氧化磷酸化偶联部位

如前所述，氧化呼吸链电子传递过程复合体Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ有质子泵功能，1对电子经这些复合体传递分别向内膜胞质侧泵出4H＋、4H＋和2H＋（图5－23），这些部位与ADP的磷酸化偶联在一起，为ADP的磷酸化提供能量，称为氧化磷酸化的偶联部位。可根据下述实验方法和数据确定理论推测的氧化呼吸链中偶联生成ATP的部位。

（一）P/O比值

P/O比值是指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2mol O2所生成ATP的摩尔数，也即1对电子通过氧化呼吸链传递给氧所生成ATP分子数。氧化磷酸化过程中，1对电子通过氧化呼吸链传递给1个氧原子生成1分子H2O，释放的能量使ADP磷酸化合成ATP，通过实验可以确定此过程消耗的氧与磷酸，进而确定氧化磷酸化的偶联部位。

实验证实，NADH＋H＋通过NADH氧化呼吸链氧化，P/O比值接近3，说明NADH氧化呼吸链存在3个偶联ATP生成的部位。而琥珀酸脱氢时，P/O比值接近2，说明琥珀酸氧化呼吸链存在2个偶联ATP生成的部位。根据NADH、琥珀酸氧化呼吸链及P/O比值的差异，提示在NADH与CoQ之间存在一个偶联ATP生成部位（复合体Ⅰ）。而抗坏血酸底物通过Cyt c传递电子进行氧化，P/O比值接近1，提示Cyt c与O2之间应存在偶联ATP生成部位（复合体Ⅳ），而另一偶联ATP生成的部位在CoQ与Cyt c之间（复合体Ⅲ）。近年实验证实，1对电子经NADH氧化呼吸链传递，P/O比值约为2．5，即生成2．5分子ATP；1对电子经琥珀酸氧化呼吸链传递，P/O比值约为1．5，即生成1．5分子ATP。

（二）自由能变化

氧化磷酸化的偶联部位也可通过计算自由能变化来确定。根据热力学公式，标准自由能变化（ΔG0′）与还原电位变化（ΔE0′）之间存在以下关系：ΔG0′＝－n FΔE0′，n为传递的电子数，F为法拉第常数（96．5kJ/mol·V）。

从NAD＋到CoQ、CoQ到Cyt c、Cyt a3到分子氧的电位差分别为0．36、0．19、0．58V，根据上述标准自由能变化计算公式得到相应的ΔG0′分别约为－69．5、－36．7、－112kJ/mol，均大于生成每摩尔ATP所需能量（30．5kJ或7．3kcal）。因此，复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内各偶联一个ATP生成部位，均能提供足够生成ATP所需的能量。