第67章习题

第六章生物氧化（一）名词解释1．生物氧化（biologicaloxidation）2．呼吸链（respiratorychain）3．氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）4．底物水平磷酸化（substratelevelphosphorylation）(二)填空题1．生物氧化有4种方式：_________、___________和__________。2．生物氧化是氧化还原过程，在此过程中有_________、_________和________参与。3．原核生物的呼吸链位于_________。4，△G0＇为负值是_________反应，可以_________进行。5．△G0＇与平衡常数的关系式为_________，当Keq＝1时，△G0＇为_________。6．生物分子的E0＇值小，则电负性_________，供出电子的倾向_________。7．生物体内高能化合物有_________、_________、_________、_________、_________、_________等类。9．在无氧条件下，呼吸链各传递体都处于_________状态。10．NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是_________、_________、_________。11．磷酸甘油与苹果酸经穿梭后进人呼吸链氧化，其P/O比分别为_____和_____。12．举出三种氧化磷酸化解偶联剂_________、_________、_________。14．举出两例生物细胞中氧化脱羧反应_________、_________。15．生物氧化是_________在细胞中_________，同时产生_________的过程。16．反应的自由能变化用_________表示，标准自由能变化用_________表示，生物化学中pH7.0时的标准自由能变化则表示为_________。17．高能磷酸化合物通常指水解时_________的化合物，其中最重要的是_________，被称为能量代谢的_________。18．真核细胞生物氧化的主要场所是_________，呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于_________。19．以NADH为辅酶的脱氢酶类主要是参与_________作用，即参与从_________到_________电子传递作用；以NADPH为辅酶的脱氢酶类主要是将分解代谢中间产物上的_________转移到_________反应中需电子的中间物上。20．在呼吸链中，氢或电子从_________的载体依次向_________的载体传递。21．线粒体氧化磷酸化的重组实验证实了线粒体内膜含有_________，内膜小瘤含有_________。22．鱼藤酮，抗霉素A，CNˉ、N3ˉ、CO，的抑制作用分别是_________，_________，和_________。26．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。27．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。28．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ADP+Pi→ATP30．细胞色素aa3辅基中的铁原子有_________结合配位键，它还保留_________游离配位键，所以能和_________结合，还能和_________、_________结合而受到抑制。31．体内CO2的生成不是碳与氧的直接结合，而是_________。32．线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是_________；而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是_________。33．动物体内高能磷酸化合物的生成方式有_________和_________两种。(三)是非判断题()2．琥珀酸脱氢酶的辅基FAD与酶蛋白之间以共价键结合。()3．生物氧化只有在氧气的存在下才能进行。()4．NADH和NADPH都可以直接进入呼吸链。()5．如果线粒体内ADP浓度较低，则加入DNP将减少电子传递的速率。()6．磷酸肌酸、磷酸精氨酸等是高能磷酸化合物的贮存形式，可随时转化为ATP供机体利用。()7．解偶联剂可抑制呼吸链的电子传递。()8．电子通过呼吸链时，按照各组分氧还电势依次从还原端向氧化端传递。()9．NADPH/NADP+的氧还势稍低于NADH/NAD+，更容易经呼吸链氧化。()10．寡霉素专一地抑制线粒体F1F0-ATPase的F0，从而抑制ATP的合成。()11．ADP的磷酸化作用对电子传递起限速作用。()12．ATP虽然含有大量的自由能，但它并不是能量的贮存形式。（四）问答题（解题要点）1．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?2．在体内ATP有哪些生理作用？3．氧化作用和磷酸化作用是怎样偶联的？参考答案（一）名词解释1．生物氧化：生物体内有机物质氧化分解而产生大量能量的过程称为生物氧化。生物氧化在细胞内进行，氧化过程消耗氧放出二氧化碳和水，所以有时也称之为“细胞呼吸”或“细胞氧化”。生物氧化包括：有机碳氧化变成CO2；底物氧化脱氢、氢及电子通过呼吸链传递、分子氧与传递的氢结成水；在有机物被氧化成CO2和H2O的同时，释放的能量使ADP转变成ATP。2．呼吸链：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顺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用于合成ATP，以作为生物体的能量来源。3．氧化磷酸化：在底物脱氢被氧化时，电子或氢原子在呼吸链上的传递过程中伴随ADP磷酸化生成ATP的作用，称为氧化磷酸化。氧化磷酸化是生物体内的糖、脂肪、蛋白质氧化分解合成ATP的主要方式。4．底物水平磷酸化：在底物被氧化的过程中，底物分子内部能量重新分布产生高能磷酸键（或高能硫酯键），由此高能键提供能量使ADP（或GDP）磷酸化生成ATP（或GTP）的过程称为底物水平磷酸化。此过程与呼吸链的作用无关，以底物水平磷酸化方式只产生少量ATP。如在糖酵解（EMP）的过程中，3-磷酸甘油醛脱氢后产生的1,3-二磷酸甘油酸，在磷酸甘油激酶催化下形成ATP的反应，以及在2-磷酸甘油酸脱水后产生的磷酸烯醇式丙酮酸，在丙酮酸激酶催化形成ATP的反应均属底物水平的磷酸化反应。另外，在三羧酸环（TCA）中，也有一步反应属底物水平磷酸化反应，如α-酮戊二酸经氧化脱羧后生成高能化合物琥珀酰～CoA，其高能硫酯键在琥珀酰CoA合成酶的催化下转移给GDP生成GTP。然后在核苷二磷酸激酶作用下，GTP又将末端的高能磷酸根转给ADP生成ATP。（二）填空题1．失电子氧化；加氧氧化；脱氢氧化；加水脱氢氧化2．酶；辅酶；电子传递体3．细胞质膜上4．放能；自发进行5．△G0＇＝-RTlnK＇eq；06．大；大7．焦磷酸化合物；酰基磷酸化合物；烯醇磷酸化合物；胍基磷酸化合物；硫酯化合物；甲硫键化合物9．还原10．复合物I；复合物Ⅲ；复合物Ⅳ11．2；312．2,4-二硝基苯酚；缬氨霉素；解偶联蛋白14．丙酮酸脱氢酶；异柠檬酸脱氢酶；15．燃料分子；分解氧化；可供利用的化学能16．ΔG；ΔG°；ΔG°＇17．释放的自由能大于20.92kJ／mol；ATP；即时供体18．线粒体；线粒体内膜上19．呼吸；底物；氧；电子；生物合成20．低氧还电势；高氧还电势21．电子传递链的酶系；F1-F0复合体22．NADH和CoQ之间Cytb和Cytc1之间Cytaa3和O226．NADH；FADH2；初始受体27．化学渗透学说；米切尔（Mitchell）28．线粒体；质子泵；氧化还原电位；ATP30．5个；1个；O2；CO；CN-。31．有机酸脱羧生成的32．NAD；FAD33．氧化磷酸化；底物水平磷酸化（三）是非判断题2．对：琥珀酸脱氢酶的辅基FAD与酶蛋白的一个组氨酸以共价键相连。3．错：只要有合适的电子受体，生物氧化就能进行。4．错：NADPH通常作为生物合成的还原剂，并不能直接进入呼吸链接受氧化。只是在特殊的酶的作用下，NADPH上的H被转移到NAD+上，然后由NADH进人呼吸链。5．错：在正常的生理条件下，电子传递与氧化磷酸化是紧密偶联的，低浓度的ADP限制了氧化磷酸化，因而就限制了电子的传递速率。而DNP是一种解偶联剂，它可解除电子传递和氧化磷酸化的紧密偶联关系，在它的存在下，氧化磷酸化和电子传递不再偶联，因而ADP的缺乏不再影响到电子的传递速率。6．对：磷酸肌酸在供给肌肉能量上特别重要，它作为储藏~P的分子以产生收缩所需要的ATP。当肌肉的ATP浓度高时，末端磷酸基团即转移到肌酸上产生磷酸肌酸；当ATP的供应因肌肉运动而消耗时，ADP浓度增高，促进磷酸基团向相反方向转移，即生成ATP。7．错：解偶联剂使电子传递与氧化磷酸化脱节，电子传递释放的能量以热形式散发，不能形成ATP。8．对：组成呼吸链的各成员有一定排列顺序和方向，即由低氧还电位到高氧还电位方向排列。9．错：NADPH/NADP+的氧还势与NADH/NAD+相同，并且NADPH/NADP+通常不进入呼吸链，而主要是提供生物合成的还原剂。10．对：寡霉素是氧化磷化抑制剂，它与F1F0-ATPase的F0结合而抑制F1，使线粒体内膜外侧的质子不能返回膜内，造成ATP不能合成。11．对：在正常的生理条件下，电子传递与氧化磷酸化是紧密偶联的，因而ADP的氧化磷酸化作用就直接影响电子的传递速率。12．对：在生物系统中ATP作为自由能的即时供体，而不是自由能的储藏形式。（四）问答题（解题要点）1．答：常见的呼吸链电子传递抑制剂有：（1）鱼藤酮（rotenone）、阿米妥（amytal）、以及杀粉蝶菌素（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（Derriselliptiee）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FADH2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（antimycinA）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。2．答：ATP在体内有许多重要的生理作用：（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）是机体其它能量形式的来源：ATP分子内所含有的高能键可转化成其它能量形式，以维持机体的正常生理机能，例如可转化成机械能、生物电能、热能、渗透能、化学合成能等。体内某些合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。3．答：目前解释氧化作用和磷酸化作用如何偶联的假说有三个，即化学偶联假说、结构偶联假说与化学渗透假说。其中化学渗透假说得到较普遍的公认。该假说的主要内容是：（1）线粒体内膜是封闭的对质子不通透的完整内膜系统。（2）电子传递链中的氢传递体和电子传递体是交叉排列，氢传递体有质子（H＋）泵的作用，在电子传递过