线粒体 ros
ros相关基因
ros相关基因ROS相关基因：探索细胞氧化应激的新视角细胞氧化应激是指细胞内外环境因素引起的氧化还原失衡，导致细胞内ROS（reactive oxygen species，活性氧）水平升高，从而引发一系列细胞损伤和疾病。
ROS是一类高度活性的分子，包括超氧阴离子（O2-）、过氧化氢（H2O2）、羟自由基（·OH）等，它们可以与蛋白质、脂质、核酸等细胞分子发生氧化反应，导致细胞膜的损伤、DNA的突变、蛋白质的失活等，从而引发多种疾病，如癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等。
ROS的产生与清除是细胞氧化应激的关键环节。
ROS的产生主要来自于线粒体呼吸链、NADPH氧化酶、脂质代谢等过程，而ROS的清除则依赖于一系列抗氧化酶和分子，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、谷胱甘肽还原酶（GR）等。
这些抗氧化酶和分子可以将ROS转化为无害的物质，从而保护细胞免受氧化应激的损伤。
ROS相关基因是指参与ROS产生、清除和信号转导的基因。
近年来，越来越多的研究表明，ROS相关基因在细胞氧化应激中发挥着重要作用。
例如，SOD基因家族中的SOD2基因编码的超氧化物歧化酶主要存在于线粒体内，是线粒体ROS的主要清除酶，其突变与多种疾病的发生密切相关。
GPx基因家族中的GPx1基因编码的谷胱甘肽过氧化物酶是细胞内最主要的H2O2清除酶，其缺失可导致氧化应激和疾病的发生。
Nrf2基因编码的转录因子可以调节一系列抗氧化酶和分子的表达，从而保护细胞免受氧化应激的损伤。
除了参与ROS产生和清除外，ROS相关基因还可以通过调节细胞信号转导途径发挥作用。
例如，ROS可以激活MAPK、NF-κB等信号通路，从而影响细胞的生长、分化、凋亡等生命活动。
另外，ROS还可以通过氧化修饰蛋白质、DNA等分子，从而影响它们的功能和稳定性。
ROS相关基因在细胞氧化应激中发挥着重要作用，对于深入理解氧化应激的分子机制、预防和治疗氧化应激相关疾病具有重要意义。
线粒体氧化应激及其线粒体营养素干预机制
线粒体氧化应激及其线粒体营养素干预机制摘要：线粒体在生物氧化和能量转换的过程中会产生活性氧，当活性氧的生成与机体抗氧化防御系统之间存在不平衡时，线粒体就会发生氧化应激。
线粒体氧化应激导致线粒体能量代谢失调，进一步损伤线粒体，从而促进神经退行性疾病的发生，发展。
研究表明，线粒体营养素既可以增强抗氧化防御系统功能，又能够减少线粒体活性氧的生成，从而修复线粒体的氧化损伤，进而改善线粒体的结构和功能。
本文将从线粒体氧化应激和线粒体营养素干预机制两方面做以综述。
关键词：线粒体氧化应激活性氧烟酸硫辛酸硫辛酰胺线粒体是真核动物细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所，细胞生命活动所需能量的80%是由线粒体提供的，因此，有人将线粒体称为细胞的“动力工厂”。
线粒体生物氧化和能量转换的过程中伴随着活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生。
过量的ROS会引起线粒体损伤，促进神经退行性疾病的发生，发展。
由氧化应激引起的线粒体损伤是衰老及神经退行性病变的主要原因，并且严重影响运动能力。
线粒体损伤可导致关键的线粒体酶功能障碍。
酶的功能障碍主要是由于底物和辅酶的结合不足，而这种结合不足在补充足够的底物或辅酶及其前体后可以得到改善，长期补充线粒体营养素(mt-nutrients)可以有效地保护线粒体功能的完整，修复线粒体的损伤。
Liu[1]等把线粒体营养的功能定义为：①可以提高线粒体酶底物和辅酶的水平；②诱导二相酶增强细胞内的抗氧化防御能力；③清除自由基及防止氧化剂的生成；④修复线粒体膜损伤。
现就线粒体氧化应激和线粒体营养素对其干预机制两方面做简要综述。
1 线粒体氧化应激氧化应激是指活性氧生成与抗氧化防御系统之间的不平衡状态，氧化应激可在活性氧生成超过抗氧化防御系统时或者在抗氧化剂活性降低时发生。
众所周知，线粒体是真核动物细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所，但在线粒体生物氧化和能量转化的过程中会产生活性氧(reactive oxygen species,ROS)，由于活性氧的活性非常高，过量的活性氧会进攻线粒体DNA及线粒体内蛋白质，脂类等生物大分子物质，从而损伤线粒体使其能量合成受到障碍，最终导致线粒体功能下降，线粒体氧化应激导致线粒体能量代谢失调，进一步损伤线粒体，从而促进神经退行性疾病的发生，发展。
线粒体稳态失衡的原因
线粒体稳态失衡的原因Mitochondrial Homeostasis Imbalance.Mitochondria are essential organelles that play a crucial role in cellular respiration, energy production, and numerous other metabolic processes. Mitochondrial homeostasis is a delicate balance that is maintained through a complex interplay of various factors, including mitochondrial biogenesis, dynamics, mitophagy, and redox signaling. Disruptions in this homeostasis can lead to mitochondrial dysfunction, which is implicated in a wide range of human diseases, including neurodegenerative disorders, cardiovascular diseases, and cancer.Causes of Mitochondrial Homeostasis Imbalance.Several factors can contribute to mitochondrial homeostasis imbalance, including:1. Mitochondrial Biogenesis Defects:Mitochondrial biogenesis, the process of generating new mitochondria, is essential for maintaining mitochondrial homeostasis. Dysregulation of biogenesis, either due to excessive or insufficient production, can lead to mitochondrial dysfunction. Defects in mitochondrial DNA (mtDNA) replication and transcription, as well asalterations in nuclear genes encoding mitochondrial proteins, can impair biogenesis.2. Mitochondrial Dynamics Perturbations:Mitochondria are highly dynamic organelles that undergo constant fusion and fission events. These processes are crucial for maintaining mitochondrial morphology,distributing mitochondrial content, and removing damaged mitochondria through mitophagy. Alterations in fusion and fission dynamics, such as excessive fragmentation or fusion, can disrupt mitochondrial homeostasis.3. Mitophagy Impairments:Mitophagy is a selective autophagy process responsible for degrading damaged or dysfunctional mitochondria. Impaired mitophagy can lead to the accumulation of damaged mitochondria, further exacerbating mitochondrial dysfunction. Defects in mitophagy can arise due to mutations in genes encoding mitophagy receptors or components of the autophagy machinery.4. Redox Signaling Dysregulation:Mitochondria are the primary source of reactive oxygen species (ROS) production in cells. ROS signaling plays a crucial role in cellular physiology, but excessive ROS production or impaired antioxidant defense systems can lead to oxidative stress and mitochondrial damage. Dysregulation of redox signaling can disrupt mitochondrial homeostasis and contribute to mitochondrial dysfunction.5. Environmental Factors:External factors such as hypoxia, toxins, and nutrient deprivation can also disrupt mitochondrial homeostasis.Hypoxia can lead to a decrease in mitochondrial respiration, while toxins can directly damage mitochondrial components. Nutrient deprivation can impair mitochondrial biogenesisand function.Consequences of Mitochondrial Homeostasis Imbalance.Mitochondrial homeostasis imbalance can have profound consequences for cellular function and overall health. Impaired mitochondrial respiration and energy productioncan lead to cellular energy crisis and dysfunction. Dysregulation of redox signaling can promote oxidativestress and DNA damage. Accumulation of damaged mitochondria can trigger cell death pathways.Mitochondrial dysfunction is implicated in the pathogenesis of various human diseases, including:Neurodegenerative Disorders: Mitochondrial dysfunctionis a key player in neurodegenerative diseases such as Alzheimer's and Parkinson's diseases. Accumulation of damaged mitochondria and impaired energy productioncontribute to neuronal death and cognitive decline.Cardiovascular Diseases: Mitochondrial dysfunction is associated with cardiovascular diseases such as heartfailure and ischemic heart disease. Impaired mitochondrial respiration and increased ROS production can damage cardiomyocytes and contribute to contractile dysfunction.Cancer: Mitochondrial dysfunction can promote cancer development and progression. Alterations in mitochondrial metabolism, biogenesis, and dynamics can support tumor growth, metastasis, and resistance to therapy.中文回答：线粒体稳态失衡的原因。
线粒体分离及功能测定
线粒体分离及功能测定组织和线粒体裂解液（Tissue and Mitochondrial lysis buffer）：Components Final concentrationTris-HCl 50mM pH7.4NaCl 150mMEDTA 2mMEGTA 2mMTriton X-100 0.2%NP-40 0.3%PMSF 100uMNaVO3 1mMNaF 250mMLeupeptin 10ug/mlAprotinin 2ug/mlDTT 1mM组织线粒体的分离1) 小鼠脱臼处死，迅速取出组织，放入用冰预冷的线粒体提取缓冲液中，2) 充分洗去血水，尽量去除非组织成分，3) 在小烧杯中加入新鲜的提取缓冲液，用小剪刀将组织剪碎，4) 4℃，电动匀浆机，600rpm 上下3 次，5) 1000g 4℃离心10min，将上清小心倒入新离心管中，6) 重复上面步骤一次，7) 10,00Og 4℃离心10min,沉淀即为线粒体，8) 倒掉上清，加入新鲜的提取缓冲液重悬沉淀，10,000g 洗一次，9) 最后用适量的提取缓冲液小心悬起沉淀，冰上保存备用（不要超过6hours），10) 定量线粒体蛋白浓度，用于后续分析。
分离或培养细胞线粒体的提取(Dounce 匀浆法)低渗线粒体缓冲液（Hypotonic mitochondrial buffer）:100 ml Components Final concentrationHepes(KOH) 20mM pH7.2Sucrose 210mMMannitol 70mMEDTA 1mMEGTA 1mMMgCl2 1.5mMKCl 10mMDTT 1mM（注：用前加入蛋白抑制剂混合物，包括100uM PMSF 等）收获细胞，PBS 洗一次，转入1.5ml 管中，加入适量低渗缓冲液，冰上浸泡约1hour, 并不时混匀。
然后用Dounce 匀浆器手工匀浆，其间用台盼蓝检查细胞活性状况，至细胞破碎50%左右停止匀浆。
线粒体氧化应激机制 解释说明
线粒体氧化应激机制解释说明1. 引言1.1 概述线粒体是细胞中的重要器官，负责产生能量和维持生命活动的平衡。
然而，线粒体在能量生成的过程中会不可避免地产生氧化应激现象，即产生大量活性氧自由基与氮自由基。
这些自由基在高浓度时会对细胞结构和功能造成损伤，从而导致多种疾病的发生。
1.2 文章结构本文将首先介绍线粒体的结构和功能特点，并详细阐述氧化应激的定义及其机制。
接着，我们将探讨线粒体氧化应激机制在各种疾病中的作用和关联，包括心血管疾病、癌症和神经系统疾病。
随后，我们将介绍调控线粒体氧化应激的方法和策略，包括抗氧化剂、运动以及药物干预和营养方面的策略。
最后，通过总结重要性并展望未来的研究方向来结束全文。
1.3 目的本文旨在系统地介绍线粒体氧化应激机制的基本原理，探讨其与不同疾病之间的关系，并总结目前调控线粒体氧化应激的方法和策略。
通过深入探讨这一主题，我们希望能够加深对线粒体氧化应激机制的理解，并为研究人员提供有价值的参考，以便进一步阐明其在疾病发展中的作用，并探索新的治疗策略和预防手段。
2. 线粒体氧化应激机制的基本原理:2.1 线粒体结构和功能:线粒体是细胞中重要的细胞器之一，类似于细胞内的能量工厂，承担着生物化学过程中ATP合成的关键角色。
它具有独特的结构和功能，由内膜、外膜和基质组成。
内膜形成许多褶皱，称为线粒体内襞，增加了表面积以便更多的能量产生。
此外，内外膜间存在间隙空间。
2.2 氧化应激的定义和机制:氧化应激是指在细胞内产生过多活性氧种（ROS）时发生的一种失衡状态。
而ROS是由氧化还原反应生成的高度活性分子，如超氧阴离子（O2-）、羟基自由基（•OH）和过氧化氢（H2O2）。
正常情况下，细胞通过抗氧化系统来清除产生的ROS并维持红ox平衡。
然而，在某些情况下，身体无法有效地抵御ROS 积累而导致氧化应激。
在线粒体中也会发生氧化应激，主要是由于其作为ATP合成的主要地点而产生大量ROS。
线粒体在细胞凋亡机制中的作用
线粒体在细胞凋亡机制中的作用细胞凋亡是一种高度调控的细胞死亡过程，对于维持组织稳态和细胞平衡至关重要。
线粒体在这个过程中扮演了至关重要的角色，它们通过产生能量以支持细胞活动，同时也参与了细胞凋亡信号通路的调控。
线粒体在细胞凋亡中的主要作用可以总结为以下几个方面：1.能量供应和代谢调节：线粒体是细胞的能量工厂，通过氧化磷酸化过程产生ATP，为细胞的各种活动提供能量。
在细胞凋亡过程中，线粒体ATP的减少可能导致细胞功能障碍，从而促进凋亡。
此外，线粒体还参与了细胞内Ca2+和其他代谢物的调节，这些物质在细胞凋亡信号传导中起到关键作用。
2.ROS的产生和细胞信号转导：线粒体在产生ROS（活性氧）的过程中起主要作用。
适度的ROS产生可以作为信号分子，参与细胞凋亡信号的传导。
例如，ROS可以激活MAPK通路，导致细胞凋亡。
此外，ROS还可以直接氧化和修饰蛋白质，影响其功能和活性，从而影响细胞凋亡过程。
3.释放凋亡相关分子：当线粒体受到损伤或刺激时，它们可以释放凋亡相关分子，如细胞色素c（Cyto c）和Smac等。
这些分子进入细胞质后，可以激活caspase酶家族，导致细胞凋亡。
特别是细胞色素c的释放，被认为是线粒体参与细胞凋亡的关键事件之一。
4.影响线粒体通透性转换：线粒体通透性转换（MPT）是线粒体内外环境交流的重要过程。
在细胞凋亡中，MPT受到调控，使线粒体释放凋亡相关分子。
MPT的异常发生会导致线粒体功能受损，促进细胞凋亡。
总的来说，线粒体在细胞凋亡中的作用是复杂而多维的。
它们既提供了细胞生存所需的能量和物质，又在细胞凋亡信号传导、执行和调节中发挥关键作用。
这些功能的正常行使对于维持细胞的稳态和生命活动的正常进行至关重要。
然而，当线粒体功能异常或受到干扰时，可能引发细胞凋亡的异常激活，导致组织损伤和疾病的发生。
因此，理解和探究线粒体在细胞凋亡中的作用，对于疾病的预防和治疗具有重要的意义。
例如，通过调控线粒体的功能或信号传导途径，可能可以预防或治疗某些因线粒体功能异常引发的疾病，如神经退行性疾病、癌症等。
线粒体跨膜电位与细胞凋亡
线粒体跨膜电位与细胞凋亡线粒体跨膜电位（或称线粒体膜电位）对细胞凋亡有着重要的影响。
线粒体在细胞的生命活动中扮演着核心的角色，其功能包括产生ATP，维持细胞内钙离子稳态，以及在应激条件下产生ROS等。
这些功能与线粒体膜电位紧密相关。
线粒体跨膜电位是一种细胞内电位差，主要源于线粒体内膜两侧的离子浓度差。
线粒体内膜对氢离子、钾离子和钠离子等具有高通透性，这些离子通过主动运输被泵入线粒体基质，形成了内外两侧的电位差。
这种电位差对于线粒体的功能发挥是至关重要的。
在正常生理条件下，线粒体跨膜电位维持在一个稳定的范围内，以驱动ATP合成和离子通道的开启等生理活动。
然而，在细胞受到某些应激信号，如紫外线、放射线、化学物质、氧自由基等刺激时，线粒体跨膜电位可能会发生改变。
细胞凋亡是一种由基因控制的细胞程序性死亡过程，对于维持组织稳态和免疫反应具有重要作用。
许多引发细胞凋亡的信号通路都涉及到线粒体。
在细胞凋亡过程中，线粒体跨膜电位的改变通常是一个早期事件。
一些研究发现，当细胞受到凋亡信号刺激时，线粒体跨膜电位下降，这种下降可能在线粒体释放促凋亡分子如cytochrome c和ROS之间存在关联。
这些分子在线粒体外膜上形成孔洞，导致线粒体跨膜电位进一步降低，形成正反馈回路，加速细胞凋亡。
另一方面，一些药物和分子如Bcl-2家族蛋白可以通过调节线粒体跨膜电位来控制细胞凋亡。
Bcl-2家族包括抑制凋亡的蛋白（如Bcl-2，Bcl-xL）和促进凋亡的蛋白（如Bax，Bak）。
这些蛋白在线粒体膜上形成复合物，调节其通透性，从而影响线粒体跨膜电位和细胞凋亡。
一些研究发现，抑制凋亡的蛋白如Bcl-2和Bcl-xL可以稳定线粒体跨膜电位，防止细胞凋亡。
而促进凋亡的蛋白如Bax和Bak则可以在应激条件下打开线粒体膜上的孔道，导致线粒体跨膜电位下降，触发细胞凋亡。
此外，线粒体跨膜电位的改变还可能影响ROS的产生和细胞凋亡。
在正常生理条件下，线粒体产生少量的ROS作为信号分子。
线粒体损伤相关分子模式
线粒体损伤相关分子模式（Mitochondrial Damage-Associated Molecular Patterns，Mitochondrial DAMPs）是一类细胞内产生的分子，当线粒体受到损伤或功能异常时释放到细胞质内，可能引发免疫系统的免疫应答。
这些分子可以被免疫细胞识别，触发炎症反应，从而参与免疫调节和疾病的发展。
以下是一些与线粒体损伤相关的分子模式：
Mitochondrial DNA（mtDNA）：当线粒体受到损伤时，线粒体内的DNA可能被释放到细胞质中，充当一种模式识别受体（PRR），如Toll样受体（TLR）的配体，激活炎症反应。
Cytochrome c：在线粒体损伤时，细胞色素c可能从线粒体中释放到细胞质，与细胞质中的多种蛋白质相互作用，参与细胞凋亡信号通路。
ATP：受损的线粒体释放ATP到细胞质中，ATP作为一种DAMPs，可以激活炎症和免疫反应。
N-formyl peptides：受损的线粒体可能释放N-甲酰化肽段（N-formyl peptides），它们可以作为炎症信号，激活免疫细胞。
ROS（Reactive Oxygen Species）：线粒体损伤会导致产生大量的活性氧自由基，ROS的释放可能是一种线粒体与免疫应答之间的连接。
这些线粒体损伤相关分子模式可以激活免疫细胞，引发炎症反应，对于感染、炎症和自身免疫等疾病的发展具有重要作用。
它们的研究有助于深入了解免疫系统与线粒体功能的相互关系，以及在疾病治疗和免疫调控方面的应用。
ros相关基因
ros相关基因ROS相关基因随着生物科技的不断发展，ROS（Reactive Oxygen Species）已成为研究的热点之一。
ROS是一类极强的活性氧化物质，可以作为氧化还原反应的强氧化剂参与细胞的代谢过程，但其水平过高会导致细胞的氧化应激，从而对细胞造成负面影响。
ROS与多种疾病的发生发展密切相关，如癌症、心血管和神经系统疾病等。
在细胞内，帮助调节ROS的水平的就是ROS相关基因。
这篇文章将按照类别介绍ROS相关基因。
第一类：抗氧化剂细胞内的抗氧化剂是维护细胞内氧化还原平衡的重要物质，它们可以通过捕获ROS分子减少其浓度。
神经元中的抗氧化剂包括谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱酰转移酶（GST）等。
多个研究表明，抗氧化剂在机体内具有广泛的生物学作用，能够通过减少ROS水平从而减缓氧化应激反应的发生，抑制癌症和心血管疾病的发生和发展。
而抗氧化剂的基因是否具有突变或变异，也会影响其有效性。
第二类：炎症相关基因炎症是许多疾病的根源，如阿尔茨海默病、糖尿病、心血管疾病等，其中很多炎症与ROS有关。
炎症反应从细胞水平到组织水平至全身，都会导致ROS水平的不平衡。
因此，一些炎症相关基因也被认为是ROS相关基因，如NF-κB、NLRP3、IL-1β等。
第三类：线粒体相关基因线粒体是常见的细胞器之一，其正常功能对于维持细胞代谢和生命活动至关重要。
ROS浓度过高会破坏线粒体的功能，导致线粒体的损伤，而线粒体的受损又会进一步导致ROS的积累，形成恶性循环。
因此，维持线粒体的正常功能是ROS水平平衡的一个重要模块。
线粒体与ROS相关的基因主要包括：线粒体膜转运蛋白（MTP）、线粒体氨基酰-tRNA合成酶（mtARS）等。
第四类：免疫相关基因免疫是人体防止感染的最主要的手段之一。
但免疫神经系统的过度兴奋或不充分的免疫反应都有可能导致ROS水平的不平衡，从而对机体内部产生负面作用。
因此，免疫相关基因也与ROS相关。
细胞线粒体压力
细胞线粒体压力
线粒体压力，也称为线粒体应激，是指细胞内线粒体在面对各种压力源（如氧化应激、营养缺乏、药物毒性或疾病状态）时所经历的一种适应性响应。
这种压力可以导致线粒体功能受损，影响能量代谢、细胞凋亡和多种细胞信号传导途径。
线粒体压力的主要表现包括：
1. 线粒体膜电位的变化：线粒体内膜电位是维持线粒体正常功能的关键参数，压力状态下膜电位可能降低。
2. 活性氧种类（ROS）的产生增加：线粒体是细胞内主要的ROS来源，压力状态下ROS的过量生成可以损伤脂质、蛋白质和DNA，导致细胞功能障碍。
3. 线粒体动力学的改变：线粒体通过融合和分裂来维持其形态和功能，压力状态可能导致线粒体动态平衡的失调。
4. 凋亡相关蛋白的激活：线粒体压力可能触发细胞凋亡途径，涉及到如Bcl-2家族蛋白和Caspases等因子的变化。
5. 能量代谢的紊乱：线粒体是细胞的能量工厂，压力状态下ATP的合成效率可能下降，影响细胞的能量供应。
为了应对线粒体压力，细胞启动了一系列的保护机
制，包括上调抗氧化酶的表达、改善线粒体生物发生以及调节线粒体相关基因的转录等。
这些保护性响应有助于维持线粒体的稳态和功能，防止细胞损伤和死亡。
然而，当线粒体压力超过细胞的适应能力时，可能导致组织损伤和疾病的发生，如神经退行性疾病、心血管疾病和肿瘤等。
因此，理解和调控线粒体压力对于疾病的预防和治疗具有重要意义。
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活性氧与线粒体氧化损伤
发布范围：公开2010-06-10 20:39
9次
课授
课时
间 20
10.1.
11 教
案完
成时
间 20
09.1
2.11
教案
续页）
胞直接利用的形式——ATP
▪细胞氧化（细胞呼吸）
线粒体有氧呼吸：1分子葡萄糖→36-38ATP；无氧酵解：1分子葡萄糖→2ATP
⏹细胞氧化（细胞呼吸）的过程
1. 酵解（细胞质中）
▪燃料分解：葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等能源物质在细胞质中无氧分解
▪葡萄糖+2Pi+2ADP→2丙酮酸+2H2O+2ATP
▪大量能量蕴藏在丙酮酸中
2. 乙酰辅酶A生成（线粒体基质）
▪丙酮酸进入线粒体
▪2丙酮酸+2HS-CoA→2乙酰CoA+2CO2
▪能量转移至乙酰辅酶A
3. 三羧酸循环（线粒体基质）2min
具体原因大家可以思考一下：D-半乳糖造成的氧化损伤的靶点主要不在生物膜？2min
4. 氧化磷酸化
氧化磷酸化偶联机制可以综合为：
1）NADH或FADH2提供一对电子，经电子传递链，最后为O2所接受；
2）电子传递链同时起质子H泵的作用，在传递电子的过程中伴随H+从线粒体基质到膜间腔的转移；
3）线粒体内膜对H+和OH-具有不可透性，所以随着电子传递过程的进行，H+在膜间腔中积聚，造成内膜两侧质子浓度差，从而保持一定的势能差；
4）膜间腔中的H+有顺浓度返回基质的倾向，能借助势能通过ATP 酶复合体F0上的质子通道渗透到基质中，所释放的自由能驱动F0F1ATP合酶合成ATP。
三、活性氧（ROS）与线粒体损伤
1.线粒体DNA突变
线粒体是半自主性的细胞器，它涉及到两个彼此分开的遗传系统。
随着人们对线粒体异常所引起的代谢紊乱研究的深入，发现：虽然呼吸链上90%的多肽是由核基因编码的但更多的代谢紊乱是由mtRNA突变引起的。
线粒体DNA（mtDNA）是独立于细胞核染色体外的基因组，容易受到损伤，因此，发生突变的频率是核DNA的5-10倍。
1）ROS导致线粒体DNA突变
线粒体DNA(mt DNA)与核基因组DNA相比，更易受到自由基的损伤，这是因为：①mt DNA的位置靠近自由基产生部位——线粒体内膜，裸露于内膜上氧化呼吸链产生的大量自由基的环境中，易遭受氧化损伤。
②mt DNA缺乏组蛋白的保护，并且因为缺乏修复系统，mt DNA损伤后不易被修复。
③mtDNA不存在非编码区，氧化损伤造成的mtDNA的突变都被转录，所以损伤可以累积下来。
当mt DNA发生突变时，细胞就成为包含有突变型和野生型mt DNA的混合体，称之为“异质性(heteroplasmie)”细胞。
突变型与野生型mt DNA的比例是决定是否出现生化和临床异常的关键因素。
当突变比例不断增大，细胞通过线粒体中氧化磷酸化获得的生物能量下降到一定程度后，就会出现一系列的疾病症状。
2）线粒体衰老学说
损伤增大，但是，需要确切的有效实验才能证明此假说。
Soha在研究衰老过程中线粒体的作用时指出，氧化应激状态的加强表明线粒体中产生ROS和自由基增多。
有人研究表明，年老的家蝇中O2-。
和H2O2却较年轻家蝇高两倍。
16月龄大鼠大脑、心、肝中的线粒体亚单位产生O2-。
较4月龄的大鼠高。
并得出结论，肝线粒体O2-。
和H2O2的含量与最大平均寿命成反比。
六种哺乳动物—小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、猪、牛其寿命依次升高，但其肝线粒体内O2-。
和H2O2的生成率依次下降。
线粒体的衰老可表现为：线粒体结构与功能的改变
▪氧化磷酸化功能下降
▪运转载体活性下降
▪蛋白质合成能力下降
线粒体衰老是慢性氧化应激的结果
▪蛋白质的氧化－羰基蛋白形成
▪脂类的氧化－脂质过氧化作用增强
▪抗氧化酶活性改变
▪遗传物质的氧化－mtDNA氧化损伤
缺失改变是哺乳动物衰老过程中mtDNA发生最频繁，最有规律的一种损伤形式。
各种哺乳动物都会发生，被称为“通常缺失”（common deletion）。
例如：人mtDNA的通常缺失为4.977kb；大
鼠mtDNA通常缺失为4.834kb；小鼠mtDNA的通常缺失为3.866kb。
研究认为，mtDNA的缺失水平与机体的衰老程度密切相关。
本教研室关于衰老中线粒体氧化损伤中展开研究，结果显示衰老过程中线粒体DNA发生显著改变，并伴随氧化应激状态的发生。
研究方案与结果如下：
1. 建立衰老动物模型
合适的衰老动物模型对于研究衰老的发生机制，抗衰老药物的筛选、研制是非常必要的。
▪Ｏ3损伤衰老模型
▪去胸腺衰老模型
▪基因缺陷的SAM-P1系快速衰老小鼠模型
▪D-半乳糖致亚急性衰老模型
D-半乳糖可以造成动物糖代谢障碍，进而影响蛋白质代谢和脂类代谢，诱使动物出现以老年性白内障为代表的一系列退行性变化，这些改变符合自然衰老的症状，适合制备亚急性衰老动物模型。
2. mtDNA固定片断缺失的检测
mtDNA片段缺失是很好的衰老生物学指标，各种动物在衰老的过程中都会发生固定片断缺失，小鼠的固定片断缺失为3866bp。
（教案末页）
2.“教案首页”二号宋体、居中；
3.其余各项标题栏五号宋体。