1、生物氧化 (Biological oxidation)孔 英教学内容 一、概述1 生物氧化的概念。2 生物氧化的类型。二、线粒体生物氧化体系1 呼吸链的组成及排列顺序：NADH 氧化呼吸链、琥珀酸氧化呼吸链。2 呼吸链中氢和电子传递。3 线粒体外 NADH 的氧化： -磷酸甘油穿梭系统、苹果酸穿梭系统。三、ATP 的生成1 氧化磷酸化和 ATP 的生成方式。2 影响氧化磷酸化的因素：抑制剂的作用。3 高能磷酸化合物的互变和储存；ATP 的利用。四、非线粒体氧化的意义及重要的酶。要求 一、解释生物氧化、呼吸链、氧化磷酸化和底物水平磷酸化的概念。二、熟记呼吸链的组成和排列顺序、 线粒体外 NADH
2、 的氧化方式。三、叙述 ATP 生成原理。四、熟悉非线粒体氧化的意义及重要的酶。概 述体内大部分物质都可进行氧化反应，在生物体内进行的氧化反应与体外氧化反应有许多共同之处：它们都遵循氧化反应的一般规律，常见 的氧化方式有脱电子、脱氢和加氧等类型；最终氧化分解产物是 CO2 和 H2O，同 时释放能量。但是生物氧化反应又有其特点：体外氧化反应主要以热能形式释放能量；而生物氧化主要以生成 ATP 方式释放能量，为生物体所利用。其最大区别在于：体外氧化往往在高温，强酸， 强碱或强氧化剂的催化下进行；而生物氧化是在恒温(37)和中性 pH 环境下进行，催化氧化反 应的催化剂是酶。 一 、生 物 氧 化
3、 酶 类 体内催化氧化反应的酶有许多种，按照其催化氧化反应方式不同可分为三大类。(一)脱氢氧化 酶类这一类中依据其反应受氢体或氧化产物不同，又可以分为三种。 1.氧化酶类(oxidases)氧化酶直接作用于底物，以氧作为受氢体或受电子体，生成产物是水。氧化酶均为结 合蛋白质， 辅基常含有Cu2+，如 细胞色素氧化 酶 、酚氧化 酶、抗坏血酸氧化酶等。抗坏血酸氧化酶可催化下述反应：2.需氧脱氢酶类(aerobic dehydrogenases)需氧脱氢酶以 FAD 或 FMN 为辅基，以氧 为直接受氢体，产物 为 H2O2 或超氧离子 (O2)，某些色素如甲 烯蓝(methylene blue,
4、MB)、铁氰化钾(K3Fe(CN)6、二氯酚靛酚可以作为这类酶的人工受氢体。如 D 氨基酸氧化 酶(辅基FAD)、L-氨基酸氧化酶(辅基 FMN)、黄 嘌呤氧化酶(辅基FAD)、醛脱氢酶( 辅基 FAD)、单胺氧化酶(辅基 FAD)、二胺氧化酶等。 粒细胞中 NADH 氧化酶和 NADPH 氧化酶也是需氧脱氢酶，它 们催化下述反应 ：超氧离子在超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD) 催化下生成 H2O2 与 O2：3.不需氧脱氢酶类(anaerobic dehydrogenases)这是人体内主要的脱氢酶类，其直接受氢体不是 O2，而只能是某些辅酶(NAD+ 、NA
5、DP+)或辅基(FAD、FMN)，辅酶或辅基还原后又将氢原子传递至线粒体氧化呼吸链，最后将电子传给氧生成水，在此过程中释放出来的能量使ADP 磷酸化生成 ATP，如 3 磷酸甘油醛脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、 细胞色素体系等。4.加氧酶类(oxygenases) 顾名思义，加氧酶催化加氧反应。根据向底物分子中加入氧原子的数目，又可分为加单氧酶(monooxygenase)和加双氧酶(dioxygenase)。(1)加单氧酶 又称为多功能氧化 酶、混合功能氧化酶(mixed function oxidase)、羟化酶(hydroxylase)。加单氧酶催化 O2 分子中的一个原子加到底物分子上使之羟化
6、，另一个氧原子被 NADPH+H+提供的氢还原生成水，在此氧化过程中无高能磷酸化合物生成，反应如下：加单氧酶实际上是含有黄素酶及细胞色素的酶体系，常常是由细胞色素 P450、NADPH 细胞色素 P450 还原酶、NADPH 和磷脂 组成的复合物。细胞色素 P450 是一种以血色素为辅基的 b 族细胞色素，其中的 Fe3+可被 Na2S2O3等还原为 Fe2+，还原型的细胞色素 P450 与 CO 结合后在450nm 有最大吸收峰，故名 细胞色素 P450，它的作用类似于细胞色素 aa3，能与氧直接反应，将电子传递给氧，因此也是一种终末氧化酶。加单氧酶主要分布在肝、肾组织微粒体中，少数加 单氧
7、酶也存在于线粒体中，加 单氧酶主要参与类固醇激素(性激素、肾 上腺皮质激素) 、胆汁酸 盐、胆色素、活性 维 生素 D的生成和某些药物、毒物的生物转化过程。加 单氧酶 可受底物诱导，而且细胞色素 P450 基质特异性低，一种基质提高了加单氧酶的活性便可同时加快几种物质的代谢速度，这与体内的药物代谢关系十分密切，例如以苯巴比妥作诱导物，可以提高机体代谢胆 红素、睾 酮、氢化可地松、香豆素、洋地黄毒苷的速度，临床用药时应予考虑。(2)加双氧酶 此酶催化 O2 分子中的两个原子分别加到底物分子中构成双键的两个碳原子上，如色氨酸吡咯酶(色氨酸加双氧酶) 、胡萝卜素加双氧酶分别催化下述反应：5.过氧化氢
8、酶和过氧化物酶前已叙及需氧脱氢酶和超氧化物歧化酶催化的反应中有 H2O2 生成。过氧化氢具有一定的生理作用，粒细 胞和吞噬细胞中的 H2O2 可杀死吞噬的细菌，甲状腺上皮细胞和粒细胞中的 H2O2 可使 I 氧化生成 I2，进而使蛋白质碘化，这与甲状腺素的生成和消灭细菌有关。但是 H2O2 也可使巯基酶和蛋白质氧化失活， 还能氧化生物膜磷脂分子中的多不饱和脂肪酸，损伤生物膜 结构、影响生物膜的功能，此外 H2O2 还能破坏核酸和粘多糖。人体某些组织如肝、肾、中性粒细胞及小肠粘膜上皮细胞中的过氧化物酶体内含有过氧化氢酶(触 酶) 和过氧化物 酶，可利用或消除细胞内的H2O2 和过氧化物，防止其含
9、量过高而起保护作用。(1)过氧化氢酶 (Catalase)此酶催化两个 H2O2 分子的氧化还原反应，生成 H2O 并 释放出 O2。过氧化氢酶的催化效率极高，每个酶分子在 0每分钟可催化 264 万个过氧化氢分子分解，因此人体一般不会发生 H2O2 的蓄积中毒。(2)过氧化物酶 (Peroxidase)此酶催化 H2O2 或过氧化物直接氧化酚类或胺类物质。 R+H2O2RO+H2O 或 RH2+H2O2R+2H2O某些组织的细胞中还有一种含硒(Se)的谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase)，可催化下述反 应：H2O2+2G-SH2H2O+GSSGROOH+2G-S
10、HROH+GSSG+H2O生成的 GSSG 又可在谷胱甘肽还原酶催化下由NADPH+H+供氢还原生成 G-SH：临床工作中判定粪便、消化液中是否有隐血时，就是利用血细胞中的过氧化物酶活性将愈创木酯或联苯胺氧化成蓝色化合物。二 、生 物 氧 化 的 基 本 概 念 机体内进行的脱氢，加氧等氧化反应总称为生物氧化，按照生理意义不同可分为两大类，一类主要是将代谢物或药物和毒物等通过氧化反应进行生物转化，这类反应不伴有 ATP 的生成；另一类是糖、脂肪和蛋白质等营养物质通过氧化反应进行分解，生成 H2O 和 CO2，同 时伴有 ATP生物能的生成，这类反应进 行过程中细胞要摄取 O2，释放CO2 故又
11、形象地称之为细胞呼吸(cellular respiration) 。代谢物在体内的氧化可以分为三个阶段，首行是糖、脂肪和蛋白质经过分解代谢生成乙酰辅酶 A 中的乙 酰基；接着乙酰辅酶 A 进入三羧酸循环脱氢，生成 CO2 并使NAD+和 FAD 还原成 NADH+H+、FADH2；第三阶 段是NADH+H+和 FADH2 中的氢经呼吸链将电子传递给 氧生成水，氧化过程中释放出来的能量用于 ATP 合成。从广义来讲，上述三个阶段均为生物氧化，狭义地说只有第三个阶段才算是生物氧化，这是体内能量生成的主要阶段，有关的前两个阶段已在代谢各章中讲述，本章只讨论第三个阶段，即代谢物脱下的氢是如何交给氧生成
12、水的?细 胞通过什么方式将氧化过程中释放的能量转变成 ATP 分子中的高能键的?呼 吸 链呼吸链(respiratory chain)是由一系列的递氢体(hydrogen transfer)和递电子体(eletron transfer) 按一定的顺序排列所组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有 ATP 生成。实际上呼吸链的作用代表着线粒体最基本的功能，呼吸链中的递氢体和递电子体就是能传递氢原子或电子的载体，由于氢原子可以看作是由 H+和 e 组成的，所以递氢体也是递电子体，递氢体和递电子体的本质是酶、辅酶 、辅基或辅因子。一 、呼 吸 链 的 组 成 构成呼吸链的递
13、氢体和递电子体主要分为以下五类(一)尼克酰胺腺 嘌呤二核苷酸(NAD+)或称辅酶 I(CoI)。为体内很多脱氢酶的辅酶，是连接作用物与呼吸链的重要环节，分子中除含尼克 酰胺(维生素 PP)外，还 含有核糖、磷酸及一分子腺苷酸(AMP) ，其 结构如下：NAD+的主要功能是接受从代 谢物上脱下的 2H(2H+ +2e)，然后 传给另一传递体黄素蛋白。在生理 pH 条件下，尼克酰 胺中的氮(吡啶氮)为五价的氮，它能可逆地接受电子而成 为三价氮，与氮 对位的碳也较活泼，能可逆地加氢还原，故可将 NAD+视为递氢 体。反应时，NAD+的尼克酰胺部分可接受一个氢原子及一个电子，尚有一个质子(H+) 留在
14、介 质中。此外，亦有不少脱氢酶的辅酶为尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)，又称辅酶(Co)，它与 NAD+不同之处是在腺苷酸部分中核糖的 2位碳上羟基的氢被磷酸基取代而成。当此类酶催化代谢物脱氢后，其辅酶 NADP+接受氢 而被还原生成 NADPH+H+，它 须经吡啶核苷酸转氢酶(pyridine nucleotide transhydrogenase)作用将还原当量 转移给 NAD+，然后再经呼吸链传递，但 NADPH+H+一般是 为合成代谢或羟化反应提供氢。 (二)黄素蛋白 (flavoproteins)黄素蛋白种类很多，其辅基有两种，一种为黄素单核苷酸(FMN)，另一种为黄素腺 嘌
15、呤二核苷酸(FAD)，两者均含核黄素( 维生素 B2)，此外 FMN 尚含一分子磷酸，而FAD 则比 FMN 多含一分子腺苷酸 (AMP)，其结构如下：在 FAD、FMN 分子中的异咯嗪部分可以进行可逆的脱氢加氢反应。FAD 或 FMN 与酶蛋白部分之 间是通过非共价键相连，但结合牢固，因此氧化与还 原(即电子的失与得)都在同一个酶蛋白上进行，故黄素核苷酸的氧化还原电位取决于和它们结合的蛋白质，所以有关的标准还原电位指的是特定的黄素蛋白，而不是游离的 FMN 或 FAD；在电子转 移反应中它们只是在黄素蛋白的活性中心部分，而其本身不能作为作用物或产物，这和 NAD+不同，NAD+与酶蛋白结合疏
16、松，当与某酶蛋白结合时可以从代谢物接受氢，而被还原为 NADH，后者可以游离，再与另一种酶蛋白结合， 释放氢后又被氧化为 NAD+。多数黄素蛋白参与呼吸链组成，与电子转移有关，如NADH 脱氢酶(NADH dehydrogenase)以 FMN 为辅基，是呼吸链的组分之一，介于 NADH 与其它电子传递体之间；琥珀酸脱氢酶，线粒体内的甘油磷酸脱氢酶(glycerol phosphate dehydrogenase)的辅基为 FAD，它 们可直接从作用物转移还原当量 H+ e reducing equivalent)到呼吸链，此外脂肪酰 CoA 脱氢酶与琥珀酸脱氢酶相似，亦属于 FAD为辅基的黄
17、素蛋白类，也能将还原当量从作用物传递进入呼吸链，但中间尚需另一电子传递体称为电子转移黄素蛋白(electron transferring flavo protein,ETFP，辅基为 FAD)参与才能完成。(三)铁硫蛋白 (iron sulfur proteins,Fe-S)又称铁硫中心，其特点是含铁原子。 铁是与无机硫原子或是蛋白质肽链上半胱氨酸残基的硫相结合，常见的铁硫蛋白有三种组合方式(a) 单个铁原子与 4 个半胱氨酸残基上的巯基硫相连。(b)两个铁原子、两个无机硫原子组成(2Fe-2S)，其中每个铁原子还各与两个半胱氨酸残基的 巯基硫相结合。 (c)由 4 个铁原子与 4 个无机硫原
18、子相连(4Fe 4S)，铁 与硫相间排列在一个正六面体的 8 个 顶角端；此外 4 个铁原子还各与一个半胱氨酸残基上的巯基硫相连(图 1)。图 1 铁 硫蛋白结构(a)单个铁 与半胱氨酸硫相连 (b)2Fe-2S (c)4Fe-4S铁硫蛋白中的铁可以呈两价(还原型)，也可呈三价(氧化型) ，由于铁 的氧化、还原而达到 传递电子作用。 在呼吸链中它多与黄素蛋白或细胞色素 b 结合存在。(四)泛醌(ubiquinone,UQ 或 Q)亦称辅酶 Q(coenzyme Q)，为一脂溶性苯醌，带有一很长的侧链，是由多个异戊二 烯(isoprene)单位构成的，不同来源的泛醌其异戊二烯单位的数目不同，在哺
19、乳类动物组织中最多见的泛醌其侧链由 10 个异戊二烯单位组成。泛醌接受一个电子和一个质子还原成半醌，再接受一个电子和质子则还原成二氢泛醌，后者又可脱去电子和质子而被氧化恢复为泛醌。(五)细胞色素体系 1926 年 Keilin 首次使用分光镜观察昆虫飞翔肌振动时 ，发现有特殊的吸收光谱，因此把细胞内的吸光物质定名为细胞色素。细胞色素是一类 含有铁卟啉辅基的色蛋白，属于递电子体。线粒体内膜中有 细胞色素 b、c1、c、aa3，肝、肾等组织的微粒体中有细胞色素 P450。细胞色素 b、c1、c为红色细胞素，细胞色素 aa3 为绿色细胞素。不同的细胞色素具有不同的吸收光谱，不但其酶蛋白结构不同， 辅
20、基的结构也有一些差异。细胞色素 c 为 一外周蛋白，位于线粒体内膜的外侧 。细胞色素 C 比较 容易分离提纯，其 结构已清楚。哺乳 动物的Cyt c 由 104 个氨基酸残基组成，并从进化的角度作了许多研究。Cyt c 的 辅基血红素 (亚铁原卟啉)通过共价键(硫醚键)与酶蛋白相连(见图 2)，其余各种细胞色素中辅基与酶蛋白均通过非共价键结合。图 2 细胞色素 C 的辅基与酶蛋白的联接方式细胞色素 a 和 a3 不易分开，统称为细胞色素 aa3。和细胞色素 P450、b、c1、c 不同，细胞色素 aa3 的辅基不是血红素，而是血红素 A(见图 6?)。细胞色素 aa3 可将电子直接传递给氧，因
21、此又称为细胞色素氧化酶。 图 3 血红素 A 结构式铁卟啉辅基所含 Fe2+可有 Fe2+Fe3+e 的互变，因此起到传递电子的作用。 铁原子可以和酶蛋白及卟啉环形成 6 个配位键。细胞色素 aa3 和 P 450 辅基中的 铁原子只形成 5 个配位键，还能与氧再形成一个配位键，将电子直接传递给氧，也可与 CO、氰化物、H2S 或叠氮化合物形成一个配位键。细胞色素 aa3 与氰化物结合就阻断了整个呼吸链的电子传递，引起氰 化物中毒。 二 、呼 吸 链 中 各 种 传 递 体 的 排 列 顺 序 (一)确定排列 顺序的方法1.根据各种组分的标准氧化还原电位来确定。标准氧化还原电位的数值表示氧化还
22、原能力的大小，标准氧化还原电位负值越大，其还原性越 强，容易被氧化； 标准氧化还原电位正值越大，其氧化性越 强，容易被 还原。因此呼吸链中各种组分的排列顺序应当由低电位依次向高电位排列(图4)。 图 4 各种传递 体的标准氧化还原电位2.根据在有氧条件下氧化反应达到平衡时各种传递体的还原程度来确定。Chance 和 Williams 使用分光光度法测定离体的线粒体在有氧条件下三羧酸循环反应达到平衡时，呼吸链中各种传递体的还原程度。反应达到平衡时从底物一侧到氧一侧的各种传递体的还原程度应当是递减的，底物的一侧最高，氧一侧最低，如下表中数据所示。 表 1 有氧动态平衡 时电子传递体的还原程度传递体
23、 NAD FP Cyt b Cyt c Cty aa3还原型 % 53 20 16 6 1FP：黄素蛋白这种情况好象物理学上的联通管，图 6?A 中，若进水量等于出水量，即流量达到平衡时，离 进水口最近的水管中水位最高，离出水管最近的水管中水位最低，从进 水管到出水管水位逐渐减低，若把水流视为电子流，就是上述实验中的情况。3.使用特异的抑制剂 特异的抑制剂能阻断呼吸链 中的特定环节，阻断部位的底物一侧的各种传递体应为还原型，阻断部位的氧一侧的各种 传递体应为氧化型，正象我们阻断联通管的底部一样，阻断部位以前的各水管中水是满的，而阻断部位以后的各水管中水均流光(见图 5，B)。图 5 有氧氧化
24、稳定 时各种传递体的还原太分数A.不加抑制剂 B.加入抗霉 A 阻断复合物：催化 NADH 氧化、CoQ 还原。 复合物：催化琥珀酸氧化、CoQ 还原复合物：催化 Co QH2 氧化、Cyt c 还原复合物：催化 Cyt c 氧化、O2 还原表 2 使用抗霉素 A 前后各种递电子体的还原型百分数FP Cyt b Cyt c+c1 Cty aa3琥珀酸 40 25 19 4琥珀酸抗霉素 A100 100 0 0从表中可以看出，FP、Cyt b 位于抗霉素 A 阻断部位之前，Cyt c、 cl、aa3 位于阻断部位之后。用不同的抑制剂作此实验，就可以确定呼吸链中各种传递体的排列顺序。4.在体外实验
25、中，将线粒体分成各种复合物，检测其各自催化的反应，再将其重组 ，检测其催化能力。 美国格林(Green)等实验室成功地将呼吸链分离成具有催化活性的四种复合物以及 CoQ 和 Cytc.检测各个复合物的功能发现：可以看出 CoQ 在复合物与， 与之间传递还原当量，Cyt c 在复合物 与 之间传递还原当量。他们又将这四种复合物 1：1：1：1 的比例混合，加上 CoQ 和 Cyt c 重组，基本上恢复了线粒体原有的催化能力。借助上述实验方法，呼吸链各组分的排列顺序已基本明确，但仍有些不一致的看法，其中以 CoQ 至细胞色素 C这一部分研究得还很不清楚， 对于 Fe-S 和 CoQ 的定位和数量也
26、有争议。(二)氧化呼吸 链1.NADH 氧化呼吸链 人体内大多数脱氢酶都以NAD+作辅酶，在脱氢酶催化下底物 SH2 脱下的氢 交给NAD+生成 NADH+H+，在 NADH 脱氢酶作用下，NADH+H+将两个 氢原子 传递给 FMN 生成 FMNH2，再将氢传递至 CoQ 生成 CoQH2，此 时两个氢原子解离成 2H+ +2e,2H+游离于介质中，2e 经 Cyt b、c1、c、aa3 传递，最后将 2e 传递给 1/2O2，生成 O2-,O2 与介质中游离的 2H+结合生成水，综合上述传递过程可用图 6 表示。 图 6 NADH 氧化呼吸链SH2：作用物；(Fe-S)：铁硫中心；Cyt:
27、细胞色素2.琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸在琥珀酸脱氢酶作用下脱氢生成延胡索酸，FAD 接受两个氢原子生成 FADH2，然后再将氢传递给 CoQ，生成 CoQH2，此后的传递和 NADH氧化呼吸链相同，整个传递过 程可用图 7 表示。 图 7 琥珀酸氧化呼吸 链(Fe-S)：铁硫中心：b:琥珀酸脱氢酶复合体的细胞色素3.线粒体氧化呼吸链总结 线粒体中物质代谢会生成大量的 NADH+H+和 FADH2-它们可来自丙酮酸氧化脱 羧、三羧酸循环、脂肪酸的 -氧化和 L-谷氨酸的氧化脱氨等反应，现 将某些重要底物氧化 时的呼吸链总结于图 8。图 8 线粒体中某些底物氧化 时的呼吸链 *ETF：电子传递黄素蛋
28、白， 辅基为 FAD三 、胞 浆 中 NADH 的 转 移 体内很多物质氧化分解产生 NADH，反应发生在线粒体内，则产 生的 NADH 可直接通过呼吸链进行氧化磷酸化，但亦有不少反应是在线粒体外进行的，如 3-磷酸甘油醛脱氢反应，乳酸脱氢反应及氨基酸联合脱氨基反应等等。由于所产生的 NADH 存在于线粒体外，而真核细胞中，NADH 不能自由通过线粒体内膜，因此，必须借助某些能自由通过线粒体内膜的物质才能被转入线粒体，这就是所谓穿梭机制，体内主要有两种穿梭机制。1. 磷酸甘油穿梭(glycerol -phosphate shuttle)该穿梭机制主要在脑及骨骼肌中，它是借助于 -磷酸甘油与磷酸
29、二羟丙酮之间的氧化还原转移还原当量，使线粒体外来自 NADH 的还原当量进入线粒体的呼吸链氧化，具体过程如图 9。图 9 磷酸甘油穿当胞液中 NADH 浓度升高时，胞液中的磷酸二羟丙酮首先被 NADH 还原成 磷酸甘油(3磷酸甘油)，反应由甘油磷酸脱氢酶( 辅酶为 NAD+)催化，生成的 磷酸甘油可再经位于线粒体内膜近外侧部的甘油磷酸脱氢酶催化氧化生成磷酸二羟丙酮。线粒体与胞液中的甘油磷酸脱氢酶为同工酶，两者不同在于线 粒体内的酶是以 FAD 为辅基的脱氢酶，而不是 NADH+，FAD 所接受的质子、电子可直接经泛醌、复合体、传递到氧，这样线粒体外的还 原当量就被转运到线粒体氧化了，但通过这种
30、穿梭机制果只能生成 2 分子 ATP 而不是 3 分子 ATP。2.苹果酸，天冬氨酸穿梭(malate aspartate shuttle)：这种穿梭机制主要在肝、肾、心中 发挥作用，其穿梭机制比较复杂，不仅需借助苹果酸、草酸乙酸的氧化 还 原，而且还要借助 酮酸与氨基酸之间的转换，才能使胞液中来的 NADH 的还原当量转移进入线粒体氧化，具体过程如图 10。图 10 苹果酸天冬氨酸穿梭 GOT：谷草转氨酸； MDH：苹果酸脱氢酶当胞液中 NADH 浓度升高时，首先还原草酰乙酸成为苹果酸，此反应由苹果酸脱 氢酶催化，胞液中增多的苹果酸可通过内膜上的二羧酸载体系统与线粒体内的 酮戊二酸交换；进入
31、线粒体的苹果酸，经苹果酸脱氢酶催化又氧化生成草酰乙酸并释出 NADH，还原当量从复合体 I 进入呼吸链经 CoQ、复合体、传递，最 image/005061360 后给氧，所以仍可产生 3 分子 ATP，与在线粒体内产生的NADH 氧化相同。与此同时线粒体内的 酮戊二酸由于与苹果酸交换而减少，需要补充，于是在 转氨酶作用下由谷氨酸与草酰乙酸进行转氨基反应，生成 酮戊二酸和天冬氨酸，天冬氨酸借线粒体膜上的谷氨酸天冬氨酸载体转移系统与胞液的谷氨酸交换，从而补充了线粒体内谷氨酸由于转氨基作用而造成的损失，进入胞液的天冬氨酸再与胞液中 酮戊二酸进行转氨基，重新又产生草酰乙酸以补充最初的消耗，从而完成整
32、个穿梭过程。ATP 的生成、储存和利用ATP 几乎是生物组织细胞能够直接利用的唯一能源，在糖、脂类及蛋白质等物质 氧化分解中释放出的能量，相当大的一部分能使 ADP 磷酸化成为 ATP，从而把能量保存在 ATP 分子内。ATP 为一游离核苷酸，由腺嘌呤、核糖与三分子磷酸构成，磷酸与磷酸间借磷酸 酐键相连，当 这种高能磷酸化合物水解时(磷酸 酐键断裂)自由能变化(G) 为 30.5KJ/mol，而一般的磷酸酯水解时(磷酸酯键断裂)自由能的变化只有8 至 12KJ/mol，因此曾称此磷酸酐键为高能磷酸键，但实际上这样的名称是不够确切的，因为一种化合物水解时释放自由能的多少取决于该化合物整个分子的结
33、构，以及反应的作用物自由能与产物自由能的差异，而不是由哪个特殊化学键的破坏所致，但为了叙述及解释问题方便，高能磷酸键的概念至今仍被生物化学界采用。ATP 是一高能磷酸化合物，当 ATP 水解时首先将其分子的一部分，如磷酸(Pi)或腺苷酸(AMP)转移给作用物，或与催化反应的酶形成共价结合的中间产物，以提高作用物或酶的自由能，最终被转移的 AMP 或 Pi 将被取代而放出，ATP 多以 这种通过磷酸基团等转移的方式，而非单独水解的方式，参加酶促反应提供能量，用以驱动需要加入自由能的吸能反应，ATP 水解反 应的总结如下：ATPADP+Pi或 ATPAMP+PPi(焦磷酸) 一 、ATP 的 生 成 方 式 体内 ATP 生成有两种方式
