(二)氧化磷酸化偶联机理

　　1.化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)是20世纪60年代初由Peter Mitchell提出的，1978年获诺贝尔化学奖。其基本要点是电子经呼吸链传递时，可将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜外侧，产生膜内外质子电化学梯度(H+浓度梯度和跨膜电位差)，以此储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。具体说明如下：

　　递氢体和递电子体在线粒体内膜上交替排列。电子传递链在线粒体内膜中共构成3个回路，每个回路均有质子泵的作用。首先由NADH提供1个H+和2个e，加上线粒体基质内1个H+使FMN还原成FMNH2。FMNH2向内膜胞浆侧释出2个H+，将2个e还原铁硫簇(Fe-S)。第二个回路开始时Fe-S放出2个e重新被氧化，将2个e加上基质内的2个 H+传递给泛醌，使泛醌还原成QH2。

　　QH2移至内膜胞浆侧释出2个H+，而将2个e交给Cyt b。Cyt b是跨膜蛋白，1条多肽链上结合2个血红素辅基，根据其吸收光谱不同分别称之为b566和b562。还原型Cyt b将2个e交还给泛醌，加上基质内的2个H+又使泛醌还原成QH2。QH2将2个H+从胞浆侧释出，2个e依次通过Fe-S、C1、C、a、a3传递给氧，并与基质内的2个H+生成H2O。

　　后来的实验结果证实，复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ均具有质子泵的作用。每传递2个电子，它们分别向线粒体内膜胞浆侧泵出4H+、2H+和4H+。

　　2.ATP合酶在分离得到四种呼吸链复合体的同时还可得到复合体Ⅴ(Complex V),即ATP合酶(ATP synthase)。它位于线粒体内膜的基质侧，形成许多颗粒状突起。该酶主要由F0(疏水部分)和F1(亲水部分)组成。F1主要由α3β3γδε亚基组成，其功能是催化生成ATP，催化部位在β亚基中，但β亚基必须与α亚基结合才有活性。

　　F0由a1b2c9-12亚基组成。镶嵌在线粒体内膜中的c亚基形成环状结构，a亚基位于环外侧。F0与F1之间，其中心部位由γε亚基相连，外侧由b2和δ亚基相连。F1中的α3β3亚基间隔排列形成六聚体，部分γ亚基插入六聚体中央。由于3个β亚基与γ亚基插入部分的不同部位相互作用，使每个β亚基形成不同的构象。

　　当H+顺浓度递度经F0中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基发生旋转，3个β亚基的构象发生改变。紧密结合型(T)β亚基变成开放型(O)，释放ATP;ADP和Pi与疏松型(L)β亚基相结合;与紧密型β亚基结合的ADP和Pi生成ATP。因此，ATP在紧密结合型β亚基中生成，在开放型中被释放。