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相关线粒体内酶系统特点与最新研究进展
一.线粒体内酶系统组成与相关功效
1.外膜
a.单胺氧化酶 磷脂合成
单胺氧化酶（monoamine oxidase）缩写MAO , 为催化单胺氧化脱氨反应酶, 也有称为含黄素胺氧化酶。
       单胺氧化酶（MAO）存在两种同分异构体即单胺氧化酶A（MAO-A）和单胺氧化酶B(MAO-B),她们都有一个黄素腺嘌呤二核苷酸以共价键链接到活性中心区域半胱氨酸残基上。她们能催化氧化生物体内多种胺类物质: 多巴胺、 5-羟基色胺、 去甲肾上腺素、 色胺等, 最终产物醛和双氧水与细胞氧化亲密相关。多见于脊椎动物多种器官, 尤其是分泌腺、 脑、 肝脏, 但在无脊椎动物、 豆类芽等植物中也存在。在细胞内存在于线粒体外膜上, 是不溶性酶。所以认为单胺氧化酶含有调整生物体内胺浓度功效。

b. NADH-细胞色素还原酶 脂肪酸链去饱和
c.核苷二磷酸激酶和磷酸甘油酰基转移酶 脂肪酸链延长
2.内膜
a.NADH脱氢酶、 琥珀酸脱氢酶、 细胞色素c、 细胞色素氧化酶、 ATP合成酶。 电子传输及氧化磷酸化。
NADH-Q还原酶又称为NADH脱氢酶（NADH dehydrogenase）, 简称复合体Ⅰ（complex Ⅰ）, 是一个含有相对分子质量88 000大蛋白质分子, 最少包含有34条多肽链。分别由核和线粒体两个不一样基因组编码组成。在电子传输链中共有3个质子泵（proton pump）, 该酶是第一个质子泵。　　该酶作用是先与NADH结合并将NADH上两个高势能电子转移到其FMN辅基上, 使NADH氧化, 并使FMN还原, 反应以下: 　　NADH+H+FMN→FMNH2+NAD　　接着辅基FMNH2上电子又转移到铁硫聚簇Fe-S上, Fe-S聚簇是该还原酶第二个辅基, 起着传输电子作用（传电子, 不传氢）。最终, 电子被传输给辅酶Q, 由辅酶Q将电子转移到细胞色素还原酶（复合体Ⅲ）　　NADH, 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸, 还原态。N指烟酰胺, A指腺嘌呤, D是double。　　用于糖酵解和细胞呼吸作用中柠檬酸循环。　　NAD+ 则是氧化态。　　葡萄糖代谢时直接经代谢所产生ATP是十分少, 而代谢产生NADH或FADH2经由一个电子传输与氧化磷酸反应可产生大量ATP。　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化态）NAD+　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（还原态）NADH　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（还原态） NADPH　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（氧化态） NADPH+　　NAD+ + H+ + 2e- = NADH　　NADP+ + H+ + 2e- = NADPH 她们都是辅酶, 用来实现电子传输。　　基础上包含到氧化还原反应都用得到, 比如呼吸作用, 光合作用, 等等氨会抑制呼吸过程中电子传输系统, 尤其是NADH。　　NAD+分子中功效部分是烟酰胺换。其共振结构式: 　　“4-5双键振至5-6双键; 6-7双键振至7-8双键; 4号碳为碳正离子; 7号氮为双电子原子”
　琥珀酸脱氢酶（Succinatedehydrogenase, 简称SDH）, 黄素酶类, 是线粒体内膜结合酶, 属膜结合酶, 是连接氧化磷酸化与电子传输枢纽之一, 可为真核细胞线粒体和多个原核细胞需氧和产能呼吸链提供电子, 为线粒体一个标志酶。作为参与三羧酸循环关键酶, 琥珀酸脱氢酶是反应线粒体功效标志酶（markerenzyme）之一, 其活性通常可作为评价三羧酸循环运行程度指标[1], 对于评价精子线粒体功效、 研究致奶牛酮缺乏症病理过程等含相关键意义[2～3]。

　　1琥珀酸脱氢酶提取与生理意义
　　琥珀酸脱氢酶存在于全部有氧呼吸细胞, 和线粒体膜牢靠结合, 是三羧酸循环中唯一与内膜结合酶, 是脱氢酶中最关键酶。迄今为止, 已从多个原核和真核组织中分离纯化出这种酶, 为该酶酶学研究奠定了基础。作为膜内酶, 琥珀酸脱氢酶与含有脂双层结构线粒体膜结合得比较紧密, 极难溶解下来, 而且其一旦离开膜后, 暴露在空气中会很快失活, 所以其提纯难度很大。1950年中国著名生物化学家王应睐、 邹承鲁、 汪静英等开展对膜蛋白琥珀酸脱氢酶研究, 经过反复试验最终以正丁醇抽提法成功地把琥珀酸脱氢酶从鼠肝组织线粒体膜上溶解下来, 得到了高纯度水溶性琥珀酸脱氢酶, 其活力比同期国外报道者高出1倍以上, 从而奠定了中国在琥珀酸脱氢酶研究领域领先地位[4]。其后, Davis等（1971、 1977）使用NaClO4从牛心线粒体溶解下此酶[5～6]; TsukahoHattori和TadashiAsahi（1982）选择离子型去垢剂脱氧胆酸钠从番薯根线粒体提取SDH[7]; Suraveratum等（）对恶性疟原虫琥珀酸脱氢酶进行了纯化[8]; 夏玉凤等（）以玉米黄化苗为生物材料, 经过差速离心取得线粒体, 使用超声波将其破碎, 用2%TritonX-100溶膜, 超速离心, 硫酸铵沉淀, DEAE-C32层析纯化琥珀酸脱氢酶[9]; 辛明秀等（）用常规酶学方法从嗜冷酵母（Y18）中分离纯化出有催化活性琥珀酸脱氢酶[10]。

细胞色素C

是一个以铁卟啉为辅基呼吸酶, 是细胞呼吸激活剂, 属于络合蛋白质。由多肽与血色素络合而成。血色素是铁衍生物, 具氧化还原可逆性, 从而造成细胞色素α能在生理氧化反应过程中表现出电子传导, 即Fe2+→←Fe3+效能, 以促进细胞氧化反应, 达成兴奋呼吸目。它在生物氧化过程中, 是一个非常关键电子传输体。亲缘关系越近生物, 其细胞色素C越相同或相同。比如人和黑猩猩。而假如在进化史上相去甚远, 则其其细胞色素C也相差越远, 比如人和酵母菌。 鉴于细胞色素C分子在呼吸电子传输链中不可或缺地位, 其分子结构是相对保守。但伴随生物进化, 其分子组成结构也必将出现变异, 只是相对于其她蛋白来说, 细胞色素C分子很多变异可能造成生物体电子传输出现问题而造成死亡, 所以, 其分子进化要缓慢而保守。
本品为生物氧化过程中电子传输体。其作用原理为在酶存在情况下, 对组织氧化、 还原有快速酶促作用。通常外源性细胞色素C不能进入健康细胞, 但在缺氧时, 细胞膜通透性增加, 细胞色素C便有可能进入细胞及线粒体内, 增强细胞氧化, 提升氧利用。

b肉毒碱酰基转移酶 代谢物质运输
3.膜间隙
标志酶为腺苷酸激酶, 另外还有核苷酸激酶、 二磷酸激酶、 单磷酸激酶等。

4.基质
a.三羧酸循环酶系 三羧酸循环
b.脂肪酸β氧化酶 脂肪酸β氧化
c.谷氨酸脱氢酶 丙酮酸氧化
d.天冬氨酸转氨酶 蛋白质合成
天门冬氨酸氨基转移酶

L-天门冬氨酸氨基转移酶是氨基转移酶一个, 它催化天门冬氨酸和a-酮戊二酸氨基转移作用, 形成谷氨酸和草酰乙酸。AST广泛分布于人体各组织, 但在各组织中含量不等。AST关键分布在心肌, 其次是肝脏、 肾脏

e.蛋白质和核酸合成酶系 DNA合成
f.丙酮酸脱氢酶复合物 RNA合成
　又称丙酮酸脱氢酶系, 是一个催化丙酮酸脱羧反应多酶复合体, 由三种酶（丙酮酸脱氢酶、 二氢硫辛酸转乙酰基酶、 二氢硫辛酸脱氢酶）和六种辅助因子（焦磷酸硫胺素、 硫辛酸、 FAD、 NAD、 CoA和Mg离子）组成, 在它们协同作用下, 使丙酮酸转变为乙酰CoA和CO2。　　丙酮酸脱氢酶复合体催化反应式是: 　　CH3—CO—COO + CoA~SH + NAD → CH3—CO~CoA + CO2 + NADH ; 　　△G=-33kl/mol　　大肠杆菌 丙酮酸脱氢酶复合体相对分子质量约4, 600, 000, 外形呈球状, 其直径约为30nm。复合物关键由24个二氢硫辛酸转乙酰基酶组成, 24个丙酮酸脱氢酶和12个二氢硫辛酸脱氢酶围绕二氢硫辛酸转乙酰基酶排列。真核丙酮酸脱氢酶复合体更为复杂。在真核中, 该复合物由60个丙酮酸脱氢酶和12个二氢硫辛酸脱氢酶围绕60个二氢硫辛酸转乙酰基酶排列而组成12面体。除含有这些关键成份外, 真核生物酶复合物还含有12个拷贝蛋白质X（一个无催化活性、 与二氢硫辛酸转乙酰基酶相同蛋白质）和1至3个拷贝丙酮酸脱氢酶激酶和丙酮酸脱氢酶磷酸酶。这后两种酶经过使该酶复合物磷酸化和去磷酸化调整其活性。
生工1201班
朱刚刚
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