产热与线粒体解偶联

线粒体可以将质子梯度的能量从ATP合成中转移出来，并以热量的形式释放。当质子在不经过ATP合酶的情况下，直接穿过线粒体内膜泄漏回基质时，呼吸作用与磷酸化作用发生解偶联。在棕色脂肪组织中，解偶联蛋白UCP1使这种泄漏成为一种受控的生理过程，用于产热。

Definition

线粒体解偶联是指质子梯度通过ATP合酶以外的途径耗散，从而使呼吸作用的能量以热量的形式释放；产热是由此产生的热量，经典上由棕色脂肪中的UCP1介导。

Scope

本主题涵盖了解偶联的概念、解偶联蛋白1（UCP1）在棕色脂肪组织中的作用、非颤抖性产热，以及质子动力势如何产生热量而非ATP。它是一份生物化学和生理学参考资料，不提供临床指导。

Core questions

• 将呼吸作用与ATP合成解偶联意味着什么？
• UCP1如何在棕色脂肪组织中产热？
• 什么是非颤抖性产热？
• 为什么解偶联会产生热量而不是ATP？

Key concepts

• 线粒体解偶联
• 解偶联蛋白1（UCP1）
• 棕色脂肪组织
• 非颤抖性产热
• 质子泄漏
• 产热与ATP合成

Mechanisms

通常，质子仅通过ATP合酶重新进入基质，从而将呼吸作用与ATP的产生偶联起来。在棕色脂肪组织中，解偶联蛋白UCP1提供了一条替代途径，允许质子回流而不产生ATP；本应被捕获的能量以热量的形式释放。这作为非颤抖性产热的一部分而被激活，例如响应寒冷。由于耗散的梯度通过呼吸作用不断重建，底物氧化和氧气消耗增加，而ATP产量下降。

Clinical relevance

棕色脂肪组织产热有助于热平衡和能量消耗，是代谢研究的一个活跃领域。本条目描述了作为参考的潜在生理学，不提供体重管理或任何治疗方面的指导。

History

棕色脂肪组织长期以来被认为是小型哺乳动物和冬眠动物的产热器官，负责其解偶联活性的蛋白质（后来命名为UCP1）在20世纪末被鉴定。全面的综述将UCP1的生物化学与非颤抖性产热的生理学结合起来。

Key figures

• Barbara Cannon
• Jan Nedergaard

Seminal works

• cannon-2004

Frequently asked questions

解偶联蛋白1有什么作用？

UCP1允许质子在不经过ATP合酶的情况下，直接穿过线粒体内膜泄漏回基质，因此质子梯度的能量以热量的形式释放，而不是被捕获为ATP。

什么是非颤抖性产热？

它是通过代谢方式产热，特别是通过棕色脂肪组织中UCP1介导的解偶联产热，这与肌肉颤抖产生的热量不同。