生物化學(xué)生物氧化電子傳遞鏈

生物化學(xué)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(xì)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(jī)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(fù)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(jìn)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(xì)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(xì)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(xì)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)合物，輔酶Q和細(xì)胞色素C及ATP合酶。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行檢測利用阻斷劑研究分析四種復(fù)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(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置復(fù)合體酶名稱多肽鏈數(shù)輔基復(fù)合體ⅠNADH-泛醌還原酶42FMN,Fe-S復(fù)合體Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶4FAD,Fe-S復(fù)合體Ⅲ泛醌-細(xì)胞色素c還原11鐵卟啉,Fe-S復(fù)合體Ⅳ細(xì)胞色素c氧化酶13鐵卟啉,Cu第29頁/共48頁四種復(fù)合體的排列關(guān)系第30頁/共48頁復(fù)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(fù)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(jī)制（氧化型）（還原型）第33頁/共48頁復(fù)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(xì)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(fù)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(fù)合物Ⅲ：Q-cytc還原酶即細(xì)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(xì)胞色素b（b562、b566）、一個細(xì)胞色素c1和一個鐵硫蛋白。催化電子從輔酶Q傳給細(xì)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(fù)合體ⅢQH2→→Cytc

b562;b566;Fe-S;c1第37頁/共48頁細(xì)胞色素c復(fù)合物Ⅲ第38頁/共48頁復(fù)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(fù)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(fù)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