17
铁硫蛋白，辅基：铁硫簇
Fe2S2
Fe4S4
Fe 2+
-e
+e
Fe 3+
18
O
H3CO
(CH2 - CH=C-CH3-CH2-)10H 多聚异戊二烯结构
H3CO
CH3
O
泛醌
2H
2H
OH
H3CO (CH2-CH=C-CH3-CH2-)10H
H3CO
CH3
OH
二氢泛醌
泛醌（ubiquinone, UQ或Q或CoQ)
0.25 0.29
0.82
（V）
E0’表示在pH7.0， 250C，1mol/L反应物浓度条件下测得的标 准氧化还原电位
25
两条呼吸链
NADH氧化呼吸链
SH2
NAD+
FMNH2 （Fe-S）
CoQ
2Cyt-Fe2+
2 H+ ½ O2
S NADH+H+
FMN CoQH2 2Cyt-Fe3+
O2-
H2O
（1）氧化磷酸化的偶联部位 a. P/O比值（P/O ratio)
物质氧化时，每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷 的摩尔数（或ADP摩尔数）
底物
呼吸链的组成
P/O比值 生成ATP
----------------------------------------------------------------------------------------
19
CoQ
CoQH2
20
b. 复合体II，琥珀酸-泛醌还原酶 (FAD, Fe-S)
21
c. 复合体III，泛醌-细胞色素C还原酶 铁卟啉，Fe-S
22
细胞色素（cytochrome, Cyt）
b
c1
复合体III
-e
Fe 2+
Fe 3+
+e
c
aa3
Cyt c
复合体IV
不同的细胞色素其血红素基 团及蛋白质部分均有所不同
糖、脂、蛋白质
CO2、H2O和ATP
非线粒体氧化体系：生物转化
3
❖Features
①条件温和 ② 逐步放能, 能量利用率高 ③有水环境
生
爆
物
炸
氧
式
化
4
γ
β5Biblioteka 产能 多糖 1% 葡萄糖 1/3
2H
2/3
2H
脂肪 甘油 + 脂肪酸
蛋白质 氨基酸
乙酰CoA
CoASH
CO2 CO2
2H
O2
呼吸链 H2O
23
d. 复合体IV，细胞色素C氧化酶 (铁卟啉，Cu)
还原性Cyt c →CuA→ a → a3-CuB → O2
24
（2）呼吸链成分的排列顺序
FADH2
NAD+FMN CoQ Cyt b Cyt c1 Cyt c Cyt aa3 ½ O2 (Fe-S)
E0’ -0.32 -0.30 0.04 0.07 0.22
电子沿呼吸链的传递使质子从线粒体内膜的基质侧被泵到胞浆侧
29
30
化学渗透假说详细示意图
胞液侧 H+
H+ H+ Cyt c
+
+++++ +
++
+
Q
F
Ⅰ
Ⅱ
-
-
Ⅳ
0
- Ⅲ ---
--
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
H2O 1/2O2+2H+
基质侧
ADP+Pi
-
F1
ATP
H+
ATP合酶 (ATP synthase)
a. 复合体I，NADH-泛醌还原酶 (FMN, Fe-S)
包括跨膜区和 延伸到基质中的长 臂。NADH在臂中 被氧化，电子传递 给膜中的CoQ。
10
11
脱氢酶（辅酶：NAD+） NAD +：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸
O-H: NAD+ O-H2PO3 : NADP+
12
13
HO
||
--C-NH2
β-羟丁酸 NAD+→ FMN→ CoQ→ Cyt→ O2
琥珀酸
FAD →CoQ →Cyt →O2
抗坏血酸
Cyt c →Cyt aa3 →O2
细胞色素C（Fe2+） Cyt aa3 →O2
2.4-2.8 2.5
1.7
1.5
0.61-0.68 1
27
b. 自由能变化
NAD+
CoQ
Cyt c
电位差 0.36 V G 0’ 69.5
Chapter 6 Biological Oxidation 生物氧化
1
本章要求
1. 掌握两条呼吸链的组成和排列顺序 2. 了解线粒体ATP生成的理论 3. 掌握呼吸链抑制剂的作用机制 4. 了解线粒体外氧化体系
2
Preface
❖Definition
物质在生物体内进行的氧化过程。
线粒体氧化体系：
（Fe-S）
延胡索酸 琥珀酸
琥珀酸（FADH2）氧化呼吸链
2 H+
FADH2 （Fe-S）
FAD （Fe-S）
CoQ CoQH2
2Cyt-Fe2+ 2Cyt-Fe3+
½ O2
O2-
H2O
26
2、 oxidative phosphorylation 氧化磷酸化
呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化生成ATP的过程
0.21 V 40.5
Cyt aa3
O2
0.53 V 102.3 kJ/mol
G 0’ = -nF E 0’ n: 传递电子数 F: 法拉第常数 = 96.5 kJ/mol•V = 23 kcal/mol •V ATP高能键 = 30.5 kJ/mol = 7.3 kcal/mol
28
（2）氧化磷酸化机制 化学渗透学说（chemiosmotic hypothesis） Peter Mitchell 于60年代提出，1978年获诺贝尔奖
+
+ 2H
N
R
NAD +
-C -NH2 + H+
N R
NADH + H+
14
黄素蛋白，辅基：FMN，FAD，含核黄素（Vit B2 ) FMN：黄素单核苷酸
异咯嗪结构
H
15
FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸
异咯嗪结构
16
N + 2H
N
FMN + 2H （或FAD）
HN || NH
FMNH2 （或FADH2）
F1：33 F0：质子通道（a1b2c9～12亚基）
亚基作用： ， ：催化ADP与Pi结合生成ATP ：质子闸门 ：使F1与膜相连 ：调节
2H
ADP
+
Pi
ATP
6
Section 1 Generative system of ATP 1、 Respiratory chain 呼吸链
在线粒体内膜上由酶和辅酶按照一定顺序组成 的递氢、递电子体系称呼吸链．
7
（1）呼吸链的组成
复合体III
NADHFMN CoQ Cyt bCyt c1 Cyt cCyt aa3 ½ O2
+ H+ (Fe-S)
（2Cu）
复合体I
FADH2 ( Fe-S) 复合体I I
复合体IV
复合体
酶
辅基
复合体I: NADH-泛醌还原酶
FMN,Fe-S
复合体II: 琥珀酸-泛醌还原酶
FAD,Fe-S
复合体III: 泛醌-细胞色素c还原酶 铁卟啉，Fe-S
复合体IV: 细胞色素氧化酶
铁卟啉，Cu
8
9