（三）氧化磷酸化

1．定义　代谢物脱下的H通过呼吸链的传递与氧化生成水，释放的能量使ADP磷酸化生成ATP。

实质：氧化过程与ATP生成过程的偶联。

2．氧化磷酸化偶联的部位

NAD＋→CoQ

Cyt b－c1→Cyt c

Cyt aa3→O2

3．氧化磷酸化偶联机制

化学渗透假说（chemiosmotic hypothesis）：电子经呼吸链传递时，可将质子（H＋）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜外侧，产生膜内外质子电化学梯度（H＋浓度梯度与跨膜电位差），以此储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。实验结果证实：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ均具有质子泵的作用。

ATP合酶：位于线粒体内膜的基质侧，形成许多颗粒状突起。包括：

F0（疏水部分）：是镶嵌在线粒体内膜中的质子通道。

F1（亲水部分）：由α3β3γδε亚基组成，催化生成ATP，催化部位在β亚基中，但β亚基必须与α亚基结合才有活性。

寡霉素敏感蛋白（OSCP）：在F0和F1之间的柄部，寡霉素存在时ATP不能生成。

化学计算估计每生成1分子ATP需3个H＋从线粒体内膜外侧回流进入基质中。

4．影响氧化磷酸化的因素

抑制剂

呼吸链抑制剂：阻断电子传递，不耗氧、不产能，如巴比妥、CN－、CO等。

解偶联剂：破坏内膜两侧的电化学梯度，能量以热能放出。耗氧，但不产ATP，如2，4－DNP、发热等。

氧化磷酸化抑制剂：对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用，如寡霉素可与OSCP结合，阻止质子从F0通道回流，抑制ATP生成。

ADP的调节作用

机体ADP↑时，氧化磷酸化↑。

呼吸控制率（RCR）：离体线粒体实验时，当过量底物存在时，加入ADP后的耗氧速率与仅有底物时的耗氧速率之比，可作为观察氧化磷酸化偶联程度较敏感的指标。

甲状腺素：甲状腺素→膜上Na＋－K＋－ATP酶生成↑→ATP水解↑→ADP／ATP↑→氧化磷酸化↑→ATP合成、分解↑→耗氧量和产热量↑。

线粒体DNA突变：mtDNA呈裸露的环状双螺旋结构，缺乏蛋白质保护和损伤修复系统易受到本身氧化磷酸化过程中产生氧自由基的损伤而发生突变。

5. ATP

高能磷酸键：＞水解放能21kJ／mol；表示方法：～P。

能量的贮存：ATP产生过多时，磷酸肌酸激酶可催化ATP将能量转移给肌酸（C）以磷酸肌酸（C～P）的形式贮存起来。C～P是生物体内能量的贮存形式。

能量的利用：当机体能量供不应求时，C～P可将贮存的能量转移给ADP生成ATP供机体所需。ATP是体内能量的直接供应者，可用于肌肉收缩、神经传导、生物合成、吸收分泌、维持体温、其他功能等。

6. 胞液中NADH的氧化

α－磷酸甘油穿梭作用：主要存在于脑和骨骼肌中；NADH→FADH2→氧化磷酸化→2ATP。

苹果酸－天冬氨酸穿梭作用：主要存在于肝和心肌中；NADH→NADH→氧化磷酸化→3ATP。