111年:醫學一(1)

粒線體的膜電位差對於 ATP synthase ( complex V )所催化的 ATP 合成是必需的,當一對電子從 NADH 藉由電子傳遞鏈轉移到氧分子( O2)的過程中,下列敘述何者正確?

AComplex I會將 4個氫離子移轉到細胞質
BComplex II會將 2個氫離子移轉到粒線體內外膜間隙( intermembrane space )
CComplex III會將 4個氫離子移轉到粒線體內外膜間隙( intermembrane space )
DComplex IV會將 2個氫離子移轉到粒線體基質( matrix )

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是**粒線體電子傳遞鏈(Electron Transport Chain, ETC)中各複合體(Complex)的質子泵(Proton Pump)**功能及其化學計量(Stoichiometry)。具體而言,是探討當一對電子(2e-)由 NADH 經由電子傳遞鏈傳遞至氧分子(O2)的過程中,各複合體將多少氫離子(H+)跨膜運送。

核心機制如下(以一對電子通過為基準):

  • Complex I:將 4 個 H+ 從基質(Matrix)泵送至膜間隙(Intermembrane space)。
  • Complex II:傳遞電子但不具備質子泵功能(0 個 H+)。
  • Complex III:透過 Q 循環(Q-cycle),將 4 個 H+ 釋放至膜間隙。
  • Complex IV:將 2 個 H+ 泵送至膜間隙(另消耗基質中的 2 個 H+ 用於合成水)。

選項分析

  • A. Complex I會將 4個氫離子移轉到細胞質
    • 錯誤。雖然 Complex I 的確每對電子會泵送 4 個氫離子,但其運送的目的地是粒線體膜間隙(Intermembrane space, IMS),而非直接標示為「細胞質(Cytoplasm)」。雖然膜間隙與細胞質

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