化学渗透偶联机制课件.pptx

1、3.3小分子穿膜运输化学渗透偶联chemosmosis couplage定义 Dfinition化学渗透偶联指的是“化学”与“渗透”两个过程的偶联。“化学”：形成化学键（高能磷酸键）的ATP合成反应。“渗透”：质子跨膜运输。机制 Mcanisme1.线粒体内膜上的呼吸链同时起质子泵的作用，可以在传递电子的同时将质子从线粒体基质腔转移到膜间腔。（每一对电子从NADH传递至氧，共10个质子从基质腔泵入膜间腔。）2.线粒体内膜上4种蛋白酶复合体能逆H+浓度得跨线粒体内膜，向膜间腔运送质子，利用电子经过氧化呼吸链中释放的能量，将质子从基质腔转移到膜间腔。另一方面当膜间腔存在大量质子使线粒体内膜内外存在

2、足够的电化学H+梯度时，质子则从膜间腔通过ATP合成酶复合物上的质子通道进入基质，同时驱动ATP合成酶合成ATP。（F0F1复合体每通过4个质子，合成一个高能磷酸键。）3.线粒体内膜通透性低，H+在内的各种离子不借助膜运输蛋白无法转运。4.线粒体内膜上有一系列可介导基本代谢物质和选择性转运无机离子进入线粒体内膜的载体蛋白。意义 signification将电子传递，质子泵运，ATP合成三者联系在了一起。解释了氧化磷酸化中电子传递链蛋白、ATP合酶在基质内膜分布的意义。解释了如何利用质子作为能源。驱动ATP合成的化学渗透偶联机制对早期生命至关重要，这也是地球生命光养起源学说的基础。GluF-1,

3、6-BPATP ADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛NAD+NADHH+线线粒粒体体乙酰乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸CoASH柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸NAD+NADHH+琥珀酰琥珀酰CoANAD+NADHH+琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸FADFADH2苹果酸苹果酸NAD+NADHH+外膜（自由扩散）外膜（自由扩散）内膜（丙酮酸转运酶）内膜（丙酮酸转运酶）氧化磷酸化氧化磷酸化穿梭机制穿梭机制1.1.-磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中磷酸甘油穿梭主要存在于脑和骨骼肌中2.苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭主要存在于肝和心

4、肌中天冬氨酸穿梭主要存在于肝和心肌中WINTERTemplate肉碱与脂酰肉碱的偶联转运E.G.2脂肪酸的氧化以软脂酸为例ATP：81072.571.5-2106脂酰CoA的跨膜运输线粒体外膜通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依赖于内膜中不同转运蛋白(transporteur)对各种物质的转运。长链脂酰CoA可以单纯扩散经由外膜进入线粒体膜间腔，但它无法直接通过线粒体内膜，需要肉碱（carnitine）协助转运肉碱与脂酰肉碱的偶联转运转运方式：反向偶联转运相关酶：肉碱-脂酰肉碱转位酶（跨膜蛋白）转运过程：脂酰肉碱在肉碱-脂酰肉碱转位酶的作用下，通过内膜进入线粒体基质，同时将等分子肉碱转运出

5、线粒体原发性肉碱缺乏症一、肉碱转运机制肉碱从外界进入细胞质需要细胞膜上肉碱转运体（Carnitine transporter）配合转运编码肉碱转运体的OCTN2（Organic Cation Transporter）基因发生突变，导致肉碱转运体功能障碍，肉碱从细胞外进入胞质的量减少，影响其发挥协助转运脂酰CoA的作用，导致脂酸代谢出现不同程度障碍。二、致病机理1、肉碱进入到细胞内的数量减少，通过肠道吸收的肉碱减少，体液中游离肉碱相应减少，脂酰CoA转运障碍2、脂肪酸代谢障碍，细胞通过脂酸代谢途径获得的能量减少3、通过糖代谢、氨基酸代谢等其他代谢途径代偿获得能量二、致病机理2、脂肪酸代谢障碍，细

6、胞通过脂酸代谢途径获得的能量减少(1)对于一些主要依靠脂代谢途径获得能量的器官 如心脏，受累严重(2)临床表现为心室扩大、心肌肥厚、心功能下降等(3)生成的脂酰CoA无法进入线粒体基质，在胞质堆积，脂酰CoA 脂酰CoA合成酶活性 ，脂酰CoA的合成 ，胞质内游离脂肪酸 pH(4)脂肪酸代谢产物乙酰CoA 酮体生成由于酮体是大脑的主要代谢原料之一，酮体生成的减少会对大脑功能造成一定影响。二、致病机理3、通过糖代谢、氨基酸代谢等其他代谢途径代偿获得能量(1)糖代谢作用加强以补偿脂代谢障碍导致的能量匮乏(2)由于脂酸在胞质堆积，可能会影响在胞质中进行的糖酵解途径中相应酶的活性(3)肝本身有单独的，

7、低亲和力的肉碱转运体，自身也可合成一定量肉碱，但当血浆中肉碱含量低到影响肉碱的被动转运时，肝的脂酸代谢发生障碍 肝功能影响 由于肝脏中进行人体多种代谢反应，所以脂酸代谢障碍会引起一系列复杂的代谢异常反应。肝脏脂肪酸蓄积 合成甘油三酯 释放入血 血脂升高、同时肝细胞发生脂肪变性 肝细胞损伤 肉碱合成能力进一步下降 肉碱量进一步减少 肝脏再生所需能量匮乏 损伤进一步恶化 由于肝还是糖异生和糖原合成途径进行的主要场所，肝细胞受到损伤之后这两个途径也受到影响，使机体糖代谢途径受到影响；长期饥饿状态下糖原被分解，而糖异生途径合成的葡萄糖减少，引起低血糖。（大脑的糖代谢途径也受到影响）三、临床表征主要是需要大量能量供应的脏器的损伤，如心肌、骨骼肌、大脑。肝脏某些情况也受影响。心脏：扩张型心肌病、心肌肥厚等大脑：低酮体性低血糖的脑神经病变，出现昏睡、意识混乱，甚至是昏迷的情形肝脏：由于含单独的低亲和力肉碱转运体，故损伤较少见。常见损伤有肝肿大，严重可致肝性脑病，出现意识障碍。四、治疗 1.补充肉碱 2.减少富含长链脂肪酸的食物的摄入、预防低血糖、避免 饥饿、多餐饮食 3.避免长时间运动 4.急性发病时静脉注射葡萄糖