生物化学生物氧化电子传递链
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Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O
Eº' (V) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
分子中的铁通过氧化还原而传递电子，为单电子传 递体。
A、结构：一类含铁卟啉辅基的色素蛋白 B、分类: Cyta: Cytaa3
Cytb: Cytb562 、Cytb566、 Cytb560 Cytc: Cytc 、 c1 C、区别： ① 铁卟啉辅基侧链不同
② 铁卟啉辅基与酶蛋白
连接方式不同
CytFe3+ + e CytFe2+
②铁硫蛋白(Iron-sulfur protein, Fe-S)
又叫铁硫中心或铁硫簇。 含有等量铁原子和硫原子。 铁除与硫连接外，还与肽链中Cys残基的巯 基连接。 铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子， 为单电子传递体。
铁硫蛋白
通过Fe3+ Fe2+变化起传递电子的作用
Different types of iron-sulfur centers
第二节 电子传递链
1. 电子传递链的概念
概念：代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后， 经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧分 子而生成水的全部体系称为电子传递链；因伴随 着营养物质的氧化放能，又称为呼吸链。 由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系 统组成的代谢途径。
定位：线粒体内膜上
1）NADH氧化呼吸链
呼吸链的专一抑制剂
4. 呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
复合体
酶名称
多肽链数
辅基
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ
NADH-泛醌还原酶 琥珀酸-泛醌还原酶 泛醌-细胞色素c还原
42
FMN, Fe-S
4
ຫໍສະໝຸດ BaiduFAD, Fe-S
11
铁卟啉, Fe-S
复合体Ⅳ
细胞色素c氧化酶
13
铁卟啉, Cu
四种复合体的排列关系
①黄素蛋白：指以FAD或FMN为辅基的蛋白
FMN和FAD递氢机制
O
H3C
5
N
10
4 NH
8
9
1
+ 2H
H3C
N NO
R
FMN/FAD
（氧化型）
O
H
H3C
5
N
10
4 NH
8
9
1
H3C
N NO
H
R
FMNH2/FADH2
（还原型）
② 铁硫蛋白（Fe-S） （非血红素蛋白）
与电子传递有关
与其他递氢体或电 子传递体结合成复 合物存在
FM NH2 2H
Fe S
CoQ
2e-
2Cyt-Fe2+
－21 O2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
CoQH2
复合物I
2e-
2Cyt-Fe3+ 2H+
O2- H2O
（ NADH-泛醌还原酶）
CoQ
2eCyt-Fe2+ Cyt-Fe3+
Fe -S
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+
NADH
FMN （Fe-S）
CoQ
Cyt b
c1
c
aa3 O2
2）琥珀酸氧化呼吸链
琥珀酸
FAD （Fe-S）
CoQ
Cyt b c1
c
aa3 O2
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
COOH 2H FAD
CH2CH2COOH
Fe*S Cytb
复合物II （琥珀酸脱氢酶）
2H
SH2
NAD+
2 e-
2e－21 O2
b
c1
c
a
a3
Fe -S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ O2- H2O
2H+
复合物III （泛醌－细胞色素 c还原酶）
复合物IV （细胞色素 c氧化酶）
－
2.电子传递链的成员组成
线粒体中的电子传递链的主要组分包括: ①黄素蛋白； ② 铁硫蛋白； ③ 细胞色素； ④ 泛醌
细胞色素c
Cyt a: ~600 nm Cyt b: ~560 nm Cyt c: ~550 nm
Reduced cytochromes has three absorption bands in the visible wavelengths
细胞色素a、b、c的区别
Cytb
辅基
原卟啉Ⅸ (血红素)
Iron atoms cycle between Fe2+ (reduced) and Fe3+(oxidized).
③ 细胞色素（Cytochrome, Cyt）
是一类以铁卟啉为辅基的电子传递蛋白。
呼吸链中主要有a、b、c三类。差别在于铁卟啉的 侧链以及铁卟啉与蛋白部分连接的方式不同。 Cyt b、c的铁卟啉与血红素相同； Cyt a的铁卟啉为血 红素A。
OH CH3
CH3O
R OH
二氢泛醌 （还原型）
3. 呼吸链的电子传递顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
氧化-还原点位的测定：低—高
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
NAD+/NADH+H+
FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+
NADH succinate
FMN （Fe-S） compex I CoQ
FAD （Fe-S） compex II
Cyt b,c1 （Fe-S）
compex III
Cyt c Cyt aa3 O2 compex IV
复合物Ⅰ—— NADH-Q 还原酶
NADH
FMN，Fe-S
CoQ
结合铁硫蛋白,辅基 为FMN的黄素蛋白.
颜色 α带波长 与酶蛋白连接 红色 560nm 非共价结合
Cytc
原卟啉Ⅸ (血红素)
红色
550nm
与多肽链中 Cys 的 –SH相连
Cyta 血红素A 绿色 600nm 非共价结合
Cytochrome bc1 complex (complex III)
④泛醌 (ubiquinone, UQ)
即辅酶Q（ Coenzyme Q， CoQ），属于脂溶性 醌类化合物，带有多个异戊二烯侧链。
因其为脂溶性，游动性大，极易从线粒体内膜中 分离出来，因此不包含在四种复合体中。
分子中的苯醌结构能可逆地结合2个H，为递氢体。
O
H3CO
CH3
CH3
H3CO
O
(CH2
C H
C
CH2)nH
CoQ
CH3
H2C C C CH2
H
isoprene
O
CH3O
CH3
+ 2H
CH3O
R
O
泛醌 （氧化型）
CH3O
Eº' (V) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
分子中的铁通过氧化还原而传递电子，为单电子传 递体。
A、结构：一类含铁卟啉辅基的色素蛋白 B、分类: Cyta: Cytaa3
Cytb: Cytb562 、Cytb566、 Cytb560 Cytc: Cytc 、 c1 C、区别： ① 铁卟啉辅基侧链不同
② 铁卟啉辅基与酶蛋白
连接方式不同
CytFe3+ + e CytFe2+
②铁硫蛋白(Iron-sulfur protein, Fe-S)
又叫铁硫中心或铁硫簇。 含有等量铁原子和硫原子。 铁除与硫连接外，还与肽链中Cys残基的巯 基连接。 铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子， 为单电子传递体。
铁硫蛋白
通过Fe3+ Fe2+变化起传递电子的作用
Different types of iron-sulfur centers
第二节 电子传递链
1. 电子传递链的概念
概念：代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后， 经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧分 子而生成水的全部体系称为电子传递链；因伴随 着营养物质的氧化放能，又称为呼吸链。 由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系 统组成的代谢途径。
定位：线粒体内膜上
1）NADH氧化呼吸链
呼吸链的专一抑制剂
4. 呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
复合体
酶名称
多肽链数
辅基
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ
NADH-泛醌还原酶 琥珀酸-泛醌还原酶 泛醌-细胞色素c还原
42
FMN, Fe-S
4
ຫໍສະໝຸດ BaiduFAD, Fe-S
11
铁卟啉, Fe-S
复合体Ⅳ
细胞色素c氧化酶
13
铁卟啉, Cu
四种复合体的排列关系
①黄素蛋白：指以FAD或FMN为辅基的蛋白
FMN和FAD递氢机制
O
H3C
5
N
10
4 NH
8
9
1
+ 2H
H3C
N NO
R
FMN/FAD
（氧化型）
O
H
H3C
5
N
10
4 NH
8
9
1
H3C
N NO
H
R
FMNH2/FADH2
（还原型）
② 铁硫蛋白（Fe-S） （非血红素蛋白）
与电子传递有关
与其他递氢体或电 子传递体结合成复 合物存在
FM NH2 2H
Fe S
CoQ
2e-
2Cyt-Fe2+
－21 O2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
CoQH2
复合物I
2e-
2Cyt-Fe3+ 2H+
O2- H2O
（ NADH-泛醌还原酶）
CoQ
2eCyt-Fe2+ Cyt-Fe3+
Fe -S
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+
NADH
FMN （Fe-S）
CoQ
Cyt b
c1
c
aa3 O2
2）琥珀酸氧化呼吸链
琥珀酸
FAD （Fe-S）
CoQ
Cyt b c1
c
aa3 O2
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
COOH 2H FAD
CH2CH2COOH
Fe*S Cytb
复合物II （琥珀酸脱氢酶）
2H
SH2
NAD+
2 e-
2e－21 O2
b
c1
c
a
a3
Fe -S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ O2- H2O
2H+
复合物III （泛醌－细胞色素 c还原酶）
复合物IV （细胞色素 c氧化酶）
－
2.电子传递链的成员组成
线粒体中的电子传递链的主要组分包括: ①黄素蛋白； ② 铁硫蛋白； ③ 细胞色素； ④ 泛醌
细胞色素c
Cyt a: ~600 nm Cyt b: ~560 nm Cyt c: ~550 nm
Reduced cytochromes has three absorption bands in the visible wavelengths
细胞色素a、b、c的区别
Cytb
辅基
原卟啉Ⅸ (血红素)
Iron atoms cycle between Fe2+ (reduced) and Fe3+(oxidized).
③ 细胞色素（Cytochrome, Cyt）
是一类以铁卟啉为辅基的电子传递蛋白。
呼吸链中主要有a、b、c三类。差别在于铁卟啉的 侧链以及铁卟啉与蛋白部分连接的方式不同。 Cyt b、c的铁卟啉与血红素相同； Cyt a的铁卟啉为血 红素A。
OH CH3
CH3O
R OH
二氢泛醌 （还原型）
3. 呼吸链的电子传递顺序
由以下实验确定 ① 标准氧化还原电位 ② 拆开和重组 ③ 特异抑制剂阻断 ④ 还原状态呼吸链缓慢给氧
氧化-还原点位的测定：低—高
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
NAD+/NADH+H+
FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+
NADH succinate
FMN （Fe-S） compex I CoQ
FAD （Fe-S） compex II
Cyt b,c1 （Fe-S）
compex III
Cyt c Cyt aa3 O2 compex IV
复合物Ⅰ—— NADH-Q 还原酶
NADH
FMN，Fe-S
CoQ
结合铁硫蛋白,辅基 为FMN的黄素蛋白.
颜色 α带波长 与酶蛋白连接 红色 560nm 非共价结合
Cytc
原卟啉Ⅸ (血红素)
红色
550nm
与多肽链中 Cys 的 –SH相连
Cyta 血红素A 绿色 600nm 非共价结合
Cytochrome bc1 complex (complex III)
④泛醌 (ubiquinone, UQ)
即辅酶Q（ Coenzyme Q， CoQ），属于脂溶性 醌类化合物，带有多个异戊二烯侧链。
因其为脂溶性，游动性大，极易从线粒体内膜中 分离出来，因此不包含在四种复合体中。
分子中的苯醌结构能可逆地结合2个H，为递氢体。
O
H3CO
CH3
CH3
H3CO
O
(CH2
C H
C
CH2)nH
CoQ
CH3
H2C C C CH2
H
isoprene
O
CH3O
CH3
+ 2H
CH3O
R
O
泛醌 （氧化型）
CH3O