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6• 论 著 •线粒体DNA编码蛋白质亚基的研究陈飞雄1申林娜2蒲军1徐蔚1（1 昆明医学院第二附属医院神经外科，云南昆明 650101；2 昆明医学院第二附属医院神经内科，云南昆明 650101）【摘要】人类线粒体DNA（mtDNA）是全长为16569 bp的双链闭环分子，除负责编码2种rRNA和22种tRNA外，还参与了4种呼吸酶复合物（13种多肽）的形成。
包括NADH-CoQ还原酶（NADH-CoQ reductase，ND）中的7个亚基（ND1-6，4L）；泛醌-细胞色素C还原酶（CoQ-Cytc reductase）的1个亚基（Cyt-b）；细胞色素C氧化酶（cytochrome Coxidase,COX）中的3个亚基（COX I–III）；ATP合成酶（ATPase）中的2个亚基（ATPase6，8）。
本文就人线粒体DNA编码的各蛋白亚基的结构、功能和研究进展进行综述。
【关键词】线粒体基因组；线粒体；NADH-CoQ还原酶；泛醌-细胞色素C还原酶；细胞色素C氧化酶；ATP合成酶中图分类号：Q5 文献标识码：A 文章编号：1671-8194（2011）01-0006-03The Research Progress of Protein Subunits Coded by The Mitochondrial DNACHEN Fei-xiong1, SHEN Lin-na2, PU Jun1, XU Wei1(1 Department of Neurosurgery, The 2nd of Affi liated Hospital of Kunming Medical University, Kunming, Yunnan 650101,China;2 Department of Neurology, The 2nd of Affi liated Hospital of Kunming Medical University, Kunming, Yunnan 650101,China) [Abstract] The total length of the human mitochondrial DNA(double loop molecular chain)was 16,569 bp, the genome content of human including 2 rRNA,22 tRNA, and 13 protein-coding genes. The 13 protein-coding genes were NADH dehydrogenase subunits 1-6 and 4L genes; cytochrome c oxidase subunits I-III genes; cytochrome b gene; ATPase subunits 6 and 8 genes; In the present review ,the composition, the structure and function, the most signifi cant studies on the 13 protein-coding genes are reported.[Key words] Mitochondrial genome; Mitochondria; NADH-CoQ reductase; CoQ-Cytc reductase; Cytochrome Coxidase; ATPase线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器，除了红细胞外人类所有体细胞都含有线粒体，其中多数细胞含有数以万计的线粒体。
艾地苯醌的药理作用与临床应用进展摘要】目的探讨艾地苯醌用于脑梗塞、脑出血后遗症，血管性痴呆和老年性痴呆，线粒体病及遗传性共济失调的治疗效果。
方法通过实验和临床应用对艾地苯醌的药理、安全性、药代动力学及临床应用效果进行论证。
结果艾地苯醌具有良好的安全性和药代动力学参数，临床应用脑梗塞、脑出血后遗症的总有效率为90%；血管性和老年性痴呆的总有效率达75%；对线粒体病和遗传性共济失调的有效率达到100%。
结论艾地苯醌可同时改善各种症状如精神障碍、智力低下、行为异常、语言障碍等等，是目前唯一治疗遗传性共济失调的药物，也是治疗线粒体病的最后有效药物。
【关键词】艾地苯醌毒理学药物动力学治疗应用脑动脉疾病艾地苯醌曾用名羟癸甲氧醌，化学名为6-（10-羟癸基）-2，3-2甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌。
是新型的抗老年性痴呆的特效药及脑功能代谢及精神症状改善剂，具有多重药理作用。
1 艾地苯醌的作用机理艾地苯醌能激活线粒体呼吸活性，其对具有传递电子功能的复合体Ⅰ(NADH-泛醌还原酶)复合Ⅱ(FADH-泛醌还原酶)复合体Ⅲ(泛醌-细胞色素C还原酶)均有作用；改善脑缺血的脑能量代谢；改善脑内葡萄糖利用率，使脑内ATP产生增加；抑制脑线粒体生成过氧化脂质；抑制脑线粒体膜脂质过氧化所致的膜障碍；有效的抗氧化剂, 是大脑细胞内自由基清除者。
实验证明，艾地苯醌通过它的侧链的β-氧化和醌环的还原进行代谢，最后还原型结合成硫酸酯和葡萄糖苷。
口服标记的艾地苯醌在48小时内以代谢物形式被排出。
动物实验证明该药在肠道吸收较慢，而代谢较快；人体实验证明该药通过胃肠系统被吸收的仅是总量中的一小部分，实际上通过排泄而使血药浓度迅速降低。
2 艾地苯醌的药理学2.1体外实验2.1.1 对类脂过氧化的影响：实验证明，艾地苯醌还原型是对大鼠脑匀浆的类脂过氧化的有效抑制剂，且艾地苯醌及它的代谢物具有稳定线粒体膜的作用，对自发过敏的SHRsp大鼠的红血球的类脂过氧化和溶血具有保护作用。
nadh泛醌氧化还原酶
NADH泛醌氧化还原酶是一种在许多生物体中存在的酶，它在电子传
递链中起着重要的作用。
该酶能将NADH与泛醌之间的电子转移媒介，将电子从NADH传递到细胞色素C，从而产生ATP，提供必要的生化能量。
NADH泛醌氧化还原酶的结构非常复杂，由四个次单位组成。
其中，
每个次单位中含有一个维生素B2分子，该分子在电子传递过程中起着重要的作用。
酶的结构使其能够在电子传递链中协调地工作，将电子
从NADH转移到其他分子，最终将电子转移到氧分子上，产生水分子。
NADH泛醌氧化还原酶在许多生物进程中起着关键作用，包括细胞呼
吸和光合作用。
在细胞呼吸中，该酶是线粒体内电子传递链的一个关
键组成部分。
在光合作用中，该酶则帮助将光能转换为生化能量。
有许多因素可以影响NADH泛醌氧化还原酶的活性，包括温度、pH、氧浓度和金属离子等。
这些因素可以影响该酶与其他分子之间的互动，进而影响电子传递过程。
此外，许多疾病也与NADH泛醌氧化还原酶有关。
例如，线粒体疾病和许多与年龄相关疾病都涉及该酶的异常功能。
许多药物也可以干扰
该酶，从而影响身体健康。
总的来说，NADH泛醌氧化还原酶在细胞代谢中起着非常重要的作用。
研究该酶能够帮助我们更好地了解细胞代谢的基本过程，同时也有助
于找到治疗与该酶相关的疾病的方法。
第五章生物氧化【授课时间】2学时第一节概述【目的要求】1．掌握生物氧化的概念及生理意义。
2．了解生物氧化的方式，参与生物氧化的酶类3．熟悉生物氧化过程中CO2的生成【教学内容】1．一般讲解：生物氧化的方式与特点2．详细讲解：参与生物氧化的酶类3．一般讲解：生物氧化过程中CO2的生成【教学重点】难点：参与生物氧化的酶类【授课学时】0．5学时第二节生物氧化过程中水的生成【目的要求】1．掌握呼吸链的概念，线粒体两条重要呼吸链的组成成分和排列顺序。
2．熟悉胞液中NADH氧化的两种转运机制。
【教学内容】1．重点讲解：呼吸链的组成及作用2．重点讲解：呼吸链成分的排列3．一般讲解：胞液中NADH的氧化【教学重点】1．重点：呼吸链成分的排列2．难点：呼吸链各组份的作用【授课学时】0．5学时第三节ATP的生成【目的要求】1．掌握氧化磷酸化的概念及氧化磷酸化的偶联部位。
2．熟悉影响氧化磷酸化的因素。
3．熟悉ATP的利用，4．了解化学渗透假说，ATP合成的机制。
【教学内容】1．一般讲解：高能化合物2．重点讲解：ATP的生成3．详细讲解：高能化合物的储存和利用【教学重点】1．重点：ATP的生成2．难点：ATP合成的机制【授课学时】1学时第四节其他氧化体系【目的要求】了解其他氧化体系【教学内容】1．3．【授课学时】【教学内容】1．一般讲解：微粒体中的酶类、过氧化物酶体中的氧化酶类2．详细讲解：超氧物岐化酶【教学重点】重点：超氧物岐化酶【授课学时】0．5学时第八章生物氧化第一节概述第二节生物氧化过程中水的生成第三节ATP的生成第四节其他氧化体系第一节概述二、参与生物氧化的酶类（二）需氧脱氢酶类需氧脱氢酶催化代谢物脱氢，直接将氢传给氧生成H2O2 。
包括：L-氨基酸氧化酶、黄嘌呤氧化酶等。
辅基：是黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)（三）不需氧脱氢酶类不需氧脱氢酶指能催化代谢物脱氢，但不以氧为直接受氢体，而是经传递体传递给氧，生成H2O。
1. 气孔不仅是(CO2)交换通道,也是(水气)交换通道。
气孔器由(保卫细胞)和(副卫细胞)组成。
2. 植物感染病菌后,由于组织的叶绿素被破坏,叶绿素含量减少,光合作用强度(降低)3. 植物自交不亲和性按其花粉表型可分为两类:一类是(孢子体自交不亲和型),另一类是(配子体自交不亲和型)。
4. 柱头分泌物是柱头角质层外面的一层液膜,其主要功能是(粘附花粉)和(促进花粉的萌发)。
5. 大豆子叶以贮藏( 蛋白质 )和脂肪为主,而碗豆以贮藏( 淀粉 )为主。
6. 所谓气调法贮藏粮食,是将粮仓中空气抽出,充入( 氮气 ),达到( 抑制 )呼吸,安全贮藏的目的。
7. 当细胞质内NADPH+H+浓度低时,会( 增强 )葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性;反之,当NADPH+H+浓度高时,会( 抑制 )葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性,从而调节HMP途径的运行速度。
8. 表示呼吸强度时,时间单位常用小时,而待测植物材料单位常采用( 鲜重 )、( 干重 )、( 细胞 )和( 毫克氮 )表示。
9. 所有的GA在化学结构上都有相同的骨架,即( 赤霉烷 )。
10. 往植物体上喷酒IAA的效果不如NAA,这是因为在植物体内存在( 吲哚乙酸氧化酶 )的缘故。
11. 植物个体、器官或细胞在形态学两端各自具有固定的生理特性的现象叫做( 极性 )。
12. 植物生理学是从( 分子 )、( 细胞 )、( 个体 )和( 群体 )四个水平上去研究植物生命活动规律的。
13. 20世纪70年代从十字花科花粉中提取一种新的激素,称为( 芸苔素 ),其有效成分为一类甾类内酯。
14. 测定水势的一般原理是:当植物组织水势与其环境的水势相等时,在组织和环境间( 不发生 )水分的迁移,这样可以利用( 环境 )水势来反映组织水势。
15. 水分过多对植物的不利影响称为( 涝害 );植物对水分过多的适应能力称( 抗涝性 )。
16. 压力流动学说认为,有机物质在筛管中的流动形式是( 集体流动(集流) )。
辅酶Q10的生化作用机理和药物临床应用进展《中国医药导刊》，2005年，第7卷第5期作者：桑艳双东北农业大学生物技术系魏敏吉北京大学临床药理研究所辅酶Q 10，别名癸烯醌、泛醌，化学名为2，3一二甲基一5一甲基一6一癸异戊烯基苯醌，是一种脂溶性醌类化合物，最早于1947年被发现，1957年由威斯康辛大学的FL Crane 首次从牛心脏中分离得到，该物质在动植物、微生物细胞内广泛存在。
随后科学家揭示了辅酶Q10的作用机制，其作为呼吸链中重要递氢体，是生物体细胞能量生成要素和细胞代谢激活剂并具抗氧化、可控制细胞内氧气的流动等性能，因此，它是一种良好的生化药物。
70年代初国外就对辅酶Q10进行了大量的临床试验，发现其对心脏病、高血压、脑血管障碍、急性肝炎等疾病有较好的疗效，可作为机体非特异免疫增强剂、细胞代谢及细胞呼吸激活剂。
辅酶Q 10在国外用合成法及微生物发酵法生产，特别是日本实现了批量生产高纯度辅酶Q10的工业技术，满足了临床试验对辅酶Q10的需求。
在日本辅酶Q10已成为上市药物，近几年在美国辅酶Q 10的营养保健品与其它保健品一样可以自由出售，无需医生处方。
本文就近年辅酶Q 。
的功能研究作一综述。
1、辅酶Q10在体内的分布以及生化机理辅酶Q10是一种脂溶性醌类化合物，结构类似维生素K，位于线粒体内膜上，是氧化磷酸化过程中电子传递链中复合体I和Ⅱ活性所必需的，在呼吸链中是一个和蛋白质结合不紧密的辅酶，使它在黄素蛋白类和细胞色素之间能作为一种特殊灵活的载体而起作用。
辅Q10在人体分布广泛，含量差别较大，在肝(6o微克／克)、肾(7o微克／克)、心(110微克／克)含量较高，在肺中含量最低(8微克／克)。
人体血浆辅酶Q 10的浓度范围为0．175～110微克／ml，其中75％以辅酶Q 10还原型存在，Bowryd等认为血浆辅酶Q10大多与低密度脂蛋白结合存在。
体内辅酶Q10总量在110～115 克，一般男性高于女性，且多半存在于肌细胞中。
细胞色素C摘要1925年Keilin发现昆虫的飞翔肌中含有一种色素物质参与氧化还原反应，因这种色素物质有颜色，故命名为细胞色素。
细胞色素C是一类以卟啉为辅基的电子传递蛋白，在呼吸链中，依靠铁的化合价的变化来传递电子。
细胞色素位于线粒体内膜上，其中常见的细胞色素有五种：Cytb、Cytc、Cytc1、Cyta、Cyta3。
线粒体中的细胞色素大部分和内膜紧密结合，只有Cytc 结合较松，易于分离纯化，结构较清楚。
细胞色素C是一种水溶性蛋白，由核基因编码，分子量为12～13kDa，位于线粒体内膜的外侧，呼吸链复合体Ⅲ～Ⅳ之间，对线粒体能量代谢起重要的调节作用。
通常外源性细胞色素C不能进入健康细胞，但在缺氧时，细胞膜的通透性增加，细胞色素C便有可能进入细胞及线粒体内，增强细胞氧化，能提高氧的利用，具有调控细胞能量代谢。
细胞色素C在细胞凋亡中的作用，只是近几年来才引起广泛关注。
从线粒体中泄露出的细胞色素C有诱导细胞凋亡的作用。
因此，细胞色素C与众多的疾病都有关，了解和研究细胞色素C就有助于我们临床医药上的应用有重要的意义，也与我们的息息相关，细胞色素C也是近几年来众多学者关注的问题之一。
细胞色素C的结构细胞色素C，就像在蛋白质数据编号3cyt中展示的那样，是一个电子载体。
就像很多携带电子的蛋白那样包含着可以携带电子的辅基。
细胞色素C含有一个铁原子的血红素基团，由红色展示。
由铁离子和释放电子。
周边蛋白质为电子提供了良好的环境，使其紧密的结合在细胞色素C上。
细胞色素C是一个非常古老的蛋白，在生命起源的早期便已产生。
因为这种至关重要的蛋白在细胞能量的产生中起着关至关重要的作用且千百万年来它几乎没有京华，所以细胞色素C在酵母的细胞和我们的细胞中并没有很大变化。
它们中有很多含有细胞色素C，用血红素和铁离子来转运电子，但是周边蛋白的变化使得它们的作用貌似神离。
而其他的载体用另外一些辅基来转运电子，比方说铁硫簇（就像铁硫蛋白那样），铜离子群（就像细菌氧化还原蛋白和质体蓝素那样）和其余的一些金属离子。
题目部分，（卷面共有34题，200分，各大题标有题量和总分）一、问答题（34小题，共200分）1、何谓生物氧化？并阐述其生理意义。
答案：有机分子在体内氧化分解成二氧化碳和水并释放出能量的过程称为生物氧化。
生物氧化的意义在于提供生物体所需能量：一部分用于生命活动(肌肉收缩、神经传导、生物合成、物质转运、信息传递、生长发育等)，一部分用于维持体温。
2、A TP 结构上有哪些特点使得其水解时产生大量的自由能？答案：(1) ATP 分子上有α、β、γ三个磷酸基团，在α、β和β、γ磷酸基团之间的酸酐键不同于α磷酸与腺苷相连的磷酸酯键，它们是高能键，由于共振原因而使磷原子缺失两个电子，而两个磷原子之间的氧原子上的电子由于磷原子的争夺而使氧桥的稳定性降低。
(2)生理情况下，ATP 分子可带有4个负电荷，由于在空间上相距很近，它们之间存在相互排斥，而使A TP 的磷酸基团易于水解。
这些原因使得ATP 水解释放出大量的自由能。
3、常见的呼吸链电子传递抑制剂解偶联剂、氧化磷酸化抑制剂有哪些，其抑制部位以及它们的作用机制是什么？答案：①鱼藤酮(rotenone)、阿米妥(amytal)以及杀粉蝶菌素A (piericidin-A )，它们的作用是阻断电子由NADH 向辅酶Q 的传递。
鱼藤酮是从热带植物(Derriselliptiee )的根中提取出来的化合物，它能和NADH 脱氢酶牢固结合，因而能阻断呼吸链的电子传递。
鱼藤酮对黄素蛋白不起作用，所以鱼藤酮可以用来鉴别NADH 呼吸链与2FADH 呼吸链。
阿米妥的作用与鱼藤酮相似，但作用较弱，可用作麻醉药。
杀粉蝶菌素A 是辅酶Q 的结构类似物，由此可以与辅酶Q 相竞争，从而抑制电子传递。
②抗霉素A(antimycin A)是从链霉菌分离出的抗菌素，它抑制电子从细胞色素b 到细胞色素1c 的传递作用。
③氰化物、一氧化碳、叠氮化合物及硫化氢可以阻断电子由细胞色素3aa 向氧的传递作用，这也就是氰化物及一氧化碳中毒的原因。
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⽣物氧化线粒体氧化体系与呼吸链线粒体氧化体系含多种传递氢和电⼦的组分1、烟酰胺腺嘌呤⼆核苷酸(NAD+)：作为脱氢酶的辅酶， NAD+或NADP+分⼦中烟酰胺环的五价氮原⼦可接受2H中的双电⼦成为三价氮，同时芳环接受1个H+进⾏加氢反应。
故 NAD+属于递氢体，在加氢反应时接收1H和1e（或1个H+和2个e-）。
2、⻩素蛋⽩：⻩素蛋⽩的辅基有两种：FMN和FAD，其分⼦中的异咯嗪环可以进⾏可逆的加氢和脱氢反应，故⻩素蛋⽩属于递氢体，可以传递2H（单、双电⼦传递体；功能基团为异咯嗪环）3、泛醌（辅酶Q）：脂溶性化合物，⼈类泛醌含10个异戊⼆烯单位（Q10），可在线粒体内膜中⾃由扩散，单、双电⼦传递体4、铁硫蛋⽩：辅基：铁硫中⼼(Fe-S)含等量铁离⼦和硫原⼦、通过 Fe2+↔ Fe3++e- 传递电⼦、单电⼦传递体5、细胞⾊素（Cyt）：含⾎红素样辅基的蛋⽩质、分Cyt a、b、c 及不同的亚类（Cyt光吸收的差异是由于⾎红素卟啉环的侧链以及卟啉环与蛋⽩质部分的连接⽅式不同所致）、通过⾎红素辅基中Fe2+ ↔ Fe3++e- 传递电⼦、单电⼦传递体6、线粒体氧化体系中包括细胞⾊素a、a3、b、c和 c1，其电⼦传递顺序是Cyt b→Cyt c1→Cyt c→Cyt aa3 →O2具有传递电⼦能⼒的蛋⽩质复合体组成呼吸链NADH+H+和FADH2在线粒体中被彻底氧化⽣成⽔和ATP，催化此连续氧化还原反应的酶是多个含辅助因⼦的蛋⽩质复合体，按⼀定顺序排列在线粒体内膜中，形成⼀个连续传递电⼦/氢的反应链。
此过程需要消耗氧，与细胞呼吸有关，因此称为呼吸链（respiratory chain），也称电⼦传递链(electron transferchain)。
复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶复合体Ⅲ: 泛醌-细胞⾊素c还原酶1、复合体Ⅲ的电⼦传递通过“Q循环”实现。
2、复合体Ⅲ也有质⼦泵作⽤，每传递2个电⼦向内膜胞浆侧释放4个H+。
