【正文】 ．細胞質膜上 4．放能；自發(fā)進行 5．△G0＇＝RTlnK＇eq；0 6．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；甲硫鍵化合物 8．血紅素A；非共價 9．還原 10．復合物I；復合物Ⅲ；復合物Ⅳ 11．2；3 12．2,4二硝基苯酚；纈氨霉素；解偶聯(lián)蛋白 13．維生素E；維生素C；GSH；β胡蘿卜素 14．丙酮酸脫氫酶；異檸檬酸脫氫酶； 15．燃料分子； 分解氧化； 可供利用的化學能 16．ΔG； ΔG176。；ΔG176。＇ 17．／mol；ATP；即時供體 18．線粒體；線粒體內膜上 19．呼吸；底物；氧；電子；生物合成 20．低氧還電勢；高氧還電勢 21．電子傳遞鏈的酶系；F1F0復合體 22．NADH和CoQ之間 Cytb和Cytc1之間 Cytaa3和O2 23．貯存能量的物質；磷酸肌酸；磷酸精氨酸 24．與氧化態(tài)的細胞色素aa3結合，阻斷呼吸鏈 25．細胞色素aa3→O2 26．NADH；FADH2；初始受體 27．化學滲透學說；米切爾（Mitchell） 28．線粒體；質子泵；氧化還原電位；ATP 29．CoQ 30．5個；1個；O2；CO；CN 。 31．有機酸脫羧生成的 32．NAD；FAD 33．氧化磷酸化；底物水平磷酸化 34．NADH呼吸鏈；3個分子ATP（三） 選擇題1．C：當質子不通過F0進人線粒體基質的時候，ATP就不能被合成，但電子照樣進行傳遞，這就意味著發(fā)生了解偶聯(lián)作用。2．B：ADP作為氧化磷酸化的底物，能夠刺激氧化磷酸化的速率，由于細胞內氧化磷酸化與電子傳遞之間緊密的偶聯(lián)關系，所以ADP也能刺激電子的傳遞和氧氣的消耗。3．C：電子傳遞的方向是從標準氧化還原電位低的成分到標準氧化還原電位高的成分，細胞色素a（Fe 2＋／Fe 3＋））最接近呼吸鏈的末端，因此它的標準氧化還原電位最高。4．D： NAD + 和NADPH的內部都含有ADP基團，因此與ADP一樣都含有高能磷酸鍵，烯醇式丙酮酸磷酸也含有高能磷酸鍵，只有FMN沒有高能磷酸鍵。5．B：甘油酸1,3二磷酸→甘油酸3磷酸是糖酵解中的一步反應，此反應中有ATP的合成。6．C： 乙酰CoA徹底氧化需要消耗兩分子氧氣，即4個氧原子，可產(chǎn)生12分子的ATP，因此P／O值是12／4＝37．D： 當ATP的濃度較高時，ATP的高能磷酸鍵被轉移到肌酸分子之中形成磷酸肌酸。8．C：CoQ含有一條由n個異戊二烯聚合而成的長鏈，具脂溶性，廣泛存在于生物系統(tǒng)，又稱泛醌。9．C：寡霉素是氧化磷酸化抑制劑，它能與F0的一個亞基專一結合而抑制F1，從而抑制了ATP的合成。10．D：1分子乳酸徹底氧化經(jīng)過由乳酸到丙酮酸的一次脫氫、丙酮酸到乙酰CoA和乙酰CoA再經(jīng)三羧酸循環(huán)的五次脫氫，其中一次以FAD為受氫體，經(jīng)氧化磷酸化可產(chǎn)生ATP為13＋43＋12=17，此外還有一次底物水平磷酸化產(chǎn)生1個ATP，因此最后產(chǎn)ATP為18個；而在真核生物中，乳酸到丙酮酸的一次脫氫是在細胞質中進行產(chǎn)生NADH，此NADH在經(jīng)α磷酸甘油穿棱作用進入線粒體要消耗1分子ATP，因此，對真核生物最后產(chǎn)ATP為17個。11．B：磷酸甘油酸激酶、丙酮酸激酶與琥珀酸硫激酶分別是糖酵解中及三羧酸循環(huán)中的催化底物水平磷酸化的轉移酶，只有磷酸果糖激酶不是催化底物水平磷酸化反應的酶。12．D：熱力學中自由能是狀態(tài)函數(shù)，生物化學反應中總能量的變化不取決于反應途徑。當反應體系處于平衡系統(tǒng)時，實際上沒有可利用的自由能。只有利用來自外部的自由能，才能打破平衡系統(tǒng)。13．B：由于電子是從低標準氧化還原電位向高標準氧化還原電位流動，而題目中所給的氧化還原對中，細胞色素aa3（Fe2十／Fe3＋）在氧化呼吸鏈中處于最下游的位置，所以細胞色素aa3（Fe2十／Fe3＋）的氧化還原電位最高。14．C：二硝基苯酚抑制線粒體內的氧化磷酸化作用，使呼吸鏈傳遞電子釋放出的能量不能用于ADP磷酸化生成ATP，所以二硝基苯酚是一種氧化磷酸化的解偶聯(lián)劑。15．D：脂肪、糖和ATP都是活細胞化學能的直接來源。陽光是最根本的能源，光子所釋放的能量被綠色植物的葉綠素通過光合作用所利用。熱能只有當它從熱物體向冷物體傳遞過程中才能做功，它不能作為活細胞的可利用能源，但對細胞周圍的溫度有影響。16．D：氧化還原電位是衡量電子轉移的標準。延胡索酸還原成琥珀酸的氧化還原電位和標準的氫電位對比是+ 特，而硫酸鐵（高鐵Fe3＋）還原成硫酸亞鐵（亞鐵Fe2＋）的氧化還原電位是+ ，這樣高鐵對電子的親和力比延胡索酸要大。所以加進去的琥珀酸將被氧化成延胡索酸，而硫酸鐵則被還原成硫酸亞鐵。延胡索酸和硫酸亞鐵的量一定會增加。17．B：化學滲透學說指出在呼吸鏈中遞氫體與遞電子體是交替排列的，遞氫體有氫質子泵的作用，而遞電子體卻沒有氫質子泵的作用。18．D：線粒體內膜不允許NADH自由通過，胞液中NADH所攜帶的氫通過兩種穿梭機制被其它物質帶人線粒體內。糖酵解中生成的磷酸二羥丙酮可被NADH還原成3磷酸甘油，然后通過線粒體內膜進人到線粒體內，此時在以FAD為輔酶的脫氫酶的催化下氧化，重新生成磷酸二羥丙酮穿過線粒體內膜回到胞液中。這樣胞液中的NADH變成了線粒體內的FADH2。這種α磷酸甘油穿梭機制主要存在于肌肉、神經(jīng)組織。另一種穿梭機制是草酰乙酸蘋果酸穿梭。這種機制在胞液及線粒體內的脫氫酶輔酶都是NAD＋，所以胞液中的NADH到達線粒體內又生成NADH。就能量產(chǎn)生來看，草酰乙酸蘋果酸穿梭優(yōu)于α磷酸甘油穿梭機制；但α磷酸甘油穿梭機制比草酰乙酸蘋果酸穿梭速度要快很多。主要存在于動物的肝、腎及心臟的線粒體中。19．C：胞液中的NADH經(jīng)蘋果酸穿梭到達線粒體內又生成NADH，因此，1分子NADH再經(jīng)電子傳遞與氧化磷酸化生成3分子ATP。20．D：呼吸鏈中各細胞色素在電子傳遞中的排列順序是根據(jù)氧化還原電位從低到高排列的。（四）是非判斷題1．對：2．對：琥珀酸脫氫酶的輔基FAD與酶蛋白的一個組氨酸以共價鍵相連。3．錯：只要有合適的電子受體，生物氧化就能進行。4．錯：NADPH通常作為生物合成的還原劑，并不能直接進入呼吸鏈接受氧化。只是在特殊的酶的作用下，NADPH上的H被轉移到NAD+上，然后由NADH進人呼吸鏈。5．錯：在正常的生理條件下，電子傳遞與氧化磷酸化是緊密偶聯(lián)的，低濃度的ADP限制了氧化磷酸化，因而就限制了電子的傳遞速率。而DNP是一種解偶聯(lián)劑，它可解除電子傳遞和氧化磷酸化的緊密偶聯(lián)關系，在它的存在下，氧化磷酸化和電子傳遞不再偶聯(lián)，因而ADP的缺乏不再影響到電子的傳遞速率。6．對：磷酸肌酸在供給肌肉能量上特別重要，它作為儲藏~P的分子以產(chǎn)生收縮所需要的ATP。當肌肉的ATP濃度高時，末端磷酸基團即轉移到肌酸上產(chǎn)生磷酸肌酸；當ATP的供應因肌肉運動而消耗時，ADP濃度增高，促進磷酸基團向相反方向轉移，即生成ATP。7．錯：解偶聯(lián)劑使電子傳遞與氧化磷酸化脫節(jié)，電子傳遞釋放的能量以熱形式散發(fā)，不能形成ATP。8．對：組成呼吸鏈的各成員有一定排列順序和方向，即由低氧還電位到高氧還電位方向排列。9．錯：NADPH / NADP+的氧還勢與NADH / NAD+相同，并且NADPH / NADP+通常不進入呼吸鏈，而主要是提供生物合成的還原劑。10．對：寡霉素是氧化磷化抑制劑，它與F1F0ATPase的F0結合而抑制F1，使線粒體內膜外側的質子不能返回膜內，造成ATP不能合成。11．對：在正常的生理條件下，電子傳遞與氧化磷酸化是緊密偶聯(lián)的，因而ADP的氧化磷酸化作用就直接影響電子的傳遞速率。12．對：在生物系統(tǒng)中ATP作為自由能的即時供體，而不是自由能的儲藏形式。（五）完成反應方程式1．4細胞色素a3Fe2+ + O2 + 4H+ —→ 4細胞色素a3Fe3+ +（2H2O） 催化此反應的酶：（細胞色素氧化酶或末端氧化酶）2．NADH + H+ + + 3ADP + (3H3PO4) —→ NAD+ +3ATP + 4H2O（六） 問答題（解題要點）1．答：常見的呼吸鏈電子傳遞抑制劑有：（1）魚藤酮（rotenone）、阿米妥（amytal）、以及殺粉蝶菌素（piericidinA），它們的作用是阻斷電子由NADH向輔酶Q的傳遞。魚藤酮是從熱帶植物（Derriselliptiee）的根中提取出來的化合物，它能和NADH脫氫酶牢固結合，因而能阻斷呼吸鏈的電子傳遞。魚藤酮對黃素蛋白不起作用，所以魚藤酮可以用來鑒別NADH呼吸鏈與FADH2呼吸鏈。阿米妥的作用與魚藤酮相似，但作用較弱，可用作麻醉藥。殺粉蝶菌素A是輔酶Q的結構類似物，由此可以與輔酶Q相競爭，從而抑制電子傳遞。（2）抗霉素A（antimycin A）是從鏈霉菌分離出的抗菌素，它抑制電子從細胞色素b到細胞色素c1的傳遞作用。（3）氰化物、一氧化碳、疊氮化合物及硫化氫可以阻斷電子細胞色素aa3向氧的傳遞作用，這也就是氰化物及一氧化碳中毒的原因。2．答：氰化鉀的毒性是因為它進入人體內時，CNˉ的N原子含有孤對電子能夠與細胞色素aa3的氧化形式——高價鐵Fe3＋以配位鍵結合成氰化高鐵細胞色素aa3，使其失去傳遞電子的能力，阻斷了電子傳遞給O2，結果呼吸鏈中斷，細胞因窒息而死亡。而亞硝酸在體內可以將血紅蛋白的血紅素輔基上的Fe2＋氧化為Fe3＋。部分血紅蛋白的血紅素輔基上的Fe2＋被氧化成Fe3＋——高鐵血紅蛋白，且含量達到20%30%時，高鐵血紅蛋白（Fe3＋）也可以和氰化鉀結合，這就競爭性抑制了氰化鉀與細胞色素aa3的結合，從而使細胞色素aa3的活力恢復；但生成的氰化高鐵血紅蛋白在數(shù)分鐘后又能逐漸解離而放出CNˉ。因此，如果在服用亞硝酸的同時，服用硫代硫酸鈉，則CNˉ可被轉變?yōu)闊o毒的SCNˉ，此硫氰化物再經(jīng)腎臟隨尿排出體外。3．答：葡萄糖的磷酸戊糖途徑是在胞液中進行的，生成的NADPH具有許多重要的生理功能，其中最重要的是作為合成代謝的供氫體。如果不去參加合成代謝，那么它將參加線粒體的呼吸鏈進行氧化，最終與氧結合生成水。但是線粒體內膜不允許NADPH和NADH通過，胞液中NADPH所攜帶的氫是通過轉氫酶催化過程進人線粒體的：（1）NADPH + NAD＋ → NADP十 + NADH（2）NADH所攜帶的氫通過兩種穿梭作用進人線粒體進行氧化：a α磷酸甘油穿梭作用；進人線粒體后生成FADH2。b 蘋果酸穿梭作用；進人線粒體后生成NADH。4．答：ATP在體內有許多重要的生理作用：（1）是機體能量的暫時貯存形式：在生物氧化中，ADP能將呼吸鏈上電子傳遞過程中所釋放的電化學能以磷酸化生成ATP的方式貯存起來，因此ATP是生物氧化中能量的暫時貯存形式。（2）是機體其它能量形式的來源：ATP分子內所含有的高能鍵可轉化成其它能量形式，以維持機體的正常生理機能，例如可轉化成機械能、生物電能、熱能、滲透能、化學合成能等。體內某些合成反應不一定都直接利用ATP供能，而以其他三磷酸核苷作為能量的直接來源。如糖原合成需UTP供能；磷脂合成需CTP供能；蛋白質合成需GTP供能。這些三磷酸核苷分子中的高能磷酸鍵并不是在生物氧化過程中直接生成的，而是來源于ATP。（3）可生成cAMP參與激素作用：ATP在細胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶催化下，可生成cAMP，作為許多肽類激素在細胞內體現(xiàn)生理效應的第二信使。5．答：DNP作為一種解偶聯(lián)劑，能夠破壞線粒體內膜兩側的質子梯度，使質子梯度轉變?yōu)闊崮?，而不是ATP。在解偶聯(lián)狀態(tài)下，電子傳遞過程完全是自由進行的，底物失去控制地被快速氧化，細胞的代謝速率將大幅度提高。這些將導致機體組織消耗其存在的能源形式，如糖原和脂肪，因此有減肥的功效。但是由于這種消耗是失去控制的消耗，同時消耗過程中過分產(chǎn)熱，這勢必會給機體帶來強烈的副作用。6．答：某些植物體內出現(xiàn)對氰化物呈抗性的呼吸形式，這種呼吸形式可能并不需要細胞色素氧化酶，而是通過其他的對氰化物不敏感的電子傳遞體將電子傳遞給氧氣。7．答：鐵硫蛋白是一種非血紅素鐵蛋白，其活性部位含有非血紅素鐵原子和對酸不穩(wěn)定的硫原子，此活性部位被稱之為鐵硫中心。鐵硫蛋白是一種存在于線粒體內膜上的與電子傳遞有關的蛋白質。鐵硫蛋白中的鐵原子與硫原子通常以等摩爾量存在，鐵原子與蛋白質的四個半胱氨酸殘基結合。根據(jù)鐵硫蛋白中所含鐵原子和硫原子的數(shù)量不同可分為三類：FeS中心、Fe2S2中心和Fe4S4中心。在線粒體內膜上，鐵硫蛋白和遞氫體或遞電子體結合為蛋白復合體，已經(jīng)證明在呼吸鏈的復合物I、復合物Ⅱ、復合物Ⅲ中均結合有鐵硫蛋白，其功能是通過二價鐵離子和三價鐵離子的化合價變化來傳遞電子，而且每次只傳遞一個電子，是單電子傳遞體。8．答：細胞內存在著三種經(jīng)常參與能量代謝的腺苷酸，即ATP、ADP和AMP。這三種腺苷酸的總量雖然很少，但與細胞的分解代謝和合成代謝緊密相聯(lián)。三種腺苷酸在細胞中各自的含量也隨時在變動。生物體中ATPADPAMP系統(tǒng)的能量狀態(tài)（即細胞中高能磷酸狀態(tài)）在數(shù)量上衡量稱能荷。能荷的大小與細胞中ATP、ADP和AMP的相對含量有關。當細胞中全部腺苷酸均以ATP形式存在時，則能荷最大，為100‰，即能荷為滿載。當全部以AMP形式存在時，則能荷最小，為零。當全部以ADP形式存在時，能荷居中，為50％。若三者并存時，能荷則隨三者含量的比例不同而表現(xiàn)不同的百分值。通常情況下細胞處于80‰的能荷狀態(tài)。能荷與代謝有什么關系呢？研究證明，細胞中能荷高時，抑制了ATP的生成，但促進了ATP的利用，也就是說，高能荷可促進分解代謝，并抑制合成代謝。相反，低能荷則促進合成代謝，抑制分解代謝。能荷調節(jié)是通過ATP、ADP和AMP分子對某些酶分子進行變構調節(jié)進行的。例如糖酵解中，磷酸果糖激酶是一個關鍵酶，它受ATP的強烈抑制，但受