生物化學(xué)資料：第5單元 生物氧化

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1、 第5單元 生物氧化 （一） 名詞解釋 1.呼吸鏈； 2.氧化磷酸化作用； 3.磷氧比值（P／O）； 4. 底物水平磷酸化； 5. 解偶聯(lián)劑；6. 化學(xué)滲透學(xué)說 （二）填空 1.生物分子的E0＇值小，則電負(fù)性 ，供出電子的傾向 。 2.P／O值是指 ，NADH的P／O值是＿＿，還原性維生素C的P／O值是 ，在DNP存在的情況下，氧化分解琥珀酸的P／O值是＿＿。 3.在呼吸鏈中，氫或電子從 氧還電勢的載體依次向 氧還電勢的載體傳遞。 4.化學(xué)滲透學(xué)說認(rèn)為：呼吸鏈組分定位于 內(nèi)膜上，其遞氫體有

2、 泵作用，因而造成內(nèi)膜兩側(cè)的 差，同時被膜上 合成酶所利用，促使ADP + Pi → ATP。 （三）選擇題（在備選答案中選出1個或多個正確答案） 1.生物氧化的反應(yīng)類型不包括下列哪種反應(yīng)？ A.脫氫反應(yīng) B.失電子反應(yīng) C.羥化反應(yīng) D.脫羧反應(yīng) E.加水脫氫反應(yīng) 2.如果質(zhì)子不經(jīng)過F1/F0-ATP合成酶回到線粒體基質(zhì)，則會發(fā)生 A.氧化 B.還原 C.解偶聯(lián) D.緊密偶聯(lián) E.主動運輸 3.有關(guān)呼吸鏈的正確敘述是 A.兩類呼吸鏈都由四種酶的復(fù)合體組成 B.

3、 電子傳遞體同時兼有傳氫體的功能 C.傳氫體同時兼有傳遞電子的功能 D.抑制細(xì)胞色素aa3，則呼吸鏈各組分都呈氧化態(tài) E.呼吸鏈組分通常按E0大到小的順序排列 4.下述哪種物質(zhì)專一性地抑制F0因子： A.魚藤酮 B.抗霉素A C.2,4-二硝基酚 D.纈氨霉素 E.寡霉素 5.下列關(guān)于化學(xué)滲透學(xué)說的敘述哪一條是不對的 A.各遞氫體和遞電子體都有質(zhì)子泵的作用 B.呼吸鏈各組分按特定的位置排列在線粒體內(nèi)膜上 C.H+返回膜內(nèi)時可以推動ATP酶合成ATP D.線粒體內(nèi)膜外側(cè)H+不能自由返回膜內(nèi) E.ATP酶可以使膜外側(cè)

4、H+返回膜內(nèi)側(cè) 6.呼吸鏈的各細(xì)胞色素在電子傳遞中的排列順序是（福建師范大學(xué)1999年考研題） A.c1→b→c→aa3→O2 B.c→c1→b→aa3→O2； C.c1→c→b→aa3→O2； D.b→c1→c→aa3→O2； E.b→c→c1→aa3→O2 （四）是非題 1.生物氧化只有在氧氣存在的條件下才能進行。 2.NADH脫氫酶是以NAD+為輔酶的脫氫酶的總稱。 3.代謝物脫下的2摩爾氫原子經(jīng)呼吸鏈氧化成水時，所釋放的能量都儲存于高能化合物中。 4.寡霉素專一地抑制線粒體F1F0-ATPase的F0，從而抑制ATP的合成。 （

5、五）分析與計算題 1.什么叫呼吸鏈？它由哪些組分組成？有哪些方法可用來確定電子傳遞順序？ 2.為什么在通氣條件下生產(chǎn)等量的酵母菌體所消耗的葡萄糖量明顯低于靜置培養(yǎng)？ 3.分離的完整線粒體懸浮液中有過量的ADP、O2和谷氨酸，谷氨酸在線粒體基質(zhì)中可產(chǎn)生NADH和FADH2，如果在該體系中加入下列物質(zhì)，會對氧的消耗和ATP的合成產(chǎn)生什么影響？(1) 二硝基苯酚，(2)二硝基苯酚，同時加入HCN，(3)加入寡霉素，然后加入二硝基苯酚。 參考答案 （一）名詞解釋 1.代謝物分子中的氫原子在脫氫酶作用下激活脫落后，經(jīng)過一系列傳遞體的傳遞，最終將電子交給被氧化酶激活的氧而生成水的全部體系，稱為

6、呼吸鏈或電子傳遞鏈。 2.伴隨著呼吸鏈電子傳遞過程發(fā)生的ATP的合成稱為氧化磷酸化。氧化磷酸化是生物體內(nèi)的糖、脂肪、蛋白質(zhì)氧化分解，并合成ATP的主要方式。 3.在氧化磷酸化過程中，每消耗1摩爾氧原子與所消耗的無機磷酸的摩爾數(shù)稱磷氧比值（P／O）。 4.在底物被氧化的過程中，底物分子內(nèi)部能量重新分布產(chǎn)生高能磷酸鍵（或高能硫酯鍵），由此高能鍵提供能量使ADP（或GDP）磷酸化生成ATP（或GTP）的過程稱為底物水平磷酸化。 5.使電子傳遞和氧化磷酸化作用偶聯(lián)過程脫離的一類化學(xué)物質(zhì)稱為解偶聯(lián)劑。它使呼吸鏈電子傳遞過程中泵出線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子不經(jīng)質(zhì)子通道回流，但能通過其它途徑使質(zhì)子返回線粒體基

7、質(zhì)，從而破壞了內(nèi)膜兩側(cè)的電化學(xué)梯度，結(jié)果使電子繼續(xù)傳遞、組織耗氧增加，但沒有ATP合成。 6.是由英國生物化學(xué)家Peter Mitchell于1961年提出的關(guān)于解釋呼吸鏈電子傳遞與氧化磷酸化作用偶聯(lián)機制的一種假說。其基本觀點是：電子經(jīng)呼吸鏈傳遞釋放的能量，將質(zhì)子從線粒體內(nèi)膜的內(nèi)側(cè)泵到內(nèi)膜的外側(cè)，在膜兩側(cè)形成電化學(xué)梯度而積蓄能量，當(dāng)質(zhì)子順此梯度經(jīng)ATP合成酶F0通道回流時，F(xiàn)1催化ADP與Pi結(jié)合，形成ATP。 （二）填空 1.大，強； 2. 氧化磷酸化過程中，每消耗1摩爾氧原子與所消耗的無機磷酸的摩爾數(shù)之比，2.5，1，0； 3. 低，高； 4. 線粒體，質(zhì)子，質(zhì)子濃度，ATP。

8、（三）選擇題 1.（D）生物體內(nèi)物質(zhì)的脫氫反應(yīng)、失去電子、羥化反應(yīng)（加單氧）等都是氧化還原反應(yīng)，但脫羧反應(yīng)不涉及電子轉(zhuǎn)移，不是氧化還原反應(yīng)。 2.（C）當(dāng)質(zhì)子不通過F0進人線粒體基質(zhì)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。 3. （C）呼吸鏈并非僅僅由四種酶的復(fù)合體組成，呼吸鏈有些組分如CytC、CoQ就游離于四種酶的復(fù)合體之外。呼吸鏈各種組分都能傳遞電子，是遞電子體，但僅有部分組分同時能傳遞氫，是傳氫體，如細(xì)胞色素、鐵硫蛋白組分只能傳遞電子，不能傳遞氫。故遞氫體一定是傳遞電子體，而傳遞電子體不一定是遞氫體。如果抑制呼吸鏈中Cytaa3的活性，則上游組

9、分無法氧化而全部呈還原態(tài)。呼吸鏈各組分的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位按由低到高順序排列，正是這種電位差，電子得以向下游傳遞。 4. （E）寡霉素是氧化磷酸化抑制劑，它能與F0的一個亞基專一結(jié)合而抑制F1，從而抑制ATP的合成。 5. （A）化學(xué)滲透學(xué)說認(rèn)為，呼吸鏈中遞氫體和遞電子體在線粒體內(nèi)膜上是定向排列的，遞氫體有氫泵作用，而遞電子體沒有氫泵作用。其它幾項敘述都是對化學(xué)滲透學(xué)說的正確敘述。 6. （D）各種細(xì)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）是非題 1.錯。生物氧化中的電子受體可以是O2，也可以是其它有機或無機化合物，只要有合適的電子受體，生物氧化就能進行

10、。 2.錯。NADH脫氫酶是指催化NADH脫氫氧化的酶，此類酶的輔酶為FMN或FAD，且與Fe-S形成復(fù)合體，所以NADH脫氫酶屬于黃素酶類。 3. 錯。2摩爾氫原子經(jīng)呼吸鏈氧化成水時，只有部分能量以ATP形式儲存，還有部分能量以熱的形式散失到環(huán)境中。 4. 對。寡霉素是氧化磷化的抑制劑，它與F1F0-ATPase的F0結(jié)合而抑制F1，使線粒體內(nèi)膜外側(cè)的質(zhì)子不能返回膜內(nèi)， ATP因此而不能合成。 （五）分析與計算題 1.(1)有機物在生物體內(nèi)氧化過程中所脫下的氫原子，經(jīng)過一系列有嚴(yán)格排列順序的傳遞體組成的傳遞體系進行傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這樣的電子或氫原子的傳遞體系稱為呼吸鏈或電

11、子傳遞鏈。(2)線粒體生物氧化體系中，兩類典型的呼吸鏈都由五類組分組成，并按一定的順序定位于線粒體內(nèi)膜。NADH呼吸鏈由NADH還原酶（復(fù)合體Ⅰ）、泛醌、細(xì)胞色素還原酶（復(fù)合體Ⅲ）、細(xì)胞色素C、細(xì)胞色素氧化酶（復(fù)合體Ⅳ）組成。FADH2呼吸鏈由琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合體Ⅱ）、泛醌、細(xì)胞色素C、細(xì)胞色素氧化酶（復(fù)合體Ⅳ）組成。(3) 呼吸鏈中各組分的電子傳遞順序可通過三種實驗方法確定。①測定各種電子傳遞體的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位△E0′，電子傳遞體的△E0′數(shù)值越低，其失去電子的傾向越大，越容易作為還原劑而處于呼吸鏈的前面。②電子傳遞體的體外重組實驗，NADH可以使NADH脫氫酶還原，但它不能直接還原細(xì)

12、胞色素還原酶（復(fù)合體Ⅲ）、細(xì)胞色素C、細(xì)胞色素氧化酶（復(fù)合體Ⅳ）。同樣還原型的NADH脫氫酶不能直接與細(xì)胞色素C作用，而必須通過泛醌和復(fù)合體Ⅲ。③利用呼吸鏈的特殊阻斷劑，阻斷某些特定部位的電子傳遞，再通過分光光度技術(shù)分析電子傳遞鏈各組分吸收光譜的變化，根據(jù)氧化還原狀態(tài)，確定各組分在電子傳遞鏈中的順序。 2. 假設(shè)生產(chǎn)等量的酵母需要等量的ATP供細(xì)胞增殖。酵母細(xì)胞有兩條途徑獲取ATP，一是葡萄糖無氧分解，每摩爾葡萄糖凈生成2摩爾ATP、2摩爾丙酮酸和2摩爾NADH·H+，該途徑的持續(xù)進行需要將NADH·H+再生為NAD+，由丙酮酸脫羧形成的乙醛被還原成乙醇，NADH自身重新

13、氧化成NAD+。獲取ATP的另一條途徑是葡萄糖分解產(chǎn)生的丙酮酸和NADH·H+都進入線粒體徹底氧化，通過呼吸鏈?zhǔn)筃AD+再生，通過這條途徑，每摩爾葡萄糖可以凈產(chǎn)生32摩爾的ATP。通氣培養(yǎng)酵母菌獲取能量的途徑是后者，靜置培養(yǎng)酵母菌獲取能量的途徑是生醇發(fā)酵。顯然前者葡萄糖的利用率、能量捕獲率高于后者，所以獲得供細(xì)胞增殖所需等量的ATP，靜置培養(yǎng)所需的葡萄糖將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通氣培養(yǎng)。 3.(1) 二硝基苯酚是一種氧化磷酸化的解偶劑，它可以將質(zhì)子從膜間隙帶入線粒體基質(zhì)，從而破壞質(zhì)子梯度，使 ATP的合成停止。電子傳遞鏈將質(zhì)子泵出線粒體的過程被加強，從而加快了氧的消耗。(2) HCN阻止了電子從細(xì)胞色素氧化酶到氧的傳遞，從而使氧的消耗停止，ATP的合成受阻。(3) 寡霉素阻斷質(zhì)子通過F1F0-ATP酶的通道，使ATP的合成受阻。由于質(zhì)子泵出線粒體需要克服更高的能障，故電子傳遞被抑制，氧的消耗停止。隨后加入二硝基苯酚，ATP的合成仍然因為寡霉素存在而被抑制，但質(zhì)子梯度被二硝基苯酚破壞，所以消除了寡霉素對電子傳遞的抑制，氧的消耗繼續(xù)進行，只是沒有ATP的合成。