氧化磷酸化的影響因素四、ATP在能量代謝中起核心作用ATP合酶的作用：線粒體內膜存在ATP合酶，電子傳遞產生的質子驅動力通過ATP合酶的離子通道促使質子回流、釋放的能量用于產生ATPATP：高能磷酸化合物ATP是高能磷酸化合物高能磷酸化合物：含有磷酸基并在水解時釋放較大自由能（大于25kJ/mol），表示為

～PATP是高能磷酸化合物：ATP結構中的β和γ磷酸酯鍵水解時釋放的能量比通常的磷酸酯鍵多，如：γ磷酸酯鍵水解ΔG為

－30.5kJ/mol化合物△E0′kJ/mol(kcal/mol)磷酸烯醇式丙酮酸－61.9(－14.8)氨基甲酰磷酸－51.4(－12.3)1，3-二磷酸甘油酸－49.3(－11.8)磷酸肌酸－43.1(－10.3)ATP→ADP＋Pi－30.5(－7.3)乙酰輔酶A－31.5(－7.5)ADP→AMP＋Pi－27.6(－6.6)焦磷酸－27.6(－6.6)葡糖-1-磷酸－20.9(－5.0)一些重要有機磷酸化合物水解釋放的標準自由能（一）ATP是體內能量捕獲和釋放利用的重要分子ATP是體內最重要的高能磷酸化合物，是細胞可直接利用的能量形式（一）ATP是體內能量捕獲和釋放利用的重要分子ATP供能方式高能磷酸鍵水解釋放能量基團轉移葡萄糖

葡糖-6-磷酸（二）ATP是體內能量轉移和磷酸核苷化合物相互轉變的核心

ATP+UDP→ADP+UTPATP+CDP→ADP+CTPATP+GDP→ADP+GTP核苷二磷酸激酶催化

（三）ATP通過轉移自身基團提供能量ATP通過共價鍵與底物或酶分子相連，將Pi、Ppi、AMP基團轉移到底物或蛋白上而形成中間產物磷酸肌酸：肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式（四）磷酸肌酸是高能鍵能量的儲存形式ATP的生成、儲存和利用氧化磷酸化的影響因素第三節Regulationofoxidativephosphorylation

體內能量狀態可調節氧化磷酸化速率--[ADP]：濃度高，氧化速率加快

抑制劑

其它：--甲狀腺激素：誘導ATP酶合成，加速ATP分解--線粒體DNA突變：能量代謝障礙--核基因突變：線粒體所需蛋白缺陷，能量代謝受阻氧化磷酸化的調控一、體內能量狀態可調節氧化磷酸化速率

氧化磷酸化是機體合成能量載體ATP的最主要的途徑機體根據能量需求調節氧化磷酸化速率，從而調節ATP的生成量細胞內ADP的濃度以及ATP/ADP的比值感應機體能量狀態的變化耗能代謝反應活躍時，ATP分解為ADP和Pi的速率增加，使ATP/ADP的比值降低、ADP的濃度增加，氧化磷酸化速率加快

ATP和ADP也同時調節糖酵解、檸檬酸循環途徑，調節NADH和FADH2的生成

二、抑制劑可阻斷氧化磷酸化過程（一）呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞過程復合體Ⅰ抑制劑：魚藤酮、粉蝶霉素A、異戊巴比妥等復合體Ⅱ的抑制劑：萎銹靈復合體Ⅲ抑制劑：抗霉素A，阻斷Cytb傳遞電子到泛醌(QN)

復合體Ⅳ抑制劑：CN－、N3－緊密結合中氧化型Cyta3，阻斷電子由Cyta到CuB-Cyta3間傳遞；CO與還原型Cyta3結合，阻斷電子傳遞給O2

呼吸鏈抑制劑的阻斷位點（二）解偶聯劑阻斷ADP的磷酸化過程氧化過程與磷酸化過程分離二硝基苯酚：結合H＋，破壞質子梯度內源性解偶聯蛋白UCP1：棕色脂肪組織線粒體，使組織產熱解偶聯蛋白作用機制（棕色脂肪組織線粒體）ATP合酶抑制劑抑制電子傳遞、ATP合成寡霉素（Oligomycin）:與Fo結合，阻滯質子回流，抑制ATP合成，抑制質子泵作用各種抑制劑對電子傳遞鏈的影響三、線粒體的內膜選擇性轉運代謝物線粒體外膜通透性高，線粒體對物質通過的選擇性主要依賴于內膜中不同轉運蛋白(transporter)對各種物質的轉運轉運蛋白進入線粒體出線粒體ATP-ADP轉位酶ADP3-ATP4-磷酸鹽轉運蛋白H2PO4-+H+二羧酸轉運蛋白HPO42-蘋果酸α-酮戊二酸轉運蛋白蘋果酸α-酮戊二酸天冬氨酸-谷氨酸轉運蛋白谷氨酸天冬氨酸單羧酸轉運蛋白丙酮酸OH-三羧酸轉運蛋白蘋果酸檸檬酸堿性氨基酸轉運蛋白鳥氨酸瓜氨酸肉堿轉運蛋白脂酰肉堿肉堿線粒體內膜的某些轉運蛋白對代謝物的轉運

胞漿NADH的跨膜轉運胞漿NADH需轉運至線粒體基質進行氧化轉運機制：--α-磷酸甘油穿梭--蘋果酸-天冬氨酸穿梭α-磷酸甘油穿梭存在部位：腦、骨骼肌胞液中的NADH通過穿梭將2H交給FAD，進入琥珀酸氧化呼吸鏈產生1.5分子ATP

蘋果酸-天冬氨酸穿梭

存在部位：肝、心肌

胞液NADH通過穿梭進入NADH氧化呼吸鏈產生2.5分子ATPATP、ADP、Pi的跨膜轉運在細胞pH條件下，ADP、ATP呈解離狀態

腺苷酸轉運蛋白（移位酶）反向轉運ATP和ADP出入線粒體內膜每分子ATP4-和ADP3-反向轉運時，向內膜外凈轉移1個負電荷，相當于多1個H+轉入線粒體基質其他氧化與抗氧化體系第四節Oxidativereactionsandanti-oxidants一、微粒體中的加氧酶類微粒體細胞色素P450加單氧酶功能：使底物羥化--參與類固醇激素、膽汁酸及膽色素等的生成--藥物、毒物的生物轉化

機制：催化O2中的一個氧原子加入底物，另一個氧原子被還原成H2ORH

+

NADPH

+

H++

O2

→

ROH

+

NADP＋

+

H2O細胞色素P450單加氧酶作用機制二、線粒體呼吸鏈也可產生活性氧反應活性氧類(reactiveoxygenspecies,ROS):O2的不完全還原產物：超氧陰離子(·O2-)，羥自由基(·OH）、H2O2等化學性質非常活潑，氧化性強ROS主要來源線粒體：細胞內95％的ROS來自線粒體，超氧陰離子O·-2以及后續H2O2和·OH

－ROS主要由復合體I和復合體III中的“Q循環”中產生-半醌型泛醌（QH·)，可直接將單個電子泄漏給O2而生成·O2-

過氧化酶體：FAD將從脂肪酸等底物獲得的電子交給O2生成H2O2和羥自由基·OH胞漿需氧脫氫酶：如黃嘌呤氧化酶也可催化生成O·-2細菌感染、組織缺氧等病理過程；環境、藥物等外源因素氧化氧化殺死入侵細菌H2O2可使2I-氧化為I2，使酪氨酸碘化生成甲狀腺素強氧化性，可誘發氧化應激，引起細胞膜脂質、蛋白質、DNA等氧化損傷破壞細胞的正常結構和功能，與機體的衰老、疾病的發生密切相關ROS的作用抗氧化抗氧化體系清除ROS催化2分子·O2-分別進行氧化和還原，生成O2和H2O2活性強，是人體防御超氧離子損傷的重要酶哺乳動物細胞有3種SOD同工酶：

Cu/Zn-SOD：胞外、胞質

Mn-SOD：線粒體超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）過氧化氫酶(catalase)含4個血紅素輔基

催化活性極強，40,000底物/秒

存在部位：過氧化酶體、胞質及微粒體中2H2O2→2H2O+O2存在部位：胞漿、線粒體、過氧化酶體含硒代半胱氨酸，活性必需基團

消除H2O2和其它過氧化物類（ROOH）

保護生物膜及血紅蛋白谷胱甘肽過氧化物酶（glutathioneperoxidase）含硒的谷胱甘肽過氧化物酶

各種代謝物在生物體內的氧化分解稱為生物氧化

線粒體是能量加工廠，主要生產ATP：糖、脂肪、蛋白質等營養物質產生的NADH、FADH2在線粒體內經氧化分解產生CO2、H2O和能量ATP是體內代謝的核心，作為能量貨幣，參與能量儲存、轉移、代謝等

氧化磷酸化是機體產生能量的主要機制，通過氧化過程和磷酸化過程相偶聯產生ATP氧化過程：線粒體基質的NADH和FADH2通過電子傳遞鏈進行氧化，產生CO2、H2O磷酸化過程：是產生ATP的主要機制，電子傳遞鏈在氧化電子的過程中、泵出質子儲存能量、至膜間隙側而產生跨膜質子電化學梯度，儲存電子氧化釋放的能量，形成質子驅動力，促使質子回流至基質釋能而產成ATP

兩條電子傳遞鏈：NADH呼吸鏈、琥珀酸呼吸鏈，傳遞一對電子分別產生2.5和1.5分子的ATP抑制劑可導致氧化磷酸化受阻，抑制能量的產生

微粒體等也存在多種氧化酶類進行底物的氧化修飾而發生生物氧化

線粒體呼吸鏈也可產生R