生物化学课后答案8新陈代谢总论与生物氧化
生物化学课后答案8新陈代谢总论与生物氧化
8 新陈代谢总论与生物氧化1．已知NADH+H +经呼吸链传递遇O 2生成水的过程可以用下式表示：NADH + H + + 1/2O 2H 2O + NAD + 试计算反应的'E θ∆、'G θ∆。
解答：在呼吸链中各电子对标准氧化还原电位'E θ的不同,实质上也就是能级的不同。
自由能的变化可以由反应物与反应产物的氧化还原电位计算。
氧化还原电位和自由能的关系可由以下公式计算: ''G nF E θθ∆=-∆'G θ∆代表反应的自由能,n 为电子转移数 ,F 为Farady 常数，值为96.49kJ/V, 'E θ∆为电位差值。
'G θ∆以kJ/mol 计。
NADH+H + + 1/2O 2 → NAD + + H 2O G ¢θ=-2×96.49×[+0.82 -(-0.32)]=-220 kJ/mol2．在呼吸链传递电子的系列氧化还原反应中，请指出下列反应中哪些是电子供体，哪些是电子受体，哪些是氧化剂，哪些是还原剂（E-FMN 为NADH 脱氢酶复合物含铁硫蛋白，辅基为FMN ）？（1）NADH+H ++E-FMNNAD ++E-FMNH 2 （2）E-FMNH 2+2Fe 3+E-FMN+2Fe 2++2H +(3) 2Fe 2++2H ++Q2Fe 3++QH 2 解答：在氧化―还原反应中,如果反应物失去电子,则该物质称为还原剂；如果反应物得到电子, 则该反应物称为氧化剂。
所以得出如下结论：的甘油醛–3–磷酸，而另外的一个半电池B 含有1mol/L NAD +和1mol/L NADH 。
回答下列问题：（1）哪个半电池中发生的是氧化反应？（2）在半电池B 中，哪种物质的浓度逐渐减少？(3）电子流动的方向如何？（4）总反应（半电池A+半电池B ）的ΔE 是多少？解答：氧化还原电位ΔE¢θ的数值愈低,即供电子的倾向愈大, 本身易被氧化成为还原剂, 另一种物质则作为氧化剂易得到电子被还原。
(完整版)生物化学习题及答案_生物氧化
生物氧化（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）6．能荷（energy charge）(二) 填空题1．生物氧化有3种方式：_________、___________和__________ 。
2．生物氧化是氧化还原过程，在此过程中有_________、_________和________ 参与。
3．原核生物的呼吸链位于_________。
4，△G0＇为负值是_________反应，可以_________进行。
5．△G0＇与平衡常数的关系式为_________，当Keq＝1时，△G0＇为_________。
＇值小，则电负性_________，供出电子的倾向_________。
6．生物分子的E7．生物体内高能化合物有_________、_________、_________、_________、_________、_________等类。
8．细胞色素a的辅基是_________与蛋白质以_________键结合。
9．在无氧条件下，呼吸链各传递体都处于_________状态。
10．NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是_________、_________、_________。
11．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_____。
12．举出三种氧化磷酸化解偶联剂_________、_________、_________。
13．举出4种生物体内的天然抗氧化剂_________、_________、_________、_________。
14．举出两例生物细胞中氧化脱羧反应_________、_________。
15．生物氧化是_________在细胞中_________，同时产生_________的过程。
生物化学第四版课后参考答案
1 绪论1．生物化学研究的对象和内容是什么？解答：生物化学主要研究:（1）生物机体的化学组成、生物分子的结构、性质及功能；（2）生物分子分解与合成及反应过程中的能量变化；（3）生物遗传信息的储存、传递和表达；（4）生物体新陈代谢的调节与控制。
2．你已经学过的课程中哪些内容与生物化学有关。
提示：生物化学是生命科学的基础学科，注意从不同的角度，去理解并运用生物化学的知识。
3．说明生物分子的元素组成和分子组成有哪些相似的规侓。
解答：生物大分子在元素组成上有相似的规侓性。
碳、氢、氧、氮、磷、硫等6种是蛋白质、核酸、糖和脂的主要组成元素。
碳原子具有特殊的成键性质，即碳原子最外层的4个电子可使碳与自身形成共价单键、共价双键和共价三键，碳还可与氮、氧和氢原子形成共价键。
碳与被键合原子形成4个共价键的性质,使得碳骨架可形成线性、分支以及环状的多种多性的化合物。
特殊的成键性质适应了生物大分子多样性的需要。
氮、氧、硫、磷元素构成了生物分子碳骨架上的氨基（-NH2）、羟基（-OH）、羰基（）、羧基（-COOH）、巯基（-SH）、磷酸基（-PO4 ）等功能基团。
这些功能基团因氮、硫和磷有着可变的氧化数及氮和氧有着较强的电负性而与生命物质的许多关键作用密切相关。
生物大分子在结构上也有着共同的规律性。
生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价键聚合成链状，其主链骨架呈现周期性重复。
构成蛋白质的构件是20种基本氨基酸。
氨基酸之间通过肽键相连。
肽链具有方向性（N 端→C端）,蛋白质主链骨架呈"肽单位"重复；核酸的构件是核苷酸,核苷酸通过3′, 5′-磷酸二酯键相连，核酸链也具有方向性(5′、→3′),核酸的主链骨架呈"磷酸-核糖（或脱氧核糖）"重复；构成脂质的构件是甘油、脂肪酸和胆碱，其非极性烃长链也是一种重复结构；构成多糖的构件是单糖，单糖间通过糖苷键相连，淀粉、纤维素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重复。
生物化学 代谢总论与生物氧化
～P ～P ATP
～P
～P
～P
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
二 生物氧化
二、生物氧化
有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生
物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O
并释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化通常需要消耗氧，所以又称
O NH C N NH CH3
肌酸磷酸
O
O NH
P O
P O NH2
C NH O N CH3 CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸精氨酸
CH2COOH
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸
硫酯键型
酰基辅酶A
O SCoA
R C
甲硫键型
COO CH CH2 CH2 H3C S
(3) 水的生成方式是代谢物脱下的H与O结合
产生的。 (4) CO2的生成方式是有机酸脱羧产生的。
生物氧化的内容
（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变 成CO2—CO2如何形成？ • 脱羧反应
（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化 合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？ • 电子传递链 （3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎 样转化成ATP—能量如何产生？ • 底物水平磷酸化 • 氧化磷酸化
分解代谢与合成代谢
生物小分子合成大分子 • •
合成代谢 •
需要能量
能量代谢
新陈代谢
•
• •
释放能量
分解代谢
生物大分子分解成小分子
物 质 代 谢
新陈代谢的共同特点
生物化学-新陈代谢总论与生物氧化
人体为例：水（代谢水）每一周就有50％为新的水分子；蛋白质80天就被更新一半，其中肝、血中的蛋白质10天就更新一半；组成人体的原子一年后98％被更新。
新陈代谢
合成代谢 （同化作用）
分解代谢（异化作用）
环境→机体
生物小分子 —————— 大分子
（合成代谢）
吸能反应
放能反应
生物大分子 —————— 小分子
（分解代谢）
体内→环境
能量代谢
物质代谢
诸多反应有严格的顺序，彼此协调。
贰
由酶催化，反应条件温和。
壹
对周围环境高度适应。
叁
新陈代谢的共同特点：
物质代谢代谢途径类型
乙酰CoA在代谢中的作用
脂肪
葡萄糖、其它单糖
三羧酸循环
电子传递（氧化）
蛋白质
脂肪酸、甘油
多糖
氨基酸
乙酰CoA
e-
磷酸化
+Pi
小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）
多数 ATP ADP+Pi 少数 ATP AMP+PPi
磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。
肌酸激酶的作用
ATP的生成和利用
ATP
ADP
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化 底物水平磷酸化
~P
~P
机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢) 电能(生物电) 热能(维持体温)
熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。
三、高能化合物与ATP的作用
高能化合物
磷酸化合物
非磷酸化合物
磷氧型
磷氮型
硫酯键化合物
甲硫键化合物
生物化学下册课后习题答案
第19章代谢总论⒈怎样理解新陈代谢？答：新陈代谢是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。
它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。
新陈代谢包括分解代谢和合成代谢两个方面。
新陈代谢的功能可概括为五个方而：①从周围环境中获得营养物质。
②将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件。
③将结构元件装配成自身的大分子。
④形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。
⑤提供机体生命活动所需的一切能量。
⒉能量代谢在新陈代谢中占何等地位？答：生物体的一切生命活动都需要能量。
生物体的生长、发育，包括核酸、蛋白质的生物合成，机体运动，包括肌肉的收缩以及生物膜的传递、运输功能等等，都需要消耗能量。
如果没有能量来源生命活动也就无法进行．生命也就停止。
⒊在能量储存和传递中，哪些物质起着重要作用？答：在能量储存和传递中，ATP（腺苷三磷酸）、GTP（鸟苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）以及CTP（胞苷三磷酸）等起着重要作用。
⒋新陈代谢有哪些调节机制？代谢调节有何生物意义？答：新陈代谢的调节可慨括地划分为三个不同水平：分子水平、细胞水平和整体水平。
分子水平的调节包括反应物和产物的调节（主要是浓度的调节和酶的调节）。
酶的调节是最基本的代谢调节，包括酶的数量调节以及酶活性的调节等。
酶的数量不只受到合成速率的调节，也受到降解速率的调节。
合成速率和降解速率都备有一系列的调节机制。
在酶的活性调节机制中，比较普遍的调节机制是可逆的变构调节和共价修饰两种形式。
细胞的特殊结构与酶结合在一起，使酶的作用具有严格的定位条理性，从而使代谢途径得到分隔控制。
多细胞生物还受到在整体水平上的调节。
这主要包括激素的调节和神经的调节。
高等真核生物由于分化出执行不同功能的各种器官，而使新陈代谢受到合理的分工安排。
人类还受到高级神经活动的调节。
除上述各方面的调节作用外，还有来自基因表达的调节作用。
代谢调节的生物学意义在于代谢调节使生物机体能够适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。
生物化学：第6章 新陈代谢总论与生物氧化
第6章新陈代谢总论与生物氧化 (Biological Oxidation)6 新陈代谢总论与生物氧化小分子 大分子合成代谢（同化作用）需要能量释放能量分解代谢（异化作用）大分子 小分子物质代谢能量代谢新陈代谢信息交换6.1 新陈代谢总论新陈代谢的概念及内涵6.1.1 新陈代谢的研究方法1，活体内（in vivo）和活体外实验（in vitro）2，同位素示踪法3，代谢途径阻断法4，突变体研究法6.1.2 生物体内能量代谢的基本规律1、自由能的概念(1)热力学第一定理: 能量守恒。
(1) 热力学第二定理：自发过程是向着能量分散 程度(熵，S)增大的方向进行。
(3) 自由能：在恒温恒压下,体系可以用来对环境 作功的那部分能量。
(4)自由能变化的公式:△G=△H- T△S△G＜0 反应自发△G＞0 需要能力才能向正反应进行△G=0 反应处于平衡状态6.1.2 生物体内能量代谢的基本规律2、反应标准自由能的变化及其与平衡常数的关系（1）标准自由能： G o′自由能与标准自由能△G = △G o′+ RTln[C][D]/[B][A]当△G = 0时， △G o′= -2.303RTlgK′标准自由能的可加性6.1.2 生物体内能量代谢的基本规律3、氧化还原电位（1）E：在氧化还原反应中,自由能的变化与反应物供出或得到电子的趋势成比例,这种趋势用数字表示,即为氧化还原电位.（2）Ｅ、E o与E o′（3）E o′的含义——其值越小表示所带电子越多，还原能力越强△G o′= -nF △E o ′△E o ′＞０，表示反应能自发进行4、氧化还原电位与自由能的关系检流计盐桥ZnSO 4CuSO 4e+-负极反应: Zn - 2e =Zn 2+ E 0 Zn 2+/ Zn = - 0.76V 正极反应: Cu 2++2e= Cu E 0 Cu 2+/ Cu =+ 0.34V ΔE 0 = E 0正极-E 0负极=+0.34V -(-0.76V)=+1.10V6.1.2 生物体内能量代谢的基本规律2、 ATP 是生物细胞内能量代谢的偶联剂ATP + H 2O ADP +Pi 释放能量30.5kJ/mol ADP + Pi ATP 吸收能量30.5kJ/molATP ——最常见的高能磷酸化合物，具有高能磷酸基团，能量通货。
生物化学(第二版) 生物氧化答案[2页]
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一、名词解释1.生物氧化：糖、脂肪、蛋白质等有机物在生物体内彻底氧化生成二氧化碳和水，并逐步释放能量的过程。
2. 呼吸链：传递氢（或电子）的酶或辅酶按一定的顺序排列在线粒体内膜上，组成递氢或递电子体系，称为电子传递链，该体系进行的一系列传递过程与细胞摄取氧的呼吸过程相关，又称为呼吸链。
3.解偶联剂：能破坏氧化与磷酸化相偶联的作用称为解偶联作用。
能引起解偶联作用的物质称为解偶联剂。
二、选择题1．D 2．D 3．D 4．B 5．C 6．C7．D 8．A 9．A 10．D 11．C 12．C13．E 14．C 15．C 16．A 17．B 18．C19．C 20．C 21．D 22．D 23．A 24．C25．E三、填空题1、糖、脂肪、蛋白质彻底氧化生成二氧化碳和水能量2、NADH呼吸链和FAD呼吸链辅酶（辅基）3、CoQ4、有机酸脱羧5、底物磷酸化和氧化磷酸化6、NADH 3四、是非判断题1、√2、×3、√4、√五、简答题1. 何谓氧化磷酸化作用？NADH呼吸链中有几个氧化磷酸化偶联部位？生物氧化过程中，代谢物脱下的氢沿呼吸链传递的过程中，逐步释放的能量可以使ADP磷酸化生成ATP，这种氧化释放能量和ADP磷酸化截获能量相偶联的作用称为氧化磷酸化。
NADH呼吸链中有3个氧化磷酸化偶联部位：①NADH和CoQ之间；②细胞色素b和c之间；③细胞色素aa3和O2之间。
2．氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？其解救机理是什么？氰化物阻断了细胞色素aa3和O2之间的电子传递，可以使呼吸链的传递全部中断，引起细胞窒息死亡。
解除氰化物的毒性通常立即注射美蓝或亚硝酸钠，这些药物可使少量血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，后者与氰化物有很大的亲和力，结合成氰化高铁血红蛋白，使细胞色素氧化酶恢复其传递电子功能。
3．生物氧化的特点是什么？（1）生物氧化在细胞内进行，是在酶的催化下，在体温、近中性pH及有水的环境中逐步进行的。
生物氧化课后习题及答案
生物氧化课后习题及答案生物氧化课后习题及答案生物氧化是生物体内的一种重要代谢过程，它通过氧化还原反应将有机物转化为能量。
在生物氧化过程中，有一系列的酶参与其中，如葡萄糖酶、乳酸脱氢酶等。
下面是一些关于生物氧化的习题及答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 生物氧化的主要目的是什么？答案：生物氧化的主要目的是将有机物转化为能量，供给生物体的生命活动。
2. 生物氧化的基本过程是什么？答案：生物氧化的基本过程是有机物被氧化酶催化，产生二氧化碳和水，并释放出能量。
3. 生物氧化过程中产生的能量是如何储存的？答案：生物氧化过程中产生的能量以ATP（三磷酸腺苷）的形式储存。
4. 生物氧化过程中最常见的有机物是什么？答案：生物氧化过程中最常见的有机物是葡萄糖。
5. 生物氧化的反应方程式是什么？答案：葡萄糖 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量6. 生物氧化过程中的关键酶是什么？答案：生物氧化过程中的关键酶是葡萄糖酶。
7. 生物氧化过程中的副产物有哪些？答案：生物氧化过程中的副产物有二氧化碳和水。
8. 生物氧化过程中是否需要氧气？答案：是的，生物氧化过程中需要氧气作为氧化剂。
9. 生物氧化过程中是否产生废物？答案：生物氧化过程中产生的废物是二氧化碳和水，它们通过呼吸系统排出体外。
10. 生物氧化过程对生物体有什么重要意义？答案：生物氧化过程为生物体提供了能量，维持了生命活动的进行。
生物氧化是生物体内一项重要的代谢过程，通过将有机物氧化为二氧化碳和水释放出能量。
这个过程需要一系列的酶的参与，其中最关键的是葡萄糖酶。
生物氧化过程产生的能量以ATP的形式储存，供给生物体的各种生命活动。
生物氧化过程中最常见的有机物是葡萄糖，反应方程式为葡萄糖加氧气生成二氧化碳、水和能量。
这个过程需要氧气作为氧化剂，产生的废物是二氧化碳和水，通过呼吸系统排出体外。
生物氧化过程对生物体具有重要意义，它为生物体提供能量，维持了生命活动的进行。
新陈代谢总论和生物氧化
代
谢
第七章 新陈代谢总论与生物氧化
一、新陈代谢总论
二、生物氧化
新陈代谢的概念
生物氧化的特点
新陈代谢的研究方法
生物体内能量代谢的基本规律 高能化合物与ATP的作用
生物氧化中CO2的生成
生物氧化中水的生成 氧化磷酸化作用
一、新陈代谢总论
1.1 新陈代谢的概念 是生物与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程。这 是生物最基本的特征，也是生命存在的前提。 合成代谢 (同化作用)
(4) 其它贮能物质：磷酸肌酸 在肌肉、神经组织，磷酸肌酸是主要的贮能物 质，但是它含有的能量需转化成ATP后再利用。
二、生物氧化(Biological oxidation)
2.1 概述 2.2 生物氧化中CO2的生成 2.3 生物氧化中H2O的生成 2.3.1 呼吸链 2.3.2 呼吸链的组成 2.3.3 呼吸链中传递体的顺序 2.4 氧化磷酸化 2.4.1 ATP的生成 2.4.2 胞浆中NADH的氧化磷酸化 2.4.3 氧化磷酸化中ATP的合成部位 2.4.4 氧化磷酸化的偶联机制
2.2 生物氧化中CO2的生成
生物体内CO2的生成来源于含羧基的有机化合物的脱羧作用。 • 直接脱羧 丙酮酸脱羧酶 CH3CCOOH O HOOCCH2CCOOH O (-脱羧) CH3CHO + CO2 CH3CCOOH + CO2 O
丙酮酸羧化酶 (-脱羧)
• 氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化(脱氢)。 NADP+ NADPH + H+ CH3CCOOH + CO2 O
氧化酶
½ O2
NAD+、FMN、 FAD、COQ
新陈代谢总论与生物氧化
可被机体利用的化学能。
• 三羧酸循环，它是糖、脂和蛋白质分解的共同通路，乙酰辅酶进 入三羧酸循环被彻底氧化成CO2，在循环中又多次脱氢，脱下的 氢经呼吸链传递，最后与氧结合生成水，同时释放出大量能量， 其中相当一部分能为机体所利用。
二、生物氧化的特点：
生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的实质相同，都是消耗 氧气，使有机物氧化，最终生成C2O和H2O，释放能量。但二者进 行的方式却不同： 生物氧化是在细胞内进行的。
熵（S）
• 当热自高温物体传给低温环境时，即把原来集 中于高温物体的能量分散到与他相联系的环境 的质点中。这表明能量分散的程度增大。相反 的过程是不可能自发进行的。 • 熵值是代表一个体系质点散乱无序的程度。 • 熵的变化用∆S表示，是正值。 • 隔离体系的熵变用下式表示： ∆S=Q/T
自由能:
• ∆G = ∆G°′ + RTlnKeq • ∆G°′= - RTlnK = -2.303RTlgkeq
R为气体常数，R=8.315J/mol · T为绝对温度； k； Keq为反应的平衡常数=[产物]/[反应物]
Байду номын сангаас
• 根据反应物和产物浓度计算出的∆G值，可判断一
个化学反应是否能按预想的方向进行。只有当∆G
COOH
α-氧化脱羧
O ‖ CH3－C－COOH + CoASH + NAD+ O ‖ CH3－C～ SCoA + NADH + H+ + CO2
β-氧化脱羧
COOH C =O + NADP+ α β CH2 COOH
COOH
C =O + CO2 +NADPH + H+ CH3
生物化学第八章 新陈代谢总论与生物氧化知识点归纳
CH4+NADH + O2
CH3OH+ H2O +NAD+
氧化酶
催化以氧分子为电子受体的氧化反应
细胞色素c氧化酶
2细胞色素c （Fe2+） + 1/2O2 +2H+
2细胞色素c （Fe3+）+H2O
3. 脱羧氧化
(1)直接脱羧作用
CH3COCOOH
CH3CHO + CO2
丙酮酸
丙酮酸脱羧酶 乙醛
CO2来源于氧化 代谢中间产物羧
生物氧化
有氧氧化 无氧氧化
一、生物氧化概述
1、有氧氧化： 需氧生物和兼性好氧生物有氧条件下，以分子氧作为最终电
子受体，将能源物质完全氧化分解成CO2和H2O，同时释放能量 用于ATP的合成 (底物燃烧完全，产能多。)
2、无氧氧化： 在无氧条件下，最终的电子受体是氧化型物质，或某些外源性电子 受体，将能源物质不完全氧化分解。（底物燃烧不完全，产能少）。
酵解途径中1，6-二磷酸果糖裂解生成了2分子三碳糖。
4.突变体研究法
1、基因突变
大肠杆菌 基因突变
酶缺失
β-半乳糖 苷酶缺失
该酶作用的底物 积累，产物缺失
乳糖堆积
2. 营养缺陷型微生物或人类遗传性代谢病的研究 糖尿病例研究蛋白质与糖、脂代谢的关系 生糖氨基酸和生酮氨基酸的确定
5.测定特征性酶
△G0′= -nF△E0′=-nF (E0' 受体-E0' 供体）
△G0´：氧化还原反应的标准自由能变化，单位为kJ/mol； n：转移的电子数目； F：法拉第常数，其值为96.485kJ/(V∙mol) △E0´：为两个氧还对之间标准氧化还原电势差值；
生物化学简明教程第四版08新陈代谢总论及生物氧化
12
谢总论和生物氧化
8.1.3 高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由 能的化合物称为高能化合物。
（1）生物体中常见的高能磷酸化合物（30~60 kJ.mol-1） 高能磷酸键，键能
生物化学简明教程第四版08新陈代
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谢总论和生物氧化
生物化学简明教程第四版08新陈代
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谢总论和生物氧化
解：达平衡时
=Keq=19
ΔGθ= - RTlnKeq =-2.3038.314 311 log19
=-7.6kJ.mol-1
未达平衡时
=Qc=0.1
ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc (Qc-浓度商)
=-7.6+ 2.3038.314 311 log0.1
=-13.生6k物J化.m学简o明l-1教程第四版08新陈代
枯草杆菌 酒酵母
• 红色面包霉
小球藻
• 玉米
果蝇
• 海胆
爪蟾
•鸽
小鼠
• 大鼠
兔
• 黑猩猩
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3
谢总论和生物氧化
8.1 新陈代谢总论
• 常用的材料：
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4
谢总论和生物氧化
（1）in vivo，“在体内”和（in vitro，“在体外”）
在体内:用生物整体进行研究 在体外：用组织切片、匀浆、或提取液作为研究材料进行研究
假设有一个化学反应式：aA + bB = cC + dD
恒温恒压下：ΔG=ΔGθ+ RTlnQc
式中：ΔGθ= - RTlnKeq=--2.303RTlgKeq
Keq
第七章新陈代谢总论与生物氧化
一 . 新陈代谢总论 二 . 生物氧化
一 . 新陈代谢总论
（一） 新陈代谢的概念: 营养物质在生物体内所经历的 一切化学变化总称为新陈代谢,简称为代谢 (metabolism) 。
生物体内酶催化的化学反应是连续的,前一种酶的 作用产物往往成为后一种酶的作用底物。这种在代谢 过程中连续转变的酶促产物统称为代谢中间产物 (metabolic intermediates),或简称代谢物(metabolites) 。
（三） 生物体内能量代谢的基本规律
自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有 作功条件时，自由能转变为热能丧失。
熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。
ΔG (自由能变化)= ΔH(总热能变化) – TΔS(总体熵的改变) ΔG＜0时,体系的反应能自发进行(为放能反应); ΔG＞0时,反应不能自发进行,当给体系补充自由能时,才能推动 反应进行(为吸能反应); ΔG=0时,表明体系处于平衡状态。
－21 O2
S
NADH +H
2H
（FFNMe ANSD复H合-泛物醌、IC还oQ原H酶2 ）2e-
2Cyt-Fe3+ 2H+
O2-
H2O
CoQ
Cyt-Fe2+ 2e- Cyt-Fe3+ Fe-S
Cyt-Fe2+
2eCyt-Fe3+
Cyt-Fe2+
2
e
-
－21 O2
b
c1
c
a
a3
Fe-S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
NADH：还原型辅酶
它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物。NADH所 携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。
生物化学-第五章新陈代谢总论与生物氧化修改
CoQ
Fe-S
Cyt c1
O2
Cyt b
Cyt c
Cyt aa3
Fe-S
FMN
Fe-S
琥珀酸
复合物 II
复合物 IV
复合物 I
复合物 III
鱼藤酮
安密妥
抗霉素A
氰化物
CO
萎绣灵
2
线粒体外NADH的氧化磷酸化作用
1
氧化磷酸化
三、氧化磷酸化作用
ATP的生成（生物体获能方式） 底物水平磷酸化 电子传递水平磷酸化（氧化磷酸化）
特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行
第一节 新陈代谢总论
一、新陈代谢的概念和特点
小分子 大分子 合成代谢（同化作用） 需要能量 释放能量 分解代谢（异化作用） 大分子 小分子
能量代谢
物质代谢
新陈代谢
1
新陈代谢的内涵
营养物质的消化吸收、中间代谢、代谢产物的排泄等阶段。
磷酸肌酸是高能磷酸键的贮存形式
第二节 生物氧化
糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化（biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。
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生物氧化的特点
生物氧化过程中CO2的生成
生物化学 7新陈代谢总论与生物氧化
★真核细胞，生物氧化多在线粒体内进行，在不含线 粒体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。
（一）生物氧化的特点
1，生物氧化是在生物细胞内进行的酶促 氧化过程，反应条件温和（水溶液，pH7和 常温）。
6，生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相 偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能 ATP。
生物氧化的三阶段
第一阶段：多糖，脂，蛋白质等分解为构造单位——单糖、 甘油与脂肪酸、氨基酸，该阶段几乎不释放化学能。
第二阶段：构造单位经糖酵解、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化 等各自的降解途径分解为丙酮酸、乙酰CoA等少数几种共同的 中间代谢物，这些共同的中间代谢物在不同种类物质的代谢间 起着枢纽作用。该阶段释放少量的能量。
生物氧化图示
（二）生物氧化中CO2的生成
直接脱羧
CH3CCOOH O
丙酮酸脱羧酶 （α-脱羧）
CH3CHO + CO2
丙酮酸羧化酶
HOOCCβH2CαCOOH （Β-脱羧） CH3CCOOH + CO2
O
O
氧化脱羧：在脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。
第三阶段：丙酮酸、乙酰CoA等经过三羧酸循环彻底氧化为 CO2、H2O释放大量的能量。
★在第二、第三阶段中，氧化脱下的电子（H—）经过一个氧 化的电子传递过程（氧化电子传递链）最终传给O2，并生成 ATP，以这种方式生成ATP的作用称为氧化磷酸化作用，它是 一种很重要的将生物氧化和能量生成相偶连的机制。
• 一般将水解时能够释放21 kJ /mol（5千卡/mol) 以上自由能（G< -21 kJ / mol）的化合物称 为高能化合物。
黄卓烈《生物化学》课后习题答案
黄卓烈《生物化学》课后习题答案第一章绪论1．生命是生物化学?生物化学研究哪些内容?生物化学是以生物体为对象，从化学的观点研究生命本质的科学。
它主要是利用化学的理论和方法研究生物体的基本构成物质的结构、性质及其在生命活动过程中的变化规律。
2．维系生物分子结构稳定的次级键有哪些?a 离子键b 氢键c 范德华力d 疏水相互作用e 位阻作用3．为什么说水是生命的基本介质?a．生物分子的合成需要有水的参与；b．生物体内有机物的代谢过程也会产生水；c．在细胞内水是各种有机物质和无机物质的介质；d．细胞与细胞之间充满水分，血液中也含有大量水分；ee．水分参与能量的传递；f．水有润滑作用．4．细胞中有哪些缓冲系统?a．碳酸氢盐系统 b．磷酸盐系统 c．蛋白质系统第二章核酸化学1．名词解释增色效应：DNA 由双链变成单链的变性过程会导致溶液紫外光吸收的增加，此现象称为增色效应。
减色效应：在核酸中由于碱基的堆积作用，造成核酸比同浓度游离核苷酸对紫外光的吸收减少。
变性核酸在复性后其紫外吸收值降低，这种现象被称为“减色效应”。
DNA 复性：变性 DNA 的两条链通过碱基配对重新形成双螺旋的过程称为复性分子杂交（hybridization）：不同来源的核酸链（ DNA 或 RNA ），根据它们的顺序互补性，在“退火”之后形成双螺旋的过程称为分子杂交。
回文结构（ palindrome）：回文序列指DNA序列中，以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基序列正读和反读都相同的双螺旋结构，即对称轴一侧的片段旋转180°后，与另一侧片段对称重复，是分布在两条链上的反向重复。
镜像结构：有些DNA区段的反向重复存在于一条链上，这种序列叫镜像重复Watson－Crick配对：A=T G=CHoogsteen配对：参与Watson－Crick碱基配对的核苷酸碱基还能形成一批额外的氢建，特别是在大沟里的功能基团，如一个质子化的C能和GC 碱基对中的G配对，T和 A＝T中的A配对，这些参与在三链DNA中形成氢键的位点叫Hoogsteen位置。
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8 新陈代谢总论与生物氧化
1．已知NADH+H +经呼吸链传递遇O 2生成水的过程可以用下式表示：
NADH + H + + 1/2O 2
H 2O + NAD + 试计算反应的'E θ∆、'G θ
∆。
解答：在呼吸链中各电子对标准氧化还原电位'E θ的不同,实质上也就是能级的不同。
自由能的变化可以由反应物与反应产物的氧化还原电位计算。
氧化还原电位和自由能的关系可由以下公式计算: ''G nF E θθ∆=-∆
'G θ∆代表反应的自由能,n 为电子转移数 ,F 为Farady 常数，值为96.49kJ/V, 'E θ∆为
电位差值。
'G θ
∆以kJ/mol 计。
NADH+H + + 1/2O 2 → NAD + + H 2O G ¢θ=-2×96.49×[+0.82 -(-0.32)]
=-220 kJ/mol
2．在呼吸链传递电子的系列氧化还原反应中，请指出下列反应中哪些是电子供体，哪些是电子受体，哪些是氧化剂，哪些是还原剂（E-FMN 为NADH 脱氢酶复合物含铁硫蛋白，辅基为FMN ）？
（1）NADH+H ++E-FMN
NAD ++E-FMNH 2 （2）E-FMNH 2+2Fe 3+E-FMN+2Fe 2++2H +
(3) 2Fe 2++2H ++Q
2Fe 3++QH 2 解答：在氧化―还原反应中,如果反应物失去电子,则该物质称为还原剂；如果反应物得到电子, 则该反应物称为氧化剂。
所以得出如下结论：
的甘油醛–3–磷酸，而另外的一个半电池B 含有1mol/L NAD +和1mol/L NADH 。
回答下列问题：
（1）哪个半电池中发生的是氧化反应？
（2）在半电池B 中，哪种物质的浓度逐渐减少？
(3）电子流动的方向如何？
（4）总反应（半电池A+半电池B ）的ΔE 是多少？
解答：氧化还原电位ΔE¢θ的数值愈低,即供电子的倾向愈大, 本身易被氧化成为还原剂, 另一种物质则作为氧化剂易得到电子被还原。
根据该理论判断：
（1）半电池A中发生的是氧化反应；
(2) 当甘油醛–3–磷酸被氧化后NAD+减少；
(3) 电子由半电池A流向半电池B；
(4) 总反应的ΔE¢θ是+0.23V。
4．鱼藤酮是一种的极强的杀虫剂，它可以阻断电子从NADH脱氢酶上的FMN向CoQ 的传递。
（1）为什么昆虫吃了鱼藤酮会死去?
（2）鱼藤酮对人和动物是否有潜在的威胁?
(3)鱼藤酮存在时,理论上1mol琥珀酰CoA将净生成多少ATP?
解答：电子由NADH或FADH2经电子传递呼吸链传递给氧，最终形成水的过程中伴有ADP磷酸化为ATP，这一过程称电子传递体系磷酸化。
体内95%的ATP是经电子传递体系磷酸化途径产生的。
(1)鱼藤酮阻断了电子从NADH脱氢酶上的FMN向CoQ的传递，还原辅酶不能再氧化, 氧化放能被破坏，昆虫将不能从食物中获得足够的维持生命活动需要的ATP。
(2)所有需氧生物电子传递系统十分相似，都包含有FMN和CoQ这种共同的环节，因此鱼藤酮对人体和所有的动物都有潜在的毒性。
(3)当鱼藤酮存在时, NADH 呼吸链的电子传递中断，但不影响FADH2呼吸链和底物水平磷酸化的进行，理论上1mol琥珀酰辅酶A还将生成5molATP。
5．2, 4―二硝基苯酚(DNP)是一种对人体毒性很大的物质。
它会显著地加速代谢速率，使体温上升、出汗过多，严重时可导致虚脱和死亡。
20世纪40年代曾试图用DNP作为减肥药物。
(1)为什么DNP的消耗会使体温上升,出汗过多?
(2)DNP作为减肥药物的设想为何不能实现?
解答：(1)因DNP是解偶联剂,电子传递释放的自由能不能以ATP的形式捕获而是以热的形式散失,从而使体温升高，大量出汗。
(2)因DNP可促进细胞代谢速率而增加能量的消耗起到减轻体重的作用,但是DNP有明显的副作用，使其不能作为减肥药物。
6．某女教师24h需从膳食中获得能量8 360kJ(2 000kcal)，其中糖类供能占60%，假如食物转化为ATP的效率是50%，则膳食糖类可转化为多少摩尔ATP？
解答：略。
7．标准条件下,下述反应是否能按箭头反应方向进行?（假定每个反应都有各自的酶催
化）
(1) FADH2 + NAD+FAD + NADH + H+
(2) 琥珀酸+ FAD延胡索酸+ FADH2
(3) β-羟丁酸+ NAD+乙酰乙酸+ NADH + H+
解答：（3）可按反应方向进行。
FAD+2H++2e-→FADH2-0.18
延胡索酸+2H++2e-→琥珀酸-0.031
乙酰乙酸+2H++2e-→β-羟丁酸-0.346
NAD++2H++2e-→NADH -0.32
(1)FADH2 + NAD+FAD + NADH + H+
= -0.32-（-0.18）= -0.14 反应不能进行。
(2)琥珀酸+ FAD延胡索酸+ FADH2
= -0.18-（-0.031）= -0.15 反应不能进行。
(3)β-羟丁酸+ NAD+乙酰乙酸+ NADH + H+
= -0.32-（-0.346）= 0.026 反应能进行。
8．已知共轭氧化还原对NAD+/NADH 和丙酮酸/乳酸的E0¢分别为-0.32V 和-0.19V，试问：
(1) 哪个共轭氧化还原对失去电子的能力大?
(2) 哪个共轭氧化还原对是更强的氧化剂?
(3) 如果各反应物的浓度都为lmol/L, 在pH =7.0和25℃时, 下面反应的'G 是多少?
丙酮酸+ NADH + H+乳酸+NAD+
解答：
(1)氧化还原电位E0的数值愈低,即供电子的倾向愈大,愈易成为还原剂,所以NAD+/NADH氧化还原对失去电子的能力强；
（2）丙酮酸/乳酸氧化还原对的氧化还原电位E0的数值较高，得到电子的能力较强，是更强的氧化剂；
(3) 根据公式G¢θ=-nFΔE¢θ计算，G¢θ=-26 kJ/mol。