第三节 电子传递和氧化呼吸链

解释氧化呼吸链
氧化呼吸链是生物体利用氧气来产生能量的过程中的一个关键步骤。

这一过程发生在细胞的线粒体内，特别是线粒体的内膜。

氧化呼吸链涉及多个复杂的蛋白质和分子，其主要功能是将食物中的化学能转换为细胞能够利用的能量形式，即三磷酸腺苷（ATP）。

整个过程可以分为几个主要步骤：
1、糖代谢：
在细胞质中，糖类物质经过糖酵解和柯恩循环产生临时的能量分子，如辅酶A和NADH。

2、线粒体内膜传递：
辅酶A和NADH将产生的能量分子通过内线粒体膜转运到线粒体内。

3、氧化呼吸链：
在线粒体内膜上，存在一系列的电子传递蛋白质，它们组成氧化呼吸链。

NADH和FADH₂将其携带的电子输入到氧化呼吸链。

4、电子传递：
电子依次通过一系列的电子传递蛋白质，这些蛋白质构成了氧化呼吸链中的复杂结构。

电子在这个过程中释放出能量。

5、质子泵：
在电子通过氧化呼吸链的过程中，质子（氢离子）被从线粒体基质（内膜内侧）输送到线粒体间腔（内膜外侧）。

6、ATP合成：
质子梯度的形成产生了电化学势差，质子通过ATP合酶酶复合物，驱动ADP与磷酸根结合形成ATP。

7、氧还原：
最终，电子通过氧气来还原，形成水。

这是氧化呼吸链的最终步骤，也是细胞内将食物中的能量与氧气结合产生能量的过程。

结束语：
总体而言，氧化呼吸链是将食物中的电子能量通过一系列蛋白质复合物传递，并最终将电子与氧气结合形成水的过程。

这一过程产生的能量用于合成ATP，为细胞提供所需的能量。

第三节电⼦传递与氧化磷酸化第三节电⼦传递与氧化磷酸化三羧酸循环等呼吸代谢过程中脱下的氢被NAD+或FAD所接受。

细胞内的辅酶或辅基数量是有限的，它们必须将氢交给其它受体之后，才能再次接受氢。

在需氧⽣物中，氧⽓便是这些氢的最终受体。

这种有机物在⽣物活细胞中所进⾏的⼀系列传递氢和电⼦的氧化还原过程，称为⽣物氧化(biological oxidation)。

⽣物氧化与⾮⽣物氧化的化学本质是相同的，都是脱氢、失去电⼦或与氧直接化合，并产⽣能量。

然⽽⽣物氧化与⾮⽣物氧化不同，它是在⽣活细胞内，在常温、常压、接近中性的pH和有⽔的环境下，在⼀系列的酶以及中间传递体的共同作⽤下逐步地完成的，⽽且能量是逐步释放的。

⽣物氧化过程中释放的能量可被偶联的磷酸化反应所利⽤，贮存在⾼能磷酸化合物（如ATP、GTP等）中，以满⾜需能⽣理过程的需要。

线粒体中氧化磷酸化反应的⼀般机理⼀、呼吸链的概念和组成所谓呼吸链(respiratory chain)即呼吸电⼦传递链(electron transport chain)，是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电⼦传递总轨道。

呼吸链传递体能把代谢物脱下的电⼦有序地传递给氧，呼吸传递体有两⼤类：氢传递体与电⼦传递体。

氢传递体包括⼀些脱氢酶的辅助因⼦，主要有NAD+、FMN、FAD、UQ等。

它们既传递电⼦，也传递质⼦；电⼦传递体包括细胞⾊素系统和某些黄素蛋⽩、铁硫蛋⽩。

呼吸链传递体传递电⼦的顺序是：代谢物→NAD+→FAD→UQ→细胞⾊素系统→O2。

呼吸链中五种酶复合体(enzyme complex)的组成结构和功能简要介绍如下(图5-11，5-12)。

图 5-11 植物线粒体内膜上的复合体及其电⼦传递Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别代表复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ； UQ库代表存在于线粒体中的泛醌库1.复合体Ⅰ⼜称NADH∶泛醌氧化还原酶(NADH∶ubiquinone oxidoreductase)。

氧化呼吸链名词解释生物化学
氧化呼吸链是生物化学中一个重要的概念，它指的是细胞内一系列酶催化的反应，通过将有机分子中的化学能转换为三磷酸腺苷（ATP）的过程。

在氧化呼吸链中，有机分子（如葡萄糖、脂肪和蛋白质）首先被分解成能够进入线粒体内的分子，如葡萄糖被氧化为两个分子的丙酮酸。

然后，这些分子通过一系列的逐步氧化反应，释放出电子和氢离子（H+）。

这些电子和氢离子随后被传递到线粒体内膜上的氧化还原酶复合物中。

这些复合物内部存在电子传递过程，从而产生了一个电子梯度。

通过这个梯度，氢离子被移动到线粒体内膜的外侧，并通过ATP酶复合物，使ADP和磷酸形成ATP。

这个过程称为氧化磷酸化。

最终，氧化呼吸链的末端是氧化还原酶复合物IV，它将电子和氢离子与氧气结合，生成水。

这表明，在氧化呼吸链中，氧气是必需的。

没有氧气，细胞就无法将有机分子完全氧化，并无法产生足够的ATP。

总之，氧化呼吸链是细胞内一系列酶催化的反应，通过将有机分子中的化学能转换为ATP的过程。

它包括有机分子的分解和氧化过程，以及电子和氢离子的传递，最终产生ATP和水。

这个过程在维持细胞能量代谢和生存中起着关键作用。

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。

呼吸链与电子传递［细胞生物学］【同考网·执业医师考试】2011-6-18 来源：互联网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（图7-22）。

● 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+.图7-24 细胞色素c的血红素基团的结构及氧化还原状态的变化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，图7-25）。

图7-25 两种类型的铁硫蛋白的结构（a）2Fe-2S型铁硫蛋白；（b）4Fe-4S型铁硫蛋白醌（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。

生物氧化复习资料生物体内，物质氧化的常见方式：加氧、脱氢、失去电子营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径进行脱氢反应，产生的成对氢原子以还原当量NADH+氢离子或FADH2的形式存在，是生物氧化过程中产生的主要还原电子载体第一节氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成氧化呼吸链：生物体将NADH+氢离子和FADH2彻底氧化生产水和ATP的过程与细胞呼吸有关，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真核细胞中主要在线粒体中进行递氢体：传递氢的酶蛋白或辅助因子（递氢的过程也需传递电子）电子传递体：传递电子一）氧化呼吸链是由4种具有传递电子能力的复合体组成氧化呼吸链的四种蛋白酶复合体位于线粒体内膜上，分别为复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ其中复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ镶嵌于线粒体内膜的双层脂质膜，复合体Ⅱ仅镶嵌于双层脂质膜的内侧电子传递的过程主要通过金属离子价键的变化、氢原子（氢离子+电子）转移的方式进行。

本质是由电势能转化为化学能的过程复合体Ⅰ：NADH—泛醌还原酶复合体Ⅱ：琥珀酸—泛醌还原酶复合体Ⅲ：泛醌—细胞色素c还原酶复合体Ⅳ：细胞色素c氧化酶（一）复合体Ⅰ将NADH+氢离子中的电子传递给泛醌复合体Ⅰ中的电子传递路径：还原型NADH失去电子被氧化生成NAD+，其电子被复合体Ⅰ接受并传递给泛醌复合体Ⅰ可催化两个同时进行的过程：将一对电子从还原型的NADH传递到泛醌的过程中，可同时偶联质子的泵出过程，将4个氢离子从内膜基质侧泵到内膜胞质侧。

复合体Ⅰ有质子泵功能，所需能量来自于电子传递过程。

注：泛醌又称辅酶Q（CoQ），是一种小分子、脂溶性醌类化合物（二）复合体Ⅱ将电子从琥珀酸传递到泛醌复合体Ⅱ是柠檬酸循环中的琥珀酸脱氢酶，其功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌——琥珀酸的脱氢反应是FDA转变为FADH2，后者再将电子传递到铁硫中心，然后传递给泛醌注：铁硫中心是由氧化呼吸链中的铁硫蛋白其中的铁离子通过无机硫原子或铁硫蛋白中的半胱氨酸残基的硫原子相连，形成铁硫中心。

班级：生物1101 学号：1101602129 姓名：陆龑安概要：呼吸链又称电子传递链，是线粒体内膜上一组酶的复合体。

其功能是进行电子传递、质子传递及氧的利用，产生水和ATP。

呼吸链和电子传递在生物产能和代谢上起着至关重要的作用，影响着生物体细胞线粒体中的一系列产能过程。

因此了解呼吸链和电子传递对于学好生物细胞有氧呼吸和无氧呼吸的产能机制有着重要的作用。

关键词：呼吸链、电子传递、抑制剂1、呼吸链的介绍在三羧酸循环中，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。

需氧细胞内糖、脂肪、氨基酸等通过各自的分解途径所形成的还原性辅酶，包括NADH和FADH2通过电子传递途径被重新氧化。

即还原型辅酶上的氢原子以质子的形式脱下，其电子沿一系列按一定顺序排列的电子传递体转移，最后转移给分子氧并生成水，这个电子传递体系称为电子传递链。

由于消耗氧，故也叫呼吸链。

电子传递链在原核生物存在于质膜上，在真核细胞存在于线粒体内膜上。

2、呼吸链的组成及分类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。

2.1、呼吸链包含15种以上组分，主要由4种酶复合体和2种可移动电子载体构成。

其中复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、辅酶Q和细胞色素C的数量比为1：2：3：7：63：9。

2.1.1、复合体Ⅰ即NADH：辅酶Q氧化还原酶复合体，由NADH脱氢酶（一种以FMN为辅基的黄素蛋白）和一系列铁硫蛋白（铁—硫中心）组成。

它从NADH得到两个电子，经铁硫蛋白传递给辅酶Q。

铁硫蛋白含有非血红素铁和酸不稳定硫，其铁与肽类半胱氨酸的硫原子配位结合。