呼吸链的传递与能量释放
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名词解释1、呼吸链:呼吸链又叫电子传递链,是由位于线粒体内膜(真核)中的一系列电子传递体按标准氧化还原电位,由低到高顺序排列组成的一种能量转换体系。
2、生物氧化:能源物质在活细胞中氧化分解,释放化学能并转化为生物能的生化过程,称 为生物氧化,又叫细胞氧化或细胞呼吸。
3、联合脱氨基作用:将转氨基作用与谷氨酸氧化脱氨基作用联合进行,促进各种氨基酸脱去氨基生成α-酮酸和氨的过程称氨基酸的联合脱氨基作用。
例如:丙氨酸的联合脱氨基作用。
4、DNA 内切酶:具有识别双链DNA 分子中特定核苷酸序列,并由此切割DNA 双链的核酸内切酶统称为限制性核酸内切酶。
5、酵解与发酵:.酵解 葡萄糖经1,6-二磷酸果糖和3-磷酸甘油酸降解,生成丙酮酸并产生ATP的代谢过程。
6、分子杂交:不同来源的变性DNA ,若彼此之间有部分互补的核苷酸顺序,当它们在同一溶液中进行热变性和退火处理时,可以得到分子间部分配对的缔合双链,此过程叫分子杂交。
7、增色效应:伴随着变性,核酸的紫外吸收值增加,此现象为增色现象。
减色效应:复制过程中,紫外吸收值降低,次现象为减色现象。
8、逆转录:以RNA 为模板,依靠逆转录酶的作用,以四种脱氧核苷三磷酸(dNTP)为底物,产生DNA 链。
9、等电点:分子所带正负电荷相等,净电荷为零的环境PH 成为等电点。
10、活性中心:酶分子上直接参与底物的结合并对其进行催化的区域。
11、酶的活性中心:酶分子上由与催化功能有关的原子或基团构成的特殊的空间结构,称为酶的活性中心C COOH CH COOH CH 2COOH C COOH O CH 2CH 2COOH CH COOH NH 2CH 2谷氨酸NH 2CH 3CH 3O 丙氨酸丙酮酸谷丙转氨酶NA D NA DP 或NA DH 或NA DPH H +++H +NH 3L-谷氨酸脱氢酶α-酮戊二酸。
呼吸链与电⼦传递 在三羧酸循环中,⼄酰CoA氧化释放的⼤部分能量都储存在辅酶(NADH和FADH2)分⼦中。
细胞利⽤线粒体内膜中⼀系列的电⼦载体(呼吸链),伴随着逐步电⼦传递,将NADH或FADH2进⾏氧化,逐步收集释放的⾃由能最后⽤于ATP的合成,将能量储存在ATP的⾼能磷酸键。
■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。
参与传递的电⼦载体有四种∶黄素蛋⽩、细胞⾊素、铁硫蛋⽩和辅酶Q,在这四类电⼦载体中,除了辅酶Q以外,接受和提供电⼦的氧化还原中⼼都是与蛋⽩相连的辅基。
●黄素蛋⽩(flavoproteins)黄素蛋⽩是由⼀条多肽结合1个辅基组成的酶类,每个辅基能够接受和提供两个质⼦和电⼦。
●细胞⾊素(cytochromes)细胞⾊素是含有⾎红素辅基(图7-24)的⼀类蛋⽩质。
在氧化还原过程中,⾎红素基团的铁原⼦可以传递单个的电⼦。
⾎红素中的铁通过Fe3+和 Fe2+两种状态的变化传递电⼦;在还原反应时,铁原⼦由Fe3+状态转变成Fe2+状态;在氧化反应中,铁由Fe2+转变成Fe3+. 四个卟啉环都含有侧链,不同的细胞⾊素所含侧链不同。
图中所⽰是细胞⾊素c,⾎红素与多肽的两个半胱氨酸共价结合,但在⼤多数细胞⾊素分⼦中,⾎红素并不与多肽共价结合。
●铁硫蛋⽩(iron-sulfur proteins, Fe/S protein)铁硫蛋⽩是含铁的蛋⽩质,也是细胞⾊素类蛋⽩。
在铁硫蛋⽩分⼦的中央结合的不是⾎红素⽽是铁和硫,称为铁-硫中⼼(iron-sulfur centers)。
醌(uniquinone UQ)或辅酶Q(coenzyme Q)辅酶Q是⼀种脂溶性的分⼦,含有长长的疏⽔链,由五碳类戊⼆醇构成。
如同黄素蛋⽩,每⼀个醌能够接受和提供两个电⼦和质⼦(图7-26),部分还原的称为半醌,完全还原的称为全醌(UQH2)。
呼吸链呼吸链的研究概念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,又称为电子传递链。
人线粒体呼吸链复合体(一)呼吸链的组成复合体酶名称复合体Ⅰ复合体Ⅱ复合体Ⅲ复合体ⅣNADH-泛醌还原酶琥珀酸-泛醌还原酶泛醌-细胞色素C还原酶细胞色素c氧化酶辅基FMN,Fe-SFAD,Fe-S铁卟啉,Fe-S铁卟啉,Cu多肽链数3941013泛醌和Cyt c 不包含在上述四种复合体中1.复合体Ⅰ(NADH-泛醌还原酶)FMN;Fe-S N-1a/b ;Fe-S N-2;Fe-S N-3;Fe-S N-4NADH→→CoQNADH 还原酶+4×(Fe-S)铁硫蛋白铁硫蛋白(Fe-S)共有9种同工蛋白;分子中含有由半胱氨酸残基硫原子及无机硫原子与铁离子形成的铁硫中心(铁硫簇),一次可传递一个电子至CoQ。
有缘学习更多+谓ygd3076或关注桃报泛醌(CoQ)CoQ:是醌式化合物,可接受一对质子和一对电子,是呼吸链上唯一的有机分子,在膜中比较自由。
2.复合体Ⅱ(琥珀酸-泛醌还原酶)FAD;Fe-S 1;b 560;Fe-S 2;Fe-S 3琥珀酸→→CoQ琥珀酸脱氢酶+3×(Fe-S)+Cyt b 5603.复合体Ⅲ(泛醌-细胞色素c 还原酶)b 562;b 566;Fe-S;c 1QH 2→→Cyt c2×Cyt b + Cyt c 1+(Fe-S)铁卟啉辅基的分子结构3.复合体Ⅳ(细胞色素c 氧化酶)Cu A →a→a 3→Cu B 还原型Cyt c → → O 2Cyt a+Cyt a 3呼吸链各组分排列的顺序(二)呼吸链的类型⑴NADH呼吸链NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2)⑵琥珀酸呼吸链(FADH2琥珀酸→复合体Ⅱ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c →复合体Ⅳ→O2有缘学习更多+谓ygd3076或关注桃报:奉献教育(店铺)NADH呼吸链呼吸链FADH2电子传递抑制剂抑制部位 1. 抑制NADH → Q 还原酶内的电子传递的所在传递抑制部位 2. 抑制CoQ → c1抑制部位 3. 抑制细胞色素氧化酶中电子的传递谢谢观看。
呼吸链的五个组成成分一、呼吸链的概述呼吸链是细胞内的一个重要代谢途径,包括一系列的酶和载体,负责将食物中的能量转化为细胞内的高能化合物三磷酸腺苷(ATP)。
呼吸链由五个主要组成成分构成,分别是NADH脱氢酶复合物、细胞色素C氧化还原酶复合物、细胞色素C氧化酶、ATP合酶和质子泵。
二、NADH脱氢酶复合物NADH脱氢酶复合物是呼吸链中的第一个组成成分。
它位于线粒体内膜上,由多个亚基组成。
其主要功能是将NADH的电子转移到呼吸链中的下一个组成成分。
NADH脱氢酶复合物通过一系列的氧化还原反应,将NADH的电子从高能态转移到低能态,并将释放出的能量储存起来。
1. 亚基结构NADH脱氢酶复合物由多个亚基组成,包括NADH结合亚基、铁硫蛋白亚基、呼吸链亚基等。
每个亚基在复合物中都有特定的功能,协同作用,完成电子转移的过程。
2. 电子转移过程NADH脱氢酶复合物通过一系列的氧化还原反应,将NADH的电子从高能态转移到低能态。
在这个过程中,复合物内的铁硫蛋白亚基和呼吸链亚基扮演着重要的角色,它们能够接收和释放电子,将电子传递给下一个组成成分。
三、细胞色素C氧化还原酶复合物细胞色素C氧化还原酶复合物是呼吸链中的第二个组成成分。
它位于线粒体内膜上,由多个亚基组成。
其主要功能是将从NADH脱氢酶复合物接收到的电子传递给下一个组成成分,并将释放出的能量储存起来。
1. 亚基结构细胞色素C氧化还原酶复合物由多个亚基组成,包括细胞色素C亚基、细胞色素A 亚基、细胞色素B亚基等。
每个亚基在复合物中都有特定的功能,协同作用,完成电子转移的过程。
2. 电子转移过程细胞色素C氧化还原酶复合物将从NADH脱氢酶复合物接收到的电子传递给下一个组成成分。
在这个过程中,复合物内的细胞色素C亚基、细胞色素A亚基和细胞色素B亚基扮演着重要的角色,它们能够接收和释放电子,将电子传递给下一个组成成分。
四、细胞色素C氧化酶细胞色素C氧化酶是呼吸链中的第三个组成成分。
06⽣物化学习题与解析--⽣物氧化⽣物氧化⼀、选择题A 型题1 .下列对呼吸链的叙述不正确的是A .复合体Ⅲ和Ⅳ为两条呼吸链所共有B .呼吸链中复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ有质⼦泵功能C .递氢体也必然递电⼦D .除 Cytaa 3 外,其余细胞⾊素都是单纯的递电⼦体E . Cyta 和 Cyta 3 结合较紧密2 .⼈体内⽣成 ATP 的主要途径是A .三羧酸循环B .氧化C .氧化磷酸化D .底物⽔平磷酸化E .糖酵解3 .呼吸链存在的部位是A .胞浆B .线粒体内膜C .线粒体内D .线粒体外膜E .细胞膜4 .细胞⾊素 C 氧化酶含有下列哪种⾦属元素A .鋅B .镁C .钙D .酮E .钼5 .下列哪种酶中含有硒元素A .乳酸脱氢酶B .⾕胱⽢肽过氧化物酶C .细胞⾊素 C 氧化酶D .过氧化氢酶A .两条呼吸链排列在线粒体外膜上B .两条呼吸链都含有复合体ⅡC .解偶联后,呼吸链就不能传递电⼦了D .通过呼吸链传递 1 个氢原⼦都可能⽣成 2.5 分⼦ ATPE .两条呼吸链的汇合点是辅酶 Q7 .能直接与氧结合的细胞⾊素类是A . CytbB . CytcC . Cytc 1D . Cytaa 3E . CytP 4508 .在线粒体内 NADH 进⾏氧化磷酸化的 P/O ⽐值为A. 1B. 1.5 C . 2.5 D. 4 E. 59 .电⼦按下列各式传递时能偶联磷酸化的是A .Cytc→Cytaa 3B .CoQ→CytbC .Cytaa 3 →1/2O 2D .琥珀酸→ FAD E. 以上都不是10 .关于化学渗透假说叙述错误的是A .必须把线粒体内膜外侧的 H + 通过呼吸链泵到内膜来B .需在线粒体内膜两侧形成电位差C .质⼦泵的作⽤在于存储能量D .由英国学者 Mitchell 提出E . H + 顺浓度梯度由膜外回流时驱动 ATP 的⽣成11 下列代谢物经过⼀种酶催化后脱下的 2H 不能经过 NADH 呼吸链氧化的是A . CH 3 CH 2 CH 2 CO~SCoAB .异柠檬酸C .α- 酮戊⼆酸D . HOOC-CHOH-CH 2 -COOHE . CH 3 -CO-COOH12 .影响氧化磷酸化的激素是A .胰岛素D .胰⾼⾎糖素E .肾上腺⽪质激素13 . NADH 和 NADPH 中含有共同的维⽣素是A . VitB 1 B . VitB 2C . VitPPD . VitB 12E . VitB 614 .体内能量存储的主要形式是A . ATPB . CTPC . ADPD .肌酸E .磷酸激酸15 .下列化合物中哪⼀个不是⾼能化合物A .⼄酰 CoAB .琥珀酰 CoAC . AMPD .磷酸激酸E .磷酸烯醇式丙酮酸16 .体内 CO 2 来⾃A .碳原⼦被氧原⼦氧化B .呼吸链的氧化还原过程C .有机酸脱羧D .脂肪分解E .糖原分解17 .苹果酸穿梭系统需要下列哪种氨基酸参与A . GlnB . AspC . AlaD . LysE . Val18 .肌⾁中能量的主要存储形式是C . UTPD . CTPE .磷酸肌酸19 .氰化物中毒是由于它抑制了A . CytbB . CytcC . CytP 450D . Cytaa 3E . Fe-S20 .下述各酶催化的反应与 H 2 O 2 有关,但例外的是A .⾕胱⽢肽过氧化物B .触酶C . SOD D .黄嘌呤氧化酶E .混合功能氧化酶(⼆)B 型选择题A. Vit-PPB. Vit-B 12 C . Fe-S D. ⾎红素 E. 苯醌结构1. CoQ 分⼦中含有2. NAD + 分⼦中含有A. 核醇B. 铁硫蛋⽩C. 苯醌结构D. 铁卟啉类E. 异咯嗪环3. CoQ 能传递氢是因为分⼦中含有4. FAD 传递氢其分⼦中的功能部分是A. F 1B. F 0 C . α- 亚基 D. OSCP E. β- 亚基5. 能与寡酶素结合的是6. 质⼦通道是A. NAD + /NADHB. NADP + /NADPHE. CoQ/ CoQH 27. 物质氧化时,⽣成 ATP 数的依据是8. 调节氧化磷酸化运转速率的主要因素是A. CH 3 -CO-S~ CoAB. PEPC. CPD. GTPE. 1,3- ⼆磷酸⽢油酸9. 上述化合物不含⾼能磷酸键的是10. 属于磷酸酐的物质是11. 属于混合酸酐的物质是(三) X 型题1. ⽣物氧化的特点是A. 反应条件温和B. 有酶参加的酶促反应C. 能量逐步释放D. 不需要氧E. 在细胞内进⾏2. 脱氢( 2H )进⼊琥珀酸氧化呼吸链的物质是A. 琥珀酸B. β- 羟丁酸C. 线粒体内的α- 磷酸⽢油D. HOOC-CH 2 -CH 2 -COOH3. 以 NAD + 为辅酶的脱氢酶有A. α- 磷酸⽢油醛脱氢酶B. 异柠檬酸脱氢酶C. 琥珀酸脱氢酶D. 苹果酸脱氢酶E. 脂酰 CoA 脱氢酶4. 琥珀酸氧化呼吸链和 NADH 氧化呼吸链的共同组成部分是A. NADHB. 琥珀酸C. CoQ5. 下列含有⾼能键的物质有A. ATPB. AMPC. ⼄酰 CoAD. 磷酸肌酸E. 琥珀酰 CoA6. 氧化磷酸化偶联部位有A. NADH→CoQB. CoQ→Cyt b , cC. Cy t c→Cyt aa 3D. Cyt aa 3 → O 2E. FAD→CoQ7. 琥珀酸氧化呼吸链中氢原⼦或电⼦的传递顺序为A. 琥珀酸→FADB. FMN→CoQ→CytC. FAD→CoQD. b→c 1 →c→aa 3E. FAD→Cyt b8. 下列每组内有两种物质,都能抑制呼吸链同⼀个传递步骤的是A. 粉蝶霉素 A 和鱼藤酮B. BAL 和寡霉素C. DNP 和 COD. H 2 S 和 KCNE. 异戊巴⽐妥和 CO9. 脱氢需经过α- 磷酸⽢油穿梭系统的物质有A. 琥珀酸B. CH 3 -CHOH-COOHC. 3- 磷酸⽢油醛D. 柠檬酸E. 丙酮酸10. 线粒体内可以进⾏的代谢是A. 三羧酸循环B. 氧化磷酸化E. 酮体的合成11. ⽣物氧化中 CO 2 的⽣成⽅式有A. α- 单纯脱羧B. α- 氧化脱羧C. β- 单纯脱羧D. β- 氧化脱羧E. 以上都是12. 体内清除 H 2 O 2 的酶有A. 过氧化氢酶B. SODC. 过氧化物酶D. 加双氧酶E. 单加氧酶⼆、是⾮题1.NAD + 在呼吸链中传递两个氢原⼦。
呼吸链呼吸链是指存在于线粒体内膜上的,按⼀定顺序排列的⼀系列酶或辅酶,其作⽤是以传递电⼦和质⼦的形式传递代谢脱下的氢原⼦(2H),最后是活化的氢和活化的氧结合⽣成⽔,该传递链进⾏的连锁反应与细胞摄取氧的呼吸过程有关,故称为呼吸链,也叫电⼦传递连。
(⼀)呼吸链的组成呼吸链的4个酶复合体和2个游离存在的电⼦传递体(CoQ和Cyt c)组成,他们按照上图的顺序排列。
1.图中显⽰的复合体Ⅰ,即NADH-Q还原酶(NADH-Q reductase),⼜称为NADH脱氢酶,只是⼀个具有相对分⼦质量880kDa的⼤蛋⽩质分⼦,含有42条多肽链,其中含有的辅基有黄素单核苷酸(FMN)、Fe-S簇(⾄少六种,且与蛋⽩质结合后称为铁-硫蛋⽩),功能是催化⼀对电⼦从NADH传递给CoQ,⼀对电⼦从复合物Ⅰ传递时伴随着4个质⼦被传递到膜间隙。
发⽣反应:NADH +Q+5H N+ →QH2 + 4H p+NAD+2.图中显⽰的紫⾊⼩体,即辅酶Q,⼜称泛醌,它以不同形式在电⼦传递链中起到传递电⼦的作⽤,处在中⼼地位,它在呼吸链中是⼀种和蛋⽩质结合不紧密的辅酶,这使得他在黄素蛋⽩和细胞⾊素类之间能够作为⼀种特殊灵活的电⼦载体起作⽤。
3.图中显⽰的复合体Ⅱ,即琥珀酸-Q还原酶,他是嵌在线粒体内膜的酶蛋⽩,完整的酶还包括柠檬酸中氧化为延胡索酸的琥珀酸脱氢酶,功能是催化电⼦从琥珀酸传递给辅酶Q,复合物Ⅱ传递电⼦时不伴随氢的传递。
4.图中显⽰的复合体Ⅲ,即细胞⾊素还原酶,他的作⽤是催化电⼦是从GH2转移到细胞⾊素c,其⾎红素辅基的铁原⼦,在电⼦传递中发⽣2价和3价之间价态的可逆变化,细胞⾊素还原酶每传递⼀对电⼦,同时传递4个H+到膜间隙。
发⽣如下反应:QH2+2细胞⾊素c1(氧化态)+2H N+→Q+ 2细胞⾊素c1(氧化态)+4H p+5.图中显⽰的蓝⾊⼩体,即细胞⾊素c,它是⼀个相对分⼦质量为13kDa的较⼩球形蛋⽩质,它是唯⼀能溶于⽔的细胞⾊素,当他的单⼀⾎红素单位接受了来⾃复合体Ⅲ的⼀个电⼦后,细胞⾊素移动到复合体Ⅳ⽽将电⼦提供给位于复合体Ⅳ中的双核铜中⼼,在复合体Ⅲ和Ⅳ之间起传递电⼦的作⽤。
呼吸链与电子传递[细胞生物学]呼吸链与电子传递在三羧酸循环中,乙酰CoA氧化释放的大部分能量都储存在辅酶(NADH和FADH2)分子中。
细胞利用线粒体内膜中一系列的电子载体(呼吸链),伴随着逐步电子传递,将NADH或FADH2进行氧化,逐步收集释放的自由能最后用于ATP的合成,将能量储存在ATP的高能磷酸键。
■电子载体(electroncarriers)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。
参与传递的电子载体有四种∶黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q,在这四类电子载体中,除了辅酶Q以外,接受和提供电子的氧化还原中心都是与蛋白相连的辅基。
●黄素蛋白(flavoproteins)黄素蛋白是由一条多肽结合1个辅基组成的酶类,每个辅基能够接受和提供两个质子和电子。
●细胞色素(cytochromes)细胞色素是含有血红素辅基(图7-24)的一类蛋白质。
在氧化还原过程中,血红素基团的铁原子可以传递单个的电子。
血红素中的铁通过Fe3+和Fe2+两种状态的变化传递电子;在还原反应时,铁原子由Fe3+状态转变成Fe2+状态;在氧化反应中,铁由Fe2+转变成Fe3+.四个卟啉环都含有侧链,不同的细胞色素所含侧链不同。
图中所示是细胞色素c,血红素与多肽的两个半胱氨酸共价结合,但在大多数细胞色素分子中,血红素并不与多肽共价结合。
●铁硫蛋白(iron-sulfurproteins,Fe/Sprotein)铁硫蛋白是含铁的蛋白质,也是细胞色素类蛋白。
在铁硫蛋白分子的中央结合的不是血红素而是铁和硫,称为铁-硫中心(iron-sulfurcenters)。
醌(uniquinoneUQ)或辅酶Q(coenzymeQ)辅酶Q是一种脂溶性的分子,含有长长的疏水链,由五碳类戊二醇构成。
如同黄素蛋白,每一个醌能够接受和提供两个电子和质子(图7-26),部分还原的称为半醌,完全还原的称为全醌(UQH2)。
图7-26辅酶Q的氧化和还原形式辅酶Q的氧化还原分两步进行,先接受一个电子,得到部分还原,称为半醌,再得到一个电子,成为完全还原的醌,称为全醌。
呼吸链与ATP合成研究我们的身体中,有一个神秘的过程支撑着我们生命的运转。
这个过程被称为ATP 合成,它是细胞体内能量代谢的重要途径。
而ATP 合成又与呼吸链密不可分,可以说没有呼吸链,就没有 ATP 合成。
一、呼吸链的结构与功能那么,什么是呼吸链?在细胞线粒体的内膜上,有许多蛋白质构成呼吸链。
呼吸链由四个复合物(Complex I、Complex II、Complex III、Complex IV)和两个移动分子(质子和电子)组成。
复合物与移动分子之间通过电子传递实现高能物质的逐级氧化,最终释放能量,把质子注入线粒体内膜间隙。
这个过程伴随着 ATP 合成酶的旋转,从而产生 ATP。
同时,在氧存在的情况下,氧气也会接收电子,形成水分子释放出来。
呼吸链的功能在于产生能量,满足人体细胞对于能量的需求。
它是人体细胞适应环境,维持生命所必需的代谢过程之一。
呼吸链中,复合体中的许多蛋白质都是由人体自身合成的。
它们存在于线粒体膜上的特定位置,结构复杂,功能齐全。
二、ATP 合成机制而 ATP 合成,就是将化学能转化为生物能的过程。
人体的 ATP 合成主要依赖于两种机制:氧化磷酸化和糖酵解。
氧化磷酸化发生在细胞线粒体中,是通过转运细胞外的高能物质(如葡萄糖)经过氧化途径,产生高能化合物 NADH 和 FADH2,这些高能化合物通过呼吸链释放能量,产生 ATP。
糖酵解则是在细胞质内,把葡萄糖分解为乳酸或丙酮酸,可获得一定量的 ATP。
在这两种机制中,氧化磷酸化产生的 ATP 最多最快。
氧化磷酸化能够产生的能量最多,且几乎不会产生有害物质,所以它是人体细胞新陈代谢中主要的能量来源。
三、呼吸链与 ATP 合成的关系那么,呼吸链与 ATP 合成之间究竟是怎样关联的呢?呼吸链位于线粒体本体的内膜上,是细胞内产生 ATP 的场所。
ATP 合成机制依赖于呼吸链在氧化磷酸化过程中释放能量的能力,能够产生足够的 ATP。
在呼吸链中,NADH 和 FADH2 把电子输送到线粒体复合物上,通过电子传递,最终产生能量。
第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的2015-07-07 71757 0第八章生物氧化生物体内,物质常可通过加氧、脱氢、失去电子的方式被氧化。
营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径进行脱氢反应,产生的成对氢原子(2个氢质子的形式存在,是生物氧化和2个电子)以还原当量NADH+H+或FADH2(biological oxidation)过程中产生的主要还原性电子载体。
机体在进行有氧呼吸时,这些还原性电子载体通过一系列的酶催化和连续的氧化还原反应逐步失去电子(电子传递),最终使氢质子与氧结合生成水。
同时释放能量,驱动ADP磷酸化生成ATP,供机体各种生命活动的需要。
第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成彻底氧化生成水和ATP的过程与细胞的呼吸有生物体将NADH+H+和FADH2关,需要消耗氧,参与氧化还原反应的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成,形成一个连续的传递链,因此称为氧化呼吸链( oxidative respiratory chain)。
真核细胞ATP的生成主要在线粒体中进行,在氧化呼吸链中,参与传递反应的酶复合体按一定顺序排列在线粒体内膜上,发挥传递电子或氢的作用。
其中传递氢的酶蛋白或辅助因子称之为递氢体,传递电子的则称之为电子传递体。
由于递氢过程也需传递电子(2H++2e-),所以氧化呼吸链也称电子传递链(electron transfer chain)。
一、氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成氧化呼吸链是由位于线粒体内膜上的4种蛋白酶复合体( complex)组成,分别称之为复合体I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。
每个复合体都由多种酶蛋白和辅助因子(金属离子、辅酶或辅基)组成,但各复合体含有自己特定的蛋白质和辅助因子成分(表8-1)。
各复合体中的跨膜蛋白成分使其能够镶嵌在线粒体内膜中,并按照一定的顺序进行排列(图8-1)。
其中复合体I、Ⅲ和Ⅳ镶嵌于线粒体内膜的双层脂质膜,而复合体Ⅱ仅镶嵌在双层脂质膜的内侧。
呼吸的生物名词解释呼吸是生命的基本过程之一,它使得生物体能够摄取氧气并释放二氧化碳。
在生物学中,呼吸涉及到许多重要的生物学名词,其中包括氧气、呼吸器官、膜、氧化和呼吸链等。
本文将逐一解释这些名词,并对其在呼吸过程中的作用进行探讨。
首先,氧气是生命中至关重要的气体之一。
它是呼吸过程中不可或缺的组成部分,生物体通过呼吸吸入氧气,并将其输送到细胞中进行生物能量的产生。
在细胞内,氧气与葡萄糖反应,产生能量和二氧化碳。
因此,氧气的供应对于生物体的正常运作至关重要。
接下来,呼吸器官是生物体用于呼吸的特殊结构。
不同生物体的呼吸器官形式各异,例如人类拥有肺,鱼类有鳃等。
这些器官通过一系列的生理过程将氧气引入体内,并将二氧化碳排出体外。
通过呼吸器官,生物体能够及时地满足身体对氧气的需求,并将代谢产物排出体外,维持体内环境的稳定。
在呼吸过程中,膜也发挥着重要的作用。
膜是细胞内和细胞外之间的分隔结构,它具有选择性通透性,能够控制物质的进出。
在呼吸过程中,氧气需要通过细胞膜进入细胞内,而二氧化碳则需要通过细胞膜排出细胞外。
膜的存在使得呼吸过程能够高效进行,并维持细胞内外物质浓度的平衡。
此外,氧化是呼吸过程中的关键步骤之一。
氧化是指物质与氧气反应,产生能量和二氧化碳的过程。
在细胞中,葡萄糖通过氧化产生能量,这个过程被称为细胞呼吸。
细胞呼吸涉及到一系列的反应,包括糖解、乳酸发酵和三羧酸循环等。
通过氧化,生物体能够将有机物质转化为可利用的能量,维持生命的正常运作。
最后,呼吸链也是呼吸过程中的重要组成部分。
呼吸链是一种位于细胞膜上的酶复合物,它将氧化过程中产生的能量转化为细胞能够利用的形式。
在呼吸链中,氧气作为氧化剂接受电子,而电子则从一种细胞色素传递到另一种。
通过这一传递过程,能量逐渐释放,并最终用于产生细胞内的三磷酸腺苷(ATP)。
呼吸链的存在使得细胞能够高效地利用氧气,产生足够的能量。
综上所述,呼吸涉及到许多重要的生物学名词,包括氧气、呼吸器官、膜、氧化和呼吸链等。
第七章生物氧化1、生物氧化(biological oxidation):物质在体内进行氧化称生物氧化。
主要指营养物质在体内分解时逐步释放能量,最终生成CO2和水的过程。
生物氧化又称组织呼吸或细胞呼吸。
生物氧化释放的能量:主要(40%以上)用于ADP的磷酸化生成A TP,供生命活动之需。
其余以热能形式散发用于维持体温。
2、生物氧化内容(1)生物体内代谢物的氧化作用、代谢物脱下的氢与氧结合成水的过程。
(2)生物体内二氧化碳的生成。
(3)能量的释放、储存、利用(ATP的代谢——A TP的生成与利用)。
3、生物氧化的方式——遵循一般氧化还原规律。
(1)失电子:代谢物的原子或离子在代谢中失去电子,其原子正价升高、负价降低都是氧化。
(2)脱氢:代谢物脱氢原子(H=H++e)的同时失去电子。
(3)加氧:向底物分子直接加入氧原子或氧分子的反应使代谢物价位升高,属于氧化反应。
向底物分子加水、脱氢反应的结果是向底物分子加入氧原子,也属于氧化反应。
4、生物氧化的特点(1)在温和条件下进行(37℃,中性pH等);(2)在一系列酶催化下完成;(3)能量逐步释放,部分储存在A TP分子中;(4)广泛以加水脱氢方式使物质间接获得氧;(5)水的生成由脱下的氢与氧结合产生;(6)反应在有水环境进行;(7)CO2由有机酸脱羧方式产生。
5、物质体外氧化(燃烧)与生物氧化的比较(1)物质体内、体外氧化的相同点:物质在体内外氧化所消耗的氧量、最终产物、和释放的能量均相同。
(2)物质体内、体外氧化的区别:体外氧化(燃烧)产生的二氧化碳、水由物质中的碳和氢直接与氧结合生成;能量的释放是瞬间突然释放。
5、营养物氧化的共同规律糖类、脂类和蛋白质这三大营养物的氧化分解都经历三阶段:分解成各自的构件分子(组成单位)、降解为乙酰CoA、三羧酸循环。
第一节 ATP生成的体系一、呼吸链(respiratory chain):代谢物脱下的氢原子(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。
呼吸链质子传递的过程一、呼吸链质子传递的过程概述呼吸链质子传递过程是生物体内能量转换和ATP形成的一个关键环节。
这个过程主要涉及一系列的氧化还原反应,其中电子从还原剂传递到氧化剂,伴随质子的跨膜传递。
这个过程不仅产生ATP,而且维持了跨膜的质子梯度,这是大多数生物体获取能量的主要方式。
二、呼吸链质子传递的具体过程1.线粒体基质中的反应:在呼吸链的起始阶段,NADH或FADH2等氢的供体将电子传递给CoQ(泛醌),同时将质子释放到线粒体基质中。
这一步释放的质子数与电子数相等,因此这一步不产生跨膜的质子梯度。
2.复合体的形成与质子传递:电子从CoQ传递给复合体III(细胞色素bc1复合体),然后传递给复合体IV(细胞色素氧化酶)。
在这个过程中,电子被传递的同时,质子被从线粒体基质中泵出到膜间腔。
这个过程是由复合体III 中的细胞色素c1和复合体IV中的细胞色素c氧化酶完成的。
3.ATP合成的偶联反应:当电子传递到复合体IV时,质子被重新引入线粒体基质,驱动ATP合酶合成ATP。
在这个过程中,ATP合酶利用跨膜的质子梯度将ADP合成为ATP。
三、质子传递与ATP合成的关系质子的跨膜传递在ATP合成中起着核心作用。
质子梯度提供了合成ATP所需的能量,这是因为当质子被重新引入线粒体基质时,它们推动ATP合酶的旋转,进而合成ATP。
如果没有质子的跨膜传递,就无法形成跨膜的质子梯度,也就无法驱动ATP的合成。
此外,电子传递和质子传递的速度和方向对ATP合成的速率和效率有着重要的影响。
例如,电子传递过程中出现的任何障碍都可能影响质子的有效传递,从而影响ATP的合成。
这也解释了为什么许多疾病和药物能够通过影响呼吸链的功能来影响ATP的合成和生物体的能量状态。
四、总结呼吸链质子传递的过程是生物体内能量转换和ATP形成的关键环节。
这个过程涉及一系列的氧化还原反应和电子、质子的传递,最终驱动了ATP的合成。
理解这个过程不仅帮助我们理解生物体内能量的来源和利用,也为我们研究和开发新的药物和方法提供了基础。
呼吸链组分名词解释呼吸链是细胞内的一条重要代谢通路,其功能是将食物中的能量转化为细胞所需的ATP能量。
呼吸链由一系列酶和蛋白质组成,被称为呼吸链组分。
以下是呼吸链组分的详细解释。
NADH脱氢酶NADH脱氢酶是呼吸链的第一个酶,其作用是将NADH的电子转移给细胞色素c。
这个过程中,NADH被氧化成NAD+,同时释放出两个电子和一个质子。
这些电子和质子随后被传递到下一个呼吸链组分。
细胞色素c氧化酶细胞色素c氧化酶是呼吸链的最后一个酶,其作用是将细胞色素c的电子转移到氧气上,生成水。
这个过程中,细胞色素c被氧化成细胞色素c+,同时释放出一个电子和一个质子。
这个电子和质子随后与氧气结合,生成水。
细胞色素c还原酶细胞色素c还原酶是呼吸链的第三个酶,其作用是将细胞色素c 的电子转移到细胞内的氧化还原酶,生成ATP。
这个过程中,细胞色素c被氧化成细胞色素c+,同时释放出一个电子和一个质子。
这个电子和质子随后被传递到氧化还原酶上,促进ATP的生成。
辅酶Q辅酶Q是呼吸链的第二个组分,其作用是将NADH脱氢酶和细胞色素c还原酶之间的电子传递。
辅酶Q被氧化成Q+,同时接受两个电子和两个质子,这些电子和质子随后被传递到细胞色素c还原酶上。
细胞色素b细胞色素b是呼吸链的一个组分,其作用是将辅酶Q和细胞色素c之间的电子传递。
细胞色素b被氧化成细胞色素b+,同时接受一个电子和一个质子。
这些电子和质子随后被传递到细胞色素c上。
细胞色素a细胞色素a是呼吸链的一个组分,其作用是将细胞色素b和细胞色素c之间的电子传递。
细胞色素a被氧化成细胞色素a+,同时接受一个电子和一个质子。
这些电子和质子随后被传递到细胞色素c上。
总之,呼吸链组分是细胞内重要的代谢通路,它由一系列不同的酶和蛋白质组成。
这些酶和蛋白质协同作用,将食物中的能量转化为细胞所需的ATP能量。
了解呼吸链组分的功能和作用,对于我们理解细胞代谢和维持身体健康具有重要意义。
三、生物氧化中H20的生成-呼吸链(119)
1.定义:呼吸链又称电子传递链,是由一系列电子载体构成的,从NADH或FADH2向氧传递电子的系统。
还原型辅酶通过呼吸链再氧化的过程称为电子传递过程。
其中的氢以质子形式脱下,电子沿呼吸链转移到分子氧,形成离子型氧,再与质子结合生成水。
放出的能量则使ADP和磷酸生成ATP。
电子传递和ATP形成的偶联机制称为氧化磷酸化作用。
整个过程称为氧化呼吸链或呼吸代谢。
2.种类:NADH链和 FADH2链。
NAD+→[ FMN (Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→ c1→ c →aa3→1/2O2
[ FAD (Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→ c1→ c →aa3→1/2O2
3.组成(121):呼吸链包含15种以上组分,主要由4种酶复合体和2种可移动电子载体构成。
(1)复合体Ⅰ即NADH:Q还原酶复合体。
(2)复合体Ⅱ由琥珀酸:Q还原酶,将从琥珀酸得到的电子传递给辅酶Q。
(3)辅酶Q 是呼吸链中唯一的非蛋白氧化还原载体,可在膜中迅速移动。
它在电子传递链中处于中心地位,可接受各种黄素酶类脱下的氢。
(4)复合体Ⅲ:细胞色素C还原酶复合体,把电子依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素C。
细胞色素类:都以血红素为辅基。
将电子从辅酶Q传递到氧。
根据吸收光谱,可分为三类:a,b,c。
呼吸链中至少有5种:b、c1、c、a、a3(按电子传递顺序)。
细胞色素aa3以复合物形式存在,又称细胞色素氧化酶,是最后一个载体,将电子直接传递给氧。
从a传递到a3的是两个铜原子,有价态变化。
(5)复合体IV:细胞色素C氧化酶复合体。
将电子传递给氧。
1.顺序(119):有严格的顺序和方向,还原性逐渐降低.
依据有四:标准氧还电位、阻断抑制剂、体外重组实验、吸收光谱变化。
5.电子传递抑制剂(128):
鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素:阻断电子从NADH到辅酶Q的传递。
鱼藤酮是极毒的植物物质,可作杀虫剂。
抗霉素A:从链霉素分离出的抗生素,抑制从细胞色素b到c1的传递。
氰化物、叠氮化物、CO、H2S等,阻断由细胞色素aa3到氧的传递。