呼吸鏈

　(五)細(xì)胞色素體系

　　1926年Keilin首次使用分光鏡觀察昆蟲飛翔肌振動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有特殊的吸收光譜，因此把細(xì)胞內(nèi)的吸光物質(zhì)定名為細(xì)胞色素。細(xì)胞色素是一類含有鐵卟啉輔基的色蛋白，屬于遞電子體。線粒體內(nèi)膜中有細(xì)胞色素b、c1、c、aa3，肝、腎等組織的微粒體中有細(xì)胞色素P450。細(xì)胞色素b、c1、c為紅色細(xì)胞素，細(xì)胞色素aa3為綠色細(xì)胞素。不同的細(xì)胞色素具有不同的吸收光譜，不但其酶蛋白結(jié)構(gòu)不同，輔基的結(jié)構(gòu)也有一些差異。

　　細(xì)胞色素c為一外周蛋白，位于線粒體內(nèi)膜的外側(cè)。細(xì)胞色素C比較容易分離提純，其結(jié)構(gòu)已清楚。哺乳動(dòng)物的Cyt c由104個(gè)氨基酸殘基組成，并從進(jìn)化的角度作了許多研究。Cyt c的輔基血紅素(亞鐵原卟啉)通過共價(jià)鍵(硫醚鍵)與酶蛋白相連(見圖6-2)，其余各種細(xì)胞色素中輔基與酶蛋白均通過非共價(jià)鍵結(jié)合。

圖6－2　細(xì)胞色素C的輔基與酶蛋白的聯(lián)接方式

　　細(xì)胞色素a和a3不易分開，統(tǒng)稱為細(xì)胞色素aa3。和細(xì)胞色素P450、b、c1、c不同，細(xì)胞色素aa3的輔基不是血紅素，而是血紅素A(見圖6?)。細(xì)胞色素aa3可將電子直接傳遞給氧，因此又稱為細(xì)胞色素氧化酶。

圖6-3　血紅素A結(jié)構(gòu)式

　　鐵卟啉輔基所含F(xiàn)e2+可有Fe2+←→Fe3++e的互變，因此起到傳遞電子的作用。鐵原子可以和酶蛋白及卟啉環(huán)形成6個(gè)配位鍵。細(xì)胞色素aa3和P��450輔基中的鐵原子只形成5個(gè)配位鍵，還能與氧再形成一個(gè)配位鍵，將電子直接傳遞給氧，也可與CO、氰化物、H2S或疊氮化合物形成一個(gè)配位鍵。細(xì)胞色素aa3與氰化物結(jié)合就阻斷了整個(gè)呼吸鏈的電子傳遞，引起氰化物中毒。

　　二、呼吸鏈中各種傳遞體的排列順序

　　(一)確定排列順序的方法

　　1.根據(jù)各種組分的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位來確定。標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的數(shù)值表示氧化還原能力的大小，標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位負(fù)值越大，其還原性越強(qiáng)，容易被氧化；標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位正值越大，其氧化性越強(qiáng)，容易被還原。因此呼吸鏈中各種組分的排列順序應(yīng)當(dāng)由低電位依次向高電位排列(圖－4)。

圖6-4　各種傳遞體的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位

　　2.根據(jù)在有氧條件下氧化反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各種傳遞體的還原程度來確定。Chance和Williams使用分光光度法測定離體的線粒體在有氧條件下三羧酸循環(huán)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，呼吸鏈中各種傳遞體的還原程度。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)從底物一側(cè)到氧一側(cè)的各種傳遞體的還原程度應(yīng)當(dāng)是遞減的，底物的一側(cè)最高，氧一側(cè)最低，如下表中數(shù)據(jù)所示。��

表6-1　有氧動(dòng)態(tài)平衡時(shí)電子傳遞體的還原程度

　　FP：黃素蛋白

　　這種情況好象物理學(xué)上的聯(lián)通管，圖6?A中，若進(jìn)水量等于出水量，即流量達(dá)到平衡時(shí)，離進(jìn)水口最近的水管中水位最高，離出水管最近的水管中水位最低，從進(jìn)水管到出水管水位逐漸減低，若把水流視為電子流，就是上述實(shí)驗(yàn)中的情況。

　　3.使用特異的抑制劑　特異的抑制劑能阻斷呼吸鏈中的特定環(huán)節(jié)，阻斷部位的底物一側(cè)的各種傳遞體應(yīng)為還原型，阻斷部位的氧一側(cè)的各種傳遞體應(yīng)為氧化型，正象我們阻斷聯(lián)通管的底部一樣，阻斷部位以前的各水管中水是滿的，而阻斷部位以后的各水管中水均流光(見圖6-5，B)。�めt(yī)學(xué)全.在線網(wǎng).站.提供

圖6-5　有氧氧化穩(wěn)定時(shí)各種傳遞體的還原太分?jǐn)?shù)

A.不加抑制劑　B.加入抗霉A阻斷

　　復(fù)合物Ⅰ：催化NADH氧化、CoQ還原。

　　復(fù)合物Ⅱ：催化琥珀酸氧化、CoQ還原

　　復(fù)合物Ⅲ：催化Co QH2氧化、Cyt c還原

　　復(fù)合物Ⅳ：催化Cyt c氧化、O2還原

表6-2　使用抗霉素A前后各種遞電子體的還原型百分?jǐn)?shù)

　　從表中可以看出，F(xiàn)P、Cyt b位于抗霉素A阻斷部位之前，Cyt c、cl、aa3位于阻斷部位之后。用不同的抑制劑作此實(shí)驗(yàn)，就可以確定呼吸鏈中各種傳遞體的排列順序。

　　4.在體外實(shí)驗(yàn)中，將線粒體分成各種復(fù)合物，檢測其各自催化的反應(yīng)，再將其重組，檢測其催化能力。

　　美國格林(Green)等實(shí)驗(yàn)室成功地將呼吸鏈分離成具有催化活性的四種復(fù)合物以及CoQ和Cytc.檢測各個(gè)復(fù)合物的功能發(fā)現(xiàn)：

　　可以看出CoQ在復(fù)合物Ⅰ與Ⅲ，Ⅱ與Ⅲ之間傳遞還原當(dāng)量，Cyt c在復(fù)合物Ⅲ與Ⅳ之間傳遞還原當(dāng)量。他們又將這四種復(fù)合物1：1：1：1的比例混合，加上CoQ和Cyt c重組，基本上恢復(fù)了線粒體原有的催化能力。

　　借助上述實(shí)驗(yàn)方法，呼吸鏈各組分的排列順序已基本明確，但仍有些不一致的看法，其中以CoQ至細(xì)胞色素C這一部分研究得還很不清楚，對(duì)于Fe-S和CoQ的定位和數(shù)量也有爭議。

上一頁  [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一頁