第四章生物氧化与氧化磷酸化 (一)名词解释 1.生物氧化〔 biologicaloxidation)生物体内有机物质氧化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￠2 和H2O的同时,释放的能量使ADP转变成ATP。 2.呼吸链( respiratorychain)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( oxidativephos phorylation)在底物脱氢被氧化时,电孑或氢原孑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.磷氧比P/o(P/o)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(P /o)如NADH的磷氧比值是3,FADH2的磷氧比值是2。 5.底物水平磷酸化( substratelevelphosphorylation)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),由此髙能键提供能量使ADP(或GDP)磷酸化生成ATP(或GτP) 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 6.能荷〔 energycharge):能荷是细胞中高能磷酸状态的一种数量上的衡量,能荷大小可以说明生物体中 ATP-ADP-AMP系统的能量状态 二)填空题 1.生物氧化有3种方式:脱氢、脱电子和与氧结合。 2.生物氧化是氧化还原过程,在此过程中有酶、辅酶和电子传递体参与 3.原核生物的呼吸链位于细胞质膜上 △G0'为负值是放能反应,可以自发进行进行。 △G与平衡常数的关系式为G0=-RTnK’eq,当Keq=1时,△G°为0
第四章生物氧化与氧化磷酸化 （一）名词解释 1．生物氧化（biologicaloxidation）生物体内有机物质氧化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（respiratorychain）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（oxidativephosphorylation）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．磷氧比 P/O（P/O）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（P ／O）。如 NADH 的磷氧比值是 3，FADH2 的磷氧比值是 2。 5．底物水平磷酸化（substratelevelphosphorylation）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。 6．能荷（energycharge）：能荷是细胞中高能磷酸状态的一种数量上的衡量，能荷大小可以说明生物体中 ATP-ADP-AMP 系统的能量状态。 (二)填空题 1．生物氧化有 3 种方式：脱氢、脱电子和与氧结合。 2．生物氧化是氧化还原过程，在此过程中有酶、辅酶和电子传递体参与。 3．原核生物的呼吸链位于细胞质膜上。 4，△G0＇为负值是放能反应，可以自发进行进行。 5．△G0＇与平衡常数的关系式为△G0＇＝-RTlnK＇eq，当 Keq＝1 时，△G0＇为 0
6.生物分子的E0'值小,则电负性大,供出电子的倾向大 7.生物体内高能化合物有焦磷酸化合物;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 化合物等类 8.细胞色素a的辅基是血红素A与蛋白质以非共价键结合。 9.在无氧条件下,呼吸链各传递体都处于还原状态 10.NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是复合物I;复合物Ⅲ;复合物Ⅳ。 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2和3。 12.举出三种氧化磷酸化解偶联剂2,4-二硝基苯酚;缬氨霉素;解偶联蛋白。 13.举出4种生物体内的天然抗氧化剂维生素E;维生素c:GSH;β-胡萝卜素。 14.举出两例生物细胞中氧化脱羧反应丙酮酸脱氢酶;异柠檬酸脱氢酶 5.生物氧化是燃料分子在细胞中分解氧化,同时产生可供利用的化学能的过程。 16.反应的自由能变化用AG表示,标准自由能变化用AG°表示,生物化学中pH70时的标准自由能变化则耘示为Δ 17.高能磷酸化合物通常指水解时释放的自由能大于20.92kJ/mol的化合物,其中最重要的是ATP,被称为能量代 谢的即时供体 18.真核细胞生物氧化的主要场所是线粒体,呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于线粒体内膜上。 19.以NADH为辅酶的脱氢酶类主要是参与呼吸作用,即参与从底物到氧电子传递作用;以 NADPH为辅酶的脱氢 酶类主要是将分解代谢中间产物上的电子转移到电子反应中需电子的中间物上 20.在呼吸链中,氢或电子从低氧还电势的载体依次向高氧还电势的载体传递。 21.线粒体氧化磷酸化的重组实验证实了线粒体内膜含有电子传递链的酶系,内膜小瘤含有F1-Fo复台体。 22.鱼藤酮,抗霉素A,CN、N3、Co,的抑制作用分别是NADH和c0Q之间cytb和cytc1之间 Cytaa3和O2 23.磷酸源昰指贮存能量的物质。脊椎动物的磷酸源昰磷酸肌酸,无脊椎动物的磷酸源是磷酸精氨酸 24.H2S使人中毒机理是与氧化态的细胞色素aa结合,阻断呼吸链 25.线粒体呼吸链中电位跨度最大的一步是在细胞色素a3→02 26.典型的呼吸链包括NADH;FADH2两种,这是根据接受代谢物脱下的氢的初始受体不同而区别的
2 6．生物分子的 E0＇值小，则电负性大，供出电子的倾向大。 7．生物体内高能化合物有焦磷酸化合物；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 化合物等类。 8．细胞色素 a 的辅基是血红素 A 与蛋白质以非共价键结合。 9．在无氧条件下，呼吸链各传递体都处于还原状态。 10．NADH 呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是复合物 I；复合物Ⅲ；复合物Ⅳ。 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 2 和 3。 12．举出三种氧化磷酸化解偶联剂 2,4-二硝基苯酚；缬氨霉素；解偶联蛋白。 13．举出 4 种生物体内的天然抗氧化剂维生素 E；维生素 C；GSH；β-胡萝卜素。 14．举出两例生物细胞中氧化脱羧反应丙酮酸脱氢酶；异柠檬酸脱氢酶。 15．生物氧化是燃料分子在细胞中分解氧化，同时产生可供利用的化学能的过程。 16．反应的自由能变化用ΔG 表示，标准自由能变化用ΔG°表示，生物化学中 pH7.0 时的标准自由能变化则表示为Δ G°＇。 17．高能磷酸化合物通常指水解时释放的自由能大于 20.92kJ／mol 的化合物，其中最重要的是 ATP，被称为能量代 谢的即时供体。 18．真核细胞生物氧化的主要场所是线粒体，呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于线粒体内膜上。 19．以 NADH 为辅酶的脱氢酶类主要是参与呼吸作用，即参与从底物到氧电子传递作用；以 NADPH 为辅酶的脱氢 酶类主要是将分解代谢中间产物上的电子转移到电子反应中需电子的中间物上。 20．在呼吸链中，氢或电子从低氧还电势的载体依次向高氧还电势的载体传递。 21．线粒体氧化磷酸化的重组实验证实了线粒体内膜含有电子传递链的酶系，内膜小瘤含有 F1-F0 复合体。 22．鱼藤酮，抗霉素 A，CNˉ、N3ˉ、CO，的抑制作用分别是 NADH 和 CoQ 之间 Cytb 和 Cytc1 之间 Cytaa3 和 O2。 23．磷酸源是指贮存能量的物质。脊椎动物的磷酸源是磷酸肌酸，无脊椎动物的磷酸源是磷酸精氨酸。 24．H2S 使人中毒机理是与氧化态的细胞色素 aa3 结合，阻断呼吸链。 25．线粒体呼吸链中电位跨度最大的一步是在细胞色素 aa3→O2。 26．典型的呼吸链包括 NADH；FADH2 两种，这是根据接受代谢物脱下的氢的初始受体不同而区别的
27.解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是化学渗透学说,它是英国生物化学家米切尔( Mitchell)于1961年首 先提出的。 28.化学渗透学说主要论点认为:呼吸链组分定位于线粒体内膜上。其递氢体有质子泵作用,因而造成内膜两侧的氧 化还原电位差,同时被膜上ATP合成酶所利用、促使ADP+PATP 29.每对电子从FADH转移到coQ必然释放出2个H+进入线粒体基质中。 30.细胞色素a辅基中的铁原子有5个结合配位键,它还保留1个游离配位键,所以能和O2结合,还能和co; cN结合而受到抑制。 31.体内CO2的生成不是碳与氧的直接结合,而是有机酸脱羧生成的 32.线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是NAD;而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是FAD 33.动物体内高能磷酸化合物的生成方式有氧化磷酸化;底物水平磷酸化两种 34.在离体的线粒体实验中测得β羟丁酸的磷氧比值(P/o)为2.4~28,说明β-羟丁酸氧化时脱下来的2H是通过 NADH呼吸链呼吸链传递给O2的;能生成3个分子ATP分子ATP G三)选择题 1如果质子不经过F1/ Fo-ATP合成酶回到线粒体基质,则会发生:C A.氧化B.还原C.解偶联、D.紧密偶联 2.离体的完整线粒体中,在有可氧化的底物存时下,加入哪一种物质可提高电子传递和氧气摄入量:B A.更多的TcA循环的酶B.ADPC.FADH2D.NADH 3.下列氧化还原系统中标准氧化还原电位最高的是:C A.延胡索酸琥珀酸 B CoQ/CoQH2 c.细胞色素a(Fe2+/Fe3+ D. NAD+/NADH 下列化合物中,除了哪一种以外都含有高能磷酸键:D A. NAD+B. ADPC. NADPHD. FMN 5.下列反应中哪一步伴随着底物水平的磷酸化反应:B A.苹果酸→草酰乙酸B.甘油酸-1,3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸 C.柠檬酸→α-酮戊二酸D.琥珀酸延胡索酸
3 27．解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是化学渗透学说，它是英国生物化学家米切尔（Mitchell）于 1961 年首 先提出的。 28．化学渗透学说主要论点认为：呼吸链组分定位于线粒体内膜上。其递氢体有质子泵作用，因而造成内膜两侧的氧 化还原电位差，同时被膜上 ATP 合成酶所利用、促使 ADP+Pi→ATP 29．每对电子从 FADH2 转移到 CoQ 必然释放出 2 个 H+进入线粒体基质中。 30．细胞色素 aa3 辅基中的铁原子有 5 个结合配位键，它还保留 1 个游离配位键，所以能和 O2 结合，还能和 CO； CN-结合而受到抑制。 31．体内 CO2 的生成不是碳与氧的直接结合，而是有机酸脱羧生成的。 32．线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是 NAD；而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是 FAD。 33．动物体内高能磷酸化合物的生成方式有氧化磷酸化；底物水平磷酸化两种。 34．在离体的线粒体实验中测得β-羟丁酸的磷氧比值（P/O）为 2.4~2.8，说明β-羟丁酸氧化时脱下来的 2H 是通过 NADH 呼吸链呼吸链传递给 O2 的；能生成 3 个分子 ATP 分子 ATP。 (三)选择题 1 如果质子不经过 F1／F0-ATP 合成酶回到线粒体基质，则会发生：C A．氧化 B．还原 C．解偶联、D．紧密偶联 2．离体的完整线粒体中，在有可氧化的底物存时下，加入哪一种物质可提高电子传递和氧气摄入量：B A．更多的 TCA 循环的酶 B．ADPC．FADH2 D．NADH 3．下列氧化还原系统中标准氧化还原电位最高的是：C A．延胡索酸琥珀酸 B．CoQ／CoQH2 C．细胞色素 a（Fe2＋／Fe3＋） D．NAD＋／NADH 4．下列化合物中，除了哪一种以外都含有高能磷酸键：D A．NAD＋B．ADPC．NADPHD．FMN 5．下列反应中哪一步伴随着底物水平的磷酸化反应：B A．苹果酸→草酰乙酸 B．甘油酸-1,3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸 C．柠檬酸→α-酮戊二酸 D．琥珀酸→延胡索酸
6.乙酰coA彻底氧化过程中的P/o值是:c A.2.0B.2.5c.3.0D.3.5 7.肌肉组织中肌肉收缩所需要的大部分能量以哪种形式贮存:D A.ADPB.磷酸烯醇式丙酮酸C.ATPD.磷酸肌酸 8.呼吸链中的电子传递体中,不是蛋白质而是脂质的组分为:C A. NAD+B. FMNC. CoQD. FeS 9.下述哪种物质专一性地抑制F0因子:c A.鱼藤酮B.抗霉素AC.寡霉素D.缬氨霉素 10.胞浆中1分子乳酸彻臘氧化后,产生ATP的分子数:D A.9或10B.11或12C.15或16D.17或18 1.下列不是催化底物水平磷酸化反应的酶是:B A磷酸甘油酸激酶B.磷酸果糖激酶 C.丙酮酸激酶D.琥珀酸硫激酶 12.在生物化学反应中,总能量变化符合D .受反应的能障影响B.随辅因子而变 C.与反应物的浓度成正比D.与反应途径无关 13.在下列的氧化还原系统中,氧化还原电位最高的是:B A.NAD+/ NADH B.细胞色素a(Fe3+)/细胞色素a(Fe2+) c.延胡索酸/琥珀酸D.氧化型泛醌/还原型泛醌 14.二硝基苯酚能抑制下列细胞功能的是:C A.糖酵解B.肝糖异生￠.氧化磷酸化D.柠檬酸循环 15.活细胞不能利用下列哪些能源来维持它们的代谢:D A.ATPB.糖C.脂肪 D.周围的热能 16.如果将琥珀酸(延胡索酸/琥珀酸氧化还原电位+003v)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:D
4 6．乙酰 CoA 彻底氧化过程中的 P／O 值是：C A．2.0B．2.5C．3.0D．3.5 7．肌肉组织中肌肉收缩所需要的大部分能量以哪种形式贮存：D A．ADPB．磷酸烯醇式丙酮酸 C．ATPD．磷酸肌酸 8．呼吸链中的电子传递体中，不是蛋白质而是脂质的组分为：C A．NAD+B．FMNC．CoQD．Fe·S 9．下述哪种物质专一性地抑制 F0 因子：C A．鱼藤酮 B．抗霉素 AC．寡霉素 D．缬氨霉素 10．胞浆中 1 分子乳酸彻底氧化后，产生 ATP 的分子数：D A．9 或 10B．11 或 12C．15 或 16D．17 或 18 11．下列不是催化底物水平磷酸化反应的酶是：B A．磷酸甘油酸激酶 B．磷酸果糖激酶 C．丙酮酸激酶 D．琥珀酸硫激酶 12．在生物化学反应中，总能量变化符合 D： A．受反应的能障影响 B．随辅因子而变 C．与反应物的浓度成正比 D．与反应途径无关 13．在下列的氧化还原系统中，氧化还原电位最高的是：B A．NAD 十／NADH B．细胞色素 a（Fe3＋）／细胞色素 a（Fe2＋） C．延胡索酸/琥珀酸 D．氧化型泛醌/还原型泛醌 14．二硝基苯酚能抑制下列细胞功能的是：C A．糖酵解 B．肝糖异生 C．氧化磷酸化 D．柠檬酸循环 15．活细胞不能利用下列哪些能源来维持它们的代谢：D A．ATPB．糖 C．脂肪 D．周围的热能 16．如果将琥珀酸（延胡索酸/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：D
A.硫酸铁的浓度将增加B.硫酸铁的浓度和延翃羧酸的浓度将增加C.高铁和亚铁的比例无变化D.硫酸亚铁和延 胡索酸的浓度将增加 17.下列关于化学渗透学说的叙述哪一条是不对的:B A.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.H+返回膜内时可以推动ATP酶合成ATP D.线粒体内膜外侧H+不能自由返回膜内 18.关于有氧条件下,NADH从胞液进入线粒体氧化的机制,下列描述中正确的是:D A.NADH直接穿过线粒体膜而进入 B.磷酸〓羟丙酮被NADH还原成3-磷酸甘油进入线粒体,在内膜上又被氧化成磷酸二羟丙酮同时生成NADH C.草酰乙酸被还原成苹果酸,进入线粒体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 19.胞浆中形成NADH+H+经苹果酸穿梭后,每摩尔产生ATP的摩尔数是:c D.4 20.呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是:D B.c→c1→b→aa3→02 c.c1→c→b→aa3→o D.b→c1→caa3→0 四)是非判断题 T1.NADH在340nm处有吸收峰,NAD+没有,利用这个性质可将NADH与NAD+区分开来。 T)2.琥珀酸脱氢酶的辅基FAD与酶蛋白之间以共价键结合。 (F3.生物氧化只有在氧气的存在下才能进行。 (F4.NADH和 NADPH都可以直接进入呼吸链 F)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。 T)6.磷酸肌酸、磷酸精氨酸等是高能磷酸化合物的贮存邢式,可随时转化为ATP供机体利用
5 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 胡索酸的浓度将增加 17．下列关于化学渗透学说的叙述哪一条是不对的：B A．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．H＋返回膜内时可以推动 ATP 酶合成 ATP D．线粒体内膜外侧 H＋不能自由返回膜内 18．关于有氧条件下，NADH 从胞液进入线粒体氧化的机制，下列描述中正确的是：D A．NADH 直接穿过线粒体膜而进入 B．磷酸二羟丙酮被 NADH 还原成 3-磷酸甘油进入线粒体，在内膜上又被氧化成磷酸二羟丙酮同时生成 NADH C．草酰乙酸被还原成苹果酸，进入线粒体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 19．胞浆中形成 NADH+H+经苹果酸穿梭后，每摩尔产生 ATP 的摩尔数是：C A．1 B．2 C．3 D．4 20．呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是：D A．c1→b→c→aa3→O2； B．c→c1→b→aa3→O2； C．c1→c→b→aa3→O2； D．b→c1→c→aa3→O2； (四)是非判断题 (T)1．NADH 在 340nm 处有吸收峰，NAD+没有，利用这个性质可将 NADH 与 NAD+区分开来。 (T)2．琥珀酸脱氢酶的辅基 FAD 与酶蛋白之间以共价键结合。 (F)3．生物氧化只有在氧气的存在下才能进行。 (F)4．NADH 和 NADPH 都可以直接进入呼吸链。 (F)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。 (T)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