昆虫线粒体的結构和功能的研究 Ⅰ.粘虫蛾(Leucania separata Walker)飞翔肌綫粒体的氧化磷酸化作用

离体的粘虫蛾胸肌綫粒体制剂不仅能氧化三羧酸循环各中間产物,如丙酮酸(加苹果酸),檸檬酸,α-酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸以及苹果酸,而且尚能迅速氧化α-甘油磷酸和谷氨酸。在有磷酸受体系統存在时,α-甘油磷酸的呼吸率最高(Q_(O_2)值平均为101.4),比上述其他各底物高2.5—6.0倍,但仅比琥珀酸高1.2倍。丙酮酸的氧化速率最低(Q_(O_2),值平均为16.6),在后种情况下,反应系統中再加入輔酶A,輔羧酶,NAD~+以及NADP等輔助因子,可使丙酮酸的Q_(O_2)值提高2—3倍而达到50左右。丙酮酸与三羧循环各中間产物等分别組合进行同时氧化时,可使綫粒体的呼吸率接近或达到α-甘油磷酸的Q_(O_2)水平。在上述各底物氧化时,均表現偶联的呼吸鏈磷酸化反应。各底物的P/O比值基本上接近或达到相应的理論值。与东亚飞蝗和其他昆虫綫粒体制剂不同,粘虫蛾胸肌綫粒体的偶联磷酸化反应并不需要血浆清蛋白的保护。2,4-二硝基酚可使氧化和磷酸化发生解偶联現象,并激活綫粒体制剂的“潜在”ATP酶活力。同时,新鮮的粘虫胸肌綫粒体亦表現較高的Mg~(++)激活的ATP酶活力,后者,并受到Ca~(++)的部分抑制。不同发育日龄的粘虫蛾胸肌綫粒体的呼吸率和P/O比值也略呈差异,并与氧化底物有关。羽化后第一天,丙酮酸的Q_(O_2)值較低,第四天以后即增高并趋恒定。P/O比值除谷氨酸在第一天略低外,一般均不因发育日龄而显著变化。本文討論了粘虫蛾飞翔肌綫粒体能量代謝的若干特点井此較了α-甘油磷酸和丙酮酸-三羧酸循环底物的氧化在維持昆虫飞翔肌的能量需要方面的重要性。同时对肌綫粒体Mg~(++)-激活的ATP酶的功能和来源的問題也略加討論。     

溴氰菊酯对不同品系家蝇脑突触体膜蛋白磷酸化及ATP酶活性的影响

以敏感品系家蝇和溴氰菊酯抗性品系家蝇(Musca domestica L.)为材料,研究和比较了神经毒剂溴氰菊酯对其脑突触体蛋白磷酸化作用的影响。结果表明,浓度为10^-5 mol/L溴氰菊酯抑制了敏感品系家蝇脑突触体蛋白磷酸化作用,而对抗性品系家蝇脑突触体蛋白磷酸化作用无明显影响。若反应体系中加入2.5×10^-6 mol/L的cAMP显著激活了敏感品系家蝇脑突触体蛋白磷酸化水平,但是当0.6 mmol/Lca²⁺或0.6 mmol/L Ca²⁺加10^-5 mol/L钙调蛋白时明显增强了抗性品系家蝇脑突触体蛋白磷酸化水平,甚至超过了其对敏感品系的作用水平。此外,还发现不同浓度的溴氰菊酯可抑制突触膜上的Na/K-ATP酶和Ca-ATP酶活力,浓度越高抑制作用也越大,并且敏感品系家蝇对溴氰菊酯的敏感度要高于抗性品系。     

有机氯杀虫剂的研究:三氯杀虫酯(“7504”)的合成、药效与生物降解试验

1975年我们合成了DDT的类似物——三氯杀虫酯(代号7504)。室内药效试验结果,对家蝇(Musca domestica vicina Macq)的LD₅₀为4.89—5.89微克/头(DDT为50微克/头);用残膜法处理家蝇KT₃₀为23分44秒(DDT为60分)。处理后的残膜室内放置60天,处理家蝇KT₃₀为48分26秒(DDT为95分5秒)。1977年7—8月份进行了扩大药效试验。在住户和畜舍内以2克/米²药量作滞留喷洒,对蚊、蝇成虫的药效可维持一个月左右。 “7504”在生物体内容易降解。家蝇试验SR值为15.8(DDT为2.2)。以DDT作对比,用含相同药量100ppm的鸡饲料,任其自由取食15天后,分析DDT在鸡体内的累积量为495.5ppm;而“7504”在鸡体内则没有发现。以1000ppm的“7504”喂15天后,在胸肌及肝内仅有微量存在,脂肪内未发现,而粪便内则达167ppm。如用胶囊每天强迫饲喂2克,7天后肝脏内含0.5ppm。脂肪内未发现。粪便内达625ppm。“7504”与鸡肝匀浆,在37℃条件下培育10分钟,可降解85%以上,培育20分钟有97%被降解。     

乙酰胆碱酯酶敏感性的变化与家蝇抗药性的关系

结合抗性机理, 对四个家蝇(Musca domestica vicina)品系头部的乙酰胆碱酯酶(AchE)对底物和抑制剂反应的动力学进行了研究.结果表明, AchE敏感性的降低是引起两个有机磷药剂(OP)抗性品系DDVP-R和Trichl-R对OP交互抗性的一个主要因子.Trichl-R对二氯苯醚菊酯无抗性, 而二氯苯醚菊酯抗性品系2Cl—R对所测定的OP有负交互抗性, 并且它的AchE对OP的敏感性较正常品系(NP)AchE的敏感性要高.AchE敏感性的变化, 反应在酶结构上, 主要是酶对抑制剂的亲和性(K_d)的变化, 而磷酸化速率(K₂)影响不大.同时对AchE的底物和抑制剂结合位点及结构变化进行了分析和探讨.     

家蝇对二氯苯醚菊酯的抗性及增效磷的增效作用Ⅱ:氧化代谢

氧化代谢的增强是引起家蝇对二氯苯醚菊酯产生抗性的因素之一.抗性家蝇多功能氧化酶的萘羟化活性、对二氯苯醚菊酯的氧化代谢能力和微粒体细胞色素P₄₅₀含量分别是正常家蝇的2、1.48、1.33倍.正常家蝇和抗性家蝇细胞色素P₄₅₀在对增效磷(SV₁)和氧化胡椒基丁醚(Pb)的敏感性上也存在着差异.SV₁与多功能氧化酶专一性抑制剂Pb一样,对该酶系催化的萘羟化活性及二氯苯醚菊酯的氧化代谢有明显的抑制作用,这种抑制作用是SV₁在家蝇体内对二氯苯醚菊酯增效的机理之一.SV₁对氧化代谢的抑制与它和微粒体细胞色素P₄₅₀相互作用形成非活性复合体有关.     

家蝇对二氯苯醚菊酯的抗性及增效磷的增效作用Ⅱ:氧化代谢

氧化代谢的增强是引起家蝇对二氯苯醚菊酯产生抗性的因素之一.抗性家蝇多功能氧化酶的萘羟化活性、对二氯苯醚菊酯的氧化代谢能力和微粒体细胞色素P₄₅₀含量分别是正常家蝇的2、1.48、1.33倍.正常家蝇和抗性家蝇细胞色素P₄₅₀在对增效磷(SV₁)和氧化胡椒基丁醚(Pb)的敏感性上也存在着差异.SV₁与多功能氧化酶专一性抑制剂Pb一样,对该酶系催化的萘羟化活性及二氯苯醚菊酯的氧化代谢有明显的抑制作用,这种抑制作用是SV₁在家蝇体内对二氯苯醚菊酯增效的机理之一.SV₁对氧化代谢的抑制与它和微粒体细胞色素P₄₅₀相互作用形成非活性复合体有关.     

毒黄素对线粒体呼吸耗氧的影响

毒黄素抑制线粒体的呼吸耗氧和氧化磷酸化活力,低浓度毒黄素下耗氧并不增加,也无过氧化氢的形成,此种效应在不同呼吸底物下是类似的。因此认为毒黄素对线粒体的抑制和微生物不同,其主要途径不是因递氢而产生过氧化氢。     

盟发绿豆子叶衰老期间的呼吸作用与线粒体功能的改变

暗中培养的绿豆幼苗子叶在萌发后3—4天时,外观出现衰老征状,6天后子叶凋落。随子叶日龄的增加,子叶的呼吸强度一直下降,呼吸商始终小于1。当外加L-苹果酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和NADH为底物测定离体线粒体氧化活性时,衰老子叶的线粒体对上述四种底物的氧化活性有不同程度的增加;抗氰呼吸也有所升高。子叶衰老时,线粒体的ADP/O和呼吸控制(RC值均降低);线粒体ATPase水解ATP的活性升高。衰老绿豆子叶线粒体氧化磷酸化偶联效率的降低和ATPase水解活性的增强是与线粒体结构改变相联系的一种功能变化,它导致能量亏缺,并进一步加速了衰老的恶化进程。     

为继续提高家蝇防治药效的反DDT抗性剂

Neeman提出N,N,——二正丁基对氯苯磺酰胺是一种对DDT具有高度增效作用,并能用作为防治DDT抗性家蝇有效的反DDT抗性剂。 过去曾有效地在室内对抗氯化烃的德国(虫非)蠊进行接触残效试验,当时的药剂混合比例为2％DDT+0.75％反抗性剂+0.02％除虫菊+0.16％亚砜类。又在加里福尼亚州南部家禽场,测定反抗性剂/DDT     

萌发绿豆子叶衰老期间的呼吸作用与线粒体功能的改变

暗中培养的绿豆幼苗子叶在萌发后3—4天时,外观出现衰老征状,6天后子叶凋落。随子叶日龄的增加,子叶的呼吸强度一直下降,呼吸商始终小于1。当外加L—苹果酸、a—酮戊二酸、琥珀酸和NADH为底物测定离体线粒体氧化活性时,衰老子叶的线粒体对上述四种底物的氧化活性有不同程度的增加;抗氰呼吸也有所升高。子叶衰老时,线粒体的ADP／O和呼吸控制(RC值均降低);线粒体ATPase水解ATP的活性升高。衰老绿豆子叶线粒体氧化磷酸化偶联效率的降低和ATPase水解活性的增强是与线粒体结构改变相联系的一种功能变化,它导致能量亏缺,并进一步加速了衰老的恶化进程。     

神经递质释放与家蝇对拟除虫菊酯抗性关系研究

通过生物测定比较溴氰菊酯、氯菊酯和DDT对Dec-R,2C1-R,DDT-R和敏感(SP)家蝇Musca domestica vicina的毒力,表明三个抗性品系对溴氰菊酯、氯菊酯和DDT均有很高的抗性,抗性倍数分别达120 912,6 032和112.2倍,并对上述三种杀虫剂有明显的交互抗性和抗击倒效应。杂交试验表明Dec-R对溴氰菊酯的抗性是一个隐性基因,电生理试验表明抗性家蝇中枢神经系统(CNS)对药剂敏感度的降低是其产生抗性和交互抗性的重要机制。研究结果表明Dec-R和2CLR家蝇品系中存在有击倒抗性因子(Kdr)。当用1×10^-7mol/L溴氰菊酯对SP家蝇脑突触体在提高K+浓度去极化后,可加强3H-胆碱的释放,而在Dec-R品系中,溴氰菊酯浓度提高到1×10^-4m0l/L也未能加强³H-胆碱的释放,表明溴氰菊酯与神经递质的释放和钠通道亲和性的降低是抗性的主要机制。     

肿瘤能量代谢：糖酵解还是氧化磷酸化？

正常细胞代谢活动所需要的能量主要由线粒体氧化磷酸化产生的ATP提供。与正常细胞不同,肿瘤细胞糖酵解增强,氧化磷酸化功能降低。长期以来,肿瘤细胞的有氧糖酵解被认为是由于线粒体出现不可逆的损伤。最近有不少研究结果对这一观点提出质疑,认为多数肿瘤的线粒体氧化磷酸化功能是完好的,肿瘤有氧糖酵解的改变被认为是其他多种因素（例如癌基因、肿瘤抑制基因、低氧微环境、mtDNA突变等）综合作用的结果。     

低表达线粒体蛋白ISCA2对线粒体功能影响的机制研究

该文探讨了ISCA2蛋白低表达对细胞内铁硫蛋白和能量代谢的影响。在HeLa细胞内将ISCA2基因敲低,通过免疫印迹、顺乌头酸酶胶内酶活性分析法分析线粒体内外铁硫蛋白水平和活性改变;用紫外–可见分光光度法检测细胞线粒体内氧化磷酸化复合体活性;用海马能量分析仪分析细胞内能量代谢的改变。结果表明,ISCA2蛋白低表达后,氧化磷酸化复合体中各铁硫蛋白亚基都出现不同程度的下调,且对于线粒体[4Fe-4S]型铁硫蛋白亚基影响显著,但对线粒体[2Fe-2S]型铁硫蛋白亚基以及胞质[4Fe-4S]型铁硫蛋白亚基影响较小。同时,ISCA2蛋白低表达后对线粒体复合体活性和线粒体能量代谢影响显著,细胞有氧呼吸降低,细胞外乳酸含量增加。这些结果表明,ISCA2蛋白低表达后抑制铁硫簇的组装,导致铁硫蛋白功能障碍,影响线粒体复合体活性和氧化磷酸化系统,使得细胞能量代谢紊乱。     

粘球藻固氮作用与几种能量代谢过程的关系

本文以单细胞蓝藻（粘球藻）为材料,研究了固氮作用与光合作用,呼吸代谢以及氢代谢等能量代谢过程的关系,发现光照是固氮作用的主要限制因子,在光下的有氧分解过程和氧化磷酸化反应是推动固氮作用的能量来源,抑制光合磷酸化或氧化磷酸化反应都能导至固氮作用的显著降低,但用DCMU抑制光系统II电子传递过程却意外地能大幅度提高固氮活性,在暗中的粘球藻固氮主要靠有氧分解过程支持,粘球藻与其它固氮生物相似,在没有可利用的还原底物存在或正常固氮作用被特异性和抑制时,可以将固氮酶所截获能量的大部分用于释放分子氢和回收氢,但未发现通过吸氢反应来推动固氮作用。     

粘球藻固氮作用与几种能量代谢过程的关系

本文以单细胞蓝藻（粘球藻）为材料,研究了固氮作用与光合作用,呼吸代谢以及氢代谢等能量代谢过程的关系,发现光照是固氮作用的主要限制因子,在光下的有氧分解过程和氧化磷酸化反应是推动固氮作用的能量来源,抑制光合磷酸化或氧化磷酸化反应都能导至固氮作用的显著降低,但用DCMU抑制光系统II电子传递过程却意外地能大幅度提高固氮活性,在暗中的粘球藻固氮主要靠有氧分解过程支持,粘球藻与其它固氮生物相似,在没有可利用的还原底物存在或正常固氮作用被特异性和抑制时,可以将固氮酶所截获能量的大部分用于释放分子氢和回收氢,但未发现通过吸氢反应来推动固氮作用。     

PNAS:线粒体蛋白转运的"两面性"

<正>线粒体是细胞的能量工厂。通过氧化(底物水平的磷酸化)分解糖类的代谢物,合成着细胞所需的绝大多数能量货币--ATP。因此,线粒体的正常工作,就像炼油厂或者发电厂对现代社会那样重要。线粒体的正常工作需要大量的蛋白质提供支持。一般认为,在线粒体中,蛋白质含量是通过细胞质新合成蛋白质输入和老旧蛋白质的降解,来维持平衡的。来自细胞质的蛋白质,会被运输     

运动性疲劳状态下大鼠骨骼肌线粒体氧化磷酸化功能的研究

目的和方法 :以SD大鼠递增负荷力竭性跑台运动为运动性疲劳模型 ,分别测定运动后即刻骨路肌线粒体 :①呼吸链复合体Ⅱ Ⅲ电子传递与质子泵出比值 (H /2e) ;②以琥珀酸 (S)为底物的呼吸控制 :态 3呼吸速率(R3 )、态 4呼及速率 (R4 )、呼吸控制比 (RCR)和磷 /氧比 (P/O) ;②H ATPase合成活力 ,探讨疲劳性运动中线粒体氧化磷酸化功能改变的机理。结果 :力竭性运动后以S为底物的线粒体R4升高 2 1.10 % (P <0 .0 5 ) ;呼吸链复合体Ⅱ Ⅲ的总、净H 2e分别降低 8.5 3和 19.5 1% (均P <0 .0 5 )。底物的RCR和P/O呈显著降低 (均P <0 .0 5 ) ,而底物的R3则有所增加 (P >0 .0 5 ) ,H ATPase合成活力降低 16.68% (P <0 .0 5 )。结论 :线粒体质子漏增加 ,呼吸链电子传递与质子泵出偶联程度下降 ,氧化磷酸化脱偶联导致无效氧耗增多 ,可能是运动性疲劳状态下线粒体氧利用率下降的重要机制。     

肝癌中丙酮酸激酶同工酶的研究——Ⅰ.丙酮酸激酶和线粒体对ADP的竞争

以果糖-1,6-二磷酸(FDP)为底物,正常小鼠肝匀浆无克奈特瑞效应;但以磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)为底物,则在正常小鼠肝中也出现此效应;而小鼠Hep A腹水肝癌(简称Hep A)细胞匀浆中由这两种底物所引起的此效应均十分明显。Hep A中,丙酮酸激酶(PyK)的活性为正常小鼠肝的4.7倍。在研究PyK和克奈特瑞效应关系时发现:1.PyK的底物PEP可抑制线粒体中琥珀酸、丙酮酸和NADH的氧化,而琥珀酸和NADH又可抑制PEP的酵解;2.加入从Hep A中纯化的K型PyK,可抑制琥珀酸的氧化,加强PEP对琥珀酸氧化的抑制,且其对FDP氧化的抑制率和K型PyK的加入量成正相关;3.用L-苯丙氨酸抑制PyK后,可减小PEP对琥珀酸氧化的抑制,并使PEP的酵解降低;4.加入氧化磷酸化的解联剂2,4-二硝基酚(DNP),可使PEP的酵解随DNP浓度的增加而增加;(5)加入正常小鼠肝的线粒体,可使正常小鼠肝匀浆的呼吸增高,酵解降低;并使Hep A的克奈特瑞效应逆转。此外,加入外源性的ADP既可促进呼吸,又可促进酵解;加入可消耗ADP的磷酸肌酸和肌酸激酶,则使呼吸和酵解均降低。K型PyK加强PEP对琥珀酸氧化的抑制效率也和ADP的浓度密切相关。这些实验结果都证明:胞液中的PyK和线粒体之间存在着对ADP的竞争。并且胞液中增高的PyK对ADP的有效的夺取,很可能是导致癌瘤中克奈特瑞效应的一个要机理。     

高温下线粒体小分子热激蛋白对柠檬酸合成酶、线粒体和花粉粒的保护作用

选用pGEX-6P-1表达载体,构建GST与线粒体小分子热激蛋白的融合蛋白表达载体,使用谷胱苷肽Sepharose-4B亲合柱,纯化大肠杆菌中表达的融合蛋白,利用ProScission蛋白酶,将线粒体小分子热激蛋白从融合蛋白中切出,获得纯化的线粒体小分子热激蛋白.分析线粒体小分子热激蛋白对柠檬酸合成酶体外热稳定性的影响,发现线粒体小分子热激蛋白可以减缓柠檬酸合成酶的热变性,并促进热变性的柠檬酸合成酶复性,说明高温下线粒体小分子热激蛋白对柠檬酸合成酶有保护功效.利用转基因方法,将线粒体小分子热激蛋白基因导入烟草,在CaMV35S启动子的驱动下,导入烟草的线粒体小分子热激蛋白基因可在烟草细胞中组成性地表达,比较正常烟草线粒体和转基因烟草线粒体的氧化磷酸化效率,发现高温下转基因烟草线粒体的氧化磷酸化效率高于对照,说明线粒体小分子热激蛋白对线粒体具有保护作用.此外,转基因烟草花粉粒的高温萌发率也高于对照,说明线粒体小分子热激蛋白不但可以增加线粒体的耐热性,而且可以提高细胞的抗热能力.     

家蝇对二氯苯醚菊酯的抗性及增效磷的增效作用Ⅰ:水解代谢

水解代谢在家蝇对二氯苯醚菊酯抗性中起重要作用。正常家蝇和抗性家蝇酯酶在对SV₁、SV₂等抑制剂的敏感性和电泳性质上存在着差异。抗性家蝇酯酶水解二氯苯醚菊酯的活性较高,水解乙酸-α-萘酯的活性相对比正常家蝇要低。SV₁及其在体内的代谢产物SV₂在离体和活体情况下对家蝇酯酶都有明显的抑制作用。SV₁和SV₂抑制相同的酯酶电泳条带,但SV₁的抑制作用相对小一些。SV_t对酯酶的抑制是它在家蝇体内对二氯苯醚菊酯增效的机理之一。