電子伝達と、H+の条件を使うATP合成

ミトコンドリア内膜の電子伝達系（呼吸鎖）では、NADHなどから受け取った電子が受け渡されます。好気的な条件では、最後に酸素が電子とH+を受け取り、水ができます。この過程の一部は、H+をマトリックス側から膜間腔側へ運ぶことに結び付きます。ATP合成酵素は、内膜を隔てたH+の濃度差と電気的な差を利用します。H+が戻る流れと結び付けて、ADPと無機リン酸からATPを作ります。電子の移動、H+の移動、ATP生成はつながる別々の関係です。酸素消費を測っただけで、ATP生成量が一律に決まるわけではありません。

内膜で電子・H⁺・ATP

上に外膜、その下に膜間腔、中央に内膜、下にマトリックスを置いた断面模式。内膜の左の電子伝達系と右のATP合成酵素は別の装置である。マトリックスのNADHなどから電子という破線矢印が電子伝達系へ入り、そこから別の電子の破線矢印が酸素へ向かう。酸素はH⁺も受け取り水になる。左のH⁺の実線矢印はマトリックスから電子伝達の一部の過程を通って膜間腔へ向かう。右のH⁺の実線矢印は膜間腔からATP合成酵素を通ってマトリックスへ戻る。ATP合成酵素から注記線で結び付くと示す先には、マトリックス側のADPとPiからATPを作る別の反応を置く。電子をATP合成酵素へ通す線や、H⁺をATPの材料に変える線、粒子の個数や収量は描かない。
好気的なミトコンドリア内膜の代表的な関係です。破線は電子、H⁺と付けた実線はH⁺の移動です。電子伝達の一部はH⁺を膜間腔へ運ぶことに結び付きます。酸素は電子とH⁺を受け取り水になります。ATP合成酵素は内膜を隔てたH⁺の濃度差と電気的な差を利用し、戻る流れとATP生成を結び付けます。ADPとPi（無機リン酸）からATPを作る側はマトリックスです。H⁺をATPの原料とはせず、複合体の全配置、係数、全収量や酸素量からATP量への一律換算は示しません。