呼吸鏈PPT課件

1、一、一、 呼吸鏈的概念呼吸鏈的概念 在生物氧化過程中，代謝物脫下的氫經(jīng)過一系在生物氧化過程中，代謝物脫下的氫經(jīng)過一系列的傳遞體的傳遞，最終交給分子氧生成水，這一列的傳遞體的傳遞，最終交給分子氧生成水，這一電子傳遞體系稱為電子傳遞體系稱為呼吸鏈呼吸鏈。 在生物細(xì)胞中，接受代謝物上脫下的氫在生物細(xì)胞中，接受代謝物上脫下的氫( (或電子或電子) )的載體有三種的載體有三種 NADNAD+ +、NADPNADP+ + 和和 FADFAD。 第1頁/共28頁一、一、 呼吸鏈的概念呼吸鏈的概念 其中其中NADPHNADPH不進(jìn)入呼吸鏈合成不進(jìn)入呼吸鏈合成ATPATP，而是作為而是作為生物合成的還原劑；只有

2、生物合成的還原劑；只有NADHNADH和和FADHFADH2 2進(jìn)入呼吸進(jìn)入呼吸鏈。鏈。所以呼吸鏈有兩條：所以呼吸鏈有兩條：由由NADHNADH開始的呼吸鏈開始的呼吸鏈 NADHNADH呼吸鏈呼吸鏈；由由FADHFADH2 2開始的呼吸鏈開始的呼吸鏈 FADHFADH2 2呼吸鏈呼吸鏈。第2頁/共28頁 NADNAD+ +是水溶性的，與酶蛋白可逆結(jié)合而往返于線是水溶性的，與酶蛋白可逆結(jié)合而往返于線粒體基質(zhì)與內(nèi)膜之間（但不能透過內(nèi)膜）。粒體基質(zhì)與內(nèi)膜之間（但不能透過內(nèi)膜）。 在線粒體的基質(zhì)中，在線粒體的基質(zhì)中，NADNAD+ +接受代謝物上脫下的氫，接受代謝物上脫下的氫，生成生成NADHNADH

3、；然后與酶蛋白脫離，擴(kuò)散至線粒體內(nèi)膜的然后與酶蛋白脫離，擴(kuò)散至線粒體內(nèi)膜的內(nèi)表面，將氫內(nèi)表面，將氫( (電子電子) )傳遞給下一個(gè)電子傳遞體，自身傳遞給下一個(gè)電子傳遞體，自身又再生成又再生成 NADNAD+ +，返回線粒體基質(zhì)繼續(xù)參與代謝物的脫返回線粒體基質(zhì)繼續(xù)參與代謝物的脫氫反應(yīng)。氫反應(yīng)。 呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 1.NAD+二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成第3頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 黃素蛋白是指以黃素核苷酸黃素蛋白是指以黃素核苷酸(FAD或或FMN)為輔基的為輔基的酶。所以，黃素蛋白有兩種，分別以酶。所以，黃素蛋白有兩種，分別以F

4、AD及及FMN作為輔作為輔基?；?FP分布在線粒體的內(nèi)膜上。它的輔基分布在線粒體的內(nèi)膜上。它的輔基FAD或或FMN與與蛋白質(zhì)部分結(jié)合得很牢固，有的甚至是共價(jià)連結(jié)。蛋白質(zhì)部分結(jié)合得很牢固，有的甚至是共價(jià)連結(jié)。 FP在呼吸鏈中作為雙電子傳遞體。在呼吸鏈中作為雙電子傳遞體。2.黃素蛋白黃素蛋白(FP)呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第4頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 鐵硫蛋白含鐵原子鐵硫蛋白含鐵原子( (非血紅素的鐵非血紅素的鐵) )和硫原子和硫原子( (對(duì)酸對(duì)酸不穩(wěn)定的硫不穩(wěn)定的硫) )，兩者一般以等摩爾存在，構(gòu)成，兩者一般以等摩爾存在，構(gòu)成2 2Fe

5、-2SFe-2S簇、簇、4 4Fe-4SFe-4S簇，稱為鐵硫中心，常用符號(hào)簇，稱為鐵硫中心，常用符號(hào)“Fe-S”表示。表示。鐵硫中心通過鐵硫中心通過FeFe與蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基連接。與蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基連接。 鐵硫中心只有鐵硫中心只有1 1個(gè)個(gè)FeFe起氧化還原反應(yīng)，在氧化型起氧化還原反應(yīng)，在氧化型（FeFe3+3+）和還原型（和還原型（FeFe2+2+）之間轉(zhuǎn)變。之間轉(zhuǎn)變。 3.鐵硫蛋白鐵硫蛋白呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第5頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成3.鐵硫蛋白鐵硫蛋白呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第

6、6頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 鐵硫蛋白在呼吸鏈中不傳遞氫，作為單電子傳鐵硫蛋白在呼吸鏈中不傳遞氫，作為單電子傳遞體。遞體。 呼吸鏈中的鐵硫蛋白通常與其它的電子傳遞體呼吸鏈中的鐵硫蛋白通常與其它的電子傳遞體的蛋白質(zhì)（如黃素蛋白、細(xì)胞色素）結(jié)合成復(fù)合物，的蛋白質(zhì)（如黃素蛋白、細(xì)胞色素）結(jié)合成復(fù)合物，從而具有不同的氧化還原電位，在呼吸鏈的不同部從而具有不同的氧化還原電位，在呼吸鏈的不同部位傳遞電子。位傳遞電子。3.鐵硫蛋白鐵硫蛋白呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第7頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 輔酶輔酶Q屬于醌類，由于它廣泛存在于生物系

7、統(tǒng)中，屬于醌類，由于它廣泛存在于生物系統(tǒng)中，所以又叫所以又叫泛醌泛醌(UQ)。 輔酶輔酶Q是呼吸鏈中唯一的非蛋白質(zhì)組分是呼吸鏈中唯一的非蛋白質(zhì)組分。它分子小，。它分子小，且呈脂溶性，可以在線粒體內(nèi)膜的磷脂雙分子層的疏水且呈脂溶性，可以在線粒體內(nèi)膜的磷脂雙分子層的疏水區(qū)自由擴(kuò)散，往返于比較固定的蛋白質(zhì)類的電子傳遞體區(qū)自由擴(kuò)散，往返于比較固定的蛋白質(zhì)類的電子傳遞體之間進(jìn)行電子傳遞。之間進(jìn)行電子傳遞。4.輔酶輔酶Q(CoQ)呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第8頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成4.輔酶輔酶Q(CoQ)呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子

8、傳遞體共有五種： 第9頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 細(xì)胞色素是以細(xì)胞色素是以鐵卟啉鐵卟啉( (血紅素血紅素) )為輔基的蛋白質(zhì)，為輔基的蛋白質(zhì)，因?yàn)橛蓄伾?，又廣泛存在于生物細(xì)胞中，故稱為細(xì)胞因?yàn)橛蓄伾?，又廣泛存在于生物細(xì)胞中，故稱為細(xì)胞色素。色素。 細(xì)胞色素通過輔基中的鐵離子價(jià)的可逆變化進(jìn)行細(xì)胞色素通過輔基中的鐵離子價(jià)的可逆變化進(jìn)行電子傳遞。它在呼吸鏈中作為電子傳遞。它在呼吸鏈中作為單電子傳遞體單電子傳遞體。5.細(xì)胞色素細(xì)胞色素(Cyt)呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第10頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成 根據(jù)還原型細(xì)胞色素的吸收光譜

9、的吸收峰位置不根據(jù)還原型細(xì)胞色素的吸收光譜的吸收峰位置不同，將細(xì)胞色素分為同，將細(xì)胞色素分為a a、b b、c c三類。每一類中又有不同三類。每一類中又有不同的亞類。不同類型的細(xì)胞色素，其輔基結(jié)構(gòu)以及輔基的亞類。不同類型的細(xì)胞色素，其輔基結(jié)構(gòu)以及輔基與蛋白質(zhì)的結(jié)合方式不同。與蛋白質(zhì)的結(jié)合方式不同。 在動(dòng)物的呼吸鏈中，至少有在動(dòng)物的呼吸鏈中，至少有5 5種細(xì)胞色素種細(xì)胞色素 b、c1、c、a、a3，其中其中Cyta和和Cyta3組成復(fù)合物組成復(fù)合物Cytaa3。Cytc在復(fù)合物在復(fù)合物和和之間傳遞電子，它是內(nèi)膜外側(cè)的外周之間傳遞電子，它是內(nèi)膜外側(cè)的外周蛋白。蛋白。 5.細(xì)胞色素細(xì)胞色素(Cyt)

10、呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第11頁/共28頁二二. 呼吸鏈的組成呼吸鏈的組成5.細(xì)胞色素細(xì)胞色素(Cyt)Cytc呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種：呼吸鏈中的電子傳遞體共有五種： 第12頁/共28頁 呼吸鏈中的電子傳遞有著嚴(yán)格的方向和順序，即呼吸鏈中的電子傳遞有著嚴(yán)格的方向和順序，即電子從氧化還原電位較低的傳遞體依次通過氧化還原電子從氧化還原電位較低的傳遞體依次通過氧化還原電位較高的傳遞體逐步流向氧分子。電位較高的傳遞體逐步流向氧分子。三三. 呼吸鏈的電子傳遞順序呼吸鏈的電子傳遞順序NADHFMNFe-SCoQCytbFe-SCytc1CytcCytaa3O2F

11、AD第13頁/共28頁三三. 呼吸鏈的呼吸鏈的電子傳遞順電子傳遞順序序第14頁/共28頁三三. 呼吸鏈的電子傳遞順序呼吸鏈的電子傳遞順序 第一條呼吸鏈中的黃素蛋白又叫第一條呼吸鏈中的黃素蛋白又叫NADHNADH脫氫酶脫氫酶，因?yàn)?，因?yàn)樗鼘⑺鼘ADHNADH上的氫通過它的輔基上的氫通過它的輔基FMNFMN交給鐵硫蛋白，即催交給鐵硫蛋白，即催化化NADHNADH脫氫。脫氫。 Cytaa Cytaa3 3是呼吸鏈中的最后一個(gè)電子傳遞體，將電子是呼吸鏈中的最后一個(gè)電子傳遞體，將電子直接交給分子氧，所以又叫直接交給分子氧，所以又叫細(xì)胞色素氧化酶細(xì)胞色素氧化酶，或，或末端末端氧化酶氧化酶。第15頁/共2

12、8頁呼吸鏈的各個(gè)組分除呼吸鏈的各個(gè)組分除NADHNADH外，都分布在外，都分布在線粒體的線粒體的內(nèi)膜內(nèi)膜上，而且在膜上有著特定的不對(duì)稱分布。上，而且在膜上有著特定的不對(duì)稱分布。有一些組分常結(jié)合在一起，形成有一些組分常結(jié)合在一起，形成復(fù)合物復(fù)合物嵌在膜內(nèi)。嵌在膜內(nèi)。在呼吸鏈中，有四個(gè)復(fù)合體，如下圖：在呼吸鏈中，有四個(gè)復(fù)合體，如下圖：四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布O2NADH FMNFe-S FADFe-SCoQ Cytb Fe-S Cytc1Cytc Cytaa3第16頁/共28頁四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布O2NAD

13、H FMNFe-S FADFe-SCoQ Cytb Fe-S Cytc1Cytc Cytaa3復(fù)合物復(fù)合物I I：NADHNADH脫氫酶脫氫酶復(fù)合物復(fù)合物IIII：琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶復(fù)合物復(fù)合物IIIIII：細(xì)胞色素細(xì)胞色素b b、c1c1復(fù)合體復(fù)合體復(fù)合物復(fù)合物IV：細(xì)胞色素氧化酶細(xì)胞色素氧化酶 第17頁/共28頁四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布CoQCoQ在線粒體內(nèi)膜中自由擴(kuò)散，往返于復(fù)合物在線粒體內(nèi)膜中自由擴(kuò)散，往返于復(fù)合物、和和之間進(jìn)行電子傳遞；之間進(jìn)行電子傳遞；CytcCytc在復(fù)合物在復(fù)合物和和之之間傳遞電子，它是內(nèi)膜外側(cè)的外周蛋白。間傳遞

14、電子，它是內(nèi)膜外側(cè)的外周蛋白。O2NADH FMNFe-S FADFe-SCoQ Cytb Fe-S Cytc1Cytc Cytaa3第18頁/共28頁四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布Complex I: Transports protons from the matrix to the cytosol第19頁/共28頁四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布Complex II: Succinate-coenzyme Q reductase第20頁/共28頁Complex III: Drives proton transort四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布第21頁/共28頁Complex III: Drives proton transport四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布第22頁/共28頁四四. 呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布Comple