抑制剂
正常情况下,电子传递和磷酸化是紧密结合的。有些化合物可影响电子传递或干扰磷酸化反应,其结果均可使氧化磷酸化不能正常进行。如果只有代谢物的氧化过程,而不伴随有ADP的磷酸化,则称为氧化磷酸化的解耦联。根据不同的化学因素对氧化磷酸化作用的影响方式不同,可划分为三大类。
(一)呼吸链抑制剂:能够阻断呼吸链中某部位电子传递而使氧化受阻的物质(药物或毒物)称为呼吸链抑制剂。如鱼藤酮、粉蝶霉素A及异戊巴比妥、安密妥等,它们与NADH—Q还原酶中的铁硫蛋白结合,阻断电子由NADH向CoQ的传递。抗霉素A、二巯基丙醇抑制Cytb与Cytc,间的电子传递。氰化物,叠氮化物,Hzs及CO抑制细胞色素氧化酶,使电子不能传递给氧。另外,还有一种铁螯合剂(简称TIFA)可以特异抑制还原当量从黄素蛋白(辅基为FAD)至CoQ的传递。此类抑制剂可使细胞呼吸停止,引起机体迅速死亡。
(二)解耦联剂:这类化合物的作用是使电子传递和ATP形成两个耦联过程分离,故称解耦联剂。这类化合物只抑制ATP的生成过程,不抑制电子传递过程,使电子传递所产生的自由能都转变为热能。因为这类试剂使电子传递失去正常的控制,造成过分地利用氧和燃料底物;而能量得不到储存,典型的解耦联剂是2,4:一二硝基酚(DNP),因DNP为脂溶性物质,在线粒体内膜中可自由移动,当其进入基质后可释出H+;返回胞液侧后可再结合H+,从而使H+的跨膜梯度消除,使氧化过程释放的能量不能用于ATP的合成反应,因此又称为质子载体。其他一些酸性芳香族化合物(如双香豆素、三氟甲氧基苯腙羰基氰化物、水杨酰苯胺等)也有同样作用。解耦联剂对底物水平的磷酸化没有影响。
(三)ATP合酶抑制剂:与呼吸链抑制剂不同,这类试剂的作用特点是既抑制氧的利用又抑制ATP的形成,但不直接抑制电子传递链上载体的作用。如寡霉素可结合ATP合酶的F0单位,二环己基羰二亚胺共价结合F0的c亚基,阻断H+从F0半通道回流,抑制ATP合酶活性。