我是进行环境微生物胞外电子传递研究的研究僧，看到这样专业相关的问题我有点兴奋。题主您的提问实际上是存在一些概念不清的，而之前的几个回答也太过含混。氧化磷酸化的关键在于氧化也就电子在电子供受体之间的传递。这里的氧化是指氧化还原反应的氧化，而不是仅仅局限在"氧"的电子受体还原。当然，这个过程在高等动植物中是依赖氧气的。这个结果如何产生是由于生物、生境进化的影响，离题太远这里不便展开。而在低等的微生物世界中，其他电子受体参与的氧化磷酸化过程的例子比比皆是。这也是很大一部分微生物能够厌氧生存的原因。
首先我想为题主理清一下概念。氧化磷酸化又称电子传递链磷酸化，是指呼吸链的递氢(或电子)和受氢过程与磷酸化反应相偶联并产生ATP的作用。递氢、受氢即氧化过程造成了跨膜的质子梯度差即质子动势，进而质子动势再推动ATP酶合成ATP。
氧气这种电子受体是广泛存在于自然界中的。但是一些厌氧生境和极端环境（例如河流底泥、土壤厌氧层、海洋沉积物），都是不存在氧气的氛围。另外生活在其中的细菌很多都没进化出好氧呼吸必需的活性氧去除系统。所以这些细菌也就顺理成章地利用起了在其生存环境中易得的电子受体（如铁锰矿物、硫酸盐硝酸盐等）作为电子受体进行了厌氧呼吸（这个只要经过呼吸链，就也算氧化磷酸化）。而相应的，厌氧呼吸的呼吸链和我们在生物化学教材中学习到的线粒体中的有氧呼吸电子传递过程，有相似的地方也由不同的地方，切不可因为学习了生物化学，就认为好氧呼吸是理所当然的事情。
下面给大家举几个例子吧~
在微生物异化金属还原过程中，三价铁矿物作为电子受体可以被还原成二价铁。
Nature Reviews Microbiology volume4, pages497–508(2006)
而在厌氧甲烷氧化中，也存在着和其他非氧电子受体的耦合。
Nature volume 440, pages 918–921 (13 April 2006)
另外环境污染物的微生物还原中也是存在类似过程的，即污染物充当电子受体。（惭愧了，鄙人的一点微小工作）
Environ. Sci. Technol., 2017, 51 (15), pp 8616–8623
其实电子受体的更换在化学热力学上只是改变了电化学的一个还原半反应，总的反应吉布斯自由能小于零，这个过程还是可以自发的。事实上，目前人们对于电子传递的研究甚至已经有些脱离了氧化态物质的范畴，通过电化学工作站调节工作电极的电势，同样可以维持电活性微生物的生存。
下面就是模式电化学活性细菌——硫还原地杆菌的一个例子。
当然，热力学可行只是这个过程的一方面，而含有相应催化的酶系统就是决定动力学上这个过程可否快速发生的影响因素啦~
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：知乎用户（登录查看详情）
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