谢，磷酸化则为吸能反应或称合成代谢，所以体内的吸能与放能反应总是偶联进行的，
一个吸能反应无法独立进行。

在活性污泥工艺中，电子通过电子传输系统（ ETS），电子从高能量水平的电子源

（底物）转移到终端电子受体（氧气）[3].微生物以废水中的污染物（基质）作为生长的
碳源和能源，将污染物从废水中去除，并将其转化为新细胞质和 CO2 或其他形式。用化
学计量方程表示如下[4]：

碳源＋能源＋电子受体＋营养物→细胞生成量＋CO2＋还原后受体＋最终产物 

（1）

在大多数情况下，生长是平衡的，即微生物生长与基质利用是相关的，那么，去除

1 个单位基质就会产生 Y 单位微生物量。

 

基质＋ATP→细胞物质＋ADP＋PO43-

  

＋废弃产物 （2）

　　

在正常情况下，氧化反应（3）和磷酸化反应（4）是偶联的，即生物将物质氧化的

过程中同时伴随着 ADP 转化成 ATP 的磷酸化过程。

2.2 代谢解偶联机理

2.2.1 氧化磷酸化

目前，关于氧化磷酸化作用是如何偶联的机理尚不清楚，主要有三种学说，即化学

偶联学说、结构偶联学说和化学渗透学说。其中得到较多支持的是化学渗透学说，是英国
生化学家 P.Michell 于 1961 年提出的，其主要论点[1]是从呼吸链存在于线粒体内膜之上，
当氧化进行时，呼吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜之外侧，造成了膜内外两
侧间跨膜的化学电位差，这就是跨膜电位△ψ。它与内膜两侧形成的 pH 梯度（△pH）共
同构成了质子动力势△P，那么三者的关系可用下式表示：

?

　　△P= ψ-59 pH  

△

△



（2）

后者被膜上 ATP 合成酶所利用，使 ADP 与 Pi 合成 ATP（如图 2 所示）。