正文 第19章生物氧化中能量的產生與利用(2 / 2)

(2)氧化磷酸化的作用機理

目前,對氧化磷酸化偶聯作用機理的解釋有三種假說:化學偶聯假說、構象變化偶聯假說和化學滲透偶聯假說,其中化學滲透偶聯假說得到較多人的支持。

後來E.Racker用電鏡觀察線粒體內膜,可見內膜和脊的基質側表麵有許多帶柄的球狀小體,稱為基粒,這就是ATP合酶複合體,它由頭部(F1)、柄部(OSCP)及基部(F0)三部分組成,又稱F0F1ATP合酶。

(3)影響生物體內氧化磷酸化進行的因素

①ADP,ATP濃度的影響

氧化磷酸化的速率受生物體內能量水平的調節。當有機體使役、運動、生產時,需要ATP分解為ADP和磷酸釋放能量被機體利用,使得體內ADP的濃度升高,氧化磷酸化過程加快。當有機體休息或營養較好時,大部分ATP不能被利用,ADP濃度下降,因而抑製了氧化磷酸化的進行。這種調節作用使有機體根據生理需要,隨時可以得到能量的供應。

②甲狀腺素的影響

甲狀腺素可誘導細胞膜Na+K+ATP酶(鈉泵)的合成,鈉泵運轉消耗能量,因而加速了ATP分解為ADP+Pi。ADP的增多可促進氧化磷酸化的進行,ATP水解增加。

③某些抑製劑的影響

凡是能夠阻礙氧化磷酸化進行的物質稱為氧化磷酸化抑製劑。根據抑製劑作用方式的不同,可將其分為呼吸鏈抑製劑、解偶聯劑、磷酸化抑製劑和離子載體抑製劑。

呼吸鏈抑製劑可以在呼吸鏈的特異部位阻斷呼吸鏈的傳遞,如魚藤酮、阿米妥可以阻斷電子由NADH向CoQ的傳遞;抗黴素A、二巰基丙醇可以抑製Cytb向Cytc1的電子傳遞;而CO,CN-,H2S等能抑製Cytc氧化酶,阻斷電子由Cytaa3向O2的傳遞。

解偶聯劑是指能夠使呼吸鏈電子傳遞與ADP磷酸化過程相脫離的物質。其作用方式不抑製電子傳遞,但抑製了ATP的生成。傳遞過程中釋放的能量以熱的形式散失,常見的有2,4二硝基苯酚等。

磷酸化抑製劑可以同時抑製電子傳遞和ADP磷酸化。例如,寡黴素可與F0F1ATP合酶柄部的寡黴素敏感蛋白(OSCP)結合,因而阻止了H+質子通過質子通道回流,抑製了ATP的生成。H+在內外膜之間的積累影響了質子由內膜內側向膜外的泵出,阻礙了電子的傳遞。

離子載體抑製劑是一類脂溶性抗生素物質。其作用方式是這些物質能與一價陽離子(如K+)形成複合物,使K+等離子很容易透過線粒體膜,同時消耗了呼吸鏈電子傳遞釋放的能量,使ATP合成受阻,如纈氨黴素等。

三、高能磷酸鍵的轉移、儲存和利用

在生物體內,物質氧化分解逐步釋放的大量能量不能直接被動物體利用,必須先由ADP磷酸化把能量暫時儲存在ATP後,才能使能量進一步轉移、儲存和利用。

1.高能磷酸鍵的轉移

ATP是高能磷酸化合物,其高能磷酸鍵和潛能可轉移給GDP,UDP,CDP等,生成相應的三磷酸核苷化合物參與核酸的代謝過程。

2.高能磷酸鍵的儲存

當細胞中ATP濃度較高時,可以把ATP的能量和磷酰基團轉移給肌酸生成磷酸肌酸把能量儲存起來;當ATP濃度降低時,磷酸肌酸再將高能磷酰基團轉移給ADP形成ATP,供機體代謝需要的能量。某些無脊椎動物則是把ATP中的能量轉變為磷酸精氨酸儲存,需要能量時,磷酸精氨酸再分解把能量轉移給ADP生成ATP供機體利用。

3.高能化合物中能量的利用