如何提高生物體氧化磷酸化效率

『壹』 現在生物化學的研究方向有哪些

生物化學主要研究生物體分子結構與功能、物質代謝與調節以及遺傳信息傳遞的分子基礎與調控規律。

生物化學組成

除了水和無機鹽之外，活細胞的有機物主要由碳原子與氫、氧、氮、磷、硫等結合組成，分為大分子和小分子兩大類。前者包括蛋白質、核酸、多糖和以結合狀態存在的脂質；後者有維生素、激素、各種代謝中間物以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。在不同的生物中，還有各種次生代謝物，如萜類、生物鹼、毒素、抗生素等。

雖然對生物體組成的鑒定是生物化學發展初期的特點，但直到今天，新物質仍不斷在發現。如陸續發現的干擾素、環核苷一磷酸、鈣調蛋白、粘連蛋白、外源凝集素等，已成為重要的研究課題。有的簡單的分子，如作為代謝調節物的果糖-2，6-二磷酸是1980年才發現的。另一方面，早已熟知的化合物也會發現新的功能，20世紀初發現的肉鹼，50年代才知道是一種生長因子，而到60年代又了解到是生物氧化的一種載體。多年來被認為是分解產物的腐胺和屍胺，與精胺、亞精胺等多胺被發現有多種生理功能，如參與核酸和蛋白質合成的調節，對DNA超螺旋起穩定作用以及調節細胞分化等。

代謝調節控制

新陳代謝由合成代謝和分解代謝組成。前者是生物體從環境中取得物質，轉化為體內新的物質的過程，也叫同化作用；後者是生物體內的原有物質轉化為環境中的物質，也叫異化作用。同化和異化的過程都由一系列中間步驟組成。中間代謝就是研究其中的化學途徑的。如糖元、脂肪和蛋白質的異化是各自通過不同的途徑分解成葡萄糖、脂肪酸和氨基酸，然後再氧化生成乙醯輔酶A，進入三羧酸循環，最後生成二氧化碳。

在物質代謝的過程中還伴隨有能量的變化。生物體內機械能、化學能、熱能以及光、電等能量的相互轉化和變化稱為能量代謝，此過程中ATP起著中心的作用。

新陳代謝是在生物體的調節控制之下有條不紊地進行的。這種調控有3種途徑：①通過代謝物的誘導或阻遏作用控制酶的合成。這是在轉錄水平的調控，如乳糖誘導乳糖操縱子合成有關的酶；②通過激素與靶細胞的作用，引發一系列生化過程，如環腺苷酸激活的蛋白激酶通過磷醯化反應對糖代謝的調控；③效應物通過別構效應直接影響酶的活性，如終點產物對代謝途徑第一個酶的反饋抑制。生物體內絕大多數調節過程是通過別構效應實現的。

結構與功能

生物大分子的多種多樣功能與它們特定的結構有密切關系。蛋白質的主要功能有催化、運輸和貯存、機械支持、運動、免疫防護、接受和傳遞信息、調節代謝和基因表達等。由於結構分析技術的進展，使人們能在分子水平上深入研究它們的各種功能。酶的催化原理的研究是這方面突出的例子。蛋白質分子的結構分4個層次，其中二級和三級結構間還可有超二級結構，三、四級結構之間可有結構域。結構域是個較緊密的具有特殊功能的區域，連結各結構域之間的肽鏈有一定的活動餘地，允許各結構域之間有某種程度的相對運動。蛋白質的側鏈更是無時無刻不在快速運動之中。蛋白質分子內部的運動性是它們執行各種功能的重要基礎。

80年代初出現的蛋白質工程，通過改變蛋白質的結構基因，獲得在指定部位經過改造的蛋白質分子。這一技術不僅為研究蛋白質的結構與功能的關系提供了新的途徑；而且也開辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白質的廣闊前景。

核酸的結構與功能的研究為闡明基因的本質，了解生物體遺傳信息的流動作出了貢獻。鹼基配對是核酸分子相互作用的主要形式，這是核酸作為信息分子的結構基礎。脫氧核糖核酸的雙螺旋結構有不同的構象，J.D.沃森和F.H.C.克里克發現的是B-結構的右手螺旋，後來又發現了稱為 Z-結構的左手螺旋。DNA還有超螺旋結構。這些不同的構象均有其功能上的意義。核糖核酸包括信使核糖核酸（mRNA）、轉移核糖核酸(tRNA）和核蛋白體核糖核酸（rRNA），它們在蛋白質生物合成中起著重要作用。新近發現個別的RNA有酶的功能。

基因表達的調節控制是分子遺傳學研究的一個中心問題，也是核酸的結構與功能研究的一個重要內容。對於原核生物的基因調控已有不少的了解；真核生物基因的調控正從多方面探討。如異染色質化與染色質活化；DNA的構象變化與化學修飾；DNA上調節序列如加強子和調制子的作用；RNA加工以及轉譯過程中的調控等。

ATP在光合、代謝和遺傳之間架起了橋梁

方法學

在生物化學的發展中，許多重大的進展均得力於方法上的突破。例如同位素示蹤技術用於代謝研究和結構分析；層析，特別是70年代以來全面地大幅度地提高體系性能的高效液相層析以及各種電泳技術用於蛋白質和核酸的分離純化和一級結構測定；X射線衍射技術用於蛋白質和核酸晶體結構的測定；高解析度二維核磁共振技術用於溶液中生物大分子的構象分析；酶促等方法用於DNA序列測定；單克隆抗體和雜交瘤技術用於蛋白質的分離純化以及蛋白質分子中抗原決定因子的研究等。70年代以來計算機技術廣泛而迅速地向生物化學各個領域滲透，不僅使許多分析儀器的自動化程度和效率大大提高，而且為生物大分子的結構分析，結構預測以及結構功能關系研究提供了全新的手段。生物化學今後的繼續發展無疑還要得益於技術和方法的革新。

『貳』 能調節使氧化磷酸化加速的因素是（）。

【答案】：A、C
P/O比是指每傳遞兩個電子到氧合成ATP的數族數量薯大弊，是表示線粒體仿嫌氧化磷酸化活力的一個重要指標。ADP/ATP比值和甲狀腺素可以調節使氧化磷酸化加速。

『叄』 調節氧化磷酸化作用最主要的因素是

影響氧化磷酸化的因素

一，ADP的調節作用

正常機體氧化磷酸化的速率主要受ADP的調節。當機體利用ATP增多，ADP濃度增高，轉運入線粒體後使氧化磷酸化速度加快。反之ADP不足，使氧化磷酸化速度減慢。這種調節作用可使ATP的生成喊岩神速度適應生理需要。

二，甲狀腺激素

甲狀腺激素誘導細胞膜上Na+ K+–ATP酶的生成，使ATP加速分解為ADP和Pi ADP增多促進氧化磷酸化，甲狀腺激素，T3還可使解偶聯蛋白基因表達增加因而引起耗氧和產熱均增加。所以甲狀腺功能棗賣亢進症患者基礎代謝率增高。

三，抑制劑

1，呼吸鏈抑制劑 此類抑制劑能阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。例如魚藤酮，粉蝶黴素A ，及異戊巴比妥等與復合體Ⅰ中的鐵硫蛋白結合，從而阻斷電子傳遞。抗黴素A、二巰基丙醇抑制復合體Ⅲ中Cyt b與Cytc1間的電子傳遞。 CO、 CN¯、 N3¯及H2S抑制細胞色素C氧化酶，使電子不能傳給氧。

2，解偶聯劑 解偶聯劑使氧化與磷酸化偶聯過程脫離。其基本作用機制是使呼吸鏈傳遞電子過程中泵出的H+不經ATP合酶的Fo質子通道迴流，而通過線粒體內膜中其他途徑返回線粒體基質。從而破壞了內膜兩側的電化學梯度，使ATP的生成受到抑制，以電化學梯度儲存的能量以熱能形式釋放。

3，氧化磷酸化抑制劑 這類抑制劑對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑製作用。例如:寡黴素可阻止質子從F0質子鄭虧通道迴流，抑制ATP生成。此時由於線粒體內膜兩側電化學梯度增高影響呼吸鏈質子泵的功能，繼而抑制電子傳遞。

『肆』 影響氧化磷酸化的因素有哪些

影響氧化磷酸化的因素：

1、抑制劑：

能阻斷呼吸鏈某一部位電子傳遞的物質稱為呼吸鏈抑制劑。魚藤酮、安密妥(或阿米妥)在NADH脫氫酶處抑制電子傳遞，阻斷NADH的氧化，但FADH2的氧化仍然能進行。

抗黴素A抑制電子在細胞色素bc1復合體處的傳遞。氰化物、CO、疊氮化物（N3-）抑制細胞色素氧化酶。對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑製作用的物質稱氧化磷酸化抑制劑，如寡黴素。

2、解偶聯首侍伏劑：

2，4-二硝基苯酚（DNP）和頡氨黴素可解除氧談團化和磷酸化的偶聯過程，使電子傳遞照常進行而不生成ATP。DNP的作用機制是作為H+的載體將者攜其運回線粒體內部，破壞質子梯度的形成。由電子傳遞產生的能量以熱被釋出。

3、ADP調節作用：

正常機體氧化磷酸化的速率主要受ADP水平的調節，只有ADP被磷酸化形成ATP，電子才通過呼吸鏈流向氧。如果提供ADP，隨著ADP的濃度下降，電子傳遞進行，ATP在合成，但電子傳遞隨ADP濃度的下降而減緩。此過程稱為呼吸控制，這保證電子流只在需要ATP合成時發生。

(4)如何提高生物體氧化磷酸化效率擴展閱讀：

作用：

氧化磷酸化作用是指有機物包括糖、脂、氨基酸等在分解過程中的氧化步驟所釋放的能量，驅動ATP合成的過程。

在真核細胞中，氧化磷酸化作用在線粒體中發生，參與氧化及磷酸化的體系以復合體的形式分布在線粒體的內膜上，構成呼吸鏈，也稱電子傳遞鏈。其功能是進行電子傳遞、H+傳遞及氧的利用，產生H2O和ATP

這種復合體一般有四個部分組成：1、NADH－Q還原酶；2、琥珀酸—Q還原酶；3、細胞色素還原酶；4、細胞色素氧化酶。

『伍』 影響氧化磷酸化的因素有哪些

1、抑制劑：正常情況下，電子傳遞和磷酸化是緊密結合的。有些化合物可影響電子傳遞或干擾磷酸化反應，其結果均可使氧化磷酸化不能正常進行。

2、ADP的調節作用：正常機體氧化磷酸化的速率主要受ADP的調節。當機體利用ATP增多，ADP濃度增高，轉運入線粒體後使氧化磷酸化速度加快；反之ADP不足，使氧化磷酸化速度減慢。這種調節作用可使ATP的生成速度適應生理需要。

3、甲狀腺素：甲狀腺激素可激活許多組織細胞膜上的Na+-K+ATP酶，使ATP加速分解為ADP和Pi，ADP進入線粒體數量增多，因而使ATP/ADP比型銷值下降，促進氧化磷酸化速度加快。

4、線粒體DNA突變：線粒體DNA呈裸露的環狀雙螺旋結構，缺乏蛋白質保護和損傷修復系統，容易受到本身氧化磷酸化過程中產生氧自由基的損傷而發生突變。

發生在真核細胞的線粒體內膜或原核生物的細胞質中，是物質在體內氧化時釋放的能量通過呼吸鏈供給ADP與無機磷酸合成ATP的偶聯反應。

(5)如何提高生物體氧化磷酸化效率擴展閱讀：

氧化磷酸化作用是指有機物包括糖、脂、氨基酸等在分解過程中的氧化步驟所釋放的能量，驅動ATP合成的過程。

在真核細胞中，氧化磷酸化作用在線粒體中發生，參與氧化及磷酸化的體系以復合體的形式分布在線粒體的內膜上，構成呼吸鏈，也稱電子傳遞鏈。其功能是進行電子傳遞、H+傳遞及氧的利用，產生H₂O和ATP。

電子傳遞黃素蛋白-泛醌氧化還原酶（ETF-Q氧化還原酶），又稱「電子傳遞-黃局租嘩素蛋白脫氫酶」，是電子傳遞鏈的第三個入口。它是接收線粒體基質中電子傳遞黃素蛋白的電子，並用這些電子還原泛醌的酶桐行。這種酶包含一個黃素和一個[4Fe-4S]簇，但不像其它的呼吸鏈復合體，它只附著在膜的表面，不跨越脂質雙分子層。

哺乳動物中，該代謝途徑在脂肪酸的β氧化和氨基酸及膽鹼的分解代謝作用中很重要，因為它接受來自多個乙醯輔酶A脫氫酶的電子。在植物中，ETF-Q氧化還原酶也對使植物可以在長時間的黑暗中生存下來的代謝反應重要。