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呼吸链(respiratory chain)
生物体内的氧化作用主要是通过脱氢来实现的。代谢物在脱氢酶的作用下,脱落的氢原子不能直接与氧结合成水,而需要一系列传递体的传递。这些传递体有些是递氢体,有些是递电子体,最后把氢原子传递给分子氧结合成水。这样由递氢体和递电子体按一定顺序排列成的整个体系称为呼吸链,又称电子传递链或电子传递体系。真核生物的呼吸链在线粒体内膜上,原核生物的呼吸链在细胞质膜上。呼吸链主要成分有烟酰胺脱氢酶的辅酶nad+或nadp+,黄素脱氢酶类的辅基fmn或fad,泛醌或辅酶q,铁硫蛋白类,细胞色素b、c1、c、aa3等。呼吸链中的电子传递体是依特定的顺序而发挥作用的,经过系列研究,图1中所示的线粒体中电子传递体排列顺序目前已为人们普遍接受。如来自三羧酸循环、脂肪酸β氧化和其他中间代谢物的电子和质子,可经脱氢酶的辅酶nad+或nadp+传递,后者接受1个氢和1个电子成为还原型辅酶,剩余的1个质子留在液体介质中。还原型辅酶nadh可将氢原子传递给黄素脱氢酶的辅基fmn或fad,使后者转变成fmnh2或fadh2。fmnh2或fadh2上的氢原子经铁硫蛋白传递到辅酶q,还原态的辅酶q中的两个氢原子可能解离成2h++2e,电子经细胞色素b→c1→c→aa3的传递到氧,生成o2-,而质子则游离于介质中与o2-生成h2o。在生物体内的呼吸链还有多种型式,有的是中间传递体的成员不同,例如琥珀酸脱氢转变成延胡索酸,氢的传递就不通过nad+。某些细菌利用维生素k代替辅酶q。
它是指从葡萄糖或其他氧化性化合物上脱下的氢(电子),经过一系列按照氧化还原势由低到高顺序排列的氢(电子)传递体,定向有序的传递系。 |
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呼吸链(respiratory chain)
一、定义
呼吸链又称电子传递链,是由一系列电子载体构成的,从NADH或FADH2向氧传递电子的系统。
还原型辅酶通过呼吸链再氧化的过程称为电子传递过程。其中的氢以质子形式脱下,电子沿呼吸链转移到分子氧,形成粒子型氧,再与质子结合生成水。放出的能量则使ADP和磷酸生成ATP。电子传递和ATP形成的偶联机制称为氧化磷酸化作用。整个过程称为氧化呼吸链或呼吸代谢。
在葡萄糖的分解代谢中,一分子葡萄糖共生成10个NADH和2个FADH2,其标准生成自由能是613千卡,而在燃烧时可放出686千卡热量,即90%贮存在还原型辅酶中。呼吸链使这些能量逐步释放,有利于形成ATP和维持跨膜电势。
原核细胞的呼吸链位于质膜上,真核细胞则位于线粒体内膜上。
二、构成
呼吸链包含15种以上组分,主要由4种酶复合体和2种可移动电子载体构成。其中复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、辅酶Q和细胞色素C的数量比为1:2:3:7:63:9。
1.复合体Ⅰ 即NADH:辅酶Q氧化还原酶复合体,由NADH脱氢酶(一种以FMN为辅基的黄素蛋白)和一系列铁硫蛋白(铁—硫中心)组成。它从NADH得到两个电子,经铁硫蛋白传递给辅酶Q。铁硫蛋白含有非血红素铁和酸不稳定硫,其铁与肽类半胱氨酸的硫原子配位结合。铁的价态变化使电子从FMNH2转移到辅酶Q。
2.复合体Ⅱ 由琥珀酸脱氢酶(一种以FAD为辅基的黄素蛋白)和一种铁硫蛋白组成,将从琥珀酸得到的电子传递给辅酶Q。
3.辅酶Q 是呼吸链中唯一的非蛋白氧化还原载体,可在膜中迅速移动。它在电子传递链中处于中心地位,可接受各种黄素酶类脱下的氢。
复合体Ⅲ 辅酶Q:细胞色素C氧化还原酶复合体,是细胞色素和铁硫蛋白的复合体,把来自辅酶Q的电子,依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素C。
细胞色素类 都以血红素为辅基,红色或褐色。将电子从辅酶Q传递到氧。根据吸收光谱,可分为三类:a,b,c。呼吸链中至少有5种:b、c1、c、a、a3(按电子传递顺序)。细胞色素aa3以复合物形式存在,又称细胞色素氧化酶,是最后一个载体,将电子直接传递给氧。从a传递到a3的是两个铜原子,有价态变化。
复合体IV:细胞色素C氧化酶复合体。将电子传递给氧。
三、抑制剂
1.鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素:阻断电子从NADH到辅酶Q的传递。鱼藤酮是极毒的植物物质,可作杀虫剂。
2.抗霉素A:从链霉素分离出的抗生素,抑制从细胞色素b到c1的传递。
3.氰化物、叠氮化物、CO、H2S等,阻断由细胞色素aa3到氧的传递。
呼吸链中的NADH和NADPH的区别
NADH主要用于糖酵解和细胞呼吸作用中的柠檬酸循环。
NADPH主要在磷酸戊糖途径中产生,它主要中来合成核酸和脂肪酸 |
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- : respiratory chain
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