《生物化学(第2版)》教学课件08新陈代谢总论与生物氧化

第一节新陈代谢总论一、新陈代谢的概念与特征物质代谢能量代谢新陈代谢合成代谢（同化作用)分解代谢（异化作用）小分子大分子吸收能量释放能量大分子小分子新陈代谢是生物与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程。代谢的基本要略在于：产生ATP，还原力和构造元件（结构单位）用于合成生物大分子。新陈代谢的共同特征：1.反应条件温和2.高度调控3.每一条代谢途径都是不可逆的4.一个代谢途径至少存在1个限速步骤5.真核细胞中的代谢反应都有严格的细胞定位代谢途径的区域化分布内质网和高尔基体二、生物的营养类型不同生物对分子氧的依赖不同：——需氧生物、厌氧生物和兼性生物三、新陈代谢的一般过程（一）分解代谢的一般过程1、生物大分子的降解阶段2、单体分子初步分解阶段3、乙酰基完全分解阶段4、氢的燃烧阶段广义新陈代谢大致过程：营养物质消化吸收，中间代谢以及代谢产物排泄。狭义新陈代谢—中间代谢（二）合成代谢的一般过程合成所需碳源和氮源：来自分解代谢中间产物ATP供能：除了ATP外，GTP、UTP、CTP也能直接提供自由能推动生物体多种化学反应NADPH提供还原力：主要来自HMP途径。1、原料准备阶段：碳源，氮源，ATP及NADPH2、单体分子合成阶段3、生物大分子合成阶段4、细胞结构的构建等合成代谢与分解代谢的关系四、代谢研究的主要内容及方法代谢研究的主要内容：1.确定参与代谢反应的酶及辅酶的结构与功能。2.确定每条代谢途径中的底物、中间代谢物和终产物的结构、名称和代谢反应发生的细胞部位及条件。3.确定酶促反应系统的调节机制。代谢研究常用实验方法：1.活体内与活体外实验2.代谢物标记追踪实验3.代谢障碍实验4.突变体研究法5.测定特征性酶阐明代谢途径的常用实验方法：体内(invivo)实验：

用整体生物材料或离体器官进行中间代谢实验研究。例如：（1）给实验动物体内注射药物，造成人工糖尿病，进而

确定生糖氨基酸和生酮（酮体）氨基酸。（2）通过化学标记法确定脂肪酸的β-氧化过程体外实验(invitro)

：

用从生物体分离出来的组织切片，组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究代谢过程。例如：糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化等反应过程1.活体内与活体外实验2.代谢物标记追踪实验

（1）化学标记法：

如脂肪酸的β－氧化（2）同位素标记法：如：用14C标记CH314COOH，然后用于喂狗，检测从狗呼出的气体CO2

是否带有放射性标记？胆固醇分子中的碳原子来源于乙酰辅酶A。3.代谢障碍实验：使某种中间产物积累。（1）用抗代谢物（竞争性抑制剂）抑制正常代谢物的代谢（2）用酶的专一性抑制剂来阻抑中间代谢的某一环节，以推测代谢情况

本质是使代谢途径中的某种酶活性降低或丧失，或不能合成，从而使缺损之酶前面的中间产物大量积累，为研究提供方便。4.突变体研究法由于基因突变造成某种酶缺损,导致酶作用底物的积累。例题：举例说明如何利用酶的抑制剂研究代谢途径。5.测定特征性酶EMP途径：醛缩酶HMP途径：6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶TCA循环：柠檬酸合成酶软脂酸合成途径：乙酰辅酶A羧化酶磷酸解酮糖途径：5-磷酸木酮糖磷酸解酮酶ED途径：6-磷酸葡萄糖酸脱水酶第二节生物氧化又称细胞氧化，或细胞呼吸。能源物质在活细胞中氧化分解，释放化学能并转化为生物能的生化过程。1.有氧氧化：线粒体内有氧条件下，以O2作为电子最终受体，将燃料分子完全氧化分解，产生三大产物：CO2、H2O、ATP(底物燃烧完全，产能多。)生物氧化无氧氧化有氧氧化（一）生物氧化的涵义一、生物氧化概述EMP2NADH+H+2NAD+2.无氧氧化：胞浆内无氧条件下，氧化型物质作为电子受体，将燃料分子不完全氧化分解。底物燃烧不完全，产能少。C6H12O62C=OCOOHCH32NADH+H+2NAD+2CH3COOHHO-C-H（二）生物氧化的化学本质和特点化学本质：电子的得失。1.单纯失电子氧化反应2Cytb-Fe2+（电子供体）2Cytb-Fe3+（氧化型）2Cytc-Fe3+（电子受体）2Cytc-Fe2+（还原型）2e生物体内几种氧化方式：2.加氧氧化反应由加氧酶催化氧分子直接加入到有机分子中。如：3.脱氢氧化反应COOHCH2CH2COOHCOOHH-CC-HCOOH琥珀酸脱氢酶FADFADH24.加水脱氢氧化反应CH4

+NADH+O2CH3-OH+NAD++H2O甲烷单加氧酶生物氧化作用的特点1.细胞内进行，条件温和。2.是分步进行的酶促反应过程，能量逐步释放，一部分用于

ATP合成，一部分转变成热能。3.脱氢氧化是其主要方式，脱下的氢首先由辅酶接受，然后通

过一系列电子传递传给O2，产生水。4.生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化非同步进行。氢的氧化

在有氧条件下，经历了一系列电子传递，最终将氢交给氧,

产生水。碳氧化成有机羧酸后,脱羧产生CO2。5.水经常是许多生物氧化反应的氧供体。6.生物氧化受细胞的精确调节控制。二、生物氧化中的能量问题（一）氧化-还原电势1、氧化还原反应平衡式：

AAn+

-ne+ne还原态氧化态2、氧化还原电对：An+/A3、氧化还原电势：氧化还原电对获得电子（即An++ne）或失去电子（即A-ne）的趋势。即其氧化还原电位。只有

两个氧还对存在时才能形成。4、标准氧还电位：标准条件下，与标准氢电极比较所得电位差称该氧还对的标准氧还电位。物理化学中，测标准氧还电位时pH=0，生物化学中，测标准氧还电位时pH=75、常见生物氧还对的标准氧还电位（1）E0′越小（越负）失电子倾向越大，还原力越强，反之，得电子能力越强，氧化力越强（２）电子流动方向从负极到正极，即从低氧还电势到高氧还电势。（３）根据Ｅ０′的大小可以判断反应进行的方向例题：等摩尔浓度NAD+/NADH，草酰乙酸／苹果酸组成的反应体系，判断反应方向？NAD·2H－2H＋－2ｅNAD＋草酰乙酸＋2H＋＋2ｅ苹果酸NAD·2H＋草酰乙酸苹果酸＋NAD＋反应平衡向苹果酸方向进行解：查表8-3：NAD+/NADH(E0′-0.32v),草酰乙酸/苹果酸（E0′-0.166v

）NADH失去电子的能力比苹果酸强，所以，反应体系发生如下反应：6.非标准氧化还原电位

在非标准条件下，如果温度或物质的浓度改变了，氧化还原电位随之改变。根据能斯特（Nernst）方程，可计算非标准条件下的氧化还原电位。式中，E代表氧还对在非标准条件下（但pH=7.0）的氧还电位。（二）与热力学有关的基本概念1.热力学第一定律——能量守恒定律指能量既不能创造也不能消灭，只能从一种形式转变为另一种形式。生命活动所需要的能量来自物质的分解代谢。生命机体内的机械能、电能、辐射能、化学能、热能等可以相互转变，但生物体与环境的总能量将保持不变。2.热力学第二定律热的传导只能由高温物体传至低温物体。热的自发地逆向传导是不可能的。第二定律说明，热力学体系的运动有一定的方向性，即自高温流向低温。熵：

代表体系能量分散程度的状态函数，笼统地称为熵，用符号S表示。熵值也可以说是代表一个体系质点散乱无序的程度。一个体系的质点当变为更混乱时，它的熵值增加。熵的变化用△S表示，是正值。所以，热力学第二定律还可作如下的叙述：在隔离体系中，一个过程只有当其体系和周围环境的熵值总和增加时才能自发进行。任何一种物理或化学的过程都自发地趋向于增加体系与环境的总熵。

熵是指混乱度或无序性，是一种无用的能。作为衡量一个生物化学过程是否能够自发进行是困难的，化学反应的熵是不易测量的。一个生物化学过程是否能够自发进行可用自由能作为判断依据。3.自由能：凡是能够用于做功的能量（如合成反应，机械运动等）。

用G0表示。没有做功条件时，自由能将转变为热能散失。4.自由能变化（ΔG）：在化学反应中，反应物和产物各自都有特定的自由能。产物自由能的总和与反应物自由能的总和之差，就是该反应的自由能变化。——P216能的表现形式多种多样,热和功是两种主要的形式自由能变化（ΔG）_判断反应能否自发进行的函数ΔG＜0时：体系的反应能自发进行（为放能反应）。ΔG＞0时：反应不能自发进行，当给体系补充自由能时，才能推动反应进行。ΔG=0时：此时表明反应体系处于可自发进行与不可自发

进行之间。5.标准自由能变化在标准条件下，一个化学反应的自由能变化称标准自由能变化ΔG0表示。ΔG0=G20-G10热力学上标准条件：25℃，大气压为1个大气压，参加反应的物质和生成的物质浓度都是1mol/L。生物化学反应的环境pH为7，标准自由能变化用ΔG0′表示△Go和△G之间的区别：△Go是在特定条件下，一个化学反应的常数，因为是在标准状态下，这个值决定于参加反应的物质本身，所以每一个化学反应都有其特定的标准自由能变化。而△G是某一化学反应随参加反应物质的浓度，发生反应的pH和温度而改变的自由能变化。从以上的公式可以看出，一个化学反应自由能的变化△G，由两部分所决定，一部分是不变因素，即由反应物本身的性质所决定，另一部分是可变因素，即反应物和产物的浓度，反应的化学当量以及反应的温度。根据以上条件，对于任何一个化学反应，如果知道反应的温度，标准自由能变化，反应物和产物的浓度，就可以计算该反应的自由能变化。（三）标准自由能变化和平衡常数之间的关系生物体内的pH接近7，通常用△G0´表示生物体内的标准自由能变化。则：△G0´=-2.303RTlogKΔG0′=-nF△E0′例题：标准条件下，丙酮酸，乳酸，NAD+，NADH等摩尔浓度组成反应体系（1）判断反应平衡的方向（2）计算△G0′（四）标准自由能变化与标准氧化还原电位变化之间的关系解题：丙酮酸/乳酸：E0′=-0.19VNAD+/NADH：E0′=-0.32V∴△E0′=-0.19V-（-0.32）=0.13vNAD·2H-2e-2H+NAD+

丙酮酸+2e+2H+

乳酸（1）平衡向生成乳酸的方向进行。（2）ΔG0ˊ=-nF△E0′=-2×96.485×0.13=-25.0861KJ/molΔG0′﹤0，反应是放能反应，可以自发进行。（五）生命系统内的偶联化学反应①葡萄糖+Pi→6-磷酸葡萄糖+H20

△G0´=13.8kJ/mol②ATP+H20→ADP+Pi

△G0´=-30.5kJ/mol③葡萄糖+ATP→6-磷酸葡萄糖+ADP

总自由能变化△G0´=13.8+(-30.5)=-16.7kJ/mol，是一个较大的负值，反应顺利进行。（六）高能键、高能化合物1.高能键与高能化合物的涵义：

注意,高能键与键能的区分2.细胞中重要的高能键（1）高能磷酸键磷氧键型磷氮键型（2）高能硫酯键：如乙酰辅酶A磷氧键型化合物：二磷酸腺苷1，3-二磷酸甘油酸硫酯键型高能化合物：磷酸肌酸磷酸精氨酸磷氮键型——胍基磷酸化合物：3.高能化合物超高能化合物：（１）不同种类的高能化合物的生理功能不同多为脂酰基的活化状态，参与脂肪酸的分解与合成。它们的高能键一般不水解，主要作为细胞中的储能物质。作为生物能量的直接供体，参与各种生物分子的合成，主动运输，肌肉运动等高能硫酯键化合物：乙酰辅酶A等高能磷酸化合物（ATP、CTP、GTP、UTP）：核糖腺嘌呤酸酐键磷酯键（２）ATP的结构和作用ａ、ATP是生物细胞内能量代谢的偶联剂，起核心作用

ATP十H2OADP＋Pi

其ΔG0′=-30.51kJ／mol

当ADP＋PiATP时，也需吸收30.51kJ／mol的自由能ｂ、ATP在代谢反应中通过磷酸化活化底物（c）ATP作为共同中间传递体参加磷酸基团转移反应ATP作为磷酸基团共同中间传递体(3)磷酸肌酸和磷酸精氨酸是能量的贮存形式

ATP是能量的直接能源，但不是能量储存形式。(4)辅酶A的递能作用

在酶促转乙酰基的反应中，HS-CoA起着接受或乙酰辅酶A起着提供乙酰基的作用。乙酰CoA的硫酯键和ATP的高能磷酸键相似，在水解时可释放出31.38kJ/mol的自由能。注意总结乙酰辅酶A在代谢中的地位。三、生物氧化酶类（一）不需氧脱氢酶1.作用特点:（1）只激活底物脱氢，不能激活O2。（2）不需氧脱氢酶在有氧或无氧条件下都能催化底物脱氢氧化。氢的直接受体为NAD+、NADP+、

FAD、FMNSH2SNAD+NADH还原态电子传递体氧化态电子传递体1/2O2O2-2H+H2O无氧条件下通式：SH2SNAD+NADH还原态终产物氧化态中间产物有氧条件下作用通式：常见不需氧脱氢酶如表8-5，根据其辅酶不同分类：2.不需氧脱氢酶的种类a、与酶蛋白结合疏松，透析易除去。b、以NAD+为辅酶的多，生成NADH进入呼吸链产生

ATP；以NADP+为辅酶的少，生成的NADPH为合成反应提供还原力。c、催化仲醇基团的脱氢反应和氨基酸α-碳原子的氨甲基基团上的脱氢反应：例如：（１）以NAD+或NADP+为辅酶的不需氧脱氢酶以NAD+或NADP+为辅酶的不需氧脱氢酶以FMN或FAD为辅基的不需氧脱氢酶举例：CH2-COOHC=NH-CH2COOH--CH2-COOHCH-NH2-CH2COOH--CH2-COOHC=O-CH2COOH--NAD(P)HNAD(P)+L-谷氨酸脱氢酶H2ONH3

L-苹果酸草酰乙酸

L-苹果酸脱氢酶（２）以FMN或FAD为辅基的不需氧脱氢酶a、与酶蛋白结合紧密，透析不易除去。—黄酶（或黄素蛋白）b、生成FMNH2，FADH2进入呼吸链产生ATP。c、专一性催化烃链中相邻亚甲基“-CH2-CH2-”基团的脱氢反应，产物分子中产生双键。例如：FADFADH2琥珀酸脱氢酶NADH+H+

NAD+NADH脱氢酶位于线粒体内膜上，催化线粒体基质中的NADH脱氢氧化。注意：要与以NAD+为辅酶的脱氢酶区分。例题：判断是非NADH脱氢酶的辅酶是NAD+（）

R-CH=CH-C~SCoAO

R-CH2-CH2-C~SCoAO脂酰CoA脱氢酶FADFADH2NADH脱氢酶FMNFMNH2（二）需氧脱氢酶1.含义：以FMN或FAD为辅基的黄素蛋白。即需氧脱氢酶是黄酶。它催化底物分子脱氢氧化，脱下的氢与O2直接接触，生成H2O2

2.作用通式：SH2SFADFADH22O-O2H2O2过氧化氢酶H2O+O22H+

3.特点：（1）既催化底物脱氢，又激活分子氧。（2）由于不经过电子传递链，所以与能量代谢关系不密切。4.常见的几种需氧脱氢酶P224表8-6（三）氧化酶类1.含义：是含铜或铁的金属蛋白，不能从底物上脱氢，只能夺取底物上的电子对（2e）,用于激活O2,H+游离在介质中；氧化酶只能以分子氧为受体，无氧条件下不能起催化作用。2.作用通式:SH2S2Fe3+

2Fe2+

O2-1/2O2H2O2H+

3.重要的氧化酶细胞色素氧化酶：酚氧化酶：Cu2+Cu+四、生物氧化体系的类型（一）不需传递体的生物氧化体系1.氧化酶：含金属离子的蛋白2.需氧脱氢酶：黄素蛋白，辅基FAD或FMN（二）需传递体的生物氧化体系由不需氧脱氢酶和多个电子传递体组成第三节电子传递体及氧化磷酸化1.含义：不需氧脱氢酶从底物脱下的氢原子对（2H++2e）,经过一系列氧化还原反应逐步氧化，最后与氧结合成水。该反应过程中的一系列反应介质，实际起着传递电子的作用，被称为电子传递体。原核生物在质膜，真核

生物在线粒体内膜。一、电子传递体2.辅酶-Q（CoQ）HOOOOH+2H++2e-2H+-2eCoQCoQH2+2H++2e-2H+-2e又叫泛醌电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。在膜脂的疏水区域自由移动。3.四种蛋白质复合体1）NADH脱氢酶复合体即复合物I，是线粒体内膜上最大的一个蛋白质复合物。由酶蛋白、FMN、铁硫蛋白组成。它的作用是催化NADH的氧化脱氢以及Q的还原。NADH+H++QNAD++QH2NADH

Q还原酶2）琥珀酸脱氢酶复合体即复合物II，存在于线粒体内膜上的蛋白复合物。由酶蛋白、FAD、铁硫蛋白组成，作用是催化琥珀酸的脱氢氧化和Q的还原。琥珀酸延胡索酸ETF:电子传递黄素蛋白P229图8-113）复合体Ⅲ：细胞色素bc1复合物是线粒体内膜上的一种跨膜蛋白复合物，其作用是催化还原型QH2的氧化和细胞色素c（cyt.c）的还原。细胞色素：（简写为cyt.）是含铁的电子传递体，辅基为铁卟啉的衍生物，铁原子处于卟啉环的中心，构成血红素。细胞色素主要是通过Fe3+

Fe2+

的互变起传递电子的作用的。QH2-cyt.c还原酶由9个多肽亚基组成。活性部分主要包括细胞色素b和c1，以及铁硫蛋白（2Fe-2S）。QH2+2cyt.c（Fe3+）Q+2cyt.c（Fe2+

）+2H+QH2-cyt.c还原酶４）细胞色素c（cyt.c）是电子传递链中一个独立的蛋白质电子载体，位于线粒体内膜外表面。在电子传递过程中，cyt.c通过Fe3+

Fe2+

的互变起电子传递中间体作用。５）复合物IV：细胞色素c氧化酶是位于线粒体呼吸链末端的蛋白复合物。又称末端氧化酶（cytaa3）,由12个多肽亚基组成。cyta和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，还含有铜原子。在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生Cu+

Cu2+

的互变，将cytc所携带的电子传递给O2。膜间隙一侧基质一侧4.电子传递中的质子泵在电子传递链中共有3个质子泵，即NADH脱氢酶复合体（复合体I）、细胞色素bc1复合体（复合体III）和细胞色素氧化酶复合体（复合体Ⅳ）。线粒体内膜四种蛋白质复合体：复合体别名Mr(×106)辅酶或辅基电子流动方向传递2e泵出的质子数目ⅠNADH脱氢酶复合体或NADH-CoQ氧化还原酶0.7~0.9FMN、铁硫蛋白NADHFMN

铁硫蛋白

CoQ4Ⅱ琥珀酸脱氢酶复合体或琥珀酸-CoQ氧化还原酶0.14FAD、铁硫蛋白琥珀酸FAD

铁硫蛋白

CoQ0Ⅲ细胞色素bc1复合体或CoQ-细胞色素c氧化还原酶0.25血红素、铁硫蛋白CoQ2cytb

铁硫蛋白

2cytc1c4Ⅳ细胞色素c氧化酶或末端氧化酶0.16~0.17血红素Cu+Cu2+2cytc2cyta-a3O22真核生物线粒体内膜的电子传递途径:

电子沿NADH传递链传递到氧是一个高度放能过程，产生的能量主要用于转移质子，每一对电子从NADH传递到O2的过程中，共有10个质子从基质泵出到膜间隙。如果沿FADH2则有6个质子从基质泵出到膜间隙。二、呼吸链及氧化磷酸化

（一）呼吸链的概念及类型

１.呼吸链的概念代谢物上的氢原子被不需氧脱氢酶激活脱落后，经一系列传递体，最后传递给氧而生成水的全部体系，称为呼吸链。各成员的排列顺序:是按氧化还原电位由低到高排列；传递电子的过程中，释放自由能，一部分用于ATP的合成，一部分以热的形式放出。２.呼吸链类型-P234

线粒体基质不需氧脱氢酶线粒体内膜复合物I线粒体内膜复合物IIQ（电子传递黄素蛋白）NAD+(FAD)(FAD)(FAD)3.电子传递的抑制剂

NNa-NN思考：1.鱼藤酮能阻断琥珀酸脱氢酶的电子传递也能阻断α-酮戊二酸脱氢酶的电子传递，对吗？（）2.抗霉素A能阻断琥珀酸脱氢酶的电子传递也能阻断α-酮戊二酸脱氢酶的电子传递，对吗？（）3.氰化物中毒时被抑制的细胞色素是aa3，对吗？（）1）鱼藤酮：阻断NADH-Q内的电子传递，抑制复合物Ⅰ2）抗霉素A：阻断Q到C1的电子传递，抑制复合物Ⅲ3）氰化物等：阻断a3到O2的电子传递，抑制复合物Ⅳ

FMN（二）氧化磷酸化过程ADPATP底物产物能量底物水平磷酸化：ADPATP底物产物FADFADH2NAD+

NADHH2O电子传递水平氧化磷酸化：能量1.底物水平磷酸化（1）底物脱氢氧化时：

指底物在脱氢氧化或脱水过程中，因分子内能量重新分配而形成了一种高能磷酸化合物，这种高能磷酸化合物的磷酸基团及高能键,在激酶的催化下，可转移到ADP分子中产生ATP。如：3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶（2）底物脱水时：2.电子传递水平氧化磷酸化（1）含义：指底物脱下的氢在电子传递体系中的电子传递过程中，释放自由能，一部分用于ADP的磷酸化，产生ATP的过程。（2）氧化磷酸化的偶联部位判定NADH呼吸链有三个偶联部位的实验依据1.根据相邻组分△E0′，求△G0′根据△G0′=-nF△E0′，则△E0′﹥0.15V时，才能驱动一个磷酸化反应与之偶联。2.测P/O比值：1摩尔电子对，在电子传递过程中消耗1摩尔氧原子时，需要消耗的无机磷酸的物质的量。NADH呼吸链P/O=3FADH2呼吸链P/O=23.专一性抑制剂法：使用专一性呼吸抑制剂可以中断电子传递。例：反应体系中加抗霉素A和人工电子受体Fe3+NADHFMNCoQCytC12Fe3+2Fe2+1/2O2抗霉素A说明NADHCoQ是第一个偶联部位。测P/O=1真核生物线粒体中生成1分子ATP的过程P/O比值

每对电子通过复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ可导致10个质子从基质泵出；来自复合物Ⅱ中的FADH2的电子进入电子传递链只能导致6个质子从基质泵出。

大多数实验测定表明：每合成1分子ATP大约需要3个质子通过FoF1-ATP酶；同时，从细胞质转运合成ATP所需的Pi至线粒体基质要消耗1个质子。故每合成1个ATP需消耗4个质子。因此，1对H(即2e)经NADH呼吸链P/O比值为2.5，经FADH2呼吸链P/O比值为1.5。三、氧化磷酸化偶联机制1.化学偶联机制认为电子传递过程中，产生一种”活泼的高能共价中间物”，它随后的裂解推动氧化磷酸化作用。2.构象偶联机制认为电子传递链使线粒体内膜蛋白组分发生了构象变化，形成一种高能形式。这种高能形式通过ATP的合成而恢复其原来的构象。3.化学渗透假说化学渗透假说的要点：线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵；b.电子传递过程中，释放出来的能量，用于驱动膜内侧的H+迁移到膜外侧。这样，在膜的内侧与外侧就产生了跨膜质子梯度

(

pH)和电位梯度（

）；c.在膜内外势能差（

pH和

）的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和Pi合成ATP。证明化学渗透学说正确性的主要证据：氧化磷酸化的进行需要完整的线粒体内膜的存在。破损的内膜能够继续电子传递，但不再合成ATP。使用精确的pH计可以检测到一个呼吸活跃的线粒体的膜间隙的pH要比其基质的pH低0.75个单位。破坏质子梯度的化学试剂（如2,4-二硝基苯酚）能够抑制ATP的合成。人工建立的跨线粒