生物氧化
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名词解释生物氧化
生物氧化是生物体内利用氧气对食物中的有机物质进行能量代
谢的过程。
在此过程中,食物中的有机物质被分解为较小的分子,释放出能量并产生二氧化碳和水。
生物氧化包括三个主要的步骤:糖类的酵解、三羧酸循环和呼吸链。
糖类的酵解将糖分解为较小的分子,产生一定量的ATP。
三羧酸循环将这些小分子进一步分解,产生更多的ATP。
呼吸链将ATP的能量转化为化学能,最终产生水和二氧化碳。
生物氧化是生命维持的重要基础,对于维持生命和完成各种生物活动都至关重要。
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生物氧化(一)名词解释1.生物氧化2.呼吸链3.底物水平磷酸化(一)名词解释1.生物氧化:生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化。
生物氧化在细胞内进行,氧化过程消耗氧放出二氧化碳和水,所以有时也称之为“细胞呼吸”或“细胞氧化”。
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: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: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。
5.底物水平磷酸化: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A TP(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。
(二) 填空题1.生物氧化有3种方式:____脱氢_____、_脱电子__________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。
7.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;_______、____硫酯化合物_____、______甲硫键化合物___等类。
8.细胞色素a的辅基是____血红素A;_____与蛋白质以_____非共价____键结合。
生物氧化(一)名词解释1.生物氧化:生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化。
生物氧化在细胞内进行,氧化过程消耗氧放出二氧化碳和水,所以有时也称之为“细胞呼吸”或“细胞氧化”。
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: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: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: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: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。
如在糖酵解(EMP)的过程中,3-磷酸甘油醛脱氢后产生的1,3-二磷酸甘油酸,在磷酸甘油激酶催化下形成ATP的反应,以及在2-磷酸甘油酸脱水后产生的磷酸烯醇式丙酮酸,在丙酮酸激酶催化形成ATP的反应均属底物水平的磷酸化反应。
另外,在三羧酸环(TCA)中,也有一步反应属底物水平磷酸化反应,如α-酮戊二酸经氧化脱羧后生成高能化合物琥珀酰~CoA,其高能硫酯键在琥珀酰CoA合成酶的催化下转移给GDP生成GTP。
生物氧化(biological oxidation)物质在生物体内进行的氧化作用称为生物氧化。
它主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量,最终生成CO2和H2O的过程。
又称组织呼吸或细胞呼吸。
除生成ATP的线粒体氧化体系外,还有不生成ATP的线粒体外其他氧化体系。
氧化反应的类型脱电子反应:脱氢反应:直接脱氢、加水脱氢加氧反应:直接加氧原子、直接加氧分子如Fe3+→Fe2+、Cu2+ →Cu+等;供电子体、受电子体;供氢体、受氢体;直接脱氢(也包括脱电子反应);加水脱氢(使作用物分子上加1个氧原子);生物氧化体外氧化相同点①遵循氧化还原反应的一般规律:有加氧、脱氢、失电子等。
②氧化时的耗氧量、最终的产物、释放的能量均相同。
不同点①反应在有水、体温、pH近中性的细胞内进行。
②在一系列酶的催化下进行。
③能量逐步释放生成ATP。
④加水脱氢使物质间接获得氧,脱下的氢与氧结合生成水,CO2由有机酸脱羧产生。
①反应在高温或高压、干燥条件下进行。
②无机催化剂③能量瞬间大量释放,转换为光和热。
④产生的CO2和H2O是由物质中的C和H直接与氧结合生成。
生物氧化与体外氧化的异同生物氧化的酶类氧化酶类:脱氢酶类:加氧酶类:过氧化物酶类:催化底物脱氢且只能以氧为直接受氢体。
一般含Cu,产物为H2O,也有例外。
需氧脱氢酶:以氧或其他化合物为受氢体,生成H2O2。
如FMN,FAD辅基。
不需氧脱氢酶:不以氧、而以某些辅酶(如NAD+,NADP+)或辅基(FMN,FAD)为受氢体。
第一节生成ATP的线粒体氧化体系指线粒体内膜中按一定顺序排列的一系列具有电子传递功能的酶复合体。
以传递电子和H+的形式传递代谢物氧化脱下的氢原子,最后使活化的氢与活化的氧结合生成水。
这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。
一、呼吸链⏹定义传递H 的酶或辅酶称为递氢体(2H 2H ++ 2e );传递电子的酶或辅酶称为电子传递体。
第八章生物氧化一:填空题1.参与生物氧化的酶可分为________________、________________和________________三类。
2.细胞内代谢物上脱下来的氢如果直接与氧气结合则形成________________。
3.细胞内的呼吸链有________________、________________和________________三种,其中________________不产生A TP。
4.真核细胞的呼吸链主要存在于________________,而原核细胞的呼吸链存在于________________。
5.呼吸链上流动的电子载体包括________________、________________和________________等几种。
6.线粒体内膜上能够产生跨膜的质子梯度的复合体是________________、________________和________________。
7.复合体Ⅱ的主要成分是________________。
8.P/O值是指________________,NADH的P/O值是________________,OAA的P/0值是________________,还原性维生素C的P/O值是________________,在DNP存在的情况下,琥珀酸的P/O 值是________________。
9.跨膜的质子梯度除了可被用来合成A TP以外,还可以直接用来驱动________________过程。
10.使人中毒的机理是________________。
11.在长期的进化过程中,复合体Ⅳ已具备同时将________________个电子交给1分子氧气的机制。
12.从线粒体内膜上纯化到的合成酶在体外只能水解A TP是因为________________。
13.合成酶合成一分子A TP通常需要消耗________________个质子。
14.Thermogenin(生热素)的生理功能是________________。
15.在呼吸链上位于细胞色素的前一个成分是________________,后一个成分是________________。
16.可以使用________________学说很好地解释合成酶的催化机理。
17.除了含有Fe以外,复合体Ⅳ还含有金属原子________________。
18.氧化态的细胞色素上的血红素辅基上的除了和氧气能够配位结合以外,还可以与________________、________________、________________和________________等含有孤对电子的物质配位结合。
19.解释氧化磷酸化机制的学说主要有________________、________________和________________三种,基本正确的学说是其中的________________。
20.R.Q.(呼吸商)值为0.7的人,其能量主要来源于________________。
21.缬氨霉素(Valinomycin)是对________________专一的离子载体,而尼日利亚菌素(Nigericin)则是对________________专一的载体。
22.给小白鼠注射FCCP,会导致小白鼠体温的迅速升高,这是因为________________。
23.化学渗透学说最直接的证据是________________。
24.杀粉碟菌素作为呼吸链上________________类似物,能够阻断呼吸链。
25.SOD即是________________,它的生理功能是________________。
26.生物合成主要由________________提供还原能力。
27.线粒体呼吸链中电位跨度最大的一步是在________________。
28.________________被成为最小的分子马达。
二:是非题1.[ ]呼吸链上各成分的摩尔比是1/1。
2.[ ]呼吸链上电子流动的方向是从高标准氧化还原电位到低标准氧化还原电位。
3.[ ]细胞色素b和细胞色素c因处于呼吸链的中间,因此它们的血红素辅基不可能与配位结合。
4.[ ]甘油-α-磷酸脱氢生成的经线粒体内膜上的复合体Ⅱ进入呼吸链。
5.[ ]DNP可解除寡霉素对电子传递的抑制。
6.[ ]NADH脱氢酶是指以为辅酶的脱氢酶的总称。
7.[ ]NADH在340nm处有吸收,没有,利用这个性质可将NADH与区分开来。
8.[ ]琥珀酸脱氢酶的辅基FAD与酶蛋白之间与共价键结合。
9.[ ]在消耗A TP的情况下,电子可从复合体Ⅳ流动到复合体Ⅰ。
10.[ ]细胞色素c是复合体Ⅲ中一种单纯的电子传递体。
11.[ ]Fe-S蛋白是一类特殊的含有金属Fe和无机硫的蛋白质。
12.[ ]线粒体内膜上的复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中均含有Fe-S蛋白。
13.[ ]呼吸作用和光合作用均能导致线粒体或叶绿体基质的pH值升高。
14.[ ]抗霉素A能阻断异柠檬酸氧化过程中A TP的形成,但不阻断琥珀酸氧化过程中ATP的形成。
15.[ ]生物氧化只有在氧气的存在下才能进行。
16.[ ]NADH和NADPH都可以直接进入呼吸链。
17.[ ]对于A TP水解成ADP的反应,大约等于。
18.[ ]如果线粒体内ADP浓度较低,则加入DNP将减少电子传递的速率。
三:单选题1.[ ]米酵菌酸能够抑制氧化磷酸化是因为它直接作用A.复合体ⅠB.复合体ⅡC.复合体ⅢD.复合体ⅣE.ADP/A TP交换体2.[ ]的活性中心位于A.α亚基B.β亚基C.γ亚基D.δ亚基E.ε亚基3.[ ]下列哪一种物质最不可能通过线粒体内膜?A.PiB.苹果酸C.柠檬酸D.丙酮酸E.NADH4.[ ]可作为线粒体内膜标志酶的是A.苹果酸脱氢酶B.柠檬酸合成酶C.琥珀酸脱氢酶D.单胺氧化酶E.顺乌头酸酶5.[ ]将离体的线粒体放在无氧的环境中,经过一段时间以后,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?A.复合体ⅠB.复合体ⅡC.复合体ⅢD.复合体ⅣE.复合体Ⅴ6.[ ]如果质子不经过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E.主动运输7.[ ]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?A.更多的TCA循环的酶B.ADPC.D.NADHE.氰化物8.[ ]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.C.细胞色素a()D.细胞色素b()E./NADH9.[ ]下列化合物中,除了哪一种以外都含有高能磷酸键?A.B.ADPC.NADPHD.FMNE.磷酸烯醇式丙酮酸10.[ ]下列反应中哪一步伴随着底物水平的磷酸化反应?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11.[ ]乙酰CoA彻底氧化过程中的P/O值是A.2.0B.2.5C.3.0D.3.5E.4.012.[ ]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?A.ADPB.磷酸烯醇式丙酮酸C.A TPD.cAMPE.磷酸肌酸13.[ ]下列化合物中除了哪种以外都含有高能磷酸键?A.B.C.ADPD.葡萄糖-6-磷酸E.磷酸烯醇式丙酮酸14.[ ]下列化合物中哪一个不是呼吸链的成员?A.CoQB.细胞色素cC.辅酶ID.FADE.肉毒碱四:问答题1.将新鲜制备的线粒体与β-羟丁酸,氧化型细胞色素c,ADP,Pi和KCN保温,然后测定β-羟丁酸的氧化速率和A TP形成的速率。
<br>(1)写出该系统的电子流动图<br>(2)预期1分子β-羟丁酸该系统中氧化可产生多少分子ATP?<br>(3)能否用NADH代替β-羟丁酸?<br>(4)KCN的功能是什么?<br>(5)写出该系统电子传递的总平衡反应式。
<br>(6)计算该系统净的自由能变化值()。
<br>(7)如在这个系统中加入鱼藤酮,结果会有什么不同?2.以前有人曾经考虑过使用解偶联剂如2,4-二硝基苯酚(DNP)作为减肥药,但不久即被放弃使用,为什么?3.使用亚硝酸盐并结合硫代硫酸钠可用来抢救氰化钾中毒者,为什么?4.将完全还原的细胞色素C、ADP、无机磷酸和抗霉素A一起加入新鲜制备的完整的线粒体中,然后通入氧气,这时细胞色素c将被氧化,ATP生成,P/O值为1.0。
<br>(1)写出该系统的电子流动示意图。
<br>(2)为什么要加抗霉素A?<br>(3)这个实验能告诉你氧化磷酸化的偶联部位在哪里?<br>(4)写出平衡的总反应式。
<br>(5)计算总反应的。
5.琥珀酸脱氢酶能否使用作为辅基?为什么?6.由P.Mitchell提出的化学渗透学说的主要内容是什么?有哪些主要的证据支持化学渗透学说?7.某些植物体内出现对氰化物呈抗性的呼吸形式,试提出一种可能的机制。
8.怎样证明琥珀酸脱氢酶的辅基是与酶蛋白之间与共价键相结合的?如何确定它与哪一个氨基酸残基相连?9.在测定α-酮戊二酸的P/O值的时候,为什么通常需要在反应系统之中加入一些丙二酸?在这种条件下,预期测定出的P/O值是多少?10.线粒体内的A TP浓度约为5mmol/L,无机磷酸的浓度约为10mmol/L。
如果ADP的浓度比AMP多5倍,计算在能荷为0.85的条件下,ADP和AMP的摩尔浓度。
在以上条件下,ATP水解的ΔG′是多少?11.已知有两种新的代谢抑制剂A和B:将离体的肝线粒体制剂与丙酮酸、氧气、ADP和无机磷酸一起保温,发现加入抑制剂A,电子传递和氧化磷酸化就被抑制;当既加入抑制剂A又加入抑制剂B的时候,电子传递恢复了,但氧化磷酸化仍然不能进行。
(1)抑制剂A和B属于电子传递抑制剂,氧化磷酸化抑制剂,还是解偶联剂?(2)给出作用方式与抑制剂A和B类似的抑制剂。
12.有人发现一种新的喜氧细菌,在它的细胞膜上含有5种以前并不知晓的电子传递体,分别以m,n,o,p,q 来表示。
<br>(1)分离出此传递链,并以NADH作为电子供体,使用不同的呼吸链抑制剂处理,应用分光光度法分析各个成分是以还原形式(+表示)存在,还是以氧化形式存在(-表示),结果见下表:<br><br>根据上面的图表结果,指出各传递体在传递链上的排列次序.电子传递方向和抑制剂的作用部位。
<br>(2)如果以琥珀酸作为电子供体,则得到的结果见下表:<br>< br>根据上表的结果,进一步指出各传递体在传递链上的排列次序。