线粒体复合体III结构与Q循环在质子转运中的分子机制2025-06-04 08:49:36
MCIII是一个对称的二聚体,每个单体含有11个亚基,其中具有催化活性的亚基包括细胞色素b、细胞色素c1以及一个由铁硫蛋白包裹的高电位簇。MCIII的电子传递过程通过Q循环完成,在此过程中有4个质子被泵入膜间隙。这一独特的电子传递机制使得复合体III在维持线粒体膜电位和能量转换中发挥关键作用,其结构特征与功能调控为理解氧化磷酸化过程提供了重要基础。线粒体复合体IV也称为细胞色素c氧化酶,将电子从细胞色素c转移到终端电子受体O2以生成H2O。MCIV是由13个不同的亚基组成的膜蛋白复合体,含有四个具有氧还活性的金属中心,即2个血红素(血红素a和血红素a3)、1个铜离子和1个双核铜离子中心。细胞色素c类似于辅酶Q,是一种流动的电子传递体,通过静电相互作用松散地连接在线粒体内膜的外表面,允许它与CIII的细胞色素c1相互作用并接收电子。还原的细胞色素c沿膜表面移动,通过静电相互作用与CIV的亚基II相互作用,同时将电子传递到亚基II的CuA位点,然后电子从血红素a传递到亚基I的双核中心,在那里O2被还原为H2O。在复合体IV中,每次从细胞色素c转移四个电子,总共从基质泵送了六个质子,其中四个用于形成两个水分子,其余两个转移到膜间隙,这一消耗氧气的过程被称为线粒体呼吸。
线粒体复合体V通常称为F1F0ATP合酶,是一个多亚基复合物,由两个不同的结构域组成,膜外结构域(称为F1)和跨膜结构域(称为FO)。电子传递链每次生成H2O分子的同时通过CI、CIII和CIV从线粒体基质泵送的质子(H⁺)进入膜间隙形成电化学质子梯度并称为线粒体膜电位。质子随后通过F0从膜间隙传递回基质,将质子电化学梯度所储存的能量转移给F1,导致F1F0 ATP合酶的构象变化,使得ADP能够被磷酸化生成ATP。这一精密的分子机器通过旋转催化机制实现了化学能与机械能的相互转换,是生物体能量代谢的核心环节。
出自《线粒体电子传递链通过活性氧分子调控干细胞命运的机制及应用》 作者:孙玲,陈菲