氧化磷酸化的效率可通过测定线粒体的P／O比值来判断。P／O比值是指某一代谢物作呼吸底物，每消耗1mol氧所消耗无机磷酸的物质的量。实验指明NADH呼吸链的P／O值是3，即每消耗1mol氧原子就要消耗3mol的无机磷酸，形成3mol ATP；FADH2链的P／O值是2，即消耗1mol氧原子可形成2mol ATP。从不同底物的氢所得到的P／O值不完全相同，故按不同底物参加呼吸链的P／O比值，可以推断氧化磷酸化的部位。
③影响氧化磷酸化的因素影响呼吸链的任何因素都影响氧化磷酸化的正常进行。可将这些因素分为三种类型（图7-4）：
图7—4链抑制剂、解偶联剂和离子载体抑制剂的作用部位a．呼吸链抑制剂有些物质以专一的结合部位抑制呼吸链的正常传递，影响氧化磷酸化作用，从而妨碍或破坏能量的供给。如阿米妥（麻醉药）、鱼藤酮（杀虫剂）、大黄酸和大黄素等物质抑制NADH—CoQ之间氢的传递；抗霉素A抑制CytobCytoc之间的电子传递；氰化物、叠氮化物、一氧化碳和硫化氢则抑制细胞色素氧化酶与分子氧之间的电子传递。因此，此类抑制剂可使细胞内呼吸停止，与此相关的生命活动停止，引起机体迅速死亡。
b．解偶联剂有些物质并不影响呼吸链中的电子传递，而解除氧化磷酸化的偶联作用，常将这类物质叫做解偶联剂。如2，4-二硝基苯酚（DNP）并不影响呼吸链氧化作用的正常进行，而使ADP不能磷酸化形成ATP。感冒或患某些传染性疾病时体温升高就是因为细菌或病毒产生的某种解偶联剂，影响氧化磷酸化作用的正常进行，导致较多能量转变成热能的结果。
c．离子载体抑制剂有些物质可与K＋或Na＋形成脂溶性复合物，将线粒体内的K＋转移到胞液。这种转移过程消耗了生物氧化过程释放的能量，从而抑制了ADP＋Pi生成ATP的磷酸化作用。这些抑制剂有寡霉素、缬霉素、短杆菌肽等。
（2）胞液中NADH的氧化磷酸化在糖代谢中糖酵解作用是在胞浆中进行的。在真核生物胞液中，NADH不能通过正常的线粒体内膜，要使糖酵解所产生的NADH进入呼吸链氧化生成ATP，需经过复杂的机制，现有的研究表明是通过α-磷酸甘油穿梭和苹果酸穿梭机制。
α-磷酸甘油穿梭作用主要存在于脑和骨骼肌中，苹果酸穿梭作用主要存在于肝和心肌中，如图7-5所示。
图7-5苹果酸穿梭作用
五、非线粒体氧化体系
线粒体以外的氧化体系被概括为非线粒体氧化体系。非线粒体氧化体系主要包括发生在光滑内质网中的微粒体氧化体系和存在于微体中的过氧化体氧化体系。该体系与能量生成无关，其主要生理意义在于处理和消除环境污染物、化学致癌物、药物和毒物以及体内代谢有害物质等。
1.微粒体氧化体系
微粒体氧化体系存在于细胞的光滑内质网上，其组成成分复杂，目前尚不完全清楚。根据催化底物加氧反应情况不同，可将它们分为两种类型。
（1）加单氧酶系加单氧酶系是由NADPH-细胞色素P450还原酶、细胞色素P450、FAD等组成的一种复杂酶系。其催化作用使氧分子中的一个氧原子被加到底物分子上，而另一氧原子与NADPH＋H＋上的两个质子化合成水。因催化作用具有双重功能又常叫做混合功能氧化酶，又因所催化的底物发生了羟化反应，还常称之为羟化酶。所催化的反应可简示为：
RH＋NADPH＋H＋＋O2ROH＋NADP＋＋H2O加单氧酶的主要功能在于：
①参与生物体内正常物质代谢。如肾上腺皮质类固醇的羟化、类固醇激素的合成、维生素D3的羟化以及胆汁酸、胆色素的形成等反应都与其有关。
②参与某些毒物（如苯并芘、苯胺等）和药物（如氨基吡啉、吗啡和苄甲苯丙胺等）
的解毒转化和代谢清除反应。
（2）加双氧酶系加双氧酶又叫转氧酶。催化两个氧原子直接加到底物分子特定的双键上，使该底物分子分解成两部分。其催化的反应通式可表示为：R=R‘＋O2R=O＋R’=O
例如，胡萝卜素加双氧酶催化β-胡萝卜素分解的反应如下：C10H12-CH=CH-H12C10
O22
C10H12-CHO
β-胡萝卜素视黄素
2.过氧化体氧化体系
（1）过氧化氢的生成过氧化体中含有较多的需氧脱氢酶，它们可分别催化L-氨基酸、D-氨基酸、黄嘌呤等物质脱氢氧化，产生过氧化氢。
H2NCRCOOHH＋O2＋H2OL-氨基酸氧化酶CRCOOHO＋NH3＋H2O2
由于多种需氧脱氢酶的催化作用使机体产生了大量的过氧化氢，而造成对机体的影响。
（2）过氧化氢对机体的影响过氧化氢对机体的作用具有两重性。有利的方面表现在：①在粒细胞和巨噬细胞中可杀死吞噬进来的有害细菌；②在甲状腺中参与酪氨酸的碘化反应有利于甲状腺素的合成等。然而，过氧化氢具有毒性，产生过多会对机体造成危害：①氧化含巯基的酶或蛋白质，导致它们丧失活性；②氧化生物膜中的不饱和脂肪酸形成过氧化脂质，损伤膜功能。过氧化脂质与蛋白质结合后进人溶酶体，难以分解排出，累积成脂褐素颗粒。
（3）机体对过氧化氢的处理和利用在过氧化体中存在着能有效分解过氧化氢的酶类，它们可将过氧化氢转化为对机体无害的物质重新利用起来。
①过氧化氢酶过氧化氢酶又称触酶，是含铁卧啉的结合酶，能催化过氧化氢分解为水和氧：
H2O2＋H2O22H2O＋O2
②过氧化物酶过氧化物酶也是含铁卟啉的结合酶。它可催化酚类或胺类物质脱氢，并使脱下的氢与H2O2反应生成H2O。反应通式如下：ROH＋H2O2RO＋2H2O或R-NH2＋H2O2R=NH＋2H2O
③谷胱甘肽过氧化物酶在许多组织细胞中（尤其在红细胞中）存在着含硒的谷胱甘肽过氧化物酶。可催化还原型谷胱甘肽（G-SH）与过氧化氢反应，使过氧化氢分解，从而保护膜脂和血红蛋白免受氧化，维持它们的正常功能。
G-S-S-G＋NADPH＋H＋谷胱基肽还原酶2G-SH＋NADP＋2G-SH＋H2O2谷胱甘肽过氧化酶G-S-S-G＋2H2O。
（第三节 ）生物能的利用
有生命的生物需要连续不断地输入自由能来保证机体的各种生理活动，如图7—7，生物体内能量的生成、贮存和利用总是围绕ADP磷酸化的吸能反应和ATP水解的放能反应进行的。
图7—6生物体内能量的生成和利用
不论是低等生物，还是高等生物，都是以ATP作为能量的中间载体，所以ATP是一切生物体中自由能的通用货币。
一、能量贮存
ATP是能量的携带者或传递者，但严格地说不是能量的贮存者。在可兴奋组织，如肌肉、神经组织，肌酸磷酸是能量的贮存形式。当ATP合成迅速，机体的能量供大于求时，在肌酸磷酸激酶催化下，将其所含能量转移给肌酸，以肌酸磷酸的形式贮存起来：
二、能量利用
当机体能量供不应求时，肌酸磷酸含有的能量不能直接为生物体利用，而必须将能量传给ADP生成ATP后再利用，ATP是能量的直接供应者。
体内有些合成反应不一定都直接利用ATP供能，而可以用其他核苷三磷酸。例如UTP用于多糖合成，CTP用于磷脂合成，GTP用于蛋白质合成等。但物质氧化时释放的能量大都是必须先合成ATP，然后ATP可使UDP、CDP或GDP生成相应的UTP、CTP或GTP。
