科学家首次成功地实时检测生物电子转移

细胞呼吸发生在真核生物的线粒体内膜上，以及原核生物的细胞质膜上，其中的电子转移非常重要，是机体将食物中的能量转移到ATP的关键。科学家最近在极低的温度下终止上述反应，并通过一个特殊的仪器捕获不同时间点的电子转移。该研究结果有助于了解线粒体疾病。

　　生物通报道：芬兰赫尔辛基大学的两位研究人员Michael Verkhovsky博士和Marten Wikstrom教授领导一个研究小组，首次成功地实时检测到复合体I的电子转移。这项工作未来可能会有医学用途，因为绝大多数母性遗传的线粒体疾病都是由复合体I丧失功能所致。

研究人员研制出一个特别的仪器，通过它可以在不同的时间点捕获酶催化的电子转移，因为反应预先在液氮的温度下终止了。该仪器能够达到微秒（百万分之一秒）的精确度。电子是极小的基本粒子，因此转移得非常迅速。这项研究结果发表在《PNAS》上。该结果在分子水平上揭示了一定的复合体I的功能。

电子转移是细胞中许多化学反应的核心。电子转移在细胞呼吸中的功能尤其重要。细胞呼吸发生在真核生物的线粒体内膜上，以及原核生物的细胞质膜上。在细胞呼吸中，来源于食物的将被氧化成二氧化碳，其中释放出的自由电子转移到呼吸链。呼吸链由三个膜结合的酶复合物组成，转移的电子最终与呼吸的氧气反应并将其还原成水。

细胞中电子转移的目的是释放食物中主要的能量，将能量以更合适的形式保存——ATP（三磷酸腺苷），然后细胞在进行耗能的反应时再调用ATP。像生物合成、主动运输和机械工作等等都需要ATP，是胎儿发育和生长，神经和肾发挥功能，肌肉收缩等重要生理活动必不可少的。细胞呼吸中的能量在两个阶段被转移到ATP上。呼吸链的作用是将电子转移和带正电质子的跨膜转移偶联起来，因此线粒体质膜（或者细菌细胞的质膜）两边带上不同的电荷，就像电池充电一样。在第二个阶段，膜两边的电压驱使质子再次跨膜转运，同时通过一个非常特别的分子机制偶联合成ATP。

呼吸链的第一个复合体就被称为复合体I。高能量的电子以还原的NADH辅酶的形式转移到这个复合体中，NADH辅酶被氧化成NAD+后，贡献出两个电子。然后，这些电子沿着复合体I中的数个蛋白结合的离子/硫中心，最终到达泛醌，并将泛醌还原。这个反应是由复合体I催化，导致质子的跨膜转运，最终形成“充电的电池”。到后面，还原的泛醌又把它的电子贡献给呼吸链（最终给氧原子），自身氧化后再供复合体I使用。（生物通，揭鹰）