影响氧化磷酸化的因素

(一)[ATP]/[ADP]的调节

正常机体氧化磷酸化的速率主要受[ATP]/[ADP]的调节。当机体运动量增加使ATP消耗增多时,[ATP]降低,[ADP]升高,导致[ATP]/[ADP]值下降,促使氧化磷酸化加快以补充ATP;反之,氧化磷酸化减慢。这种调节有利于机体合理地利用体内能源物质,避免能源的浪费。

(二)甲状腺激素的影响

甲状腺激素能诱导细胞膜上的Na+,K+-ATP酶的生成,加速ATP的分解,[ATP]降低,[ADP]升高,促进氧化磷酸化的进行,ATP生成增多。甲状腺功能亢进症的患者体内甲状腺激素水平升高,ATP的合成与分解都增强,导致机体耗氧量和产热量都增加。因此,患者出现多食、乏力、喜冷怕热、易出汗、肌体消瘦、基础代谢率(BMR)增高的临床表现。

(三)抑制剂的作用

某些化合物对氧化磷酸化有抑制作用,根据作用机制不同,分为呼吸链抑制剂、解偶联剂和磷酸化抑制剂。

1.呼吸链抑制剂　此类抑制剂能在特异部位阻断呼吸链中电子的传递,又称电子传递抑制剂,如粉蝶霉素A、鱼藤酮、异戊巴比妥等可与铁硫蛋白结合,从而阻断电子由FMN→CoQ的传递;抗霉素A阻断电子从Cytb传向Cytc1;氰化物(CN-)、CO、H2S、叠氮化物(N3-)等阻断Cytaa3与O2之间电子的传递,CO主要作用于还原型细胞色素氧化酶,而氰化物和叠氮化物则作用于氧化型细胞色素氧化酶(图4-2-3)。由于呼吸链中断,氧化磷酸化不能进行;即使组织细胞有足够的氧也不能利用,因为会造成组织严重缺氧,严重时可引起机体迅速死亡。

氰化物中毒的病例在临床上并不少见,如误食大量含有氰化物的苦杏仁、白果、桃仁、木薯等或在生产劳动中吸入含氰化物的蒸气,都可引起氰化物中毒。抢救中毒患者可吸入亚硝酸异戊酯和注射亚硝酸钠。这些药物能将血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,后者极易与氰化物结合生成氰化高铁血红蛋白,使细胞色素氧化酶恢复功能。但由于氰化高铁血红蛋白不够稳定,数分钟后逐渐解离出氰化物,故还应再注射硫代硫酸钠,使氰化物转变为毒性较小的硫氰酸盐随尿排出体外。

图4-2-3　氧化磷酸化抑制剂对呼吸链的抑制作用

2.解偶联剂　解偶联剂可使氧化与磷酸化偶联过程脱离,呼吸链中氢和电子的传递照常进行,但释放的能量不能使ADP磷酸化生成ATP。如2,4-二硝基苯酚,在此类抑制剂存在的情况下,物质氧化所释放的能量只能以热能的形式散失,机体得不到可利用的能量。感冒或患传染病时,就是因为细菌和病毒产生一种解偶联物质,使呼吸作用产生的能量较多地转化为热的形式,从而使体温升高。

3.磷酸化抑制剂　这类抑制剂作用于ATP合成酶,使ADP不能磷酸化生成ATP,抑制了ATP的合成。抑制了磷酸化也一定会反过来抑制氧化,如寡霉素等。

重点提示

影响氧化磷酸化速度的主要因素是[ATP]/[ADP]值,此外还受甲状腺激素的调节和抑制剂作用的影响。