電子傳遞鍊各組分在線粒體内膜中不對稱分布,當高能電子沿其傳遞時,所釋放的能量将氫離子從基質泵到膜間隙,形成氫離子電化學梯度。在這個梯度驅使下,氫離子穿過ATP合成酶回到基質,同時合成ATP,電化學梯度中所蘊藏的能量儲存到ATP的高能磷酸鍵,電子及質子通過呼吸鍊上電子載體和氫載體的交替傳遞,在線粒體内膜上形成3次回路,導緻3對氫離子抽提至膜間隙,生成3個ATP分子。
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