8电子传递与氧化磷酸化-1.ppt
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1、8 电子传递与氧化磷酸化,C6H12O6+6O26CO2+6H2O,可以分成两个由代谢机构完成的半反应。,6O2 +24H+ 12H2O,C6H12O6+6H2O6CO2+24H+24e-,第二步,分子氧被还原:,第一步,葡萄糖的碳原子被氧化:,8.1 线粒体的结构与功能,一、线粒体的结构与功能,基质,外膜,内膜,膜间隙,嵴,线粒体,老鼠肝脏线粒体X线断层摄影图,脊,线粒体内膜和外膜的冰冻撕裂和冰冻蚀刻电镜图,内膜,外侧面 (2120个颗粒m-2),内侧面 (4208个颗粒m-2),基质,外膜,外侧面 (2806个颗粒m-2),内侧面 (770个颗粒m-2),细胞液,膜间隙,内膜含有的包埋粒子
2、的密度大约是外膜的2倍,外膜小分子和离子自由通过 内膜大多数小分子和离子 不能通过,包括H+ 呼吸电子传递体(复合体-) ADP-ATP转运酶 ATP合成酶(FOF1) 其他膜转运蛋白 基质 丙酮酸脱氢酶系 TCA酶 脂肪酸-氧化酶 氨基酸氧化酶 DNA,核糖体 许多其他酶 ATP,ADP,Pi,Mg2+,Ca2+,K+ 许多可溶的代谢中间产物,线粒体的生物解剖 Biochemical anatomy of a mitochondrion,二、线粒体的跨模转运系统,1、细胞溶质(胞液)还原力的跨膜转运,2、ADP-ATP转运蛋白,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,天冬氨酸,天冬氨酸,谷草转氨
3、酶,苹果酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,谷草转氨酶,-酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酸,-酮戊二酸,基质,电子传递链 (内膜),二羧酸移位酶,Glu-Asp载体,甘油-3-磷酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油脱氢酶 (胞液),膜间隙,基质,内膜,3-磷酸甘油脱氢酶,ADP-ATP转运蛋白,ADP-ATP转运蛋白,Pi经Pi-H+同向转运系统从胞液中获得,8.2 电子传递链(呼吸链),电子传递链(呼吸链):有机物在生物体内氧化过程中所脱下的氢原子,经过一系列有严格排列顺序的传递体组成的传递体系进行传递,最终与氧结合生成水。电子在逐步的传递过程中释放出能量被用于合成ATP,以作为生物体的能量来源。 在具有线粒体的生物
4、中,典型的呼吸链有两种:NADH呼吸链和FADH2呼吸链。,电子从氧化还原电势较低的载体传递到氧化还原电势较高的载体。,Albert L. Lehninger 19171986,“M”线粒体,“C”细胞溶质,异柠檬酸,-酮戊二酸,An overview of the complexes and pathways in the mitochondrial electron transport chain.,Flavoprotein黄素蛋白,一、电子传递链及其组成,NAD+和 NADP+ 黄素蛋白(FMN 和FAD) 铁硫蛋白 辅酶Q(CoQ) 细胞色素,还原型,烟酰胺(氧化型),以一个H+和2个
5、电子(氢负离子H-)的形式将自由能转移给生物合成的需能反应,半醌中间型,氧化型,还原型,黄素蛋白(fp):一种结合蛋白,其中非蛋白质部分是黄素核苷酸(FAD和FMN)。,半醌阴离子,异咯嗪环,参与一个电子或两个电子的传递,FeS,2Fe-2S,4Fe-4S,铁硫蛋白:与Fe-S聚簇结合着的蛋白质称为铁硫蛋白,或非血红素铁蛋白。,氧化型或醌形式,还原型或氢醌型,自由基或半醌形式,类异戊二烯单位,又叫泛醌(UQ),非蛋白质组分 CoQ能够接受或给出一个或者两个电子 CoQ有以异戊二烯为单位构成的长碳氢链,使其在线粒体内膜的脂双层中可以迅速扩散。,细胞色素(cyt)是一类含有铁卟啉辅基(血红素辅基)
6、的电子传递蛋白质的总称 还原型细胞色素具有明显的可见光谱吸收现象(、带) 根据吸收带的吸收光谱不同分为a、b、c三类 哺乳动物线粒体电子传递链:b、c、c1、a、a3 通过Fe3+e- Fe2+来接受和供出电子,细胞色素C,【中文名称】卟啉 【英文名称】porphyrin(s) 【其他】 是卟吩的衍生物。例如血红素是含铁卟啉化合物,叶绿素是含镁的卟啉化合物,维生素B12是含钴的卟啉化合物,它们在生物体内都有作重要的生理功能。 卟啉。英文名称porphyrin,是生物体内的一种具有大共轭环状结构的金属有机化合物。卟吩是其前体,一分子卟吩结合一个金属离子便形成卟啉。卟啉及其衍生化合物广泛存在于生物
7、体内和能量转移的相关的重要细胞器内。在动物体内主要存在于血红素(铁卟啉)和血蓝素(铜卟啉)中,在植物体内主要存在于维生素B12(钴卟啉)和叶绿素(镁卟啉)中,是血细胞载氧进行呼吸作用和植物细胞进行光合作用过程中的关键作用。,B型血红素 铁-原卟啉区的结构,c型血红素,A型血红素,甲酰基取代了甲基,乙烯基与cys的巯基作用,乙烯基被一个由15碳组成的类异戊二烯基取代,iron-sulfur proteins,二、电子传递链的组织结构及电子传递顺序,复合体 催化CoQ氧化NADH:,NADH+CoQ(氧化态)NAD+CoQ(还原态),复合体 催化细胞色素c氧化CoQ(还原态):,CoQ(还原态)+
8、细胞色素c(氧化态)CoQ(氧化态)+细胞色素c(还原态),复合体 催化电子传递过程的终端电子受体O2氧化还原态的细胞色素c,细胞色素c(还原态)+1/2O2细胞色素c(氧化态) +H2O,FADH2+CoQ(氧化态)FAD+CoQ(还原态),复合体 催化CoQ氧化FADH2:,电子的流动方形总是从标准氧化还原电势较低的载体流向标准氧化还原电势较高的载体。,Separation of functional complexes of the respiratory chain,离子交换色谱,复合体 辅酶Q 复合体 复合体 细胞色素c 复合体,电子传递链的结构复合物,1、复合体(NADH-CoQ氧
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