【生化考点】：糖代谢——化学渗透学说

化学渗透学说（chemiosmotic theory）：该学说假设能量转换和偶联机构具有以下特点：①由磷脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子具有选择性　②具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜内　③膜上有偶联电子传递的质子转移系统　④膜上有转移质子的ATP酶。在解释光合磷酸化机理时，该学说强调：当氧化进行时，呼吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜之外侧（膜间隙），造成了膜内外两侧间跨膜的电化学势差，后者被膜上ATP合成酶所利用，使ADP与Pi合成ATP（光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力(proton motive force,pmf)，并由质子动力推动ATP的合成）。每4个质子顺着电化学梯度，从膜间隙进入线粒体基质中所放出的能量可合成一个ATP分子。一个NADH+的H+分子经过电子传递链后，可积累10个质子，因而共可生成2.5个ATP分子；而一个FADH2经过电子传递链后，只积累6个质子（少了复合体I的四个质子，因而只可以生成1.5个ATP分子。

与很多其它离子一样，质子具有疏水性，所以不能直接透过膜的双层磷脂。质子要沿着浓度差形成的梯度下行，必须经过管道蛋白质提供的亲水性通道，才能穿过膜。

在线粒子内膜上，质子只有一个穿过膜的渠道：一种名为ATP合成酶的跨膜蛋白。ATP合成酶靠顺着电化学梯度下行的质子流旋转。ATP合成酶旋转的时候，会催化ADP得到一个磷酸基，将质子梯度里的能量转化为ATP的形式。

F1F0-ATP合酶的结构与功能

质子通过这种蛋白质的扩散

驱动ATP合成和释放!

两个部分: F1和F0 （后者因为受寡霉素的抑制而得名）

F1：催化单元——由5种亚基组成（a3b3gde）

Fo：膜整合单元——质子通道（ab2c10）

氧化磷酸化的解偶联

氧化磷酸化与呼吸链通常是紧密偶联的，但是，低水平的质子泄漏时刻发生在线粒体内膜上，因此，确切地说，线粒体通常是部分解偶联的。解偶联一般是受解偶联剂作用所致。

有两类解偶联剂，一类为有机小分子化合物，通常为脂溶性的质子载体，带有酸性基团；另一类为天然的解偶联蛋白（UCP）。（这里主要介绍解偶联剂）

解偶联剂：

通过抑制呼吸链上的电子传递，阻止质子梯度的生成而间接抑制氧化磷酸化，例如抗霉素A、鱼藤酮和氰化物等

假设质子梯度里存储的能量没有用于合成ATP或者其它细胞活动，它会怎样呢？它会以热量的方式释放出来，有些细胞会故意将质子梯度用于发热，而不是合成ATP。这样看起来很浪费，但是对于需要保暖的动物来说，却是一个很重要的策略。举例来说，冬眠的哺乳动物（例如熊）有一种特殊的细胞，名为棕色脂肪细胞。棕色脂肪细胞会制造解偶联蛋白并嵌入到线粒体内膜中。这些蛋白质是让质子不经过ATP合成酶，就从膜间隙回到基质的通道。质子有了解偶联蛋白（比如刚才的UCP1）这一条回到基质的通道，梯度能量就可以以热量的形式散发出去。

氧化磷酸化的调控

[ΑTP]/[ΑDP]之比在细胞内对电子传递速度起着重要的调节作用，同时对还原型辅酶的积累和氧化也起调节作用。ΑDP作为关键物质对氧化磷酸化作用的调节称为呼吸控制。

( 1 )当细胞利用ΑTP做功时，细胞内ΑTP水平迅速下降，同时ΑDP的浓度迅速升高，电子传递也加速各种辅酶往复的氧化-还原；

( 2 )当ΑTP在细胞内积累时，ΑDP的浓度很低。这时电子传递变缓或停止，还原型辅酶浓度增加以致不能再接受电子，因此整个呼吸链也受到抑制或停止。

P/O值与氧化磷酸的调节

氧化磷酸化的效率可以通过测定P/O值来确定。P/O值是指电子传递过程中，每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷酸的摩尔数。消耗的氧原子数目相当于传递给氧气的电子数的1/2，消耗的无机磷酸等于氧化磷酸化产生的ATP。细胞内的氧化磷酸化是受到严格调控的，调控的手段主要是它与电子传递之间的反馈。确切的说是受ADP浓度控制，这种由ADP对氧化磷酸化的调节被称为呼吸控制。