複合物I又稱NADH 脫氫酶(NADH dehydrogenase)或NADH-CoQ 還原酶複合物, 在三羧酸循環和脂肪β-氧化等過程的脫氫酶催化反應中,大部分代謝物脫下的2H是由氧化型煙醯胺腺嘌呤二核苷酸(氧化型尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸,NAD+)接受,形成還原型煙醯胺腺嘌呤二核苷酸(還原型尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸,NADH)。NADH的電子經複合物I繼續傳遞氧化。複合物I由三部分組成,呈“L”型。一臂突出於線粒體基質,包括兩部分:黃素蛋白,含黃素單核苷酸(FMN)輔基及2個鐵硫中心(Fe-S);鐵硫蛋白含3個鐵硫中心輔基。嵌於內膜的橫臂部分,也含1個Fe-S。複合物I由基質接受還原型NADH中的2H和2電子傳遞給FMN形成FMNH2(角標),FMNH2再經一系列鐵硫中心,將電子傳遞到泛醌。泛醌又稱輔酶Q(CoQ,Q)。泛醌將電子通過疏水蛋白中Fe-S再傳遞到內膜的泛醌(“泛醌循環”)。每次傳遞電子過程同時可偶聯將4H+從內膜基質測泵到內膜胞質側,即膜間隙。複合物I有質子泵功能。
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