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第十章 电子传递与生物氧化
一、单项选择题（在备选答案中只有一个是正确的）
1．体内CO2来自：
A．碳原子被氧原子氧化 B．呼吸链的氧化还原过程
C．有机酸的脱羧 D．糖原的分解 E．真脂分解
2．线粒体氧化磷酸化解偶联是意味着：
A．线粒体氧化作用停止 B．线粒体膜ATP酶被抑制 C．线粒体三羧酸循环停止
D．线粒体能利用氧，但不能生成ATP E．线粒体膜的钝化变性
3．P/O比值是指：
A．每消耗一分子氧所需消耗无机磷的分子数
B．每消耗一分子氧所需消耗无机磷的克数
C．每消耗一分子氧所需消耗无机磷的原子数
4．各种细胞色素在呼吸链中传递电子的顺序是：
A．a→a3→b→c1→c→1/2O2
B．b→a→a3→c1→c→1/2 O2
C．c1→c→b→a→a3→1/2 O2
D．c→c1→a3→b→1/2 O2
E．b→c1→c→a3→1/2 O2
5．细胞色素b，c1和c均含辅基：
A．Fe3+ B．血红素C C．血红素A D．原卟啉 E．铁卟啉
6．劳动或运动时ATP因消耗而大量减少，此时：
A．ADP相应增加，ATP/ADP下降，呼吸随之加快
B．ADP相应减少，以维持ATP/ADP恢复正常
C．ADP大量减少，ATP/ADP增高，呼吸随之加快
D．ADP大量磷酸化以维持ATP/ADP不变 E．以上都不对
7．人体活动主要的直接供能物质是：
A．葡萄糖 B．脂肪酸 C．磷酸肌酸 D．GTP E．ATP
8．下列属呼吸链中递氢体的是：
A．细胞色素 B．尼克酰胺 C．黄素蛋白 D．铁硫蛋白 E．细胞色素氧化酶
9．氰化物中毒时，被抑制的是：
A．Cyt b B．Cyt C1 C．Cyt C D．Cyt a E．Cyt aa3
10.下列物质中ATP的贮存形式是：
A．磷酸烯醇式丙酮酸 B．磷脂酰肌醇 C．肌酸 D．磷酸肌酸 E．GTP
二、多项选择题
（在备选答案中有二个或二个以上是正确的，错选或未选全的均不给分）
1．NAD+的性质包括：
A．与酶蛋白结合牢固 B．尼克酰胺部份可进行可逆的加氢和脱氢
C．每次接受一个氢原子和一个电子 D．为不需脱氢酶的辅酶
2．铁硫蛋白的性质包括：
A．由Fe-S构成活性中心 B．铁的氧化还原是可逆的
C．每次传递一个电子 D．与辅酶Q形成复合物存在
3．苹果酸天冬氨酸穿梭作用可以：
A．生成3个ATP B．将线粒体外NADH所带的氢转运入线粒体
C．苹果酸和草酰乙酸可自由穿过线粒体内膜
D．谷氨酸和天冬氨酸可自由穿过线粒体膜
4．氧化磷酸化的偶联部位是：
A．复合体Ⅱ→泛醌 B．NADH→泛醌
C．Cyt b→Cyt c D．复合体Ⅲ→1/2O2
5．抑制氧化磷酸化进行的因素有：
A．CO B．氰化物 C．异戊巴比妥 D．二硝基酚
6．下列关于解偶联剂的叙述正确的是
A．可抑制氧化反应 B．使氧化反应和磷酸反应脱节
C．使呼吸加快，耗氧增加 D．使ATP减少
7．不能携带胞液中的NADH进入线粒体的物质是：
A．肉碱 B．草酰乙酸 C．α-磷酸甘油 D．天冬氨酸
三、填空题
1．ATP的产生有两种方式，一种是__________，另一种是___________。
2．呼吸链的主要成份分为_________、_________、________、________和________。
3．在氧化的同时，伴有磷酸化的反应，叫作___________，通常可生成_____________。
4． 过氧化物酶催化生成____________，可用于_______________。
参考答案
一、单选题
1．C 2．D 3．C 4．E 5．E 6．A． 7．E 8．C 9．E 10．D
二、多选题
1．BCD 2．ABC 3．ABD 4．C 5．ABCD 6．BCD 7．ABD
三、填空题
1．底物水平磷酸化 电子传递水平磷酸化（氧化磷酸化）
2．尼克酰胺核苷酸类 黄素蛋白类 铁硫蛋白类 辅酶Q 细胞色素类
3．氧化磷酸化偶联 ATP
4． 5．H2O2 杀菌
四、问答题
1. 分别计算①丙酮酸经柠檬酸循环产生3 CO2和②柠檬酸经柠檬酸循环转变成草酰乙酸和2 CO2所产生的ATP分子数。假定所有NADPH和泛醌（又称CoQ）H2被氧化产生ATP，丙酮酸转变成乙酰CoA，苹果酸-天冬氨酸穿梭有效运转。
解答：来自NADPH的一对电子经呼吸链使氧还原成水时，伴随着10个质子的跨膜转移，而来自FADH2的一对电子经呼吸链使氧还原成水时，只伴随着6质子的跨膜转移。因此，①丙酮酸经柠檬酸循环产生3 CO2可产生12.5分子的ATP，其中丙酮酸转变成乙酰CoA的过程产2.5分子，柠檬酸循环过程产生10分子。
②柠檬酸经柠檬酸循环转变成草酰乙酸和2 CO2只产生10分子的ATP，其中3NADH氧化产生7.5分子，被FADH2还原的CoQ H2氧化产生1.5分子的ATP，另有1分子的ATP经底物水平磷酸化产生。

2. 1分子的葡萄糖完全被氧化可产生多少ATP？其中由氧化磷酸化产生的ATP分子数占百分之几？由底物水平磷酸化产生的 ATP分子数占百分之几？
解答：1分子的葡萄糖完全被氧化可产生32分子ATP。按苹果酸-天冬氨酸穿梭统计，由氧化磷酸化产生的ATP分子数占87.5%（28/32），由底物水平磷酸化产生的 ATP分子数占12.5%（4/32）。
3. 脚气病是由膳食中缺乏维生素B1（硫胺素）所引起的，病人血液中丙酮酸和α-酮戊二酸水平增高。为什么硫胺素的缺乏会导致血液中丙酮酸和α-酮戊二酸水平增高？
解答：硫胺素是辅酶焦磷酸硫胺素（TPP）的前体，与柠檬酸循环密切相关的两种辅酶复合物丙酮酸脱氢酶复合物和α-酮戊二酸脱氢酶复合物需要这个辅酶的参与。TPP的缺乏降低了这两种酶复合物的活性，丙酮酸不能有效的转变成乙酰CoA，也降低了α-酮戊二酸向琥珀酰CoA的转变，引起丙酮酸和α-酮戊二酸在血液中水平增高。
4. 在肌肉和脑组织中，胞液中的还原力是经磷酸甘油穿梭进入到线粒体中的。与苹果酸-天冬氨酸穿梭不同，按惯例计算，来自胞液中的NADH的还原力通过磷酸甘油穿梭仅产生1.5ATP，而不是2.5分子的ATP。为什么？这个穿梭系统与苹果酸-天冬氨酸穿梭系统相比有什么优点？
解答：在磷酸甘油穿梭系统中，存在两种磷酸甘油脱氢酶。位于胞液中的酶利用甘油醛脱氢酶产生的NADH使磷酸二羟丙酮还原为磷酸甘油，位于线粒体内膜上的酶则利用它结合的FAD使NADH氧化。于是该途径能将胞液中的NADH上的一对电子转移到与膜结合的FAD，生成的FADH2从CoQ部位进入呼吸链。
NADH（胞液）+H++E-FAD（线粒体）→NAD+（胞液）+ E-FADH2（线粒体）
来自磷酸甘油穿梭的还原力在CoQ的部位进入电子传递链，这就超越了ATP的第一个合成部位，因此来自胞液中的每个NADH以磷酸甘油穿梭方式进入线粒体后，仅产生2分子的ATP。
与苹果酸-天冬氨酸穿梭相反，跨线粒体内膜的还原当量的转移强烈的有利于磷酸甘油穿梭。因为根据他们的标准氧化还原电势（EΘ′），上面的总反应很容易正向进行。

5. ATP分子通常在合成后1min范围内被消耗。成年人平均每天大约需要65kg的ATP。由于人体ATP和ADP和Pi的总量只有约50g。那么这样多的ATP是怎样产生的？ ATP有能量储存的作用吗？
解答：虽然ATP能快速地用于能量目的，例如，肌肉收缩和跨膜转运，但是，它也能通过中间代谢过程从ADP和Pi快速再合成。该过程所需的能量有糖、脂质和氨基酸的降解或由能量储存分子，例如肌肉组织的磷酸肌酸（磷酸肌酸+ADP→肌酸+ATP）来提供。由于有这种快速的再循环，50g的ATP和ADP可以满足身体每日对化学能的需要。ATP只是起着自由能递体的作用而不是能量的储存分子。ATP不能被储存，但它可在需能反应中快速被利用。
6. 当戒指的PH由5增加到6时，ATP水解所释放的自由能使增多还是降低
解答：在PH6，磷酸基的离子化程度比PH5时更高，能增大静电相互排斥，因而ATP水解时△G′增加的幅度更大（即释放的自由能更多）。
7. 尽管丙酮酸脱氢酶复合物和甘油醛-3-磷酸脱氢酶都用NAD+ 作为电子受体，但两者并不彼此竞争同一细胞的NAD+库，为什么？
解答：丙酮酸脱氢酶复合物位于线粒体内，而甘油醛-3-磷酸脱氢酶位于胞液中。由于线粒体中和胞液中库被线粒体内膜分开，而内膜对NAD+是不可通透的。因此，这两种酶并不彼此竞争同一细胞中的NAD+库。

电子传递和氧化磷酸化
8. 为什么胞液产生NADH经苹果酸-天冬氨酸穿梭系统跨膜转运进入线粒体所产生ATP分子数比下蒜泥立体本身的NADH所产生的ATP分子数少？
解答：在苹果酸－天冬氨酸穿梭系统中，胞液草酰乙酸的还原消耗了一个由苹果酸氧化释放到基质中的质子。因此，对于每个被氧化的胞液NADH来说，给质子梯度的贡献减少了一个质子。这就是说，由胞液转移而来的每分子NADH的电子经电子传递链转移所“泵”出的质子只有9个，比线粒体本身产生的NADH少贡献一个质子。因此，每分子胞液NADH氧化所产生的ATP是2.25分子ATP而不是2.5分子ATP。

9. 与电子传递链的其他组分不同，泛醌往往被称为辅酶Q(CoQ)。它有什么样的特征使得它的行为像一种辅酶：什么部位经受氧化还原？它的类异戊二烯侧链有什么样的功能？
解答：CoQ有许多辅酶特征：它是低相对分子质量物质；它是一种必须从食物中活的的物质；它不是蛋白质，但它是酶促反应（复合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）的辅助因子；它能以游离的或与蛋白质结合的形式出现，它的功能是集中还原力（像NAD+一样）。CoQ的苯醌部位参与氧化还原反应，能够接受和供出H+和电子。它的长长的类异戊二烯侧链使得其整个分子在膜脂层中是可溶的，因而允许它在半流动的膜中扩散。这一特征是很重要的。因为这使CoQ能从复合物Ⅰ或Ⅱ把电子传递到复合物Ⅲ，而这三个复合物都被包买在线粒体内膜中。

10. (1)氰化物（CN-）的毒性是由于它同细胞色素aa3铁离子的结合一直线粒体的电子传递所致。这种氰化物－铁复合物是怎样阻止氧接受来自电子传递链的电子？
（1） 已被氰化物毒害的病人可用亚硝酸盐治疗，能将氧合血红蛋白的Fe2+转变成高铁血红蛋白的Fe3+.根据氰化物对的亲和力，提出亚硝酸盐是怎样降低氰化物对电子传递链的影响的原因。
解答：（1）O2必须同细胞色素a3结合才能接受电子。由于CN-同铁离子结合，于是就阻止了O2同细胞色素a3的结合。
（2）由于亚硝酸盐治疗产生的 高铁血红蛋白（Fe3+）与细胞色素a3竞争同CN-结合。这种竞争有效地降低地用于抑制复合物Ⅳ细胞色素a3的CN-浓度，减小CN-对电子传递链的抑制作用。
11. 抗阿霉素A抑制细胞呼吸和ATP的合成，但加入L－抗坏血酸后，两者可以恢复。这里，L－抗坏血酸作为一种电子供体而起作用。L－抗坏血酸是还原COQ还是还原细胞色素c？请解释。在抗阿霉素A的存在下，每分的自L－抗坏血酸被氧化产生多少ATP?
解答：抗阿霉素A阻止电子从CoQ转移到细胞色素c。L- 抗坏血酸通过华北远细胞色素c克服这种限制。由于在细胞色素 c进入的两个电子越过了前两个磷酸化部位，因此，每分子的L- 抗坏血酸只产生一分子的ATP.
12.在柠檬酸循环中，苹果酸氧化成草酰乙酸，当发生氧化磷酸化时，可产生 2.5分子ATP;琥珀酸氧化成延胡索酸，当发生氧化磷酸化时只产生1.5分子的ATP.由于这两种氧化都需要转移两个电子，为什么琥珀酸氧化时少产生一分子的ATP?
解答：因为苹果酸脱氢酶催化苹果酸脱氢时需要NAD＋，并产生NADH；而琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸氧化时只能以FAD作辅基，并产生FADH2。NADH上的两个电子经电子传递链传至氧时，可产生2.5分子的 ATP。由于FADH2上的两个电子是从CoQ部位进入到电子传递链，第一个电子传递复合物被绕过，少向内膜外侧释放4个质子，因此只能产生 1.5分子的ATP。