泛醌還原酶即琥珀酸脫氫酶.至少由4條肽鏈組成，含有一個FAD，2個鐵硫蛋白及細胞色素b560.其作用是催化電子從琥珀酸轉(zhuǎn)至輔酶Q，但不轉(zhuǎn)移質(zhì)子。電子傳遞的方向為：琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。第34頁/共48頁

復合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3琥珀酸

延胡索酸

FADFADH22Fe2+-S2Fe3+-SQQH2第35頁/共48頁復合物Ⅲ：Q-cytc還原酶即細胞色素c還原酶，由至少11條不同肽鏈組成，以二聚體形式存在，每個單體包含兩個細胞色素b（b562、b566）、一個細胞色素c1和一個鐵硫蛋白。催化電子從輔酶Q傳給細胞色素c，每轉(zhuǎn)移一對電子，同時將4個質(zhì)子由線粒體基質(zhì)泵至膜間隙。b566b562Fe-Sc1QH2Cytc第36頁/共48頁復合體ⅢQH2→→Cytc

b562;b566;Fe-S;c1第37頁/共48頁細胞色素c復合物Ⅲ第38頁/共48頁復合體Ⅲ傳遞電子的過程Cytc1Fe-SbLbHCytcQH2QQH2的第一次氧化QH2的第二次氧化Q

Q2H+Cytc1Fe-SbLbHCytcQH2Q

Q2H+QH22H+e-e-e-e-第39頁/共48頁第40頁/共48頁復合物Ⅳ：Cytc氧化酶每個單體由至少13條不同的肽鏈組成；分為三個亞單位：I包含兩個血紅素（a、a3）和一個銅蛋白(CuB);Ⅱ包含兩個銅離子(CuA)構(gòu)成的雙核中心，其結(jié)構(gòu)與2Fe-2S相似;Ⅲ的功能尚不了解。Cu2++eCu+CuAaa3CuBCytcO2第41頁/共48頁復合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB第42頁/共48頁NADHFMN(Fe-S)Qbc1caa3O2琥珀酸FAD(Fe-S)Qbc1caa3O2NADH氧化呼吸鏈琥珀酸氧化呼吸鏈第43頁/共48頁電子傳遞的抑制劑——阻斷呼吸鏈中某部位電子傳遞的物質(zhì)；氧化作用受阻、能量釋放減少第44頁/共48頁魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素