线粒体,活性氧和细胞凋亡 赵云罡

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1、·!KL·生物化学与生物物理进展!"#$%&’#()*+%&’#,)-.%-""!；/0（-）线粒体，活性氧和细胞凋亡赵云罡!徐建兴（中国科学院生物物理研究所，北京!""!"!）摘要在能量代谢和自由基代谢中，线粒体均占据着十分重要的地位#通过呼吸链电子漏途径，线粒体产生大量超氧阴离子，并通过链式反应形成对机体有损伤作用的活性氧#通过呼吸链电子漏，氧化磷酸化解偶联，线粒体内膜产生通透性转变孔道（$%$）及&’()和*或$%$)介导的细胞色素+向胞质的转移等种种因素，线粒体参与一般抗氧化防御及细胞凋亡等重要生理过程的调控#在与线

2、粒体相关的细胞凋亡中，活性氧的信号作用是十分明显的#关键词线粒体，活性氧，细胞凋亡，电子漏，细胞色素+学科分类号,-..在生物体内，/"0以上的氧分子在线粒体中被实验证明线粒体是细胞中产生活性氧的一个重消耗#从生物氧化反应的分子过程看，氧作为一种要部位#G>9<+?等［!］证明在正常生理情况下约有必需物质具有益害两重性#一方面，氧作为呼吸链-0的氧消耗于线粒体活性氧的产生，生成活性氧的终端电子受体参与产生1%$的氧化磷酸化反应，的前体是超氧阴离子自由基和双氧水，它们是呼吸是维持生命的重要能量代谢过程；另一方面，氧可链底物端漏

3、出的电子引起氧分子单电子还原而生成的#HE等［-］证明呼吸链氧端细胞色素+可以漏出通过一系列化学反应生成有害的氧自由基，造成细胞损伤并导致疾病和衰老#电子还原双氧水，这对呼吸链底物端电子漏产生的2*2·的氧化还原电位为3"4!56，大部分细超氧自由基和双氧水起到了部分清除的作用，使呼--胞内物质都可以被2-氧化，但呼吸链末端氧化酶吸链成为一个自主防御的抗氧化系统#实际上呼吸所特有的催化机制使有害的氧还原中间物紧密结合链底物端电子漏和氧端电子漏共同构建了超氧自由基的代谢路径（2·在酶蛋白上，从而避免了伤害的发生#然而在呼吸-"

4、I-2-"I-2），提示线粒体中链的底物端有些物质，如黄素蛋白（789:;<=），非血存在着超氧自由基代谢过程#如果把线粒体生成2·和2·的进一步反应看红素铁蛋白（<’<)>?@?;A’

5、2-）#水平的活性氧可促进细胞的增生，水平的活这种在电子传递给末端氧化酶之前漏出呼吸链与氧!@’8性氧可导致细胞凋亡，@@’8水平的活性氧引起细反应生成超氧自由基的过程是线粒体生成有害活性胞的损伤死亡［J］#所以低浓度活性氧的存在是正常氧的源头#因此，线粒体消耗氧一方面用于制造的生理过程，活性氧生成过多会引起细胞损伤#氧1%$，供机体的能量需求，另一方面也会生成活性胁迫达到一定程度，以致于机体不能避免细胞受到氧自由基损伤线粒体自身#损伤时，机体可能将以细胞凋亡（9B’BC’=;=）的方生命的进化使细胞发展了有效的抗氧化防御机

6、式去除那些过度受伤的细胞，而活性氧在启动和调制#各种抗氧化酶是一个最重要的防御体系，如广节细胞凋亡的过程中扮演着重要的角色#活性氧的泛分布的超氧化物歧化酶和过氧化物酶在细胞浆中积累可以导致线粒体膨大，线粒体内膜非特异性孔和线粒体内基质中起着重要的防御作用#活性氧的道产生，细胞色素+从内膜脱落并流失到胞质生成能刺激抗氧化防御机制增高活性以对抗活性氧的伤害，但是活性氧一旦生成过量过快细胞还是会!通讯联系人#受到损伤，过度损伤的细胞将通过凋亡机制被清除%?8："!")K.LLL5".，M)@9;8：%=9’NOP!KJ#+’@以保

7、证机万方数据体的正常生命活动#收稿日期：-""")".)-/，接受日期：-""")"K)"Q+KK0；7:（+）生物化学与生物物理进展;-($%<#()*24%<#(=*36%·08J·中，!"#表达，半胱天冬酶（$"%&"%’）活化等现象，正相关(复合物!的黄素蛋白和复合物"的细胞色这些都是启动细胞凋亡的因素(!$)*+及!$)*,等分素7也对1·的产生负责［+］-388+(当丙酮酸通过硫辛子的表达则可以抑制线粒体活性氧的生成和阻止细酸和9:;将2传递给<:;=时，9:;也将电子供胞凋亡的发生［.］(这些现象说明高浓度的活

8、性氧不·给分子氧，生成1+(因此，线粒体呼吸链传递电仅是有害因子而且是一种启动细胞凋亡的信号(子不是绝缘的，而是在确定部位有漏电现象(呼吸链底物端漏电生成的超氧阴离子自由基（1·）会+!呼吸链电子漏和超氧自由基代谢以三种途径代谢掉：">与2=加成产生211·自由正常生理条件下约有+/的氧在