《生物化学原理》张洪渊主编 课后习题及答案(二)

参考答案 （一）名词解释
1.代谢物分子中的氢原子在脱氢酶作用下激活脱落后，经过一系列传递体的传递，最终 将电子交给被氧化酶激活的氧而生成水的全部体系，称为呼吸链或电子传递链。
2.伴随着呼吸链电子传递过程发生的 ATP 的合成称为氧化磷酸化。氧化磷酸化是生物体 内的糖、脂肪、蛋白质氧化分解，并合成 ATP 的主要方式。
从中获得多少能量（多少 ATP）？（单位用 mol）
3.1mol 乳酸完全氧化可生成多少摩尔 ATP？每生成 1molATP 若能储能 30.54kJ 计算，其储能
效率为多少？如果 2mol 乳酸转化成 1mol 葡萄糖，需要消耗多少 ATP？（单位用 mol） 4.用 14C 标记葡萄糖的第三碳原子，将这种 14C 标记的葡萄糖在无氧条件下与肝匀浆保温，那
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一、课后习题
第六章 生物氧化
1．用对或不对回答下列问题。如果不对，请说明原因。
（1）不需氧脱氢酶就是在整个代谢途径中并不需要氧参加的生物氧化酶类。
（2）需氧黄酶和氧化酶都是以氧为直接受体。
（3）ATP 是所有生物共有的能量储存物质。 （4）无论线粒体内或外，NADH+H+用于能量生成，均可产生 2.5 个 ATP。
1.(1)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。(2)线粒体生物氧化体系中，两类典型的呼吸链都由五类组分组成， 并按一定的顺序定位于线粒体内膜。NADH 呼吸链由 NADH 还原酶（复合体Ⅰ）、泛醌、细胞
（3）乙醛+延胡索酸→乙酸+琥珀酸
（4）丙酮酸+β-羟丁酸→乳酸+乙酰乙酸
（5）苹果酸+丙酮酸→草酰乙酸+乳酸 5.设 ATP（相对分子质量 510）合成，△G0΄=41.84kJ/mol,NADH+ H+→H2O, △G0΄=－217.57
kJ/mol,成人基础代谢为每天 10460 kJ。问成人每天体内大约可合成多少（千克）ATP？
天 10460 kJ，则需要（10460×3×510）/217.57=63KgATP。
6. 根据在电子呼吸链中，不同的抑制剂有不同的作用位点。
底物
受体 抑制剂
P/O
苹果酸 O2
---------- 3
琥珀酸 O2
---------- 2
琥珀酸 O2
戊巴比妥
0
琥珀酸 O2
KCN
1
琥珀酸 O2
抗霉素 A
2. 假设生产等量的酵母需要等量的 ATP 供细胞增殖。酵母细胞有两条途径获取 ATP， 一是葡萄糖无氧分解，每摩尔葡萄糖净生成 2 摩尔 ATP、2 摩尔丙酮酸和 2 摩尔 NADH·H+， 该途径的持续进行需要将 NADH·H+再生为 NAD+，由丙酮酸脱羧形成的乙醛被还原成乙醇，NADH 自身重新氧化成 NAD+。获取 ATP 的另一条途径是葡萄糖分解产生的丙酮酸和 NADH·H+都进入 线粒体彻底氧化，通过呼吸链使 NAD+再生，通过这条途径，每摩尔葡萄糖可以净产生 32 摩 尔的 ATP。通气培养酵母菌获取能量的途径是后者，静置培养酵母菌获取能量的途径是生醇 发酵。显然前者葡萄糖的利用率、能量捕获率高于后者，所以获得供细胞增殖所需等量的 ATP，静置培养所需的葡萄糖将远远高于通气培养。
0
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二、补充习题 （一） 名词解释
1. 呼吸链； 2. 氧化磷酸化作用； 3.. 化学渗透学说 （二）分析与计算题 1.什么叫呼吸链？它由哪些组分组成？有哪些方法可用来确定电子传递顺序？ 2.为什么在通气条件下生产等量的酵母菌体所消耗的葡萄糖量明显低于静置培养？ 3.分离的完整线粒体悬浮液中有过量的 ADP、O2 和谷氨酸，谷氨酸在线粒体基质中可产 生 NADH 和 FADH2，如果在该体系中加入下列物质，会对氧的消耗和 ATP 的合成产生什么影响？ (1) 二硝基苯酚，(2)二硝基苯酚，同时加入 HCN，(3)加入寡霉素，然后加入二硝基苯酚。
测得 ATP、ADP 和 Pi 的浓度分别为 0.002、0.005 和 0.005mol/L.求在此条件下 ATP 水解的
自由能变化。
4.在有相应酶存在时，在标准情况下，下列反应中哪些反应可按箭头所指示的方向进行？ （1）丙酮酸+NADH+H+→乳酸+NAD+ （2）琥珀酸+CO2+NADH+H+→α-酮戊二酸+NAD+
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6.在充分供给底物、受体、无机磷及 ADP 的条件下，并在下列情况中肝线粒体的 P/O 值各为
多少（见下表）？
底物
受体
抑制剂
P/O
苹果酸
O2
--Байду номын сангаас-------
琥珀酸
O2
----------
琥珀酸
O2
戊巴比妥
琥珀酸
O2
KCN
琥珀酸
O2
抗霉素 A
解析： 1.（1）错误，只是不以氧为直接受氢体，但有氧的参与。（2）正确。（3）错误，ATP 是细 胞内反应间的能量偶联剂，是能量传递的中间载体，不是能量的储存物质。（4）错误，线粒 体内是产生 2.5 个 ATP。（5）正确。 2.根据△G=△G+RTln[产物]/[反应物]进行计算，在平衡时△G=0，由此得到△G。。 3. 首先计算△G。=-RTlnKeq=-30799.9KJ·mol-1，再根据△G=△G。+RTln[产物]/[反应物]进
在经过电子呼吸链后，必须以氧作为最终电子受体。
3.是由英国生物化学家 Peter Mitchell 于 1961 年提出的关于解释呼吸链电子传递与氧 化磷酸化作用偶联机制的一种假说。其基本观点是：电子经呼吸链传递释放的能量，将质子 从线粒体内膜的内侧泵到内膜的外侧，在膜两侧形成电化学梯度而积蓄能量，当质子顺此梯 度经 ATP 合成酶 F0 通道回流时，F1 催化 ADP 与 Pi 结合，形成 ATP。 （二）分析与计算题
么所产生的乳酸分子中哪个碳原子将是含 14C 标记的？如果将此肝匀浆通以氧气，则乳酸将
继续被氧化，所含标记碳原子在哪步反应中脱下的 CO2 含 14C？
5.下列物质各 1mol 经完全氧化分解，产生多少 ATP 和 CO2？
（1）棉籽糖；
（2）磷酸二羟丙酮；
（3）丙酮酸；
（4）琥珀酸；
（5）核糖。
6.虽然氧分子并不直接参与 TCA 循环，但该循环的运行必需在有氧的情况下才能发生，为什
3.(1) 二硝基苯酚是一种氧化磷酸化的解偶剂，它可以将质子从膜间隙带入线粒体基 质，从而破坏质子梯度，使 ATP 的合成停止。电子传递链将质子泵出线粒体的过程被加强， 从而加快了氧的消耗。(2) HCN 阻止了电子从细胞色素氧化酶到氧的传递，从而使氧的消耗 停止，ATP 的合成受阻。(3) 寡霉素阻断质子通过 F1F0-ATP 酶的通道，使 ATP 的合成受阻。 由于质子泵出线粒体需要克服更高的能障，故电子传递被抑制，氧的消耗停止。随后加入二 硝基苯酚，ATP 的合成仍然因为寡霉素存在而被抑制，但质子梯度被二硝基苯酚破坏，所以 消除了寡霉素对电子传递的抑制，氧的消耗继续进行，只是没有 ATP 的合成。
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5. （1）96 或 90molATP，18molCO2；（2）17 或 16molATP，3mol CO2；（3）12.5molATP，3mol
CO2；（4）16.5molATP，4mol CO2；（5）26.6 或 25molATP，5mol CO2。
6. O2 分子并不直接参与 TCA 循环，但底物在脱氢酶作用后会脱下一对 NADH+H+，而这对氢
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色素还原酶（复合体Ⅲ）、细胞色素 C、细胞色素氧化酶（复合体Ⅳ）组成。FADH2 呼吸链由 琥珀酸-Q 还原酶（复合体Ⅱ）、泛醌、细胞色素 C、细胞色素氧化酶（复合体Ⅳ）组成。(3) 呼吸链中各组分的电子传递顺序可通过三种实验方法确定。①测定各种电子传递体的标准氧 化还原电位△E0′，电子传递体的△E0′数值越低，其失去电子的倾向越大，越容易作为还 原剂而处于呼吸链的前面。②电子传递体的体外重组实验，NADH 可以使 NADH 脱氢酶还原， 但它不能直接还原细胞色素还原酶（复合体Ⅲ）、细胞色素 C、细胞色素氧化酶（复合体Ⅳ）。 同样还原型的 NADH 脱氢酶不能直接与细胞色素 C 作用，而必须通过泛醌和复合体Ⅲ。③利 用呼吸链的特殊阻断剂，阻断某些特定部位的电子传递，再通过分光光度技术分析电子传递 链各组分吸收光谱的变化，根据氧化还原状态，确定各组分在电子传递链中的顺序。
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一、课后习题
第七章 糖代谢
1.1710g 蔗糖在动物体内经有动物体内经有氧分解为水和 CO2，可产生多少 ATP 和 CO（2 mol）?
2.在某厂的酶法生产酒精中，用淀粉作原料，液化酶和糖化酶的总转化率为 40%，酒精酵母
对葡萄糖的利用率为 90%，问投料 50 吨淀粉，可生产多少酒精（酒精比重 0.789）？酵母菌
行计算得△G=-42090 J·mol-1。
4.根据△E。=氧化电极电位-还原电极电位公式，计算（1）（3）(4)（5）可按箭头所指方向
反应。
5.已知 1 个 NADH 经电子呼吸链可以产生 2.5 个 ATP。 NADH +H++3ADP+3Pi+1/2O2→NAD++3ATP+4H2O，△G。=-217.57 kJ/mol, 成人基础代谢为每
么？
解析: 1. 蔗糖的完全氧化途径：蔗糖→D-果糖→1-P-果糖→1.6-2P-果糖或者蔗糖→D-果糖→
6-P-果糖→1，6-2P-果糖，由此进入酵解途径，在进入 TCA 循环而完全氧化。蔗糖属于二 糖，1mol 蔗糖酵解到丙酮酸时共生成 4molATP，4mol 丙酮酸和 4mol（NADH+2H+），丙酮 酸再进入 TCA 循环，1mol 丙酮酸则可产生 12.5molATP。总反应式如下：10×4+2.5×4+4+4 ×2.5(苹果酸穿梭)=64mol 或 10×4+2.5×4+4+4×1.5(苹果酸穿梭)=60 molATP， 12molCO2。而 1710g 蔗糖为 5mol，共产生 320 或 300molATP，60mol CO2。 2. 淀粉→葡萄糖→乙醇；由题意知 V 乙醇=M/ρ=（5×103×40%×90%）/（180×0.789） =1166L，n(ATP)=2×106×90%×2/180g/mol=2×104mol。 3. 1mol 乳酸要完全氧化，先在乳酸脱氢酶的作用下生成 1mol 丙酮酸和一对 NADH+H+，丙酮 酸再进入 TCA 循环。总反应式为：2.5（或 1.5）+2.5+10=15（或 14）molATP。知乳酸 +3O2 → 3CO2+3H2O ， △ G 。 =-1336.7Kg/mol-1 ， 计 算 储 能 效 率 为 30.54 × 15/1336.7 × 100%=34.3%；在 2mol 乳糖异生葡萄糖过程中能量的消耗为 4molATP+2molGTP。 4. 14C 标记葡萄糖的第三碳原子将会出现在乳酸分子的羧基碳原子上；如果将此肝匀浆通以 氧气，则乳酸将继续被氧化，所含标记碳原子将在丙酮酸脱羧生成乙酰-CoA 反应中脱下， 生成 CO2。
（5）当有 CO 存在时，丙酮酸氧化的 P/O 值为 2。
2．在由磷酸葡萄糖变位酶催化的反应 G-1-P G-6-P 中，在 PH7.0，25℃下，起始时[G-1-P] 为 0.020mol/L,平衡时[G-1-P]为 0.001mol/L，求△G0΄值。
3.当反应 ATP+H2O→ADP+Pi 在 25℃时，测得 ATP 水解的平衡常数为 250000，而在 37℃时，