各种呼吸链抑制剂的阻断位点
抗霉素A 二巯基丙醇
×
CO、CN-、 N3-及H2S
×
×
鱼藤酮 杀粉蝶菌素（粉蝶霉素A） 阿米妥（异戊巴比妥）
细胞色素
细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传 递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。
❖ 呼吸链包括四种 具有传递电子功能 的酶复合体和两种 单独成分。
❖ 用毛地黄皂苷、 胆酸盐等去垢剂 处理线粒体
线粒体呼吸链复合体
复合体
酶名称
多肽链数 辅基
复合体Ⅰ NADH-Q还原酶 39 FMN，Fe-S 复合体Ⅱ 琥珀酸-Q还原酶 4 FAD，Fe-S 复合体 Ⅲ QH-2 细胞色素C 10 铁卟啉，Fe-S 复合体 Ⅳ 细胞色素c氧化酶 13 铁卟啉，Cu
Fe-S
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+
2
e－21 O2
b
c1
c
a
a3
Fe-S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ O2- H2O
2H+
琥珀（酸泛分醌－子细中复胞合脱色物下素II的cI还氢原原酶子） 不经NAD+，直（接细胞传复色合递素物给cI氧V黄化素酶辅）酶
生物氧化过程中，底物脱下的氢和电子经一系 列按一定顺序排列的氢传递体和电子传递体，传递 给被激活的分子氧而生成水，同时放出能量，这样 一系列嵌合与线粒体内膜的酶和辅酶组成的电子传 递体系称为电子传递链又称呼吸链。
Revealed by Eugene Kennedy and Albert Lehninger in the 1940s
一般情况下琥珀酸、a-磷酸甘油氧化脱氢生成 FADH2作为这条呼吸链的最初供体。
线粒体内重要代谢物氧化的途径
苹果酸
β -羟脂酰CoA β -羟丁酸 异柠檬酸
谷氨酸
琥珀酸 α -磷酸甘油
FAD （Fe-S）
NADH
FMN （Fe-S）
CoQ
Cyt b c1
c
aa3 O2
FAD
FAD
硫辛酸 丙酮酸 α -酮戊二酸
黄素蛋白 （FMN） 铁硫蛋白 （Fe-S）
辅酶Q （CoQ）
Cyt b
Fe-S 细胞色素类 Cyt c1
Cyt c
Cyt aa3 O2
FADH2 呼吸链
琥珀酸等 FAD
Fe-S
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q 还原酶
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合体 I
NADH 脱氢酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
* Q(泛醌)和细胞色素C(Cytc)均不包含在上述四 种复合体中。
复合体Ⅰ（NADH脱氢酶）
NADH+H+ NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
Q QH2
复合体Ⅱ（琥珀酸脱氢酶）
琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 →CoQ
复合体Ⅲ （细胞色素b、c1复合体）
两条呼吸链总结
NADH
琥珀酸
FADH NADH
FMN I
（FeS）
CoQ
呼 吸
Cyt b
链 （FeS） III
II
FADH
（FeS） 呼 吸 链
Cyt c1
Cyt c
IV
Cyt aa3
O2
四、呼吸链电子传递抑制剂
能够专一阻断呼吸链某些部位电子传递的物 质和化学药品。
特点是可抑制呼吸链的某一环节，使呼吸链 中断。底物氧化作用受阻，偶联的磷酸化作用 无法进行，ATP生成随之减少。
Ⓢ 表示无机硫
revealed by Helmut Beinert
③ 辅酶Q类
❖ 又称泛醌（CoQ)，是脂溶性化合物，可接受多种脱 氢酶脱下的氢和电子转变为泛醇（CoQH2）。处在呼吸 链的中心地位。它与蛋白质结合不紧，可在黄素脱氢酶 类与细胞色素类之间起载体作用。
❖ 泛醌将电子传给细胞色素bc1复合体，H+释出。
复合物 III
细胞色素 还原酶
NADH 呼吸链
Cyt c
Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素
氧化酶
O2
电
-0.4 E0/V
子
传 -0.2
递
链
琥珀酸等 FMN Fe-S
标
0
准
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q
氧
0.2
还原酶
化
还
原
0.4
自
由
能
0.6
变
化
0.8
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合体 I
NADH 脱氢酶
(一)、呼吸链的组成
1. 黄素蛋白酶类 （flavoproteins, FP） 2. 铁-硫蛋白类 （iron—sulfur proteins) 3. 辅酶Ｑ （ubiquinone,亦写作CoQ） 4. 细胞色素类 （cytochromes）
琥珀酸等
黄素蛋白 （F AD）
铁硫蛋白 （Fe-S）
NADH
FMN结构
H3C
异咯嗪
H3C
核醇
O N 5 10 4 NH
8
9
1
N NO
HCH
H C OH
H C OH
H C OH O
CH2 O P OH
OH
O
H3C
5
N
10
4 NH
8
9
1
H3C
N NO
NH2
HCH
H C OH H C OH
N N
H C OH CH2 O
FAD结构
O PO OH
O PO OH
N
N
❖ 体内两条重要的呼吸链
1. NADH氧化呼吸链
NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2
糖、脂、蛋白质等有机物的氢大部分经此呼吸链 氧化为水。如丙酮酸、异柠檬酸、乳酸、酮戊二酸、 苹果酸、谷氨酸等。 2. FADH2氧化呼吸链(琥珀酸氧化呼吸链)
琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2
三、呼吸链中传递体的排ห้องสมุดไป่ตู้顺序
实验依据：
1. 根据标准氧化还原电位确定顺序，氧化 还原电位从小逐渐增加。
2. 通过吸收光谱变化，判断各种组分在呼 吸链中的位置。
3. 利用电子传递抑制剂选择性阻断。 4. 分离纯化和重组、动力学分析。
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位
氧化还原对
NAD+/NADH+H+
CH2 O
H H
OH
H H
OH
FMN和FAD递氢机制
O
H3C
5
N
10
4 NH
8
9
1
+ 2H
H3C
N NO
R
FMN/FAD
（氧化型）
O
H
H3C
5
N
10
4 NH
8
9
1
H3C
N NO
H
R
FMNH2/FADH2
（还原型）
② 铁硫蛋白类
铁硫蛋白中辅基铁硫簇(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。
FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+
Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O
Eº' (V) -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
异戊二烯
④ 细胞色素类（cytochromes)
cytb-cytc1-cytc-cyta-cyta3
是一类以铁卟啉（血红素）为辅基的蛋白质 广泛分布于细胞中，由于呈现颜色，故称细胞 色素。 其作用靠铁的变价传递电子由CoQ传到氧。 a、cytbc1复合体：含ctyb 、ctyc1及铁-硫蛋 白。 b、cyt氧化酶：含ctya和ctya3 。
呼吸链中包括4类电子载体
辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的递能作用
• NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (Nicotinamide Adenine Dinucleotide)， 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 (Nicotin-amide Adenine Dinucleotide Phosphate)，又叫CoⅡ，主要在还原性生 物合成中作为供氢体。
Fe*S Cytb
复合物II （琥珀酸脱氢酶）
2H
SH2
NAD+
2 e-
FM NH2 2H
Fe S
CoQ
2e-
2Cyt-Fe2+
－21 O2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
CoQH2
复合物I
2e-
2Cyt-Fe3+ 2H+
O2- H2O
（ NADH-泛 醌 还 原 酶 ）
CoQ
2eCyt-Fe2+ Cyt-Fe3+