电子传递和氧化呼吸链

呼吸链与电⼦传递 在三羧酸循环中，⼄酰CoA氧化释放的⼤部分能量都储存在辅酶（NADH和FADH2）分⼦中。

细胞利⽤线粒体内膜中⼀系列的电⼦载体（呼吸链），伴随着逐步电⼦传递，将NADH或FADH2进⾏氧化，逐步收集释放的⾃由能最后⽤于ATP的合成，将能量储存在ATP的⾼能磷酸键。

■电⼦载体（electron carriers） 在电⼦传递过程中与释放的电⼦结合并将电⼦传递下去的物质称为电⼦载体。

参与传递的电⼦载体有四种∶黄素蛋⽩、细胞⾊素、铁硫蛋⽩和辅酶Q，在这四类电⼦载体中，除了辅酶Q以外，接受和提供电⼦的氧化还原中⼼都是与蛋⽩相连的辅基。

●黄素蛋⽩（flavoproteins）黄素蛋⽩是由⼀条多肽结合1个辅基组成的酶类，每个辅基能够接受和提供两个质⼦和电⼦。

●细胞⾊素（cytochromes）细胞⾊素是含有⾎红素辅基（图7-24）的⼀类蛋⽩质。

在氧化还原过程中，⾎红素基团的铁原⼦可以传递单个的电⼦。

⾎红素中的铁通过Fe3+和 Fe2+两种状态的变化传递电⼦；在还原反应时，铁原⼦由Fe3+状态转变成Fe2+状态；在氧化反应中，铁由Fe2+转变成Fe3+. 四个卟啉环都含有侧链，不同的细胞⾊素所含侧链不同。

图中所⽰是细胞⾊素c，⾎红素与多肽的两个半胱氨酸共价结合，但在⼤多数细胞⾊素分⼦中，⾎红素并不与多肽共价结合。

●铁硫蛋⽩（iron-sulfur proteins， Fe/S protein）铁硫蛋⽩是含铁的蛋⽩质，也是细胞⾊素类蛋⽩。

在铁硫蛋⽩分⼦的中央结合的不是⾎红素⽽是铁和硫，称为铁-硫中⼼（iron-sulfur centers)。

醌（uniquinone UQ）或辅酶Q（coenzyme Q）辅酶Q是⼀种脂溶性的分⼦，含有长长的疏⽔链，由五碳类戊⼆醇构成。

如同黄素蛋⽩，每⼀个醌能够接受和提供两个电⼦和质⼦（图7-26），部分还原的称为半醌，完全还原的称为全醌（UQH2）。

解释氧化呼吸链氧化呼吸链是生物体中产生能量的重要过程之一。

通过氧化呼吸链，有机物在细胞内被氧气氧化，同时释放出能量，产生三磷酸腺苷（ATP），在维持生命活动中起到重要作用。

氧化呼吸链主要发生在细胞的线粒体内。

线粒体是细胞内的“能量中心”，其中的某些部位包含了多个呼吸酶和载体分子。

这些呼吸酶和载体分子构成了氧化呼吸链。

氧化呼吸链主要由四个复合物组成，它们是复合物I、复合物II、复合物III和复合物IV。

每一个复合物都包含多种蛋白质和辅因子，它们相互协作形成了一个高效的能量释放系统。

在氧化呼吸链的第一步中，复合物I接收来自葡萄糖分解产物的负电子，将它们传递给辅因子辅酶Q。

随后，这些电子被辅酶Q与复合物III之间的蛋白质亮氨酸传递。

复合物III接收到这些电子后，将它们传递给另一个辅因子细胞色素c。

最后，细胞色素c将电子传递给复合物IV。

在复合物IV中，电子与氧气结合，形成水分子。

与此同时，复合物IV中的质子泵将质子跨越线粒体内膜，创建了质子梯度。

这个质子梯度被利用来产生ATP。

线粒体内膜中的复合物V（ATP合酶）利用质子梯度的能量，催化ADP和无机磷酸根结合形成ATP。

这个质子梯度的形成与线粒体内膜的不对称性密切相关。

线粒体内膜具有很高的不透性，只有质子通道允许质子通过。

当质子被抽出线粒体基质，形成质子梯度时，线粒体内膜会变得更加负电，这使得线粒体内膜的负电位差更大。

最终，当质子通过线粒体内膜的质子通道流向线粒体基质时，线粒体内膜的负电位差被解除，完成了氧化呼吸链过程中质子的转运。

氧化呼吸链的最终产物是水和ATP。

水是由氧气和质子结合而成的，而ATP是氧化呼吸过程中释放出的能量形式。

通过氧化呼吸链，生物体能够从食物中获得能量，并将其转化为细胞内能量分子ATP。

尽管氧化呼吸链是一种高效的能量产生过程，但它也存在一些问题。

例如，过程中产生的氧自由基会对细胞内的DNA、蛋白质和脂质等分子造成损伤。

为了应对这一问题，细胞内存在一系列的抗氧化防御系统，来保护细胞内的分子不受损害。

简述呼吸链的组成和传递过程呼吸链又称电子传递链，是由一系列电子载体构成的，从NADH或FADH2向氧传递电子的系统。

原型辅酶通过呼吸链再氧化的过程称为电子传递过程。

其中的氢以质子形式脱下，电子沿呼吸链转移到分子氧，形成粒子型氧，再与质子结合生成水。

放出的能量则使ADP和磷酸生成ATP。

电子传递和ATP形成的偶联机制称为氧化磷酸化作用。

整个过程称为氧化呼吸链或呼吸代谢。

葡萄糖的分解代谢中，一分子葡萄糖共生成10个NADH和2个FADH2，其标准生成自由能是613千卡，而在燃烧时可放出686千卡热量，即90%贮存在还原型辅酶中。

呼吸链使这些能量逐步释放，有利于形成ATP和维持跨膜电势。

原核细胞的呼吸链位于质膜上，真核细胞则位于线粒体内膜上。

呼吸链：生物氧化过程中，代谢物上脱下的氢经过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和电子传递体的传递，最后传递给分子氧并生成水，这种氢和电子的传递体系称为呼吸链或电子传递链。

组分：NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、Fe-S 蛋白、CoQ、Cytb、Cytc 1 、Cytc、Cyta.a 3 。

这些组分在线粒体内膜上以四个复合体和两个游离载体的状态存在。

复合体Ⅰ：NADH脱氢酶、Fe-S蛋白；复合体Ⅰ：琥珀酸脱氢酶、Fe-S蛋白，复合体Ⅰ：Cytb、Cytc 1 、Fe-S蛋白；复合体Ⅰ：Cyta.a 3 。

两个游离载体是COQ、Cytc。

这些复合体和游离载体组成了两条呼吸链，即NADH呼吸链和FADH 2 呼吸链。

各呼吸链的组成以及电子供体、受体如下。

NADH呼吸链：复合体Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、CoQ、Cytc。

电子供体：NADH，电子受体：O 2 。

FADH 2 呼吸链：复合体Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、CoQ、Cytc。

电子供体：琥珀酸，电子受体：O 2。

呼吸链与电子传递［细胞生物学］呼吸链与电子传递在三羧酸循环中，乙酰CoA氧化释放的大部分能量都储存在辅酶（NADH和FADH2）分子中。

细胞利用线粒体内膜中一系列的电子载体（呼吸链），伴随着逐步电子传递，将NADH或FADH2进行氧化，逐步收集释放的自由能最后用于ATP的合成，将能量储存在ATP的高能磷酸键。

■电子载体（electroncarriers）在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传递下去的物质称为电子载体。

参与传递的电子载体有四种∶黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q，在这四类电子载体中，除了辅酶Q以外，接受和提供电子的氧化还原中心都是与蛋白相连的辅基。

●黄素蛋白（flavoproteins）黄素蛋白是由一条多肽结合1个辅基组成的酶类，每个辅基能够接受和提供两个质子和电子。

●细胞色素（cytochromes）细胞色素是含有血红素辅基（图7-24）的一类蛋白质。

在氧化还原过程中，血红素基团的铁原子可以传递单个的电子。

血红素中的铁通过Fe3+和Fe2+两种状态的变化传递电子；在还原反应时，铁原子由Fe3+状态转变成Fe2+状态；在氧化反应中，铁由Fe2+转变成Fe3+.四个卟啉环都含有侧链，不同的细胞色素所含侧链不同。

图中所示是细胞色素c，血红素与多肽的两个半胱氨酸共价结合，但在大多数细胞色素分子中，血红素并不与多肽共价结合。

●铁硫蛋白（iron-sulfurproteins，Fe/Sprotein）铁硫蛋白是含铁的蛋白质，也是细胞色素类蛋白。

在铁硫蛋白分子的中央结合的不是血红素而是铁和硫，称为铁-硫中心（iron-sulfurcenters)。

醌（uniquinoneUQ）或辅酶Q（coenzymeQ）辅酶Q是一种脂溶性的分子，含有长长的疏水链，由五碳类戊二醇构成。

如同黄素蛋白，每一个醌能够接受和提供两个电子和质子（图7-26），部分还原的称为半醌，完全还原的称为全醌（UQH2）。

图7-26辅酶Q的氧化和还原形式辅酶Q的氧化还原分两步进行，先接受一个电子，得到部分还原，称为半醌，再得到一个电子，成为完全还原的醌，称为全醌。

人体两条重要氧化呼吸链的电子传递模式
人体有两个重要的氧化呼吸链，即第一氧化呼吸链和第二氧化呼
吸链。

这两条链子都是通过电子传递来促进氧化作用的。

第一氧化呼吸链又称为膜质氧化磷酸化链。

它有四个酶，分别是Nadh脱氢酶、苏氨酸脱氢酶、水合酶和氧化脱氢酶。

它的电子传递模
式如下所示：NADH进行脱氢作用，将加入氢原子，形成NADH氢还原物，然后该物质被苏氨酸脱氢酶转化成FADH2，再由水合酶转化成H2O和FAD。

之后，FAD进入氧化脱氢酶，产生大量的ATP。

第二氧化呼吸链也称为氧合酶呼吸链，它比第一氧化呼吸链要复
杂一些，它由七个酶组成，主要有NADH脱氢酶、苏氨酸脱氢酶、水合酶、细胞色素b海绵、细胞色素c海绵、细胞色素c1-海绵和细胞色素
o海绵。

它的电子传递模式如下：NADH进行脱氢作用，形成NADH氢还
原物，这种氢还原物进入苏氨酸脱氢酶，被转化成FADH2;FADH2穿过
水合酶，被转化成H2O和FAD,随后FAD穿过细胞色素b海绵、细胞色
素c海绵、细胞色素c1-海绵和细胞色素o海绵，并最终被氧化脱氢酶转化成大量的ATP。

总的来说，两条重要氧化呼吸链都是通过电子传递来促进氧化反
应的，而电子传递的过程主要由NADH脱氢酶、苏氨酸脱氢酶、水合酶、以及细胞色素b海绵、细胞色素c海绵、细胞色素c1-海绵和细胞色素
o海绵发挥作用。

生物化学电子传递链名词解释
生物化学电子传递链名词解释：在线粒体内膜上存在传递电子的一组酶的复合体,由一系列能可逆地接受和释放电子或H+的化学物质所组成,它们在内膜上相互关联地有序排列成传递链。

电子传递链(electron transport chain,ETC)是一系列电子载体按对电子亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统。

所有组成成分都嵌合于线粒体内膜或叶绿体类囊体膜或其他生物膜中,而且按顺序分段组成分离的复合物，在复合物内各载体成分的物理排列也符合电子流动的方向。

其中线粒体中的电子传递链是伴随着营养物质的氧化放能，又称作呼吸链。

线粒体中的链的主要组分包括:.它们都是分子.除泛醌外,其他组分都是蛋白质,通过其可逆传递电子. 它们在膜表面形成四个复合体，称为复合体Ⅰ(NADH复合体)，复合体Ⅱ(脱氢酶复合体)，复合体Ⅲ(细胞色素复合体)，复合体Ⅳ(复合体)。

依次经过复合物Ⅰ、、复合体Ⅲ、、复合体Ⅳ最终把电子传递给氧气，并将质子排到最终经线粒体ATP合酶生成2.5个ATP.FADH2经复合体Ⅱ、辅酶Q、复合体Ⅲ、细胞色素C、复合体Ⅳ最终把电子传递给氧气，并将质子排到线粒体膜间隙最终经ATP合酶生成1.5个ATP.由于前者的生成ATP量大于后者，所以前者称为主电子传递链，后者称为次电子传递链。

氧化呼吸链的组成及主要作用一、氧化呼吸链的组成氧化呼吸链是细胞内的一系列蛋白质复合物和分子，它们相互作用形成一个复杂的链式结构，参与细胞内的能量代谢过程。

氧化呼吸链主要由以下组成部分构成：1. NADH脱氢酶复合物：它是氧化呼吸链的第一个复合物，作用是将细胞内的NADH氧化成NAD+，并释放出电子。

这一过程将电子传递给下一个复合物。

2. 细胞色素b-c1复合物：这个复合物接收NADH脱氢酶复合物释放的电子，并将电子传递给下一个复合物。

同时，它还将电子传递给细胞色素c，进一步传递给细胞色素氧化酶复合物。

3. 细胞色素氧化酶复合物：这个复合物接收细胞色素b-c1复合物传递过来的电子，并最终将电子传递给氧气，将氧气还原为水。

这个过程释放出大量能量，用于细胞内的ATP合成。

4. ATP合成酶：这个酶位于氧化呼吸链的末端，它将能量从细胞色素氧化酶复合物传递过来的电子转化为ATP。

ATP是细胞内的能量储存形式，可以被细胞利用。

二、氧化呼吸链的主要作用氧化呼吸链是细胞内能量代谢的关键过程之一，它主要有以下作用：1. 产生ATP：氧化呼吸链通过电子传递的过程中释放出能量，这些能量用于合成ATP。

ATP是细胞内的能量储存分子，能够提供细胞进行各种生命活动所需的能量。

2. 氧化还原平衡：氧化呼吸链在将NADH氧化为NAD+的过程中，还将细胞内的还原物质氧化为氧化物质，维持了细胞内的氧化还原平衡。

这对于细胞正常的代谢活动非常重要。

3. 释放代谢产物：在氧化呼吸链的过程中，细胞内的代谢产物被氧化成水和二氧化碳，并释放到细胞外。

这些代谢产物的释放有助于细胞内外环境的平衡。

4. 调节细胞生理功能：氧化呼吸链通过调节细胞内的ATP水平，影响细胞的生理功能。

ATP的水平变化可以影响细胞的运动、分裂、分化等生命活动。

总结起来，氧化呼吸链是细胞内能量代谢的重要过程，通过将NADH氧化为NAD+，释放出能量，并将能量转化为ATP，为细胞提供能量。

第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的2015-07-07 71757 0第八章生物氧化生物体内，物质常可通过加氧、脱氢、失去电子的方式被氧化。

营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径进行脱氢反应，产生的成对氢原子（2个氢质子的形式存在，是生物氧化和2个电子）以还原当量NADH+H+或FADH2(biological oxidation)过程中产生的主要还原性电子载体。

机体在进行有氧呼吸时，这些还原性电子载体通过一系列的酶催化和连续的氧化还原反应逐步失去电子（电子传递），最终使氢质子与氧结合生成水。

同时释放能量，驱动ADP磷酸化生成ATP，供机体各种生命活动的需要。

第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成彻底氧化生成水和ATP的过程与细胞的呼吸有生物体将NADH+H+和FADH2关，需要消耗氧，参与氧化还原反应的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成一个连续的传递链，因此称为氧化呼吸链( oxidative respiratory chain)。

真核细胞ATP的生成主要在线粒体中进行，在氧化呼吸链中，参与传递反应的酶复合体按一定顺序排列在线粒体内膜上，发挥传递电子或氢的作用。

其中传递氢的酶蛋白或辅助因子称之为递氢体，传递电子的则称之为电子传递体。

由于递氢过程也需传递电子(2H++2e-)，所以氧化呼吸链也称电子传递链(electron transfer chain)。

一、氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成氧化呼吸链是由位于线粒体内膜上的4种蛋白酶复合体( complex)组成，分别称之为复合体I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。

每个复合体都由多种酶蛋白和辅助因子（金属离子、辅酶或辅基）组成，但各复合体含有自己特定的蛋白质和辅助因子成分（表8-1）。

各复合体中的跨膜蛋白成分使其能够镶嵌在线粒体内膜中，并按照一定的顺序进行排列（图8-1）。

其中复合体I、Ⅲ和Ⅳ镶嵌于线粒体内膜的双层脂质膜，而复合体Ⅱ仅镶嵌在双层脂质膜的内侧。