• 线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量；与细胞中氧自由基的生成、细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控有关。

氧化磷酸化——分子基础

• 概念：活细胞中伴随着呼吸链的氧化作用所发生的能量转换和ATP的形成过程

• 氧化磷酸化过程=能量转换过程：有机分子中储藏的能量—>高能电子—>质子动力势—>ATP

• 糖的有氧氧化(细胞氧化或生物氧化):(脂肪酸β氧化)

  ●糖氧化成丙酮酸 ●丙酮酸脱羧生成乙酰CoA ●乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化(释放的H+、电子和能量如何安置?)

• 氧化(电子传递、消耗氧, 放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能)同时进行，密切偶连，分别由两个不同的结构体系执行

<aside> ⭕ 电子传递链(electron-transport chain）的四种复合物，组成两种呼吸链：NADH呼吸链, FADH2呼吸链

• 电子传递链（Electron-transport chain）
• 复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物
• 复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物
• 复合物Ⅲ：细胞色素bc1复合物
• 复合物Ⅳ：细胞色素C氧化酶
• 主呼吸链(Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ)
• 次呼吸链(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)
• 注意 </aside>

<aside> ⭕ ATP合成酶（ATP synthase）(磷酸化的分子基础)

• ATP合成酶（ATP synthase）：位于线粒体内膜或者叶绿体的内囊体膜上，通过氧化磷酸化或光合作用催化ADP和无机磷合成ATP的酶，由F1头部和嵌入膜内的F0基部组成，也常见于细菌膜上。
• 偶联因子1的发现及功能预测
• 分子结构：Fo+F1
• 工作特点：可逆性复合酶
• ATP合成机制 —— 结合变构模型
• γ亚单位相对于aβ亚单位旋转——实验证据 </aside>

氧化磷酸化——偶联机制：化学渗透假说

质子跨过内膜向膜间间隙的转运也是一种电生成(electrogenesis)，即电压生成的过程。

因为质子跨膜转运使得膜间间隙积累了大量的质子，建立了质子梯度。由于膜间间隙质子梯 度的建立，使内膜两侧发生两个显著的变化:

1. 线粒体膜间间隙产生大量的正电荷，而线粒体基质产生大量的负电荷，使内膜两侧形成电位差
2. 两侧氢离子浓度的不同因而产生pH梯度

——线粒体内膜两侧电化学梯度的建立，能够形成质子动势， 只要有合适的条件即可转变成化学能储存起来。

<aside> ⭕ 化学渗透假说

Chemiosmotic Hypothesis, Mithchell,1961

电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子沿其传递时，所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙，形成H+电化学梯度。在这个梯度驱使下，H+穿过ATP合成酶回到基质，同时合成ATP，电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键。

A testable prediction followed from Mitchell’s hypothesis

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◆ 支持化学渗透假说的实验证据该实验表明：

1. 质子动力势乃ATP合成的动力
2. 膜应具有完整性
3. 电子传递与ATP合成是两件相关而又不同的事件

◆质子动力势(proton motive force)

As electrons move through the electron-transport chain, H+ are pumped out across the inner membrane, and form Proton motive force;

Electrons move through the inner membrane via a series of carriers of decreasing redox potential

<aside> ▫️ 质子动力势的其他作用

◆物质转运

◆产热：冬眠动物与新生儿的Brown Fat Cell线粒体产生大量热量

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