化学渗透 编辑

离子经过半透膜扩散的现象
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化学渗透（或称化学渗透偶联）是离子经过半透膜扩散的现象，跟渗透差不多。它们由较多离子的区域渗入较少离子区域，直到内外浓度平衡为止。化学渗透通常是发生在细胞的光合作用或呼吸作用中的ATP合酶（三磷酸腺苷合酶）里，利用该特性来制造ATP（三磷酸腺苷）。

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基本信息

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中文名：化学渗透

外文名：chemosmosis

见载刊物：《化学名词》科学出版社

公布时间：1991年

定义

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化学渗透是指借助跨膜电化学质子梯度(pH 及电位)来驱动像ATP 合成或分子逆浓度梯度跨膜等耗能过程,又称为化学渗透偶联。

过程

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①电子传递从NADH开始，复合物Ⅰ将还原型的NADH氧化，释放出的两个电子和一个H+质子被NADH脱氢酶上的黄素单核苷酸(FMN)接受，同时从基质中摄取一个H+ 将FMN还原成FMNH2，NADH被氧化成NAD+重新进入TCA循环;

②FMNH2 将一对H+质子传递到膜间隙，同时将一对电子经铁硫蛋白(FeS)传递给Q池中的两个辅酶Q;

③两个辅酶Q得到电子后从基质中摄取两个H+被还原成两个半醌(QH);

在线粒体里发生的化学渗透在线粒体里发生的化学渗透

④醌在内膜中通过扩散进行穿膜循环(醌循环)，两个半醌各从细胞色素b获得一个电子，并从基质中再摄取两个H+ 质子，形成两个全醌(QH2);

⑤当全醌扩散到内膜外侧时，便把两个电子传递给细胞色素C1，并向膜间隙释放一对H+ 质子，本身又被氧化成半醌;

⑥当半醌扩散到接近细胞色素b时，将携带的另两个电子传递给细胞色素b，并又向膜间隙释放一对H+，细胞色素b的一对电子又回到醌循环;

⑦细胞色素c1将接受的两个电子经细胞色素c和细胞色素氧化酶aa3传递给氧，将氧还原成H2O;

⑧一对电子经呼吸链传递到氧时，共将基质中3对H+ 泵到膜间隙，从而使膜间隙的H+ 浓度高于基质， 因而在内膜的两侧形成了电化学梯度。这种电化学梯度可驱动H+ 通过ATP合酶复合物进入基质， 每通过2个H+ 可产生1个ATP。

演化意义

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与光合作用耦联的ATP合成示意图与光合作用耦联的ATP合成示意图

驱动ATP合成的化学渗透偶联机制对早期生命至关重要，这也是地球生命光养起源学说的基础。利用跨膜H+梯度，将ADP和Pi成功地合成ATP，这可能是地球生命史上的一个重要事件。ADP和ATP应该是地球早期存在的生命构件，而ATP合成酶（ATPase）是后来演化的产物。形象地说，ATP-ADP就似一个微电池，ATP放电变成ADP，而ATPase似一个充电器，其电能则来自跨膜的H+梯度。大量的H+恰好是太阳光能裂解水的产物，同时，裂解水产生的电子也需要进行跨膜传递，这是借助一系列电子载体来实现的。

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