生物化学第五章生物氧化第二节电子传递链
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Q 10/Q 10H 2 C yt c1 Fe3+/ Fe2+ C yt c Fe3+/Fe2+ C yt a Fe3+ / Fe2+ C yt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O 2/ H 2O
2020/5/19
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ卟啉辅基与酶蛋白
③ 连接方式不同
CytFe3+ + e CytFe2+
2020/5/19
①黄素蛋白：指以FAD或FMN为辅基的蛋白
2020/5/19
FMN和FAD递氢机制
O
H3C
5
N
10
4 NH
891
+ 2H
H3C
N NO
R
FMN/FAD
（氧化型）
O
H
H3C
5
N
10
4 NH
891
H3C
N NO H
R
FMNH2/FADH2
（还原型）
2020/5/19
② 铁硫蛋白（Fe-S） （非血红素蛋白）
• 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。
2020/5/19
• 定位：线粒体内膜上
2020/5/19
1）NADH氧化呼吸链
N A D H （ F F M e - S N ） C o Q C y t bc 1 ca a 3O 2
2）琥珀酸氧化呼吸链
琥 珀 酸 （ F F e A - D S ） CC y o t b Q c 1ca a 3O 2
2020/5/19
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。 • 分子中的铁通过氧化还原而传递电子，为单电子传 递体。
2020/5/19
O
H3CO
CH3
CH3
H3CO
O
(CH2
C H
C
CH2)nH
CoQ
2020/5/19
CH3
H2C C C CH2
H
isoprene
O
CH3O
CH3
+ 2H
CH3O
R
O
泛醌 （氧化型）
CH3O
OH CH3
CH3O
R OH
二氢泛醌 （还原型）
2020/5/19
3. 呼吸链的电子传递顺序
2020/5/19
细胞色素a、b、c的区别
辅基
Cytb
原卟啉Ⅸ ( 血红素)
颜色 α带波长 红色 560nm
与酶蛋白连接 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
2020/5/19
Cytochrome
2020/5/19
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 。
复合物I
CoQH2
2e -
2Cyt-Fe 3+ 2H +
O 2-
H2O
（ NADH-泛 醌 还 原 酶 ）
C oQ
Cyt-Fe 2+ 2 e - Cyt-Fe 3+ Fe-S
Cyt-Fe
2+
2eCyt-Fe
3+
Cyt-Fe
2+
2e
-
－1 O 2
2
b
c1
c
a
a3
Fe-S
C oQ H 2 2 e - Cyt-Fe 3+
第八章 生物氧化
Biological Oxidation
8.1 生物氧化概述 8.2 电子传递链 8.3 氧化磷酸化
2020/5/19
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。
Cyt-Fe 2+ 2 e - Cyt-Fe 3+
Cyt-Fe 2+ 2 e - Cyt-Fe 3+ O 2- H 2O
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 ）
2020/5/19
－
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
• 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
2020/5/19
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
2020/5/19
细胞色素c
2020/5/19
2020/5/19
2020/5/19
Cyt a: ~600 nm Cyt b: ~560 nm Cyt c: ~550 nm
Reduced cytochromes has three absorption bands in the visible wavelengths
，为单电子传递体。
2020/5/19
铁硫蛋白
• 通过Fe3+ Fe2+变化起传递电子的作用
2020/5/19
Different types of iron-sulfur centers
Iron atoms cycle between Fe2+ (reduced) and Fe3+(oxidized).
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
2020/5/19
2H
SH 2
C O O H 2H CH2CH2COOH
NAD+
FM N H 2 2H
Fe S
FAD
Fe *S C yt b
复 合 物 II （琥珀酸脱氢酶）
2e-
CoQ
2Cyt-Fe 2+
2e-
－1 2
O
2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
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
2020/5/19
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
N A D +/N A D H +H +
FM N/ FM NH2 FAD/ FADH2 C yt b Fe3+/Fe2+
2020/5/19
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ卟啉辅基与酶蛋白
③ 连接方式不同
CytFe3+ + e CytFe2+
2020/5/19
①黄素蛋白：指以FAD或FMN为辅基的蛋白
2020/5/19
FMN和FAD递氢机制
O
H3C
5
N
10
4 NH
891
+ 2H
H3C
N NO
R
FMN/FAD
（氧化型）
O
H
H3C
5
N
10
4 NH
891
H3C
N NO H
R
FMNH2/FADH2
（还原型）
2020/5/19
② 铁硫蛋白（Fe-S） （非血红素蛋白）
• 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。
2020/5/19
• 定位：线粒体内膜上
2020/5/19
1）NADH氧化呼吸链
N A D H （ F F M e - S N ） C o Q C y t bc 1 ca a 3O 2
2）琥珀酸氧化呼吸链
琥 珀 酸 （ F F e A - D S ） CC y o t b Q c 1ca a 3O 2
2020/5/19
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。 • 分子中的铁通过氧化还原而传递电子，为单电子传 递体。
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O
H3CO
CH3
CH3
H3CO
O
(CH2
C H
C
CH2)nH
CoQ
2020/5/19
CH3
H2C C C CH2
H
isoprene
O
CH3O
CH3
+ 2H
CH3O
R
O
泛醌 （氧化型）
CH3O
OH CH3
CH3O
R OH
二氢泛醌 （还原型）
2020/5/19
3. 呼吸链的电子传递顺序
2020/5/19
细胞色素a、b、c的区别
辅基
Cytb
原卟啉Ⅸ ( 血红素)
颜色 α带波长 红色 560nm
与酶蛋白连接 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
2020/5/19
Cytochrome
2020/5/19
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 。
复合物I
CoQH2
2e -
2Cyt-Fe 3+ 2H +
O 2-
H2O
（ NADH-泛 醌 还 原 酶 ）
C oQ
Cyt-Fe 2+ 2 e - Cyt-Fe 3+ Fe-S
Cyt-Fe
2+
2eCyt-Fe
3+
Cyt-Fe
2+
2e
-
－1 O 2
2
b
c1
c
a
a3
Fe-S
C oQ H 2 2 e - Cyt-Fe 3+
第八章 生物氧化
Biological Oxidation
8.1 生物氧化概述 8.2 电子传递链 8.3 氧化磷酸化
2020/5/19
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。
Cyt-Fe 2+ 2 e - Cyt-Fe 3+
Cyt-Fe 2+ 2 e - Cyt-Fe 3+ O 2- H 2O
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 ）
2020/5/19
－
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
• 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
2020/5/19
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
2020/5/19
细胞色素c
2020/5/19
2020/5/19
2020/5/19
Cyt a: ~600 nm Cyt b: ~560 nm Cyt c: ~550 nm
Reduced cytochromes has three absorption bands in the visible wavelengths
，为单电子传递体。
2020/5/19
铁硫蛋白
• 通过Fe3+ Fe2+变化起传递电子的作用
2020/5/19
Different types of iron-sulfur centers
Iron atoms cycle between Fe2+ (reduced) and Fe3+(oxidized).
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
2020/5/19
2H
SH 2
C O O H 2H CH2CH2COOH
NAD+
FM N H 2 2H
Fe S
FAD
Fe *S C yt b
复 合 物 II （琥珀酸脱氢酶）
2e-
CoQ
2Cyt-Fe 2+
2e-
－1 2
O
2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
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
2020/5/19
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
N A D +/N A D H +H +
FM N/ FM NH2 FAD/ FADH2 C yt b Fe3+/Fe2+