将还原态二磷酸吡啶核苷酸（NADH）或还原态黄素腺嘌呤二核苷酸（FADH）中的电子传递至氧的一系列氧化还原系统。又称呼吸电子链。电子传递过程中产生的能量，大部分通过氧化磷酸化作用贮存在腺苷三磷酸（ATP）中。电子传递在真核生物线粒体内膜上进行，其中有三个步骤的势差足以供应腺苷二酸（ADP）磷酸化所需的能量，被认为是形成ATP的位置。除糖酵解和三羧酸循环外，脂肪酸降解也是为呼吸电子链提供NADH和FADH的重要途径。

目前已发现20多种，基本上分五大类，即二磷酸吡啶核苷酸（NAD）黄素蛋白酶类、铁硫蛋白、泛醌和细胞色素类。NAD是许多脱氢酶的辅酶，在正常情况下存在于线粒体基质中，不能透过线粒体内膜逸出。在糖酵解及三羧酸循环中，除琥珀酸脱氢酶外，所有的脱氢酶均以NAD为辅酶。黄素蛋白酶类是以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）或黄素单核苷酸（FMN）为辅基的酶，在植物体内已发现有四种黄素蛋白酶。铁硫蛋白是含非血红素铁蛋白，分子量较小，其活性部位各含有2、4、或8个铁原子和不稳定硫原子，很像铁氧化还原蛋白。一些细胞色素氧化酶是含铁硫蛋白，还有少数电子递体尚未鉴定。泛醌（UQ）又称辅酶Q，是一种脂溶性的醌类化合物，是呼吸链中非蛋白质成员。细胞色素是一类含血晶铁的蛋白质，存在于需氧细胞中，其辅基均含铁卟啉。在线粒体中的细胞色素有a、b、c三类，至少有4型b和2型C。

呼吸链如图所示。电子传递按氧化还原电位进行（见表）。在线粒体中，NADH+H⁺的2个电子和2个H⁺传至一个含FMN的黄素蛋白，然后传至铁硫蛋白，铁硫蛋白一次只接受一个电子而不接受H⁺，2个H⁺转移进入膜间空间。被还原的铁硫蛋白将电子转移至泛醌，泛醌再从基质得到2H⁺变成还原态泛醌（UQH₂），从UQH₂一次转移一个电子到不同的细胞色素b，UQH₂的2个H⁺向外传。在细胞色素C₁中，另一铁硫蛋白接受电子并转移给Fe³⁺，同时向外传出二个H⁺。细胞色素C从细胞色素C₁接受电子，然后通过细胞色素氧化酶的催化将电子传给氧形成H₂O。这个酶含不可分割的a和a₃组分以及其它多肽，在Cu⁺和Cu²⁺之间有二个Cu离子在a和a₃之间的Fe之间进行氧化还原。从NADH至O₂的氧化还原电位如表所示。传出线粒体膜外的三对H⁺造成的pH梯度，使ATP酶足以形成ATP。帕尔默（1976年）总结高等植物中至少有五条电子传递途径。除上述主要途径外，还有不受CN^-抑制的抗氰呼吸。天南星科植物的佛焰花序就是具有抗氰呼吸的著名例子。已知CN^-对细胞色素a、a₃有抑制作用，这类植物的电子传递显然尚有其它途径，可能是从泛醌将电子传递给黄素蛋白，然后经交替氧化酶催化与O₂形成H₂O。它是一个非血红素铁蛋白，由于它催化的底物氧化过程中不偶联磷酸化，因此抗氰呼吸是一个放热呼吸。许多沼泽地带的植物，由于抗氰呼吸放热，使花器官温度高于周围环境，保证了花序的发育和授粉作用。在种子萌发早期出现对氧亲和力强并能放热的抗氰呼吸，有促进萌芽的效应。在多数植物中抗氰呼吸的功能不清楚，因为只有在细胞色素氧化酶被抑制时，或糖酵解、三羧酸循环进行特别快时才运行。在一些植物的贮藏器官（如马铃薯、甘薯、胡萝卜等，以及果实、根和绿豆幼苗中均发现有抗氰呼吸。植物体内的末端氧化酶系也具有多样性。因氧化底物的不同，植物中存在细胞色素氧化酶、抗坏血酸氧化酶、酚氧化酶、乙醇酸氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和交替氧化酶。

线粒体电子传递系统

某些与植物呼吸作用有关的氧化还原半反应的还原电位