其中腺苷酸激酶是线粒体膜间隙的标志酶，它可以催化膜间隙中三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，简称“ATP”）分子末端的磷酸基团转移到单磷酸腺苷（adenosine monophosphate，简称“AMP”）分子上，生成两分子的二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，简称“ADP”）。线粒体膜间隙中存在的蛋白质称为“线粒体膜间隙蛋白质”，这些蛋白质全部在细胞质基质中合成。有研究指出，线粒体膜间隙蛋白质在诱导癌细胞凋亡中具有重要作用。
蛋白转