电子传递链，显示为紫色的复合物IV可以将氧气还原为水分子。
**细胞色素*c*氧化酶**（英語：）是一种氧化还原酶，通用名为"细胞色素-*c*氧化酶"，系统名称为"亚铁细胞色素-*c*:氧气氧化还原酶"（EC 1.9.3.1）。它是一种存在于细菌或线粒体上的大型跨膜蛋白复合物。由于细胞色素氧化酶是呼吸作用电子传递链的第四个中心酶复合物，因此又被称为**复合物IV**（英文）。它可以接受来自四个细胞色素c的四个电子，并传递到一个氧气分子上，将氧气转化为两个水分子。在这一进程中，它结合来自基质内的四个质子来制造水分子，同时跨膜转运四个质子，从而有助于形成跨膜的质子电化学势能差，而这一势能差可以被三磷酸腺苷合酶用于制造生物体中最基本的能量分子ATP。

结构
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细胞色素c氧化酶〔同源二聚体〕的结构，位于磷脂双分子层中。PDB 1OCC 
细胞色素氧化酶复合物是一个大型蛋白質，位於粒線體內膜（inner-membrane）上，含有多个金属辅因子和13个亚基（在哺乳动物细胞中）。其中，10个亚基是来自细胞核，而另外三个亚基则是在线粒体中合成。复合物还含有两个血红素、一个细胞色素a和细胞色素a3以及两个铜中心（CuA和CuB）。实际上，细胞色素a3和CuB形成了一个双核心中心，作为氧气的还原位点。细胞色素c被呼吸链复合物IV还原后，會结合到CuA双核中心，並把一個電子傳遞給雙合中心，细胞色素c本身則恢復氧化状态（细胞色素c上的铁从+2价氧化到+3价）。被还原的CuA双核中心再将一个电子通过细胞色素a传递给细胞色素a3-CuB双核中心。在这一双核中心上的两个金属离子相距4.5Å，并通过一个处于完全氧化状态的氢氧根离子相连接。

对牛细胞色素氧化酶的结构研究显示，它发生了特殊的翻译后修饰，即其244位上的酪氨酸（Tyr244）的C6原子和240位上的组氨酸Nε原子被共价连接。这一修饰作用在细胞色素a3-CuB双核中心接受4个电子来将氧气还原为水分子的过程中发挥了重要作用。过去认为还原机制包括有一个可以导致超氧化物形成的过氧化物中间体。但现在普遍接受的机制是一个快速的四电子还原过程，包括迅速的氧-氧键剪切，以避免任何中间产物形成超氧化物的可能性。

组装
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细胞色素氧化酶是由多个亚基和辅因子组成的，必须要通过组装才能形成完成的活性分子。它的组装位点被认为接近TOM／TIM复合体；在这一位置，复合物中间体可以与来自原生质中的亚基结合。血红素和辅因子被插入到亚基I和II中。亚基I和IV可以启动组装。其他亚基可以先形成亚复合物中间体，然后再与亚基I和IV结合形成完整的细胞色素氧化酶。在组装后修饰中，酶分子发生二聚化以获得有效的酶活性。二聚体是通过一个心磷脂（cardiolipin）分子来连接。整个组装机制的信息已经得到大量的揭示， 但具体过程还有待进一步的研究。

生物化学性质
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细胞色素氧化酶催化机制简图
细胞色素氧化酶催化的整体反应是：

4 Fe2+-细胞色素*c* + 8 H+进 + O2 → 4 Fe3+-细胞色素*c* + 2 H2O + 4 H+出

整个催化过程 如下：首先两个电子从两个细胞色素c分子通过CuA和细胞色素a传递到细胞色素a3-CuB双核中心，将中心的金属还原为Fe+2和Cu+1。连接两个金属离子的氢氧根在被质子化后生成水分子而被释放，从而两个金属离子之间产生了一个空腔，这一空腔被一个氧气分子所填充。氧气分子与细胞色素a3中的铁原子结合形成铁氧结合形式（Fe+2-O2）。结合的氧很快被还原，其中一个氧原子与铁形成Fe+4=O形式；而另一个接近CuB的氧原子接受来自Cu+1的一个电子和来自Tyr244上羟基的一个电子和一个质子，被转化为一个氢氧根，同时Tyr244转变为酪氨酰自由基。来自另一个细胞色素c分子的第三个电子通过相同的途径被传递到细胞色素a3-CuB双核中心，随后这个电子和两个质子将酪氨酰自由基重新还原为酪氨酸，并将结合在CuB+2上的氢氧根转化为水分子。同样来自细胞色素c分子的第四个电子在进入细胞色素a3-CuB双核中心后，将Fe+4=O还原为Fe+3，同时氧原子接受一个质子转变为一个氢氧根连接于细胞色素a3-CuB中心，从而整个循环回到起始状态。整个反应过程净利用了4个还原的细胞色素c分子（提供4个电子）、4个质子（消耗8个，产生4个），将一个氧气分子还原为两个水分子。

抑制剂
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氰化物、硫化氫、叠氮化合物和一氧化碳 都能够与细胞色素氧化酶结合，并抑制其活性，从而造成细胞的"化学窒息"。

甲酸亦能夠抑制細胞色素氧化酶。

相关遗传紊乱疾病
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细胞色素氧化酶基因上的缺陷，包括突变，能够导致严重的常常甚至是致命的代谢紊乱。这种紊乱通常出现在幼儿时代的早期，并且主要影响需要高能量的组织器官（脑、心脏、肌肉）。在许多分级的线粒体疾病中，与细胞色素氧化酶组装缺陷的疾病被认为是最严重的。

细胞色素氧化酶所造成的紊乱主要是与细胞核编码的作为组装因子的亚基蛋白上的突变相关。这些组装因子对于酶复合物的结构和功能都是非常重要的，它们参与了多个关键的进程，包括线粒体编码的亚基的转录和翻译、对前体蛋白的剪切以及膜的插入、辅因子的生物合成以及插入。

在病人体内发现的带有突变的组装因子有SURF1、SCO1、SCO2、COX10、COX15和LRPPRC。这些突变能够导致亚复合物的组装、铜的运输或转录调控的功能发生改变。每一个基因突变都与一种特定疾病相关，其中一些还与多种紊乱疾病相关。由于基因突变引起的细胞色素氧化酶组装缺陷相关的紊乱症包括Leigh综合征、心肌病（cardiomyopathy）、脑白质病（leukodystrophy）、贫血和感觉神经性耳聋。

参考资料
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1. ↑  （英文）Tsukihara T. Aoyama H. Yamashita E. Tomizaki T. Yamaguchi H. Shinzawa-Itoh K. Nakashima R. Yaono R. Yoshikawa S.（1995）Structures of metal sites of oxidized bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8 Å. Science 269, 1069-1074
2. ↑  （英文）Voet D. Voet JG (2004) Biochemistry, 3rd Edition. John Wiley & Sons, pps. 818-820
3. ↑  （英文）Carr HS, Winge DR.. Acc Chem Res: 309–16. PMID 12755640.
4. ↑  （英文）Wikström, M.  (PDF). Biochemistry: 3515–3519.  [2009-01-10]. （原始内容存档 (PDF)于2008-10-11）.
5. ↑  （英文）Alonso J, Cardellach F, López S, Casademont J, Miró O.. Pharmacol Toxicol. 2003, **93** (3): 142–6. PMID 12969439. doi:10.1034/j.1600-0773.2003.930306.x.
6. ↑  （英文）Pecina, P. Houstkova, H. Hansikova, H. Zeman, J. Houstek, J. (2004). Genetic Defects of Cytocrhome *c* Oxidase Assembly. Physiol. Res. **53**(Suppl. 1): S213-S223.
7. ↑  （英文）Zee, J.M. and Glerum, D.M. (2006). Defects in cytochrome oxidase assembly in humans: lessons from yeast. Biochem. Cell Biol. **84**: 859-869.

外部链接
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* The Cytochrome Oxidase home page at Rice University
* Interactive Molecular model of cytochrome c oxidase (Requires MDL Chime)
* Template:UMichOPM
* 醫學主題詞表（MeSH）：*Cytochrome-c+Oxidase*

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| * 
* 论
* 编
代谢：三羧酸循环酶类 |
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| 循环 | 
* 柠檬酸合酶
* 顺乌头酸酶
* 异柠檬酸脱氢酶（英语：）
* 酮戊二酸脱氢酶
* 琥珀酰辅酶A合成酶（英语：）
* 琥珀酸脱氢酶
	+ SDHA（英语：）
* 延胡索酸酶
* 苹果酸脱氢酶

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|  |
| 回补反应 | 

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| --- | --- |
| 到乙酰辅酶A | 
* 丙酮酸脫氫酶複合體
	+ 丙酮酸脱氢酶
	+ 二氫硫辛酸轉乙醯基酶
	+ 二氢硫辛酰胺脱氢酶

* + 被丙酮酸脱氢酶激酶（英语：）与丙酮酸脱氢酶磷酸酶（英语：）所调节

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|  |
| 到α-酮戊二酸 | 
* 谷氨酸脱氢酶

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|  |
| 到琥珀酰辅酶A | 
* 甲基丙二酰辅酶A变位酶

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|  |
| 到草酰乙酸 | 
* 丙酮酸羧化酶
* 天冬氨酸氨基转移酶

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| 线粒体电子传递链/氧化磷酸化 | 

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| 主要 | 
* 复合体Ⅰ/还原性烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶
* 复合体Ⅱ/琥珀酸脱氢酶
* 泛醌
* 复合体Ⅲ/辅酶Q–细胞色素c还原酶
* 细胞色素c
* 复合体IV/细胞色素c氧化酶

* 泛醌合成：COQ2（英语：）
* COQ3（英语：）
* COQ4（英语：）
* COQ5
* COQ6（英语：）
* COQ7（英语：）
* COQ9（英语：）
* COQ10A
* COQ10B
* PDSS1（英语：）
* PDSS2（英语：）

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|  |
| 其他 | 
* 旁路氧化酶（英语：）
* 电子传递黄素蛋白脱氢酶（英语：）

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医学导航：遗传代谢缺陷
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代谢、k,c/g/r/p/y/i,f/h/s/l/o/e,a/u,n,m
 | 
k,cgrp/y/i,f/h/s/l/o/e,au,n,m,人名体征
 | 
药物(A16/C10)、中间产物(k,c/g/r/p/y/i,f/h/s/o/e,a/u,n,m)
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| * 
* 论
* 编
离子泵（英语：）：质子泵（英语：）：氧化还原驱动转运体（TC 3D) |
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|  |
| 电子传递链 | 
* 电子传递链复合体Ⅰ
* 电子传递链复合体Ⅲ
* 电子传递链复合体Ⅳ

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|  |
| 其他 | 
* 细胞色素b6f复合体
* 无机焦磷酸酶
* V-ATP酶（英语：）

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| * 
* 论
* 编
細胞模板索引 |
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| 描述 | 
* 結構
	+ 核
		- 染色體基因
* 胞器
	+ 過氧小體（英语：）
	+ 細胞骨架
	+ 中心體
	+ 上皮
	+ 纖毛
	+ 粒線體
* 膜
	+ 蛋白質
	+ 細胞連結
* 膜運輸
	+ 離子通道
	+ 囊泡運輸
	+ 溶質載體（英语：）
	+ ABC transporters（英语：）
	+ ATPase
	+ 氧化还原驱动

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|  |
| 疾病 | 
* 結構
	+ 過氧小體
	+ 細胞骨架（英语：）
	+ 纖毛
	+ 粒線體（英语：）
	+ 核（英语：）
	+ 硬蛋白
* 膜
	+ 離子通道
	+ 溶質載體
	+ ATP酶（英语：）
	+ ABC transporters
	+ 其他（英语：）
	+ 胞外配體（英语：）
	+ 細胞表面受體
	+ 胞内信号
* 囊泡運輸（英语：）
* 成孔毒素

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| * 
* 论
* 编
粒線體蛋白质 |
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| 外膜 | 脂肪酸降解（肉碱棕榈酰转移酶I、长脂肪酰辅酶A合成酶）

色氨酸代谢（犬尿氨酸酶）
单胺类神经递质代谢（单胺氧化酶） |
|  |
| 膜间隙 | 腺苷酸激酶 - 肌酸激酶 |
|  |
| 内膜 | 氧化磷酸化（辅酶Q–细胞色素c还原酶、细胞色素c、NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶）

嘧啶代谢（二氢乳清酸脱氢酶）
线粒体穿梭（苹果酸-天冬氨酸穿梭、甘油磷酸穿梭）
类固醇生成（胆固醇侧链裂解酶、类固醇11-β-羟化酶、醛固酮合成酶）

其他（谷氨酸天冬氨酸转运体、甘油-3-磷酸脱氢酶、三磷酸腺苷合酶、肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ、解偶联蛋白） |
|  |
| 基质 | 三羧酸循环（柠檬酸合酶、顺乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体、琥珀酰辅酶A合成酶、延胡索酸酶、苹果酸脱氢酶）

回补反应（天冬氨酸氨基转移酶、谷氨酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶复合体）
尿素循环（氨甲酰磷酸合成酶I、鸟氨酸转氨甲酰酶、N-乙酰谷氨酸合酶）
乙醇代谢（ALDH2（英语：））
PMPCB（英语：） |
|  |
| 其他/待分类 | 共济蛋白（英语：）
线粒体膜转运蛋白（线粒体通透性转换孔、线粒体载体） |
|  |
| 粒線體DNA | 复合体Ⅰ（MT-ND1、MT-ND2、MT-ND3、MT-ND4、MT-ND4L、MT-ND5、MT-ND6） - 复合体Ⅲ（MT-CYB） - 复合体Ⅳ（MT-CO1、MT-CO2、MT-CO3）

三磷酸腺苷合酶（MT-ATP6、MT-ATP8） 
tRNA（MT-TA、MT-TC、MT-TD、MT-TE、MT-TF、MT-TG、MT-TH、MT-TI、MT-TK、MT-TL1、MT-TL2、MT-TM、MT-TN、MT-TP、MT-TQ、MT-TR、MT-TS1、MT-TS2、MT-TT、MT-TV、MT-TW、MT-TY） |
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| 生化 结构: 过氧化物酶体，骨架（中心体），上皮，纤毛，线粒体，细胞核（染色体）

 另见：线粒体疾病 |

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* LCCN: sh85035231
* NDL: 00575502

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