线粒体电子传递系统的组装及其生物学意义

电子传递链亦称呼吸链,由位于线粒体内膜的I、II、III、IV 4种复合物组成,负责电子传递和产生质子梯度。电子主要从复合物I进入电子传递链,经复合物III传递至复合物IV。电子传递系统的组装是一个十分复杂的过程,目前已知主要有约69个结构亚基以及至少16个组装因子参与了人类复合物I、III、IV的组装,这些蛋白质由核基因组与线粒体基因组共同编码。对线粒体电子传递系统的蛋白质组成及其结构已研究得较为清楚,但对它们的组装了解得还比较初步。许多人类线粒体疾病是由于电子传递系统的功能障碍引起的,其中又有许多是由于该系统中一个或多个部件的错误组装引起的。研究这些缺陷不仅能够加深对线粒体疾病发病机理的了解,也有助于揭示线粒体功能的调控机制。将着重对电子传递系统复合物的组装及其与人类疾病关系的研究进展进行综述。     

线粒体氧应激损伤的防御体系

线粒体在细胞代谢和能量过程扮演着重要的角色 ,由于线粒体内膜的高选择透过性 ,线粒体较独立于外界环境 ,线粒体只有在能量吸收和转换过程中 ,受到外界环境的影响 ,产生线粒体氧应激损伤。电子由ＮＡＤＨ或ＦＡＤＨ2 通过电子传递体传递给分子氧的呼吸作用 ,也是作为呼吸副产品的活性氧(ＲＯＳ)和自由基的产生过程 ,分子氧一方面是电子传递链上电子和质子氢的末端受体 ,另一方面分子氧能启动氧化过程 ,质子氧接受一个泄漏的电子 ,变成超氧阴离子 (Ｏ·-2 ) ,Ｏ·-2是体内活性氧的主要来源 ,活性氧的不断积累能导致线粒体结构和功能的广泛损…     

用荧光素磷脂酰乙醇胺直接测定线粒体内膜外表面pH

由磷脂极性头部基团和结合水分子组成的氢键网络有利于质子沿膜表面侧向快速扩散。因而在线粒体氧化磷酸化过程中,与呼吸链电子传递相偶联的跨膜转运质子是否滞留于线粒体内膜外表面即成为一个值得探讨的课题。本文采用荧光素磷脂酰乙醇胺标记于线粒体内膜外表面,首次建立了直接测定线粒体内膜外表面ｐＨ的方法。标记后,线粒体内膜体呼吸控制率,呼吸链电子传递驱动的质子跨膜转移活性及ＡＴＰ合成活性下降了近２８．０％,１１．     

质子漏及其在基础代谢中的作用

“质子漏”是指电子传递链跨膜泵出的质子通过不涉及ATP合成的途径而跨膜扩散流回基质的过程,它的出现形成了由呼吸链驱动的质子泵出和质子回漏的无效循环通路.质子漏的耗氧在呼吸速率中占有重要的比重,对细胞呼吸有很强的控制作用,可以调节能量偶联系数,同时质子漏也是重要的产热过程,它承担了基础代谢产热的20%～30%.质子漏的生理功能有产热、增加代谢调节潜能、清除有害自由基和调节碳流等.     

V-ATPases的功能及其抑制剂研究进展

V-ATPases作为一类酶,在真核细胞中广泛存在。V-ATPases是一个由多个亚基组成的复合物,主要有两个结构域,分别是位于外周的V1结构域和跨膜的V0结构域。V1结构域可以通过水解ATP供能;而V0结构域是质子的通道。它们发挥作用主要是通过水解ATP供能,泵运H＋进入囊泡腔中或泵H＋出细胞外。V-ATPases定位于细胞器膜及某些特殊细胞的细胞质膜,参与骨吸收、肿瘤的侵袭及耐药等生理及病理过程,因而V-ATPases是治疗骨质疏松、糖尿病及肿瘤等人类疾病的候选分子靶标。目前有许多研究致力于发现新的潜在的特异的V-ATPase抑制剂。     

线粒体呼吸链复合物Ⅰ的结构与装配路径

线粒体是起源于最后真核生物共同祖先(last eukaryotic common ancestor,LECA)半自主性双层膜细胞器.线粒体氧化磷酸化(oxidative phosphorylation,OXPHOS)系统由细胞核和线粒体基因组协同编码5个蛋白质复合物组成,在内膜建立电子传递链并利用质子梯度产生三磷酸腺苷...     

光系统Ⅰ（ＰＳⅠ）的结构与功能研究进展

光系统Ⅰ(PSⅠ)是整合于光合膜上的由多个蛋白亚基组成的色素蛋白复合物,它在光合电子传递链中催化电子从PC经过一系列电子传递体到Fd的传递.近20年特别是近几年来,有关光合作用PSⅠ结构与功能的研究取得了显著的进展,获得了很多具有重要意义的结果.本文综合介绍了近年来在PSⅠ的蛋白亚基组成及其特性、PSⅠ介导的3种电子传递过程、PSⅠ特有的外周捕光色素蛋白复合物系统(LHCⅠ)以及最新的有关PSⅠ4?分辨率的三维晶体结构生物学研究的进展情况,并对未来的研究进行了展望.     

光系统I (PSI)的结构与功能研究进展

光系统Ⅰ(PSⅠ)是整合于光合膜上的由多个蛋白亚基组成的色素蛋白复合物,它在光合电子传递链中催化电子从PC经过一系列电子传递体到Fd的传递。近20年特别是近几年来,有关光合作用PSⅠ结构与功能的研究取得了显著的进展,获得了很多具有重要意义的结果。本文综合介绍了近年来在PSⅠ的蛋白亚基组成及其特性、PSⅠ介导的3种电子传递过程、PSⅠ特有的外周捕光色素蛋白复合物系统(LHCⅠ)以及最新的有关PSⅠ 4*!分辨率的三维晶体结构生物学研究的进展情况,并对未来的研究进行了展望。     

电子传递链功能缺陷相关线粒体疾病的治疗进展

线粒体疾病(mitochondrial diseases, MDs)与电子传递链功能缺陷密切相关。电子传递链上的五种复合物共同维持电子传递链的正常功能，从而确保ATP的产生。电子传递链上任何一种复合物的功能缺陷都会损伤线粒体功能，导致线粒体疾病的发生。因此，针对不同的复合物功能缺陷，可以采取相应的治疗措施来挽救其功能，达到缓解或治愈线粒体疾病的目的。本文以电子传递链上五种复合物为研究对象，阐述不同复合物功能缺陷导致的线粒体疾病以及相应的治疗措施。     

植物细胞线粒体呼吸膜与叶绿体光合膜的结构和功能比较

长期以来 ,生物化学教师多注重讲解“呼吸作用的呼吸链” ,而植物生理学教师多注重讲解“光合作用的光合链” ,不能将这两部分内容有机地结合起来加以比较 ,以致学生学习时经常产生困惑。为此我们对这一教学问题作了一些探讨。1　呼吸膜与光合膜结构的比较　　由图 1可知 ,呼吸膜是由线粒体的内膜内陷形成的 ,光合膜亦是由叶绿体的内膜内陷形成的 ,但前者未脱离开线粒体内膜形成“嵴” ,而后者则脱离开叶绿体内膜形成“基粒类囊体”。两者内部都含有一系列的传电子体和传Ｈ体 ,从而形成电子传递链 ,前者称为呼吸链 ,后者称为光合链。另外 ,…     

膜融合的分子机制:线粒体呼吸链不同偶联部位质子泵活性与膜融合程度之间的定量相关性(英文)

我们测定了鼠肝线粒体呼吸链不同偶联部位的质子系活性并通过荧光能量共振转移 法分析了鼠肝线粒体膜与脂质体（二油酰磷脂乙醇胺／心磷脂＝８／２）的膜融合程度。根据测量呼吸链第一段及第二段偶联部位的Ｈ＋／偶联部位的化学计量比值,观察到线粒体呼吸链质子泵的质子（Ｈ＋）泵活性及 Ｈ＋泵出量与膜融合程度呈现线性的定量相关性。这些实验结果进一步支持了我们提出的质子泵诱导膜融合的理论模型（刘树森等,１９８７、１９８９）。     

关于呼吸链电子传递与氧化磷酸化机制的教学

近年来,植物生理学中呼吸作用过程及机制研究的新进展和新成果相对较少。在线粒体电子传递系统中,有些传递体的结构和排列、功能尚待进一步确证。目前,对有关呼吸链上伴随着电子传递,线粒体村质中的H~+跨内膜转移到膜间空间、建立质子动力并形成ATP的问题,国内外植物生理学教材有不同提法。在这里,我们试图通过对这些说法的比较分析,以求得到一个比较恰当的说法,这对教学工作可能是有益的。     

心磷脂和线粒体内膜

心磷脂是构成线粒体内膜的主要磷脂之一,约75～90%的心磷脂分布在线粒体内膜脂双层的基质面,是线粒体内膜的特征性磷脂。心磷脂使线粒体内膜具有良好的流动性,利于呼吸链各复合物在膜脂双层中的侧向扩散。呼吸链的复合物与心磷脂特异结合才能表现其活性。在一定的条件下,心磷脂亦能形成六角形(?)相,这种多形性特点对离子转运和电子传递有重要意义。     

线粒体Ca2+转运和通透转变孔道的开放与能量状态

对大鼠肝线粒体Ca2+转运与通透转变孔道(PTP)开放之间的关系, 以及线粒体能量状态对Ca2+转运和PTP开放的影响进行研究. 结果显示, Ca2+诱导的线粒体Ca2+释放(mCICR)能介导PTP开放, 呼吸链电子传递抑制剂抑制mCICR和PTP的开放, 使呼吸链的电子传递局部恢复, mCICR和PTP开放也可部分恢复. mCICR和PTP的开放也能被消除跨膜质子梯差的CCCP抑制, 表明线粒体Ca2+转运和PTP的开放都紧密依赖电子传递和能量偶联.     

线粒体呼吸链复合体Ⅰ

线粒体呼吸链复合体Ⅰ(简称复合体Ⅰ)是呼吸链电子传递的起始复合体,作为电子传递过程的限速酶,复合体Ⅰ的分子量远大于其余的四个呼吸链复合体。复合体Ⅰ相关的疾病发生除了与40余个复合体Ⅰ组成亚基的突变相关外,还同参与其组装的多个组装因子存在密切联系。该文对复合体I的结构以及参与调控复合体Ⅰ组装的各类组装因子进行了综述,旨在为全面了解复合体Ⅰ相关疾病的发生提供具体参考。     

线粒体呼吸链复合体Ⅰ

线粒体呼吸链复合体Ⅰ（简称复合体Ⅰ）是呼吸链电子传递的起始复合体,作为电子传递过程的限速酶,复合体Ⅰ的分子量远大于其余的四个呼吸链复合体。复合体Ⅰ相关的疾病发生除了与40余个复合体Ⅰ组成亚基的突变相关外,还同参与其组装的多个组装因子存在密切联系。该文对复合体I的结构以及参与调控复合体Ⅰ组装的各类组装因子进行了综述,旨在为全面了解复合体Ⅰ相关疾病的发生提供具体参考。     

线粒体的热机效率原理及其在运动疲劳中的应用

基于呼吸链电子漏现象提出了用热机效率原理描述线粒体合成ＡＴＰ 的工作效率, 指出呼吸链漏电不仅使线粒体合成ＡＴＰ 的效率降低, 而且导致线粒体生成有害的活性氧自由基, 引起线粒体损伤。通过检测游泳耗竭小鼠心肌线粒体生成过氧化氢速率的增高和线粒体呼吸对氰化钾敏感性的下降,证明了耗竭运动引起呼吸链电子漏水平明显增高。随电子漏增加而出现的活性氧的损伤表现在线粒体脂质过氧化程度增加,呼吸链四个酶复合物的活性均有不同程度降低,以及呼吸控制率的下降等等。文章讨论了呼吸链电子漏和电子漏引起的活性氧生成对线粒体合成ＡＴＰ 效率的影响。     

线粒体，活性氧和细胞凋亡

在能量代谢和自由基代谢中,线粒体均占据着十分重要的地位.通过呼吸链电子漏途径,线粒体产生大量超氧阴离子,并通过链式反应形成对机体有损伤作用的活性氧.通过呼吸链电子漏,氧化磷酸化解偶联,线粒体内膜产生通透性转变孔道（PTP）及Box-和/或PTP-介导的细胞色素c向胞质的转移等种种因素,线粒体参与一般抗氧化防御及细胞凋亡等重要生理过程的调控.在与线粒体相关的细胞凋亡中,活性氧的信号作用是十分明显的.     

肝细胞线粒体凋亡途径及保护机制研究进展

线粒体在能量代谢、自由基产生、衰老、细胞凋亡中起重要作用。线粒体的基因突变,呼吸链缺陷,线粒体膜的改变等因素均会影响整个细胞的正常功能,从而导致病变。凋亡发生时,线粒体通透性转换孔开放,使得线粒体膜电位降低,呼吸链电子传递障碍,细胞ATP合成障碍,生成大量活性氧簇,线粒体发生水肿,线粒体外膜破裂,膜间隙释放大量促凋亡因子如细胞色素C。Bcl-2家族对线粒体的功能有调控作用,介导细胞色素C的释放,Caspase酶原的激活等。病毒性肝炎、酒精性肝病,梗阻性黄疸、肝癌、毒素和药物介导的肝损伤等疾病中都伴随着肝细胞凋亡的发生,目前保肝药物对肝细胞线粒体功能的保护机制主要体现在稳定线粒体膜功能,减轻氧化损伤等方面,针对临床疾病的治疗有很好的指导作用。     

肝细胞线粒体凋亡途径及保护机制研究进展

线粒体在能量代谢、自由基产生、衰老、细胞凋亡中起重要作用。线粒体的基因突变,呼吸链缺陷,线粒体膜的改变等因素均会影响整个细胞的正常功能,从而导致病变。凋亡发生时,线粒体通透性转换孔开放,使得线粒体膜电位降低,呼吸链电子传递障碍,细胞ATP合成障碍,生成大量活性氧簇,线粒体发生水肿,线粒体外膜破裂,膜间隙释放大量促凋亡因子如细胞色素C。Bcl-2家族对线粒体的功能有调控作用,介导细胞色素C的释放,Caspase酶原的激活等。病毒性肝炎、酒精性肝病,梗阻陛黄疸、肝癌、毒素和药物介导的肝损伤等疾病中都伴随着肝细胞凋亡的发生,目前保肝药物对肝细胞线粒体功能的保护机制主要体现在稳定线粒体膜功能,减轻氧化损伤等方面,针对临床疾病的治疗有很好的指导作用。