(壹)底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)底物分子中的能量以高能鍵的形式直接轉移到ADP上生成ATP,這壹過程稱為底物水平磷酸化,在細胞質和線粒體中進行,主要包括以下幾種。>
(二)氧化磷酸化 氧化和磷酸化是兩個不同的概念。氧化是底物脫氫或失去電子的過程,而磷酸化則是由 ADP 和 Pi 合成 ATP 的過程。在結構完整的線粒體中,氧化和磷酸化這兩個過程緊密結合在壹起,即氧化釋放的能量用於合成 ATP,這壹過程被稱為氧化磷酸化;氧化是磷酸化的基礎,磷酸化是氧化的結果。
人體新陳代謝過程中能量的主要來源是線粒體,包括氧化磷酸化和底物水平磷酸化,前者是主要來源。也有壹些能量來自細胞質中的底物水平磷酸化,這實際上是酶過程的能量來源。在發酵組織、紅細胞和組織相對缺氧的情況下,它是重要的能量來源。
II.氧化磷酸化偶聯部位的測定
氧化磷酸化偶聯部位的測定通常有兩種方法。
(壹)P/0值的測定 P/0值是指氧化磷酸化過程中消耗壹克原子氧所消耗的無機磷原子的克數,或消耗壹克原子氧所生成的ATP分子的克數。P/0 值實質上是指呼吸過程中磷酸化的效率。
P/0值的測定通常是在密閉容器中加入氧化底物、ADP、Pi和氧飽和緩沖液,然後加入線粒體制備物後進行氧化磷酸化。通過測量反應結束時的 O2 消耗量(使用氧電極法)和 Pi 消耗量(或 ATP 生成量),可以計算出 P/0 值。通過向反應系統中添加不同的底物,可以測量出各自的 P/0 值,再結合我們對呼吸鏈傳遞順序的了解,就可以分析出耦合的大致部位。
表 6-3 分離線粒體的 P/0 比值
呼吸的底物組成 P/0 比值 產生 ATP 的數量
(1)β-羥丁酸 NAD+→FMN→CoQ→Cyt→O2 2.4-2.8 3
(2)丁二酸 FAN→CoQ→Cyt→O2 1.7 2
(3)抗壞血酸 Cyt→Cytaa3→O2 0.88 1
(4) 細胞色素 c Cytaa3→O2 0.61-0.68 1
從上表可以看出,P/0 值較小,由於線粒體耦合在體內外條件下並沒有完全實現,因此可以認為實際產生的 ATP 數量是壹個正整數值,與之接近。
比較表中(1)和(2),呼吸鏈轉移的差值在 CoQ 之間,兩者產生的 ATP 數量差值為 1,因此,產生 ATP 的部位壹定在 NAD → CoQ 之間。
比較表中(2)和(3),呼吸鏈轉移的差異在Cyt c之間,二者產生的ATP數目之差為1,所以該ATP的產生場所在CoQ→Cyt c之間。
比較表中(3)和(4),產生的ATP數目為1,呼吸鏈轉移的差異在Cyt c→Cyt aa3之間,所以Cytc→aa3之間沒有偶聯部位,而Cyt aa3→O2之間有偶聯部位。
Author:天使也美麗 2006-2-17 17:46 回復該發言 2 第三節 ATP的產生、儲存和利用
(二)根據氧化還原電勢計算電子轉移釋放的能量是否滿足ATP合成的需要
氧化還原反應中釋放的自由能ΔG'O與反應底物和產物之間的標準氧化還原反應中釋放的自由能ΔG'O相同。電勢差(ΔE'O)之間存在以下關系:ΔG'O=?nFΔE'O
式中 n 是氧化還原反應中轉移的電子數,F 是法拉第常數(23.062 千卡/克分子-伏,或 96500 庫侖/克分子)。
壹克分子的ATP水解生成ADP和Pi所釋放的能量均為7.3千卡,其中氧化過程所釋放的能量大於7.3千卡時,均有可能生成壹克分子的ATP,也就是說有可能存在壹個偶合位點,根據上述公式,當n=2時,△E'O=0。1583V時可釋放能量7.3千卡,故與底物反應的底物與產物的標準氧化還原電位的變化大於0.1583V,故可能存在偶聯位點。
從圖 6-11 可以看出,在 NAD→CoQ、Cyt b→Cyt c 和 Cyt aa3→O2 處可能存在偶聯位點。必須明確的是,這壹計算是基於反應處於熱力學平衡狀態,溫度為 25°C,pH 值為 7.0,底物和反應產物的濃度均為 1 克分子,而這些條件在體內並不存在。因此,這壹計算結果只能作為參考。