【难点解析】丙酮酸如何进入线粒体?

来源:仪征中学 时间:2022-05-19
 

①丙酮酸通过不同方式通过线粒体外膜和内膜

       我们知道,丙酮酸如果要进入线粒体,需要分别通过线粒体外膜和线粒体内膜,那么丙酮酸进入线粒体外膜和内膜的方式是什么呢?

       目前普遍认为丙酮酸可能通过孔隙较大的、相对非特异性的电压依赖性阴离子通道(VADC),也称为线粒体孔蛋白,线粒体的外膜具有的孔蛋白允许分子量为5KD以下的分子通过,1KD以下的分子可自由通过。丙酮酸的相对分子质量只有90D,能够自由通过线粒体外膜。



而丙酮酸通过线粒体内膜的方式目前认为主要是通过H+和丙酮酸的同向协同转运进行的。     《细胞生物学精要》第三版也提及丙酮酸和无机磷酸(Pi)可以随着H+沿电化学梯度移动的时候协同转运进入线粒体基质(P459)。

     综上,丙酮酸的转运应该也是依赖线粒体膜间隙和线粒体基质的H+浓度差。




②解偶联剂的影响

       线粒体内膜利用氢离子浓度差合成ATP呼吸链是紧密偶联的,但低水平的质子泄漏时刻发生在线粒体内膜上。因此,确切地说,线粒体通常是部分解偶联的,而完全的解偶联一般是受解偶联剂的作用所致。

       解偶联剂的作用机制在于它们能够快速地消耗跨膜的质子梯度,使得质子难以通过ATP合酶上的质子通道合成ATP,从而将贮存在质子梯度之中的电化学势能全部变成了热能。

       有两类解偶联剂:一类为有机小分子化合物,通常为脂溶性的质子载体,带有可解离的基团(pK约为7.2),例如DNP、双香豆素和羰基---三氟甲氧苯肼等。这些有机小分子在线粒体膜间隙相对低的pH环境中,可以接受质子,并主要以非解离的形式存在。自身具有的脂溶性使得它们很容易自由扩散到基质一侧,而一旦到达基质一侧,较高的pH环境促使它们解离并释放出在膜间隙结合的质子。质子梯度就这样没有经过ATP合酶白白地被消耗掉了(下图)。




另一类为天然的解偶联蛋白(UCP),UCP在线粒体内膜上形成质子通道,使质子流发生“短路”,不通过ATP合酶就能返回到线粒体基质。至少已在高等动物体内发现5种类型的UCPUCP1~UCP5)。UCP1又名产热素,它主要存在于动物的褐色脂肪组织(褐色源于高含量的线粒体),与机体的非颤抖性产热有关。

 
打印本页】【关闭窗口