Der coenzyme Q: Cytochrome c — oxidoreductase, manchmal genannt den cytochrome bc Komplex, und an anderem Zeitkomplex III, ist der dritte Komplex in der Elektrontransportkette , eine kritische Rolle in der biochemischen Generation von ATP (oxidative phosphorylation) spielend. Komplex III ist ein multisubunit transmembrane Protein, das von beiden der mitochondrial (cytochrome b) und die Kerngenome (alle anderen Subeinheiten) verschlüsselt ist. Komplex III ist im mitochondria aller Tiere und des ganzen aerobic eukaryotes und der inneren Membranen vom grössten Teil von eubacteria da. Veränderungen im Komplex III Ursache-Übungsintoleranz sowie Mehrsystemunordnungen. Der bc1 Komplex enthält 11 Subeinheiten, 3 Atmungssubeinheiten (cytochrome B, cytochrome C1, Protein von Rieske), 2 Kernproteine und 6 Proteine des niedrigen Molekulargewichtes.

Ubiquinol — cytochrome-c reductase katalysiert die chemische Reaktion

:QH + 2 ferricytochrome c Q + 2 ferrocytochrome c + 2 H

So sind die zwei Substrate dieses Enzyms dihydroquinone (QH2) und ferri-(Fe) cytochrome c, wohingegen seine 3 Produkte Chinon (Q), eisen - (Fe) cytochrome c und H sind.

Dieses Enzym gehört der Familie von oxidoreductases, spezifisch diejenigen, die diphenols und verwandte Substanzen als Spender mit einem cytochrome als Annehmer folgen. Dieses Enzym nimmt an oxidative phosphorylation teil. Es hat vier cofactors: cytochrome C1, cytochrome b-562, cytochrome b-566 und ein 2-Eisen-ferredoxin.

Nomenklatur

Der systematische Name dieser Enzym-Klasse ist ubiquinol:ferricytochrome-c oxidoreductase. Andere Namen in der üblichen Anwendung schließen ein:

Struktur

Im Vergleich zu den anderen protonenpumpenden Hauptsubeinheiten der Elektrontransportkette kann die Zahl von gefundenen Subeinheiten, mindestens drei polypeptide Ketten klein sein. Diese Zahl nimmt wirklich zu, und elf Subeinheiten werden in höheren Tieren gefunden. Drei Subeinheiten haben prothetische Gruppen. Der cytochrome b Subeinheit hat zwei B-Typ hemes (b und b), der cytochrome c Subeinheit hat einen C-Typ heme (c), und die Rieske Eisenschwefel-Protein-Subeinheit (ISP) hat ein zwei Eisen, zwei Schwefel-Eisenschwefel-Traube (2Fe · 2S).

Strukturen des Komplexes III:

Reaktion

Es katalysiert die Verminderung von cytochrome c durch

Oxydation von coenzyme Q (CoQ) und dem begleitenden Pumpen von 4 Protonen von der mitochondrial Matrix bis den Zwischenmembranenraum:

: QH + 2 cytochrome c (Fe) + 2 H  Q + 2 cytochrome c (Fe) + 4 H

Im Prozess genannt der Q Zyklus werden zwei Protone von der Matrix (M) verbraucht, vier Protone werden in den beerdigen Membranenraum (IM) veröffentlicht, und zwei Elektronen werden zu cytochrome c passiert.

Reaktionsmechanismus

Der Reaktionsmechanismus für den Komplex III (Cytochrome bc1, Coenzyme Q: Cytochrome C Oxidoreductase) ist als der ubiquinone ("Q") Zyklus bekannt. In diesem Zyklus werden vier Protone in die Positive "P" Seite veröffentlicht (beerdigen Sie Membranenraum), aber nur zwei Protone werden von der Negativen "N" Seite (Matrix) aufgenommen. Infolgedessen wird ein Protonenanstieg über die Membran gebildet. In der gesamten Reaktion werden zwei ubiquinols zu ubiquinones oxidiert, und ein ubiquinone wird auf ubiquinol reduziert. Im ganzen Mechanismus werden zwei Elektronen von ubiquinol bis ubiquinone, über zwei cytochrome c Zwischenglieder übertragen.

Insgesamt:

• 2 x QH oxidiert zu Q
• 1 x Q ist zu QH abgenommen
• 2 x Cyt c haben reduziert
• 4 x H veröffentlicht in den Zwischenmembranenraum
• 2 x H haben sich von der Matrix erholt

Die Reaktion geht gemäß den folgenden Schritten weiter:

Runde 1:

1. Cytochrome b bindet einen ubiquinol und einen ubiquinone.
2. Das 2Fe/2S Zentrum und B heme jedes Ziehen ein Elektron vom bestimmten ubiquinol, zwei hydrogens in den Zwischenmembranenraum veröffentlichend.
3. Ein Elektron wird cytochrome c vom 2Fe/2S-Zentrum übertragen, während ein anderer vom B heme zum B Heme übertragen wird.
4. Cytochrome c überträgt sein Elektron cytochrome c (um mit cytochrome c1 nicht verwirrt zu sein), und der B Heme überträgt sein Elektron einem nahe gelegenen ubiquinone, auf die Bildung eines ubisemiquinone hinauslaufend.
5. Cytochrome c verbreitet sich. Der erste ubiquinol (jetzt oxidiert zu ubiquinone) wird veröffentlicht, während das Halbchinon bestimmt bleibt.

Runde 2:

1. Ein zweiter ubiquinol wird durch cytochrome b gebunden.

Das 2Fe/2S Zentrum und B heme jedes Ziehen ein Elektron vom bestimmten ubiquinol, zwei hydrogens in den Zwischenmembranenraum veröffentlichend. Ein Elektron wird cytochrome c vom 2Fe/2S-Zentrum übertragen, während ein anderer vom B heme zum B Heme übertragen wird.

1. Cytocrome c überträgt dann sein Elektron cytochrome c, während das nahe gelegene Halbchinon ein zweites Elektron vom B Heme zusammen mit zwei Protonen von der Matrix aufnimmt.
2. Die zweiten ubiquinol (jetzt oxidiert zu ubiquinone), zusammen mit dem kürzlich gebildeten ubiquinol werden veröffentlicht.

Hemmstoffe des Komplexes III

Es gibt drei verschiedene Gruppen des Komplexes III Hemmstoffe.

• Antimycin A bindet zur Q Seite und hemmt die Übertragung von Elektronen im Komplex III von heme b zu oxidiertem Q (Seite-Hemmstoff von Qi).
• Myxothiazol und stigmatellin binden zur Q Seite und hemmen die Übertragung von Elektronen von reduziertem QH bis das Rieske Eisenschwefel-Protein. Myxothiazol und stigmatellin binden zu verschiedenen Taschen innerhalb der Q Seite.
• Myxothiazol bindet sehr in der Nähe vom cytochrome Fass (folglich hat einen "proximalen" Hemmstoff genannt).
• Stigmatellin bindet in der Nähe vom Rieske Eisenschwefel-Protein, mit dem er stark aufeinander wirkt.

Einige sind als Fungizide kommerzialisiert worden (die strobilurin Ableitungen, die am besten bekannt sind, von denen azoxystrobin ist; Hemmstoffe von QoI) und als Antisumpffieber-Agenten (atovaquone).

Sauerstoff freie Radikale

Ein kleiner Bruchteil von Elektronen verlässt die Elektrontransportkette vor dem Erreichen des Komplexes IV. Die Frühelektronleckage zu Sauerstoff läuft auf die Bildung von Superoxyd hinaus. Die Relevanz davon sonst besteht geringe Seitenreaktion darin, dass Superoxyd und andere reaktive Sauerstoff-Arten hoch toxisch sind und gedacht werden, eine Rolle in mehreren Pathologien zu spielen, sowie (die freie radikale Theorie des Alterns) alt werdend. Elektronleckage kommt hauptsächlich an der Q Seite vor und wird von antimycin A. Antimycin Schlösser der b hemes im reduzierten Staat durch das Verhindern ihrer Wiederoxydation an der Q Seite stimuliert, die abwechselnd die Steady-Statekonzentrationen des Q Halbchinons veranlasst, sich, die letzten Arten zu erheben, die mit Sauerstoff reagieren, um Superoxyd zu bilden. Wie man denkt, hat die Wirkung des hohen Membranenpotenzials eine ähnliche Wirkung. An der Seite von Qo erzeugtes Superoxyd kann sowohl in die mitochondrial Matrix als auch in den Zwischenmembranenraum veröffentlicht werden (davon, wo es den cytosol erreichen kann. Das konnte durch die Tatsache erklärt werden, dass Komplex III Superoxyd als durchlässiger Membranen-HOO aber nicht als undurchlässiger MembranenO erzeugen könnte.

Veränderungen im Komplex III Gene in menschlicher Krankheit

Veränderungen in Komplizierten III-zusammenhängenden Genen erscheinen normalerweise als Übungsintoleranz. Wie man berichtet hat, haben andere Veränderungen Septo-Sehdisplaisa und Mehrsystemunordnungen verursacht. Jedoch können Veränderungen in BCS1L, ein Gen, das für die richtige Reifung des Komplexes III verantwortlich ist, auf Syndrom von Björnstad und das GRACILE Syndrom hinauslaufen, die in neonates tödliche Bedingungen sind, die Mehrsystem und neurologische Manifestationen haben, die für strenge mitochondrial Unordnungen typisch sind. Der pathogenicity von mehreren Veränderungen ist in Mustersystemen wie Hefe nachgeprüft worden.

Das Ausmaß, in dem diese verschiedenen Pathologien wegen bioenergetic Defizite oder overeproduction von Superoxyd sind, ist jetzt unbekannt.

Siehe auch

• Zellatmung
• Photosynthetisches Reaktionszentrum

Zusätzliche Images

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Weiterführende Literatur

Außenverbindungen

• cytochrome bc komplizierte Seite (Edward A. Berry) an lbl.gov
• cytochrome bc komplizierte Seite (Antony R. Crofts) an uiuc.edu
• VERSPRECHUNGS-Datenbank: cytochrome bc Komplex an scripps.edu
• Das interaktive molekulare Modell des Komplexes III (verlangt MDL Geläute)

• - Berechnete Positionen von bc1 und verwandten Komplexen in Membranen