在细胞生物学中，电子传递链是细胞从食物中产生能量的过程中的一个步骤。

这是有氧细胞呼吸的第三步。细胞呼吸是人体细胞如何从食物中产生能量的术语。电子传输链是产生大部分电池所需能量的地方。这个“链”实际上是细胞线粒体内膜内的一系列蛋白质复合物和电子载体分子，也称为细胞的发电站。

氧气是有氧呼吸所必需的，因为链的末端是向氧气提供电子。

关键收获：电子传输链

• 电子传递链是线粒体内膜内的一系列蛋白质复合物和电子载体分子，产生ATP供能。
• 电子沿着链从一个蛋白质复合体传递到另一个蛋白质复合体，直到它们被赋予氧气。在电子通过的过程中，质子被泵出线粒体基质，穿过内膜进入膜间空间。
• 质子在膜间空间的积累产生了一个电化学梯度，使质子沿着梯度向下流动，并通过ATP合成酶返回到基质中。质子的这种运动为ATP的产生提供了能量。
• 电子传递链是有氧细胞呼吸的第三步。糖酵解和Krebs循环是细胞呼吸的前两个步骤。

能源是如何产生的

当电子沿着链条运动时，运动或动量被用来产生三磷酸腺苷（ATP）。ATP是包括肌肉收缩和细胞分裂在内的许多细胞过程的主要能量来源。

当ATP水解时，能量在细胞代谢过程中释放。当电子从一个蛋白质复合物传递到另一个蛋白质复合物，直到它们被提供给氧气形成水时，就会发生这种情况。ATP通过与水反应化学分解为二磷酸腺苷（ADP）。ADP又被用来合成ATP。

更详细地说，当电子沿着从蛋白质复合物到蛋白质复合物的链传递时，能量被释放，氢离子（H+）被泵出线粒体基质（内膜内的隔间）并进入膜间空间（内膜和外膜之间的隔间）。所有这些活动都会在内膜上产生一个化学梯度（溶液浓度的差异）和一个电梯度（电荷的差异）。随着更多的H+离子被泵入膜间空间，较高浓度的氢原子将积聚并流回基质，同时通过蛋白质复合物ATP合酶为ATP的生产提供动力。

ATP合成酶利用H+离子进入基质产生的能量将ADP转化为ATP。这种氧化分子产生能量以产生ATP的过程称为氧化磷酸化。

细胞呼吸的第一步

细胞呼吸的第一步是糖酵解。糖酵解发生在细胞质中，包括一个葡萄糖分子分裂成两个化合物丙酮酸分子。总共产生了两个ATP分子和两个NADH分子（高能电子携带分子）。

第二步称为柠檬酸循环或Krebs循环，是丙酮酸通过线粒体内外膜进入线粒体基质。丙酮酸在Krebs循环中进一步氧化，产生另外两个ATP分子，以及NADH和FADH 2分子。来自NADH和FADH2的电子转移到细胞呼吸的第三步，即电子传递链。

链中的蛋白质复合物

有四种蛋白质复合物是电子传递链的一部分，其功能是将电子传递到链上。第五种蛋白质复合物用于将氢离子输送回基质。这些复合物嵌在线粒体内膜内。

复合体i

NADH将两个电子转移到络合物I中，导致四个H+离子被泵送穿过内膜。NADH被氧化为NAD+，并循环回Krebs循环。电子从络合物I转移到载体分子泛醌（Q），该分子被还原为泛醌（QH2）。泛醌将电子带到络合物III。

综合体ii

FADH2将电子转移到络合物II，电子被传递到泛醌（Q）。Q被还原为泛醌（QH2），它将电子带到络合物III。在此过程中，没有H+离子被输送到膜间空间。

综合体三

电子通过络合物III驱动另外四个H+离子穿过内膜。QH2被氧化，电子被传递到另一个电子载体蛋白细胞色素C。

复合物iv

细胞色素C将电子传递给链中的最后一个蛋白质复合物，复合物IV。两个H+离子被泵送穿过内膜。然后电子从复合物IV传递到氧（O2）分子，导致分子分裂。由此产生的氧原子迅速抓住H+离子形成两个水分子。

atp合酶

ATP合酶将通过电子传递链从基质中泵出的H+离子移回基质中。质子流入基质的能量用于通过ADP的磷酸化（添加磷酸盐）生成ATP。离子穿过选择性可渗透的线粒体膜并沿着其电化学梯度向下的运动称为化学渗透。

NADH比FADH2产生更多ATP。对于每一个被氧化的NADH分子，10个H+离子被泵入膜间空间。这产生了大约三个ATP分子。因为FADH2在后期进入链（复合物II），只有六个H+离子转移到膜间空间。这就解释了大约两个ATP分子。总共有32个ATP分子在电子传递和氧化磷酸化过程中产生。

来源

• “细胞能量循环中的电子传输”，《超物理》，HyperPhysics.phy-asr.gsu.edu/hbase/Biology/etrans.html。
• 电子传递和氧化磷酸化〉，分子细胞生物学。第四版，美国国家医学图书馆，2000年，www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21528/。