二、呼吸链 electron transfer chain ,ETC,respiratory chain 代谢物脱下的成对氢原子(2H)通过多种酶和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,所以将此传递链称为呼吸链或电子传递链。
ATP合酶 即复合体Ⅴ。位于线粒体内膜的基质侧。
ATP合酶 F0:为疏水蛋白质,是镶嵌在线粒体内膜中的质子通道。 F1:为亲水蛋白质,由33亚基组成,催化生成ATP。 OSCP:寡霉素敏感相关蛋白,位于F0与F1之间,使ATP合酶在寡霉素存在时不能生成ATP。
线粒体内膜上有呼吸链的所有酶 基质中有三羧酸循环、脂肪酸氧化、转氨等酶类 线粒体膜的通透性 外膜有高通透性有转运通道 各种物质的转运体,小分子可以自由通透
内膜高度选择性通透性 可通过物质: ATP、AMP、Pi、丙酮酸、琥珀酸、 α-酮二酸、苹果酸、柠檬酸、 谷氨酸等 不可通过物质: H+、NADPH、NADP、草酰乙酸等
(一)呼吸链的组成 呼吸链=递氢体+递电子体 NAD Fe-S FMN Cyt FAD CoQ
1. 烟酰胺核苷酸 NAD+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,又叫CoⅠ,主要作为呼吸链的一个组分,起递氢体作用; NADP+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,又叫CoⅡ,主要在还原性生物合成中作为供氢体。 二者的递氢部位是烟酰胺部分,为Vit PP。
NAD+(Co I)结构:
NADP+(Co II)结构:
烟酰胺 NADH+H+
2. 黄素辅基 FMN:黄素单核苷酸 FAD:黄素腺嘌呤二核苷酸 FMN和FAD中异咯嗪环上1、10位氮之间的共轭双键可加氢、脱氢,起递氢体作用。 异咯嗪及核醇部分为Vit B2(核黄素)。
FMN ,FAD
异咯嗪 + 2 H F M N 或 A D ( 氧 化 型 ) 还 原 1
3. 泛醌 (ubiquinone, UQ) 即辅酶Q(CoQ),属于脂溶性醌类化合物,带有多个异戊烯侧链。 因其为脂溶性,所以游动性大,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。
+ 2 H 氧 化 型 O 还 原
4. 铁硫蛋白(Fe-S) 分子中含有非卟啉铁和对酸不稳定的硫,又叫铁硫中心。 各种铁硫蛋白含Fe—S的数目不同,有Fe2—S2和Fe4—S4。铁除与硫连接外,还与肽链中Cys残基的巯基连接。 分子中通过一个Fe的氧化还原而传递电子,为单电子传递体。
5. 细胞色素类(Cytochrome, Cyt) 是一类以铁卟啉为辅基的电子传递白。 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。
(二)呼吸链成分的排列顺序 实验方法: 测各组分的E0,由低到高排列。 将各组分在体外拆开重组。 用呼吸链的抑制剂,抑制剂前的组分为还原态,抑制剂后的组分为氧化态。 以无氧时的呼吸链为对照,缓慢给氧后观察各组分的氧化顺序。
人线粒体呼吸链复合体 复合体 酶名称 辅基 Ⅰ NADH-泛醌还原酶 FMN,Fe-S Ⅱ 琥珀酸-泛醌还原酶 FAD,Fe-S Ⅲ 泛醌-细胞色素C还原酶 铁卟啉,Fe-S Ⅳ 细胞色素C氧化酶 铁卟啉,Cu
四种复合体的排列关系
NADH氧化呼吸链 :是体内主要的呼吸链。 琥珀酸氧化呼吸链( FADH2氧化呼吸链):是体内次要的呼吸链。
线粒体内重要代谢物氧化的途径: