⒎参考表(22-2)，计算在标准状况下当时， 磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸的平衡比。 答：3.06×10-5

⒏若以14C标记葡萄糖的C3作为酵母的底物，经发酵产生的CO2和乙醇，试问14C将在何出发现？

答：14C将在CO2 中。

⒐总结一下在糖酵解过程磷酸基团参与了哪些反应，它所参与的反应有何意义？ 答：在糖酵解过程磷酸基团参与5步反应。

（1）葡萄糖在已糖激酶的催化下，消耗一分子ATP，生成葡萄糖-6-磷酸；（2）果糖-6-磷酸在磷酸果糖激酶的催化下，消耗1分子ATP，生成果糖-1,6- 二磷酸；（3）甘油醛-3-磷酸在甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化下，氧化为1,3二磷酸甘油酸；（4）1，3-二磷酸甘油酸在3-磷酸甘油酸激酶催化下，生成3-磷酸甘油酸和1分子的ATP；（5）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸并在丙酮酸激酶催化下，生成丙酮酸和1分子的ATP。 在磷酸基团参与的这5步反应中，前3步是将高能磷酸键转移到相应的底物上，使底物的势能提高，使后续反应成为可能；后2步是将底物上的高能磷酸键转移到ADP分子上形成ATP，将糖酵解产生有能量贮存在ATP中。

⒑为什么砷酸是糖酵解作用的毒物？氟化物和碘乙酸对糖酵解过程有什么作用？

答：砷酸盐在结构和反应方面都和无机磷酸极为相似，因此．能代替磷酸进攻硫酯中间产物的高能键．产生1-砷酸-3-磷酸甘油酸。 砷酸化合物是很不稳定的化合物。它迅速地进行水解。其结果是：砷酸盐代替磷酸与甘油醛-3-磷酸结合并氧化，生成的不是1，3-二磷酸甘油酸，而是3-磷酸甘油酸。在砷酸盐存在下，虽然酵解过程照样进行，但是却没有形成高能磷酸键。即解除了氧化和磷酸化的偶联作用。因此说砷酸是糖酵解作用的毒物。

氟化物及碘乙酸是巯基酶的不可逆抑制剂，糖代谢中甘油醛-3-磷酸脱氢酶可被其抑制，从而抑制糖酵解。

⒒总结一下参与糖酵解作用的酶有些什么特点？

答：参与糖酵解作用的酶的催化过程表现出严格的立体专一性，其中两种激酶由底物引起酶分子的构象变化，防止了底物上高能磷酸基团向水分子的转移而且直接转移到ADP分子上。

⒓糖酵解过程有哪些金属离子参加反应，它们起什么作用？

答：糖酵解过程主要有镁离子等二价金属离子参加反应。它们的作用是与ATP或ADP分子结合，形成亲电中心，使ATP或ADP更易接受孤电子对的亲核进攻。

⒔概括除葡萄糖以外的其他单糖如何进入分解代谢的？

答：除葡萄糖以外的其他单糖如果糖、半乳糖、甘露糖等单糖都是通过转变为糖酵解的中间物之一而进入糖酵解的共同途径的。

如果糖磷酸化形成果糖-6-磷酸；半乳糖经多步反应，形成葡萄糖-6-磷酸；甘露糖经2 步反应生成果糖-6-磷酸。

第23章 柠檬酸循环

⒈从柠檬酸循环的发现历史中受到什么启发？

答：柠檬酸循环的发现历史表明，任何一项重大科学发现都绝非是一个人的成果。它凝聚着

许许多多科学家的艰辛劳动和成果积累。科技工作者只有在认真总结、分析前人工作的基础上不断发现问题，解决问题，才能在科学研究上有所成就。

⒉画出柠檬酸概貌图，包括起催化作用的酶和辅助因子。 答：见P98 图 23－3 柠檬酸循环

⒊总结柠檬酸循环在机体代谢中的作用和地位。

答：柠檬酸循环是绝大多数生物体主要的分解代谢途径，也是准备提供大量自由能的重要代谢系统，在许多合成代谢中都利用柠檬酸循环的中间产物作为生物合成的前体来源，从这个意义上看，柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重性或称两用性。柠檬酸循环是新陈代谢的中心环节。它们在循环过程中产生的还原型NADH和FADH2，进一步通过电子传递链和氧化磷酸化被再氧化，所释放出的自由能形成ATP分子。柠檬酸循环的中间产物在许多生物合成中充当前体原料。

⒋用标记丙酮酸的甲基碳原子（*CH3-C-COO-）当其进入柠檬酸循环转运一周后，标记碳 ‖

O

原子的命运如何？

答：标记碳原子出现在草酰乙酸的C2和C3部位。

⒌写出由乙酰-CoA形成草酰乙酸的反应平衡式。

答：2乙酰-CoA+2NAD++FAD+3H2O??→草酰乙酸+2CoA+NADH2+3H+

⒍在标准状况下苹果酸由NAD+氧化形成草酰乙酸的Δ G0’=+29.29kJ/mol。在生理条件下这一反应极易由苹果酸向草酰乙酸的方向进行。假定[NAD+]/[NADH]=8,PH=7，计算由苹果酸形成草酰乙酸两种化合物最低的浓度比值应是多少？ 答：（苹果酸）/（草酰乙酸）>1.75×104

⒎乙酰-CoA的乙酰基在柠檬酸循环中氧化推动力是什么？计算其数值。

答：乙酰-CoA的乙酰基在柠檬酸循环中氧化推动力是释放出的标准自由能变化Δ G0’，其数值是-41kJ/mol。

⒏如果将柠檬酸和琥珀酸加入到柠檬酸循环中，当完全氧化为CO2、形成还原型NADH和FADH2，并最后形成H2O时需经过多少次循环？ 答：柠檬酸3次需经过循环，琥珀酸需经过2次循环。

⒐丙二酸对柠檬酸循环有什么作用？为什么？

答：丙二酸进入柠檬酸循环后，会引起琥珀酸、α-酮戊二酸和柠檬酸的堆积，中止柠檬酸循环反应。

这是由于丙二酸结构类似于琥珀酸，也是个二羧酸，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可以与琥珀酸脱氢酶的活性部位的碱性氨基酸残基结合，但由于丙二酸不能被氧化，使得循环反应不能继续进行。

第24章 生物氧化－电子传递链和氧化磷酸化作用

⒈什么是氧化-还原电势？怎样计算氧化-还原电势？

答：还原剂失掉电子的倾向（氧化剂得到电子的倾向）称为氧化-还原电势。 氧化-还原电势等于正极的电极势减去负极的电极势。

⒉将下列物质按照容易接受电子的顺序加以排列： a：α-酮戊二酸+ CO2 c：O2 b： 草酰乙酸 d：NADP+ 答：c>b>d>a

⒊在电子传递链中各个成员的排列顺序根据什么原则？

答：电子传递链中各个成员的排列顺序根据的原则是电子从氧化还原势较低的成员传递到氧化还原势较高的成员。

⒋在一个具有全部细胞功能的哺乳动物细胞匀浆中加入下列不同的底物，当每种底物完全被氧化为CO2 和H2O时，能产生多少ATP分子？ ①葡萄糖 ⑤磷酸烯醇式丙酮酸 ②丙酮酸 ⑥柠檬酸

③ 乳酸 ⑦二羟丙酮磷酸

④果糖-1,6-二磷酸 ⑧NADH

答：根据P142 表24－5计算可得：上述8种物质完全被氧化CO2 和H2O时，能产生的ATP分子数分别为：①葡萄糖（30），②丙酮酸（12.5），③ 乳酸（15），④果糖-1,6-二磷酸（32），⑤磷酸烯醇式丙酮酸 （15），⑥柠檬酸（10），⑦二羟丙酮磷酸 （15），⑧NADH （2.5）。

⒌在生物化学中O2形成H2O所测得的标准氧化-还原电势为0.82V，而在化学测定中测得的数值为1.23V，这种差异是怎样产生的？

答：这种差异是由于在生物化学反应中，氧的还原不完全造成的。

⒍电子传递链和氧化磷酸化之间有何关系？

答：生物氧化亦称细胞呼吸，指各类有机物质在细胞内进行氧化分解，最终产生CO2和 H2O，同时释放能量（ATP）的过程。包括TCA循环、电子传递和氧化磷酸化三个步骤，分别是在线粒体的不同部位进行的。其中电子传递链和氧化磷酸化之间关系密切，电子传递和氧化磷酸化偶联在一起。根据化学渗透学说（电化学偶联学说），在电子传递过程中所释放的能量转化成了跨膜的氢离子浓度梯度的势能，这种势能驱动氧化磷酸化反应，合成ATP。即葡萄糖等在TCA循环中产生的NADH和FADH2只有通过电子传递链，才能氧化磷酸化，将氧化产生的能量以ATP的形式贮藏起来。

⒎解释下列的化合物对电子传递和氧化呼吸链有何作用？当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并分别加入下列化合物时，估计线粒体中的氧化呼吸链各个成员所处的氧化还原状态。

①DNP ⑤N3- ②鱼藤酮 ⑥CO

③抗霉素A ⑦寡霉素 ④CN-

答：DNP（二硝基苯酚，dinitrophenol）：破坏线粒体内膜两侧的电化学梯度，而使氧化与磷酸化偶联脱离，是最常见的解偶联剂；鱼藤酮：抑制NADH→CoQ的电子传递；抗霉素A：抑制Cyt b→Cyt c1的电子传递；CN- 、N3- 、CO:抑制细胞色素氧化酶→O2；寡霉素

: 与F0结合结合，阻断H+通道，从而抑制ATP合成。 当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入DNP 时,电子传递链照常运转，但不能形成ATP；当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入鱼藤酮时,会阻断电子从NADH到CoQ的传递，NADH处于还原状态，其后的各组分处于氧化状态；当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入抗霉素A时,会阻断电子从Cyt b到Cyt c1的传递，Cyt b及其上游组分处于还原状态，Cyt c1及其下游组分处于氧化状态；当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入CN- 、N3- 、CO时,会阻断电子从细胞色素氧化酶到O2的传递，Cyt c及其上游组分处于还原状态, O2处于氧化状态；当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入寡霉素时,抑制氧的利用和ATP的形成，使电子传递链不能正常进行,各组分均处于还原状态。

⒏什么是磷/氧比（P/O比），测定磷/氧比有何意义？

答：磷氧比(P/O ratio) 指每吸收一个氧原子所酯化的无机磷分子数，即有几个ADP变成ATP，实质是伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的分子数与消耗分子氧的氧原子数之比。 测定磷/氧比的意义在于可以知道不同呼吸链氧化磷酸化的活力。

⒐P/O比、每对电子转运质子数之比(H+/2e)、形成一分子ATP所需质子数的比例、将ATP转运到细胞溶胶所需质子数之比(~ P/H+)，它们之间是否有相关性？ 答：这些比值之间是有关联的，但并不绝对。虽然电子转移伴随着ATP的合成，但不能仅以P/O比值作为ATP生成数的依据，而应考虑一对电子从NADH或FADH2传递到氧的过程中，有多少质子从线粒体基质泵出，以及有多少质子必须通过ATP合酶返回基质以用于ATP的合成，这样才能从本质上确定ATP的生成数量。目前被广泛接受的观点是：ATP、ADP和无机磷酸通过线粒体内膜的转运是由ATP-ADP载体和磷酸转位酶催化的。已知每合成1个ATP需要3个质子通过ATP合酶。与此同时，把一个ATP分子从线粒体基质转运到胞液需要消耗1个质子，所以每形成1个分子的ATP就需要4个质子的流动。因此，如果一对电子通过NADH电子传递链可泵出10个质子，则可形成2.5 个分子ATP；如果一对电子通过FADH2电子传递链有6个质子泵出，则可形成1.5个ATP分子。

⒑计算琥珀酸由FAD氧化和由NAD+氧化的 ΔG0'值（利用表24-1的数据）。设FAD/FADH2氧-还对的ΔE'0接近于0V。解释为什么在琥珀酸脱氢酶催化的反应中只有FAD能作为电子受体而不是NAD+？ 答：据表24-1的数据，琥珀酸由FAD氧化时，ΔG0'＝-nF△E/0=-2*23062*(0.815+0.18)=-45.89 Kcal，琥珀酸由NAD+氧化时，ΔG0'＝-nF△E/0=-2*23062*(0.815+0.32)=-52.35 Kcal，琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸生成延胡索酸，其ΔG0'＝-nF△E/0=-2*23062*(0.815+0.031)=-39.02 Kcal, 而当设FAD/FADH2氧-还对的ΔE'0接近于0V时，其ΔG0'＝-nF△E/0=-2*23062*(0.815+0.0)＝-37.59, 琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸生成延胡索酸产生的自由能略大于FAD/FADH2氧-还对氧化时产生的自由能，小于NAD+氧化时产生的自由能，因此琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化的反应中只有FAD能作为电子受体而不是NAD+。

⒒电子传递链产生的质子电动势为0.2V，转运2、3、4个质子，温度为25℃,所得到的有效

自由能为多少？用这些能可合成多少ATP分子？

答：根据公式ΔG0'＝nF△E/0?? , 电子传递链产生的质子电动势为0.2V，转运2、3、4个质子所能得到的有效自由能分别为：38.56 KJ/mol、57.84 KJ/mol、77.11 KJ/mol。由于在生理条件下合成一分子ATP大约需要40-50 KJ/mol的自由能，因此，转运2至3个质子，可合成1个ATP分子，转运4个质子大约可合成1-2个ATP分子。

第25章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径

⒈向含有戊糖磷酸途径全部有关酶和辅助因子的溶液中，加入在C6上具有放射性标记的葡萄糖，请问哪些物质上会有放射性标记？ 答：核糖-5-磷酸C5出现放射性标记

⒉写出由葡萄糖-6-磷酸转变为核糖-5-磷酸，不必同时计算NADPH的化学方程式。 答：5葡萄糖-6-磷酸 ??→核糖-5-磷酸+ADP+H+）

⒊写出葡萄糖-6-磷酸合成NADPH而不涉及戊糖的化学方程式。 答：葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+7H20 ??→ CO2+12NADPH+12H++Pi

⒋鸡蛋清中有一种对生物素亲和力极高的抗生物素蛋白。它是含生物素酶的高度专一的抑制剂，请考虑它对下列反应有无影响：

①葡萄糖 ??→丙酮酸 ②丙酮酸??→葡萄糖

③核糖-5-磷酸??→葡萄糖 ④丙酮酸??→草酰乙酸 答：生物素是丙酮酸羧化酶的辅基，该酶可羧化丙酮酸生成草酰乙酸并进而逐步生成葡萄糖。因此，鸡蛋清中对生物素亲和力极高的抗生物素蛋白对反应1和3无影响，对反应2和4有影响。

⒌计算从丙酮酸合成葡萄糖需提供多少高能磷酸键？ 答：需6个高能磷酸键。

⒍维持还原型谷胱苷肽[GSH]的浓度为10mmol/L，氧化型[GSSH]的浓度为1mmol/L，所需的NADPH/NADP+比例应是多少？（参看第24章氧还电势表）

答：谷胱苷肽由NADPH还原的ΔE0'=+0.09V，因此ΔG0'=-4.15kcal/mol。相应的平衡常数为1126所需的[NADPH]/[NADP+]比值等于8.9×10-2。

⒎比较柠檬酸循环途径和戊糖磷酸途径的脱羧反应机制。

答：在柠檬酸循环途径有2步脱羧反应，其机制分别是：在异柠檬酸脱氢酶催化下，异柠檬酸脱氢被氧化成草酰琥珀酸，然后脱掉CO2并加上一H+,生成α-酮戊二酸；α-酮戊二酸地α-酮戊二酸脱氢酶系催化下，脱掉CO2，生成羟丁基-TPP，羟丁基-TPP与硫辛酰胺及CoA-SH 反应，生成琥珀酰-CoA。

戊糖磷酸途径的脱羧反应发生在6-磷酸葡萄糖生成核酮糖-5-磷酸的反应中，其机制为：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶催化下，葡萄糖-6-磷酸形成6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯，6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯在一专一内酯酶作用下水解，形成6-磷酸葡萄糖酸，6-磷酸葡萄糖酸在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用下，形成核酮糖-5-磷酸。