111年:醫學一(2)

某新物種中粒線體的 complex V ,其 F0之 c-ring由 12個 c subunit 所組成,而 F1 complex中的αβ dimer共有 6組。依據目前已知 complex V 作用機轉,此物種的 complex V 每合成一個 ATP 最有可能需要幾個氫離子通過粒線體內膜(inner membrane )?

A2
B3
C4
D6

詳細解析

本題觀念:

本題主要測驗 粒線體 ATP 合成酶 (Complex V) 的運作機制化學滲透偶聯 (Chemiosmotic Coupling) 的化學計量 (Stoichiometry)

核心觀念在於 ATP 合成酶的旋轉催化模型 (Rotational Catalysis):

  1. F0F_0 次單元 (轉子):由 c-ring 組成,其 c subunit 的數量決定了轉子旋轉一圈 (360360^\circ) 所需的質子 (H+H^+) 數量。
  2. F1F_1 次單元 (定子/催化頭):由 αβ\alpha\beta dimer 組成,其對稱性決定了轉子旋轉一圈所能合成的 ATP 分子數量。
  3. 質子/ATP 比率 (H+/ATPH^+/ATP Ratio):計算公式為 旋轉一圈所需質子數 (c-ring 數)旋轉一圈合成 ATP 數 (催化位點數)\frac{\text{旋轉一圈所需質子數 (c-ring 數)}}{\text{旋轉一圈合成 ATP 數 (催化位點數)}}

選項分析

  • 題目條件設定
    • F0F_0 c-ring:由 12 個 c subunit 組成。這代表 F0F_0 轉子每轉一圈 (360360^\circ),會有 12 個質子通過粒線體內膜。
    • F1F_1 complex:$\alpha\beta

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