ATP的生成、儲存和利用（三）

發布時間：2020-08-24 22:01 原文鏈接： ATP的生成、儲存和利用（三）

五、氧化磷酸化抑制劑

　　氧化磷酸化抑制劑可分為三類，即呼吸抑制劑、磷酸化抑制劑和解偶聯劑。

　　(一)呼吸抑制劑　這類抑制劑抑制呼吸鏈的電子傳遞，也就是抑制氧化，氧化是磷酸化的基礎，抑制了氧化也就抑制了磷酸化。呼吸鏈某一特定部位被抑制后，其底物一側均為還原狀態，其氧一側均為氧化態，這很容易用分光光度法(雙波長分光光度計)檢定，重要的呼吸抑制劑有以下幾種。

　　魚藤酮(rotenone)系從植物中分離到的呼吸抑制劑，專一抑制NADH→CoQ的電子傳遞。

　　抗霉素A(actinomycin A)由霉菌中分離得到，專一抑制CoQ→Cyt c的電子傳遞。

　　CN、CO、NaN3和H2S均抑制細胞色素氧化酶。

　　(二)磷酸化抑制劑　這類抑制劑抑制ATP的合成，抑制了磷酸化也一定會抑制氧化。

　　寡霉素(oligomycin)可與F0的OSCP結合，阻塞氫離子通道，從而抑制ATP合成。

　　二環己基碳二亞胺(dicyclohexyl carbodiimide,DCC)可與F0的DCC結合蛋白結合，阻斷H+通道，抑制ATP合成。櫟皮酮(quercetin)直接抑制參與ATP合成的ATP酶。

　　(三)解偶聯劑(uncoupler)　解偶聯劑使氧化和磷酸化脫偶聯，氧化仍可以進行，而磷酸化不能進行，解偶聯劑作用的本質是增大線粒體內膜對H+的通透性，消除H+的跨膜梯度，因而無ATP生成，解偶聯劑只影響氧化磷酸化而不干擾底物水平磷酸化，解偶聯劑的作用使氧化釋放出來的能量全部以熱的形式散發。動物棕色脂肪組織線粒體中有獨特的解偶聯蛋白，使氧化磷酸化處于解偶聯狀態，這對于維持動物的體溫十分重要。

　　常用的解偶聯劑有2，4-二硝基酚(dinitrophenol,DNP)，羰基-氰-對-三氟甲氧基苯肼(FCCP)，雙香豆素(dicoumarin)等，過量的阿斯匹林也使氧化磷酸化部分解偶聯，從而使體溫升高。

　　過量的甲狀腺素也有解偶聯作用，甲狀腺素誘導細胞膜上Na+-K+-ATP酶的合成，此酶催化ATP分解，釋放的能量將細胞內的Na+泵到細胞外，而K+進入細胞，Na+-K+-ATP酶的轉換率為100個分子ATP/秒，酶分子數增多，單位時間內分解的ATP增多，生成的ADP又可促進磷酸化過程。甲亢病人表現為多食、無力、喜冷怕熱，基礎代謝率(BMR)增高，因此也有人將甲狀腺素看作是調節氧化磷酸化的重要激素。

　　六、氧化磷酸化的調節

　　機體的氧化磷酸化主要受細胞對能量需求的調節

　　(一)ATP/ADP值對氧化磷酸化的直接影響　線粒體內膜中有腺苷酸轉位酶，催化線粒體內ATP與線粒體外ADP的交換，ATP分子解離后帶有4個負電荷，而ADP分子解離后帶有3個負電荷，由于線粒體內膜內外有跨膜電位(△ψ)，內膜外側帶正電，內膜內側帶負電，所以ATP出線粒體的速度比進線粒體速度快，而ADP進線粒體速度比出線粒體速度快。Pi進入線粒體也由磷酸轉位酶催化，磷酸轉位酶催化OH與Pi交換，磷酸二羧酸轉位酶催化Pi2-與二羧酸(如蘋果酸)交換。

　　當線粒體中有充足的氧和底物供應時，氧化磷酸化就會不斷進行，直至ADP+Pi全部合成ATP，此時呼吸降到最低速度，若加入ADP，耗氧量會突然增高，這說明ADP控制著氧化磷酸化的速度，人們將ADP的這種作用稱為呼吸受體控制。

　　機體消耗能量增多時，ATP分解生成ADP，ATP出線粒體增多，ADP進線粒體增多，線粒體內ATP/ADP值降低，使氧化磷酸化速度加快，ADP+Pi接受能量生成ATP。機體消耗能量少時，線粒體內ATP/ADP值增高，線粒體內ADP濃度減低就會使氧化磷酸化速度減慢。

　　(二)ATP/ADP值的間接影響　ATP/ADP值增高時，使氧化磷酸化速度減慢，結果NADH氧化速度減慢，NADH濃度增高，從而抑制了丙酮酸脫氫酶系、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系和檸檬酸合成酶活性，使糖的氧化分解和TCA循環的速度減慢。

　　(三)ATP/ADP值對關鍵酶的直接影響　ATP/ADP值增高會抑制體內的許多關鍵酶，如變構抑制磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶和異檸檬酸脫氫酶，還能抑制丙酮酸脫羧酶、α-酮戊二酸脫氫酶系，通過直接反饋作用抑制糖的分解和TCA循環。

　　七、高能磷酸化合物的儲存和利用

　　無論是底物水平磷酸化還是氧化磷酸化，釋放的能量除一部分以熱的形式散失于周圍環境中之外，其余部分多直接生成ATP，以高能磷酸鍵的形式存在。同時，ATP也是生命活動利用能量的主要直接供給形式。

　　(一)高能化合物

　　人體存在多種高能化合物，但這些高能化合物的能量并不相同。

　　體外實驗中，在pH7.0，25℃條件下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi時釋放的能量為7.1千卡或30.4千焦耳，在體內，pH7.4，37℃，ATP、ADP+Pi、Mg2+均處于細胞內生理濃度的情況下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi時釋放的能量為33.5-50千焦耳或8-12千卡(表6-4)。

表6-4　幾種常見高能化合物水解時釋放的能量

化合物千焦耳/克分子千卡/克分子
磷酸烯醇式丙酮酸 -62.1 -14.8
1，3-二磷酸甘油酸 -49.5 -11.8
磷酸肌酸 -43.9 -10.5
乙酰CoA -31.4 -8.2
ATP -30.4 -7.3
S-腺苷蛋氨酸 -29.3 -7.0
F-6-P -15.6 -3.8
谷氨酰胺 -14.2 -3.4
G-6-P -13.48 -3.3

　　衛生學規定，中度體力勞動者每日每kg體重需供給能量34－40千卡，若一成人重70kg，從事中度體力勞動，則每日應供應含能量2450千卡的食物，其中40%的能量轉變成化學能儲存于ATP分子的高能鍵中，這一部分能量應為2450×0.4=980.0千卡，按每克分子ATP水解生成ADP+Pi釋放7.3千卡能量計算，應當合成：980÷7.3=134.3克分子ATP，ATP的分子量為507.22，所以134.3克分子ATP重達68.12kg，這足以表明ATP在體內的代謝十分旺盛。

　　ATP在能量代謝中之所以重要，就是因為ATP水解時的標準自由能變化位于多種物質水解時標準自由能變化的中間，它能從具有更高能量的化合物接受高能磷酸鍵，如接受PEP、1，3－二磷酸甘油、磷酸肌酸分子中的～Pi生成ATP，ATP也能將～Pi轉移給水解時標準自由能變化較小的化合物，如轉移給葡萄糖生成G－6－P。