nad+和线粒体的关系？

一、nad+和线粒体的关系？

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）被认为是线粒体能量转化的关键分子，与健康和疾病有着密切关系。NAD+如何进入线粒体一直是未解之谜，科学家们曾在酵母和植物细胞中找到了相关的“转运蛋白”，而在哺乳动物细胞内却一直未发现此类蛋白。近日，宾夕法尼亚大学在《自然》发表最新研究成果，首次在人类细胞中鉴定出线粒体NAD+转运蛋白。

二、请帮忙解释线粒体的电子传递情况？

电子传递链主要由下列五类电子传递体组成，它们是：烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁硫蛋白类、细胞色素类及辅酶Q（又称泛醌）。它们都是疏水性分子。除脂溶性辅酶Q外，其他组分都是结合蛋白质，通过其辅基的可逆氧化还原传递电子。

（一）烟酰胺脱氢酶类

烟酰胺脱氢酶类（nicotinamine dehydrogenases）其递氢机制是：当其接受代谢物脱下的一对氢原子时，就由氧化型（NAD+或NADP+）变为还原型（NADH＋H+或NADPH＋H+）。

AH2+ NAD+/NADP+A + NADH/NADPH + H+

（二）黄素脱氢酶类

黄素脱氢酶类（flavin dehydrogenases）其传递氢的机制是FMN或FAD的异咯嗪环上第1位及第10位两个氮原子能反复地进行加氢和脱氢反应：

SH2+ E-FMNS + E-FMNH2

SH2+ E-FADS + E-FADH2

在电子传递链中的NADH脱氢酶，它的辅基是FMN，它催化的反应是将NADH上的电子传递给电子传递链的下一个成员――辅酶Q。

（三）铁硫蛋白类

铁硫蛋白类（iron-sulfur proteins）

因此铁硫蛋白是单电子传递体。在从NADH到氧的呼吸链中，有多个不同的铁硫中心，有的在NADH脱氢酶中，有的与细胞色素b及c1有关。另外，铁硫蛋白在叶绿体中也参与光合作用中的电子传递。

（四）辅酶Q类

辅酶Q（coenzyme Q，简称CoQ）是一类脂溶性的化合物，因广泛存在于生物界，故又名泛醌（ubiquinone）。其分子中的苯醌结构能可逆地加氢和脱氢，故CoQ也属于递氢体。

（五）细胞色素类

细胞色素（cytochromes, or cellular pigments）由于它是有氧条件下电子传递链中最末端的载体，故又称末端氧化酶（terminal oxidase）。在aa3分子中除铁卟啉外，尚含有两个铜原子，依靠其化合价的变化，把电子从a3传到氧，故在细胞色素体系中也呈复合体的排列。

细胞色素辅基中的铁能可逆地进行氧化还原反应，Fe3+得到电子被还原成Fe2+，Fe2+给出电子被氧化成Fe3+，所以细胞色素在电子传递中起着载体的作用，是单电子传递体。当辅酶Q（还原态）被氧化时，细胞色素就被还原。一个还原态的泛醌分子能给出两个电子而与两分子的细胞色素作用，生成的两个质子释放到介质中，最后把电子传递给氧，使氧变为氧离子（O2－）。氧离子的活性较强，可以和介质中的2H+结合成水。如下式所示：

CoQ10-H2 + 2Cyt -（Fe3+）CoQ10-H2 + 2Cyt -（Fe2+）+ 2H+

2Cyt -（Fe2+）+ O2 + 2H+2Cyt -（Fe3+）+ H2O

三、我姐姐得了线粒体脑肌病，这个病可以治疗吗？

病情分析：线粒体脑肌病（mitochondrial encephalopathy, ME）是一组少见的线粒体结构和（或）功能异常所导致的以脑和肌肉受累为主的多系统疾病。其肌肉损害主要表现为骨骼肌极度不能耐受疲劳，神经系统主要表现有眼外肌麻痹、卒中、癫痫反复发作、肌阵挛、偏头痛、共济失调、智能障碍以及视神经病变等，其它系统表现可有心脏传导阻滞、心肌病、糖尿病、肾功能不全、假性肠梗阻和身材矮小等。 意见建议：疾病治疗 虽然近几年对本病分子基础的认识突飞猛进，但治疗选择仍然有限，目前主要依靠支持疗法，而不是纠正根本缺陷。几种比较有前景的治疗方法已由小规模的非随机试验证实。药物治疗 1. 联合用药 目前所用药物大致分为以下 4 方面: （1） 清除氧自由基: 辅酶 Q10、艾地苯醌、维生素 C、维生素 E等; （2） 减少毒性产物: 二氯乙酸、二甲基甘氨酸等; （3） 通过旁路传递电子: 辅酶 Q10、艾地苯醌、琥珀酸盐、维生素 K 等; （4） 补充代谢辅酶: 肌酸、肉碱、烟酰胺、硫胺素、核黄素等。辅酶 Q10 和维生素 C 可以使维生素 E 保持活性状态，辅酶Q10 又可以促进能量代谢; 二氯乙酸和维生素 B1 从不同方面作用于丙酮酸脱氢酶复合物，组合运用可以加速氧化代谢，减少乳酸生成; 辅酶 Q10 和琥珀酸均能作为电子载体直接为复合酶Ⅱ和Ⅲ传递电子，故复合酶 I 缺陷的患者可以联合使用; 抗氧化剂作用于呼吸链的各个环节，可保护各种复合酶不被氧自由基破坏。因此多年前便开始联合用药治疗ME。另外 ME 是由于氧化磷酸化呼吸链的完整性被破坏所致的疾病，因此给予改善能量代谢的各种药物有助于患者症状的缓解。但明确线粒体氧化磷酸化链条中的某个因素缺乏非常困难，因此多种辅酶、维生素等改善能量代谢的药物组成的“鸡尾酒”疗法成了近些年治疗 ME 的主要方法。 2．L-精氨酸 作为氧化亚氮（ NO） 前体可诱发血管舒张，从而减少 MELAS 征患者的卒中样发作。Kubota 的研究表明 MELAS 卒中样发作急性期给予 L-精氨酸治疗后症状改善，磁共振波谱分析显示顶叶皮质乳酸峰降低、N-乙酰天门冬氨酸（ NAA） 峰正常，这些都提示 L -精氨酸可改善线粒体能量状态及细胞活力。还有研究表明 L-精氨酸可通过影响谷氨酸的吸收和 γ-氨基丁酸的释放调节神经元的兴奋性。虽然 L-精氨酸的安全性和确切作用尚需长期随机对照试验来证实，但其为临床工作带来了希望。运动疗法 运动训练作为 ME 有希望的治疗选择，包括阻力和耐力训练。（ 1） 阻力训练: 理论基础是基因漂移学说。当 mtDNA发生突变时就会导致细胞内同时存在野生型和突变型 mtDNA，即异质性。但 mtDNA 突变的比例必须超过一个阈值，才能发生病变，对肌肉特定 mtDNA 突变患者的两项研究证实了这种学说，这些患者骨骼肌卫星细胞检测不到突变 mtDNA，阻力训练可以激活融合于骨骼肌纤维中的静态卫星细胞，增加野生型 mtDNA/突变型 mtDNA 的比例和纠正一些骨骼肌纤维的生化缺陷。最近报道，8 名 mtDNA 缺失患者进行12w 的阻力训练后，虽然突变 DNA 水平没有明显下降，但肌力、氧化能力和卫星细胞的比例都增加了。（ 2） 耐力训练:规律的有氧耐力运动可以提高组织毛细血管的密度、增加血管的通透性及线粒体呼吸链的酶活性。