氧化磷酸化抑制剂

有3类氧化磷酸化抑制剂，分别抑制电子传递过程、破坏质子电化学梯度、抑制ATP合酶活性，最终抑制ATP的生成。

（一）呼吸链抑制剂阻断电子的传递过程

呼吸链抑制剂在特异部位阻断氧化呼吸链中电子传递，进而抑制质子电化学梯度的建立和ATP合成。此类抑制剂可使细胞内呼吸停止，引起机体迅速死亡。例如鱼藤酮、粉蝶霉素A及异戊巴比妥等是复合体Ⅰ的抑制剂，可阻断电子在复合体Ⅰ中从Fe－S到CoQ的传递。萎锈灵是复合体Ⅱ的抑制剂。抗霉素A阻断Cyt b H到CoQ（QN）间电子传递，粘噻唑菌醇则作用于QP位点，阻断电子由QH2到Fe－S中心的传递，均是复合体Ⅲ抑制剂。CN－、N－3、CO均是复合体Ⅳ抑制剂，CN－和N－3与复合体Ⅳ中氧化型Cyt a3（Fe3＋）紧密结合，阻断电子由Cyt a到Cu B－Cyt a3间传递；CO与还原型Cyt a3（Fe2＋）结合，阻断电子传递给O2 （图5－30）。

（二）解偶联剂破坏质子电化学梯度

解偶联剂（uncoupler）可使氧化与磷酸化的偶联相互分离，抑制ATP生成，但加速电子传递过程，细胞氧耗明显增加。

解偶联剂基本作用机制是质子不经过ATP合酶回流至基质以驱动ATP合成，而是经过其他途径进入基质，因此电子传递过程建立的跨内膜的质子电化学梯度被破坏，电化学梯度储存的能量以热能形式释放，ATP的生成受到抑制。二硝基苯酚（dinitrophenol，DNP）是一种解偶联剂，DNP为脂溶性物质，在线粒体内膜中可自由移动，携带可解离的H＋。在胞质侧时，因该侧H＋浓度相对较高，DNP结合H＋并携至基质侧；当DNP进入基质侧时，因该侧H＋浓度相对较低，H＋被释放出来，从而破坏了质子电化学梯度（图5－31）。

图5－30 各种抑制剂对氧化磷酸化的影响

图5－31 二硝基苯酚解偶联的机制

解偶联蛋白（uncoupling protein，UCP1）是内源性解偶联剂，位于啮齿类动物和人（主要是新生儿）的棕色脂肪组织的线粒体内膜中。UCP1为二聚体，由2个分子量为32 000的亚基组成。UCP1在内膜上形成易化质子通道，膜间隙的H＋可经此通道返回线粒体基质中，质子电化学梯度储存的能量以热能形式释放出来，而不生成ATP，使氧化磷酸化解偶联（图5－32），因此棕色脂肪组织是产热御寒组织。新生儿硬肿症是因为缺乏棕色脂肪组织，不能维持正常体温而使皮下脂肪凝固所致。体内游离脂肪酸可激活UCP1，促进质子经UCP1回流至线粒体基质中；而嘌呤核苷酸（尤其是GDP）则抑制UCP1的活性。在骨骼肌等组织的线粒体还存在UCP1的同源蛋白UCP2、UCP3，在禁食条件下表达增加，可通过解偶联作用降低活性氧自由基生成。

图5－32 UCP1解偶联作用

（三）ATP合酶抑制剂同时抑制电子传递和ATP生成

ATP合酶抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。例如寡霉素和二环己基碳二亚胺（dicyclohexyl carbodiimide，DCCD）均能与F0结合，阻断质子从F0质子半通道回流，抑制ATP合酶活性。ATP合酶抑制剂抑制质子回流，使线粒体内膜两侧质子电化学梯度增加，继而影响呼吸链质子泵功能和电子传递。各种抑制剂对离体线粒体耗氧和ATP生成的影响见图5－33。

图5－33 线粒体中电子传递和ATP合成的偶联及抑制剂和底物对线粒体氧耗的影响