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生物氧化一、习 题一选择题1。按公式G2.3RT lgK，确定下列反应的自由能 A B C LomoLL10moLL 10moLL 10moLL A.9.2RT B.4.6RT C.2.3RT D4.6RT2在生物化学反应中，总能量变化符舍下列哪一项？ A.受反应的能障影响 B.因辅助因子而改变 C.和反应物的浓度成正比 D.在反应平衡时最明显 E.与反应机制无关3.在下列的氧化还原系统中，哪个氧化还原电位最高？ A.延胡羧酸/淲珀酸 B.氧化型泛醌/还原型泛醌 c.Fe3-细胞色素aFe2-细胞色素a D.Fe3-细胞色素bFe2-细胞色素b ENAD艹NADH4.热力学第二定律规定 ： A.从理论上说，在0k水时可以达到永恒的运动 B.能量和质量是可以保守和交换的 C.在能量封闭系统内，任何过程都能自发地从最低能级到最高能级 D.在能量封闭系统内，任何过程都具有自发地使熵增加的趋向 E.任何系统都自发地使自由能降低5.植物毒苍术苷（atractyloside）对下列哪项具有特异的抑制作用？ A.抑制细胞色素a3和分子氧之间的相互作用 B.抑制ATP和ADP通过线粒体内膜的易化扩散 C.使氧化磷酸化解偶联 D.阻断NADH脱氢酶和辅酶Q之间的相互作用 E.阻断细胞色素c和细胞色素aa3复合体之间的相互作用6.二硝基苯酚能抑制下列哪种细胞功能？A.糖酵解 B.肝糖异生 C.氧化磷酸化 D.柠檬酸循环 E.以上都不是7.氰化物引起的缺氧是由于A.中枢性肺换气不良 B. 干扰氧的运输 C.微循环障碍 D.细胞呼吸受抑制 E.上述的机制都不是 8.活细胞不能利用下列哪些能源来维持它们的代谢？A.ATP B.脂肪 C.糖 D.周围的热能 E.阳光9.肌肉中能量的主要贮存形式是下列哪一种？A.ADP B.磷酸烯醇式丙酮酸 C.cAMP D.ATP E.磷酸肌酸10.正常状态下，下列哪种物质是肌肉最理想的燃料？A.酮体B.葡萄糖 C.氨基酸 D.游离脂肪酸 E.低密度脂蛋白11.如果将琥珀酸（延胡羧酸/琥珀酸氧化还原电位0.03V）加到硫酸铁和硫酸亚铁高铁/ 亚铁氧化还原电位0.077v）的平衡混合液中，可能发生的变化是 （ ） A.硫酸铁的浓度将增加 B.硫酸铁的浓度和延胡羧酸的浓度将增加 C.高铁和亚铁的比例无变化 D.硫酸亚铁和延胡羧酸的浓度将增加 E.硫酸亚铁的浓度将降低，延胡羧酸的浓度将增加12.近年来关于氧化磷酸化的机制是通过下列哪个学说被阐明的？ A.巴士德效应 B.化学渗透学说 C.Warburgs学说 D.共价催化理论 E.协同效应13.下列对线粒体呼吸链中的细胞色素b的描述，哪项是正确的？ A.标准氧化还原电位比细胞色素c和细胞色素a高 B.容易从线粒体内膜上分开 C.低浓度的氰化物或一氧化碳对其活性无影响 D.容易和细胞色素a反应 E.不是蛋白质14.关于氧化还原电位的论述，下列哪项是正确的？ A.规定氢电极的标准电位是零伏特 B.pH与氧化还原电位无关 C.不能由氧化还原电位计算电化学反应的自由能变化 D.测定氧化还原电位需要金属电极 E.所有氧化还原电位的测定，都应有一个为氢电极15.线粒体呼吸链的磷酸化部位可能位于下列哪些物质之同？ A.辅酶Q和细胞色素b B.细胞色素b和细胞色素c C.丙酮酸和NAD D.FAD和黄素蛋白 E.细胞色素c和细胞色素hhg16.关于生物合成所涉及的高能化合物的叙述,下列哪项是正确的？ （）A.只有磷酸酯才可作高能化合物 B.氨基酸的磷酸酯具有和ATP类似的水解自由能 C.高能化合物ATP水解的自由能是正的 D.高能化合物的水解比普通化合物水解时需要更高的能量 E.生物合成反应中所有的能量都由高能化合物来提供17.关于有氧条件下，NADH从胞液进人线粒体氧化的机制，下列哪项描述是正确的？ （）A.NADH直接穿过线粒体膜而进人B.磷酸二羟丙酮被NADH还原成3-磷酸甘油进人线粒体，在内膜上又被氧化成磷酸二羟丙酮同时生成NADHC.草酰乙酸被还原成苹果酸，进入线粒体后再被氧化成草酰乙酸，停留于线粒体内D.草酰乙酸被还原成苹果酸进人线粒体，然后再被氧化成草酰乙酸，再通过转氨基作用生成天冬氨酸，最后转移到线粒体外 E.通过肉毒碱进行转运进人线粒体18.寡霉素通过什么方式干扰了高能化合物ATP的合成？ A.使细胞色素c与线粒体内膜分离 B.使电子在NADH与黄素酶之间的传递被阻断 C.阻碍线粒体膜上的肉毒碱穿梭 D.抑制线粒体内的ATP酶 E.使线粒体内膜不能生成有效的氢离子梯度19.氧化还原电位最高的氧化还原对是 A.延胡羧酸磁珀酸B.FADFAD2HC. Cyta3Fe3cyta3Fe2 D.CoQCoQZH E.H/H220.肌肉或神经组织细胞内NAD+进人线粒体的穿梭机制主要是 A.一磷酸甘油穿梭机制 B.柠檬酸穿梭机制 C.肉毒碱穿梭机制 D.丙酮酸穿梭机制 E.苹果酸穿梭机制2l.下列关于化学渗透学说的叙述哪一条是不对的？ A.呼吸链各组分按特定的位置排列在线粒体内膜上 B.各递氢体和递电子体都有质子泵的作用 C.线粒体内膜外侧H不能自由返回膜内 D.ATP酶可以使膜外H+返回膜内 E.H+返回膜内时可以推动ATP酶合成ATP（二填空题1.代谢物在细胞内的生物氧化与在体外燃烧的主要区别是、和。2.真核细胞生物氧化是在进行的，原核细胞生物氧化是在进行的。3.生物氧化主要通过代谢物反应实现的，生物氧化产生的H2O是通过形成的。4.典型的生物界普遍存在的生物氧化体系是由、和三部分组成的。5.典型的呼吸链包括和两种，这是根据接受代谢物脱下的氢的不同而区别的。6.填写电子传递链中阻断电子流的特异性抑制剂： NAD一FADCOQCytbCytc1CytcCytaalO2 （ ） （ ） （ ）7.解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是，它是英国生物化学家于1961年首先提出的。8.化学渗透学说主要论点认为：呼吸链组分定位于内膜上。其递氢体有作用，因而造成内膜两侧的差，同时被膜上合成酶所利用，促使ADPPiATP。9.呼吸链中氧化磷酸化生成ATP的偶联部位是、和。10.绿色植物生成ATP的三种方式是、和。11.细胞色素P450是由于它与结合后，在处出现峰而命名的； 它主要存在于中，通常与作用有关。12.NADH通常转移和给O2，并释放能量，生成。而NADPH通常转移上和给某些氧化态前体物质，参与代谢。13.每对电子从FADH2转移到必然释放出两个H进人线粒体基质中。14.细胞色素P450在催化各种有机物羟化时，也使脱氢。15.以亚铁原卟啉为辅基的细胞色素有、。以血红素A为辅基的细胞色素是。16.惟有细胞色素和辅基中的铁原子有个结合配位键，它还保留个游离配位键，所以能和结合，还能和、结合而受到抑制。17.NADH或NADPH结构中含有，所以在nm波长处有一个吸收峰; 其分子中也含有尼克酰胺的，故在nm波长处另有一个吸收峰。当其被氧化成NAD或NADP时，在nm波长处的吸收峰便消失。18.CoQ在波长nm处有特殊的吸收峰，当还原为氢醌后，其特殊的吸收峰。19.氧化型黄素酶在和mm波长处有两个吸收峰，当转变成还原型后， nm波长的吸收峰消失。20.过氧化氢酶催化与反应，生成和。21黄嘌呤氧化酶以为辅基，并含有和，属于金属黄素蛋白酶。它能催化和生成尿酸。22.单胺氧化酶以为辅基，它主要存在于，它能催化，等单胺类化合物。23.体内Co2的生成不是碳与氧的直接结合，而是.24.线粒体内膜外侧的-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是；而线粒体内膜内侧的一磷酸甘油脱氢酶的辅酶是。25.NADPH大部分在途径中生成的，主要用于 代谢，但也可以在酶的催化下把氢转给NAD+，进人呼吸链。26.动物体内高能磷酸化合物的生成方式有和两种。27.在离体的线粒体实验中测得-羟丁酸的磷氧比值（PO）为2.42.8，说明-羟丁酸氧化时脱下来的2H是通过呼吸链传递给O2的；能生成分子ATP。28.NADH呼吸链中氧化磷酸化发生的部位是在之间；之间； 之间。29.用特殊的抑制剂可将呼吸链分成许多单个反应，这是一种研究氧化磷酸化中间步骤的有效方法，常用的抑制剂及作用如下： 鱼藤酮抑制电子由向的传递。 抗霉素A抑制电子由向的传递。 氰化物、CO2抑制电子由向的传递三是非判断题l.物质在空气中燃烧和在体内的生物氧化的化学本质是完全相同的。2.生物界NADH舰呼吸链应用最广。3.各种细胞色素组分，在电子传递体系中都有相同的功能。4.呼吸链中氧化还原电位跨度最大的一步是在Cytaa3-O2之间。5.电子通过呼吸链的传递方向是从E正E负。6.当环境中有一个比电子供体具有较正的E的电子受体时，呼吸作用就能进行，这个电子受体不一定是氧。7.2，4-二硝基苯酚是氧化磷酸化的解偶联剂。8.从低等单细胞生物到最高等的人类，能量的释放、贮存和利用都以ATP为中心。9.ATP虽然含有大量的自由能，但它并不是能量的贮存形式。10.ATP在高能化合物中占有特殊地位，它起着共同的中间体的作用。ll.呼吸链细胞色素氧化酶的血红素辅基Fe原子只形成五个配位键，另一个配位键的功能是与O2结合。12.有机物的自由能决定于其本身所含基团的能量，一般是越稳定越不活泼的化学键常具有较高的自由能。13.磷酸肌酸是ATP高能磷酸基的贮存库，因为磷酸肌酸只能通过这惟一的形式转移其磷酸基团。（四名词解释题1.呼吸链 2.磷氧比值 3.氧化磷酸化作用 4.底物水平磷酸化五问答及计算题1.何谓高能化合物？举例说明生物体内有哪些高能化合物？2.何谓呼吸链？其排列顺序可用哪些实验方法来确定？3.常见的呼吸链电子传递抑制剂有哪些？它们的作用机制是什么？4.何谓解偶联作用？如何证明2，4-二硝基苯酚是典型的解偶联剂？5.何谓氧化磷酸化作用？NADH呼吸链中有几个氧化磷酸化偶联部位？6.以P450为辅酶的加单氧酶系包括哪些酶和辅助因子？它们在反应中各起什么作用？该 反应可受氰化物或一氧化碳影响吗？7.氰化物为什么能引起细胞窒息氰死亡？其解救机制是什么？8.在磷酸戊糖途径中生成的NADPH，如果不去参加合成代谢，那么它将如何进一步氧化？9.腺苷酸和无机磷酸是如何进出线粒体的？10.解释氧化磷酸化作用机制的化学渗透学说的主要论点是什么？在几种学说中，为什么它能得到公认？11.在体内ATP有哪些生理作用？12. （1）电极反应2H2eH2的E0任意规定为零，计算在pk170时的Ee。 （2）电极反应NAD2H2eNADHH在pH70时的E为0.32v，计算在pH4.0时的E。13.在pH7.0时，ATP的水解反应可以写成： 腺嘌呤-核糖-PPPH2O腺嘌呤-核糖PPPiH+ （1）在25、ADP分子上新形成的电离基团，其PKa为6.68（Ka2。09107）。若总的自由能（G）为32.18kj/mol，其中有多少来自ADP的电离？ （2）ATP分子上末端磷酸的PKa为695和2。3，由ATP末端磷酸衍生的无机磷酸，其PKa为12.5、6.82和2.3，该无机磷酸的电离是否对总的有影响？14.在pH7.0和25时，酶促水解6-磷酸葡萄糖使之生成葡萄糖和无机磷酸。反应开始 时，6-磷酸葡萄糖的浓度为0.1molL达到平衡时只有0.05%的原始6-磷酸葡萄 糖残存。试计算 （1）6一磷酸葡萄糖水解时的K平 （2）此水解反应的G。 （3）无机磷酸和葡萄糖合成6一磷酸葡萄糖时的K平。 （4）此合成反应的G。15.将乳酸脱氢酶加到含有丙酮酸、乳酸、NAD和NADH的溶液中，它们的浓度比如下： （1）乳酸/丙酮酸1；NAD/NADH1 （2）乳酸/丙酮酸159；NAD/NADH159 （3）乳酸/丙酮酸1000；NADNADH1000。写出自发反应式，并计算反应的G。16.葡萄糖转变成乳酸，总自由能G为217.36KJmOl，在厌氧细胞中，此转变过程与 ATP的合成相偶联。每有1mol葡萄糖转变成乳酸就有2molATP生成。 (1)计算总偶联反应的G。 (2)计算厌氧细胞中能量的保留率。 (3)在需氧生物中葡萄糖完全氧化成CO2和H2O时，G2867.48kjmol，如果能量的保留率相同，每摩尔葡萄糖完全氧化时能得到多少摩尔ATP？ (4)计算与ATP合成相偶联的总氧化反应的G。17.在葡萄糖2乳酸的过程中，G217.36bkJmol;葡萄糖6O26C026H2O，G=-2867.48kJmol (l)计算乳酸彻底氧化成C02和H2O时的G。 (2)如果反应效率按40计算，能合成多少摩尔的ATP？18（1）计算1mol十六碳软脂酸经-氧化、三羧酸循环和电子传递系统彻底氧化成C02 和H2O时，所得的ATP的摩尔数。 （2）长链脂肪酸氧化时，G约为37.62kjg，软脂酸在进行生物氧化时，总G中以ATP形式保留能量的百分数是多少？（软脂酸的相对分子质量为256.4Da）19.在25及标准状态下，计算推动ADPPi合成ATP时，线粒体内膜两侧所需的pH（pH差值）。20.血液中含有约0.1moL的Cl-，脑组织含有约0.04molL的Cl-。试计算： （1）cl-由血液向脑细胞转运时的G。 （2）脑细胞对抗浓度梯度向外部运输Cl-时所消耗的能量。 （3）每一分子ATP水解时能转运多少Cl-离子？21.在35时ABP十Q的反应速度为25时的两倍，计算此反应的活化能？22.某蛋白激酶的活化能为44.7Z6kJmol，这个反应在37时的反应速度比在15时快多少倍？ 二、参考答案一选择题1.D 2.E 3.C 4.D 5.B 6C 7.D8.D 9.E 10.A 11.D 12.B 13.C 14.A15.B 16.B 17.D 18.D 19.C Z0.A 2L.B解答！1.D。KC（AB）0.1 G2.3RTlgK2.3RTlg0.1=2.3RT2.E。由于自由能是状态的热力学函数，在生物化学反应中总能量的变化不取决于反应途径。在平衡系统中，实际上没有可利用的自由能。只有利用来自外部的自由能， 才能使这样的系统打破平衡状态。3.C。在题目中所列出的氧化还原对中，细胞色素a（Fe2Fe3）的氧化还原电位最高。 由于电子是从低标准氧化还原电位向高标准氧化还原电位流动，所以细胞色素a（Fe2+Fe3+）在氧化呼吸链中（与题目中其他氧化还原对相比）处于最下游的位置。4.D。热力学第二定律涉及的是熵的概念，而不是自由能。熵是衡量一个系统中紊乱程度的物理量。在封闭系统中，任何过程都具有自发地使熵增加的趋向。系统的熵也可以减少，如生长发育中的具有高度结构的生物体的嫡也可以减少，条件是如果周围的熵增加很多，使系统和它周围环境的熵的总和为正值。5.B。植物毒苍术苷特异的阻断ATP和ADP在线粒体内膜上的易化扩散，同时还抑制氧化磷酸化及电子的传递。ATP及ADP在穿过线粒体内膜时，需借助载体的帮助。ADP进人线粒体基质必须伴有ATP出线粒体，毒苍术苷通过抑制载体而使ATP和ADP不能通过线粒体内膜进行易化扩散，结果使线粒体内ATP处于饱和状态抑制了细胞的呼吸。毒苍术苷对辅酶Q、细胞色素c、细胞色素aa3无直接抑制作用。6.C。二硝基苯酚抑制线粒体内的氧化磷酸化作用，使呼吸链传递电子释放出的能量不能用于ADP磷酸化生成ATP，造成氧化和磷酸化脱节。因此二硝基苯酚是一种氧化磷酸化的解偶联剂。7.D。氰化物抑制细胞色素氧化酶的作用。细胞色素是细胞呼吸过程的关键酶，如被抑制，则细胞的呼吸将减少60%90%，由此可以证明正常细胞的呼吸必须要有电子传递系统终末的细胞色素氧化酶。8.D。脂肪、糖和ATP都是活细胞化学能的直接来源。阳光是最根本的能源，光子所释放的能量被绿色植物的叶绿素通过光合作用所利用。热能只有当它从热物体向冷物体传递过程中才能做功，它不能作为活细胞的可利用能源，但对细胞周围的温度有影响。9.E。肌肉收缩伴随着ATP转变成ADP的过程，而ADP浓度可被肌酸激酶控制，肌酸激酶催化下列反应平衡：ADP磷酸肌酸ATP+肌酸。休息状态下的1g肌肉大约含有40mmolL的肌酸磷酸肌酸，其中大约23是磷酸肌酸。磷酸腺苷约为 7mmolL，其中910是ATP.10.A。在正常饮食、活动及短期饥饿的条件下，乙酰乙酸、-羟丁酸是骨骼肌的理想燃料。但正常人体血液中酮体浓度较低（大约0.1mmolL），相比之下，游离脂肪酸在血液中的浓度较高（大约0.5mmolL），这虽然是休息状态下肌肉的主要燃料来 源，但不易氧化。肌肉利用葡萄糖的主要形式是糖原贮存，作为肌肉突然激烈运动时利用。11.D。氧化还原电位是衡量电子转移的标准。延胡羧酸还原成琥珀酸的氧化还原电位和标准的氢电位对比是0.03V，而硫酸铁（高铁Fe3+）还原成硫酸亚铁（亚铁Fe2）的氧化还原电位是0.077v，这样高铁对电子的亲和力比延胡羧酸要大.所以加进去的琥珀酸将被氧化成延胡羧酸，而硫酸铁则被还原成硫酸亚铁。延胡羧酸和硫酸亚铁的量一定会增加。12.B。试图解释氧化磷酸化机制的学说是Mitchell的化学渗透学说以及化学偶联学说：巴士德效应是氧对糖酵解的抑制作用。Warburg学说与肿瘤的代谢有关，与氧化磷酸化无关。共价催化理论是指酶作用机制的一种类型。协同效应是蛋白质分子在起作用时，其被作用物对蛋白质活性的影响作用。13. C。细胞色素b的标准氧化还原电位比细胞色素c和a的标准氧化还原电位低，由此在电子传递链中细胞色素b处于细胞色素a和c的上游。而氰化物和一氧化碳直接与细胞色素aa3进行结合，与细胞色素b无关系。l4.A衡量一种化合物是接受还是给出电子的趋势标准是以氢电极标准电位为零作为比较的基础。凡具有较正的氧化还原电位的化合物倾向于接受电子，而具有较负的氧化还原电位的化合物倾向于给出电子。标准氧化还原电位适用于所有的反应物和产物的浓度均为1molL，压力为一个大气压的情况，因此在实际应用时需要对实际浓度进行校正。一个反应的标准氧化还原电势E可以利用公式G nFE来计算。15. B.在NADH呼吸链中有三个偶联部位，第一个偶联部位是在NADHCOQ之间；第二个偶联部位是在细胞色素b细抱色素c之间；第三个偶联部位是在细胞色素aa3O2之间。16.B.这些高能化合物水解时所释放的自由能的绝对值很大，符号是负的。氨基酸酯也是高能化合物。17.D二线粒体内膜不允许NADH自由通过，胞液中NADH所携带的氢通过两种穿梭机制被其他物质带人线粒体内。糖酵解中生成的磷酸二羟丙酮可被NADH还原成3-磷酸甘油，然后通过线粒体内膜进人到线粒体内，此时在以FAD为辅酶的脱氢酶的催化下氧化，重新生成磷酸二羟丙酮穿过线粒体内膜回到胞液中。这样胞液中的NADH变成了线粒体内的FADH2。这种-磷酸甘油穿梭机制主要存在于肌肉、神经组织。另一种穿梭机制是草酰乙酸一苹果酸穿梭。这种机制在胞液及线粒体内的脱氢酶辅酶都是NAD+，所以胞液中的NADH到达线粒体内还生成NADH.就能量产生来看，草酰乙酸-苹果酸穿梭优于-磷酸甘油穿梭机制；但一磷酸甘油穿梭机制比草酰乙酸一苹果酸穿梭速度要快很多。18.D.寡霉素妨碍氧化磷酸化作用，抑制线粒体的ATP酶，使ADP不能磷酸化生成ATP.它还抑制从电子传递过程中释放的能量用于ATP的合成，但寡霉素不影响呼吸链上的电子传递，而只是使氧化和磷酸化两个过程脱偶联。19.C.略20.A.解释同17题。21.B.化学渗透学说指出在呼吸链中递氢体与递电子体是交替排列的，递氢体有氢泵的作用，而递电子体却没有氢泵的作用。二 填空题1.在细胞内进行；温和条件；酶催化2.线粒体内膜；细胞膜3.脱氢：代谢物脱下的氢经呼吸链传递，最终与吸人的氧化合4.脱氢酶：电子（或氢原子）传递体；氧化酶5.NADH：FADH2；初始受体6.鱼藤酮：抗酶素A；氰化物 7.化学渗透学说；P.Mitchell 8.线粒体；质子泵；氧化还原电位；ATP 9.FMNCOQ；CytbCytc；Cytaa3O 10.氧化磷酸化；光合磷酸化；底物水平磷酸化 11.CO；波长450nm；特殊的吸收（峰）；微粒体；底物分子上加单氧 12.2个H+；2个电子；ATP；2个H+；2个电子；生物合成 13.COQ 14.NADPH 15.细胞色素b；细胞色素c；细胞色素P450；细胞色素aa3 16.细胞色素P450；细胞色素a；5个；1个；CO；CN- 17.腺嘌呤核苷酸；260nm；吡啶环；340nm；340nm 18.270290nm；消失 19.370nm；450nm；450nm 20H2O2；H2O2；H2O；O2 1， 21.FAD；Mo和Fe；次黄嘌呤；黄嘌呤 22.FAD；线粒体的外膜中；儿茶酚胺；5羟色胺；氧化脱氨基 23.有机酸脱羧生成的 24.NAD；FAD 25.磷酸戊糖；合成；转氢酶 26.氧化磷酸化；底物水平磷酸化 27.NADH呼吸链；3个分子ATP 28.NADH和CoQ；细胞色素b和细胞色素c；细胞色素aa3和O2 29.NADH；COQ Cytbl;Cytcl Cytaa3；O2 三) 是非判断题 1.对 2.对 3.错 4.对 5.错 6.错 7.对 对 9.对 10.对 11.对 12.错 13.对 四名词解释题 1.有机物在生物体内氧化过程中所脱下的氢原子，经过一系列有严格排列颀序的传递体组成的传递体系进行传递，最终与氧结合生成水，这样的电子或氢原子的传递体系称为呼吸链或电子传递链。电子在逐步的传递过程中释放出能量被机体用于合成ATP，以作为生物体的能量来源。 2.电子经过呼吸链的传递作用最终与氧结合生成水，在此过程中所释放的能量用于ADP磷酸化生成ATP。经此过程消耗一个原子的氧所要消耗的无机磷酸的分子数（也是生成ATP的分子数）称为磷氧比值（PO）。如NADH的磷氧比值是3，FADH2的磷氧比值是2。 3.在底物被氧化的过程中（即电子或氢原子在呼吸链中的传递过程中）伴随有ADP磷酸化生成ATP的作用称为氧化磷酸化作用。 4.在底物被氧化的过程中，底物分子中形成高能键，由此高能键提供能量使ADP磷酸化生成ATP的过程称为底物水平磷酸化。此过程与呼吸链的作用无关。问答及计算题1.所谓高能化合物是指含有高能键的化合物，该高能键可随水解反应或基团转移反应而释放大量自由能。生物体内具有高能键的化合物是很多的，根据高能键的特点可以分成几种类型：（1）磷氧键型（OP）。属于该型的化合物较多：a。酰基磷酸化合物，如1，3-二磷酸甘油酸。b.焦磷酸化合物，如无机焦磷酸。c.烯醇式磷酸化合物，如磷酸烯醇式丙酮酸。（2）氮磷键型（NP）。如磷酸肌酸。（3） 硫酯键型（COS）。如酰基辅酶A。（4） 甲硫键型（SCH3）。如S-腺苷蛋氨酸。2.线粒体内膜的最基本功能是将代谢物脱下的成对氢原子或电子通过多种酶和辅酶所组成的连锁反应的逐步传递，使之最终与氧结合生成水。这种由递氢体和递电子体按一定顺序排列构成的传递体系称为呼吸链或电子传递链。 确定呼吸链中各递氢体或递电子体的排列顺序的实验方法有多种，如：（1）.测定各种电子传递体的标准氧化还原电位E，E的数值越低，则该物质失去 电子的倾向越大，也就越容易成为还原剂而处于呼吸链的前面。各种电子传递体的 E经测定为： NADH一FMNFesCOQ一cytbCytc1CytcCytaa3O2 -0.32 0.12 0.10 +0.04 0.32 0.25 0.29 +0.82（2）用分离出来的电子传递体进行体外重组实验。NADH可使NADH脱氢酶还原，但是不能直接使细胞色素b,细胞色素C及细胞色素aa3还原。同样，还原型NADH脱氢酶不能直接与细胞色素C起作用，必须经过辅酶Q和细胞色素b和细胞色素C1后才能在和细胞色素C起作用。（3）利用呼吸链的特殊阻断抑制剂，阻断链中某些特定的电子传递环节。若加人某种抑 制剂后，则在阻断环节的负电性侧递电子体因不能再氧化而大多处于还原状态；但 是，在阻断环节的正电性侧，递电子体不能被还原而大多处于氧化状态，以此可以确 定各递电子体的排列顺序。（4）最直接的证据是用分光光度法通过吸收光谱的变化来测定完整线粒体中呼吸链的 各个电子传递体的氧化还原状态。当某个电子传递体处于还原状态时，以氧化态作 对照，就可用灵敏的分光光度计测出呼吸光谱的变化。测定结果表明：在呼吸链的 NAD+一端，电子传递体的还原性最强。而在靠近氧的一端，电子传递体的（如细胞 色素aa3）几乎全处于氧化状态。如将氧气供给完全处于还原状态的电子传递体 时，细胞色求aa3苜先被氧化，其次是细胞色素c，再其次是细胞色素b，依次往前推， 直至使NADH氧化为止。3.（l鱼藤酮（rotenone）、阿米妥（amytal）以及杀粉蝶菌素A（piericidin-A），它们的作用是 阻断电子由NADH向辅酶Q的传递。鱼藤酮是从热带植物（Derris elliptica）的根 中提取出来的化合物，它能和NADH脱氢酶牢固结合，因而能阻断呼吸链的电子传 递。鱼藤酮对黄素蛋白不起作用，所以鱼藤酮可以用来鉴别NADH呼吸链与FAH2呼吸链。阿米妥的作用与鱼藤酮相似，但作用较弱，可用作麻醉药。杀粉蝶菌素A是辅酶Q的结构类似物，由此可以与辅酶Q相竞争，从而抑制电子传递。 （2）抗霉素A（antimycin A）是从链霉菌分离出的抗菌素，它抑制电子从细胞色素b到细胞色素c1的传递作用。 （3）氰化物、一氧化碳、叠氮化合物及硫化氢可以阻断电子由细胞色素aa3向氧的传递作用，这也就是氰化物及一氧化碳中毒的原因。4.某种物质，如2，4一二硝基苯酚，对呼吸链的电子传递没有抑制作用，但可以抑制ADP 磷酸化生成ATP的作用使电子传递过程中产生的能量不能用于ATP合戌，把这种电子传递过程与储能过程分开的现象称为解偶联作用。因ADP对呼吸链摄取氧有刺激作用，当线粒体内的ADP浓度增加时，细胞呼吸加强。而ATP对呼吸链摄取氧有抑制作用，当线粒体内的ATP浓度增加时，细胞呼吸减弱，这样有利于节约能源。当将ADP加到含有缓冲液、底物、磷酸、Mg2+的呼吸线粒体中，则线粒体摄取氧的速度立即增加，再加入解偶联剂2，4-二硝基苯酚后，可观察到线粒体的摄取氧的速度比加入ADP时更强。这个简单的实验说明：2，4-二硝基苯酚不抑制呼吸链中电子的传递。由于2，4-二硝基苯酚能使线粒体内膜对H+的通透性增高，降低或消除了H+的跨膜梯度，从而抑制了ADP磷酸化生成ATP2，4- 二硝基苯酚还具有刺激线粒体内ATP酶的作用，使线粒体内的ATP大量水解生咸ADP和无机磷酸，后两者对呼吸链摄取氧有强烈的刺激作用，所以线粒体的呼吸速度更为增强。由此可见，2，4-二硝基苯酚是一个典型的解偶联剂。5.在线粒体内伴随着电子在呼吸链传递过程中所发生的ADP磷酸化生成ATP的过程称为氧化磷酸化作用。在NADH呼吸链中有三个偶联部位，第一个偶联部位是在NADHCOQ之间；第二个偶联部位是在细胞色素b细胞色素c之间；第三个偶联部位是在细胞色素aa3O2之间。6.加单氧酶又称混合功能氧化酶或羟化酶。这类酶催化一个氧原子加到底物分子上，另一个氧原子被氢还原成水。加单氧反应比较复杂，所需的酶是NADPH细胞色素P450还原酶；所需的辅助因子有：细胞色素P450、NADPH、细抱色素b5及FAD。 细胞色素P450是加单氧酶重要的辅助因子，它自始至终是底物参加反应的载体，并 和底物结合成复合物，利用本身的Fe3+Fe2+的变化接受电子和O2，最后使一个氧原子加到作用物分子上。NADPH为反应提供电子，使细胞色素P450-作用物复合物发生氧化还原变化，便于氧原子加到作用物分子上。还为反应系统提供H，使其和剩余的氧原子结合成水。FAD、细胞色素b5在反应体系中主要起传递电子的作用。NADPH细胞色素P450还原酶主要催化NADPH为细胞色素P450-作用复合物提供电子，使复合物由氧化型还原成还原型。由于细胞色素P450的辅基是亚铁血红素，其中所含的Fe2+第六个配位键是空着的，所以能和O2、CO、CN-结合，因此氰化物抑制加单氧反应.7.线粒体内膜上呼吸链中各个电子传递体，除细胞色素aa3外，其余的细胞色素所含的亚铁血红素所能形成的六个键，都与卟啉环和蛋白质形成配位键，所以它们不能再与O2、CO、CN-结合。惟有细胞色素aa3分子中所含的血红素A中的铁原子是形成了五个配位键，还空着一个配位键能与O2、CO、CN-结合。当氰化物进人体内时，CN-就可与细胞色素aa3的Fe3+结合成氰化高铁细胞色素aa3，使其丧失传递电子的能力，结果呼吸链中断，细胞因窒息而死亡。其过程如下： CNCytaa3Fe3+cytaa3Fe3+ -CN（失去传递电子的能力） 解救时首先给中毒者吸人亚硝酸异戊酯和注射亚硝酸钠，使部分血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，当高铁血红蛋白含量达到2030时，就能成功地夺取已与细胞色素aa3结合的CN-，使细胞色素aa3的活力恢复。但生成的氰化高铁血红蛋白在数分钟后又能逐渐解离而放出CN，此时再注射硫代硫酸钠，在肝脏的硫代硫酸-氰转硫酶的催化下可将CN-转变成为无毒的硫氰化物，经肾脏随尿排出体外。 （亚铁血红蛋白）HbFe2+（高铁血红蛋白）HbFe3+ HbFe2+Cytaa3Fe3+-CN（无活性） HbFe3+-CNCytaa3Fe3+（活性） HbFe3+cNHbFe2+cN Na2S2O3十CNNa2SO3十SCN-（由尿排出体外）葡萄糖的磷酸戊糖途径是在胞液中进行的，生成的NADPH具有许多重要的生理功能，其中最重要的是作为合成代谢的供氢体。如果不去参加合成代谢，那么它将参加线粒钵的呼吸链进行氧化，最终与氧结合生成水。但是线粒体内膜不允许NADPH和NADH逼过，胞液中NADPH所携带的氢是逼过下面过程进人线粒体的：转氨酶(1)NADPHNAD+NADP+NADH(2)NADH所携带的氢通过两种穿梭作用进人线粒体进行氧化： a.-磷酸甘油穿梭作用:进人线粒体后生成FADH2。 b.苹果酸穿梭作用:进人线粒体后生成NADH9线粒体是将ADP磷酸化为ATP的细胞器，但是ADP和ATP不能自由通过线粒体内膜它们必须在内膜上的腺苷酸转位酶作用下进行交换运送，而且只能是ADP由胞液进入线粒体，同时ATP逸出线粒体进人胞液以供各种生理活动之用，因而是定向转移，这种转移对氧化磷酸化的顺利进行有重要的意义。 磷酸化所需要的无机磷酸也必须在特异的转位酶即磷酸转位酶和苹果酸磷酸转位酶的作用下与OH或苹果酸交换转运进人线粒体内。10.化学渗透学说是由英国化学家P.Mitchell于1961年提出来的，他认为： （1）殍吸链中递氢体和递电子体是间隔交替排列的，并且在内膜中都有特定的位置，它们催化的反应是定向的。 （2）递氢体从内膜内侧接受从底物传来的氢后，可将其中的电子传给其后的电子传递体。而将两个质子泵到内膜外侧，即递氢体具有“氢泵”的作用。 （3）因H不能自由回到内膜内侧，致使内膜外侧的H浓度高于内侧，造成H浓度差 跨膜梯度。此H+浓度差使膜外侧的pH较内侧低1.0单位左右，从而使原有的外正内负的跨膜电位增高。这个电位差中包含着电子传递过程中所释放的能量。 （4）线粒体内膜中有传递能量的中间物x-和IO-存在（x和I为假定的偶联因子），二者能与被泵出的H十结合成酸式中间物xH及IOH，进而脱水生成xI，其结合键中含有来自H浓度差的能量，其反应位于与内膜外侧相接触的三分子的基底部。这个学说之所以能得到公认是因为许多实验结果与学说的论点相符合。首先现在已经发现氧化磷酸化作用确实需要线粒体膜保持完整状态；线粒体内膜对H没有通透性；已经证明电子传递链确能将H排到内膜外，而且ATP的形成又伴随着H+向膜内的转移运动。其次，解偶联剂如2，4-二硝基苯酚能使H通过线粒体内膜，并使由电子传递产生的质子梯度破坏，因而使ATP的形成受到抑制。第三，寡霉素既抑制三分子头部的ATP合成酶，又抑制三分子柄部高能中间物的传递，从而抑材ATP的合成。最后，人工造成的内膜外翻的亚线粒体膜泡，当电子传递到氧时，这种内膜外翻的膜泡是从外部介质中吸取H，而完整的未翻转的线粒体却是将H注人外部介质中去，这表明线粒体膜确实对H的转移具有方向性。11.ATP在体内有许多重要的生理作用，概括如下： （1）是机体能量的暂时贮存形式：在生物氧化中，ADP能将呼吸链上电子传递过程中所释放的电化学能以磷酸化生成ATP的方式贮存起来，因此ATP是生物氧化中能量的暂时贮存形式。 （2）是机体其他能量形式的来源：ATP分子内所含有的高能键可转化成其他能量形式，以维持机体的正常生理功能，假如，可转化成机械能、生物电能、热能、渗透能、化学合成能等。体内某些舍成反应不一定都直接利用ATP供能，而以其他三磷酸核苷作为能量的直接来源。如糖原合成需UTP供能；磷脂合成需CTP供能；蛋白质合成需GTP供能。这些三磷酸核苷分子中的高能磷酸键并不是在生物氧化过程中直接生成的，而是来源于ATP。 （3）可生成cAMP参与激素作用：ATP在细胞膜上的腺苷酸环化酶催化下，可生成cAMP，作为许多肽类激素在细胞内体现生理效应的第二信使。 （4）作为一种神经递质：有人提出以ATP为递质的“瞟呤能”神经学说。此类神经对消化道平滑肌有抑制作用，支配膀胱的“瞟呤能”神经可兴奋膀胱平滑肌，而且ATP可以代替“瞟呤能”神经的这种作用；此外这类神经还可以参与支配心血管系统、肺和眼等器官。12.氧化还原反应的K平与G及E有如下关系： G2.3RTlgK平，GnFE E（2.3RTnF）lgK平式中R为气体常数8.306J（molK-1），T为绝对温度（K），n为每mol传递的电子数，即每摩尔的当量数。F为法拉第常数964kj/v.在25时，经计算2.3RT5696。所以 E=(0.059/n)lgK平.如果在某一pH下电极反应的E值为已知，可利用式推测在另一pH下的E值。例如，某电极反应：A2H+2eAH2。在25，非标准状态下E与E的关系为： EE（0.0592）lg（AH+H+AH2）如果A和AH2都是1mol（或浓度相等），式中的E即是E： E = E + (0.059 /2)1gH+2 =E+0.059lgH+ =E-0.059lg1/H+ 所以 E = E-0. 059p