磷酸原
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磷酸原,是一类能够储存高能量的储能化合物,主要存在于动物的肌肉组织中。这类化合物可以将高能磷酸盐的浓度维持在一定范围内,并避免三磷酸腺苷(ATP)浓度过高。在肌肉组织突然需要大量能量时,其可以维持高能磷酸盐的储备水平,以弥补糖酵解和氧化磷酸化(均为糖代谢供能的关键步骤)短时间内的供能缺口。磷酸原的供能十分迅速,但总量有限。
用作磷酸原的实际生物分子因生物体不同而不同。大多数动物将精氨酸作为磷酸原;然而,脊索动物将肌酸作为磷酸原。磷酸肌酸(CP或PCr),是肌酸激酶利用ATP合成的(反应可逆):
环节动物的磷酸原较为独特,例如蚯蚓的磷酸原是蚯蚓磷脂(胍乙基磷酸丝氨酸)。
磷酸原是由菲利普·埃格尔顿和他的妻子格蕾丝·埃格尔顿共同发现的。[1]
化学反应
磷酸原系统(ATP-PCr)存在于骨骼肌肌细胞的细胞质中,以及心肌细胞与平滑肌的细胞区室中。[2]
肌肉收缩时:
H2O + ATP → H+ + ADP + Pi (需要Mg2+ 辅助,ATP酶利用ATP来进行肌肉收缩)
H+ + ADP + 磷酸肌酸 → ATP + 肌酸 (需要Mg2+ 辅助,肌酸激酶催化,产生的ATP在上一个反应中被再次利用以使肌肉收缩)
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/11/Creatine_kinase_reaction.svg/220px-Creatine_kinase_reaction.svg.png)
2 ADP → ATP + AMP (磷酸肌酸耗尽时由腺苷酸激酶催化,产生的ATP又被用于肌肉收缩)
肌肉静息时:
ATP + 肌酸 → ADP + 磷酸肌酸 + H+ (需要Mg2+ 辅助,由肌酸激酶催化)
ADP + Pi → ATP (无氧糖酵解和氧化磷酸化过程中)
当磷酸原系统耗尽磷酸肌酸时,腺苷酸激酶催化反应产生的AMP主要由嘌呤核苷酸循环调节。[3][4]
参考文献
- ^ Semenza, Giorgio. Preface to Volume 36. Comprehensive Biochemistry. Elsevier. 1986: viii–ix.
- ^ Wallimann, T; Wyss, M; Brdiczka, D; Nicolay, K; Eppenberger, H M. Intracellular compartmentation, structure and function of creatine kinase isoenzymes in tissues with high and fluctuating energy demands: the ‘phosphocreatine circuit’ for cellular energy homeostasis. Biochemical Journal. 1992-01-01, 281 (1). ISSN 0264-6021. PMC 1130636
. PMID 1731757. doi:10.1042/bj2810021 (英语).
- ^ Bhagavan, N. V.; Ha, Chung-Eun. Chapter 19 - Contractile Systems. Bhagavan, N. V. (编). Essentials of Medical Biochemistry (Second Edition). San Diego: Academic Press. 2015-01-01: 339–361. ISBN 978-0-12-416687-5. doi:10.1016/b978-0-12-416687-5.00019-1.
- ^ Valberg, Stephanie J., 15. Skeletal Muscle Function, Kaneko, J. Jerry; Harvey, John W.; Bruss, Michael L. (编), Clinical Biochemistry of Domestic Animals 6th, Academic Press: 459–484, 2008 [2023-10-10], ISBN 978-0-12-370491-7