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執業醫師考試

2013年公衛助理醫師考試輔導:氧化磷酸化的調節

  機體的氧化磷酸化主要受細胞對能量需求的調節

  (一)ATP/ADP值對氧化磷酸化的直接影響 線粒體內膜中有腺苷酸轉位酶,催化線粒體內ATP與線粒體外ADP的交換,ATP分子解離后帶有4個負電荷,而ADP分子解離后帶有3個負電荷,由于線粒體內膜內外有跨膜電位(△ψ),內膜外側帶正電,內膜內側帶負電,所以ATP出線粒體的速度比進線粒體速度快,而ADP進線粒體速度比出線粒體速度快。Pi進入線粒體也由磷酸轉位酶催化,磷酸轉位酶催化OH與Pi交換,磷酸二羧酸轉位酶催化Pi2-與二羧酸(如蘋果酸)交換。

  當線粒體中有充足的氧和底物供應時,氧化磷酸化就會不斷進行,直至ADP+Pi全部合成ATP,此時呼吸降到最低速度,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。

  機體消耗能量增多時,ATP分解生成ADP,ATP出線粒體增多,ADP進線粒體增多,線粒體內ATP/ADP值降低,使氧化磷酸化速度加快,ADP+Pi接受能量生成ATP。機體消耗能量少時,線粒體內ATP/ADP值增高,線粒體內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,使氧化磷酸化速度減慢,結果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循環的速度減慢。

  (三)ATP/ADP值對關鍵酶的直接影響 ATP/ADP值增高會抑制體內的許多關鍵酶,如變構抑制磷酸果糖激酶、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,通過直接反饋作用抑制糖的分解和TCA循環。

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