氧化磷酸化是一個生物化學(xué)過程，具體是指在生物氧化過程中伴隨著ATP(腺苷三磷酸)生成的一種反應(yīng)，即物質(zhì)在體內(nèi)氧化時釋放的能量通過呼吸鏈(電子傳遞鏈)供給ADP(二磷酸腺苷)與無機(jī)磷酸合成ATP的偶聯(lián)反應(yīng)。這一過程也可以理解為有機(jī)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(qū)動ATP合成的過程。

發(fā)生場所與機(jī)制

發(fā)生場所：在真核細(xì)胞中，氧化磷酸化主要發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上;在原核生物中，則發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。

參與體系：參與氧化及磷酸化的體系以復(fù)合體的形式分布在線粒體的內(nèi)膜上，這些復(fù)合體構(gòu)成呼吸鏈(也稱電子傳遞鏈)。呼吸鏈中的復(fù)合體一般包括NADH-Q還原酶(復(fù)合體Ⅰ)、琥珀酸脫氫酶(復(fù)合體Ⅱ)、Cytochrome C氧化還原酶(復(fù)合體Ⅲ)和Cytochrome C氧化酶(復(fù)合體Ⅳ)等。

反應(yīng)機(jī)制：有機(jī)物在分解過程中釋放的能量，驅(qū)動電子從NADH或FADH2等還原型輔酶傳遞到氧氣，形成水和ATP。電子在傳遞過程中會經(jīng)過一系列的酶(復(fù)合體)，每步只釋放少量的能量。這些能量被用來驅(qū)動ADP與無機(jī)磷酸合成ATP。同時，質(zhì)子被泵入線粒體內(nèi)膜空間，產(chǎn)生跨膜質(zhì)子梯度，這一梯度蘊(yùn)含的能量最終也被用來驅(qū)動ATP的合成。

生理意義

1.ATP生成：氧化磷酸化是生物體內(nèi)ATP生成的主要途徑，為細(xì)胞提供能量支持各種生命活動。

2.物質(zhì)代謝與能量平衡：這一過程不僅為細(xì)胞提供了能量來源，還參與了細(xì)胞的物質(zhì)代謝和能量平衡調(diào)節(jié)。

3.細(xì)胞呼吸作用：氧化磷酸化與細(xì)胞的呼吸作用直接相關(guān)，是維持細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)和核心過程之一。

相關(guān)指標(biāo)介紹：

Na+K+-ATP酶活性檢測

Na+K+-ATP酶廣泛分布于植物、動物、微生物和細(xì)胞中，可催化ATP水解生成ADP和無機(jī)磷。通過測定無機(jī)磷的量可以確定ATP酶活性。檢測過程中通常需要使用可見分光光度計等儀器，并遵循一定的操作步驟和條件，如樣本處理、試劑添加、反應(yīng)時間控制等，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

Ca++Mg++-ATP酶活性檢測

Ca++Mg++-ATP酶(Ca++Mg++-ATPase)在細(xì)胞生理活動中扮演著關(guān)鍵角色，它存在于組織細(xì)胞及細(xì)胞器膜上，能夠催化質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的ATP水解，這一過程中釋放出能量，用于驅(qū)動細(xì)胞內(nèi)的鈣離子進(jìn)行主動轉(zhuǎn)運(yùn)。通過測定無機(jī)磷的量也可以確定ATP酶的活性高低。生化法是一種高效、精準(zhǔn)的檢測Ca++Mg++-ATP酶活性的方法。

ATP含量檢測

基于ATP腺嘌呤的堿基上存在共軛雙鍵，該雙鍵在340nm的波長下具有強(qiáng)的吸收峰的原理，也可以用來測定ATP的含量。

線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性檢測

線粒體呼吸鏈復(fù)合體檢測對于生物體內(nèi)能量代謝和抗氧化過程的研究具有重要意義，目前的主要檢測方法包括酶促還原法、非酶促還原法、電化學(xué)法和光譜分析法等。以下是針對各個復(fù)合體的具體檢測方法：

復(fù)合體Ⅰ活性檢測：基于線粒體呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ能夠催化NADH脫氫生成NAD+，通過直接讀取340nm下NADH的氧化速率可以計算出該酶活性的大小。

復(fù)合體Ⅱ活性檢測：復(fù)合體Ⅱ的催化產(chǎn)物還原型輔酶Q可進(jìn)一步還原2,6-二氯吲哚酚(DCIP)，DCIP在605nm有特征吸收峰。通過檢測DCIP的減少速率可以計算復(fù)合體Ⅱ的活性。另外，也可以通過測量琥珀酸氧化過程中DCIP的還原速率來進(jìn)行。

復(fù)合體Ⅲ活性檢測：線粒體呼吸鏈復(fù)合體Ⅲ把還原型CoQ的氫傳遞給Cytochrome C，生成還原型Cytochrome C。與氧化型Cytochrome C不同，還原型Cytochrome C在550nm有特征光吸收。因此，550nm光吸收增加速率能夠反映線粒體呼吸鏈Ⅲ酶活性。

復(fù)合體Ⅳ活性檢測：還原型Cytochrome C在550nm有特征光吸收，線粒體呼吸鏈復(fù)合體Ⅳ可以催化還原型Cytochrome C生成氧化型Cytochrome C。因此，550nm光吸收下降速率能夠反映線粒體呼吸鏈復(fù)合體Ⅳ酶活性。

復(fù)合體Ⅴ活性檢測：復(fù)合體Ⅴ是線粒體氧化磷酸化和葉綠體光合磷酸化合成ATP的關(guān)鍵酶，可以水解ATP產(chǎn)生ADP和Pi。通過測定Pi增加速率可以測定復(fù)合體Ⅴ活性。