细胞色素C氧化酶a3
生物氧化
此经典结论来源于: ①P/O比值 ②自由能变化 (二)氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度
由“化学渗透假说”阐明 基本要点： 电子经呼吸链传递时，通过复合体的质子泵功能， 可将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞 浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当 质子顺浓度梯度经ATP合酶回流时释放能量，驱 动ADP与Pi生成ATP。
②琥珀酸氧化呼吸链
以FADH2为电子供体，电子传递顺序： 琥珀酸→复合体Ⅱ →CoQ →复合体Ⅲ →Cyt c →复合体Ⅳ →O2
电子在呼吸链传的过程中，复合体 Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ有质子泵的功能。 一对电子经过这些复合体分别向线粒体内 膜膜间腔侧泵出4H﹢, 4H﹢, 2H﹢ ★合成1分子ATP需要4个质子，经NADH氧 化呼吸链传递泵出10个质子，生成约2.5分 子ATP,经琥珀酸氧化呼吸链传递泵出6个质 子，生成约1.5分子ATP。
复合体Ⅳ
• 酶名称：细胞色素c氧化酶 • 功能辅基：Cyt a，Cyt a3，CuA, CuB • 功能：将电子从细胞色素C传递给氧（实质 是氧化Cyt c还原氧气 ）；质子泵 • 特点：由Cyt a和Cyt a3组合形成Cyt aa3 发 挥作用
氧化呼吸链的两条途径
①NADH氧化呼吸链
以NADH为电子供体，电子传递顺序： NADH→复合体Ⅰ →CoQ →复合体Ⅲ →Cyt c →复合体Ⅳ →O2
氧化磷酸化
体内生成ATP的过程 1.氧化磷酸化（偶联磷酸化／呼吸链磷酸化） 是指 由代谢物脱下的氢，在呼吸链电子传递过程中，释 放能量，释能过程与ADP磷酸化生成ATP偶联。 2.底物水平磷酸化，是指ADP发生磷酸化作用与脱 氢反应偶联，电子重排能量重新分布，生成ATP的 过程。（不经电子传递）
细胞色素氧化酶和细胞色素c氧化酶
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细胞色素氧化酶亚基
细胞色素氧化酶亚基1. 概述细胞色素氧化酶（cytochrome oxidase）是一种重要的酶类，参与细胞中的能量代谢过程。
其中细胞色素氧化酶亚基起着重要的催化作用。
本文将从细胞色素氧化酶的结构和功能、细胞色素氧化酶亚基的特点以及其在生物体中的作用等多个角度深入探讨细胞色素氧化酶亚基的重要性及其相关知识。
2. 结构和功能细胞色素氧化酶是一种多酶复合体，由多个亚基组成，并在细胞色素c的呼吸链中发挥关键作用。
细胞色素氧化酶亚基是细胞色素氧化酶中的一个重要组成部分，负责催化细胞色素c的氧化反应。
细胞色素氧化酶亚基的结构复杂多样，主要包括细胞色素a和细胞色素a3两类。
其中，细胞色素a位于细胞色素氧化酶亚基的中心，能与氧和电子高效结合，并参与催化氧化反应。
而细胞色素a3在细胞色素氧化酶亚基中的位置相对较外围，具有维持结构稳定性和电子传递等功能。
细胞色素氧化酶亚基的功能主要体现在催化氧化还原反应过程中。
它接受细胞色素c传递的电子，并将其与氧结合形成水。
细胞色素氧化酶亚基的活性位点含有多个金属离子，其中铁和铜是其功能所必需的重要元素。
通过这些金属离子的配位作用，细胞色素氧化酶亚基能够高效地催化氧化反应，将细胞色素c传递的电子转化为水和能量。
3. 细胞色素氧化酶亚基的特点细胞色素氧化酶亚基具有一些独特的特点，使其在细胞代谢过程中发挥着重要的作用。
3.1 具有高度保守性细胞色素氧化酶亚基在不同生物体中具有高度保守性，表现为其基本结构和序列的高度相似性。
这种保守性保证了细胞色素氧化酶亚基的结构和功能在各个生物体中的稳定性和一致性。
3.2 催化效率高细胞色素氧化酶亚基具有高催化效率，能够将氧和电子高效地结合，催化氧化反应。
其活性位点的特殊结构和金属离子的协同作用使其能够在瞬间完成氧化还原反应，高效地转化能量。
3.3 受多种因素影响细胞色素氧化酶亚基的活性受多种因素的影响。
包括温度、pH值、金属离子浓度等。
这些因素会影响细胞色素氧化酶亚基的结构和功能，进而影响其催化效率和反应速率。
细胞色素c和细胞色素c氧化酶
细胞色素c和细胞色素c氧化酶细胞色素c（Cytochrome c）是一种存在于细胞内线粒体内膜上的蛋白质。
它在呼吸链中起着重要的作用，参与细胞内的电子传递过程。
细胞色素c氧化酶（Cytochrome c oxidase）是一种双氧还蛋白，也是呼吸链中的一个关键酶。
细胞色素c是由细胞色素c基因编码的，它的结构特点是含有一个铁血红素分子。
在细胞色素c中，铁离子能够接受电子，并在不同的氧化还原状态间转移。
这使得细胞色素c能够在呼吸链中传递电子，从而参与氧化磷酸化过程。
细胞色素c氧化酶是呼吸链中最后一个电子传递酶，也是线粒体内膜上的一个复合物。
它由多个亚基组成，其中包括多个细胞色素c 和多个细胞色素a3分子。
细胞色素c氧化酶的主要功能是将细胞色素c中的电子与氧气结合，产生水和能量。
这个过程被称为细胞色素氧化。
细胞色素c氧化酶的反应可以分为四个阶段：电子传递、氧气结合、质子泵和质子还原。
在电子传递阶段，细胞色素c将电子从细胞色素c还原酶中接收，并将其传递给细胞色素a3。
在氧气结合阶段，氧气与细胞色素a3结合，形成氧合物。
在质子泵阶段，细胞色素a3的结构发生变化，将质子从细胞内转运到细胞外。
在质子还原阶段，细胞色素a3的结构再次变化，将质子从细胞外转运到细胞内。
细胞色素c和细胞色素c氧化酶在细胞内的电子传递过程中起着重要的作用。
细胞色素c通过将电子从细胞色素c还原酶传递到细胞色素c氧化酶，促使氧气与细胞色素a3结合，形成水和能量。
这个过程是细胞内的呼吸过程，也是维持细胞生存所必需的。
细胞色素c和细胞色素c氧化酶还参与了其他重要的生物学过程。
细胞色素c在细胞凋亡中发挥了重要的调节作用，它能够与凋亡因子相互作用，触发细胞凋亡的信号传递。
细胞色素c氧化酶在某些疾病中也起着关键作用，如线粒体疾病和神经系统疾病。
细胞色素c和细胞色素c氧化酶的研究对于理解细胞内的呼吸过程和相关疾病的发生机制具有重要意义。
科学家们通过研究这些蛋白质的结构和功能，揭示了它们在细胞内电子传递和能量产生中的作用。
2020年考研西医综合模拟试题及答案(6)
2020年考研西医综合模拟试题及答案（6）一、A型题：在每小题给出的A、B、C、D四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。
213．下列关于物质在体内氧化和体外燃烧的特点，哪一项是准确的?A．都需催化剂B．都需在温和条件下实行C．都是逐步释放能量D．生成的终产物基本相同214．下列哪一项不是呼吸链的组成成分?A．COQB．NADPHC．FADD．FMN215．不参与组成琥珀酸氧化呼吸链的成分是A．FADB．FMNC．CytclD．CoQ216．关于FAD的叙述，下列哪项是错误的?A．是一种辅基B．递氢机制与FMN相同C．只传递电子，不传递质子D．含l分子核黄素、l分子腺嘌呤、2分子核糖、2分子磷酸217．关于呼吸链的描述，下列哪项是错误的7A．NADH呼吸链是提供氧化磷酸化所需能量的主要途径B．呼吸链的各组分是按标准氧化还原电位，由低到高排列的C．电子传递方向从高还原电位流向高氧化电位D．每对氢原子氧化时都产生3个ATP218．呼吸链与磷酸化相偶联的部位是A．FAD→coQB．FMN→CoQC．CoQ→CytbD．Cytc→Cytaa3219．下列哪种物质脱下的氢不进入NADH呼吸链?A．脂酰CoAB．异柠檬酸C．丙酮酸D．3-羟丁酸220．下列哪种物质脱下的氢经呼吸链传递后P／O比值为1？A．丙酮酸B．苹果酸C．谷氨酸D．抗坏血酸221．下列关于氧化磷酸化偶联机理的化学渗透学说，哪一项是错误的?A．H+不能自由通过线粒体内膜B．呼吸链中各递氢体可将H+从线粒体膜内转运到膜外C．在线粒体膜内外形成电化学梯度而储存能量D．线粒体膜内外形成的电化学梯度包括H+浓度梯度和跨膜电位差222．一氧化碳能够抑制A．硫铁蛋白B．细胞色素cC．细胞色素bD．细胞色素aa3223．氰化物中毒是因为A．作用于呼吸中枢，换气不足B．干扰血红蛋白携带氧的水平C．破坏线粒体结构D．抑制呼吸链224．下列化合物中哪一个是线粒体氧化磷酸化的解偶联剂?A．氯霉素B．抗霉素AC．2，4-二硝基苯酚D．二巯基丙醇225．下列哪种物质是呼吸链的氧化磷酸化抑制剂?A．寡霉素B．抗霉素AC．二巯基丙醇D．CO226．正常机体氧化磷酸化速度的主要调节因素是A．甲状腺激素B．ADPC．mtDNA突变D．还原当量227．下列不属于高能磷酸化合物的是A．磷酸烯醇式丙硐酸B．磷酸肌酸C．乙酰磷酸D．1-磷酸葡萄糖228．关于还原当量穿梭系统的描述，下列哪项是错误的? A．NADH不能自由穿过线粒体膜B．经α-磷酸甘油穿梭进入线粒体的2H氧化时可产生2个ATP C．苹果酸一天冬氨酸穿梭过程中需消耗1个ATPD．α-磷酸甘油穿梭主要存有与脑和骨骼肌中229．加单氧酶主要存有于A．线粒体B．微粒体C．溶酶体D．内质网230．关于微粒体氧化体系的叙述，下列哪项是错误的?A．伴有磷酸化B．不产生ATPC．可参与体内代谢物的生物转化D．可参与药物的生物转化二、B型题：每小题只能从中选择1个最符合题目要求的，每个选项能够被选择一次或多次。
生物化学-考试知识点_4生物氧化
生物氧化单选题一级要求1 从低等的单细胞生物到高等的人类,能量的释放、贮存和利用都以下列哪一种为中心?A D GTPATPBEUTPCTPCCCTTPD2 3 4 下列物质中哪种是呼吸链抑制剂?ADATP BE寡酶素2,4-二硝基苯酚氰化物" 二氧化碳 D NADH脱氢酶可以以下列什么物质作为受氢体:ADNAD+FMNBEFAD CoQ以上都不是 D 能以甲烯蓝为体外受氢体的是:A氧化酶 BD不需氧脱氢酶CE需氧脱氢酶Cyt CCyt aa3 C5 参与糖原合成的核苷酸是:A D CTPTTPBEGTP C UTPGTPUMP C6 7 参与蛋白质合成的核苷酸是:ADCTPADPBEUTP CGMP C 能直接以氧作为电子接受体的是:A细胞色素 b BD细胞色素 C细胞色素 a3 CE细胞色素 b1细胞色素 C1 D8 9 氢原子经过呼吸链氧化的终产物是:ADH2O2CO2BEH2OOC H+B 加单氧酶催化代谢需要下列哪种物质参与?ACENAD+ B 细胞色素b细胞色素 P450细胞色素 b5D 细胞色素 aa3CDC101112 下列物质中哪一种称为细胞色素氧化酶?ADCytP450Cytaa3B CytcCytaC CytbNAD+CoQE生物氧化中大多数底物脱氢需要哪一种作辅酶?ADNADH+H+的受氢体是:FADCoQBEFMNCytcCCA FADB FMND 硫辛酸E CytbBC13 14151617能将 2H+游离于介质而将电子递给细胞色素的是:A NADH+H+B E FAD2HC CC C CoQD FMN2HNADPH+H+ CytP 450主要分布在:A 线粒体B 溶酶体 内质网微粒体 β-羟丁酸H 2OD 胞浆E C下列物质氧化中哪个不需经 NADH 氧化呼吸链?A 琥珀酸B 苹果酸 D 谷氨酸 E 异柠檬酸AD需氧脱氢酶催化的反应终产物是:A COB E CO 22H + D H 2O 2下列哪种酶属需氧脱氢酶?A 乳酸脱氢酶B D L-氨基酸氧化酶NADH 脱氢酶 C E 琥珀酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 B1819除了下列哪一种化合物外,其它物质分子中都含有高能磷酸键: A 磷酸烯醇式丙酮酸 B D 磷酸肌酸C E ADP葡萄糖-6-磷酸 1,3-二磷酸甘油酸D下列有关 ATP 的叙述,哪一项是错误的?A C D E ATP 是腺嘌啉核苷三磷酸B ATP 含 2个高能磷酸键 ATP 的高能磷酸键可转移给葡萄糖形成 G-6-P ATP 水解为 ADP+Pi ΔG °-7.3 kcal/mol 通过 ATP 酶作用,ADP 磷酸化为 ATP E20 21在三羧酸循环中,哪一步是通过底物水平磷酸化,形成高能磷酸化合物的A 柠檬酸→α-酮戊二酸B α-酮戊二酸→琥珀酸C E 琥珀酸→延胡索酸 苹果酸→草酰乙酸D 延胡索酸→苹果酸 B下列有关不需要氧脱氢酶的叙述,哪一项是错误的?A 不能以 O2为直接受氢体B C D E 一种辅酶可作为多种不需氧脱氢酶的辅酶 一种酶可催化多种底物脱氢催化反应可逆,既能提供氢,又能接受氢 作为呼吸链的一员,起传递电子的作用 C22胞浆中 1摩尔乳酸经彻底氧化分解后产生 ATP 的摩尔数是: A 9或 10 B 11或 12 17或 18C 13或 14D 15或 16E E C2324 胞浆中形成NADH+H +,经苹果酸穿梭后酶摩尔产生ATP 的摩尔数是:A 1B 2C 3D 4E 5氰化物能与下列哪种物质结合从而阻断呼吸链的生物氧化?A 细胞色素 C C 细胞色素 aa3B 细胞色素 b D 细胞色素 b1E 细胞色素 b5CBA25 2627催化单纯电子转移的酶是:A 以 NAD+为辅酶的酶B D 细胞色素和铁硫蛋白 加单氧酶C E 需氧脱氢酶 脱氢酶下列那种酶催化的反应属于底物水平的磷酸化?A C E 3-磷酸甘油酸激酶 己糖激酶B 3-磷酸甘油醛脱氢酶 D 琥珀酸脱氢酶 丙酮酸脱氢酶 各种细胞色素在呼吸链中的排列顺序是:A C E c-bl-cl-aa3-O2 cl-c-b-aa3-O2 b-c-cl-aa3-O2B c-cl-b-aa3-O2 b-cl-c-aa3-O2 D DE28 29不需氧脱氢酶的辅助因子是:A D NAD + FMNB NADP +C FADE 以上都是下列有关呼吸链的叙述哪些是正确的?A 体内最普遍的呼吸链为 NADH 氧化呼吸链BCDE 呼吸链的电子传递方向从高电势流向低电势 如果不与氧化磷酸化偶联,电子传递就中断 氧化磷酸化发生在胞液中β羟丁酸通过呼吸链氧化时 P/O 比值为 2A30 31下列有关 ATP 的叙述,哪一点是错误的?A C D E ATP 是腺嘌啉核苷三磷酸B ATP 含 2个高能磷酸键 ATP 的高能磷酸键可转移给葡萄糖形成 G-6-P ATP 水解为 ADP+Pi ΔG °-7.3 kcal/mol 通过 ATP 酶作用,ADP 磷酸化为 ATP E 下列关于生物氧化呼吸链的叙述哪项是不正确的?A 组成呼吸链的各成份按 E'0值从小到大的顺序排列BCDE 呼吸链中的递氢体同时也都是递电子体 呼吸链中的递电子体同时也都是递氢体 电子传递过程中伴有 ADP 磷酸化 抑制呼吸链中细胞色素氧化酶,则整个呼吸链的功能丧失 C32 333435一克分子琥珀酸脱氢生成延胡索酸时,脱下的一对氢经过呼吸链氧化生成水,同时生成多少克分子 ATP? A 1 B 2 C 3 D 4 E 6 B 1mol 琥珀酸脱氢生成延胡索酸,脱下的氢通过呼吸链传递,在 KCN 存在是,可生成多少 molATP?A 1B 2C 3D 4E 无 ATP E 线粒体外 NADH 经苹果酸穿梭进入线粒体后氧化磷酸化,能得到的最大 P/O 比值约为:A 0B 1 B 2 D 3 E 以上都不是 D氰化物中毒是由于抑制了那种细胞色素的作用?A cytaB cytbC cytcD cytaa3E cytclDA36 37催化底物直接以氧为受氢体产生水的酶是:A 黄嘌呤氧化酶B 细胞色素氧化酶C E 琥珀酸脱氢酶 以上都不是D 乳酸脱氢酶 CO 影响氧化磷酸化的机理在于:A 使 ATP 水解为 ADP 和 Pi 加速B 解偶联作用CDE 使物质氧化所释放的能量大部分以热能形式消耗 影响电子在细胞色素 b 与 C1之间传递影响电子在细胞色素 aa3与 O2之间传递E38 39 一克分子丙酮酸在线粒体内彻底氧化生成CO 2及H 2O 可产生多少克分子ATP?A 4B 8C 12D 14E 15 E 人体活动主要的直接供能物质是:A 葡萄糖B 脂肪酸C ATPD GTPE 磷酸肌酸 CA40 41参与磷脂合成的核苷酸是: A D CTP GDP B UTP C GTP E CMP加单氧酶又名羟化酶或混合功能氧化酶其特点是:A 将氧分子(O2)加入底物,故称加单氧酶BCDE 主要参与为细胞提供能量的氧化过程催化氧分子中的一个原子进入底物,另一个被还原产生水 催化底物脱氢,以氧为受氢体产生 H2O2具有氧化、还原、羟化、水解等多种功能,故称混合功能氧化酶 CD42 4344呼吸链的电子递体中,有一种组分不是蛋白质而是脂质,这就是:A D NAD+ CoQB E FMN CytC C Fe-S UTP有肌肉细胞中,高能磷酸键的主要贮存形式是:A D 当电子通过呼吸链传递给O 2被CN -抑制后,这时偶联磷酸化的情况是:ATP B E GTP ADP 磷酸肌酸EEA 在部位 1可进行B D 在部位 2可进行C E 在部位 1、2仍可进行在部位 1、2、3都可进行 在部位 1、2、3都不能进行,呼吸链中断45 46472,4-二硝基酚抑制细胞代谢的功能,可能由于阻断下列哪一种生化作用所引起A 糖酵解作用B D 肝糖原的异生作用柠檬酸循环 C E 氧化磷酸化以上都不是 C下列物质中哪一种含有高能键?A α-磷酸甘油B 3-磷酸甘油酸C E 1-磷酸甘油D 1,3-二磷酸甘油酸 6-磷酸葡萄糖 D下列哪种酶是需氧脱氢酶?A 细胞色素氧化酶B 琥珀酸脱氢酶C 6-磷酸葡萄糖脱氢酶D 乳酸脱氢酶E单胺氧化酶 E 48 二硝基酚能抑制下列哪种代谢途径?A糖酵解 BD 肝糖异生C E 氧化磷酸化蛋白质合成脂肪酸合成C二级要求495051 能使氧化磷酸化减慢的物质是:ADVitB1GDPBEADPAMPCCATPC 能使氧化磷酸化加速的物质是:A ATP BEADPGTPCoASHD VitC B 下列哪一种蛋白质不含血红素?A过氧化氢酶 BD过氧化物酶铁硫蛋白CE细胞色素 C肌红蛋白 DCA525354 下列氧化还原系统哪一个氧化还原电位最高?A延胡索酸/琥珀酸 B 氧化型泛醌/还原型泛醌CEcytaa3--Fe3+/Fe2+NAD+/NADHD cytb-Fe3+/Fe2+下列哪种物质脱下的一对氢经呼吸链传递后P/O比值约为 3?Aβ-羟丁酸 B α-磷酸甘油CE琥珀酸 D 抗坏血酸以上都不是正常情况,ADP浓度是调节线粒体呼吸的主要因素.劳动或运动时ATP因消耗大而急剧减少,此时ABCDEADP相应地大量增加,引起ATP/ADP比值下降,呼吸随之加快ADP相应地减少,以维持ATP/ADP比值在正常范围ADP大幅度减少,导致ATP/ADP比值增高,呼吸随之加快ADP大量产生并不断磷酸化生成ATP以补充ATP的消耗ADP也减少但较ATP减少的程度低,因此ATP/ADP比值增高,刺激呼吸加快A5556 除了下列哪一种化合物外,其它什么物质分子中都含有高能磷酸键: A磷酸烯醇式丙酮酸 BD磷酸肌酸CEADP 葡萄糖-6-磷酸1,3-二磷酸甘油酸 D P/O比值是指:A每消耗一克分子氧所消耗无机磷的克原子数BCDE每消耗一克原子氧所消耗无机磷的克原子数每消耗一克分子氧所消耗无机磷的克分子数每消耗一克原子氧所消耗无机磷的克分子数每消耗一克分子氧所合成ATP的克分子数 B。
线粒体13种蛋白质的功能
线粒体13种蛋白质的功能
线粒体13种蛋白质均与线粒体的呼吸链有关，主要功能如下：
1. NADH-脱氢酶（complex I）：在呼吸链中接受NADH的电子，并将其传递给辅酶Q。
同时，该蛋白质将质子从线粒体基质侧输送到线粒体内膜间隙，促进质子梯度生成。
2. 辅酶Q-还原酶（complex III）：将来自辅酶Q的电子传递给细胞色素c，并同时将质子从基质侧输送到内膜间隙，促进质子梯度生成。
3. 细胞色素c氧化酶（complex IV）：将来自细胞色素c的电子和氧气结合，形成水，并同样将质子从基质侧输送到内膜间隙，促进质子梯度生成。
4. ATP合酶（complex V）：利用质子梯度来催化ADP和磷酸根的结合，形成ATP。
5. 线粒体微管相关蛋白1（TRAK1）：参与线粒体的运动和定位。
6. 抗坏血酸转运蛋白家族成员3（SLC23A3）：通过将抗坏血酸转运到线粒体中，促进线粒体呼吸链的正常运作。
7. 呼气肌肝酸脱氢酶（ALDH2）：通过将糖代谢产物乙酰辅酶A 转化为乙醛，进而将乙醛氧化为乙酸，参与细胞的能量代谢和解毒反应。
8. 线粒体甘油酰基转移酶（CPT1）：将脂肪酸转移到线粒体内，促进脂肪酸氧化代谢。
9. 线粒体核酸酶（TWNK）：参与线粒体DNA的复制、修复和维护。
10. 线粒体转录因子A（TFAM）：调控线粒体DNA的转录和复制。
11. 细胞色素c1（CYC1）：通过传递电子参与复杂III的呼吸链反应。
12. 细胞色素b（CYB）：与细胞色素c1一起参与呼吸链反应，传递电子。
13. COX5A：作为细胞色素c氧化酶中的一个次单位，参与将氧和质子还原成水的反应。
细胞色素C还原酶
能量
ATP
热能
生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中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。
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。
生物氧化与体外氧化之不同点 生物氧化
体外氧化
反应环境温和，酶促反应逐步进行，能 量逐步释放，能量容易捕获， ATP 生成 效率高。 通过加水脱氢反应使物质能间接获得氧， 并增加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合 产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。
能量突然释放。
物质中的碳和氢直接氧结合
生成CO2和H2O 。
糖原
生物氧化的一般过程
三酯酰甘油 蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油
氨基酸
乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi 呼吸链
ATP H2O
第一节
生成ATP的氧化磷酸化体系
The Oxidative Phosphorylation System with ATP Producing
CoQ→ Fe-S→ CoQ
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。
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+;
R=H2PO3: NADP+
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
FMN 结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯 嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是 FMN· 。在 可逆的氧化还原反应中显示3 种分子状态，属于单、 双电子传递体。
生化填空
41. DNA热变性紫外吸收增加，常将50%DNA变性时的温度称为熔点温度，用符号Tm表示，其大小与DNA中GC含量呈正相关。
42. 稀有核苷假尿苷中的糖苷键是C1-C5连接的。
43. 核酸的碱基具有共轭双键，因此具有紫外吸收性质，吸收峰在260nm附近，根据核酸和蛋白质的紫外吸光度即260nm与280nm（A）之比，可判断核酸提取分离的纯度。
36. B-型双螺旋每旋转一圈有10对核苷酸，高度为3.4nm，双螺旋的直径为2nm。
37. 双螺旋DNA两条链的碱基序列互补，其中A与T陪读形成2个氢键；G与C配对形成3个氢键。
38. 维持DNA双螺旋结构稳定的力有氢键、碱基堆积力、离子键。
39. 组成tRNA三叶草结构的四臂四环分别是氨基酸臂、二氢尿嘧啶臂、反密码臂、TψC臂和二氢尿嘧啶环、反密码环、额外环、TψC环。
46. 生物体中最重要的高能化合物是ATP，它是生物体能量的携带者，在能量代谢中起着共同中间体的作用。ATP-ADP的循环是生物系统中能量交换的基本形式。
47. 真核细胞呼吸链定位于线粒体内膜上，原核细胞呼吸链定位于细胞膜上。
48. NADH电子传递链由烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白酶类、铁硫蛋白、辅酶Q、和细胞色素类组成，递氢体是NAD+、FMN和CoQ，递电子体是铁硫蛋白和细胞色素类。
56. 通常情况下，细胞中的能荷值为0.8左右，细胞中能荷高时，抑制ATP的生成，但促进ATP的转变和利用。相反，能荷低时，则加速合成ATP的反应而抑制ATP的消耗作用。
57. 每对电子通过NADH-CoQ还原酶时，有4个质子从基质泵出，通过细胞色素bc1复合物时有2个质子从基质泵出，通过细胞色素氧化酶时有4个质子从基质泵出。
《生物化学教学》第五章 生物氧化
例如，哺乳动物细胞内的泛醌中有10个 异戊二烯单位，故该泛醌又被叫做CoQ10。 至于其它细胞，则或为6个，或为8个。
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CoQ能可逆地还原为氢醌，据此而传 递质子和电子。
CoQ在线粒体内膜上未与蛋白质结合 ，又具脂溶性，故可在膜脂中自由泳动。
它不仅是呼吸链中的传递体，而且可以 在膜的内外两侧之间同时传递质子和电子 。
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NADH泛醌还原酶
简写为NADHQ还原酶, 即复合物I， 它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及 Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是 一种还原酶。 NADHQ还原酶最少含有16
个多肽亚基。它的活性部分含有辅基FMN和 铁硫蛋白。
FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质 子，形成还原型FMNH2。还原型FMNH2可以 进一步将电子转移给Q。
２. 电子传递抑制剂
能在某一部位阻断呼吸链中电子传递的物质 即是电子传递抑制剂。
NADH → FMN→ FeS →CoQ → Cytb→ FeS→ Cytc1
I
II
→ Cytc → Cytaa3 →O2 III
例如，位点I处的鱼藤酮、安密妥； 位点II处的抗霉素A； 位点III处的氰化物、CO等．
QH2-cyt. c 还原酶 QH2 + 2 Cyt. c (Fe3+) ==== Q + 2 Cyt. c (Fe2+) + 2H+
QH2-Cyt. c还原酶由9个多肽亚基组成。活性 部分主要包括细胞色素b 和c1，以及铁硫蛋白（ 2Fe-2S）。
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线粒体呼吸链
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一般以NADH 呼吸链为最多，存在最为广泛 。
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•NAD+及与NAD+偶联的脱氢酶
电子传递部位：NADH、NADPH
•黄素及与黄素偶联的脱氢酶
电子传递部位：FMN、FAD
•CoQ（泛醌,UQ）
脂溶性，在线粒体内膜上具有高 度流动性，含量高。
•铁硫蛋白
Fe3+ + e
Fe2+ 非血红素铁
三类铁硫蛋白
•细胞色素类
Cyt是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质
合
（×106） 链的
产生
上的相
体
数目
质子
对比率
I NADH-CoQ还原 0.7～0.9 酶或NADH脱氢 酶
II 琥珀酸-CoQ还原 0.14 酶
III CoQ-细胞色素c还 0.25 原酶
IV 细胞色素c氧化酶 0.16～ 0.17
〉30 FMN、铁硫蛋 是 鱼藤酮、安米 1
白
妥、杀粉菌素
4～5 11 13
OH ∣
Fe (III)+
HO-Y
CuB2+
H2O
细胞色素C氧化酶 a3-CuB中心使O2还 原生成H2O的过程
Fe (III) CuB2+ H+, e -
O ‖ Fe (IV)
·O-Y
OH ∣
CuB+
H+
OH ∣ Fe (III)
HO-Y
CuB2+
H+
O ‖
Fe (IV)
HO-Y
HO-Y
O ‖ Fe (IV)
20
16
细胞色素c 6
细胞色素aa3 1
Hale Waihona Puke 几种呼吸链抑制剂的作用位点
安米妥
几种呼吸链抑制剂的化学结构
呼吸链的拆分和重组
4个复合物、CoQ、Cytc
呼吸链上各电子传递体的排列顺序
各传递体的位置专一，不可逆
复合体I、II、III和IV的结构和性质
复
别名
大小 多肽 辅酶或辅基 是非 抑制剂 在内膜
化学渗透学说图解
支持化学渗透学说的主要的证据
（1）氧化磷酸化的进行需要完整的线粒体内膜的存在。 （2）使用精确的pH计可以检测到跨线粒体内膜的质子梯
度存在。据测定，一个呼吸活跃的线粒体的膜间隙的 pH要比其基质的pH低0.75个单位。 （3）破坏质子驱动力的化学试剂能够抑制ATP的合成。 （4）从线粒体内膜纯化得到一种酶能够直接利用质子梯 度合成ATP，此酶称为F1F0-ATP合酶。 （5）人工建立的跨线粒体内膜的质子梯度也可驱动ATP 的合成
FAD、铁硫蛋 白、血红素b
血红素b、血 红素c、铁硫 蛋白
Cu、血红素a
非
萎锈灵
2
(carboxin)
是
抗霉素A
3
是 CO、H2S、
6～7
CN－、叠氮化
物
复合体I：NADH- CoQ还原酶
NADH脱氢酶是主要成分 NADH FMN Fe-S CoQ 4个质子泵入线粒体膜间隙
复合物II：琥珀酸-CoQ氧化还原酶
呼吸链的三种类型
• 原核细胞的细胞膜和真核细胞的线粒体内 膜，通过氧化磷酸化产生ATP：NADH呼吸链、 FADH2呼吸链
• 真核细胞内质网，参与某些代谢物的合成 或降解，不产生ATP：细胞色素P450呼吸链
呼吸链的组分
• NAD+及与NAD+偶联的脱氢酶 • 黄素及与黄素偶联的脱氢酶 • 辅酶Q：流动的电子传递体 • 铁硫蛋白 • 细胞色素：流动的电子传递体 • 氧气
氧化磷酸化
• 呼吸链的主要功能是产生能量货币ATP。当电子沿着 呼吸链向下游传递的时候总伴随着自由能的释放，释 放的自由能有很大一部分用来驱动ATP的合成，这种 与电子传递偶联在一起的合成ATP方式（ADP被磷酸 化）被称为氧化磷酸化。
氧化磷酸化的偶联机制
☻ 化学偶联假说 ☻ 构象偶联假说 ☺ 化学渗透学说
生物氧化与非生物氧化反应的比较
• 共同点： 反应的本质都是脱氢、失电子或加氧； 被氧化的物质相同，终产物和释放的能量也相同。
• 主要差别： 生物氧化的主要方式为脱氢； 生物氧化在酶的催化下进行，因此条件比较温和； 生物氧化是在一系列酶、辅酶（辅基）和电子传递体 的作用下逐步进行的，每一步释放一部分能量。
琥珀酸脱氢酶是主要成分 琥珀酸 FAD Fe-S蛋白 无质子泵出
Cytb
CoQ
复合体III： CoQ- 细胞色素c 还原酶
CoQ Cytb Fe-S蛋白 Cytc1 Cytc 4个质子泵出
复合体 IV:细胞色素c氧化酶
Cytc CuA Cyta CuB-a3 O2 2个质子泵出
NADH呼吸链 FADH2呼吸链
该学说由Peter Mitchell于1961年提出，其核心内 容是电子在沿着呼吸链向下游传递的时候，释放 的自由能转化为跨线粒体内膜（或跨细菌质膜） 的质子梯度，质子梯度中蕴藏的电化学势能直接 用来驱动ATP的合成。驱动ATP合成的质子梯度 通常被称为质子驱动力（pmf），它由化学势能 （质子的浓度差）和电势能（内负外正）两部分 组成。
氧化还原反应
H
H2O、ATP？？？
参与生物氧化主要的酶
氧化酶（Oxidases） 脱氢酶（Dehydrogenases）最普遍 过氧化物酶（Peroxidases） 加氧酶（Oxygenase ）
呼吸 链
(Respiratory Chain)
定义——生物氧化过程中从代谢物脱下来的氢和电子 需要经过一系列中间传递体，最后才与氧气形成水， 在其间能量逐步释放。这种由一系列传递体构成的链 状复合体称为电子传递体系或简称为呼吸链。
OH ∣
CuB+
H+
e-
H2O
目录
复合体
细胞色素 血红素
aa3
a
b
b
c
c
c1
c
几种细胞色素的性质比较
线粒体内膜上的定位
辅基与蛋白质的连接方式
跨膜蛋白 跨膜蛋白 水溶性的外周蛋白 （膜间隙一侧） 跨膜蛋白
非共价键 非共价键
共价键
共价键
分子氧 电子的最终受体
如何确定呼吸链各组分的排列顺序
测定各成分的标准氧化还原电位（E0＇）
根据在有氧环境下氧化反应达到平衡时各电子传递体的 还原程度来确定
使用特异性呼吸链抑制剂和人工电子受体 呼吸链的拆分和重组
呼吸链各组分的标准氧化还原电位
在有氧条件下，线粒体中TCA循环反应达到平衡时，呼吸链中 各组分的还原程度
电子传递体 还原程度(%)
辅酶I 53
黄素蛋白 细胞色素b
Fe3+ + e
Fe2+
血红素铁
Cytb Fe-S Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→O2
细胞色素C氧化酶CuA中心
细胞色素氧化酶a3-CuB中心
Fe (Ⅱ)
HO-Y O2
CuB+
e-
HO-Y
Fe (Ⅱ)
HO-Y(Tyrosine 244)
CuB+
Fe (III)+ CuB+
e-