自由基生物学chapter04.pdf

樉 对活性氧的防御 　 　 氧分子在促进生物进化中起了关键性的作用，高等生物对氧的需求不能须臾或缺。 可是活 性氧是有毒性的，即使浓度很低时也有毒性。 氧有着如此尖锐的矛盾作用，为了生存，生物必须 设法防止它的有害方面。 在长期进化过程中，生物体发展出对活性氧的５ 大防御系统：线粒体防 御系统、抗氧化酶、抗氧化剂、氧化性损伤修复和凋亡。 4畅1 　 线粒体防御系统 4畅1畅1 　 细胞色素氧化酶使氧直接还原成水 　 　 需氧生物利用吸入的氧将体内糖类、脂肪和蛋白质等营养物质氧化分解，借以得到丰富的能 量，供给机体进行各种活动。 氧的代谢产物之一为 ROS，线粒体电子传递链是产生 ROS 的源 ２ ＋ 头，正在这源头就有严密防御。 线粒体中的细胞色素氧化酶（Cyt Fe ，即复合物Ⅳ ） 能使电子 （e）直接交给氧分子，每分子细胞色素氧化酶只能传递一个e，４ 个分子细胞色素氧化酶才能满足 O２ 直接还原成水所需要的４ 个 e。 在这过程中的质子是由还原型泛醌提供的。 e 和质子向氧分 子的传递都是偶联地进行的，被还原的氧中间产物牢固地束缚在细胞色素氧化酶的活性中心，使 e 不能泄漏出来，所以不产生 ROS。 人体和一切需氧生物都依赖细胞色素氧化酶来防止 ROS 产 生，这是对 ROS 最彻底的防御。 不过在正常生物氧化过程中，尚有０畅２ ％ 的氧分子生成ROS，以 供生理功能之需。 ＋ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２H ２CoQ ４Cyt Fe２＋ O２ ４e ２CoQH２ ４Cyt Fe３ ＋ ２O－ H２ O 4畅1畅2 　 线粒体的其他防御系统 · － ２ 　 　 细胞色素氧化酶虽能把氧直接还原成水，但是不能阻止复合物 Ⅰ 、Ⅲ 和辅酶 Q 产生 O ，并 继发产生 ROS。 ROS 足以破坏线粒体上包括细胞色素氧化酶在内的许多呼吸酶，于是阻止生物 · － · 氧化和 ATP 合成。 其次，O２ 还会通过质子化变成氢过氧基（HOO ） ，它能进入线粒体膜，使不 饱和脂肪酸过氧化，从而产生继发的不利反应（Bielski et al，１９８３） 。 线粒体所含有的抗氧化酶 （见４畅２） ，使线粒体的 ROS 维持在较低水平。 但是严重的问题是这些酶都存在于水相中，而能 · － 产生 O２ 的复合物Ⅰ 、Ⅲ 和辅酶 Q 却位于线粒体内膜或外膜脂相中，这种状态使得抗氧化酶难 于清除电子传链上的ROS，表明电子传递链自身必须具有防御系统。 兹分述于后。 46 第一部分　 基础知识 4畅1畅2畅1 　 细胞色素c 　 　 Forman 和 Fredovich（１９７３）以及Skulachev（１９８８）已指出细胞色素c 有抗氧化功能，表现为 ３ ＋ · － ２ ２ 氧化型细胞色素c（Fe ）可使 O 氧化成 O 。 徐建兴研究组（Xu，１９８８）发现：① 线粒体上还原