影响氧化磷酸化的因素

（一）ADP的调节作用

正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP的调节。当机体利用ATP增多，ADP浓度增高，转运入线粒体后使氧化磷酸化速度加快；反之ADP不足，使氧化磷酸化速度减慢。这种调节作用可使ATP的生成速度适应生理需要。

（二）甲状腺激素

甲状腺激素诱导细胞膜上Na+，K+–ATP酶的生成，使ATP加速分解为ADP和Pi，ADP增多促进氧化磷酸化，甲状腺激素（T3）还可使解偶联蛋白基因表达增加，因而引起耗氧和产热均增加。所以甲状腺功能亢进症患者基础代谢率增高。 （三）抑制剂

1．呼吸链抑制剂 此类抑制剂能阻断呼吸链中某些部位电子传递。例如鱼藤酮（ 粉蝶霉素A ）及异戊巴比妥 等与复合体Ⅰ中的铁硫蛋白结合，从而阻断电子传递。抗霉素A、二巯基丙醇抑制复合体Ⅲ中Cyt b与Cytc1间的电子传递。CO、CN¯、N3及H2S抑制细胞色素C氧化酶，使电子不能传给氧。目前发生的城市火灾事故中，由于装饰材料中的N 和C 经高温可形成HCN，因此伤员除因燃烧不完全造成CO中毒外，还存在CN¯中毒。此类抑制剂可使细胞内呼吸停止，与此相关的细胞生命活动停止，引起机体迅速死亡。

2．解偶联剂 解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。其基本作用机制是使呼吸链传递电子过程中泵出的H+不经ATP合酶的Fo质子通道回流，而通过线粒体内膜中其他途径返回线粒体基质，从而破坏了内膜两侧的电化学梯度，使ATP的生成受到抑制，以电化学梯度储存的能量以热能形式释放。 3．氧化磷酸化抑制剂 这类抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。例如，寡霉素可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成。此时由于线粒体内膜两侧电化学梯度增高影响呼吸链质子泵的功能，继而抑制电子传递。

三.线粒体外NADH的氧化 （一）磷酸甘油穿梭系统

胞液中的NADH在两种不同的α-磷酸甘油脱氢酶的催化下，以α-磷酸甘油为载体穿梭往返于胞液和线粒体之间，间接转变为线粒体内膜上的 FADH2 而进入呼吸链，这种过程称为磷酸甘油穿梭 在线粒体外的胞液中，糖酵解产生的磷酸二羟丙酮和 NADH+H+ ，在以 NAD+ 为辅酶的α-磷酸甘油脱氢酶的催化下，生成α-磷酸甘油，α-磷酸甘油可扩散到线粒体内，再由线粒体内膜上的以 FAD 为辅基的α-磷酸甘油脱氢酶（一种黄素脱氢酶）催化，重新生成磷酸二羟丙酮和 FADH2，前者穿出线粒体返回胞液，后者 FADH2将 2H 传递给 CoQ，入呼吸链，最后传递给分子氧生成水并形成 ATP。由于此呼吸链和琥珀酸的氧化相似，越过了第一个偶联部位，因此胞液中 NADH+H +中的两个氢被呼吸链氧化时就只形成 2分子ATP，比线粒体中NADH+H+ 的氧化少产生 1分子ATP，也就是说经过这个穿梭过程每转一圈要消耗 1 个 ATP。电子传递之所以要用 FAD 作为电子受体是因为线粒体内 NADH 的浓度比细胞质中的高，如果线粒体和细胞质中的α-磷酸甘油脱氢酶都与NAD+ 连接，则电子就不能进入线粒体。利用 FAD 能使电子逆着 NADH+H +梯度而从细胞质转移到线粒体中，转入的代价是每对电子要消耗1 分子ATP。这种穿梭作用存在于某些肌肉组织和神经细胞，因此这种组织中每分子葡萄糖氧化只产生 36 分子的 ATP。 （二）苹果酸-天冬氨酸穿梭系统

苹果酸-天冬氨酸穿梭系统需要两种谷-草转氨酶、两种苹果酸脱氢酶和一系列专一的透性酶共同作用。首先，NADH 在胞液苹果酸脱氢酶（辅酶为NAD+）催化下将草酰乙酸还原成苹果酸，然后苹果酸穿过线粒体内膜到达内膜衬质，衬质中苹果酸脱氢酶催化脱氢，重新生成草酰乙酸和 NADH+H+ ；NADH+H+随即进入呼吸链进行氧化磷酸化，草酰乙酸经衬质中谷-草转氨酶催化形成天冬氨酸，同时将谷氨酸变为α-酮戊二酸，天冬氨酸和α-酮戊二酸通过线粒体内膜返回胞液，再由胞液谷-草转氨酶催化变成草酰乙酸，参与下一轮穿梭运输，同时由α-酮戊二酸生成的谷氨酸又回到衬质。上述代谢物均需经专一的膜载体通过线粒体内膜。线粒体外的 NADH+H+通过这种穿梭作用而进入呼吸链被氧化，仍能产生 3 分子 ATP，

¯

此时每分子葡萄糖氧化生 38 分子 ATP。四.ATP的储存与利用

为糖原、磷脂、蛋白质合成时提供能量的UTP、CTP、GTP一般不能从物质氧化过程中直接生成，只能在核苷二磷酸激酶的催化下，从ATP中获得～ P。

ATP + UDP ADP + UTP ATP + CDP ADP + CTP ATP + GDP ADP + GTP 另外，当体内ATP消耗过多（例如肌肉剧烈收缩）时，ADP累积，在腺苷酸激酶催化下由ADP转变成ATP被利用。此反应是可逆的，当ATP需要量降低时，AMP从ATP中获得～P生成ADP。

ADP + ADP ATP + AMP 除此，ATP还可将～P转移给肌酸生成磷酸肌酸（CP），作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式，当机体消耗ATP过多而致ADP增多时，磷酸肌酸将～P转移给ADP，生成ATP，供生理活动之用。生物体内能量的储存和利用都以ATP为中。在体外pH7.0，25℃条件下每摩尔ATP水解为ADP和Pi时释放能量为30.5kJ（7.3kcal）；在生理条件下可释放能量约为51.6kJ。人体内ATP含量虽然不多，但每日经ATP/ADP相互转变的量相当可观。

第三节 非线粒体生物氧化体系。

非线粒体内的氧化体系不生成ATP反应产物中有过氧化氢，而不是H2O。 （一）过氧化氢酶

过氧化氢酶又称触酶，其辅基含有4个血红素，在粒细胞和吞噬细胞中，H2O2可氧化杀死入侵的细菌；甲状腺细胞中产生的H2O2可使2I–氧化为I2，进而使酪氨酸碘化生成甲状腺激素。 （二）过氧化物酶

过氧化物酶也是以血红素为辅基，它催化H2O2直接氧化酚类或胺类化合物，临床上判断粪便中有无隐血时，就是利用白细胞中含有过氧化物酶的活性，将联苯胺氧化成兰色化合物。 （三）超氧物歧化酶

呼吸链电子传递过程中可产生超氧离子（O2）（占耗O2的1%～4%左右），体内其他物质（如黄嘌呤）氧化时也可产生O2—。O2—可进一步生成H2O2和羟自由基，统称为反应氧族。其化学性质活泼，可使磷脂分子中不饱和脂肪酸氧化生成过氧化脂质，损伤生物膜；过氧化脂质与蛋白质结合形成的复合物，积累成棕褐色的色素颗粒，称为脂褐素，与组织老化有关。

（四）超氧物歧化酶（SOD）可催化一分子O2—氧化生成O2，另一分子O2—还原生成H2O2 体内还存在一种含硒的谷胱甘肽过氧化物酶，可使H2O2或过氧化物（ROOH）与还原型谷胱甘肽（G—SH）反应，生成的氧化型谷胱甘肽，再由NADPH供氢使氧化型谷胱甘肽重新被还原。此类酶具有保护生物膜及血红蛋白免遭损伤的作用。 加单氧酶

（五）加单氧酶催化一个氧原子加到底物分子上（羟化），另一个氧原子被氢（来自NADPH+H）还原成水，故又称混合功能氧化酶或羟化酶 （六）加双氧酶 此酶催化氧分子中的2个氧原子加到底物中带双键的2个碳原子上。如色氨酸吡咯酶。

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