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Oxidative Phosphorylation

Oxidative Phosphorylation

    氧化磷酸化是指在呼吸鏈中通過(guò)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)子梯度來(lái)推動(dòng)腺苷酸二磷酸(ADP)轉(zhuǎn)化為三磷酸(ATP)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞呼吸的最后一個(gè)步驟——線粒體內(nèi)膜上的呼吸鏈電子傳遞鏈上。

 
    在呼吸鏈中,通過(guò)細(xì)胞內(nèi)膜上的四個(gè)大復(fù)合物(I-IV),氧分子從外部進(jìn)入,被第四個(gè)復(fù)合物還原成水。這個(gè)過(guò)程中,復(fù)合物I、III和IV將質(zhì)子(H+)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞內(nèi)膜外一側(cè),形成電化學(xué)梯度,而復(fù)合物V(ATP酶)則利用這個(gè)梯度將ADP和無(wú)機(jī)磷酸(Pi)合成ATP。
 
    經(jīng)過(guò)前面的三個(gè)復(fù)合物,NADH和FADH2所提供的電子(通過(guò)哥克輔酶Q和細(xì)胞色素C等攜帶)被傳遞至復(fù)合物IV,與氧分子結(jié)合形成水,并伴隨著H+轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)膜外一側(cè),形成強(qiáng)的正電勢(shì)差。然后,ATP酶利用這種正電勢(shì)差,通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)膜上的轉(zhuǎn)子和固定體,促使ADP和Pi合成ATP。此過(guò)程被稱作化學(xué)聯(lián)合。
 
    氧化磷酸化是從生化反應(yīng)層面提供細(xì)胞所需能量的一種方式,對(duì)于維持細(xì)胞生命活動(dòng)而言至關(guān)重要。缺少氧分子或者其他呼吸鏈復(fù)合物組分的異??赡軐?dǎo)致氧化磷酸化過(guò)程的紊亂,影響細(xì)胞的能量供應(yīng),甚至導(dǎo)致疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此,氧化磷酸化是生命科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)非常重要的研究方向。