生物化學課件：第五章 第二節(jié) 電子傳遞鏈

第二節(jié)電子傳遞鏈（呼吸鏈）1.概念：在生物氧化過程中，代謝物上脫下的氫經(jīng)過一系列的按一定順序排列的氫傳遞體和電子傳遞體的傳遞，最后傳遞給分子氧并生成水，這種氫和電子的傳遞體系稱為電子傳遞鏈（ETC）

，又稱呼吸鏈。一、電子傳遞鏈的概念一、呼吸鏈的概念其中NADPH不進入呼吸鏈合成ATP，而是作為生物合成的還原劑，與生物合成有關(guān)；只有NADH和FADH2進入呼吸鏈。所以呼吸鏈有兩條：由NADH開始的呼吸鏈——NADH呼吸鏈；由FADH2開始的呼吸鏈——FADH2呼吸鏈。2、電子傳遞鏈分布原核細胞存在于質(zhì)膜上真核細胞存在于線粒體的內(nèi)膜上電子傳遞中有四個復合體參與：NADH-CoQ還原酶（復合物I）琥珀酸-CoQ還原酶（復合物Ⅱ

）CoQ-細胞色素c還原酶（復合物III

）細胞色素氧化酶（復合物Ⅳ）二.呼吸鏈的組成五.呼吸鏈的電子傳遞過程呼吸鏈各復合體在線粒體內(nèi)膜中的位置是指以NAD+或NADP+為輔酶的脫氫酶,屬于煙酰胺的衍生物。以NAD+為輔酶的脫氫酶主要參與線粒體底物到分子氧的傳遞,以

NADP+為輔酶的脫氫酶主要參與將電子傳給生物合成過程.1.煙酰胺脫氫酶呼吸鏈中的電子傳遞體：

FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪2.

黃素脫氫酶以FMN,FAD為輔酶呼吸鏈中的電子傳遞體：參與線粒體電子傳遞鏈的黃素脫氫酶有兩種:NADH脫氫酶琥珀酸脫氫酶3.鐵硫蛋白（Fe—S）鐵硫蛋白含鐵原子(非血紅素的鐵)和硫原子(對酸不穩(wěn)定的硫)，構(gòu)成2Fe-2S簇、4Fe-4S簇，稱為鐵硫中心，常用符號“Fe-S”表示。鐵硫中心通過Fe與蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基連接。鐵硫中心只有1個Fe起氧化還原反應，在氧化型（Fe3+）和還原型（Fe2+）之間轉(zhuǎn)變。鐵硫蛋白在呼吸鏈中作為電子傳遞體，不傳遞氫。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)（如黃素酶、細胞色素）結(jié)合成復合物，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。目前對其具體作用機制并不十分清楚.3.鐵硫蛋白呼吸鏈中的電子傳遞體：4.輔酶Q（CoQ）

輔酶Q屬于醌類，由于它廣泛存在于生物系統(tǒng)中，所以又叫泛醌(UQ)。

輔酶Q是呼吸鏈中唯一的非蛋白質(zhì)組分。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區(qū)自由擴散，往返于比較固定的蛋白質(zhì)類的電子傳遞體之間進行電子傳遞。5、細胞色素細胞色素是以鐵卟啉(血紅素)為輔基的蛋白質(zhì)，紅色，廣泛存在于生物細胞中。細胞色素通過輔基中的鐵離子價的可逆變化進行電子傳遞。Cytc細胞色素有a、b、c三類。每一類中又有不同的亞類。不同類型的細胞色素，其輔基結(jié)構(gòu)以及輔基與蛋白質(zhì)的結(jié)合方式不同。在動物的呼吸鏈中，至少有5種細胞色素——b、c1、c、a、a3，其中Cyta和Cyta3組成復合物Cytaa3,稱為細胞色素氧化酶。Cytc在復合物Ⅲ和Ⅳ之間傳遞電子，它是內(nèi)膜外側(cè)的外周蛋白。（一）NADH-CoQ還原酶（復合物1）

由FMN+鐵硫蛋白功能：先與NADH結(jié)合并將NADH上的兩個高勢能電子轉(zhuǎn)移到FMN輔基上，使NADH氧化，并使FMN還原。NADH+H++FMNFMNH2+NAD+二、琥珀酸-CoQ還原酶（復合體Ⅱ

）琥珀酸脫氫酶，它是嵌在線粒體內(nèi)膜的酶蛋白。也是此復合體的一部分，其輔基包括FAD和Fe-S聚簇。琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸氧化為延胡索酸，同時其輔基FAD還原為FADH2，然后FADH2又將電子傳遞給Fe-S聚簇。最后電子由Fe-S聚簇傳遞給琥珀酸-Q還原酶的輔酶CoQ。

這一步不能形成的ATP.功能：將電子從琥珀酸傳遞給泛醌三、CoQ-細胞色素c還原酶（復合體Ⅲ）

功能：將電子從泛醌傳遞給細胞色素C四、細胞色素氧化酶（復合體Ⅳ）10個亞基的多聚蛋白由cyt.a和a3

組成。復合物中除了含有鐵卟啉外，還含有2個銅原子（CuA，CuB）。當電子傳遞時，細胞色素的Fe3+Fe2+間循環(huán)，同時Cu2+Cu+間循環(huán)，將電子從cytc直接傳遞給O2。也叫末端氧化酶。功能：將電子從細胞色素C傳遞給O2電子傳遞中的四個復合體

呼吸鏈中的電子傳遞有著嚴格的方向和順序，即電子從氧化還原電位較低(電負性較強)的傳遞體依次通過氧化還原電位較高(電正性較強)的傳遞體逐步流向氧分子。三.呼吸鏈的電子傳遞順序NADHFMNFe-SCoQCytbFe-SCytc1CytcCytaa3O2FAD呼吸鏈的各個組分都分布在線粒體的內(nèi)膜上，而且在膜上有著特定的不對稱分布。有一些組分常結(jié)合在一起，形成復合物嵌在膜內(nèi)。在呼吸鏈中，有四個復合體，如下圖：四.呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布O2NADH

FMN→Fe-S

FAD→Fe-SCoQ

Cytb→Fe-S→Cytc1CytcCytaa3ⅠⅡⅢⅣ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)

線粒體內(nèi)膜

氧化呼吸鏈的排列順序Q

1/2O2+2H+H2OⅢⅠ

Ⅱ

Ⅳ

延胡索酸

琥珀酸

e-Cytc

e-e-e-e-NADH+H+NAD+三.呼吸鏈的電子傳遞順序四.呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布復合物I：NADH-CoQ還原酶,又稱NADH脫氫酶復合物II：琥珀酸-CoQ還原酶,又稱琥珀酸脫氫酶復合物III：CoQ-細胞色素c還原酶復合物IV：細胞色素氧化酶

O2NADH

FMN→Fe-S

FAD→Fe-SCoQ

Cytb→Fe-S→Cytc1CytcCytaa3ⅠⅡⅢⅣ四.呼吸鏈組分在線粒體內(nèi)膜上的分布CoQ在線粒體內(nèi)膜中自由擴散，往返于復合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ之間進行電子傳遞；Cytc在復合物Ⅲ和Ⅳ之間傳遞電子，它是內(nèi)膜外側(cè)的外周蛋白。O2NADH

FMN→Fe-S

FAD→Fe-SCoQ

Cytb→Fe-S→Cytc1CytcCytaa3ⅠⅡⅢⅣ五.呼吸鏈的電子傳遞過程五.呼吸鏈的電子傳遞過程⑴NADH呼吸鏈NADH→復合體Ⅰ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2⑵FAD呼吸鏈琥珀酸→復合體Ⅱ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2兩條電子傳遞鏈的關(guān)系六.電子傳遞抑制劑

1、魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素

阻斷從NADH向CoQ的傳遞2、抗霉素A

阻斷復合物III的電子傳遞3、氰化物、疊氮化物、CO、H2S阻斷復合物IV向O2的傳遞

三.電子傳遞抑制劑魚藤酮抗霉素A氰化物、疊氮化物、CO、H2S

Ⅰ：ΔEoˊ=（－0.02）－（－0.30）=0.28VⅢ：ΔEoˊ=0.22－0.00=0.22VⅣ：ΔEoˊ=0.55－0.29=0.26V則：

Ⅰ：ΔGoˊ=－nFΔEoˊ=－54.03KJ/mol

Ⅲ：ΔGoˊ