电子传递链与氧化磷酸化s

复合体Ⅲ (细胞色素
还原酶)
复合体Ⅳ (细胞色素 氧化酶)
- 两类呼吸链组成不同
- 泛醌是两类呼吸链的汇合点
电子传递链与氧- 产化磷生酸A化Ts P的数量不同
15
19-15
• 呼吸链四个复合体的e–和H+流 (cf. Fig. 12-11 ~ 12-15)
e–转移能量被有效 保存在H+梯度中
- e–经由复合体Ⅰ/Ⅱ传给Q生成QH2 - 作为e–和H+的移动载体，QH2随即将e–传递给复合体Ⅲ - 复合体Ⅲ再将e–转移给另一移动载体Cyt c
渗透破碎
复合体Ⅰ~Ⅳ & ATP合酶
电子传递链与氧化磷酸化s
In vitro, ATP synthase
= ATPase, no A1T4Psynthesizing activity
• 电子传递/呼吸链的主要类型 (cf. Fig. 12-6)
(95%)
复合体Ⅱ (琥珀酸-Q 还原酶)
复合体Ⅰ (NADH-Q 氧化还原酶)
- 阻断部位之前均为还原态 - 阻断部位之后均为氧化态
抗霉素A
电子传递链与氧化磷酸化s
12
P34-6
自学
• 呼吸链若干位点的自由能释放足以推动[H+]泵
Ⅰ Ⅲ
Ⅳ
电子传递链与氧化磷酸化s
13
19-7 (3rd)
自学
• 呼吸链功能复合体的分离提纯
(cf. p333~)
毛地黄皂苷处理
去垢剂溶解处理 和离子交换层析
LW-1
电子传递链 与氧化磷酸化
• 线粒体中的电子转移反应 • ATP合成(氧化磷酸化偶联) • 氧化磷酸化的调节
电子传递链与A氧T化P磷酸sy化nsthase
1
LW-2
• 氧化磷酸化是好氧生物产能代谢的最终步骤
所有营养物的氧化分解都汇聚到这一细胞呼吸 的最后阶段：用NADH/FADH2提供的e–将O2 还原成H2O，并由氧化能驱动ATP的合成
在整条载体链被还原后 由E’o推断的载体顺序(non-overstep)： 测定各载体的氧化速率
NADH Q cyt b cyt c1 cyt c cyt a cyt a3 O2
电子传递链与氧化磷酸化s
11
19-6
鱼藤酮
• 电子转移阻断剂对各载体氧-还状态的影响
提供O2和e–供体时，不同阻断剂 将导致形成特定的氧化态/还原态 载体组合模式(ie. 吸收光谱变化)
吡咯环
- 铁原卟啉Ⅸ存在于 Cyt b类，包括 Hb和Mb
自学
- 血红素C通过硫醚键 共价结合于Cyt c类 的两个Cys残基上
- Cyt a类的血红素A
具有一个连接于五元
环的类异戊二烯长链 电子传递链与氧化磷酸化s
9
19-4
Cyt的可见光吸收均与 其卟啉环的共轭双键 系统有关
还原态细胞色素(Fe2+)都具 有三条可见光吸收带，其中 波长最长的带分别约为：
- cyt a: 600 nm - cyt b: 560 nm - cyt c: 550 nm
电子传递链与氧化磷酸化s
自学
10
t19-2
• 确定电子载体顺序的一般方法
- 测定各载体的E’o - 测定各载体被氧化的速率 - 测定各载体的氧-还状态
Baidu Nhomakorabea
呼吸链及其相关电子载体的标准还原电势
e–趋向于自发 从E’o较低的载 体流向较高的
Matrix
电子传递链与氧化磷酸化s
3
19-1
§1. 线粒体中的电子转移反应
线嵴 粒 体 生 化 反 应 结 构 模 式
膜孔蛋白通道
氧
化
磷
酸
化 组 分
- 外膜对小分子和离子通透 (膜孔蛋白跨膜通道)
- 内膜不通透(包括H+) 含有e–传递链组分和ATP合酶
- 丙酮酸等中间代谢物可经由特 殊载体进入基质继续氧化(TAC)
蓝细菌Anabaena
7120的铁氧还蛋白
为2Fe-2S型
电子传递链与氧化磷酸化s
7
19-2
自学
• 泛醌 (Q/CoQ)
= 带有长异戊二烯侧链的苯醌
- 完全还原需要2H，经由 半醌基中间物形式以两步 反应完成
- 质体醌(叶绿体)和甲基萘 醌(细菌)也具有类似的在 膜结合e–传递链中携带e– 的功能
- ATP被转运到胞液时ADP和Pi 同时进入基质
电子传递链与氧化磷酸化s
4
t19-1
• 电子被汇集于通用电子受体
- 烟酰胺核苷酸NAD(P)+ (H–) - 黄素核苷酸FMN/FAD (1~2 e–)
(usu. as e– receptor in catabolism)
(usu. as e– donor in anabolism)
- Fe-S蛋白 (iron-sulfur proteins)
- 泛醌 (ubiquinone, Q/CoQ)
- 细胞色素 (cytochromes, Cyt.)
电子传递链与氧化磷酸化s
6
19-5 (3rd)
• 铁-硫蛋白的Fe-S中心
2Fe-2S型
自学
仅指无机S
4Fe-4S型
参与单电子转移： Fe-S簇中只有1个 Fe被氧化或还原
• 线粒体是真核生物进行氧化磷酸化的细胞器
- 内膜对大多数代谢物(包括H+)都不通透， 需经由特殊载体转运
- 呼吸链各组分和ATP合酶均分布在内膜上
• 氧化磷酸化机制的解释主要基于化学渗透假说
伴随e–传递形成的[H+]跨膜梯度是所有生物氧化
反应中所获能量的储库 (Peter Mitchell, 1961)
- 为脂溶性小分子，能在 线粒体内膜的脂双层中 自由扩散，从而在内膜 上其他移动性较低的e– 载体间传递还原当量
- 既能携带e–也能携带H+，
在e–流和H+移动的偶联
中具有关键作用
电子传递链与氧化磷酸化s
泛醌
半醌(自由基) 泛醇
8
19-3
• 细胞色素类辅基 (Cyt)
- 由4个五元含氮吡咯环 组成(卟啉)，4 N均以 配位键与中心的Fe (Fe2+/Fe3+)连接
电子传递链与氧化磷酸化s
2
P34-2
Electron transport and ATP generation: overview
氧化磷酸化
= e–传递与ATP合成偶联 (cf. p324)
- 沿内膜结合的载体链 传递e–流
- 放能性的e–流与吸能 性的H+跨膜转运偶联
- H+顺梯度的跨膜回流 提供自由能合成ATP
电子传递链与氧化磷酸化s
自学
5
LW-3
• 电子流经一系列膜结合的载体传递
电子载体 大多是具有辅因子的整合蛋白，
能够接受或给出1~2 e–：
- e–直接转移 (eg. Fe3+ Fe2+) - 以H (H+ + e–) 形式转移 - 以H– 形式转移
还原当量 在氧-还反应中转移的单电子当量
其他具有电子传递功能的分子 (cf. p330~)