呼吸作用的電子傳遞

2021-01-13 江蘇省植物生理學會



一.電子傳遞鏈

指呼吸代謝中間產物的電子和質子,沿著一系列有順序的電子傳遞體組成的電子傳遞途徑,傳遞到分子氧的過程。


在線粒體內膜上有四個蛋白質複合體,複合體Ⅰ、複合體Ⅱ、複合體Ⅲ和複合體Ⅳ。前兩者是H傳遞體,後兩者是e傳遞體。共同傳遞電子,前兩者還有傳遞質子的功能。




二.電子傳遞途徑的多樣性:

①細胞色素系統途徑

複合體Ⅰ將e交給UQ,將H+由膜內轉移到膜間隙,進行跨膜運輸,形成跨膜的質子梯度。



複合體Ⅱ主要任務是將e和H+交給UQ,沒有質子跨膜運輸能量。

複合體Ⅲ接受從UQ來的e,並將e交給細胞色素c,所以該複合體又被稱為細胞色素c還原酶,同時將H+由膜內轉移到膜間隙,形成質子梯度。


複合體Ⅳ接受從cytc獲得的e,最終將電子交給分子氧,所以該複合體又稱細胞色素c氧化酶,同時該複合體在整個電子傳遞鏈的末端,也成末端氧化酶。


水光解放氧時,形成了水分子,消耗了質子,最終也形成了跨膜質子梯度。也可以將H+由膜內轉移到膜外。




總結:該電子傳遞途徑可以分為兩條小的途徑,一是電子經由複合體Ⅰ、UQ、複合體Ⅲ、細胞色素c和複合體Ⅳ的途徑;二是電子經由複合體Ⅱ、UQ、複合體Ⅲ、細胞色素c和複合體Ⅳ的途徑。這兩個途徑除了起始位置的不同之外,複合體Ⅰ多了跨膜的質子傳遞過程。

呼吸作用電子傳遞


該圖顯示了電子傳遞鏈上一些抑制劑的抑制部位。氰化物的抑制部位是細胞色素aa3,這就是氰化物對絕大多數生物有劇毒的原因所在。





②交替途徑

交替呼吸途徑也成抗氰呼吸,電子交到UQ時,跨過了細胞色素c還原酶,直接交給交替氧化酶,再到分子氧,越過了氰化物的敏感部位。

交替途徑越過了兩次的跨膜質子傳遞的過程,大量能量轉化成熱能釋放,抗氰呼吸在高等植物中廣泛存在。




抗氰呼吸的生理意義:

1.放熱反應,促進花粉成熟,促進昆蟲傳粉。

2.促進果實成熟,在果實成熟過程中出現的呼吸躍變現象,主要表現為康清呼吸速率增強。

3.增強抗逆能力,大部分逆境抑制細胞色素c氧化酶。

4.代謝協同調控。

5.能量溢流,正常途徑未飽和時少,隨供給糖類的增多而增多。




③外NAD(P)H途徑

主要功能是將線粒體外生成的NAD(P)H氧化釋放能量,UQ接受線粒體外的脫H氧化酶提供的e,並將之交給交替氧化酶或細胞色素c還原酶、細胞色素c氧化酶,完成電子傳遞。



④內NAD(P)H途徑

該途徑主要是氧化線粒體內複合體Ⅰ以外產生的NAD(P)H,途徑類似於外NAD(P)H途徑。







圖:中國MOOC

參考:南師陸長梅副教授《植物生理學》開放課程。

完整教學視頻可下載「中國MOOC」軟體觀看學習。

課程網址:

https://www.icourse163.org/course/NJNU-1206622844


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