一、磷酸化概念

生物氧化过程释放的自由能转移给ADP经磷酸化生成ATP的过程，并将能量贮存在ATP的高能磷酸键中。

体内磷酸化主要有两种方式：底物磷酸化和氧化磷酸化。

ATP的生成：

  主要由：ADP+pi+能量→ATP

  少数情况：AMP+ppi+能量→ATP

1、底物水平磷酸化：指底物在氧化过程中分子内部能量重新分配，形成高能代谢中间产物，能量集中产生高能键，促使ADP磷酸化生成 ATP的过程。底物磷酸化形成高能磷酸化合物的能量来自伴随底物脱氢，分子内部能量的重新分布。如：糖酵解过程产生 ATP 。

2、氧化磷酸化：在生物氧化过程中，底物脱氢产生NADH和FMNH2 经呼吸链传递氧化生成水的同时，所释放的自由能用于偶联ADP磷酸化生成ATP，这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化 。

氧化磷酸化是需氧生物合成ATP的主要途径。

3、偶联：ATP形成以电子传递为前提，而呼吸链只有生成ATP才能推动电子的传递，此为偶联。

4、氧化磷酸化偶联部位：复合体1、复合体3、复合体4，主要根据自由能变化和 P/O 比值确定。

5、呼吸链上磷酸化位点：

a. NAD—CoQ ；b. Cytb—Cytc ； c. CytaO

6、氧化磷酸化的大小用 P/O 表示。

磷氧比（P/O)：是指每消耗1mol原子氧时有多少摩尔原子的无机磷被酯化为有机磷，即产生多少摩尔的ATP。

可间接测ATP生成量：

   1、NADH 呼吸链： P/O = 2.5

   2、FADH 呼吸链： P/O = 1.5

二、氧化磷酸化的机制

1、偶联因子：在电子显微镜下可以看到线粒体内膜基质一侧表面上有许多小的球状颗粒，通过一个柄与嵌入内膜的基部连接，这就是氧化磷酸化偶联因子，其中包含ATP合酶系统，可利用电子传递的高能状态将ADP和pi合成为ATP。线粒体的偶联因子由两个主要部分F1和F0组成，因而又称ATP合酶。

2.化学渗透假说：P.Mitchell在1961年提出，他认为电子传递链像一个质子泵，电子传递过程中所释放的能量，可促使质子由线粒体基质移位到线粒体内膜外膜间空间形成质子电化学梯度，即线粒体外侧的H+浓度大于内侧并蕴藏了能量，并于1978年获诺贝尔化学奖。

要点：

a.呼吸链中传递体在线粒体内膜定向排列且不对称分布，催化反应是定向的。

b.电子传递过程中，复合物、、起“质子泵”的作用，（ H+ ）由内膜内侧向外侧转移，e- 传给其后的电子传递体。

c.线粒体内膜是封闭的膜系统，质子不能通过，形成膜电位（质子浓度梯度、电位梯度）。

d.质子浓度梯度推动膜外的质子向膜内转移，通过 F0F1—ATP合成酶，形成ATP。

三、氧化磷酸化的解偶联与抑制

1 、解偶联剂（uncoupler）：使电子传递和ATP形成两个过程分离；使电子传递所产生的自由能变为热能；不抑制电子传递，只抑制 ATP 形成；对底物水平磷酸化没有影响；2,4- 二硝基苯酚是一种常见的解偶联剂。

2、氧化磷酸化抑制剂：既阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP 生成抑制氧的利用，又抑制ATP的形成，不抑制电子传递过程，寡霉素就属于此类抑制剂。

3、离子载体抑制剂：与氢离子外的其他一价阳离子结合，形成脂溶性复合物，使其跨膜转移，破坏膜两侧的电位梯度，最终破坏氧化磷酸化过程。

四、线粒体穿梭系统

1.胞液中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。

2.转运机制主要有：

a.α-磷酸甘油穿梭 , 存在于骨骼肌、脑和神经组织中。

b.苹果酸-天冬氨酸穿梭 , 存在于肝脏心肌和肾脏中。

五、能 荷

1.在总的腺苷酸系统中（ATP，ADP和AMP浓度之和）所负荷的高能磷酸基数量。当细胞内全部腺苷酸均以ATP的形式存在时，能荷最大，值为1.0；全以ADP形式存在，能荷值为0.5；全以AMP形式存在时，能荷值为0；通常细胞内处于0.8的能荷状况。

意义：能荷由ATP、ADP和AMP的相对数量决定，数值在0—1之间，反映细胞能量水平。能荷值对代谢的调节可通过ATP 、 ADP和 AMP 作为代谢中某些酶分子的别构效应物进行变构调。