氧化磷酸化抑制劑和解偶聯(lián)劑（Inhibitors and Uncouplers of Oxidative Phosphorylation）產(chǎn)品專題

氧化磷酸化概念：

氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation）是通過一系列電子載體從NADH或FADH2將電子傳遞到O₂，進(jìn)而生成ATP的過程。這一過程發(fā)生在線粒體，是需氧有機(jī)體主要的ATP來源。

氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation）作用機(jī)制目前為止依然是最有挑戰(zhàn)性的生化課題。從NADH或FADH2到O₂的電子流通過線粒體內(nèi)膜上的蛋白復(fù)合物將質(zhì)子泵出線粒體基質(zhì)，這一不均勻的質(zhì)子分布產(chǎn)生一pH梯度和一跨膜電子勢，造就一質(zhì)子動力勢。當(dāng)質(zhì)子通過酶復(fù)合物流回線粒體基質(zhì)的時候合成ATP。因此，物料氧化和ADP磷酸化通過跨越線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度偶聯(lián)在一起（見圖1. 氧化磷酸化的本質(zhì)）。

圖1. 氧化磷酸化的本質(zhì)。氧化和ATP合成通過跨膜質(zhì)子流偶聯(lián)在一起。

線粒體呼吸鏈概念：

線粒體基質(zhì)是細(xì)胞呼吸底物氧化的場所，底物在這里氧化所產(chǎn)生的NADH和FADH2將質(zhì)子和電子轉(zhuǎn)移到內(nèi)膜的載體上，經(jīng)過一系列氫載體和電子載體的傳遞，最后傳遞給O₂生成H₂O。這種由載體組成的電子傳遞系統(tǒng)統(tǒng)稱電子傳遞鏈（Electron transfer chain, ETC），因其功能和呼吸作用直接相關(guān)，亦稱為呼吸鏈。

圖2. 電子傳遞鏈（ETC）示意圖。

電子傳遞鏈（線粒體呼吸鏈）包含4種復(fù)合體（Complex I, II, III, IV）參與電子傳遞。復(fù)合體I和II催化電子傳遞到泛醌，從兩個不同電子供體：NADH（復(fù)合物I）和琥珀酸（復(fù)合物II）。復(fù)合體III攜帶載體從泛醌到細(xì)胞色素c，復(fù)合體IV通過傳遞電子從細(xì)胞色素c到O2完成整個流程。

復(fù)合物體I（Complex I）也稱為NADH-Q還原酶（NADH:Ubiquinine oxidoreductase），由黃素單核苷酸（FMN）和含鐵-硫（Fe-S）的NADH脫氫酶構(gòu)成，電子傳遞從NADH→FMN→Fe-S→CoQ。

復(fù)合物體II（Complex II）是琥珀酸-Q還原酶，將琥珀酸上丟失的電子還原輔酶Q（CoQ），包含FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）和琥珀酸脫氫酶（檸檬酸循環(huán)中唯一膜結(jié)合酶），電子傳遞從FADH2→Fe-S→CoQ。

復(fù)合物體III（Complex III）也稱為泛醌-細(xì)胞色素C氧化還原酶（Ubiquinone: Cytochrome c oxidoreductase），是一種多蛋白復(fù)合體，包含一串Fe-S蛋白，細(xì)胞色素b（Cyt b）和細(xì)胞色素c1（Cyt C1）。Cyt b和Cyt C1含血紅素輔基。電子傳遞從CoQ→Cyt bc1→Cyt c。

復(fù)合體IV（Complex IV）也稱為細(xì)胞色素氧化酶（cytochrome oxidase），由細(xì)胞色素蛋白c，a和a3構(gòu)成，含有兩個血紅素基團(tuán)和三個銅離子。

氧化磷酸化抑制劑：

氧化磷酸化抑制劑根據(jù)其作用機(jī)制可分為三類：分別是線粒體呼吸抑制劑、磷酸化抑制劑和解偶聯(lián)劑。

一、 線粒體呼吸抑制劑

這類抑制劑抑制呼吸鏈的電子傳遞，也就是抑制氧化。氧化是磷酸化的基礎(chǔ)，抑制氧化意味著抑制了磷酸化。常用的呼吸鏈抑制劑有：

NADH → → CoQ → →Cytb → →Cytc1 → →Cytc → →Cytaa3 → →O2

          ↑                                ↑                                                   ↑

       魚藤酮                     抗霉素A                                  硫化物、氰化物

       安密妥                                                                 疊氮化物、一氧化碳

     殺粉蝶霉素

1.  魚藤酮（Rotenone）：提取自熱帶植物毛魚藤（Derris elliptica）和醉魚豆（Lonchocarpus nicou），是一種非毒性的電子傳遞鏈抑制劑，與Fe-S蛋白和泛醌之間的復(fù)合體I結(jié)合。

2.  殺粉蝶霉素A（Piericidin A）：來源于鏈霉菌的一種抗生素，作用機(jī)理類似與魚藤酮。

3.  抗霉素A（Antimycin A）：來源于鏈霉菌的抗生素，是線粒體呼吸鏈抑制劑。

4.  硫化氫（Hydrogen sulfide, H₂S）：抑制細(xì)胞色素氧化酶。

5.  一氧化碳（Carbon monoxide, CO）：阻斷細(xì)胞色素氧化酶和O₂間的傳遞，抑制Fe²⁺。

產(chǎn)品信息：

二、 磷酸化抑制劑

這類抑制劑抑制ATP的合成。常用的抑制劑有：

1.  寡霉素（Oligomycin）：來源于各種鏈霉菌的多肽類抗生素，抑制高能量磷酸轉(zhuǎn)移到ADP，也抑制電子傳遞偶聯(lián)到磷酸化過程。是ATP合酶復(fù)合物的有效抑制劑。

2.  米酵菌酸（Bongkrekic Acid）：阻斷ADP-ATP反向協(xié)同作用。

產(chǎn)品信息：

三、 解偶聯(lián)劑

解偶聯(lián)劑（uncouplers）是能夠解離細(xì)胞色素系統(tǒng)電子傳遞到ATP合成這一過程的化合物統(tǒng)稱。這意味著電子傳遞繼續(xù)發(fā)揮作用，引起氧氣消耗，但ADP磷酸化被抑制。解偶聯(lián)劑的本質(zhì)是增大線粒體內(nèi)膜對H+的通透性，消除H+的跨膜梯度，因而無ATP生成。解偶聯(lián)劑只影響氧化磷酸化但不干擾底物水平磷酸化，作用是使氧化釋放出來的能量全部以熱的形式散發(fā)。

常用的解偶聯(lián)劑有：

1.  2,4-二硝基苯酚（2,4-Dinitrophenol）

2.  雙香豆素（dicoumarol）：一種維生素K模擬物，用作一種抗凝劑。是NADH醌氧化還原酶（NQO1）的競爭抑制劑。

3.  CCCP (Chloro carbonyl cyanide phenyl hydrazone)：最活躍的解偶聯(lián)劑，這一脂溶性底物能夠攜帶質(zhì)子穿透線粒體內(nèi)膜。

4.  FCCP（Trifluoromethoxy carbonylcyanide phenylhydrazone）：一種有效的線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián)劑，通過轉(zhuǎn)運質(zhì)子穿過細(xì)胞膜而破壞ATP合成。

5.  纈氨霉素（離子載體）：來源于鏈霉菌的一種抗生素，也是一種氧化磷酸化離子載體，通過消散穿越線粒體內(nèi)膜的離子梯度發(fā)揮氧化磷酸化解偶聯(lián)作用（作用機(jī)制見圖3. 離子載體如纈氨霉素的解偶聯(lián)機(jī)制）。

圖3. 離子載體如纈氨霉素的解偶聯(lián)機(jī)制。a）跨膜電子勢/膜電位（Δψ）因膜兩邊質(zhì)子的不均勻分布而存在；b）纈氨霉素可逆結(jié)合K+產(chǎn)生一種膜滲透復(fù)合物，能穿透線粒體內(nèi)膜從而釋放K+到內(nèi)部。這一電荷運動降低Δψ，從而解偶聯(lián)ATP合成和電子傳遞。

產(chǎn)品信息：

注意事項：

1.      為了您的安全和健康，請穿實驗服并戴一次性手套操作。

本產(chǎn)品僅用于生命科學(xué)研究，不得用于醫(yī)學(xué)診斷及其他用途！