呼吸链复合物 编辑

分布于线粒体内膜上的一系列传递电子,泵出质子的蛋白复合物
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呼吸链复合物(respiratory chain complex)即分布于线粒体内膜上的一系列传递电子,泵出质子蛋白复合物。主要由4种复合体Ⅰ-Ⅳ和2种可移动电子载体辅酶Q和细胞色素C构成。图片来源。

基本信息

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中文名:呼吸链复合物

外文名:respiratorychaincomplex

基本概念

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呼吸链(respiratory chain)是由一系列的递反应(hydrogen transfer reaCTions)和递电子反应(eletron transfer reactions)按一定的顺序排列所组成体系,它将脱下的成对氢原子交给生成同时有ATP生成。实际上呼吸链的作用代表着线粒体最基本的能,呼吸链(hydrogen carrier)和递电子体(elECTron carrier)就是能传递氢原子或电子的载体,由于氢原子可以看作是由质子和核外电子组成的,所以递氢体也是递电子体,递氢体和递电子体的本质是酶或辅因子。递氢体和递电子体由存在于线粒体内膜上的蛋白复合物组成。

组成

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呼吸链包含15种以上组分,主要由4种酶复合体Ⅰ-Ⅳ和2种可移动电子载体辅酶Q和细胞色素C构成。其中复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、辅酶Q和细胞色素C的数比为1:2:3:7:63:9。

复合体Ⅰ

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)和一系列蛋白(铁—硫中)组成。复合体Ⅰ具有一系列氧化还原中心(redox center),依据不同的电子亲和排列成亲和梯度。它从TCA循环得到的还原力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。在电子传递过程中有少量能量释放,利用此能量,复合体Ⅰ据有质子泵功能

复合体Ⅱ

复合体Ⅱ的初始递氢体是来自于糖代谢产生的FADH2,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。没有质子泵作用,但是可以促进复合体Ⅲ和Ⅳ的质子泵作用。

复合体Ⅲ

复合体Ⅲ (细胞色素c 还原酶复合体) 又称细胞色素 bc1 复合物,是一个亚基膜蛋白复合体,包括 11 个多肽链,在生理状态下以二聚体形式存在。每个复合体Ⅲ核心包含一个细胞色素 b (含两个血红素 b562/bH 和b566/bL)、一个细胞色素 c1 (含一个血红素 c1) 和一个铁硫蛋白 (FeS 蛋白), 这 3 个核心蛋白亚基负责将复合物Ⅰ和复合物Ⅱ的产物氢醌(对苯二酚)氧化,在此过程中,两个质子被释放到线粒体膜间隙,电子随后传递至膜间隙的细胞色素 c,完成电子的传递以及细胞色素 c 的还原。复合体Ⅲ仅传递一半数量的电子,另一半电子会被返回循环。复合体Ⅲ具有质子泵共功能。

表1 复合物III的单聚体核心组成

一级组成

二级组成

复合体Ⅲ

(11条多肽链/又叫bc1复合体)

细胞色素b

b562/bH

b566/bL

细胞色素c1

含血红素c1

铁硫蛋白(FeS蛋白)

复合体Ⅲ有两个醌的功能结合位点 (QuiNOne binding site):一个是线粒体内膜外壁的醌氧化位点 Qo (Ubiquinol oxiDAtion site),位于膜间隙一侧,靠近血红素 bL;另一个是线粒体内膜内壁的醌还原位点 Qi (Ubiquinone reduction site),位于基质一侧,靠近血红素 bH。

复合体Ⅳ

复合体Ⅳ:细胞色素C氧化酶复合体。电子的最终受体,在这里将电子传递给一分子氧,合成两分子水。为了合成水,此处的质子浓度被加强,一半数量的质子被合成进水,另一半被质子泵泵入膜间隙。在没有氧气时,关联的ATP合成也会被停止,此即氧化磷酸化过程。

可移动电子载体

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辅酶Q

是呼吸链中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C

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的是两个原子,有价态变化。

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