ATP的生成、儲(chǔ)存和利用
一、ATP的生成方式
體內(nèi)ATP生成有兩種方式
(一)底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 底物分子中的能量直接以高能鍵形式轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，這個(gè)過程稱為底物水平磷酸化，這一磷酸化過程在胞漿和線粒體中進(jìn)行，包括有：
(二)氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 氧化和磷酸化是兩個(gè)不同的概念。氧化是底物脫氫或失電子的過程，而磷酸化是指ADP與Pi合成ATP的過程。在結(jié)構(gòu)完整的線粒體中氧化與磷酸化這兩個(gè)過程是緊密地偶聯(lián)在一起的，即氧化釋放的能量用于ATP合成，這個(gè)過程就是氧化磷酸化，氧化是磷酸化的基礎(chǔ)，而磷酸化是氧化的結(jié)果。
機(jī)體代謝過程中能量的主要來源是線粒體，既有氧化磷酸化，也有底物水平磷酸化，以前者為主要來源。胞液中底物水平磷酸化也能獲得部分能量，實(shí)際上這是酵解過程的能量來源。對于酵解組織、紅細(xì)胞和組織相對缺氧時(shí)的能量來源是十分重要的。
二、氧化磷酸化偶聯(lián)部位的測定
確定氧化磷酸化偶聯(lián)部位通常用兩種方法。
(一)P/0值測定 P/0值指在氧化磷酸化過程中消耗一克原子氧所消耗的無機(jī)磷的克原子數(shù)，或者說消耗一克原子氧所生成的ATP的克分子數(shù)。P/0值實(shí)質(zhì)上指的是呼吸過程中磷酸化的效率。
測定P/0值的方法通常是在一密閉的容器中加入氧化的底物、ADP、Pi、氧飽和的緩沖液，再加入線粒體制劑時(shí)就會(huì)有氧化磷酸化進(jìn)行。反應(yīng)終了時(shí)測定O2消耗量(可用氧電極法)和Pi消耗量(或ATP生成量)就可以計(jì)算出P/0值了。在反應(yīng)系統(tǒng)中加入不同的底物，可測得各自的P/0值，結(jié)合我們所了解的呼吸鏈的傳遞順序，就可以分析出大致的偶聯(lián)部位了。
(二)根據(jù)氧化還原電位計(jì)算電子傳遞釋放的能量是否能滿足ATP合成的需要
氧化還原反應(yīng)中釋放的自由能△G"O與反應(yīng)底物和產(chǎn)物標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位差值(△E"O)之間存在下述關(guān)系：△G"O=nF△E"O
式中n為氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目，F(xiàn)為法拉弟常數(shù)(23.062千卡/克分子·伏特，或96500庫侖/克分子)。
一克分子ATP水解生成ADP與Pi所釋放的能量為7.3千卡，凡氧化過程中釋放的能量大于7.3千，均有可能生成一克分子ATP，就是說可能存在有一個(gè)偶聯(lián)部位，根據(jù)上式計(jì)算，當(dāng)n=2時(shí)，△E"O=0.1583V時(shí)可釋放7.3千卡能量，所以反應(yīng)底物與生成物的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的變化大于0.1583V的部位均可能存在著一個(gè)偶聯(lián)部位。
呼吸鏈磷酸化的全過程可用下述方程式表示
NADH+H++3ADP+3Pi+1/2O2→NAD++3ATP+4H2O
FADH2+2ADP+2Pi+1/2O2→FAD+2ATP+3H2O
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