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(lián)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(chǔ)，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(cè)均為還原狀態(tài)，其氧一側(cè)均為氧化態(tài)，這很容易用分光光度法(雙波長分光光度計(jì))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(xì)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(jié)合，阻塞氫離子通道，從而抑制ATP合成。
二環(huán)己基碳二亞胺(dicyclohexyl carbodiimide,DCC)可與F0的DCC結(jié)合蛋白結(jié)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(lián)劑(uncoupler) 解偶聯(lián)劑使氧化和磷酸化脫偶聯(lián)，氧化仍可以進(jìn)行，而磷酸化不能進(jìn)行，解偶聯(lián)劑作用的本質(zhì)是增大線粒體內(nèi)膜對H+的通透性，消除H+的跨膜梯度，因而無ATP生成，解偶聯(lián)劑只影響氧化磷酸化而不干擾底物水平磷酸化，解偶聯(lián)劑的作用使氧化釋放出來的能量全部以熱的形式散發(fā)。動物棕色脂肪組織線粒體中有獨(dú)特的解偶聯(lián)蛋白，使氧化磷酸化處于解偶聯(lián)狀態(tài)，這對于維持動物的體溫十分重要。
常用的解偶聯(lián)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(lián)，從而使體溫升高。
過量的甲狀腺素也有解偶聯(lián)作用，甲狀腺素誘導(dǎo)細(xì)胞膜上Na+-K+-ATP酶的合成，此酶催化ATP分解，釋放的能量將細(xì)胞內(nèi)的Na+泵到細(xì)胞外，而K+進(jìn)入細(xì)胞，Na+-K+-ATP酶的轉(zhuǎn)換率為100個分子ATP/秒，酶分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)分解的ATP增多，生成的ADP又可促進(jìn)磷酸化過程。甲亢病人表現(xiàn)為多食、無力、喜冷怕熱，基礎(chǔ)代謝率(BMR)增高，因此也有人將甲狀腺素看作是調(diào)節(jié)氧化磷酸化的重要激素。
六、氧化磷酸化的調(diào)節(jié)
機(jī)體的氧化磷酸化主要受細(xì)胞對能量需求的調(diào)節(jié)
(一)ATP/ADP值對氧化磷酸化的直接影響 線粒體內(nèi)膜中有腺苷酸轉(zhuǎn)位酶，催化線粒體內(nèi)ATP與線粒體外ADP的交換，ATP分子解離后帶有4個負(fù)電荷，而ADP分子解離后帶有3個負(fù)電荷，由于線粒體內(nèi)膜內(nèi)外有跨膜電位(△ψ)，內(nèi)膜外側(cè)帶正電，內(nèi)膜內(nèi)側(cè)帶負(fù)電，所以ATP出線粒體的速度比進(jìn)線粒體速度快，而ADP進(jìn)線粒體速度比出線粒體速度快。Pi進(jìn)入線粒體也由磷酸轉(zhuǎn)位酶催化，磷酸轉(zhuǎn)位酶催化OH與Pi交換，磷酸二羧酸轉(zhuǎn)位酶催化Pi2-與二羧酸(如蘋果酸)交換。
當(dāng)線粒體中有充足的氧和底物供應(yīng)時(shí)，氧化磷酸化就會不斷進(jìn)行，直至ADP+Pi全部合成ATP，此時(shí)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(jī)體消耗能量增多時(shí)，ATP分解生成ADP，ATP出線粒體增多，ADP進(jìn)線粒體增多，線粒體內(nèi)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(jī)體消耗能量少時(shí)，線粒體內(nèi)ATP/ADP值增高，線粒體內(nèi)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(shí)，使氧化磷酸化速度減慢，結(jié)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(huán)的速度減慢。
(三)ATP/ADP值對關(guān)鍵酶的直接影響 ATP/ADP值增高會抑制體內(nèi)的許多關(guān)鍵酶，如變構(gòu)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?zhàn)饔靡种铺堑姆纸夂蚑CA循環(huán)。
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(huán)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(shí)，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(shí)驗(yàn)中，在pH7.0，25℃條件下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi時(shí)釋放的能量為7.1千卡或30.4千焦耳，在體內(nèi)，pH7.4，37℃，ATP、ADP+Pi、Mg2+均處于細(xì)胞內(nèi)生理濃度的情況下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi時(shí)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(shí)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(wèi)生學(xué)規(guī)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(yīng)供應(yīng)含能量2450千卡的食物，其中40%的能量轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存于ATP分子的高能鍵中，這一部分能量應(yīng)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(jì)算，應(yīng)當(dāng)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(dá)68.12kg，這足以表明ATP在體內(nèi)的代謝十分旺盛。
ATP在能量代謝中之所以重要，就是因?yàn)锳TP水解時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化位于多種物質(zhì)水解時(shí)標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)移給水解時(shí)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化較小的化合物，如轉(zhuǎn)移給葡萄糖生成G－6－P。
