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。     

运动调控线粒体呼吸链超级复合体的研究进展

线粒体呼吸链超级复合体(mitochondrial respiratory chain supercomplex, mitoSC)是线粒体内膜呼吸链上的自由复合体通过其亚基之间的相互作用形成的复合体超级组装,主要为mitoSCⅠ_1+Ⅲ_2+Ⅳ_(1-4)、mitoSCⅠ_1+Ⅲ_2、mitoSCⅢ_2+Ⅳ_(1-2)、高分子量mitoSC (high molecular weight mitoSC, HMW mitoSC)和巨型超级复合体(mitochondrial metacomplex, mitoMC)。mitoSC已被证明具有提高呼吸链电子传递效率、减少活性氧产生的功能。在衰老的不同组织和诸多线粒体相关疾病组织中,mitoSC的种类和含量发生变化。本文通过归纳人类和哺乳动物不同组织中mitoSC的结构和功能,总结衰老、心脏疾病、2型糖尿病、癌症和基因缺陷疾病等条件下mitoSC的变化规律,重点探讨运动对mitoSC的影响及其相关调节机制,为线粒体相关疾病的运动干预提供参考。     

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。     

线粒体呼吸链膜蛋白复合体的结构

线粒体作为真核细胞的重要“能量工厂”,是细胞进行呼吸作用的场所,呼吸作用包括柠檬酸循环和氧化磷酸化两个过程,其中氧化磷酸化过程的电子传递链（又称线粒体呼吸链）位于线粒体内膜上,由四个相对分子质量很大的跨膜蛋白复合体（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、和Ⅳ）、介于Ⅰ／Ⅱ与Ⅲ之间的泛醌以及介于Ⅲ与Ⅳ之间的细胞色素c共同组成。线粒体呼吸链的功能是进行生物氧化,并与称之为复合物V的ATP合成酶（磷酸化过程）相偶联,共同完成氧化磷酸化过程,并生产能量分子ATP。线粒体呼吸链的结构生物学研究对于彻底了解电子传递和能量转化的机理是至关重要的,本文分别论述线粒体呼吸链复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的结构,并跟踪线粒体呼吸链超复合体的结构研究进展。     

氧化磷酸化的呼吸链途径模式概论

线粒体内氧化供能过程中的重要代谢物主要有丙酮酸、三羧酸循环中间体、氨基酸分解产物、酮体、脂肪酸β-氧化中间体、甘油代谢物、嘧啶碱基分解产物等。线粒体内重要代谢物脱下的电子对或者H原子可以通过复合体Ⅰ、复合体Ⅱ、或者通过辅酶Q等不同方式进入呼吸链进行电子传递并生成不同数量的ATP。因此,依据代谢物成对电子或H原子进入呼吸链的方式可以划分不同的氧化呼吸链途径模式:NADH氧化呼吸链途径、琥珀酸氧化呼吸链途径,以及FADH2氧化呼吸链途径。     

NDUFS3在肿瘤发生发展中的作用及其机制CSCD

NADH脱氢酶[泛醌]铁硫蛋白3(NADH dehydrogenase [ubiquinone] ferrithionein 3, NDUFS3)是线粒体复合体Ⅰ的核心亚基,直接参与呼吸链的电子传递的过程,在人类各组织器官中的表达水平高低不一。NDUFS3参与肿瘤的发生发展,与细胞活性氧ROS(reactive oxygen species)水平,三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate, ATP)生成以及Warburg效应密切相关。本文综述了NDUFS3在肿瘤中的作用及其可能分子机制的研究进展。     

NDUFS3在肿瘤发生发展中的作用及其机制

NADH脱氢酶[泛醌]铁硫蛋白3(NADH dehydrogenase [ubiquinone] ferrithionein 3, NDUFS3)是线粒体复合体Ⅰ的核心亚基,直接参与呼吸链的电子传递的过程,在人类各组织器官中的表达水平高低不一。NDUFS3参与肿瘤的发生发展,与细胞活性氧ROS(reactive oxygen species)水平,三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate, ATP)生成以及Warburg效应密切相关。本文综述了NDUFS3在肿瘤中的作用及其可能分子机制的研究进展。     

力竭性运动对大鼠肝脏线粒体氧化磷酸化偶联的影响

本文以ＳＤ大鼠三级递增负荷力竭性跑台运动疲劳模型,分别测定了运动后即刻肝脏线粒体;１．呼吸链复合休Ⅰ＋Ⅲ和Ⅱ＋Ⅲ电子传递与质子泵出比值。２．以苹果糖酸＝谷氨酸和琥珀酸为底物的呼吸控制;态３呼吸速度,态４呼吸速率,呼吸控制率和磷／氧比。结果表明;两种呼吸底物启动的线粒体态４呼吸速率分别升高４６．４６和２３．５４％;呼吸链复合体Ⅰ＋Ⅲ和Ⅱ＋Ⅲ的总Ｈ＾３／２ｅ分别降低１８．６３和１５．８９％。     

呼吸作用电子传递过程中的物质与能量转变

总结了参与呼吸作用电子传递的蛋白复合体结构、呼吸电子传递的过程及该过程中的物质与能量转变,为该部分内容的教学和科普提供参考。     

还原型二(三)磷酸吡啶核苷酸[NAD(P)H]脱氢酶复合体及叶绿体呼吸研究进展

除了经过光系统II和光系统I的非循环电子传递以外,围绕光系统I的循环电子传递对维持高效率的光合作用也是不可缺少的,其中叶绿体还原型二(三)磷酸吡啶核苷酸[NAD(P)H]脱氢酶复合体(NDH复合体)介导的循环电子传递是目前研究的热点。随着质体末端氧化酶(PTOX)的发现,NDH参与的循环电子传递与叶绿体呼吸在补充光合作用所需能量以及抵御光氧化胁迫过程中的作用正日渐引起研究者的重视。文章根据近年的研究进展就叶绿体NDH复合体及其介导的循环电子传递与叶绿体呼吸的生理功能做了综述。     

丹参酮Ⅱ－A磺酸钠对鼠肝线粒体功能的影响

利用大鼠肝脏线粒体为材料,以琥珀酸为底物,研究了不同浓度的丹参酮Ⅱ－Ａ磺酸钠对线粒体态４、态３呼吸及呼吸控制率,线粒体跨膜电位,线粒体呼吸链复合体（Ⅱ＋Ⅲ）电子传递及质子转移活性的影响。结果证明丹参酮ⅡＡ－磺酸钠是线粒体呼吸链复合体（Ⅱ＋Ⅲ）的有效抑制剂。文中对丹参酮ⅡＡ－磺酸钠在心肌缺血再灌注过程中的保护作用的分子机理进行了讨论。     

内体分拣转运复合体的组成及其功能研究

内体分拣转运复合体(endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)是一种能够识别并分拣泛素化蛋白质货物的蛋白复合体,由四个亚复合体(ESCRT-0、ESCRT-Ⅰ、ESCRT-Ⅱ、ESCRT-Ⅲ)和一些辅助成分构成。研究表明,ESCRT途径能参与病毒的出芽过程、调控细胞自噬,并且与包括肿瘤和神经退行性疾病在内的重要疾病有关。因此,ESCRT复合体结构与功能研究对未来新型治疗药物的开发具有重要意义。该文综述了ESCRT的结构、各成员在多种生命活动中的功能、组装因子之间的互作关系以及ESCRT复合体的功能,旨在为日后深入研究ESCRT的作用机制开辟更科学的研究方向。     

丹参酮Ⅱ—A磺酸钠对鼠肝线粒体功能的影响

利用大鼠肝脏线粒体为材料,以琥珀酸为底物,研究了不同浓度的丹参酮Ⅱ－Ａ磺酸钠对线粒体态４、态３呼吸及呼吸控制率,线粒体跨膜电位,线料呼吸链复合体（Ⅱ＋Ⅲ）电子传递及质子转移活性的影响,结果证明丹参酮ⅡＡ－磺酸钠是线粒体呼吸链复合体（Ⅱ＋Ⅲ）的有效抑制剂,文中对丹参酮ⅡＡ－磺酸酸钠在心肌缺血再灌注过程中的保护作用的分子机理进行了讨论。     

多学科融合理念指导的生物化学课堂教学实践探索——电子传递链、氧化磷酸化与原电池

呼吸链是需氧生物获取能量的主要途径,因该过程的复杂性和抽象性,历来也是生物化学教学的难点之一。基于课堂教学经验与学科融合的理念,我们尝试将呼吸链与化学中的原电池和燃料电池进行类比,通过将电子传递链、复合体、质子泵等概念转化为学生相对较熟悉的电路、原电池与电机,并将各种抑制剂和解耦联剂转化为断路、短路等电学概念,帮助学生理解呼吸链的相关过程,并引导学生深入思考生命活动的物质基础和能量转化。     

线粒体呼吸链复合体Ⅱ＋Ⅲ的电子传递与质子转移的偶联

研究了鼠肝线粒体内膜体呼吸链复合体Ⅱ＋Ⅲ的Ｈ＾＋／２ｅ比与△ψ的相关性及其调节因素,证明：（１）用光谱法测得复合体Ⅱ＋Ⅲ的电子传递与质子转换初速度的Ｈ＾＋／２ｅ比值接近４,与铁氰化钾脉冲法测得的结果相同,Ｈ＾＋／２ｅ随着△μＨ＾＋升高而逐渐下降,荧光透析法测定不同Ｆｅ＾３＋还原速率建立的不同△ψ时,证明Ｈ＾＋回漏对△ψ和Ｈ＾＋泵出速度的依赖性,讨论了呼吸链复合体Ⅱ＋Ⅲ电子传递与质子转移之间的偶联以     

力竭性运动对大鼠肝脏线粒体氧化磷酸化偶联的影晌

本文以ＳＤ大鼠三级递增负荷力竭性跑台运动为疲劳模型,分别测定了运动后即刻肝脏线粒体：１．呼吸链复合体Ⅰ＋Ⅲ和Ⅱ＋Ⅲ电子传递与质子泵出比值（Ｈ＋／２ｅ）;２．以苹果酸＋谷氨酸（Ｍ＋Ｇ）和琥珀酸（Ｓ）为底物的呼吸控制：态３呼吸速率（Ｒ３）、态４呼吸速率（Ｒ４）、呼吸控制率（ＲＣＲ）和磷／氧比（Ｐ／Ｏ）。结果表明：两种呼吸底物启动的线粒体态４呼吸速率分别升高６４．４６和２３．５４％（Ｐ＜０．００１和Ｐ＜０．０５）;呼吸链复合体Ⅰ＋Ⅲ和Ⅱ＋Ⅲ的总Ｈ＋／２ｅ分别降低１８．６３和１５．８９％（均Ｐ＜０．０１）。两种呼吸底物的ＲＣＲ和Ｐ／Ｏ呈显著降低（均Ｐ＜０．０５）;Ｍ＋Ｇ为呼吸底物的态３呼吸速率也呈显著增加（Ｐ＜０．０１）,Ｓ为呼吸底物的态３呼吸速率略有增高（Ｐ＞０．０５）。提示,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。     

辅酶Q10的生理作用及临床应用

辅酶Q10是线粒体电子传递链中的一种重要辅酶,参与细胞氧化磷酸化及ATP生成过程。辅酶Q10是细胞代谢呼吸激活剂和免疫增强剂,具有抗氧化和自由基清除功能。辅酶Q10药物的临床应用主要在心血管疾病、高血压、神经系统疾病和免疫系统疾病方面。     

OPA1的研究进展

OPA1（Optic Atrophy 1）基因属于核基因,编码的蛋白是线粒体内源发动蛋白,是线粒体塑形蛋白家族的成员。OPA1蛋白通过不同位点的剪接,形成多种亚型,参与线粒体内膜融合,对线粒体形态结构有着重要的作用。OPA1与呼吸作用复合物直接相关,作为呼吸链的一部分,保持呼吸链的完整性,参与呼吸作用和能量代谢;在细胞凋亡过程中则以OPA1-PARL复合体的形式发挥抗凋亡因子的作用。研究显示,OPA1在类固醇物质的生成等方面,也有着不可替代的作用。OPA1对多种疾病有影响,是显性视神经萎缩症（Dominant Optic Atrophy,DOA）的主要基因座,OPA1突变不仅会导致视觉疾病,也能引起听觉神经病变.OPA1还参与热休克应答,在抗癌药毒性抑制方面也有重要作用。本文着重于介绍OPA1的结构与功能,及其在疾病中的作用。     

OPA1的研究进展

OPA1(Optic Atrophy 1)基因属于核基因,编码的蛋白是线粒体内源发动蛋白,是线粒体塑形蛋白家族的成员。OPA1蛋白通过不同位点的剪接,形成多种亚型,参与线粒体内膜融合,对线粒体形态结构有着重要的作用。OPA1与呼吸作用复合物直接相关,作为呼吸链的一部分,保持呼吸链的完整性,参与呼吸作用和能量代谢;在细胞凋亡过程中则以OPA1-PARL复合体的形式发挥抗凋亡因子的作用。研究显示,OPA1在类固醇物质的生成等方面,也有着不可替代的作用。OPA1对多种疾病有影响,是显性视神经萎缩症(Dominant Optic Atrophy,DOA)的主要基因座,OPA1突变不仅会导致视觉疾病,也能引起听觉神经病变.OPA1还参与热休克应答,在抗癌药毒性抑制方面也有重要作用。本文着重于介绍OPA1的结构与功能,及其在疾病中的作用。     

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。