新型泛醌-细胞色素C氧化还原酶抑制剂的设计
线粒体DNA编码蛋白质亚基的研究
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
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
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。
吉林省-《生物化学》电子教案——生物氧化(人卫版)
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。
泛醌还原酶泛醌
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+;
R=H2PO3:NADP+
石河子大学医学院《生物化学》兵团精品课程
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
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FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是 异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是 FMN。
复合体Ⅲ 泛醌-细胞色素C还原酶 11 铁卟啉，Fe-S
复合体Ⅳ 细胞色素c氧化酶
1133 铁卟啉，Cu
* 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
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呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
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Cytc
e-
胞液侧
e-
Q e-
物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物 （CO2，H2O）和释放能量均相同。
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* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
体外氧化
是 在 细 胞 内 温 和 的 环 境 中 （ 体 温，pH接近中性），在一系列 酶促反应逐步进行，能量逐步 释放有利于有利于机体捕获能 量，提高ATP生成的效率。
Ⅰ
Ⅱ e-
Ⅲ
e- 线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧 H2O 1/2O2+2H+
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)
细胞色素C还原酶
能量
ATP
热能
生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱
氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般 规律。
质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终 产物(CO2，H2O)和释放能量均相同。
生物氧化与体外氧化之不同点 生物氧化
体外氧化
反应环境温和，酶促反应逐步进行，能 量逐步释放，能量容易捕获， ATP 生成 效率高。 通过加水脱氢反应使物质能间接获得氧， 并增加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合 产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。
能量突然释放。
物质中的碳和氢直接氧结合
生成CO2和H2O 。
糖原
生物氧化的一般过程
三酯酰甘油 蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油
氨基酸
乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi 呼吸链
ATP H2O
第一节
生成ATP的氧化磷酸化体系
The Oxidative Phosphorylation System with ATP Producing
CoQ→ Fe-S→ CoQ
每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到
胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。
NAD+和NADP+的结构
R=H: NAD+;
R=H2PO3: NADP+
NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变
氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。
FMN 结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯 嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是 FMN· 。在 可逆的氧化还原反应中显示3 种分子状态，属于单、 双电子传递体。
植物生理学 填空题
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
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。
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容
1基于Docking结果，设计泛醌-细胞色素c氧化还原酶抑制剂；
2新型泛醌-细胞色素c氧化还原酶抑制剂的合成；
3目标化合物的生物活性评价（包括酶活性的生化分析和室内生测实验）
“国家基础科学人才培养基金-科研训练及科研能力提高”项目
子课题建议书简表
项目名称
新型泛醌-细胞色素C氧化还原酶抑制剂的设计、合成及生物活性研究
所属领域
化学生物学
负责人
肖玉梅
xiaoyumei23@
意
义
和
必
要
性
泛醌-细胞色素c氧化还原酶位于呼吸链的中间位置，是呼吸电子传递链中的必要组成部分。该酶可催化辅酶Q的氧化和电子从辅酶Q转移到细胞色素c，还原细胞色素c，在这一过程中能产生膜电势和质子梯度，进而促进ATP的合成。抑制cytbc1复合物活性将影响有机体中依赖ATP的生理生化过程，甚至可以导致有机体死亡。因此泛醌-细胞色素c氧化还原酶抑制剂是农业生产领域控制病原菌的有效抑制剂。以其为靶标的杀菌剂应用越来越广泛，现已成为当今世界农用杀菌剂市场最活跃、最有发展潜力的新一代杀菌剂。然而由于该类杀菌剂的作用靶标都位于细胞色素b的Qo或Qi位点，细胞色素b基因由线粒体DNA编码，突变率很高，因此该类杀菌剂在田间使用时极易产生抗性，杀菌剂抗性行动委员会（FRAC）已将其抗性发展归类为“高风险”，这极大地限制了它们的应用。因此开发具有新作用位点的农药品种来降低该类杀菌剂的抗性风险无疑是一项紧迫而又具有重要理论和实际意义的研究课题。