南京农业大学生物化学教学典型教案

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1、南京农业大学《生物化学》教学典型教案主讲教师：杨志敏生命科学学院生物化学与分子生物学系第二节呼吸链一、呼吸链的概念在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经过一系列的传递体的传递，最终交给分子氧生成水，这一电子传递体系称为呼吸链。在生物细胞中，接受代谢物上脱下的氢(或电子)的载体有三种——NAD+、NADP+和FAD。一、呼吸链的概念其中NADPH不进入呼吸链合成ATP，而是作为生物合成的还原剂；只有NADH和FADH2进入呼吸链。所以呼吸链有两条：由NADH开始的呼吸链——NADH呼吸链；由FADH2

2、开始的呼吸链——FADH2呼吸链。NAD+是水溶性的，与酶蛋白可逆结合而往返于线粒体基质与内膜之间（但不能透过内膜）。在线粒体的基质中，NAD+接受代谢物上脱下的氢，生成NADH；然后与酶蛋白脱离，扩散至线粒体内膜的内表面，将氢(电子)传递给下一个电子传递体，自身又再生成NAD+，返回线粒体基质继续参与代谢物的脱氢反应。呼吸链中的电子传递体共有五种：1.NAD+二.呼吸链的组成二.呼吸链的组成黄素蛋白是指以黄素核苷酸(FAD或FMN)为辅基的酶。所以，黄素蛋白有两种，分别以FAD及FMN作为辅基

3、。FP分布在线粒体的内膜上。它的辅基FAD或FMN与蛋白质部分结合得很牢固，有的甚至是共价连结。FP在呼吸链中作为双电子传递体。2.黄素蛋白(FP)呼吸链中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成铁硫蛋白含铁原子(非血红素的铁)和硫原子(对酸不稳定的硫)，两者一般以等摩尔存在，构成2Fe-2S簇、4Fe-4S簇，称为铁硫中心，常用符号“Fe-S”表示。铁硫中心通过Fe与蛋白质的半胱氨酸残基连接。铁硫中心只有1个Fe起氧化还原反应，在氧化型（Fe3+）和还原型（Fe2+）之间转变。3.铁硫蛋白呼吸链

4、中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成3.铁硫蛋白呼吸链中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成铁硫蛋白在呼吸链中不传递氢，作为单电子传递体。呼吸链中的铁硫蛋白通常与其它的电子传递体的蛋白质（如黄素蛋白、细胞色素）结合成复合物，从而具有不同的氧化还原电位，在呼吸链的不同部位传递电子。3.铁硫蛋白呼吸链中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成辅酶Q属于醌类，由于它广泛存在于生物系统中，所以又叫泛醌(UQ)。辅酶Q是呼吸链中唯一的非蛋白质组分。它分子小，且呈脂溶性，可以在线粒体内膜的磷脂双分子层的

5、疏水区自由扩散，往返于比较固定的蛋白质类的电子传递体之间进行电子传递。4.辅酶Q(CoQ)呼吸链中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成4.辅酶Q(CoQ)呼吸链中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成细胞色素是以铁卟啉(血红素)为辅基的蛋白质，因为有颜色，又广泛存在于生物细胞中，故称为细胞色素。细胞色素通过辅基中的铁离子价的可逆变化进行电子传递。它在呼吸链中作为单电子传递体。5.细胞色素(Cyt)呼吸链中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成根据还原型细胞色素的吸收光谱的吸收峰位置不同，将细胞

6、色素分为a、b、c三类。每一类中又有不同的亚类。不同类型的细胞色素，其辅基结构以及辅基与蛋白质的结合方式不同。在动物的呼吸链中，至少有5种细胞色素——b、c1、c、a、a3，其中Cyta和Cyta3组成复合物Cytaa3。Cytc在复合物Ⅲ和Ⅳ之间传递电子，它是内膜外侧的外周蛋白。5.细胞色素(Cyt)呼吸链中的电子传递体共有五种：二.呼吸链的组成5.细胞色素(Cyt)Cytc呼吸链中的电子传递体共有五种：呼吸链中的电子传递有着严格的方向和顺序，即电子从氧化还原电位较低的传递体依次通过氧化还原电

7、位较高的传递体逐步流向氧分子。三.呼吸链的电子传递顺序NADHFMNFe-SCoQCytbFe-SCytc1CytcCytaa3O2FAD三.呼吸链的电子传递顺序三.呼吸链的电子传递顺序第一条呼吸链中的黄素蛋白又叫NADH脱氢酶，因为它将NADH上的氢通过它的辅基FMN交给铁硫蛋白，即催化NADH脱氢。Cytaa3是呼吸链中的最后一个电子传递体，将电子直接交给分子氧，所以又叫细胞色素氧化酶，或末端氧化酶。呼吸链的各个组分除NADH外，都分布在线粒体的内膜上，而且在膜上有着特定的不对称分布。有一些

8、组分常结合在一起，形成复合物嵌在膜内。在呼吸链中，有四个复合体，如下图：四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布O2NADHFMN→Fe-SFAD→Fe-SCoQCytb→Fe-S→Cytc1CytcCytaa3ⅠⅡⅢⅣ四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布O2NADHFMN→Fe-SFAD→Fe-SCoQCytb→Fe-S→Cytc1CytcCytaa3ⅠⅡⅢⅣ复合物I：NADH脱氢酶复合物II：琥珀酸脱氢酶复合物III：细胞色素b、c1复合体复合物IV：细胞色素氧化酶四.呼吸链组分在线粒体内膜上的分布