电子在复合体 IV中的传递路 径
呼吸链组分的排列顺序 由以下实验确定
根据呼吸链各组分的标准氧化还原电位，由低到高的顺序 排列（电位低易失电子）
在体外将呼吸链拆开和重组，鉴定四种复合体的组成与排 列
利用呼吸链特异的抑制剂阻断某一组分的电子传递，在阻 断部位以前的组分处于还原状态，后面组分处于氧化状态， 根据吸收光谱的改变进行检测。
一、呼吸链
呼吸链各复合体位置示意图
2H
胞浆侧
基质侧
琥珀酸 延胡索酸
复合体Ⅰ，NADH-泛醌还原酶
1. 示意图
复合体Ⅰ
胞浆侧
基质侧
2.功能：将NADH中的2H传递给泛醌
复合体Ⅰ的电子传递
NADH
FMN，Fe-SN-4 Fe-SN-3 Fe-SN-2
CoQ
NAD+ 和NADP+ 的结构式
R=H；NAD+ ； R= H2PO3：NADP+
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， 将其分为a，b， c(Cyta，Cytb， Cytc）三类
复合体Ⅲ，泛醌-细胞色素C还原酶
❖ 功能
将电子从泛醌传递给细胞色素C
❖ 组成
细胞色素b（b562,b566）、细胞色素FMNH2
Fe 2+ -S Fe 3+ -S
Q QH2
复合体Ⅱ，琥珀酸-泛醌还原酶
功能：将电子从琥珀酸传递给泛醌 组成：黄素蛋白（以FAD为辅基）、铁硫蛋白和细胞色
素（cytochorome，Cyt）b560 电子传递次序
琥珀酸
Fe-S1 b560 FAD
Fe-S2 Fe-S3
CoQ
Cu，称之为CuA；另一条多肽链结合两个铁卟啉 辅基，分别称之为Cyta和Cyta3（Cytaa3），此外还 含有一个CuB。铜原子可进行Cu+ Cu2+ +e反应 传递电子。 ❖ 电子传递过程
还原型Cytc
CuA a a3 CuB
O2
2CuA CuB
Heme a Heme a3
CuA CuA
复合体 IV的三个重要亚基
❖ 氧化磷酸化偶联部位的确定方法
1. P/O比值 指物质氧化时，每消耗1摩尔氧原子所消耗无 机磷的摩尔数（或ADP摩尔数），即生成ATP的摩尔数
线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值
底物
呼吸链的组成
P/O比值 可能生成ATP数
β-羟丁酸
NAD+ 复合体Ⅰ CoQ 复合体Ⅲ 2.4~2.8
NAD+（NADP+）与NADH或NADPH的互变
NAD+或NADP+
NADH或NADPH
FMN与FMNH2的互变
异咯嗪
FMN
FMNH·
FMNH2
铁硫蛋白
Fe-S
Fe2-S2
Fe4-S4
铁硫蛋白中的铁原子可进行 Fe2+
Fe3+ +e 反应而传递电子，
其功能是将FNMH2的电子传递给泛醌
泛醌是移动的电子/质子载体
泛醌（醌型或氧化型） 泛醌H·（半醌型）
❖ 泛醌是脂溶性醌类化合物，有 多个异戊二烯单位互相连接形 成较长侧链。
❖ 能接受1个电子和1个质子还原 成半醌型泛醌，再接受1个电 子和1个质子还原成二氢泛醌， 后者也可脱去2个电子和2个质 子被氧化为泛醌。
二氢泛醌（氢醌型或 还原型）
复合体Ⅰ的功能
NADH+H+ NAD+
QH2
B562，b566，Fe-S, C1
Cytc
复合体Ⅲ，泛醌-细胞色素C还原酶
电子在 complex III中的传递路径
The Q cycle
The Q cycle
The 1st QH2
The 2nd QH2
复合体Ⅳ，细胞色素C氧化酶
❖ 功能：将电子从细胞色素C传递给氧 ❖ 组成：包含13条多肽链，其中一条多肽链含有Cu-
机酸脱羧产生
第一节 生成ATP的氧化体系
❖ 呼吸链 ❖ 氧化磷酸化 ❖ 影响氧化磷酸化的因素 ❖ ATP ❖ 通过线粒体内膜的物质转运
一、呼吸链（respiratory chain)
定义：
代谢物脱下的成对氢原子（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。由于此过程与细胞呼吸有关，所以将此 传递链称为呼吸链（也叫电子传递链）。
体内两条呼吸链
琥珀酸
NADH 呼吸链
复合体Ⅱ FAD (Fe-S)
琥珀酸 呼吸链
NADH
FMN
CoQ
(Fe-S)
复合体Ⅰ
Ctyb CtyC1 CtyC
复合体Ⅲ
Ctyaa3
O2
复合体Ⅳ
电子传递链
二、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation)
❖ 定义：在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化， 生成ATP，因此又称为偶联磷酸化。
南华大学生物化学生物氧化文稿演示
南华大学生物化学生物氧化
本章内容
概述 生成ATP的氧化体系
其它氧化体系
概述
生物氧化（biological oxidation)的定义：
物质（包括糖、脂肪、蛋白质等）在生物体内进行 氧化的过程。
概述
生物氧化的方式： 加氧 脱氢 失电子
概述
生物氧化的特点：
➢ 在温和环境（体温，pH接近中性）中进行 ➢ 在一系列酶的催化下逐步进行 ➢ 能量逐步释放 ➢ 生成的H2O是由脱下的H与O结合产生，CO2由有
利用呼吸链各组分特有的吸收光谱，以离体线粒体无氧时 处于还原状态作为对照，缓慢给氧，观察各组分被氧化的 顺序。
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+ FMN/FMNH2 FAD/FADH2 Cytb Fe3+/Fe2+ Q10/ Q10 H2
E 0’ （V）
-0.32 -0.30 -0.06 0.04(或0.01) 0.07
氧化还原对
Cytc1 Fe3+/Fe2+ Cytc Fe3+/Fe2+ Cyta Fe3+/Fe2+
Cyta3 Fe3+/Fe2+ ½ O2 /H2O
E 0’ （V） 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
E 0’ 表示在pH=7.0，25℃、1mol/L反应物浓度条件下测得的标准氧化还原电位
一、呼吸链
呼吸链的组成
递氢体 递电子体
2H
2H+ +2e
一、呼吸链
人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 复合体Ⅱ 复合体Ⅲ 复合体Ⅳ
NADH-泛醌还原酶 39
琥珀酸-泛醌还原酶
4
泛醌-细胞色素C还原酶 10
细胞色素C氧化酶
13
FMN，Fe-S FAD， Fe-S 铁卟啉， Fe-S 铁卟啉，Cu