底物水平磷酸化

底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）：物質在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物，而這些化合物可直接偶聯ATP或GTP的合成，這種產生ATP等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化。

基本介紹

• 中文名：底物水平磷酸化
• 外文名：substrate level phosphorylation
• 結果：高能分子
• 特點：放能

名詞解釋

底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）：是指物質在脫氫或脫水過程中，產生高能代謝物並直接將高能代謝物中能量轉移到ADP(GDP)生成ATP(GTP)的過程。

指在分解代謝過程中，底物因脫氫、脫水等作用而使能量在分子內部重新分布，形成高能磷酸化合物，然後將高能磷酸基團轉移到ADP形成ATP的過程。例如在糖的分解代謝過程中，甘油醛-3-磷酸脫氫並磷酸化生成甘油酸-1，3-二磷酸，在分子中形成一個高能磷酸基團，在酶的催化下，甘油酸-1，3-二磷酸可將高能磷酸基團轉給ADP，生成甘油酸-3-磷酸與ATP。

底物水平磷酸化

又如甘油酸-2-磷酸脫水生成烯醇丙酮酸磷酸時，也能在分子內部形成一個高能磷酸基團，然後再轉移到ADP生成ATP。

又如在三羧酸循環中，琥珀醯CoA（輔酶A）生成琥珀酸，同時伴有GTP的生成，也是底物水平磷酸化。

特點

底物水平磷酸化指高能化合物的放能水解作用或與基團轉移相偶聯的ATP合成作用。不包括光合磷酸化或呼吸鏈中氧化磷酸化的ATP生成過程。例如：糖酵解途徑中產生的高能磷酸化合物甘油酸-1，3-二磷酸和烯醇式磷酸丙酮酸在酶的作用下，高能磷酸基團轉移到ADP分子上生成ATP。又如三羧酸循環中產生的高能硫酯化合物琥珀醯輔酶A在酶的作用下水解成琥珀酸，同時使GDP磷酸化為GTP，GTP再與ADP作用生成ATP。這些都是底物水平磷酸化的實例。底物水平磷酸化沒有共同的作用機制。

差別

對於

不同於：氧化磷酸化（電子傳遞水平磷酸化）

1. 氧化磷酸化偶聯 在生物氧化過程中，代謝物脫下的氫經呼吸鏈氧化生成水時，所釋放出的能量用於ADP磷酸化生成ATP。氧化是放能反應，而ADP生成ATP是吸能反應，這兩個過程同時進行，即氧化時偶聯磷酸化的過程稱為氧化磷酸化。這種方式生成的ATP約占ATP生成總數的80%，是維持生命活動所需能量的主要來源。

2. 電子傳遞鏈中ATP形成的部位

3. 影響氧化磷酸化的因素

（1）ATP與ADP的調節作用： ADP/ATP比值下降，說明細胞儲備ATP較多，所以氧化磷酸化速度緩慢甚至停止。反之這個比值升高說明細胞需要ATP，於是氧化磷酸化加速進行。

（2）甲狀腺素的調節作用： 導致氧化磷酸化增強，促進物質氧化分解代謝，結果耗氧量和產熱量均增加。故甲狀腺機能亢進的病人常出現基礎代謝率（BMR）增高、怕熱，易出汗等症狀。

（3）氧化磷酸化的抑制劑：氧化磷酸化的抑制劑主要有兩類：一是抑制電子傳遞的抑制劑（呼吸鏈抑制劑）；另一類是使氧化磷酸化拆離的解偶聯劑。呼吸鏈抑制劑的作用與一定部位的電子傳遞體結合而阻礙其電子傳遞。

氧化磷酸化解偶聯劑不影響呼吸鏈的電子傳遞，但能減弱或停止ATP合成的磷酸化反應。最常見的解偶聯劑是2，4-二硝基苯酚（DNP）。