Page 148 - 第九版生物化学
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第六章生物氧化 133
需求，通过调节氧化磷酸化的速率来调节 ATP 的合成 。 因此，能够影响 NADH 、 FAD凡的产生 、 影响呼
吸链组分和 ATP 合酶功能的因素，都会影响氧化磷酸化进而影响 ATP 的生成 。
—、体内能量状态调节氧化磷酸化速率
安 kky,2018 癹 kky, 2 018
机体根据能量需求调节氧化磷酸化速率，从而调节 ATP 的生成量 。 电子的氧化和 ADP 的磷酸化
是氧化磷酸化的根本，通常线粒体中氧的消耗量是被严格调控的，其消耗量取决于 ADP 的含量，因
此， ADP 是调节机体氧化磷酸化速率的主要因素，只有 ADP 和 Pi 充足时电子传递的速率和耗氧量才
会提高 。
细胞内 ADP 的浓度以及 ATP/ADP 的比值能够迅速感应机体能量状态的变化 。 当机体蛋白质合
成等耗能代谢反应活跃时，对能量的需求大为增加， ATP 分解为 ADP 和 Pi 的速率增加，使 ATP/ADP
的比值降低、 ADP 的浓度增加， ADP 进入线粒体后迅速用于磷酸化，氧化磷酸化随之加速，合成的 ATP
用于满足需求，直到 ATP/ADP 的比值回升至正常水平后，氧化磷酸化速率也随之放缓 。 通过这种方
式使 ATP 的合成速率适应机体的生理需要 。 另外， ATP 和 ADP 的相对浓度也同时调节糖酵解、三狻
酸循环途径，满足氧化磷酸化对 NADH 和 FADH2 的需求 。 另外 ATP 的浓度较高时，氧化磷酸化速率
会降低，是因为 ATP 通过别构调节的方式抑制糖酵解、降低三狻酸循环的速率，协调调节产能的相关
途径 。
二、抑制剂阻断氧化磷酸化过程
抑制剂通过阻断电子传递链的任何环节，或者抑制 ADP 的磷酸化过程，都可导致 ATP 的合成减 NOTi:ta
少，同时线粒体对氧的需求也减少，细胞的呼吸作用降低，细胞的各种生命活动都会受到影响 。
（ 一）呼吸链抑制剂阻 断 电子传递 过程
此类抑制剂能在特异部位阻断线粒体呼吸链中的电子传递、降低线粒体的耗氧 量 ，阻断 ATP 的
产生 3。 例如，鱼藤酮 (rotenone 汃粉蝶霉素 A (piericidin A) 及异戊巴比妥 (amobarbital) 等可抑制复合
体 I, 从而阻断电子从铁硫中心到泛酣的传递 。 萎锈灵 (carboxin) 是复合体 Il 的抑制剂 。 抗霉素 A
(antimycin A) 阻断电子从 Cyt b 到 QN 的传递，是复合体 III 的抑制剂 。
cw 、 N; 能够紧密结合复合体 W 中氧化型 Cyt a3, 阻断电子由 Cyt a 到 Cu8-Cyt a3 的传递。 co 与还
原型 Cyt a3 结合，阻断电子传递给 02 。 许多室内的火灾事故，由于装饰材料中的化学物质经高温处理
后形成 HCN, 造成人员的 co 、 CN- 中毒，能量代谢受阻，细胞的呼吸作用停止，直接威胁生命（见图 6 -
11) 。
（二 ） 解偶 联剂 阻 断 ADP 的 磷酸化过程
解偶联剂 (uncoupler) 可使氧化与磷酸化的偶联分离，电子可沿呼吸链正常传递，但建立的质子电
化学梯度被破坏，不能驱动 ATP 合酶来合成 ATP 。 如二硝基苯酚 (dinitrophenol, DNP) 为脂溶性物质，
在线粒体内膜中可自由移动，进入基质时释出 H 十，返回细胞质侧时结合 H 十，从而破坏了 W 的电化学
梯度，无法驱动 ATP 的合成 。
机体也存在内源性解偶联剂，使 H 十不通过 ATP 合酶 、 而是通过其他途径回流至线粒体基质，因而
ATP 的生成受到抑制 。 如入（尤其是新生儿汃哺乳类动物中存在棕色脂肪组织，该组织中含有大量
的线粒体，因而细胞色素蛋白明显增多，大量血红素的强吸光能力而使其带有颜色 。 棕色脂肪组织的
线粒体内膜中富含一种特别的蛋白质，称解偶联蛋白 1 (uncoupling protein 1 , UCPl) 。 它是由 2 个
32kD 亚基组成的二聚体，在线粒体内膜上形成质子通道，内膜细胞质侧的 H 十可经此通道返回线粒体
基质，使氧化磷酸化解偶联不生成 ATP, 但质子梯度储存的能量以热能形式释放，因此棕色脂肪组织
是产热御寒组织。新生儿硬肿症是因为缺乏棕色脂肪组织，不能维持正常体温而使皮下脂肪凝固所
致。现已发现在骨骼肌等组织的线粒体中存在 UCPl 的同源蛋白质 UCP2 、 UCP3, 但无解偶联作用，它
们在禁食条件下表达增加，可能有其他的功能。另外，体内游离脂肪酸也可促进 H 十经解偶联蛋白回
