临床助理医师考试生物化学答疑ATP的生成

　　1.ATP的生成方式

　　体内ATP的生成方式有两种，一种是底物水平磷酸化，代谢过程中产生的高能化合物可直接将其高能键中贮存的能量传递给ADP，使ADP磷酸化形成ATP.体内生成ATP的第二种方式是在电子传递过程中发生ADP磷酸化，这也是ATP生成的主要方式。由代谢物脱下的氢通过呼吸链传递给氧生成水，同时逐步释放能量，使ADP磷酸化形成ATP.呼吸链电子传递的氧化过程与ADP磷酸化、生成ATP相偶联的过程称氧化磷酸化。

　　2. 影响氧化磷酸化的因素

　　（1）抑制剂 正常情况下，电子传递和磷酸化是紧密结合的。有些化合物可影响电子传递或干扰磷酸化反应，其结果均可使氧化磷酸化不能正常进行。如果只有代谢物的氧化过程，而不伴随有ADP的磷酸化，则称为氧化磷酸化的解偶联。根据不同的化学因素对氧化磷酸化作用的影响方式不同，可划分为三大类。①呼吸链抑制剂，能够阻断呼吸链中某部位电子传递而使氧化受阻的物质（药物或毒物）称为呼吸链抑制剂。如鱼藤酮、粉蝶霉素A 及异戊巴比妥、安密妥等，它们与NADH-Q 还原酶中的铁硫蛋白结合，阻断电子由NADH 向CoQ 的传递。抗霉素A、二巯基丙醇抑制cytb与cytc1间的电子传递。氰化物，叠氮化物，H2S及CO抑制细胞色素氧化酶，使电子不能传递给氧。另外，还有一种铁螯合剂（简称TIFA）可以特异抑制还原当量从黄素蛋白（辅基为FAD）至CoQ 的传递。此类抑制剂可使细胞呼吸停止，引起机体迅速死亡。②解偶联剂，这类化合物的作用是使电子传递和ATP形成两个偶联过程分离，故称解偶联剂。这类化合物只抑制ATP的生成过程，不抑制电子传递过程，使电子传递所产生的自由能都转变为热能。因为这类试剂使电子传递失去正常的控制，造成过分地利用氧和燃料底物，而能量得不到储存。典型的解偶联剂是2，4-二硝基酚（DNP），因DNP为脂溶性物质，在线粒体内膜中可自由移动，当其进入基质后可释出H+ ；返回胞液侧后可再结合H+ ，从而使H+ 的跨膜梯度消除，使氧化过程释放的能量不能用于ATP的合成反应，因此又称为质子载体。其他一些酸性芳香族化合物（如双香豆素、三氟甲氧基苯胺羰基氰化物、水杨酰苯胺等）也有同样作用。解偶联剂对底物水平的磷酸化没有影响。③ATP合酶抑制剂，与呼吸链抑制剂不同，这类试剂的作用特点是既抑制氧的利用又抑制ATP的形成，但不直接抑制电子传递链上载体的作用。如寡霉素可结合ATP合酶的F0单位，二环己基羰二亚胺共价结合F0的c亚基，阻断H+ 从F0半通道回流，抑制ATP合酶活性。

　　（2）ADP的调节作用

　　正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP的调节。当机体利用ATP增多，ADP浓度增高，转运入线粒体后使氧化磷酸化速度加快；反之ADP不足，使氧化磷酸化速度减慢。这种调节作用可使ATP的生成速度适应生理需要。

　　（3）甲状腺素

　　甲状腺激素可激活许多组织细胞膜上的Na+-K+-ATP酶，使ATP加速分解为ADP和Pi，ADP进入线粒体数量增多，因而使ATP/ADP比值下降，促进氧化磷酸化速度加快。由于ATP的合成和分解速度均增加，导致机体耗氧量和产热量增加，基础代谢率提高，基础代谢率偏高是甲状腺功能亢进患者最主要的临床指征之一。

　　相关习题：

　　1.向含有离体完整线粒体的氧化磷酸化体系中加入某一化合物后，发现其O2耗量降低，ATP生成减少。该化合物最有可能是

　　A.FMN

　　B. 泛醌

　　C.Cytb

　　D. 鱼藤酮

　　E.2，4-二硝基酚

　　答案：D

　　【解析】本试题考核呼吸链抑制剂。呼吸链抑制剂分为三种：呼吸链抑制剂、解偶联剂和氧化磷酸化抑制剂。鱼藤酮是呼吸链抑制剂，其与复合体Ⅰ中的铁硫蛋白结合，阻断电子传递，从而O2耗量降低，ATP 生成减少。故D项符合。

　　2. 恶性高热患者出现突然高热，在10～15分钟或数小时内体温迅速升高，有时超过43℃，造成体温上升的可能原因是

　　A. 对外界冷的温度的反应

　　B. 肌肉收缩产生热量

　　C. 氧化磷酸化解偶联

　　D. 脂肪动员产生热量

　　E.ATP消耗增加

　　答案：C

　　【解析】本试题考核氧化磷酸化解偶联。恶性高热患者不包括神经系统调控体温，而是由于代谢变化引起的，其中脂肪动员增加，脂肪酸作为信号分子可以增加各种组织的解偶联蛋白，这些蛋白不影响电子传递，但是干扰磷酸化反应，不能生成ATP，电子传递过程中产生的自由能以热能形式释放，表现为机体发热。

　　3. 通过底物水平磷酸化生成高能化合物的反应是

　　A. 草酰琥珀酸→α-酮戊二酸

　　B.α-酮戊二酸→琥珀酰coA C. 琥珀酰CoA→琥珀酸

　　D. 琥珀酸→延胡索酸

　　E.6-磷酸果糖→1、6-二磷酸果糖

　　答案：C

　　【解析】本题的要点是ATP生成的方式。琥珀酰CoA是高能化合物，通过底物水平磷酸化可直接生成GTP，进而转变为ATP.