细胞色素 c

细胞色素 c (Cytochrome c) 是一种在进化上高度保守的小分子血红素蛋白（分子量约 12 kDa）。在正常的生理状态下，它疏松地附着在线粒体内膜外侧，作为电子传递链的核心成员，负责将电子从复合物 III 传递至复合物 IV。然而，当细胞受到凋亡应激时，细胞色素 c 会通过受损的线粒体外膜释放到细胞质中。这一“易位”现象被视为触发内源性凋亡途径的决定性分子开关，直接诱导凋亡小体的形成及下游 Caspase 级联反应。

细胞色素 c

Cytochrome c · 点击展开

Conceptual Model:
Heme Protein
Electron Carrier

双重功能：能量代谢与细胞自杀

蛋白类型	血红素蛋白
亚细胞定位	线粒体嵴、细胞质(凋亡时)
正常功能	氧化磷酸化电子传递
凋亡伴侣	Apaf-1, Pro-caspase-9
抑制因子	Bcl-2, Bcl-xL
关键结构	血红素 c 共价结合

双重任务：生命动力与死亡开关

细胞色素 c 是少有的兼具生存与死亡调控双重身份的分子：

• 氧化磷酸化的“搬运工”： 在健康的线粒体中，它在线粒体复合物 III (细胞色素 bc1 复合物) 和复合物 IV (细胞色素 c 氧化酶) 之间穿梭。它一次转运一个电子，通过血红素铁原子在 Fe²⁺ 和 Fe³⁺ 间的氧化还原状态转换来维持质子梯度的建立。
• 凋亡信号的“信使”： 当细胞受到 DNA 损伤或氧化应激时，Bcl-2 家族 的促凋亡蛋白 (Bax/Bak) 在线粒体外膜形成通道。细胞色素 c 被释放到胞质中，立即与 Apaf-1 (凋亡酶激活因子-1) 结合。
• 凋亡小体的组装： 结合了细胞色素 c 的 Apaf-1 会在 ATP 存在下发生寡聚化，形成漏斗状的“凋亡小体”。这一复合物随后招募并激活 Pro-caspase-9，进而开启不可逆的 Caspase 级联切割反应。

生理状态对比：内膜 vs 胞质

特征	在线粒体内膜 (正常)	在细胞质 (凋亡)
功能	呼吸链电子传递，合成 ATP	激活 Caspase，诱导死亡
结合伙伴	复合物 III / IV，心磷脂	Apaf-1
调控蛋白	氧化还原酶类	Bcl-2 (阻止释放)

心磷脂：细胞色素 c 的“锚定桩”

在线粒体内膜上，细胞色素 c 通过与特有的磷脂——心磷脂 (Cardiolipin) 结合而保持稳定。在凋亡早期，心磷脂发生氧化反应，解除对细胞色素 c 的束缚，这是其从内膜脱落并最终释放到胞质的前提步骤。因此，心磷脂氧化也是监测早期细胞凋亡的重要生化指标之一。

关键相关概念

• Apaf-1： 细胞质中的受体，识别并结合细胞色素 c 后变构，组装凋亡小体。
• Bax/Bak： 形成线粒体外膜孔道 (MOMP) 的执行蛋白，是细胞色素 c 释放的“闸门”。
• 氧化磷酸化： 细胞色素 c 在健康细胞中的主要职责，支持生命能量生产。

       学术参考文献与权威点评 [Academic Review]
       

[1] Liu X, et al. (1996). Induction of apoptotic program in cell-free extracts: requirement for dATP and cytochrome c. Cell.
[权威点评]：该经典文献首次揭示了细胞色素 c 在诱导无细胞提取物凋亡中的必需作用，建立了其作为凋亡信号的分量地位。

[2] Reed JC. (1997). Cytochrome c: Can't live with it; Can't live without it. Cell.
[学术点评]：精辟地论述了细胞色素 c 的“双重身份”，这一标题已成为生物学界对该分子最著名的描述。

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