系统公告
 
自定模版


网站标志
文章正文
线粒体是氢气作用的靶细胞器【J2】
作者:admin    发布于:2020-01-05 17:24    文字:【 】【 】【
       氢气除中和羟基自由基外,还可能在超氧阴离子产生上游过程发挥作用。线粒体内自由基产生源头是电子传递链电子泄露,氢气阻断超氧阴离子产生的理想方式就是抑制电子传递链电子泄露。
       线粒体是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器,是细胞中制造能量的结构,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,被称为"power house"。其直径在0.5到1.0微米左右。除了溶组织内阿米巴、篮氏贾第鞭毛虫以及几种微孢子虫外,大多数真核细胞或多或少都拥有线粒体,但它们各自拥有的线粒体在大小、数量及外观等方面上都有所不同。线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系,但其基因组大小有限,是一种半自主细胞器。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。
       线粒体由外至内可划分为线粒体外膜)、线粒体膜间隙、线粒体内膜和线粒体基质四个功能区。处于线粒体外侧的膜彼此平行,都是典型的单位膜。线粒体外膜较光滑,起细胞器界膜的作用。线粒体内膜则向内皱褶形成线粒体嵴,负担更多的生化反应。这两层膜将线粒体分出两个区室,位于两层线粒体膜之间的是线粒体膜间隙,被线粒体内膜包裹的是线粒体基质。
       哺乳动物细胞一般含有大约1000个线粒体。有观点认为,控制电子传递链电子泄露能保护线粒体,进一步保护损伤的细胞,线粒体功能改善也有利于氧化还原平衡信号。线粒体内电子传递本质是化学能变成电能,电能再驱动合成ATP。电子传递链主要由呼吸复合物I、III和IV组成,将氧化还原反应化学能转化为线粒体内膜跨膜电化学电位。
       NADH和FADH2等具有还原性的分子在电子传递链里面经过几步反应最终将氧气还原并释放能量,大部分能量用于生成ATP,其余则作为热能散失。电子传递从NADH释放电子开始,到氧气接受4个电子变成水为止,产生线粒体内膜跨膜质子梯度,质子梯度驱动复合物V(线粒体ATP酶)合成ATP。细胞内90%的ATP都是通过线粒体电子传递和氧化磷酸化,这是细胞能量代谢和生存的基础。
       在电子传递过程中,大约40%的化学能在复合物I转化的,复合物I和氢化酶在进化上同源,仍然保持者强大的催化活性。生物进化让线粒体形成了理想的能量工厂,但这种细胞器并不完美,仍然有大约2%的氧气被泄露电子还原为超氧阴离子,电子泄露不仅浪费能量,且会对线粒体自身产生危害。不过,细胞对低浓度活性氧能耐受,细胞产生活性氧并不只是产生损伤效应,也是一种功能表现,活性氧也是细胞内信号。但电子泄露过多导致活性氧产生过度,则会损伤线粒体,导致炎症、神经退行性疾病和代谢性疾病等。电子传递的有效进行可避免电子泄露,提高能量转化率,这依赖于氧气的持续补充。哺乳动物细胞电子传递链中,泛醌是最重要的电子和质子载体。醌、半醌和氢醌之间相互转化,是线粒体内能量和电子传递的重要分子基础,复合物I催化中心包括铁硫簇、N2和质子泵,目前人们对其外周臂和催化中心关联偶联机制仍然不清楚。半醌电子和质子转移也是复合物III中Q循环的重要基础,此时半醌是产生超氧阴离子主要来源。电子泄露和超氧阴离子产生往往和复合物催化中心和Q池内半醌相关。半醌自由基能直接给氧气分子提供电子产生超氧阴离子:Q•-+ O2 → Q + O2•-
       为避免电子泄露产生超氧阴离子导致呼吸链发生氧化损伤,抑制半醌产生是非常关键的策略。如果这种目标可以实现,将是预防多种线粒体紊乱相关疾病的理想手段。
       这里主要探讨氢气对线粒体内半醌自由基的有效抑制。顺磁共振能测定发现,复合物I和III都存在半醌自由基。生理条件下半醌的稳定常数大约10-10。为保持半醌在能量转化过程中的高活性(SQNf),复合物I至少需要105倍结合稳定性。这些半醌自由基,包括复合物I内SQNf和复合物III的半醌活性非常高,都能和氢气发生非催化化学反应。这里需要强调的是,催化活性最强的复合物I是从膜结合氢化酶进化来。考虑到氢气和半醌自由基反应,应该考虑氢气在复合物I催化中心醌结合区(Q室)被激活的可能,这里也是半醌参与能量转化作用的部位。
       抗氧化是氢气生物学效应的基础,但如何发挥抗氧化作用,除了抗氧化作用氢气是否参与细胞内代谢过程,这些都是氢气生物医学研究的核心问题。线粒体是能量代谢的核心,也是细胞内产生自由基的最重要部位,氢气抗氧化首先要考虑对线粒体的抗氧化,但氢气是否会从线粒体基本功能上发挥调控作用,是氢气生物医学研究一直尝试探索的问题。本文从线粒体基本结构和功能角度,希望可给我们理解和探索氢气的生物效应基础打开一扇窗口。关于氢气最可能发挥作用的分子部位,我们将在后续文中探讨。
自定模版
观众参观预登记
登陆后可免费获得胸卡,现已开通,欢迎登记! 立即登记
展商报名
网上登记报名可以优先选择展位。
立即报名


网站主页
    |    
展会概览
    |    
联系我们
公司国际业务遍及全球
中国大陆
    |    
台湾
    |    
德国
    |    
法国
    |    
意大利
    |    
新加坡
 

公司国际主要行业分布
奢饰品
    |    
石油化工
    |    
电子商务
    |    
现代农业
    |    
食品饮料
    |    
Copyright © 2002-2019 版权所有:安捷美(北京)国际展览有限公司 Power by DedeCms