第七章 生物氧化习题

第七章生物氧化

一、名词解释

1. 生物氧化（biological oxidation）：生物细胞将糖、脂、蛋白质等燃料分子氧化分解，最终生成CO2和H2O并释放出能量的作用。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（respiratory chain）：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（oxidative phosphorylation）：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）：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（substrate level phosphorylation）：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．铁硫蛋白（iron-sulfur protein, Fe-S）：又称铁硫中心，其特点是含铁原子和硫原子，或与蛋白质肽链上半胱氨酸残基相结合；

7. 细胞色素（cytochrome, Cyt）：位于线粒体内膜的含铁电子传递体，其辅基为铁卟啉；

二、填空题

1. 生物氧化有3种方式：脱氢、脱质子和与氧结合。

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．真核生物的呼吸链位于线粒内体，原核生物的呼吸链位于细胞质膜。

4．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

化合物等。

5．细胞色素a的辅基是血红素A ，与蛋白质以非共价键结合。

6．在无氧条件下，呼吸链各传递体都处于氧化状态。

7．NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是 FMN CoQ （复合物Ⅰ）、 Cyt b Cyt c（复合物Ⅲ）、 Cyt aa

3

[0] （复合物Ⅳ）。

8．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 。

9．举出三种氧化磷酸化解偶联剂 2,4﹣二硝基苯酚、缬氨霉素、解耦连蛋白。10．举出4种生物体内的天然抗氧化剂维生素C 、维生素E 、 GSH 、β﹣胡萝卜素。11．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。

12．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。13．真核细胞生物氧化的主要场所是线粒体内膜，呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于线粒体内膜上。

14．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生物合成反应中需电子的中间物上。

15．在呼吸链中，氢或电子从低氧还电势载体依次向高氧还电势的载体传递。

16．鱼藤酮，抗霉素A，CNˉ、N

3

ˉ、CO，的抑制作用分别是 NADPH与CoQ之间， Cyt b

与Cyt c1之间，和 Cyt aa

3和O

2

之间。

17．H

2

S使人中毒机理是与氧化态的细胞色素aa3结合，阻断呼吸链。

18．典型的呼吸链包括 NADH 和 FADH

2

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。

19．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。

20．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 。

21．每对电子从FADH 2转移到 CoQ 必然释放出2个H + 进入线粒体基质中。

22．体内CO 2的生成不是碳与氧的直接结合，而是 有机酸脱羧形成的 。

23．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 。

24．动物体内高能磷酸化合物的生成方式有 氧化磷酸化 和 底物水平磷酸化 两种。

25．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 呼吸链传递给O 2的；能生成 3 分子ATP 。

三、选择题

1. 下列哪一种物质最不可能通过线粒体内膜?（ E ）

A. Pi

B. 苹果酸

C. 柠檬酸

D. 丙酮酸

E. NADH

2. 将离体的线粒体放在无氧的环境中，经过—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，这时如果忽然通入氧气，试问最先被氧化的将是内膜上的哪一种复合体？（ E ）

A. 复合体Ⅰ

B. 复合体Ⅱ

C. 复合体Ⅲ

D. 复合体Ⅳ

E. 复合体Ⅴ

3. 如果质子不经过01F F -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

E. 主动运输

4. 在离体的完整的线粒体中，在有可氧化的底物的存在下，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. ADP

C. 2FADH

D. NADH

E. 氰化物

5. 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／CoQH

2 C. 细胞色素a(+

+3

2Fe

Fe)

D. 细胞色素b(+

+3

2Fe

Fe) E. +

NAD／NADH

6. 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. ADP C. NADPH D. FMN E. 磷酸烯醇式丙酮酸

7. 下列反应中哪一步伴随着底物水平的磷酸化反应?（ C ）

A. 葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸

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

E. 苹果酸→草酰乙酸

8. 乙酰CoA彻底氧化过程中的O

P值是（ D ）

A. 2.0

B. 2.5

C. 3.0

D. 3.5

E. 4.0

9. 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?（ E ）

A. ADP

B. 磷酸烯醇式丙酮酸

C. ATP

D. cAMP

E. 磷酸肌酸

10. 下列化合物中除了哪种以外都含有高能磷酸键？（ D ）

A. +

NAD B. +

NADP C. ADP D. FAD E. 磷酸烯醇式丙酮酸

11. 下列化合物中哪一个不是呼吸链的成员？（ E ）

A. CoQ

B. 细胞色素c

C. 辅酶I

D. FAD

E. 肉毒碱

◇．胞浆中1分子乳酸彻底氧化后，产生ATP的分子数是（ E ）

A．10或11 B．11或12 C．12或13 D．13或14 E. 17或18 13．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 E. 葡萄糖-6=磷酸酶14. 活细胞不能利用下列哪些能源来维持它们的代谢（ D ）

A．ATP B．糖 C．脂肪D．周围的热能 E. GTP 15．呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是（ D ）

A．c

1→b→c→aa

3

→O

2

；B． c→c

1

→b→aa

3

→O

2

；

C．c

1→c→b→aa

3

→O

2

；D． b→c

1

→c→aa

3

→O

2

； E.b→c→c

1

→aa

3

→O

2

四、简答题

1. 生物氧化的特点有哪些？

答：①在细胞内进行，是在体温、中性pH和有水的温和环境中，在一系列酶、辅酶和传递体的作用下进行的；

②生物氧化过程中产生的能量是逐步释放出来的，能量部分以热能的形式散失，大部分储存在ATP中；

③二氧化碳的生成方式为有机酸脱羧，而体外氧化时为碳在氧中燃烧；

④水的生成是由底物脱氢，经一系列氢或电子传递反应，最终与氧结合生成水；

⑤生物氧化的速率受体内多种因素的影响和调节。

2.在体内ATP有哪些生理作用？

答：ATP在体内由许多重要作用：

①是机体能量的暂时贮存形式：在生物氧化中，ADP能在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；

②是机体其它能量形式的来源：ATP分子内所含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，例如转化为机械能、生物电能、热能、渗透能等。体内某些化学合成反应不一定都直接利用ATP供能，而以其它三磷酸核苷作为能量的直接来源，如糖原合成需UTP 供能；

③可生成cAMP参与激素作用：ATP在细胞膜上的腺苷酸环化酸环化酶催化下，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.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?

答：常见的呼吸链电子传递体抑制剂有：

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。鱼藤酮能与NADP脱氢酶牢固结合，因而阻断呼吸链的

呼吸电子传递。鱼藤酮对黄素蛋白不起作用，所以鱼藤酮可以用于鉴别NADH呼吸链与FADH

2

链。阿米妥作用于鱼藤酮相似，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，因此可以与辅酶Q相竞争，从而抑制电子传递。

②抗霉素A（antimycin A）是从链菌霉分离出的抗菌素，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从细胞色素aa3,向氧的传递作用，这也是氰化物及一氧化碳中毒的原因。

4．氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？其解救机理是什么？

答：氰化钾的毒性是因为它进入人体内时，CN-的N原子含有谷堆电子能够与细胞色素aa3的氧化形式——高价铁Fe3+以配位建结合成氰化高铁细胞色素aa3，使其失去传递电子的能力，阻断了电子传递给O

，结果呼吸链中断，细胞因窒息而死亡。而亚硝酸在体内可以将血红蛋

2

白的血红素辅基上的Fe2+氧化为Fe3+ ——高铁血红蛋白，且含量达到20%~30%时，高铁血红蛋白（Fe3+）也可以与氰化物结合，竞争性印制了氰化钾与细胞色素aa3的结合，从而使细胞色素aa3的活力恢复，但生成的氰化高铁蛋白在数分钟后又能逐渐解离成无毒的SCN- , 此硫氰化物再经肾脏随尿排出体外。

5.简要叙述化学渗透学说的要点。

答：化学渗透学说(chemiosmotic theory)由英国的米切尔(Mitchell 1961)提出。

①由磷脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子具有选择性；

②具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜内；

③膜上有偶联电子传递的质子转移系统；

④膜上有转移质子的ATP酶。

在解释光合磷酸化机理时，该学说强调：光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力，并由质子动力推动ATP的合成。许多实验都证实了这一学说的正确性。

五、问答题

1.写出氢和电子沿NADH呼吸链的传递的过程。

答：

2.写出琥珀酸脱氢生成水的化学过程。

3.写出3-磷酸甘油醛脱氢生成水的化学过程。

4. 叙述SOD的生理功能，并简要说明SOD作为食品和化妆品的理念是什么？