生物氧化和氧化磷酸化
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第十章生物氧化与氧化磷酸化(一)名词解释1.生物氧化(biological oxidation)2.呼吸链(respiratory chain)3.氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)4.磷氧比P/O(P/O)5.底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)(二) 填空题1.△G0'为负值是_________反应,可以_________进行。
2.△G0'与平衡常数的关系式为_________,当Keq=1时,△G0'为_________。
3.生物分子的E0'值小,则越易构成还原剂而处于呼吸链的_________,供出电子的倾向_________。
4.在无氧条件下,呼吸链各传递体都处于_________状态。
5.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_____和_____。
6.真核细胞生物氧化的主要场所是_________,呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于_________。
7.在呼吸链中,氢或电子从_________的载体依次向_________的载体传递。
_________。
8.典型的呼吸链包括_________和_________两种,这是根据接受代谢物脱下的氢的_________不同而区别的。
9.化学渗透学说主要论点认为:呼吸链组分定位于_________内膜上。
其递氢体有_________作用,因而造成内膜两侧的_________差,同时被膜上_________合成酶所利用、促使ADP + Pi →ATP10.动物体内高能磷酸化合物的生成方式有_________和_________两种。
参考答案1.放能;自发进行2.△G0'=-RTlnK'eq;03.始端;大4.还原5.1.5;2.56.线粒体;线粒体内膜上7.低氧还电势;高氧还电势8.NADH;FADH2;初始受体9.线粒体;质子泵;氧化还原电位;A TP10.氧化磷酸化;底物水平磷酸化(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:A.氧化B.还原C.解偶联、D.紧密偶联2.下列氧化还原系统中标准氧化还原电位最高的是:A.延胡索酸琥珀酸B.CoQ/CoQH2C.细胞色素a(Fe 2+/Fe 3+)D.NAD+/NADH3.呼吸链中的电子传递体中,不是蛋白质而是脂质的组分为:A.NAD+B.FMN C.CoQ D.Fe·S4.二硝基苯酚能抑制下列细胞功能的是:A.糖酵解B.肝糖异生C.氧化磷酸化D.柠檬酸循环5.呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是:A.c1→b→c→aa3→O2;B.c→c1→b→aa3→O2;C.c1→c→b→aa3→O2;D.b→c1→c→aa3→O2;参考答案:1.C:当质子不通过F0进人线粒体基质的时候,A TP就不能被合成,但电子照样进行传递,这就意味着发生了解偶联作用。
生物氧化与氧化磷酸化知识要点生物氧化的实质是脱氢、失电子或与氧结合,消耗氧生成CO 2和H 2O ,与体外有机物的化学氧化(如燃烧)相同,释放总能量都相同。
生物氧化的特点是:作用条件温和,通常在常温、常压、近中性pH 及有水环境下进行;有酶、辅酶、电子传递体参与,在氧化还原过程中逐步放能;放出能量大多转换为ATP 分子中活跃化学能,供生物体利用。
体外燃烧则是在高温、干燥条件下进行的剧烈游离基反应,能量爆发释放,并且释放的能量转为光、热散失于环境中。
(一)氧化还原电势和自由能变化1.自由能生物氧化过程中发生的生化反应的能量变化与一般化学反应一样可用热力学上的自由能变化来描述。
自由能(free energy )是指一个体系的总能量中,在恒温恒压条件下能够做功的那一部分能量,又称为Gibbs 自由能,用符号G 表示。
物质中的自由能(G )含量是不易测定的,但化学反应的自由能变化(ΔG )是可以测定的。
ΔG 很有用,它表示从某反应可以得到多少有用功,也是衡量化学反应的自发性的标准。
例如,物质A 转变为物质B 的反应:B A −→← ΔG =G B —G A当ΔG 为负值时,是放能反应,可以产生有用功,反应可自发进行;若ΔG 为正值时,是吸能反应,为非自发反应,必须供给能量反应才可进行,其逆反应是自发的。
][][ln B A RT G G o +∆=∆ 如果ΔG =0时,表明反应体系处于动态平衡状态。
此时,平衡常数为K eq ,由已知的K eq 可求得ΔG °:ΔG °=-RT ln K eq2. 2.化还原电势在氧化还原反应中,失去电子的物质称为还原剂,得到电子的物质称为氧化剂。
还原剂失去电子的倾向(或氧化剂得到电子的倾向)的大小,则称为氧化还原电势。
将任何一对氧化还原物质的氧化还原对连在一起,都有氧化还原电位的产生。
如果将氧化还原物质与标准氢电极组成原电池,即可测出氧化还原电势。
标准氧还原电势用E °表示。
(一)名词解释1.生物氧化2.呼吸链3.氧化磷酸化4.三羧酸循环5.底物水平磷酸化6.能荷7.糖异生8.乳酸循环9.发酵10.糖酵解途径11.糖的有氧氧化12.肝糖原分解13.磷酸戊糖途径14.UDPG(二) 填空题1.NADH 呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是_________、_________、_________。
2.举出4 种生物体内的天然抗氧化剂_________、_________、_________、_________。
3.高能磷酸化合物通常指水解时_________的化合物,其中最重要的是_________,被称为能量代谢的_________。
4.真核细胞生物氧化的主要场所是_________,呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于_________。
5.化学渗透学说主要论点认为:呼吸链组分定位于_________内膜上。
其递氢体有_________作用,因而造成内膜两侧的_________差,同时被膜上_________合成酶所利用、促使ADP + Pi → ATP6.动物体内高能磷酸化合物的生成方式有_________和_________两种。
7.α淀粉酶和β–淀粉酶只能水解淀粉的_________键,所以不能够使支链淀粉完全水解。
8.糖酵解过程中有3 个不可逆的酶促反应,这些酶是__________、____________ 和_____________。
9.糖酵解抑制剂碘乙酸主要作用于___________酶。
10.调节三羧酸循环最主要的酶是____________、__________ _、______________。
11 磷酸戊糖途径可分为______阶段,分别称为_________和_______,其中两种脱氢酶是_______和_________,它们的辅酶是_______。
12.糖酵解在细胞的_________中进行,该途径是将_________转变为_______,同时生成________和_______的一系列酶促反应。
第八章生物氧化与氧化磷酸化第一节生物氧化概述一切生物都靠能量维持生存,生物体所需的能量大都来自体内糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化。
生物体内的氧化和生物体外的燃烧在化学本质上虽然最终产物都是水和CO2,所释放的能量也完全相等,但二者所进行的方式却大不相同。
糖、脂肪、蛋白质在生物体内彻底氧化之前,都先经过分解代谢,在不同的分解代谢过程中都伴有代谢物的脱氢过程和辅酶NAD+或FAD的还原。
这些携带着氢离子和电子的还原型辅酶,在最终将氢离子和电子传递给氧时,都经历一段相同的过程,即生物氧化过程。
一、生物氧化的概念人们把有机分子在体内氧化分解成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化(biological oxidation)。
生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化-还原反应,是在细胞或组织中发生的,所以又称为细胞氧化或细胞呼吸,有时也称为组织呼吸。
二、生物氧化的特点生物氧化是发生在生物体内的氧化-还原反应,它具有自然界物质发生氧化-还原反应的共同特征,这主要表现在被氧化的物质总是失去电子,而被还原的物质总是得到电子,并且物质被氧化时,总伴随能量的释放。
有机物在生物体内完全氧化和在体外燃烧而被彻底氧化,在化学本质上是相同的。
例如1mol的葡萄糖在体内氧化和在体外燃烧都是产生CO2和H2O,放出的总能量都是2 867.5kJ。
这并不奇怪,因为氧化作用释放的能量等于这一物质所含化学能与其氧化产物所含的化学能差,放出的总能量的多少与该物质氧化的途径无关,只要在氧化后所生成的产物相同,放出的总能量必然相同。
但是,由于生物氧化是在活细胞内进行的,故它与有机物在体外燃烧有许多不同之处,即生物氧化有它本身的特点:(1)有机物在空气中燃烧时,CO2和H2O的生成是空气中氧直接与碳、氢原子结合的产物。
而有机物在细胞中氧化时,CO2是在代谢过程中经脱羧反应释放出来的,H2O的生成则是通过更复杂的过程完成的。
(2)生物氧化是在一系列酶的催化下、在恒温恒压下进行的反应,而有机分子在体外燃烧时需要高温。
第六章生物氧化与氧化磷酸化1.解释以下名词〔1〕生物氧化〔2〕氧化磷酸化〔3〕底物水平磷酸化〔4〕P/O 〔5〕解偶联剂〔6〕线粒体穿越系统〔7〕解偶联作用〔8〕呼吸链〔9〕能荷〔10〕电子传递链磷酸化〔11〕高能化合物2.填空题(1) 生物氧化是__________在细胞中__________,同时发生__________的进程。
(2) 高能化合物通常指水解时__________的化合物,其中最重要的是__________,被称能量代谢的__________。
(3) 真核细胞生物氧化的主要场所是________,呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于________。
(4) 呼吸链的复合物Ⅳ又称__________复合物,它把电子传递给O2,故又称它为__________。
(5) 由NADH→O2的电子传递中,释放的能量足以偶联ATP分解的3个部位是__________、__________和__________。
(6) 罕见的呼吸链电子传递抑制剂中,鱼藤酮专注地抑制_________的电子传递;抗霉素A专注地抑制_________的电子传递;CN-、N3-和CO那么专注地阻断由_________到_________的电子传递。
(7) 氧化磷酸化ATP分解酶在水解ATP时,每水解一分子ATP发生_____个质子从线粒体基质移位到细胞浆。
(8) 2,4-二硝基酚〔DNP〕可以阻碍________的生成,而________照样停止。
DNP在这里被称为________。
(9) 线粒体的氧化___________与磷酸化___________的偶联是经过___________来完成的。
3.选择题(1~n个答案):(1) 1分子丙酮酸完全氧化分解发生多少CO2和ATPa、3CO2,15ATPb、2CO2,12ATPc、3CO2,16ATPd、3CO2,12ATP(2) 下述哪些酶催化底物水平磷酸化反响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(3) 一分子葡萄糖完全氧化可以生成多少分子ATPa、35b、38c、30d、24(4) 以下哪种化合物不是高能化合物a、6-磷酸葡萄糖b、ATPc、琥珀酰辅酶Ad、PEP(5) 以下哪一进程不在线粒体中停止a、三羧酸循环b、脂肪酸氧化c、电子传递d、糖酵解e、氧化磷酸化(6) 以下哪种物质招致氧化磷酸化解偶联a、鱼藤酮b、抗霉素Ac、2,4-二硝基酚d、寡霉素(7) 下述哪种物质专注地抑制F0因子?A、鱼藤酮b、抗霉素A c、寡霉素d、苍术苷(8) 氰化物中毒时呼吸链中受抑制的部位在a、NADH→FMNb、FMN→CoQc、CoQ→Cytaa3d、Cytaa3→1/2O2e、以上都不是(9) 抗霉素A对呼吸链(电子传递链)抑制的作用点在a、NADH脱氢酶左近b、细胞色素b左近c、细胞色素氧化酶d、偶联ATP的生成(10) 鱼藤酮是呼吸链专注的抑制剂,它作用于a、NADH→辅酶Q恢复酶b、琥珀酸→辅酶Q恢复酶c、恢复辅酶Q→细胞色素C恢复酶d、细胞色素氧化酶(11) 氰化钾抑制的是a、细胞色素Cb、细胞色素氧化酶c、超氧化物歧化酶d、ATP酶(12) 在呼吸链中,将复合物Ⅰ和复合物Ⅱ与细胞色素系统衔接起来的物质是什么a、FMNb、Fe-S蛋白c、CoQd、Cytb(13) 在正常呼吸的线粒体中,恢复水平最高的细胞色素是a、细胞色素ab、细胞色素Cc、细胞色素bd、细胞色素ae、细胞色素aa3(14) 以下分子中位于线粒体膜的内侧的是a、F0b、细胞色素Cc、辅酶Qd、F1(15) 以下哪些酶系定位于线粒体内膜?A、F1-F0H+-ATPase b、CF l-CF0H+-ATPaseC、呼吸链d、TCA循环酶系(16) 以下哪一个是正确的a、线粒体内膜对H+离子没有通透性b、线粒体内膜能通透H+离子由外向外c、线粒体内膜能通透H+离子由外向内d、线粒体内膜能自在通透H+离子(17) 生物体的呼吸链中假定缺乏辅酶Q,可替代辅酶Q作为中间体的是a、磷脂b、维生素A相似物c、胆固醇d、维生素K相似物(18) 完整的线粒体当存在以下状况之一时,传递电子的速度才干到达最高值a、ADP高ATP低b、ADP低Pi高c、A TP低Pi高d、ADP高Pi高(19) 以下哪一项不是呼吸链的组成局部a、NADHb、NADPHc、FADH2d、FMNH2e、Cytaa34.问答题:〔1〕什么是生物氧化?生物氧化中的CO2、H2O和能量是怎样发生的?〔2〕比拟底物水平磷酸化、氧化磷酸化的主要异同点。