概述
電子傳遞鏈是一系列電子載體按對電子親和力逐漸升高的順序組成的電子傳遞系統.所有組成成分都嵌合於線粒體內膜,而且按上述順序分段組成分離的複合物,在複合物內各載體成分的物理排列也符合電子流動的方向.又稱作呼吸鏈.
①黃素蛋白；②鐵硫蛋白；③細胞色素；④泛醌.它們都是疏水性分子.除泛醌外,其他組分都是蛋白質,通過其輔基的可逆氧化還原傳遞電子.
葡萄糖代謝中的大部分能量的釋放靠包括分子氧在內的電子傳遞系統或電子傳遞鏈來完成。電子傳遞鏈是存在於線粒體內膜上的一系列電子傳遞體，如FMN、CoQ和各種細胞色素等，分子氧是電子傳遞鏈中最後的電子受體。在電子傳遞鏈中，各電子傳遞體的氧化還原反應從高能水平向低能水平順序傳遞，在傳遞過程中釋放的能通過磷酸化而被儲存到ATP中，ATP的形成發生線上粒體內膜上。氧化磷酸化：磷酸化作用是和氧化過程的電子傳遞緊密相關的。與底物水平的磷酸化不同。
線粒體電子傳遞鏈
線粒體中的電子傳遞鏈的主要組分包括:①黃素蛋白；②鐵硫蛋白；③細胞色素；④泛醌.它們都是疏水性分子.除泛醌外,其他組分都是蛋白質,通過其輔基的可逆氧化還原傳遞電子. 它們在膜表面形成四個複合體，稱為複合體Ⅰ（NADH脫氫酶複合體），複合體Ⅱ（琥珀酸脫氫酶複合體），複合體Ⅲ（細胞色素還原酶複合體），複合體Ⅳ（細胞色素氧化酶複合體）。NADH依次經過複合物Ⅰ、輔酶Q、複合體Ⅲ、細胞色素C、複合體Ⅳ最終把電子傳遞給氧氣，並將質子排到線粒體膜間隙最終經線粒體ATP合酶生成2.5個ATP.FADH2經複合體Ⅱ、輔酶Q、複合體Ⅲ、細胞色素C、複合體Ⅳ最終把電子傳遞給氧氣，並將質子排到線粒體膜間隙最終經線粒體ATP合酶生成1.5個ATP.由於前者的生成ATP量大於後者，所以前者稱為主電子傳遞鏈，後者稱為次電子傳遞鏈。
光合電子傳遞鏈
光和電子傳遞鏈所謂光合鏈是指定位在光合膜上的，由多個電子傳遞體組成的電子傳遞的總軌道。現在較為公認的是由希爾(1960)等人提出並經後人修正與補充的"Z"方案("Z"scheme)，即電子傳遞是在兩個光系統串聯配合下完成的，電子傳遞體按氧化還原電位高低排列，使電子傳遞鏈呈側寫的"Z"形。
由此圖可以看出：(1)電子傳遞鏈主要由光合膜上的PSⅡ、Cytb6/f、PSⅠ三個複合體串聯組成。(2)電子傳遞有二處是逆電勢梯度，即P680至P680*，P700至P700*，這種逆電勢梯度的"上坡"電子傳遞均由聚光色素複合體吸收光能後推動，而其餘電子傳遞都是順電勢梯度進行的。(3)水的氧化與PSⅡ電子傳遞有關，NADP的還原與PSⅠ電子傳遞有關。電子最終供體為水，水氧化時，向PSⅡ傳交4個電子，使2H₂O產生1個O2和4個H+。電子的最終受體為NADP+。(4)PQ是雙電子雙H+傳遞體，它伴隨電子傳遞，把H+從類囊體膜外帶至膜內，連同水分解產生的H+一起建立類囊體內外的H+電化學勢差，並以此而推動ATP生成。
根據電子傳遞到Fd後去向(圖4-10)，將光合電子傳遞分為三種類型。
1、非環式電子傳遞noncyclicelectrontransport
指水中的電子經PSⅡ與PSⅠ一直傳到NADP＋的電子傳遞途徑。傳遞過程如下：
H2O→PSⅡ→PQ→Cytb6/f→PC→PSⅠ→Fd→FNR→NADP＋(4-22)
按非環式電子傳遞，每傳遞4個e-，分解2個H2O，釋放1個O2，還原2個NADP+，需要吸收8個光量子，量子產額為1/8，同時轉運8個H+進類囊體腔。
葉綠體中電子傳遞2、環式電子傳遞cyclicelectrontransport
通常指PSⅠ中電子由經Fd經PQ，Cytb6/fPC等傳遞體返回到PSⅠ而構成的循環電子傳遞途徑。即：
PSⅠ→Fd→PQ→Cytb?6/f→PC→PSⅠ(4-23)
環式電子傳遞不發生H2O的氧化，也不形成NADPH，但有H+的跨膜運輸，每傳遞一個電子需要吸收一個光量子。也有人認為，PSⅡ中也存在著循環電子傳遞途徑，其電子是從QB經Cytb559，然後再回到P680。
3、假環式電子傳遞pseudocyclicelectrontransport
指水中的電子經PSⅠ與PSⅡ傳給Fd後再傳給O2的電子傳遞途徑，這也叫做梅勒反應(Mehler′sreaction)。
H2O→PSⅡ→PQ→Cytb6/f→PC→PSⅠ→Fd→O2
Fd為單電子傳遞體，其氧化時把電子交給O2，使O2生成超氧陰離子自由基。Fd還原+O2Fd氧化+O2?葉綠體中有超氧化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)，能消除O2。
O2-+O2-+2H2SOD2H2O2+O2
假環式電子傳遞的結果造成O2的消耗與H2O2的生成。假環式電子傳遞實際上也是非環式電子傳遞，也有H+的跨膜運輸，只是電子的最終受體不是NADP＋而是O2。
呼吸鏈
呼吸鏈(respiratorychain)是由一系列的遞氫體(hydrogentransfer)和遞電子體(eletrontransfer)按一定的順序排列所組成的連續反應體系，它將代謝物脫下的成對氫原子交給氧生成水，同時有ATP生成。實際上呼吸鏈的作用代表著線粒體最基本的功能，呼吸鏈中的遞氫體和遞電子體就是能傳遞氫原子或電子的載體，由於氫原子可以看作是由H+和e組成的，所以遞氫體也是遞電子體，遞氫體和遞電子體的本質是酶、輔酶、輔基或輔因子。
與呼吸鏈有關的酶和電子載體
1．吡啶核苷酸類
許多代謝中間物的脫氫都是通過脫氫酶的作用，這些不同的脫氫酶都以NAD+或NADP+作為電子受體。這類酶催化的反應如下：
還原形底物+NAD+氧化形底物+NADH+H+
還原形底物+NADP+氧化形底物+NADPH+H+
大多數脫氫酶都以NAD+為輔酶，有的以NADP+為輔酶，如6-磷酸葡萄糖脫氫酶就是以NADP+作為電子受體。極少數的酶能用NAD+或NADP+兩種輔酶，如谷氨酸脫氫酶。
這類酶與NAD+（P+）相關的脫氫酶，有些分布在胞液中，有些分布線上粒體中，也有些既存在於胞液也存在於線粒體中。這類酶的脫氫機制如下式。
脫氫酶脫掉底物上的兩個氫原子，其中一個氫原子以氫陰離子（﹕H－)的形式轉移到NAD+或NADP+上，另一個則以氫離子(H+)形式游離到溶液中。每一個氫陰離子（﹕H－)攜帶著2個電子，其中1個電子使氫以原子形式結合到吡啶環的第四位C原子上，另一個電子與吡啶環的氮原子結合，使氮原子從5價變為3價。
2．NADH脫氫酶
這種酶是與黃素相關的脫氫酶，或者說是一種黃素蛋白質（flavoprotein)。它所催化的反應如下：
NADH+H++E－FMNNAD++E－FMNH2
在這個反應中，與NADH脫氫酶結合牢固的輔基接受NADH上的氫原子，使氧化型的黃素核苷酸和變成還原型的黃素核苷酸。此酶除有一個黃素核苷酸輔基外，還有幾個鐵－硫中心。鐵－硫中心內鐵原子的價態變化(Fe2+Fe3+)可將氫從NADH脫氫酶的FMNH2輔基上脫下轉移給呼吸鏈中下一個成員CoQ，因此這個酶包含兩個電子傳遞結構。
呼吸鏈合成ATP3.輔酶Q（CoQ）
輔酶Q又稱為泛醌，是脂溶性化合物。它是一個帶有長的異戊二烯側鏈的醌類化合物。哺乳動物細胞內的泛醌含有10異戊二烯單位，所以又稱為輔酶Q10，其他細胞有的側鏈由6個，有的側鏈由8個異戊二烯單位構成。輔酶Q催化的反應如下式：
E—FMNH2十輔酶QE—FMN十輔酶QH2
輔酶Q不只接受NADH脫氫酶的氫，還接受線粒體其他脫氫酶脫下的氫，如琥珀酸脫氫酶、脂醯輔酶A脫氫酶以及其他黃素酶類脫下的氫。所以輔酶Q在電子傳遞鏈中處於中心地位。由於輔酶Q在呼吸鏈中是一個和蛋白質結合不緊的輔酶，因此它在黃素蛋白類和細胞色素類之間能夠作為一種特別靈活的載體而起作用。
4.細胞色素類
細胞色素類是含鐵的電子傳遞體。鐵原子處於卟啉的結構中心，構成血紅素（結構如上）。細胞色素類都以血紅素作為輔基，而使這類蛋白質具有紅色或褐色。細胞色素類是呼吸鏈中將電子從輔酶Q傳遞到氧的專—酶類。
在電子傳遞鏈中至少含有5種不同的細胞色素，稱為細胞色素b、c、c1、a1、a3。細胞色素b、c、c1含有鐵－原卟啉IX（血紅素），細胞色素a和a3含有一個被修飾的血紅素，稱為血紅素A，它和血紅素的不同是在第八位以一個甲醯基代替甲基，在第二位以一個長的疏水鏈代替乙烯基。細胞色素b，根據它確切的吸收峰判斷，也以兩種形式存在(b562和b566)，b接受從輔酶Q傳來的電子，並將其傳遞給細胞色素c1，c1又將接受的電子傳遞給細胞色素c。電子在從輔酶Q到細胞色素c的傳遞過程中，還有一鐵－硫蛋白在中間起作用。細胞色素aa3是最後的一個載體。細胞色素aa3以複合物形式存在，又稱細胞色素氧化酶。細胞色素aa3還含有兩個必需的銅原子。細胞色素a從細胞色素c接受電子後，即傳遞給a3，由還原型細胞色素a3將電子直接傳遞給氧分子。在a和a3間傳遞電子的是兩個銅原子，銅在氧化－還原反應中也發生價態變化(Cu+Cu2+)。
細胞色素c是惟一可溶性的細胞色素，它的相對分子質量很小（相對分子質量為13000），是當前了解最透徹的細胞色素蛋白質。它的胺基酸順序已經在生物界進行了廣泛的測定。細胞色素類都具有極相似的吸收峰，圖7-4為以細胞色素c為代表的典型吸收峰。
電子傳遞的抑制劑
常見的抑制劑列舉如下幾種。
1．魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素
它們的作用是阻斷電子由NADH向CoQ的傳遞。
2．抗黴素A
它是由鏈黴素分離出來的抗菌素，能抑制電子從細胞色素b到細胞色素c1的傳遞。
3．氰化物、硫化氫、疊氮化物、CO等有阻斷電子由細胞色素aa3傳至氧的作用。
