Il ciclo Q è un insieme di reazioni che provocano il pompaggio di protoni da parte del coenzima Q - citocromo c riduttasi , o complesso III della catena respiratoria , attraverso una membrana biologica mentre gli elettroni passano attraverso questo enzima dalla forma ridotta del coenzima. Q 10, ubichinolo Q 10 H 2, al citocromo c . Queste sono due reazioni successive che formano un ciclo durante il quale i due elettroni di Q 10 H 2vengono trasferiti uno dopo l'altro a una molecola di citocromo c ciascuno.
La prima reazione trasferisce il primo elettrone dell'ubiquinolo Q 10 H 2a uno ione ferrico Fe 3+ del citocromo c 1 del complesso III ridotto a uno ione ferroso Fe 2+ . Il secondo elettrone che Q 10 H 2viene trasferito a un coenzima Q 10per formare il semichinone radicale Q 10• - . Un coenzima Q 10viene quindi utilizzato come recettore intermedio di elettroni mentre un altro viene rilasciato dall'ossidazione di Q 10 H 2, che fa scomparire Q 10 dei due termini dell'equazione chimica di seguito:
Q 10 H 2+ Fe 3+ del citocromo c 1 → Q 10• - + Fe 2+ del citocromo intermembrana c 1 + 2 H + .Una seconda molecola di Q 10 H 2trasferisce un elettrone ad alto potenziale di trasferimento a uno ione ferrico Fe 3+ del citocromo c 1 a sua volta convertito in uno ione ferroso Fe 2+ , e dona il suo secondo elettrone all'intermedio di reazione del semichinone Q 10• - dal primo passaggio, che restituisce Q 10 H 2assorbendo due protoni H + dalla matrice mitocondriale .
Q 10 H 2+ Q 10• - + 2 H + matrice + Fe 3+ del citocromo c 1 → coenzima Q 10+ Q 10 H 2+ Fe 2+ del citocromo c 1 + 2 H + intermembrana .Gli elettroni trasmessi ai citocromi c 1 vengono quindi ceduti ciascuno a un citocromo c sul lato intermembrana. Questo meccanismo a due fasi consente di iniettare quattro protoni nello spazio intermembrana, invece di due se fosse stato un meccanismo di trasferimento diretto dei due elettroni di Q 10 H 2.ognuno ha un citocromo c 1 .
L' ubiquinolo Q 10 H 2Q si lega al sito dove il complesso III da un legame idrogeno con il residuo di His-182 della proteina Rieske e Glu-272 del citocromo b . Il coenzima Q 10da parte sua, si lega al sito Q i del complesso III .
Q 10 H 2dona un primo elettrone al Centri di ferro-zolfo della proteina Rieske ed un secondo elettrone per l' eme b L , con formazione di un intermedio di reazione semichinone Q 10• - :
Una seconda iterazione espelle altri due protoni nello spazio intermembrana mitocondriale e chiude il ciclo riducendo il semichinone Q 10• - formato nel passaggio precedente da un elettrone dell'eme b H da una seconda molecola di ubichinolo Q 10 H 2collegato al sito Q o ; si forma quindi una terza molecola di ubichinolo Q 10 H 2questa volta si è collegata al sito Q i assorbendo due protoni dalla matrice mitocondriale . Il ciclo consuma quindi due molecole di ubichinolo e ne forma una terza, che equivale alla conversione netta di una molecola di ubichinolo in coenzima Q 10.