生物化学：13 第13章生物氧化与氧化磷酸化

1、第13章 生物氧化与氧化磷酸化一、教学大纲基本要求 教学大纲基本要求讲解生物氧化与氧化磷酸化，1.生物能学简介，包括化学反应的自由能，自由能变化与化学反应平衡常数的关系，标准自由能变化的加和性，高能磷酸化合物，生物氧化的概念和特点。2.线粒体电子传递，包括线粒体电子传递过程，电子传递链，电子传递链有关的酶和载体, 电子传递链的抑制剂。3.氧化磷酸化作用，包括氧化磷酸化的, PO比和由ADP形成ATP的部位, 电子传递和ATP形成的偶联及调节机制概念，氧化磷酸化的偶联机理，氧化磷酸化的解偶联。二、本章知识要点1、本章概述有机物分子在生物细胞内被逐步氧化生成CO2，并释放出能量。电子传递和氧化磷酸

2、化作用使NADH和和FADH2再氧化并以ATP捕获释放出的能量。真核生物电子传递和氧化磷酸化作用在线粒体内膜进行，而原核生物中过程在质膜上进行。2、自由能变、反应平衡常数、氧化还原电位体系内能用于做功的能量称为自由能。对化学反应来说，可以把自由能看成促使化学反应达到平衡的一种驱动力。反应物自由能的总和与产物的自由能总和之差就是该反应的自由能变化(G)。当G0时体系未达到平衡，必须供能反应才能正向进行；当G=0时反应处于平衡状态。在参加反应物质的浓度为1mol/L、压力为一个大气压(0.1 MPa)，温度为25、 pH=0的条件下进行反应时自由能的变化称为标准自由能变化(G0)。标准自由能变化具

3、有加和性。对生物化学反应而言，在参加反应物质的浓度为1mol/L、压力为0.1 MPa，温度为25、 pH=7.0的条件下进行反应时自由能变为标准自由能变化 (G0)。生化反应中自由能变与反应的平衡常数间的关系可以用G0=-RTlnKeq =-2.303RTlogKeq 。氧化-还原电位(E)是物质对电子亲和力的量度。生化反应的标准氧化-还原电势(E0)是在标准状况(参加反应物质的浓度为1mol/L、压力为0.1 MPa，温度为25)和pH7的条件下测量的，用伏特表示。一个反应在pH7的标准自由能变化G0，可由底物和产物氧化-还原电势的变化(E 0)求得，即G0= - nFE0。反应的E0为正

4、值，其G0则为负值，即为放能反应。3、高能磷酸化合物 生物体内有多种化合物含有水解时释放出大量的自由能(约21kJ/mol)的基团，这类化合物被称为高能化合物。常见的高能化合物主要为高能磷酸化合物。但生物体内的高能化合物不只是高能磷酸化合物。根据键型的特点，高能磷酸化合物主要有磷氧键型(如ATP)、氮磷键型(如磷酸肌酸)、硫酯键型(如酰基辅酶A)、甲硫键型。 ATP是体内能量代谢最常用、广泛的高能磷酸化合物。4、生物氧化中水和CO2的生成特点CO2的生成:有机酸在酶催化下的脱羧作用而产生。 代谢底物在酶的作用下经一系列脱氢、加水等反应转变成含羧基的化合物。 脱羧有二种方式，其一是直接脱羧，如丙

5、酮酸在丙酮酸脱羧酶作用下脱羧生成乙醛和CO2 ；其二是氧化脱羧，如丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系作用下生成乙酰辅酶A和CO2,同时脱下2个氢(NDAH+H+)。H2O的生成: 代谢物在酶的作用下脱下的氢经过氢传递体传给氧生成水。5、电子传递链 需氧细胞内糖、脂肪、氨基酸等有机物通过各自的分解途径所形成的还原型辅酶(NADH和FADH2)经过电子传递途径被重新氧化。氢原子以质子的形式脱下，其电子沿着一系列的电子传递，最后转移到分子氧。质子和离子型氧结合生成水。电子传递过程中释放的大量自由能则使ADP磷酸化生成ATP。主要包括二条呼吸链，即NADH呼吸链和FAD呼吸链。电子从NADH沿着电子传递链(即呼吸

6、链)传递到氧。电子传递链的主要成分包括NADH-CoQ还原酶(复合体I， 含FMN和铁硫蛋白Fe-S)、辅酶Q(CoQ)、琥珀酸-Q还原酶(复合体II，含琥珀酸脱氢酶、FAD、3个铁硫蛋白)、细胞色素还原酶(复合体III，即细胞色素bcl复合体，含2个细胞色素b、铁硫蛋白、细胞色素c1)、细胞色素c、细胞色素氧化酶(复合体IV， 含细胞色素a和a3、2个Cu)。呼吸链中电子传递有着严格的方向和顺序，电子从电负性较大(或氧化还原电位较低)的传递体依次通过电正性较大(或氧化还原电位较高)的传递体逐步流向氧分子。NADH将电子传递给NADH脱氢酶，FMN接受电子后形成后FMNH2，随后又传递给FeS

7、聚簇的铁原子。FeS聚簇以在Fe3+和Fe2+之间的价态变化接受或给出电子。电子从NADH脱氢酶传递到辅酶Q，将辅酶Q转变为泛醇(即CoQH2)，然后又传递给细胞色素bcl复合体。细胞色素含有一个中央带有铁原子的血红素基团，铁原子接受一个电子从Fe3+变为Fe2+。当电子传递给其他组分后，铁原子又变回到Fe2+状态。细胞色素bc1复合体将电子传递给细胞色素c，它又将电子传递给细胞色素氧化酶。细胞色素氧化酶是一含有两种细胞色素(细胞色素a和a3)和一对铜原子(依次称为CuA和CuB)的复合体。当电子传递时，铜原子在Cu2+和Cu+价态间往复变化。最后，细胞色素氧化酶将4个电子传递给分子氧形成2分

8、子水。FADH2将2个电于传递给琥珀酸-CoQ还原酶(复合体)而再被氧化为FAD。 琥珀酸-CoQ还原酶将电子传递到在电子传递主链上的辅酶Q，电子自此进一步的传递导致H+梯度的形成并合成ATP。但琥珀酸-CoQ还原酶本身并不是H+泵。6、电子传递的抑制鱼藤酮和安密妥等物质抑制NADH脱氢酶的电子传递。抗霉素A抑制细胞色素bc1复合体。氰化物(CN-)、叠氮化物(N3-)和一氧化碳(C0)都抑制细胞色素氧化酶7、跨膜质子梯度氧化还原电势沿呼吸链的变化是每一步自由能变化的量度。在NADH脱氢酶、细胞色素bc1复合体和细胞色素氧化酶的催化步骤中，自由能变化足够使H+从线粒体基质泵出跨过线粒体内膜进入

9、膜间隙，构成一种氢离子梯度，从而建立起跨膜的电化学势梯度。8、氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用是NADH或FADH2通过与氧化呼吸链的电子传递相联系的合成ATP的作用。此作用的发生机制很早就提出化学渗透假说来加以解释。由电子传递释出的能量用于将H+泵出线粒体外形成一种电化学质子(H+)梯度。质子穿过位于线粒体内膜的F1Fo-ATP酶返回到线粒体内。每个NADH被氧化时大约可合成2.5个ATP分子，而每个FADH2被氧化时大约合成1.5个ATP。一般用“旋转催化”模型来解释ATP酶如何利用质子动力势来催化ADP和Pi形成ATP的。在线粒体内生成的ATP由分布于线粒体内膜上的ADP/ATP交换体转动到

10、膜外侧。苍术苷可抑制这种转运过程。9、偶联和呼吸控制电子传递在正常情况下紧密地与ATP合成相偶联。只有ADP同时被磷酸化形成ATP，电子才能通过电子传递链流向氧。如果提供ADP，随着ADP的浓度的下降和电子传递的进行，ATP也被合成。当ADP浓度下降时，电子传递也减缓。这一过程称为呼吸控制。这可保证电子流只在需要ATP合成时发生。10、氧化磷酸的解偶联和抑制有些化学试剂(如2，4-二硝基苯酚， DNP)能使线粒体内膜上的电子传递过程与ATP生成过程分离，是解偶联剂；它们使电子传递进行但不合成ATP。DNP的作用机理是将线粒体外侧的H+跨线粒体内膜转运进入线粒体内，从而破坏电子传递形成的跨膜质子

11、电化学势梯度，抑制了质子经ATP酶跨膜转运。由电子传递产生的能量以热散失。有些试剂能同时抑制氧的吸收利用和ATP的形成，但不直接抑制电子传递链电子载体的作用。这些抑制剂的作用是直接干扰ATP的生成过程，最终也导致电子传递不能进行。如寡霉素直接作用于ATP酶的Fo成分，导致电子不能通过ATP酶的“质子通道”。有些脂溶性物质能与某些离子结合并作为离子载体使这些离子能够穿过线粒体内膜，破坏膜两侧的电位梯度，最终破坏氧化磷酸化过程。这些物质被称为离子载体抑制剂，如缬氨霉素、短杆菌肽，两者能分别与K+、Na+、和其它一些一价阳离子结合并使其穿过线粒体内膜。11、线粒体外NADH的氧化胞质溶胶NADH不能

12、直接跨过线粒体内膜进入线粒体而被再氧化。 然而它可通过甘油-3-磷酸穿梭作用被转运进入线粒体后再氧化。胞质溶胶中甘油-3-磷酸脱氢酶氧化NADH并将二羟丙酮磷酸还原为甘油-3-磷酸。甘油-3-磷酸进入线粒体后通过线粒体内的甘油-3-磷酸脱氢酶(其辅酶为FAD)转化为二羟丙酮磷酸。二羟丙酮磷酸扩散回到胞质溶胶。与酶相结合的FADH2将电子传递给电子传递链中的辅酶Q而再被氧化。因电子由FADH2进入电子传递链，每分子胞质溶胶NADH只合成大约1.5个ATP。动物心脏和肝脏细胞的胞质溶胶中的NADH可通过苹果酸天冬氨酸穿梭作用转入线粒体从而被再氧化。胞质溶胶中的草酰乙酸由NADH还原为苹果酸后，通过

13、苹果酸-a-酮戊二酸载体进入线粒体。在基质内苹果酸又借助NAD+ 转变为NADH再氧化为草酰乙酸。结果，电子从胞质溶胶的NADH到线粒体基质的NADH，只发生了电子的传递。草酰乙酸由转氨基作用转变为天冬氨酸离开线粒体，在胞质溶胶中再由转氨基作用变回草酰乙酸。通过这种方式转运进入线粒体的NADH再被氧化可产生大约2.5个ATP。三、重点与难点 重点：生物化学反应的自由能，自由能变化与反应平衡常数的关系，标准自由能变化的加和性，高能磷酸化合物，生物氧化的概念和特点。线粒体电子传递过程，电子传递链，电子传递链有关的酶和载体, 电子传递链的抑制剂。氧化磷酸化的, PO比和由ADP形成ATP的部位, 电

14、子传递和ATP形成的偶联及调节机制概念，氧化磷酸化的偶联机理，氧化磷酸化的解偶联。难点：呼吸链的组成成分、排列顺序与电子传递，氧化磷酸化的部位及作用机理。四、典型例题解析例题13-1：在pH7、25、一个大气压等条件下，对某一反应A B + C，若A的最初浓度是0.4 mol/L，在反应达到平衡时，A的浓度只剩下1，求：(1)该反应的Keq；(2)该反应的G O； (3)逆反应的G O. 解：(1)当反应达到平衡时，A0.01 0.4 = 0.004(mol/L),B = C = 0.99 0.4 = 0.396 mol/L,因此Keq =BC/A=0.3960.396/ 0.004=39.2

15、。(2)G O=-2.303RTlogKeq =-2.3031.98 298 log39.2 = -2.165 Kcal/mol(3)逆反应的G O应与正反应的G O的绝对值相同，但符号相反。所以逆反应的G O 2.165 Kcal/mol.例题13-2：在25时：果糖-6-磷酸 葡萄糖-6-磷酸,该反应的Keq为1.97。(1)该反应的G O是多少? (2)如果把果糖-6-磷酸的浓度调到1.5 mol/L，葡萄糖-6-磷酸的浓度调到0.5mol/L，G是多少? (3)G O和G为什么不同? (4) 在(2)给出的条件下，如果加入少量的酶以加速这种转换，则反应的Keq将为多少？(5)加入酶后反

16、应达到平衡时G O将是多少? 平衡时果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的浓度将是多少? 解： G O=-2.303RTlogKeq= -2.303 1.98 298 logl.97= -400.14 cal/mol.G =G O+ 2.303RTlog 葡萄糖-6-磷酸/果糖-6-磷酸 = -400.14 + 2.303 1.98 298 log0.5/1.5 = -1048.5 cal/mol.在某一温度下，对任何一个反应的G O都是一个固定值，而且是在标准条件下(果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的浓度都是1 mol/L，温度为25 ，pH为7.0)定义的。相反，G是非标准条件下的自由能的变化

17、，它随反应物和产物起始浓度、发生反应的pH和温度的变化而变化。 根据反应物和产物浓度计算出的G值，可判断一个化学反应是否能按预期的方向进行。只有当G0，只要计算所得的G为负值，反应仍会按预期的方向进行。对于所有趋向化学平衡的反应，G都是负值。在反应过程中其绝对值逐渐缩小，直至达到零，此时反应达到平衡点。(4)酶的催化作用只改变达到反应平衡所需的时间，并不能改变反应的平衡点，故Keq=1.97。(5)酶催化反应达到平衡时，反应条件没有变化，因此G O没有变化。酶催化反应达到平衡时没有自由能的变化，即G0。所以从处于平衡状态的反应中不可能得到能够做功的能量。由于平衡常数大约是2，所以在平衡时，当有

18、1分子的果糖-6-磷酸存在，就有2分子的葡萄糖-6-磷酸存在。 果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的总浓度是2.0 mol/L(1.5+0.5)，该混合物的13是果糖-6-磷酸，2/3是葡萄糖-6-磷酸。因此，当反应处在平衡状态时果糖-6-磷酸的浓度为1/3(2 mol/L)=0.67 mol/L, 葡萄糖-6-磷酸的浓度为2/3(2 mol/L)=1.33 mol/L。例题13-3：总反应：丙酮酸 + ATP + C02 + H2O草酰乙酸+ADP+Pi，它的G O总为-0.5 kcal/mol。请计算反应：丙酮酸+CO2草酰乙酸的G O。解： 题中的总反应可视为由下面两个分步反应构成： 丙酮

19、酸 + CO2 草酰乙酸 G1O? ATP+H20ADP+Pi G2O= -7.3k cal/mol。 丙酮酸 + ATP+ C02 + H2O草酰乙酸 + ADP + Pi，G总O=-0.5kcal/mol 在相互联系的化学反应中，这些相互联系的化学反应的总的标准自由能变等于各步反应自由能变化的总和，即G总O =G1O +G2O， G1O=G总O-G2O=-0.500-(-7.3)= + 6.8 kcal/mol. 例题13-4: 电子传递呼吸链中的复合物与线粒体膜内膜相连，根据它们的电子来源以及从线粒体内向外泵送质子过程中所起的作用，能否确定这些电子载体在膜中的位置?解：NADH和CoQH

20、2为电子传递链提供电子，柠檬酸循环是NADH和CoQH2的主要来源，因为柠檬酸循环位于线粒体基质内，复合体I(NADH-CoQ还原酶)和复合体(琥珀酸CoQ还原酶)必须与基质相互接触，因为复合体I同时从基质向膜间隙泵送质子，该复合体也必须与线粒体内膜的膜间隙侧相互接触，因而复合体I必定跨越线粒体的内膜。CoQ从复合体I和复合体中接受电子并将它们转送到复合体(CoQ-细胞色素c还原酶)，因而疏水性的CoQ必定在膜双层中自由移动。复合体和复合体(细胞色素c氧化酶)都从基质中向膜间隙中泵送质子，所以它们也必定跨越线粒体的内膜。亲水性的细胞色素c在两个复合体之间传送电子，因而它们可以位于膜的任一侧，实

21、际上，它们位于膜间隙中。例题13-5：在有氧和同时存在磷酸穿梭途径的条件下，计算下列反应途径中所能净生成的ATP的数目。(1) 甘油醛-3-磷酸氧化到乙酰CoA；(2) 果糖-6-磷酸完全氧化成C02和H20；(3) 3-磷酸甘油酸完全氧化成C02和H20。解：(1) 约5.5个ATP。甘油醛-3-磷酸经EMP途径生成丙酮酸的过程中通过底物水平磷酸化可生成2个ATP；甘油醛-3-磷酸生成1,3-二磷酸甘油酸时脱下一对氢，经磷酸穿梭途径进行线粒体，进入FADH2呼吸链可生成1.5个ATP；在线粒体内丙酮酸转化为乙酰CoA时产生一对氢，经电子传递和氧化磷酸化可生成2个ATP。(2)31个ATP。一

22、个葡萄糖分子经EMP-TCA途径可净生成约30个ATP，而果糖-6-磷酸彻底氧化生成C02和H20时因少消耗1个ATP，故可生成31个ATP。(3) 约13.5个ATP。3-磷酸甘油酸转化为丙酮酸过程中经底物水平磷酸化可产生2个ATP。1分子丙酮酸在线粒体内彻底氧化分解时可产生12.5个ATP。例题13-6：当把线粒体与琥珀酸、丙二酸一起保温时，发现氧的消耗比只有琥珀酸单独存在时要少，但P/O比却没有多少变化，为什么？解：线粒体中琥珀酸在琥珀酸脱氢酶的作用下氧化生成延胡索酸。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，它可导致此酶活性的降低。因而整个TCA循环的活性随之降低，因而氧化脱下的氢减少，随之

23、氧的消耗减少。然而就每分子NADH或FADH2，不管其量发生何种变化，它们经电子传递和氧化磷酸化偶联生成ATP的数量不会变化，故P/O不会有多少变化。例题13-7：ATP生物体内的“能量货币”。请从ATP的分子结构解释ATP容易水解并能释放出大量的自由能。解：ATP容易水解并能释放出大量的自由能的原因可以从两个方面加以考虑。一是导致反应物(ATP)不稳定的因素，二是产物稳定的因素。(1)在pH7.0的环境中ATP分子中的三个磷酸基团完全解离生成带四个负电荷的离子形式(ATP4-)，这四个负电荷使磷酸酐键间产生静电斥力从而产生键张力，使ATP分子具有较大的势能。当末端磷酸基团水解时键张力缓解，因

24、而ATP水解反应时GO很大。(2)ATP末端的二个磷酸基以磷酸酐键相连，由于P=O键的极化，电子云偏向氧原子，使磷原子带部分正电荷，相距很近的正电荷相互排斥，使磷酸酐键不稳定。(3)ATP水解产物ADP3-和HPO42-，它们都带负电荷；此外这二种物质都是共振杂化物，其中某些电子所处的位置和在ATP中相比，都是具有最低能量的构象形式。这说明ADP3-和HPO42-比ATP具有更大的共振稳定性。因此两者再结合生成ATP的可能性极小。例题13-8：请简单说明细胞内的呼吸控制过程。解：一般认为ADP作为关键物质对氧化磷酸化作用的调节称为呼吸控制。电子传递在正常情况下是与ATP的合成紧密偶联着。只有当

25、ADP被合成ATP时，电子才流经电子传递链传递给氧。这二者是同时发生的。这表明只有当ADP的供应充分时电子的传递才能继续进行，ATP也才能合成。如果ATP在体内积累，ADP的浓度降低，电子的传递也随之减慢或停止，还原性辅酶的浓度增加以致不能再接受电子，于是整个呼吸链也受抑制或停止。五、单元自测题(一) 名词解释与比较1. 生物氧化与燃烧2. 氧化还原电势与氧化还原电势差3. 自由能变化与标准自由能变化4. 氧化磷酸化与底物水平磷酸化5. 氧化磷酸化的解偶联与抑制6. 甘油-3-磷酸穿梭系统与苹果酸-天冬氨酸穿梭系统7. ATP/ADP交换体与F1F0-ATP酶8. NADH呼吸链与FADH2呼

26、吸链9. 磷氧比与能荷(二)填空题1.生物氧化是 在细胞中 ，同时产生 的过程。2.有机物在细胞内的生物氧化与在体外燃烧的主要区别是 、 和 。3.化学反应的自由能变化用 表示，标准自由能变化用 表示，生物化学中的标准自由能变化则用 表示。4.G0时表示为 反应，G =0时表示反应达到 。5.所谓高能化合物通常指水解时 的化合物，其中最重要的是 ，被称为生物界的 。6.化学反应过程中自由能的变化与平衡常数有密切的关系，即G0 。7.在氧化还原反应过程中，自由能的变化与氧化还原势(E0)有密切的关系，即G0 。如细胞色素aa3把电子传给分子氧的G0 kJ/mol。8.真核细胞中生物氧化的主要场所

27、是 ，呼吸链和氧化磷酸化偶联因子定位于 。原核细胞的呼吸链存在于 上。9.电子传递链中的铁硫蛋白中铁与 或无机硫结合而成。10.NADH脱氢酶是一种 蛋白，该酶的辅基是 。11.细胞色素和铁硫中心在呼吸链中以 的变价进行电子传递，每个细胞色素和铁硫中心每次传递 个电子。12. 在长期进化过程中，复合体已具备同时将 个电子交给1分子氧气的机制。13.在呼吸链中，氢或电子从氧化还原电势 的载体依次向 的载体传递。14.呼吸链的复合物又称 复合物，它把电子传递给02，又称为 。15.常见的呼吸链电子传递抑制剂中，鱼藤酮专一地抑制 的电子传递；抗霉素A专一地抑制 的电子传递；CN-、N3-和CO则专一

28、地阻断由 到 的电子传递。16.电子传递链中唯一的小分子物质是 ，它在呼吸链中起 的作用。17.电子传递体复合体的辅基主要有 、 、 、 。18.肌红蛋白和血红蛋白与细胞色素b、c、c1中的辅基是 ，细胞色素aa3中的辅基是 。 19.氧化态的细胞色素 和 的血红素A辅基中的铁原子参与形成 个配位键，它还保留 个游离配位键，所以能和 结合，还能和 、 、 结合而受使此酶活性受抑制。20. 在呼吸链上位于细胞色素c1的前一个成分是 ，后一个成分是 。21. 在电子传递链中氧化还原电位差最大的一步在 与 之间。22. 除了含有Fe以外，复合体还含有金属原子 。23. 杀粉蝶菌素作为呼吸链上 类似物

29、，能够阻断呼吸链。24. 细胞内呼吸链类型主要有 和 。从NADH和FADH2分别将电子传递给氧的过程中自由能变分别为 和 。经测定这两条呼吸链的P/O分别为 、 。25. ATP ADP+Pi的GO为 。由NADH02的电子传递中，释放的能量理论上足以偶联ATP合成的3个部位是 、 、 。26.解释电子传递和氧化磷酸化机制的三个假说是 、 、 .27. 化学渗透学说主要认为在 传递过程中 被从线粒体内膜泵到膜外形成 ， 由此形成的 为ATP合成提供能量。28. 线粒体内膜上能够产生跨膜的质子梯度的复合体是 、 和 。29.线粒体ATP酶是由 和 两部分组成，质子从线粒体外返回基质要经过 ，A

30、TP合成是在 中，合成一个ATP需 质子。30.质子驱动力(pmf)的大小与跨膜梯度(pH)和膜电位()有密切关系，pmf = 。31.可以使用 学说很好地解释F1F0-ATP酶的催化机理。32.线粒体外的NADH可以通过 和 二个穿梭机制进入线粒体，然后被氧化。33.在含有糖酵解、柠檬酸循环和氧化磷酸化酶活性的细胞匀浆液中，彻底氧化一摩尔丙酮酸、NADH、葡萄糖和磷酸烯醇式丙酮酸各产生 、 、 和 ATP 。34. 生物氧化体系主要可由为 、 和 三部分组成。35. 生物氧化主要通过代谢物的 反应实现的，生物氧化过程中产生的H2O是通过 形成的。36. 理论上，OAA、苹果酸、还原性维生素C

31、、葡萄糖氧化成C02和H20时的P/O值分别是 、 、 、 。37. 缬氨霉素是对 专一的离子载体，DNP是 的载体。38. 给小白鼠注射FCCP，会导致小白鼠体温的迅速升高，这是因为 。39. 植物体内除线粒体氧化体系外，还有线粒体外的氧化体系如 、 、 等。40. 能荷值可作为细胞 和 代谢过程调节的信号，通过 、 、 作为代谢中某些酶分子的效应物进行变构调节。 (三) 选择题1. 经过TCA循环乙酰CoA彻底氧化生成CO2过程的P/O值是： ( ) A. 2.0 B. 2.5 C. 3.0 D. 3.5 2.生物体能够利用能量的最终来源是： ( )A. 磷酸肌酸 B. ATP C. 太阳

32、光 D. 有机物的氧化3.下列氧化还原电对中，标准氧化还原电位最高的是： ( )A. 延胡索酸琥珀酸 B. 细胞色素a Fe3+Fe2+C. 细胞色素b Fe3+Fe2+ D. CoQCoQH24.下列关于氧化还原电位的叙述中正确的是： ( )A. 测定氧化还原电位时必须与金属电极组成电场。B. 人为规定氢电极的标准电位为零，而实际上它不等于零。C. 介质的pH与氧化还原电位无关。D. 自由能变化与氧化还原电位无关。 5.下列关于生物氧化的叙述正确的是： ( ) A.呼吸作用只在有氧时才能发生。 B. 2，4二硝基苯酚是电子传递的抑制剂。 C.生物氧化在生物活细胞内在常温常压下进行。 D. 生

33、物氧化快速且一次放出大量能量。6.细胞胞浆中产生的NADH通过下列哪种穿梭进入线粒体，彻底氧化只能生成1.5个ATP：( )A. a磷酸甘油与二羟丙酮穿梭 B. 柠檬酸与丙酮酸穿梭 。C. 苹果酸与天冬氨酸穿梭。 D. 草酰乙酸与丙酮酸穿梭。7.下列关于电子传递链的叙述正确的是：( )A.电子传递的继续进行依赖于氧化磷酸化。 B.电子从NADH传至02自由能变化为正。C.电子从NADH传至02形成2分子ATP。 D.解偶联剂不影响电子从NADH传至02。8.已知G0= - 2.3RTlgKeq，下列反应的自由能是: ( ) A + B C； ABC10 molL。A. 4.6RT B. 4.6

34、RT C. 2.3RT D. 2.3RT9.对于琥珀酸脱氢生成延胡索酸反应(延胡索酸琥珀酸, E0= +0.03V),假如将琥珀酸加到硫酸高铁和硫酸亚铁(Fe3+Fe2+、E0= +0.77V)的平衡混合物中，则会发生: ( ) A. 硫酸高铁的浓度增加 B. 硫酸高铁和延胡索酸的浓度增加 C. 硫酸高铁和硫酸亚铁的浓度比不变 D.硫酸亚铁和延胡索酸的浓度增加10.在寡霉素存在时，加入2，4-二硝基苯酚时下列哪种可能情况发生：( ) A. 阻断电子传递 B.恢复电子传递 C.合成ATP D.分解ATP11.用琥珀酸作呼吸底物和Pi一起加入到线粒体的悬浮液中，下列推断错误的是：( )A.若加AD

35、P，则耗氧量增加 B.假如有寡霉素存在，ADP的加入不会使耗氧增加C.假如有2，4-二硝基苯酚存在，寡霉素使耗氧增加。D.假如有2，4-二硝基苯酚存在，ADP不会使耗氧增加。12.化学渗透学说认为，电子在电子传递过程中引起线粒体内膜 ：( ) A构象发生变化 B. 可以自由穿过H+和OH-C. 两侧形成跨膜质子梯度 D. 产生高能中间化合物13. 1分子丙酮酸彻底氧化分解可产生C02和ATP的数目是：( ) A. 3C02，12.5ATP B. 2C02，12ATP C. 3C02，16ATP D. 3C02，12ATP14.下列物质中能导致氧化磷酸化解偶联的是： ( ) A鱼藤酮 B.抗霉素

36、A C2，4-二硝基酚 D.寡霉素15.下列化合物中不是高能化合物的是：( ) A6-磷酸葡萄糖 BATP C.琥珀酰辅酶A D.PEP 16.下列酶系中定位于线粒体内膜的是：( ) AF1Fo-ATPase BCFl-CFo-ATP酶 C细胞色素c DTCA循环相关酶系17.下列物质是不是呼吸链的组分的是：( ) A.CoQ B.Cytaa3 C. Cytc D.TPP18.线粒体外NADH经磷酸甘油穿梭进入线粒体，其氧化磷酸化的PO比是：( ) A. 0 B.1 C.1.5 D.3 19.下列四种酶中不能催化底物水平磷酸化反应的是：( ) A磷酸甘油酸激酶 B.磷酸果糖激酶 C.丙酮酸激酶

37、 D.琥珀酸硫激酶20.正常情况下细胞内ADP浓度是调节呼吸作用的重要因素。在剧烈运动后，ATP因消耗大而急剧减少，此时：( ) A. ADP相应地大量增加，引起ATPADP比值下降，呼吸作用随之增强 B. ADP相应减少，以维持ATPADP比值在正常范围 C. ADP大幅度减少，导致ATPADP比值增大，呼吸作用随之增强 D. ADP也减少，但较ATP减少的程度低，因此ATPADP比值增大，刺激呼吸随之加快21.呼吸链的各种细胞色素在电子传递中的排列顺序是：( ) A c1bcaa3O2 B. cc1baa3O2 C c1cbaa3O2 Db c1caa3O222.在电子传递链中，将复合物I

38、和复合物II与细胞色素系统连接起来的物质是：( ) AFMN B.Fe-S蛋白 C.CoQ D.Cytb23.下述物质中专一地抑制F1Fo-ATP酶的Fo因子的是：( )A.鱼藤酮 B.抗霉素A C.寡霉素 D.苍术苷24.与动物线粒体相比，植物线粒体电子传递系统还有：( )A.内膜外侧NADH脱氢酶 B.内膜内侧NADH脱氢酶C.FeS蛋白 D.细胞色素aa325. 米酵菌酸能够抑制氧化磷酸化是因为它直接作用：( ) A. ADP/ATP交换体 B. 复合体 C. 复合体 D. 复合体26. F1F0-ATPase的催化中心位于：( )A. a 亚基 B. b亚基 C. g亚基 D. d亚基

39、 27. 下列物质中最不可能通过线粒体内膜的是：( ) A. Pi B. NADH C. 丙酮酸 D. 苹果酸 28. 可以作为线粒体内膜标志酶的是：( ) A.苹果酸脱氢酶 B. 柠檬酸合成酶 C. 丙酮酸脱氢酶系 D. 琥珀酸脱氢酶29. 将离体的线粒体放在无氧的环境中，经过一段时间以后，其内膜上的呼吸链的成分将会完全以还原形式存在，这时如果通入氧气，最先被氧化的将是：( ) A. 复合体I B. 复合体 C. 复合体III D. 复合体30. 当质子不经过F1F0-ATP合成酶回到线粒体基质，则会发生：( ) A. 解偶联 B. 还原 C. 氧化 D. 紧密偶联31. 在离体的完整的线粒

40、体中，在有可氧化底物的存在时，下列四种物质中可提高电子传递和氧气摄入量的是： ( ) A. 更多的TCA循环的酶 B. ADP C. NADH D. 氰化物32. 下列反应中是伴随着底物水平磷酸化的反应是：( ) A. 葡萄糖葡萄-6-磷酸 B. 琥珀酸延胡索酸C. 柠檬酸-酮戊二酸 D.甘油酸-1，3-二磷酸甘油酸-3-磷酸33. 肌肉组织中肌肉收缩所需要的大部分能量的贮存形式是：( ) A. 磷酸烯醇式丙酮酸 B.磷酸肌酸 C. ATP D. GTP34.下列电子传递体中只能传递电子的是： ( )A. CoQ B. NADH C. FMN D. cytaa3 35.下列酶中不属于末端氧化酶

41、的是： ( ) A抗坏血酸氧化酶 B.过氧化物酶 C.交替氧化酶 D. 苹果酸脱氢酶(四) 是非题 1.在生物圈中能量从自养生物流向异养生物，而物质在二者之间循环。( )2.同一有机物在空气中燃烧和在生体内的生物氧化的化学本质是完全相同的，所释放的能量也相同。( ) 3.G0和E0表示某反应不能自动进行。如在酶的催化下，与之相偶联的放能反应则可驱动这类反应的进行。( )5.当某些物质由还原型变成氧化型时，标准氢电极为负。( )6.化学中的高能键是指需要较多的能量才能断裂的很稳定的化学键，而生物化学中的“高能键”则是指断裂此键时释放较多自由能的不稳定的键。( )7.G00时，其绝对值越大，反应越

42、能够启发且快速地进行。( ) 8.在生物体内环境中，电子受体不一定是氧，只要它具有比电子供体较正的E0，呼吸作用就能进行。( ) 9.在6-磷酸葡萄糖生成过程中消耗了ATP，所以它是高能化合物。( )10.磷酸肌酸、磷酸精氨酸、磷酸咪基牛磺酸等存在于肌肉和脑组织，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。( )11.ATP含有大量的自由能，但它并不是能量的贮存形式。( )12.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。( )13.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。( )14.磷酸肌酸是ATP高能磷酸基的贮

43、存库，因为磷酸肌酸只能通过这唯一的形式转移其磷酸基团。( )15.ATPADP是细胞中最重要的“能量梭”和“磷酸基梭。( )16.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。( )17.一般说只有在真核细胞内才有呼吸链的结构。( )18.生物细胞中NADH呼吸链应用最广。( )19.电子传递链中电子从高标准氧化还原电位到低标准氧化还原电位( )20.三羧酸循环的所有酶都分布在线粒体的基质中。( )21. NADH脱氢酶是指以NAD+为辅酶的脱氢酶的总称。( )22. 琥珀酸脱氢酶的辅基FAD与酶蛋白之间以共价键结合。( )23.细胞色素a和a3携带的血红素配基与细胞

44、色素b，c和c1携带的血红素配基在结构上不完相同。( ) 24. 细胞色素b和细胞色素c因处于呼吸链的中间，因此它们的血红素辅基不可能与CN-配位结合。( )25. 细胞色素c是复合体中一个电子传递成分。( )26.内质网膜cytP450电子传递系统与有机物的氧化供能无关。( ) 27. Fe-S蛋白是一类特殊的含有金属Fe和无机硫的蛋白质。( )28. 线粒体内膜上的复合体I、和中均含有Fe-S蛋白。( )29.呼吸链各组分中只有cytc是线粒体内膜的外周蛋白。( )30. 各种细胞色素组分在电子传递体系中都有相同的功能。( )31. 呼吸链中氧化还原电位跨度最大的一步是在细胞色素aa3与O

45、2之间。( )32. 呼吸链细胞色素氧化酶的血红素辅基Fe原子只形成5个配位键，另一个配位键的功能是与O2结合。( )33. 经过电子传递链，NADH中的电子最终传给氧。( )34. 线粒体内膜是呼吸链各组分的摩尔比是1/1。( )35.呼吸链各组分并未紧密地连接成一条固定的链，而是通过在膜上的特定取向和在运动中彼此碰撞，实现电子从供体到受体之间的传递。( )36.解偶联剂的作用是解开电子传递和磷酸化的偶联关系，并不影响ATP的形成。( )37.鱼藤酮不阻止苹果酸氧化过程中形成的NADH通过呼吸链生成ATP。( )38.寡霉素对氧消耗和电子传递的抑制作用可被2，4-二硝基苯酚解除。( )39.

46、解偶联剂可抑制呼吸链的电子传递。( )40.植物线粒体除了有对CN-敏感的细胞色素氧化酶外，还有对氰不敏感的末端氧化酶。( )41.寡霉素专一地抑制线粒体FoF1-ATPase的Fo，从而抑制ATP的合成。( ) 42.解偶联剂和电子传递抑制剂都是呼吸抑制剂。( ) 43. 2，4-二硝基苯酚是氧化磷酸化的解偶联剂，可阻止呼吸链ATP的生成。( )44.抗霉素A能阻断异柠檬酸氧化过程中ATP的形成，但不阻断琥珀酸氧化过程中ATP的形成。 ( )45.解偶联剂对底物水平磷酸化没有抑制作用。( ) 46.NADH和NADPH都可以直接进入呼吸链，但NADPHNADP+的氧还势稍低于NADHNAD+

47、，更容易经呼吸链氧化。( ) 47.动物细胞中线粒体外生成的NADH也可直接通过NADH呼吸链氧化。( )48.ADP直接刺激线粒体对02的消耗。苍术苷抑制线粒体内膜上的腺苷酸载体，妨碍ADP进入衬质和ATP运出线粒体，进而导致呼吸链电子传递的抑制。 ( ) 49.电子从NADH经呼吸链传递到02，有3个部位的EO足以直接合成ATP。( )50. 甘油-磷酸脱氢生成的FADH2经线粒体内膜上的复合体进入呼吸链。( )51. 呼吸作用和光合作用均能导致线粒体、叶绿体基质的pH值升高。( )52. 生物氧化的进行必须要有氧气存在下才能进行。( )53. 末端氧化酶是参与末端氧化的一系列酶。( )5

48、4. ADP的磷酸化作用对电子传递起限速作用。( ) 55. 在生物氧化过程中每个NADH分子可以同时传递两个电子和两个氢原子。( )(五)简答题1. 下列各物质对呼吸链的电子传递和氧化磷酸化分别有什么影响? (1)鱼藤酮；(2)抗霉素A； (3)叠氮化物；(4)苍术苷；(5)CO；(6)寡霉素；(7)2，4-二硝基酚；(8)缬氨霉素；(9)二环已基碳二亚胺(DCCD)。2. 电子从NADH经呼吸链传递给氧生成H2O的总反应表示如下： NADH + H+1/2O2NAD+ + H2O. NAD+/NADH的E0=-0.32V，1/2O2 +2H+/ H2O 的E0=+0.82V。(1)计算此反

49、应的E0。(2)多少还原当量从NADH传递到氧原子上。(3)计算在25下用NADH作底物的电子传递链反应的平衡常数。3. 在正常的线粒体内，电子沿电子传递链的传递过程与ATP的生成过程相偶联；电子转移速度是与ATP需求紧密联系在一起的；当NADH作为电子供体时，每消耗一个氧原子产生的ATP数大约为2.5(PO = 2.5)。(1)解偶联剂的浓度相对来说较低和较高时对电子转移和PO比有什么样的影响?(2)摄人解偶联剂会引起大量出汗和体温升高。解释这一现象，PO比有什么变化?(3)多年前人们曾以2，4-二硝基苯酚作减肥药，然而现在已不再使用。分析其原理分别是什么? (4) 抢救氰化物中毒者时使用亚

50、硝酸盐并结合硫代硫酸钠。这其中的道理是什么?4. NADH不能透过线粒体内膜。然而在含有线粒体和所有细胞质中酶的鼠肝提取液中加入用4-3H标记的NADH后很快发现放射性标记出现在线粒体基质中。然而，如果加入7-14C-NADH，在线粒体的基质中就检测不到放射性。这是什么原因?请解释。5. 在糖酵解和三羧酸循环的各种氧化反应中没有涉及到NAD+的反应是琥珀酸脱氢酶所催化的反应。如果在氧化反应中用NAD+代替FAD，G0将是多少？如果线粒体内琥珀酸浓度是延胡索酸浓度的10倍高，要使此反应放能时线粒体内NAD+/NADH至少应有多大？6. 线粒体内膜的二羧酸转移系统促进苹果酸和a-酮戊二酸跨膜移转。

51、该转移系统可被正丁基丙二酸抑制。 假定把正丁基丙二酸加到用葡萄糖作为唯一燃料的肾细胞的有氧悬浮液中，请推测正丁基丙二酸(1)酵解，(2)氧消耗，(3)乳酸的形成，(4)ATP的合成等的影响。7. 用超声波处理线粒体产生亚线粒体泡，这种泡能进行电子传递和氧化磷酸化。如果用能使泡膜“渗漏”的试剂，则这种亚线粒体泡失去合成ATP的能力。请解释。 8. FoF1-ATP合成酶的Fo的亚基形成跨线粒体内膜的离子通道。在哺乳动物体内二环己基碳二亚胺(DCCD)只要与Fo蛋白中的一个亚基的一个谷氨酸残基结合，就可以起到抑制质子通过Fo的作用。(1)DCCD对完整的线粒体悬液中的电子传递和呼吸有什么作用? (

52、2)如果DCCD处理后的线粒体中再加入2,4-二硝基苯酚，会导致什么现象? (3) 抗霉素A、鱼藤酮、寡霉素、砷酸盐这四种抑制剂中，哪一种与DCCD的具有相似的作用？9线粒体的呼吸链的电子传递可用下列净反应方程式表示：NADH + H+ + 1/2O2 = H2O+ NAD+. (1)计算此反应的E0；(2)计算标准自由能变化G0； (3)如果一分子ATP合成的标准自由能为73 kcalmol，那么就理论上而言，上述总反应会生成多少分子的ATP?10在一线粒体制剂中，在CoA，氧气，ADP和无机磷酸存在的情况下进行脂肪酸的氧化。 (1)每一个二碳单位转变成2分子CO2时，将产生多少分子ATP?

53、 (2)如在体系中加入安米妥(amytal)，则又能产生多少ATP? (3)假如加入DNP(2，4二硝基苯酚)，情况又如何?11对于反应ATPADP+Pi, 在pH7.0, 25时G0= -30.55kJ/mol. 请计算此反应的平衡常数。在细胞内此反应处于平衡吗？12.用苍术苷处理活跃呼吸的线粒体制剂时，基质和胞液中的ATP/ADP比例分别会发生什么变化？为什么？13. 在0.1molL的G-6-P溶液中，加入磷酸葡萄糖变位酶催化如下反应：G-6-PG-1-P，此反应G0=7.5kJ/mol(pH7.0，25 )。(1)求此反应达到平衡时G-6-P和G-l-P浓度各多少? (2)细胞在什么条件下，此反应会以高速率不断产生G-1-P?14. 向含有线粒体的溶液同时加入ADP、Pi，抗霉素A、氧、还原性细胞色素C。结果发现细胞色素C被氧化，且生成ATP，P/O约为1。(1)推导此系统中可能的电子传递