電子傳遞鏈
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電子傳遞鏈又稱呼吸鏈,是氧化磷酸化的一部分,位於原核生物細胞膜或者真核生物的粒線體內膜上,葉綠體在類囊體膜上進行光合磷酸化過程,高能電子在膜上一系列蛋白傳送的過程,藉由膜蛋白的氧化與還原將其能量逐漸釋放出來,造成膜外與膜內質子濃度梯度(proton-gradient),而這些質子(H+離子)再由高濃度往低濃度運送,伴隨著電子轉移穿膜,其中產生的電化學質子濃度的差異驅動三磷酸腺苷(ATP)合成。電子在電子傳遞鏈中的最終受體是氧分子。
電子傳遞鏈通過氧化還原反應,從陽光在光合作用中,或者如在醣類,細胞呼吸氧化的情況下獲取能量。在真核生物中,一個重要的電子傳遞鏈在粒線體內膜發現,通過使用ATP合成酶作氧化磷酸化反應。還發現在有光合作用的真核生物葉綠體的類囊體膜上。在細菌中電子傳輸鏈位於其細胞膜上。
在葉綠體中,光驅動水轉化為氧,並藉由傳遞H+離子跨越葉綠體膜轉化NADP+成NADPH。在粒線體中,則是將氧轉化成水,NADH至NAD+和琥珀酸鹽至富馬酸鹽建立質子梯度。
包括了四個膜蛋白複合物和脂溶性電子載體,用於將還原電勢轉化爲跨膜的質子梯度。
原理
電子傳遞鏈本質是一個氫氧化合為水的放熱反應。其實它是由輔酶NADH+H+和FMNH2和FADH2提供氫原子,在粒線體內膜上經過一系列的氧化還原反應,由ATP合成酶(有時被稱爲「複合物Ⅴ」)將ADP和磷酸轉化成細胞能量貨幣ATP的反應過程。這些輔酶(氫載體)來自三羧酸循環,脂肪酸分解和糖酵解。
組成部分
複合物I(質子泵)
即NADH脫氫酶,或稱NADH-輔酶Q還原酶,以黃素單核苷酸和鐵硫簇爲輔酶,用NADH將輔酶Q還原爲QH2,同時泵出質子。
複合物II
即琥珀酸-輔酶Q還原酶,是個跨膜蛋白複合物,是三羧酸循環的一部分,用琥珀酸以共價結合的FAD爲輔酶將輔酶Q還原為QH2,不泵出質子。
複合物III(質子泵)
即輔酶Q-細胞色素c還原酶。細胞色素c是重要的電子載體,在複合物Ⅲ和Ⅳ之間傳遞電子。
複合物IV(質子泵)
即細胞色素c氧化酶。複合物IV是電子傳遞鏈的終點,氧氣在此被還原生成水。
抑制劑(部分)
- 抑制ATP合成:寡黴素、2,4-二硝基苯酚、短桿菌肽A(革蘭素A)、纈氨黴素
- 抑制複合物Ⅰ:巴比妥酸鹽(barbiturates)、魚藤酮(rotenone)
- 抑制複合物Ⅲ:抗黴素A(antimycin A)、粘噻唑(myxothiazol)、UHDBT
- 抑制複合物Ⅳ:氰化物(CN-)、疊氮(N3-)、一氧化氮(CO)