6-2电子传递链
(武大张楚富版生化原理)第十一章.电子传递与氧化磷酸化

复合物 III
细胞色素 C还原酶
Cyt c
Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素C
氧化酶
30
O2
电子传递链的顺序:
FADH2 (-0.06)
NADH -0.32
FMN -0.30
CoQ 0.04
Cytb 0.07
Cytc1 0.22
Cytc Cytaa3 O2 0.25 0.29 0.55 0.82
31
1978年获诺贝尔化学奖
3、质子梯度的形成 4、ATP合酶与ATP合成的机制
38
化学渗透假说
(chemiosmotic hypothasis)
膜间隙
电子传递的自由能
驱动H+从线粒体基质
跨过内膜进入到膜间 隙,从而形成H+跨线
H+
e-
内膜
基质
底物 电子传递链
H+
粒体内膜的电化学梯
度,这个梯度的电化
学势( ΔH+ )驱动
CH3
CH2 (CH2 CH C CH2)3 H
HO CH
CH3
H3C
NN
CH CH2
Fe
O
NN
HC
CH3
CH2 CH2 COOH
CH2 CH2 COOH
Cyta辅基
CH2 CH
CH3
H3C
NN
CH CH2
Fe
NN
H3C
CH3
CH2 CH2 COOH
CH2 CH2 COOH
Cytb辅基 21
蛋白质
ATP的形成与电子传递偶联
ATP的形成与底物的磷酸基的转移偶联
34
(二)磷氧比( P/O ) p344
6-2叶绿体

◆线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌。
◆发现介于胞内共生蓝藻与叶绿体之间的结构--蓝小体,其特征在很多方 面可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。
不足之处
◆从进化角度,如何解释在代谢上明显占优势的共生体反 而将大量的遗传信息转移到宿主细胞中?
◆不能解释细胞核是如何进化来的,即原核细胞如何演化
P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S
的方向依次传递,由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还 蛋白(FD)。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下,将电子
传给NADP+,形成NADPH。
光合磷酸化
由光照引起的电子传递与磷酸化
作用相偶联而生成ATP的过程,称为
光合磷酸化。 ◆光合磷酸化的类型 ◆光合磷酸化的作用机制
为真核细胞? ◆线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子,而真细菌原核 生物基因组中不存在内含子;如果同意内共生起源学说 ,那么线粒体和叶绿体基因组中的内含子从何发生?
非共生起源学说
◆ 主要内容:
真核细胞的前身是一个进化上比较高 等的好氧细菌--原核细胞。它比典型原核细
胞大
---要逐渐增加具有呼吸功能的膜表面
---原核细胞质膜内陷、扩张、分化形成
◆成功之处:解释了真核细胞核被膜的形成
与演化的渐进过程。
不足之处
◆实验证据不多 ◆无法解释为何线粒体、叶绿体与细菌在DNA分 子结构和蛋白质合成性能上有那么多相似之处
◆对线粒体和叶绿体的DNA酶、RNA酶和核糖体
的来源也很难解释。
◆真核细胞的细胞核能否起源于细菌的核区?
内共生起源学说的主要论据
◆基因组在大小、形态和结构方面与细菌相似。 ◆有自己完整的蛋白质合成系统,能独立合成蛋白质,蛋白质合成机制有 很多类似细菌而不同于真核生物。 ◆两层被膜有不同的进化来源,外膜与细胞的内膜系统相似,内膜与繁殖方式相同。
第六章生物氧化

琥珀酸
琥珀酰CoA合成酶
底物水平磷酸化的反应
§1 生成ATP的氧化磷酸化体系
二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸 化生成ATP偶联
(一)氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、 Ⅳ内
推测氧化磷酸化的偶联部位
测定P/O比值 自由能变化 (⊿Gº‘=-nF⊿Eº’)
1. 测定P/O比值 是指代谢物在线粒体氧化时, 以每消耗1mol氧原子所消耗无机磷的mol数(或 ADP数),即生成ATP的mol数。
产 生 的 CO2 、 H2O 由 物 质 中 的 碳和氢直接与氧
结合生成。
生物氧化的一般过程
糖原
甘油三脂
蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油 乙酰CoA
氨基酸
TAC
CO2 2H
ADP+Pi ATP 呼吸链 H2O
§1 生成ATP的氧化磷酸化体系
一、氧化呼吸链是一系列有电子传递功能的氧化还 原组分
二、氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生 成ATP偶联
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传递给泛醌 2. 复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌 3. 泛醌 4. 复合体Ⅲ功能是将电子从还原型泛醌传递给细
胞色素c 5. 复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传 递给泛醌(ubiquinone)
NADH 它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得 到的产物。NADH所携带的电子是线粒体 呼吸链主要电子供体之一。
功 能:
复合体Ⅰ 复合体Ⅱ
2e QH2
复合体Ⅲ
QH2
(一)氧化呼吸链由4种具有传递电 子能力的复合体组成
1. 复合体Ⅰ作用是将NADH中的电子传递给泛 醌
电子传递

电子呼吸链成员
3、琥珀酸-Q 还原酶
complexⅡ
复合物II存在于线粒体内膜,包括琥珀酸脱
氢酶和3个小亚基和Fe-S簇、Cyb560。琥珀酸
脱氢酶的辅基是FAD,FAD接受氢生成FADH2。
FADH2中的两个电子经Fe-S中心传递给CoQ,
从而进入电子传递链。
电子呼吸链成员
2H+
琥 珀 酸
延胡索酸
阿的平 阿米妥(麻醉药) 抗霉素A 鱼藤酮(杀虫药) CO CNN 3-
NADH
CoQ
Cytc-Fe
2+
O2 + 4H
+
NADH-Q还原 酶
CoQ-Cytc还原酶
Cytc 氧化酶
NAD﹢
4H
+
CoQH2
4H
+
Cytc-Fe3+
2H
+
2H2O
电子传递与氧化磷酸化的实质——需氧细胞内 糖类、脂类、蛋白质等通过各自的分解途径所 形成的还原型辅酶,包括NADH和FADH2通过电 子传递链被重新氧化。还原型辅酶上的氢原子 以质子的形式脱下,其电子沿着一系列的电子 载体传递,最后转移给分子氧。而质子和负离 子型氧结合成水。在电子传递过程中释放出的 大量自由能使ADP磷酸化生成ATP。在传递过程 中,电子的传递仅发生在相邻的电子载体之间。
复合物I 传递电子时的能量变化
NADH + H + + CoQ
NADHQ还原酶
NAD+ + CoQH2
该反应由பைடு நூலகம்个半反应组成 NADH + H + CoQ + 2H+ + 2eNAD+ + 2H+ + 2eCoQH2
第六章 线粒体

第六章线粒体名词解释1、电子传递链electron-transport chain膜上一系列由电子载体组成的电子传递途径。
这些电子载体接受高能电子,并在传递过程中逐步降低电子的能量,最终将释放的能量用于合成ATP或以其他能量形式储存。
2、化学渗透学说chemiosmosis氧化磷酸化的耦联机制。
电子经电子传递链传递后,形成跨线粒体内膜的质子动力势,用以驱动ATP合成酶合成ATP。
3、结合变构模型binding change model利用质子动力势驱动ATP合成酶构象发生改变,将ADP和无机磷合成ATP的模型。
4、孔蛋白porin存在于线粒体和叶绿体外膜上的整合膜蛋白,形成非选择性的通道。
5、内共生学说endosysmbiont theory关于叶绿体和线粒体起源的假说,认为叶绿体和线粒体起源于被原始真核细胞吞噬的共生原核生物。
6、线粒体mitochondrion将储存在有机物中的能量通过氧化磷酸化过程形成ATP的细胞器。
线粒体是一种能量转换细胞器,还参与细胞凋亡等重要生理过程。
7、氧化磷酸化oxidative phosphorylation底物在氧化过程中产生高能电子,通过线粒体内膜电子传递链,将高能电子的能量释放出来转换成质子动力势进而合成ATP的过程。
8、ATP合酶ATP synthase位于线粒体内膜或叶绿体的类囊体膜上,通过氧化磷酸化或光合磷酸化催化ADP和无机磷合成ATP的酶,由F1头部和嵌入膜内的F0基部组成,也常见于细菌膜上。
9、线粒体膜间隙intermembrane space线粒体内膜和外膜之间的间隙,约6~8nm,其中充满无定形的液体,含有可溶性的酶、底物和辅助因子。
膜间隙的标志酶是腺苷酸激酶。
10、嵴cristae线粒体内膜向基质折褶形成的结构称作嵴(cristae), 嵴的形成使内膜的表面积大大增加。
11、电子载体electron carriers在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传递下去的物质称为电子载体。
第六章电子传递链与氧化磷酸化

苹果酸-天冬氨酸穿梭
穿梭物质
α-酮戊二酸 异柠檬酸
α-磷酸甘油 苹果酸、 谷氨酸 磷酸二羟丙酮 天冬氨酸、α-酮戊二酸
进入线粒 体后转变
NADH+
成的物质 H+
FADH2
进入呼吸链 NADH 氧化呼吸链
琥珀酸氧化 呼吸链
生成ATP数
3
2
NADH+ H+
NADH 氧化呼吸链
3
存在组织
相同点
肝脏、 心肌组织
统带入一对氢原子,由于经NADH氧化呼吸 链进行氧化磷酸化,故可生成3分子ATP。
15
苹果酸穿梭系统
+
H3N
-
-
OOC-CH2-C-COO
O
-OOC-CH 2-C-COO -
草酰乙酸
NADH +H+
H
+
H3N
-
-
OOC-CH2-CH2-C-COO
H
苹果酸 脱氢酶
NAD+
O -OOC-CH 2-CH2-C-COO -
2种异柠檬酸脱氢酶:
① Isocitrate DHase(NAD,线粒体) ② Isocitrate DHase (NADP,胞液)
4
胞液 NADPH→线粒体NADH,产生3/2.5个ATP
二羧酸载体
异柠檬酸
异柠檬酸 三羧酸载体
Isocitrate Shuttle
NADHFMN CoQ b c1 c aa3 O2
OH
-OOC-CH2-C-COO-
H
苹果酸
胞液
谷氨酸天冬氨酸
+
H3N
转运体
电子传递链

1 3
1mol葡萄糖需氧呼吸产生多少ATP? 30molATP
2 3
需氧呼吸产生的能量有哪些形式? 一部分能量以热能的形式散失 一部分转移到ATP中
畅通高考站
生物体吸收的O2用于 A.在线粒体内合成CO2 B.在细胞质基质中与【H】结合生成水 C.部分形成CO2,部分与【H】结合生成水 D.在线粒体内与【H】结合生成水 ( D )
电子传递链
魔法背知识
电子传递链(【H】的氧化)
线粒体内的生物氧化依赖于线粒体内膜上一系列酶或辅酶的作用。它 们作为递氢体或递电子体,按一定的顺序排列在内膜上,组成递氢或 递电子体系,称为电子传递链.
魔法背知识
电子传递链(【H】的氧化)
1.场所:线粒体内程:
26ATP
24[H] + 6O2
酶
12H2O + 能量(大量)
线粒体 内膜
魔法背知识
电子传递链(【H】的氧化)
场所: 反应物: 生成物: 产生ATP数量: 与氧的关系: 线粒体内膜 【H】和O2 H2 O 26ATP 需要O2参与
答疑全频道
需氧呼吸总反应式
C6H12O6+6O2+6H2O
酶
6CO2+12H2O+(大量) 能量
基础生物化学-生物氧化

内膜约含 80%的蛋白质,包括电子传递链和氧 化磷酸化的有关组分,是线粒体功能的主要 担负者 。 线粒体 的内腔 充满半流动的基质 (衬质),其中包含大量的酶类以及线粒体 DNA和核糖体。 线粒体基质酶类包括 TCA酶类、脂肪酸-氧化 酶类和氨基酸分解代谢酶类。
哺乳动物线粒体 DNA 为环状分子,编码包括 细胞色素氧化酶、细胞色素 b 和 F0 疏水亚基 在内的10多种蛋白质,约占内膜总蛋白质的 20%,其余的蛋白质均由核基因编码,在细 胞质中合成后运入线粒体。 线粒体内膜的内表面有一层排列规则的球形颗 粒,通过一个细柄与构成嵴的内膜相连接, 这就是ATP合酶(偶联因子F1-F0)。
6.1.1.3 生物氧化中CO2和H2O的生成 ① CO2的生成 代谢底物在酶的作用下经一系列脱氢、加水等 反应,转变为含羧基的化合物,经脱羧反应 生成CO2,包括直接脱羧和氧化脱羧。
② H2O的生成 生物氧化中底物脱下的氢与氧结合生成水。
6.1.2 生物氧化的自由能变化 6.1.2.1 自由能概念 生物体不能直接利用热能做动,在生命活动过 程中所需的能量都来自体内生化反应释放的 自由能。 自由能(free energy) :在恒温、恒压条件下一 个体系可用于做有用功的能量。又称Gibbs自 由能,以G表示。
②黄素蛋白(flavoproteins) 与电子传递链有关的黄素蛋白有两种,分别以 FMN和FAD为辅基。
在FAD、FMN分子中的异咯嗪部分可进行可逆 的脱氢加氢反应。氧化型黄素辅基从NADH接 受两个电子和一个质子,或从底物(如琥珀酸) 接受两个电子和两个质子而还原: NADH+H++FMN=NAD++FMNH2 琥珀酸+FAD=延胡索酸+FADH2
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NAD+ NADP+
FMN FAD 铁硫桥
递氢体
递氢体
单电子传递体
3 铁硫蛋白类
4 辅酶Q类
递氢体
5 细胞色素类
铁卟啉衍生物 单电子传递体
电子传递链(呼吸链)中氢和电 子的传递是有严格顺序和方向的,所以 呼吸链中各传递体的位置和排列次序也 是严格有序的。
三、电子传递链的种类及其传递体的排列 顺序:
NADH
产生ATP 数目
FADH2
2、画出电子传递抑制剂的作用部位(94页 图6-4),并解释氰化物、CO的中毒原理。
电子传递中的四个复合体
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
抗霉素A
抗霉素A(antimycin A,A3 ),化学式 C26H36N2O9,相对分子质量520.5,是一类由 链霉菌产生的大环内脂类天然抗生素,具有抗 昆虫、螨类和真菌等生物活性。
一、电子传递链的概念(91页下方)
在生物氧化过程中,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。又称呼吸链。
还原型 代谢物
脱氢后的代谢物
NADH呼吸链
典型的呼吸链
FADH2呼吸链
真核细胞中,电子传递链存在于线粒体的内膜上
自学空间
5、细胞色素类
细胞色素是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白质 的总称。 (有颜色) 根据吸收光谱的不同将细胞色素分为a,b,c三类。
细胞色素还原酶血红素辅基的铁原子, 在电子传递中发生可逆的Fe3+ Fe2+ 的互 变起传递电子的作用。一个细胞色素每次传 递一个电子。 功能:单电子传递体
自学空间
问题导课
最近有媒体报道,一个1岁大的婴儿 喝了半碗鲜榨苹果汁,结果很快开始呕 吐,家长赶紧把孩子送往医院,医生说 可能是苹果核里的氰化物导致中毒。
氰化物是什么物质?
氰化物导致人体中毒的生物化学原理 是什么?
§ 6-2 电子传递链(呼吸链)
一、电子传递链的概念 二、电子传递链的组成及功能 三、电子传递链的电子传递顺序 四、呼吸链的电子传递抑制剂
小组合作,阅读课本91-93页有关电子传递链的 组成及其功能,找到下列问题的答案: 1、烟酰胺脱氢酶类传递体的辅酶是 和 ;它们的功能 是 。 2、黄素脱氢酶类传递体的辅酶是 或 ;它们的功能是 。
3、铁硫蛋白类传递体的辅酶是 它们的功能是 。 ;
1、烟酰胺脱氢酶类 ,以NAD,NADP为辅酶
NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要 电子供体之一。
呼吸链的电子传递抑制剂图示
抗霉素A
氰化物 一氧化碳 硫化氢 叠氮化合物
萎锈灵
鱼藤酮 安密妥 杀粉蝶菌素
氰化物导致人体中毒的生物化学原理 是什么? 氰化物(CN-)能抑制NADH呼吸链中 细胞色素氧化酶的活力,即阻断了电子 由cytaa3向氧分子的传递。
友情提示:含有氰化物的食物有:苹
果核、樱桃核、杏仁等。
第六章 生物氧化与氧化磷酸化
温故知新
脱氢 、 加水脱氢 1、生物氧化的方式有 加氧 、 、脱电子 。 伴随的还原反应方式有 脱氧 、 加氢 、加电子。
2、一般将水解时能释放 20.9 kj/mol的化学键叫高 能键。ATP 是高能磷酸化合物的代表,它是能量 的 携带 者 传递 者,但不是能量的贮存库。 3、以高能磷酸形式贮存能量的物质叫 磷酸原 , 它在脊椎动物中是 磷酸肌酸 。
利用专一性电子传递抑制剂选择性的阻 断呼吸链中某个传递步骤,再测定链中各 组分的氧化-还原状态情况,是研究电子传 递中电子传递体顺序的一种重要方法。
2、常用的几种电子传递抑制剂及其作用部位
(1)鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素:其作用是阻断 电子在NADH—Q还原酶内的传递,所以阻断了电子 由NADH向CoQ的传递。 (2)抗霉素A:它是由链酶素分离出的抗生素,有 干扰细胞色素还原酶中电子从细胞色素bH的传递作 用,从而抑制电子从还原型QH2向cytC1的传递作用。 (3)氰化物(CN-)、叠氮化物(N3-)、一氧化碳 (CO)等:其作用是阻断电子在细胞色素氧化酶中 传递,即阻断了电子由cytaa3向分子氧的传递。
课后网络学习:如何有效除去食物中
的氰化物?
鱼藤酮
一种杀虫剂,存在于亚洲热带及亚 热带区所产豆科鲁藤属植物根中, 在一些中草药如地瓜子、苦檀子、 昆明鸡血藤根中也含有。鱼藤酮杀 虫作用较强,可用作蔬莱的杀虫剂, 对蚜虫的毒性较烟碱大10~15倍, 对家蝇的毒性比除虫菊大6倍,对人 畜没有大的危害。鱼藤酮对鱼毒性 特大,浓度为 1:13000000就可使 鱼类昏迷而导致死亡,故民间将鱼 藤用于捕鱼。鱼藤酮的急性毒性与 滴滴涕相仿,使用中仍须注意。
2.黄素脱氢酶类 , 以FMN,FAD为辅酶
3.铁硫蛋白类(Fe—S)
铁硫蛋白中辅基是铁硫桥(Fe—S)含有等量铁原子 和硫原子,其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子
表示无机硫原子
铁硫蛋白类
自学空间
小组合作,阅读课本91-93页有关电子传递链的 组成及其功能,找到下列问题的答案: 1、烟酰胺脱氢酶类传递体的辅酶是 NAD+和 NADP+ ;它们的功能 是 递氢体 。 2、黄素脱氢酶类传递体的辅酶是 FMN或 FAD ;它们的功能是 递氢体。
4、辅酶Q类(CoQ)又称泛醌 ;它的功能 是 递氢体。 5、细胞色素Cyt类的辅基是 铁卟啉衍生物 。 细胞色素Cyt种类较多,它们在典型线粒体呼 吸链中的排列顺序依次是 Cytb——Cytc1——Cytc——Cytaa3 O2 细胞色素Cyt的功能是 单电子传递体 。
归纳:
二、五类传递体的名称、辅酶/辅基、功能: 传递体类别的名称 辅酶/辅基 功能
TCA中3次用到
还原型代谢物MH2,经过NADH呼吸链,将 2H传递到O2生成水,同时产生3个ATP. 2、FADH2呼吸链(琥珀酸氧化呼吸链) 图 琥珀酸,经过FADH2呼吸链,将2H传递到 O2生成水,同时产生2个ATP.
四、电子传递抑制剂 94页
1、概念 能够阻断呼吸链中某部位电子传递的物 质称为电子传递抑制剂。
呼吸链的各组分(传递体)在线粒体内膜上是按 一定顺序排列的,在线粒体内膜上主要有两条呼 吸链:
NADH氧化呼吸链 FADH2氧化呼吸链(琥珀酸氧化呼吸链)
呼吸链的各组分(传递体)排列的依据是:按照 氧化还原电势由底到高排列。
读一读,画一画 94页图6-3
三、电子传递链的种类及其传递体的排列 顺序: 应用最广泛:如 1、NADH呼吸链:
萎锈灵
萎锈灵是一种具有内吸作用的杂环类杀菌剂。 纯品为白色针状结晶。难溶于水,可溶于甲醇、 丙酮、苯等有机溶剂。遇碱性物质容易分解失 效。剂型有可湿性粉剂、乳油等。主要用于防 治高粱丝黑穗病等禾谷类黑穗病,也可防治小 麦锈病、棉草病害、粟白发病等。对人畜低毒。
作业:
1、填表:
呼吸链 呼吸链排列顺序
3、铁硫蛋白类传递体的辅酶是 鉄硫桥 ; 它们的功能是 单电子传递体 。
自学空间
4、辅酶Q类(CoQ)又称 是 。 ;它的功能
5、细胞色素Cyt类的辅基是 。 细胞色素Cyt种类较多,它们在典型线粒体呼 吸链中的排列顺序依次是
细胞色素Cyt的功能是
。
4.辅酶Q(CoQ)
辅酶Q(CoQ)又称泛醌,有时简称Q。是脂溶性 辅酶。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ也是递氢体。