生物化学第六章生物氧化（二）

掌握

1、影响氧化磷酸化的因素

ATP的生成主要取决于氧化磷酸化的速率。

1）体内能量状态可调节氧化磷酸化速率。

ADP是调节氧化磷酸化速率的主要因素，只有ADP和Pi充足时电子传递的速率和耗氧量才会提高。

细胞内ADP的浓度以及ATP/ADP 的比值能够迅速感应机体能量状态的变化。

①当机体蛋白质合成等耗能代谢反应活跃时，对能量的需求大为增加。ATP分解为ADP和Pi的速率增加，使ATP/ADP的比值降低、ADP的浓度增加，ADP 进入线粒体后迅速用于磷酸化，氧化磷酸化随之加速，合成的 ATP用于满足需求，直到ATP/ADP的比值回升至正常水平后，氧化磷酸化速率也随之放缓。

②ATP 和ADP的相对浓度也同时调节糖酵解、三羧酸循环途径，满足氧化磷酸化对NADH和FADH2的需求。

③ATP的浓度较高时 氧化磷酸化速率会降低，是因为ATP通过别构调节的方式抑制糖酵解、降低三羧酸循环的速率，协调调节产能的相关途径。

2）抑制剂可阻断氧化磷酸化过程。

l  呼吸链抑制剂阻断电子传递过程

鱼藤酮、粉蝶霉素A、异戊巴比妥抑制复合体Ⅰ，阻断电子由铁硫中心向Q传递。

萎锈灵是复合体Ⅱ的抑制剂。

抗霉素A、二巯基丙醇是复合体Ⅲ的抑制剂，阻断电子由细胞色素b转移至QN。

CN-、N3-是复合体Ⅳ的抑制剂，能紧密结合氧化型细胞色素a3，阻断电子由细胞色素a向细胞色素a3传递。

CO是复合体Ⅳ抑制剂，能结合还原型细胞色素a3，阻断电子传递给氧。

l  解偶联剂阻断ADP的磷酸化过程

解偶联剂可使氧化与磷酸化的偶联相互分离。二硝基苯酚、解偶联蛋白1、体内游离脂肪酸。

基本作用机制：破坏电子传递过程建立的跨内膜的质子电化学梯度，使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。

l  ATP合酶抑制剂抑制电子传递和ATP的生成

ATP合酶抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。寡霉素、二环己基碳二亚胺均可结合Fo，阻断H+从F1回流，抑制ATP合酶活性。由于线粒体内膜两侧质子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。

3）甲状腺激素可促进氧化磷酸化和产热。

甲状腺激素促进钠钾泵表达，促进ATP分解为ADP，继而促进氧化磷酸化。也可诱导解偶联蛋白基因表达，产热增加。

4）线粒体DNA突变可影响机体氧化磷酸化功能。

5）线粒体的内膜选择性协调转运氧化磷酸化相关代谢物

线粒体外膜通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依赖于内膜中不同转运蛋白对各种物质的转运。

①细胞质中的NADH通过α-磷酸甘油穿梭和苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体。

②ATP-ADP转位酶（腺苷酸转运蛋白）协调转运ATP和ADP进出线粒体。

Ø  每分子ATP在线粒体基质产生并转运至细胞质需要4个H+回流至线粒体基质。

 

2、细胞质中NADH进入线粒体的两种穿梭机制

1）α-磷酸甘油穿梭：主要是脑和骨骼肌。

细胞质中的NADH+H+在磷酸甘油脱氢酶催化下，将2H传递给磷酸二羟丙酮，使其还原成α-磷酸甘油，后者通过线粒体外膜到达线粒体内膜的膜间隙侧。其中有磷酸甘油脱氢酶的同工酶，此酶含FAD辅基，接受α-磷酸甘油的2H生成FADH2和磷酸二羟丙酮。

FADH2直接将2H传递给Q进入呼吸链。

因此1分子的 NADH经α-磷酸甘油穿梭能产生1.5分子ATP。

2）苹果酸-天冬氨酸穿梭：主要是肝、肾、心肌细胞。

细胞质中的NADH+H+使草酰乙酸还原生成苹果酸，苹果酸经过线粒体内膜的苹果酸-α-酮戊二酸转运蛋白进入线粒体基质后重新生成草酰乙酸，释放NADH+H。基质中的草酰乙酸转变为天冬氨酸后经线粒体内膜的天冬氨酸-谷氨酸转运蛋白重新回到细胞质。进入基质的NADH+H+则通过 NADH呼吸链进行氧化，生成2.5分子ATP。