生物氧化生物化学.ppt
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铁硫蛋白（辅基为Fe-S） 复合体Ⅱ没有H+泵的功能
呼吸链位置 呼吸链概貌
2020/11/3
12
复合体Ⅰ与Ⅱ的功能
2020/11/3
13
3、泛醌-细胞色素C还原酶（复合体Ⅲ）
又称：细胞色素b-c1复合体
含：细胞色素b（Cyt b562 ，Cyt b566）Leabharlann Baidu细胞色素c1（Cyt c1） 可移动的铁硫蛋白(Rieske protein)
辅酶结构
呼吸链位置 呼吸链概貌
2020/11/3
10
NADH+H+ FMN
NAD+
FMNH2
还原型Fe-S Q
氧化型Fe-S
QH2
复合体Ⅰ 的功能
2020/11/3
11
2、琥珀酸-泛醌还原酶（复合体Ⅱ）
与代谢过程中以FAD为辅基的脱氢反应 相联系（TAC中的琥珀酸脱氢酶）
作用：将电子（氢）从琥珀酸（或脂酰 CoA等）传递到泛醌 含：黄素蛋白（辅基为FAD）
分Cyt a, Cyt b, Cyt c三大类（根据吸收 光谱），再分若干亚类
各类细胞色素的差别：
铁卟啉辅基的侧链 铁卟啉与酶蛋白的连接方式
作用：传递电子
Fe3+ + e
Fe2+
Q循环 铁卟啉辅基
2020/11/3
15
复 合 体 Ⅲ 的 功 能
2020/11/3
16
4、细胞色素C氧化酶（复合体Ⅳ）
2020/11/3
4
生物氧化的特点
细胞内温和的条件下进行 酶促反应 能量逐步释放，并合成ATP 反应以脱氢（脱电子）为主，并有广泛的 加水脱氢反应 CO2由有机酸脱羧生成 H2O由脱下的氢与氧结合产生（经呼吸链）
2020/11/3
5
第一节 生成ATP的氧化磷酸 化体系
线粒体生物氧化体系
通过呼吸链（电子传递链）完成 产物：H2O 意义：生成ATP，供机体生命活动之需要
琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）
ATP的生成方式：
氧化磷酸化（为主） 底物水平磷酸化
2020/11/3
6
一、呼吸链(respiratory chain)
概念：代谢物脱下的成对氢原子（2H）， 通过多种酶与辅酶所催化的连锁反应逐 步传递，最终与氧结合生成水；由于此 过程与细胞呼吸有关，故称呼吸链，又 称电子传递链（electron transfer chain）
9
1、NADH-泛醌还原酶（复合体Ⅰ）
位于呼吸链的起始，与大多数脱氢反应相 联系（以NAD+为辅酶的脱氢酶类） 作用：将电子（氢）从NADH传递给泛醌 含：黄素蛋白（辅基为FMN）
铁硫蛋白（辅基为Fe-S） 辅酶（辅基）作为递氢体（递电子体）
每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵 到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能
SH2
A
B
C
D
递氢体与递电子体 位置：线粒体内膜上
1/2O2
2020/11/3
7
（一）呼吸链的组成
四种酶复合体
作用：催化递氢、递电子反应，最终传 递给氧，生成水
酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链的天 然存在形式
所含各组分具体完成电子传递过程
电子传递过程释放的能量驱动H+移出线粒体 内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量，再用于 ATP的生物合成
第六章
生物氧化
（Biological Oxidation）
Biochemistry Department Department of Basic Medical Sciences
Hangzhou Normal University Guyisheng
生物氧化的概念
物质在生物体内进行的氧化
（主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解，放 出能量，生成CO2和H2O的过程）
作用：将电子从泛醌传递到Cyt c
（CoQH2→[Cyt bL→Cyt bH] →Fe-S →Cytc1→Cytc）
Cyt c ：呼吸链中唯一的水溶性物质，位于 内膜外表面，易分离；不包含在复合体中
呼吸链位置 呼吸链概貌
2020/11/3
14
细胞色素（Cytochrome, Cyt）
一类以铁卟啉为辅基的酶类
2020/11/3
19
（二）呼吸链成分的排列顺序
排列顺序确定的依据：多种实验 的综合 1、标准氧化还原电位 2、特异的吸收光谱 3、特异的抑制剂 4、体外将呼吸链拆开和重组
2020/11/3
氧还电位 呼吸链概貌
20
重要的呼吸链
1、两条呼吸链
NADH氧化呼吸链（最主要）
大多数脱氢酶以NAD+为辅酶
（又称：细胞呼吸、组织呼吸）
能量的形式：
热能，维持体温 化学能，合成ATP，供生命活动需要
2020/11/3
2
生物氧化图解
糖 脂肪 蛋白质
2020/11/3
O2 CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP 热能
3
生物氧化与体外氧化的相同点
物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子。 遵循氧化还原反应的一般规律。 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最 终产物(CO2，H2O)和释放能量均相同。
Cyt a-CuA、 Cyt a3 –CuB两组功能单元
Cyt a3 与CuB 形成双核活性中心
电子传递：Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a3–CuB→O2
每传递2个电子，使2个H+跨内膜向胞浆侧转移 。
复合体Ⅳ有质子泵功能
电子传递
2020/11/3
呼吸链位置 呼吸链概貌 18
复 合 体 Ⅳ 的 功 能
呼吸链位置
2020/11/3
8
表：人线粒体呼吸链复合体
复合体
酶名称
复合体Ⅰ NADH-泛醌 还原酶
复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌 还原酶
复合体Ⅲ 泛醌-细胞色 素C还原酶
细胞色素c
复合体Ⅳ 细胞色素C氧 化酶
质量 (kD) 850
140
250
13 162
多肽 链数
39
4
11
1 13
功能辅基
FMN，Fe-S
作用：将电子从Cyt c传递给氧
含Cyt a 和 Cyt a3，两者紧密结合，不易 分离，故称 Cyt aa3 Cyt aa3 中含铁卟啉辅基和铜 与Fe类似，Cu也能传递电子
Cu2+ + e
Cu+
2020/11/3
呼吸链位置 呼吸链概貌 17
复合体Ⅳ的作用机制
含4个氧化还原中心
两个血红素辅基和两个Cu位点（CuA、CuB）
FAD，Fe-S
血红素bL, bH, c1, Fe-S
血红素c 血红素a，a3，
CuA, CuB
含结合位点
NADH（基质侧） CoQ（脂质核心） 琥珀酸（基质侧） CoQ（脂质核心） Cyt c（膜间隙侧）
Cyt c1， Cyt a Cyt c（膜间隙侧）
▪ 泛醌不包含在上述四种复合体中。
2020/11/3
呼吸链位置 呼吸链概貌
2020/11/3
12
复合体Ⅰ与Ⅱ的功能
2020/11/3
13
3、泛醌-细胞色素C还原酶（复合体Ⅲ）
又称：细胞色素b-c1复合体
含：细胞色素b（Cyt b562 ，Cyt b566）Leabharlann Baidu细胞色素c1（Cyt c1） 可移动的铁硫蛋白(Rieske protein)
辅酶结构
呼吸链位置 呼吸链概貌
2020/11/3
10
NADH+H+ FMN
NAD+
FMNH2
还原型Fe-S Q
氧化型Fe-S
QH2
复合体Ⅰ 的功能
2020/11/3
11
2、琥珀酸-泛醌还原酶（复合体Ⅱ）
与代谢过程中以FAD为辅基的脱氢反应 相联系（TAC中的琥珀酸脱氢酶）
作用：将电子（氢）从琥珀酸（或脂酰 CoA等）传递到泛醌 含：黄素蛋白（辅基为FAD）
分Cyt a, Cyt b, Cyt c三大类（根据吸收 光谱），再分若干亚类
各类细胞色素的差别：
铁卟啉辅基的侧链 铁卟啉与酶蛋白的连接方式
作用：传递电子
Fe3+ + e
Fe2+
Q循环 铁卟啉辅基
2020/11/3
15
复 合 体 Ⅲ 的 功 能
2020/11/3
16
4、细胞色素C氧化酶（复合体Ⅳ）
2020/11/3
4
生物氧化的特点
细胞内温和的条件下进行 酶促反应 能量逐步释放，并合成ATP 反应以脱氢（脱电子）为主，并有广泛的 加水脱氢反应 CO2由有机酸脱羧生成 H2O由脱下的氢与氧结合产生（经呼吸链）
2020/11/3
5
第一节 生成ATP的氧化磷酸 化体系
线粒体生物氧化体系
通过呼吸链（电子传递链）完成 产物：H2O 意义：生成ATP，供机体生命活动之需要
琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）
ATP的生成方式：
氧化磷酸化（为主） 底物水平磷酸化
2020/11/3
6
一、呼吸链(respiratory chain)
概念：代谢物脱下的成对氢原子（2H）， 通过多种酶与辅酶所催化的连锁反应逐 步传递，最终与氧结合生成水；由于此 过程与细胞呼吸有关，故称呼吸链，又 称电子传递链（electron transfer chain）
9
1、NADH-泛醌还原酶（复合体Ⅰ）
位于呼吸链的起始，与大多数脱氢反应相 联系（以NAD+为辅酶的脱氢酶类） 作用：将电子（氢）从NADH传递给泛醌 含：黄素蛋白（辅基为FMN）
铁硫蛋白（辅基为Fe-S） 辅酶（辅基）作为递氢体（递电子体）
每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵 到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能
SH2
A
B
C
D
递氢体与递电子体 位置：线粒体内膜上
1/2O2
2020/11/3
7
（一）呼吸链的组成
四种酶复合体
作用：催化递氢、递电子反应，最终传 递给氧，生成水
酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链的天 然存在形式
所含各组分具体完成电子传递过程
电子传递过程释放的能量驱动H+移出线粒体 内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量，再用于 ATP的生物合成
第六章
生物氧化
（Biological Oxidation）
Biochemistry Department Department of Basic Medical Sciences
Hangzhou Normal University Guyisheng
生物氧化的概念
物质在生物体内进行的氧化
（主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解，放 出能量，生成CO2和H2O的过程）
作用：将电子从泛醌传递到Cyt c
（CoQH2→[Cyt bL→Cyt bH] →Fe-S →Cytc1→Cytc）
Cyt c ：呼吸链中唯一的水溶性物质，位于 内膜外表面，易分离；不包含在复合体中
呼吸链位置 呼吸链概貌
2020/11/3
14
细胞色素（Cytochrome, Cyt）
一类以铁卟啉为辅基的酶类
2020/11/3
19
（二）呼吸链成分的排列顺序
排列顺序确定的依据：多种实验 的综合 1、标准氧化还原电位 2、特异的吸收光谱 3、特异的抑制剂 4、体外将呼吸链拆开和重组
2020/11/3
氧还电位 呼吸链概貌
20
重要的呼吸链
1、两条呼吸链
NADH氧化呼吸链（最主要）
大多数脱氢酶以NAD+为辅酶
（又称：细胞呼吸、组织呼吸）
能量的形式：
热能，维持体温 化学能，合成ATP，供生命活动需要
2020/11/3
2
生物氧化图解
糖 脂肪 蛋白质
2020/11/3
O2 CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP 热能
3
生物氧化与体外氧化的相同点
物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子。 遵循氧化还原反应的一般规律。 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最 终产物(CO2，H2O)和释放能量均相同。
Cyt a-CuA、 Cyt a3 –CuB两组功能单元
Cyt a3 与CuB 形成双核活性中心
电子传递：Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a3–CuB→O2
每传递2个电子，使2个H+跨内膜向胞浆侧转移 。
复合体Ⅳ有质子泵功能
电子传递
2020/11/3
呼吸链位置 呼吸链概貌 18
复 合 体 Ⅳ 的 功 能
呼吸链位置
2020/11/3
8
表：人线粒体呼吸链复合体
复合体
酶名称
复合体Ⅰ NADH-泛醌 还原酶
复合体Ⅱ 琥珀酸-泛醌 还原酶
复合体Ⅲ 泛醌-细胞色 素C还原酶
细胞色素c
复合体Ⅳ 细胞色素C氧 化酶
质量 (kD) 850
140
250
13 162
多肽 链数
39
4
11
1 13
功能辅基
FMN，Fe-S
作用：将电子从Cyt c传递给氧
含Cyt a 和 Cyt a3，两者紧密结合，不易 分离，故称 Cyt aa3 Cyt aa3 中含铁卟啉辅基和铜 与Fe类似，Cu也能传递电子
Cu2+ + e
Cu+
2020/11/3
呼吸链位置 呼吸链概貌 17
复合体Ⅳ的作用机制
含4个氧化还原中心
两个血红素辅基和两个Cu位点（CuA、CuB）
FAD，Fe-S
血红素bL, bH, c1, Fe-S
血红素c 血红素a，a3，
CuA, CuB
含结合位点
NADH（基质侧） CoQ（脂质核心） 琥珀酸（基质侧） CoQ（脂质核心） Cyt c（膜间隙侧）
Cyt c1， Cyt a Cyt c（膜间隙侧）
▪ 泛醌不包含在上述四种复合体中。
2020/11/3