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细胞色素c cyt.c) 细胞色素c(cyt.c)
它是电子传递链中一个
独立的蛋白质电子载体, 独立的蛋白质电子载体, 位于线粒体内膜外表, 位于线粒体内膜外表, 属于膜周蛋白, 属于膜周蛋白,易溶于 它与细胞色素c 水.它与细胞色素c1含 有相同的辅基, 有相同的辅基,但是蛋 白组成则有所不同. 白组成则有所不同.在 电子传递过程中, 电子传递过程中,cyt. c通过 Fe3+ Fe2+ 的互变起 电子传递中间体作用. 电子传递中间体作用.
(1)概念及位置 呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链,它是代 呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链,
谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一系 谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后, 列的传递体,最后传递给被激活的氧原子, 列的传递体,最后传递给被激活的氧原子,而生 成水的全部体系.在真核生物细胞内, 成水的全部体系.在真核生物细胞内,它位于线 粒体内膜上,原核生物中,它位于细胞膜上. 粒体内膜上,原核生物中,它位于细胞膜上.
第五章 生物氧化
生物氧化概念 生物氧化的特点 生物氧化的本质及过程 NADH和 NADH和FADH2的彻底氧化
一,生物氧化概念 生物氧化概念
有机物在生物体内的氧化包括物质分解 分解和 分解 产能 O CO + H O
2 2 2
呼吸作用
细胞呼吸(微生物)
二,生物氧化的特点 生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程, 1. 生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程,
三,生物氧化的本质及过程
1. 本质
生物氧化的本质是电子的得失, 生物氧化的本质是电子的得失,失 电子者为还原剂,是电子供体, 电子者为还原剂,是电子供体,得电子者为 氧化剂,是电子受体在生物体内,它有三种 氧化剂,是电子受体在生物体内, O2 方式: 方式: 苯丙氨酸 酪氨酸 加氧氧化 电子转移
3.
有氧氧化
生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行. 生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行. 在有氧条件下, 在有氧条件下,好气生物或兼性生物吸收空 气中的氧作为电子受体 电子受体, 气中的氧作为电子受体,可将燃料分子完全 氧化分解,这称为有氧氧化 有氧氧化. 氧化分解,这称为有氧氧化.因为有氧氧化 燃烧完全,产能多,所以,只要有氧气存在, 燃烧完全,产能多,所以,只要有氧气存在, 细胞都优先进行有氧氧化. 细胞都优先进行有氧氧化.
它是由NAD 接受多种代谢产物脱氢得到的产物. 它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物. NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供 NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供 体之一. 体之一.
铁硫蛋白
铁硫蛋白(简写为Fe-S)是一种与电子传递有关的 铁硫蛋白(简写为Fe S)是一种与电子传递有关的 Fe-
4. 生物能及其存在形式 生物能和ATP ① 生物能和ATP
ATP是生物能存在的主要形式 ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式. 生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热
力学的规律.
② 高能化合物
生物体通过生物氧化所产生的能量,除一部分 用以维持体温外,大部分可以通过磷酸化作用 转移至高能磷酸化合物ATP中.
CoQ
2e
-
Cyt-Fe3+ c1
Cyt-Fe3+ a
-
Cyt-Fe2+ a3
2e
1 -O2 2
c
Cyt-Fe2+ 2 e- Cyt-Fe3+ 2H+
Cyt-Fe2+ 2 e Cyt-Fe3+ 复复复IV (细细细细c氧氧泛) 氧 -
O2- H2O
复复复III (泛泛-细细细细c泛泛泛) 泛
NADH: NADH:还原型辅
生物氧化是一个分步进行的过程. 分步进行的过程 5. 生物氧化是一个分步进行的过程.每一步都由 特殊的酶催化, 特殊的酶催化,每一步反应的产物都可以分离 出来. 出来.这种逐步进行的反应模式有利于在温和 的条件下释放能量,提高能量利用率. 的条件下释放能量,提高能量利用率. 生物氧化释放的能量,通过与ATP合成相偶联, ATP合成相偶联 6. 生物氧化释放的能量,通过与ATP合成相偶联, 转换成生物体能够直接利用的生物能ATP ATP. 转换成生物体能够直接利用的生物能ATP.
O CH 3O CH 3O O CH3 (CH2CH C CH 2)nH CH3
n=6-10
泛醌细胞色素c 泛醌细胞色素c还原酶
简写为 QH2-cyt. c 还原酶 , 即复合物 III, 它 简写为QH cyt. 还原酶, 即复合物III,
是线粒体内膜上的一种跨膜蛋白复合物, 是线粒体内膜上的一种跨膜蛋白复合物,其作 用是催化还原型QH 的氧化和细胞色素c cyt. 用是催化还原型 QH2的氧化和细胞色素 c( cyt. c)的还原. 的还原.
O H3N
+
O P O A O
-
O P O O
-
C O
酰基腺苷酸
O
氨甲酰磷酸
O P O A O
-
RCH C O N H3
+
氨酰基腺苷酸
b)
O O P O
-
焦磷酸化合物
O O P O O
-
NH2 N O O O P
-
N N N H H OH
焦磷酸
O O P OCH2
-
O P O
-
ATP(三磷酸腺苷) (三磷酸腺苷) 7.3千卡/摩尔
2e -
复复复II ( 琥 琥 琥琥 琥 泛) 2Cyt-Fe2+
2e 1 -O2 2
NAD
FMNH2 2H CoQ Fe S
S
NADH + H 2H
2Cyt-Fe3+ 2e 2H+ 复 复 复I (NADH-泛泛泛泛泛) 泛
2e Cyt-Fe2+ -
FMN Fe S
CoQH2
O2-
H2O
Cyt-Fe2+ Fe-S b Fe-S CoQH2 e- Cyt-Fe3+ 2
根据生物体内高能化合物键的特性可以把
他们分成以下几种类型: 他们分成以下几种类型: ① 磷氧键型 a) 酰基磷酸化合物
O C O CH2 O P O
-
O ห้องสมุดไป่ตู้H OH O O O
-
O CH3 C O
O P O O
-
P O
3-磷酸甘油酸磷酸 11.8千卡/摩尔
乙酰磷酸 10.1千卡/摩尔
O R C O
cyt. QH2-cyt. c 还原酶
QH2 + 2 cyt. c (Fe3+) ==== Q + 2 cyt. c (Fe2+) + 2H+ cyt. cyt.
QH2-cyt. c还原酶由9个多肽亚基组成.活性 cyt. 还原酶由9个多肽亚基组成.
部分主要包括细胞色素b 部分主要包括细胞色素 b 和c1, 以及铁硫蛋白 Fe(2Fe-2S).
NADH + Q +
NADH NADHQ还原酶 H+ ========= NAD+
+
QH2
NADH NADH泛醌还原酶
泛醌
( 简写为 Q ) 或辅酶 -Q ( CoQ ) : 它是电 简写为Q 或辅酶CoQ)
子传递链中唯一的非蛋白电子载体. 子传递链中唯一的非蛋白电子载体 . 为 一种脂溶性醌类化合物. 一种脂溶性醌类化合物.
细胞色素c 细胞色素c氧化酶
简写为cyt. c 氧 简写为cyt.
S Fe S S S Fe S S
-----半半------
-----半半------
简写为NADHQ还原酶, 即复合物I,它的作用是 简写为NADH 还原酶, 即复合物I NADH
NADH NADH泛醌还原酶
催化NADH的氧化脱氢以及Q的还原. 催化NADH的氧化脱氢以及Q的还原.所以它既是一 NADH的氧化脱氢以及 种脱氢酶,也是一种还原酶. NADH 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 16个多肽亚基 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. 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 FMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质子 的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质子, 成还原型FMNH 还原型FMNH 成还原型FMNH2.还原型FMNH2可以进一步将电子 转移给Q 转移给Q.
脱氢氧化
OH CH3CHCOOH NAD
+
乳酸脱氢酶
NADH
O CH3CCOOH
2. 无氧氧化
在无氧条件下,兼性生物或厌气生物能利用 在无氧条件下,
细胞中的氧化型物质作为电子受体,将燃料分 作为电子受体, 细胞中的 作为电子受体 子氧化分解,这称为无氧氧化 无氧氧化. 子氧化分解,这称为无氧氧化.这些生物有的 以有机物分子作为最终的氢受体(如厌氧发酵), 以有机物分子作为最终的氢受体(如厌氧发酵) 有的则以无机物分子作为氢受体( 有的则以无机物分子作为氢受体(如微生物中 的化能自养菌对NO 的利用) 的化能自养菌对NO3-,SO42-的利用).
线粒体呼吸链
(2)组成
呼吸链由许多个组分组成, 呼吸链由许多个组分组成,参加呼吸链的氧化还 原酶有烟酰胺脱氢酶类,黄素脱氢酶类, 原酶有烟酰胺脱氢酶类,黄素脱氢酶类,铁硫蛋 白类,细胞色素类,辅酶Q类等. 白类,细胞色素类,辅酶Q类等.
COOH
2H
CH2CH2COOH 2H
SH2
+
FAD Fe*S Cytb
③
硫酯键型
NH2
O
N N N OCH2
