2) Cu2+
3) ФМН (+)
4) цитохром С
Флавинмононуклеотид (ФМН) является кофактором НАДН–КоQ-редуктазы, или комплекса I дыхательной цепи. Он представляет собой производное рибофлавина и входит в состав НАДН-дегидрогеназного участка комплекса. НАДН передаёт ФМН гидрид-ион, в результате чего образуется восстановленная форма ФМНН2, способная последовательно отдавать два электрона.
Далее электроны проходят через ряд железо-серных центров комплекса I и поступают на коэнзим Q, восстанавливая его до убихинола. Сопряжённое с переносом электронов изменение конформации комплекса обеспечивает перекачку протонов через внутреннюю мембрану митохондрий и формирование протон-движущей силы, используемой АТФ-синтазой. Поэтому ФМН выполняет роль первичного акцептора электронов от НАДН и обязательного кофактора НАДН–КоQ-редуктазы.
Гемы характерны преимущественно для комплексов III и IV, а ионы меди входят в состав цитохром-c-оксидазы, то есть комплекса IV. Цитохром c не является кофактором комплекса I: это подвижный переносчик электронов между комплексами III и IV в межмембранном пространстве митохондрий.
| Компонент дыхательной цепи | Основной кофактор или простетическая группа | Источник и направление переноса электронов | Функциональная роль |
|---|---|---|---|
| Комплекс I, НАДН–КоQ-редуктаза | ФМН и железо-серные центры | НАДН → ФМН → Fe-S-центры → коэнзим Q | Окисление НАДН, восстановление коэнзима Q и перекачка протонов |
| Комплекс II, сукцинатдегидрогеназа | ФАД и железо-серные центры | Сукцинат → ФАД → Fe-S-центры → коэнзим Q | Связывает цикл трикарбоновых кислот с дыхательной цепью; протоны не перекачивает |
| Коэнзим Q | Убихинон | Принимает электроны от комплексов I и II | Подвижный липофильный переносчик электронов в мембране |
| Комплекс III, цитохром bc1 | Гемы b и c1 | Убихинол → цитохром c | Осуществляет Q-цикл и перекачку протонов |
| Цитохром c | Гем c | Комплекс III → комплекс IV | Растворимый переносчик электронов в межмембранном пространстве |
| Комплекс IV, цитохром-c-оксидаза | Гемы a и a3, центры CuA и CuB | Цитохром c → O2 | Восстанавливает кислород до воды и участвует в перекачке протонов |
Нарушение включения ФМН или работы флавинового участка комплекса I снижает окисление НАДН и образование митохондриального АТФ. Это может приводить к тканевой энергетической недостаточности, особенно в нервной и мышечной системах, где высока потребность в аэробном метаболизме. В биохимической диагностике дефекты комплекса I оценивают по активности НАДН-дегидрогеназного комплекса, соотношению лактата и пирувата и результатам молекулярно-генетического исследования.