1.概念：有機物質在生物體細胞內氧化分解產生二氧化碳、水，并釋放出大量能量的過程稱為生物氧化（biological oxidation）。又稱細胞呼吸或組織呼吸。 　　

　　2.特點：生物氧化和有機物質體外燃燒在化學本質上是相同的，遵循氧化還原反應的一般規律，所耗的氧量、最終產物和釋放的能量均相同。 　　

　　（1）在細胞內，溫和的環境中經酶催化逐步進行。 　　

　　（2）能量逐步釋放。一部分以熱能形式散發，以維持體溫，一部分以化學能形式儲存供生命活動能量之需（約40%）。 　　

　　（3）生物氧化生成的H2O是代謝物脫下的氫與氧結合產生，H2O也直接參與生物氧化反應；CO2由有機酸脫羧產生。 　　

　　（4）生物氧化的速度由細胞自動調控。 　　

　　3.部位：在真核生物細胞內，生物氧化都是在線粒體內進行，原核生物則在細胞膜上進行。

　　二、線粒體氧化呼吸鏈

　　在線粒體中，由若干遞氫體或遞電子體按一定順序排列組成的，與細胞呼吸過程有關的鏈式反應體系稱為呼吸鏈。這些遞氫體或遞電子體往往以復合體的形式存在于線粒體內膜上。主要的復合體有：

　　1． 復合體Ⅰ（NADH-泛醌還原酶）：由一分子NADH還原酶（FMN），兩分子鐵硫蛋白（Fe-S）和一分子CoQ組成，其作用是將（NADH+H+）傳遞給CoQ。
鐵硫蛋白分子中含有非血紅素鐵和對酸不穩定的硫。其分子中的鐵離子與硫原子構成一種特殊的正四面體結構，稱為鐵硫中心或鐵硫簇，鐵硫蛋白是單電子傳遞體。泛醌（CoQ）是存在于線粒體內膜上的一種脂溶性醌類化合物。分子中含對苯醌結構，可接受二個氫原子而轉變成對苯二酚結構，是一種雙遞氫體。

　　2． 復合體Ⅱ（琥珀酸-泛醌還原酶）：由一分子琥珀酸脫氫酶（FAD），兩分子鐵硫蛋白和兩分子Cytb560組成，其作用是將FADH2傳遞給CoQ。
細胞色素類：這是一類以鐵卟啉為輔基的蛋白質，為單電子傳遞體。細胞色素可存在于線粒體內膜，也可存在于微粒體。存在于線粒體內膜的細胞色素有Cytaa3，Cytb（b560，b562，b566），Cytc，Cytc1；而存在于微粒體的細胞色素有CytP450和Cytb5。

　　3． 復合體Ⅲ（泛醌-細胞色素c還原酶）：由兩分子Cytb（分別為Cytb562和Cytb566），一分子Cytc1和一分子鐵硫蛋白組成，其作用是將電子由泛醌傳遞給Cytc。

　　4． 復合體Ⅳ（細胞色素c氧化酶）：由一分子Cyta和一分子Cyta3組成，含兩個銅離子，可直接將電子傳遞給氧，故Cytaa3又稱為細胞色素c氧化酶，其作用是將電子由Cytc傳遞給氧。

　　三、呼吸鏈成分的排列順序

　　由上述遞氫體或遞電子體組成了NADH氧化呼吸鏈和琥珀酸氧化呼吸鏈兩條呼吸鏈。

　　1．NADH氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序為：NAD+ →[ FMN (Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→ c1 → c →aa3 →1/2O2 。丙酮酸、α-酮戊二酸、異檸檬酸、蘋果酸、β-羥丁酸、β-羥脂酰CoA和谷氨酸脫氫后經此呼吸鏈遞氫。

　　2．琥珀酸氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序為： [ FAD (Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→ c1 → c →aa3 →1/2O2 。琥珀酸、3-磷酸甘油（線粒體）和脂酰CoA脫氫后經此呼吸鏈遞氫。

　　三、ATP的生成方式

　　體內ATP生成有兩種方式：

　　(一)底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)　

　　底物分子中的能量直接以高能鍵形式轉移給ADP生成ATP，這個過程稱為底物水平磷酸化，這一磷酸化過程在細胞質和線粒體中進行。 　　

　　(二)氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)　

　　氧化和磷酸化是兩個不同的概念。氧化是底物脫氫或失電子的過程，而磷酸化是指ADP與Pi合成ATP的過程。在結構完整的線粒體中氧化與磷酸化這兩個過程是緊密地偶聯在一起的，即氧化釋放的能量用于ATP合成，這個過程就是氧化磷酸化，氧化是磷酸化的基礎，而磷酸化是氧化的結果。 　　

　　機體代謝過程中能量的主要來源是線粒體，既有氧化磷酸化，也有底物水平磷酸化，以前者為主要來源。胞液中底物水平磷酸化也能獲得部分能量，實際上這是酵解過程的能量來源。對于酵解組織、紅細胞和組織相對缺氧時的能量來源是十分重要的。

　　四、影響氧化磷酸化的因素

　　（一）抑制劑 　　

　　能阻斷呼吸鏈某一部位電子傳遞的物質稱為呼吸鏈抑制劑。 　　

　　魚藤酮、安密妥在NADH脫氫酶處抑制電子傳遞，阻斷NADH的氧化，但FADH2的氧化仍然能進行。 　　

　　抗霉素A抑制電子在細胞色素bc1復合體處的傳遞。 　　

　　氰化物、CO、疊氮化物（N3-）抑制細胞色素氧化酶。 　　

　　對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用的物質稱氧化磷酸化抑制劑，如寡霉素。 　　

　　（二）解偶聯劑 　　

　　2，4-二硝基苯酚（DNP）和頡氨霉素可解除氧化和磷酸化的偶聯過程，使電子傳遞照常進行而不生成ATP。DNP的作用機制是作為H+的載體將其運回線粒體內部，破壞質子梯度的形成。由電子傳遞產生的能量以熱被釋出。 　　

　　（三）ADP的調節作用 　　

　　正常機體氧化磷酸化的速率主要受ADP水平的調節，只有ADP被磷酸化形成ATP，電子才通過呼吸鏈流向氧。如果提供ADP，隨著ADP的濃度下降，電子傳遞進行，ATP在合成，但電子傳遞隨ADP濃度的下降而減緩。此過程稱為呼吸控制，這保證電子流只在需要ATP合成時發生。