生物化学课后答案8新陈代谢总论与生物氧化
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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。