生物化學/電子傳遞鏈
電子傳遞鏈 是一系列分子，透過這些分子傳遞電子以產生 ATP。它在光合作用和細胞呼吸中都起著重要作用。
線粒體是一種雙層膜細胞器，透過氧化磷酸化產生細胞內大部分的 ATP。線粒體外膜對大多數小分子（<500 g/mol）和離子具有高度滲透性，而內膜則不同。內膜由摺疊形成，稱為嵴，為 ETC（電子傳遞鏈）元素提供更大的表面積。基質中含有丙酮酸脫氫酶複合物以及檸檬酸迴圈酶、脂肪酸β-氧化酶和氨基酸氧化元件。因此，除了糖酵解發生在細胞質中之外，大多數燃料的氧化發生線上粒體基質中。因此，大多數轉移到電子載體（如 NAD 和 FAD）的電子可以直接用於 ETC 處理。透過煙醯胺腺嘌呤二核苷酸相關脫氫酶的幫助，電子傳遞到 NAD 和 NADPH。透過煙醯胺腺嘌呤二核苷酸相關脫氫酶催化的反應可以反向進行，同樣地，可以透過這些酶進行。
標準還原電位值意味著一個分子傾向於被還原的程度。值越大，表明被還原的趨勢越大。
對於 NAD 和 NADP，標準還原電位主要由分子本身決定。FAD 與 NAD 和 NADP 相似，但其與其連線的蛋白質的關係不同。NAD 和 NADP 在反應發生後是水溶性的，NAD 和 NADPH 從酶中分離出來。與 NAD 和 NADP 分離，FAD 作為與酶結合的形式存在，這意味著它是一種輔基。由於這種永久性連線，FAD 的標準還原電位由其相關的酶決定。
NAD 和 NADPH 之間也存在差異。在接受電子後，NADH 被引導進入 ETC，而 NADPH 則參與合成代謝反應。除此之外，NADP 和 NAD 不儲存在同一位置，而是儲存在細胞的不同部位。
透過 NADH 和 FADH2 攜帶的電子被運輸到複合物中，其中一些複合物將 H+ 從基質泵入膜間隙。但複合物之間的傳遞也需要一些電子載體。這些載體分別是泛醌（輔酶 Q，簡稱為 Q）、鐵硫蛋白和細胞色素。
呼吸鏈中有四個獨特的電子載體複合物
- 複合物 I：NADH 脫氫酶
- 由 42 個不同的多肽鏈組成。
- 具有多個 Fe-S 中心。
- NADH + H + FMN <---> NAD + FMNH2
- 將 2 個電子從 NADH 轉移到 Q。
- 將 4 個質子從基質泵入 IMS。
- 複合物 II：琥珀酸脫氫酶
- 將 2 個電子從琥珀酸轉移到輔酶 Q。
- 包含 4 個不同的蛋白質亞基
- 亞基 A：FAD，琥珀酸結合
- 亞基 B：3 個 Fe-S 中心
- 亞基 C：跨膜蛋白，Q 結合
- 亞基 D：不參與電子傳遞到 Q，而是減少從活性氧物質 (ROS) 洩漏的一些電子的頻率。
- 複合物 III：泛醌細胞色素 C 氧化還原酶
- 由 22 個亞基組成：血紅素基團和 Fe-S 中心
- 將 2 個電子 QH2 轉移到細胞色素 C。
- 將 4 個質子泵入 IMS。
- 複合物 IV：細胞色素 C 氧化酶
- 包含 13 個亞基，輔基如細胞色素和 Fe-S 中心。
- 將 2 個電子從細胞色素 C 轉移到氧氣，將其還原為 H2O。
- 將 2 個質子泵入 IMS
透過將電子泵入 IMS，產生了質子動力。然後，透過氫離子迴流入基質（由 ATP 合酶介導），發生 ADP 磷酸化為 ATP。
對於氧化磷酸化，氧化和磷酸化被稱為偶聯。這個基本思想是，如果其中一個不發揮作用，另一個也不能進行。電子載體的氧化促進了質子從基質到 IMS 的傳遞，從而促進了 ATP 合酶的活性。ATP 合酶在產生 ATP 的同時，透過將電子從 IMS 泵入基質，補充基質質子。總之，ETC 和 ATP 合酶相互促進其作用，從關係上看就像互利共生。
在光合作用中，當光被光系統 2 吸收時，電子被激發。它們被轉移到反應中心。從反應中心，電子進入電子傳遞鏈，並透過電子傳遞鏈分子。然後，這兩個能量降低的電子在光系統 1（第二，因為 PSII 首先被發現）中被重新激發，它們進入 NADP+ 還原酶，將它們的電子轉移到輔酶，將其轉化為 NADPH+。這兩個電子必須被替換，因此水被分解，產生 2 個質子 (H+)，它們集中在類囊體膜中，2 個電子替換了 PSII 中的電子，氧氣被釋放為 O2。質子沿質子泵下降，當質子從基質移動到類囊體空間時，就會形成濃度梯度。質子沿梯度向下移動穿過 ATP 合酶，形成 ATP。能量被儲存。