电子传递和氧化呼吸链

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。

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。

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。

第一节氧化呼吸链是由具有电子传递

功能的

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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FADH

2

(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FADH

2

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，

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)。