結構生物化學/氧化磷酸化迴圈（電子傳遞鏈迴圈）

線粒體電子傳遞鏈

定義

線上粒體基質和膜間隙之間，在內膜內，有 5 種複合物參與氧化磷酸化迴圈，也稱為電子傳遞鏈迴圈。

1. 在複合物 I - NADH 脫氫酶：NADH 被氧化為 NAD+：這個過程釋放電子，這些電子被 FMN（黃素單核苷酸）運輸到 Fe-S 中心（類似於血紅蛋白的血紅素基團），並將 Q（泛醌）還原為 QH₂（泛醇）。此外，還有 4 個質子從基質泵入膜間隙。
2. 在複合物 II - 琥珀酸脫氫酶：琥珀酸被氧化為延胡索酸：這個過程釋放電子，將 FAD 還原為 FADH₂，FADH₂ 將原始電子傳遞到 Q（泛醌）並將其還原為 QH₂（泛醇）。再次，質子被泵入膜間隙。
3. 在複合物 III - 泛醌細胞色素 c 氧化還原酶：Q 迴圈將電子從 QH₂ 傳遞到細胞色素 c（cyt c）。
4. 在複合物 IV - 細胞色素氧化酶：cyt c 將電子傳遞到氧氣 O₂（在 Cu-S 中心和血紅素的幫助下）。在這裡，水被釋放，證明了氧氣在有氧呼吸中的作用。再次，質子被泵入膜間隙。
5. 在複合物 V - ATP 合成酶：現在，泵入膜間隙的質子返回基質，一個旋轉複合物承擔著將線粒體中的 ADP 和無機磷酸結合成 ATP 用於細胞能量的工作。

ATP 合成酶

ATP 合成酶

當電子傳遞鏈傳遞電子並將 H+ 離子泵入膜間隙時，ATP 合成過程直到 ATP 合成酶才開始。氧化磷酸化的另一部分，在電子傳遞鏈之後，是 ATP 合成酶。ATP 合成酶是一種轉運蛋白，由四個部分組成：定子、轉子、內部杆和催化旋鈕。

1. 電子傳遞鏈泵入膜間隙的 H+ 離子首先會沿著它們的濃度梯度流過定子。定子固定在膜中。
2. 然後，H+ 離子會結合到轉子上，轉子的形狀有點像水輪。這種結合會導致轉子改變形狀，從而使其在膜內旋轉。
3. 轉子的旋轉會導致內部杆旋轉，從而導致催化旋鈕旋轉。催化杆的旋轉會導致杆中的催化位點將線粒體基質中的 ADP 和無機磷酸基團轉化為 ATP。

總的來說，ATP 合成酶的功能就像水輪。當膜間隙中 H+ 離子的濃度高於基質中的濃度時，H+ 離子會沿著 ATP 合成酶向下流動並促進 ATP 合成酶的轉子旋轉。這會導致 ATP 合成酶的其他組分旋轉。結果，ATP 可以從催化杆的催化位點生成。

化學滲透

化學滲透是離子跨膜沿其濃度梯度移動的過程。它將電子傳遞鏈和化學滲透耦合在一起，以產生 ATP。在電子傳遞鏈中，多蛋白結構將 H+ 離子泵出到膜間隙。隨著 H+ 離子的泵出，膜間隙中 H+ 的濃度升高。結果，H+ 離子將開始透過 ATP 分子流回染色體基質。透過這種運動，ATP 合成酶的心臟轉子將 ADP 轉化為 ATP。