8.14: ATP 产量

细胞呼吸每个葡萄糖分子产生 30 – 32 个 ATP。尽管大多数 ATP 是由氧化磷酸化和电子传递链 （ETC） 引起的，但 4 个 ATP 是事先获得的（2 个来自糖酵解，2 个来自柠檬酸循环）。

ETC 嵌入线粒体内膜，由四种主要蛋白质复合物和一种 ATP 合酶组成。NADH 和 FADH₂ 将电子传递给这些复合物，这些复合物将质子泵入膜间空间。这种质子分布在膜上产生浓度梯度。当质子通过 ATP 合酶流回线粒体基质时，梯度驱动 ATP 的产生。

对于 NADH 通过复合物 I 的每两个电子，总共泵送 10 个质子:复合物 I 和复合物 III 各泵送 4 个质子，而复合物 IV 泵送 2 个质子。复合物 II 不参与 NADH 引发的电子链。然而，FADH₂ 将 2 个电子传递给复合物 II，因此每个 FADH₂ 总共泵出 6 个质子（4 个质子通过复合物 III，2 个质子通过复合物 IV）。

合成 1 个 ATP 需要四个质子。由于每个 NADH 泵送 10 个质子，因此 1 个 NADH 产生 2.5 （10/4） 个 ATP。每个 FADH₂ 泵送 6 个质子，因此 1 个 FADH₂ 产生 1.5 （6/4） 个 ATP。

细胞呼吸每个葡萄糖分子最多产生 10 个 NADH 和 2 个 FADH₂。由于单个 NADH 产生 2.5 个 ATP，单个 FADH₂ 产生 1.5 个 ATP，因此氧化磷酸化产生 25 个 ATP + 3 个 ATP。在氧化磷酸化之前产生 4 个 ATP，每个葡萄糖分子最多产生 32 个 ATP。

重要的是，糖酵解发生在胞质溶胶中，而 ETC 位于线粒体（在真核生物中）。线粒体膜不渗透 NADH。因此，糖酵解产生的 2 个 NADH 的电子需要穿梭到线粒体中。一旦进入线粒体，电子就可以传递到 NAD⁺ 或 FAD。鉴于 ATP 产量不同，具体取决于电子载体，细胞呼吸的总产量为每个葡萄糖分子 30 至 32 个 ATP。