线粒体呼吸链与活性氧

• 作者: 刘树森
• 来源期刊: 生命科学
• 学科: 生物学
• 关键词: 线粒体呼吸链 Q循环Qo半醌自由基 ROS生成与AP呈非线性相关 △Ψ和△pH对ROS的控制 ROS分配和跨膜 Cyt C-p66shc氧还蛋白 质子驱动力新功能
• 年，卷（期）: 2008,（4）
• 所属期刊栏目: 专题:线粒体
• 页码范围: 519-527
• 页数: 9页
• 分类号: Q493.8
• 字数: 9160字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-0374.2008.04.005

摘要

已知有氧真核生物细胞吸收的氧分子绝大部分都是在线粒体呼吸链末端细胞色素氧化酶上通过四步单电子还原生成水.但同时也有1%-2%的氧可在呼吸链中途接受单电子或双电子被部分还原生成超氧(O2)和过氧化氢(H2O2)作为呼吸作用的正常代谢产物.此种来源于线粒体呼吸链的O2-.和H2O2不但在多种病理的氧化损伤中起关键作用,同样它们也是正常生理条件下对多种细胞过程具有基本调控意义的氧还信号.基于Chance实验室约自20世纪70到90年代的早期研究贡献以及20世纪90年代后其他各实验室的研究新进展,我们聚焦于下述四个相关问题的评述和讨论:(1)由于线粒体内膜面积及其含有的呼吸链复合体酶活力远远高出细胞中所有膜系数量和相关酶活力之总和,因而线粒体呼吸链产生的O2-.和H2O2,构成生物体内最大数量ROS的恒定来源;(2)线粒体呼吸链复合Ⅲ的Q循环中Qo位点中半醌自由基(UQH·)已明确是O2-.的单电子来源;还原细胞色素C-P66shc是生成H2O2的双电子供体.虽然复合体Ⅰ也是产生线粒体基质内O2-.的主要来源,但由于其确切生成位点尚未明确,在in vivo 条件下能否产生大量O2-.也尚有争议;(3)线粒体呼吸链产生02-.后的分配和跨膜转移涉及其生理病理作用机制和作用靶点等复杂而重要的问题,直到目前尚未意见一致."质子和O2-.循环双回路解偶联模型"整合了目前提出的几种假说的联系点,指出H+和O2-.相互作用生成HO2.及其跨膜很可能是这一复杂问题的中心环节,并与O2-.对"脂肪酸shuttling model"或O2-.对"UCPS激活"模型形成了内在的联系;(4)线粒体呼吸形成的△P(△Ψ和△pH)能直接控制呼吸链的ROS生成,并以非线性(非欧姆)相关方式通过影响Q循环中的Qo半醌的氧还态和寿命来调节02-.生成的急速变化,这一发现目前己获多家实验室的证实,业已成为线粒体学界的广泛共识.这样,线粒体呼吸生成的△P,除了在ATP合成和离子跨膜转运的经典的生物能量转换中介功能之外,又具有了调控作为细胞氧还信号分子ROS的新功能.线粒体也已不再单纯是细胞的"动力站",业已成为联结线粒体动态结构和功能变化与调节不同细胞事件的多细胞信号级联反应的整合平台.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘树森	中国科学院动物研究所生物膜与膜生物工程国家重点实验室	27	467	12.0	21.0