Ferredoxin（铁氧还蛋白）
2. CoQ
特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，是
脂溶性醌类化合物，而且分子较小，可在线粒体 内膜的磷脂双分子层的疏水区自由扩散。 功能基团是苯醌，通过醌/酚的互变传递氢，Q ( 醌型结构) 很容易接受2个电子和2个质子，还原 成QH2（还原型）；QH2也容易给出2个电子和2 个质子，重新氧化成Q。因此，它在线粒体呼吸 链中作为电子和质子的传递体。
❖是唯一能溶于水的细胞色素。 ❖相对分子质量为13000，由104个氨
基酸构成的单一肽链。
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8
3
7
4
65
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半胱氨酸
6. 细胞色素氧化酶
（复合体Ⅳ、细胞色素c氧化酶 ）
❖由 cyta和a3 组成。复合物中除了含有铁卟 啉外，还含有2个铜原子（CuA，CuB）。 Cyta与CuA相配合，cyta3与CuB相配合，当 电子传递时，细胞色素的Fe3+ 、 Fe2+间循环 ，同时Cu2+ 、 Cu+间循环，将电子从cytc直 接传递给O2，也叫末端氧化酶。
CoASH NAD+
NADH+H+
（三）H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体 （NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通 过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 。
例：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
2H+
1\2 O2 O= H2O
Cyt aa3 O2
两条主要呼吸链
琥珀酸等 FADH2 呼吸链
FAD Fe-S
复合物 II 琥珀酸-辅 酶Q还原酶
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NADH
FMN 复合体 I Fe-S NADH
脱氢酶 CoQ
Cyt b Fe-S 复合物 III NADH
细胞色素 呼吸链 Cyt c1 还原酶
Cyt c
复合物 IV Cyt aa3 细胞色素
❖ 琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化为延胡索酸，同 时其辅基FAD还原为FADH2，然后FADH2又将 电子传递给Fe-S聚簇。
❖ 最后电子由Fe-S聚簇传递给琥珀酸-Q还原酶的 辅酶CoQ。
琥珀酸 FADH2 Fe-S CoQ
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4.细胞色素还原酶
（细胞色素bc1复合体、复合体Ⅲ）
❖含有两种细胞色素（细胞色素b、细胞色 素c1）和一铁硫蛋白（ 2Fe-2S ）。
泛醌是一个移动 的电子/质子载体
脂溶性的苯醌有一个 很长的异戊二烯侧链， 可以接受1或2个电子， 形成半醌或还原型辅 酶Q。（QH2）； QH2扩散到下一个复 合物（III）；是唯一 的一个不结合于一种 蛋白的电子载体。
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3. 琥珀酸-Q还原酶（复合体Ⅱ）
❖ 琥珀酸脱氢酶也是此复合体的一部分，其辅基 包括FAD和Fe-S聚簇。
+e
传递电子机理：Fe3+
Fe2+
-e
铁硫蛋白参与电子传递
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2Fe-2S
2Fe-2S
4Fe-4S
Different types of iron-sulfur centers
Iron atoms cycle between Fe2+ (reduced) and Fe3+(oxidized).
复合物 III
细胞色素 还原酶
NADH 呼吸链
Cyt c
复合物 IV
Cyt aa3 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
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
细胞色素 C还原酶
Cyt c
Cyt aa3
复合物 IV
细胞色素C
氧化酶
O2
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The chemiosmotic
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第三节 电子传递和氧化呼吸链
主要内容：重点讨论线粒体电 子传递、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化 分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧 化（biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼 吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。
❖细胞色素bc1复合体的作用是将电子从 QH2转移到细胞色素c
QH2 cyt.b Fe-S cyt.c1 cyt.c
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细胞色素（cytochrome, cyt） 特点：以血红素（heme）为辅基，血红素的主要
成份为铁卟啉。
类别: 根据吸收光谱分成a、b、c三类，呼吸链中含
5种（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼吸 链中为电子传递体，a和a3以复合物存在，称细胞色 素氧化酶，其分子中除含Fe外还含有Cu ，可将电子 传递给氧，因此亦称其为末端氧化酶。
The electron path in Complex IV
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（四）机体内两条主要呼吸 链和能量的变化
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
❖电子传递链在原核生物存在于质膜上，在真 核细胞存在于线粒体内膜上。
➢呼吸链由4个多蛋白的复合物（I, II,
III, 和 IV;3个是质子泵）和2个移动的电子 载体，泛醌（Q或辅酶Q）以及细胞色素c组 成。
➢呼吸链中蛋白质的辅基包括：
黄素类（FMN，FAD）， 血红素（血红素 A，铁原卟啉IX ，血红素 C ）， 铁硫聚簇（ 2Fe-2S, 4Fe-4S), 和 铜 。
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FMN can accept one electron or FMNH2 can donate one electron to form a semiquinone radical intermediate.
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铁硫蛋白
特点：含有Fe和对酸不稳定的S原子，Fe和
S常以等摩尔量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，构成 Fe—S中心，Fe与蛋白质分子中的4个Cys残 基的巯基与蛋白质相连结。
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CuB
2CuA
Heme a
CuA CuA
Heme a3
The three critical subunits of cytochrome oxidase (Complex IV) A 204 kD 13-subunit protein complex, with structure determined in 1996
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方法二：氧化作用动力学研究
➢完全的还原伴随着O2的突然传导； ➢较早的氧化作用更接近呼吸链的末端； ➢使用快速而灵敏的分光光度技术跟随细 胞色素的氧化作用，发现最大吸收峰的波 长不同。
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方法三: 各种特异性抑制剂的作用，在阻止步骤 之前的处于还原态而阻止之后的处于氧化态。
氧化酶 O2
1.NADH-Q还原酶(NADH脱氢酶、复 合体Ⅰ）
❖NADH-Q还原酶是一个大的蛋白质复合体，FMN 和铁-硫蛋白（Fe-S）是该酶的辅基，由辅基或辅酶 负责传递电子和氢。
传递氢机理:
NAD+ + 2H+ +2e
NADH + H+
NAD(P)H + H++FMN
FMNH2 +NAD（P）+
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（二）CO2的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基 的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2 。
类型：α-脱羧和β-脱羧
氧化脱羧和单纯脱羧
例： R
R
H2N-CH-COOH 氨基酸脱羧酶 CH2-NH2 +CO2
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
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呼吸链上很多电子载体的顺序通 过多种研究得以阐明
• 方法一：测量标准还原电位（E’0）
• 电子倾向于从低还原电位（E’0）的载
体流向还原电位高的载体（不过在真正 的细胞中可能有偏差）
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Electron carriers may have an order of increasing E’0
鱼藤酮
Reduced Oxidized Reduced
抗霉素 A Oxidized
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Reduced
方法四:分 离并鉴定 每个多蛋 白质复合 物： 链上组分 中特有的 电子供体 和受体可 以确定。
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（三）呼吸链的组成 琥珀酸等
黄素蛋白酶类 （flavoproteins, FP）
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NADH dehydrogenase (Complex I)