24.2 课后习题详解
1．什么是氧化-还原电势？怎样计算氧化-还原电势？
答：（1）氧化-还原电势：
氧化-还原电势是指还原剂失掉电子的倾向（氧化剂得到电子的倾向）。
（2）氧化-还原电势的计算：
氧化还原电势等于正极的电极势减去负极的电极势。
2．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。
3．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。
4．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
②丙酮酸
③乳酸
④果糖-1,6-二磷酸
⑤磷酸烯醇式丙酮酸
⑥柠檬酸
⑦二羟丙酮磷酸
⑧NADH
答：
表24-7 葡萄糖彻底氧化生成ATP分子的统计表
根据表24-7计算可得：上述8种物质完全被氧化为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）。
5．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。
6．电子传递链和氧化磷酸化之间有何关系？
答：生物氧化又称细胞呼吸，是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。
7．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
②鱼藤酮
③抗霉素A
④CN-
⑤N3-
⑥CO
⑦寡霉素
答：（1）对电子传递和氧化呼吸链的作用：
①DNP（二硝基苯酚，dinitrophen01）：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；
②鱼藤酮：抑制NADH→CoQ的电子传递；
③抗霉素A：抑制Cytb→Cytc1的电子传递；
④～⑥CN-、N3-、CO2抑制细胞色素氧化酶→O2；
⑦寡霉素：与F0结合，阻断H＋通道，从而抑制ATP合成。
（2）不同情况下，线粒体中的氧化呼吸链各个成员所处的氧化还原状态：
①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；
②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；
③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Cytb到Cytcl的传递，Cytb及其上游组分处于还原状态，Cytcl及其下游组分处于氧化状态；
④～⑥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，Cytc1及其上游组分处于还原状态，O2处于氧化状态；
⑦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。
8．什么是磷/氧比（P/O比），测定磷/氧比有何意义？
答：（1）磷氧比（P/Oratio）：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。
（2）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。
9．P/O比、每对电子转运质子数之比（H＋/2e-）、形成1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合成酶返回基质以用于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合成酶。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。
10．计算琥珀酸由FAD氧化和由NAD＋氧化的AG0＇值（利用下表的数据）。设FAD/FADH2氧-还对的ΔE0＇接近于0V。解释为什么在琥珀酸脱氢酶催化的反应只有FAD能作为电子受体而不是NAD＋？
表24-8
答：（1）据表中的数据：
①琥珀酸由FAD氧化时
②琥珀酸由NAD＋氧化时
（2）琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸生成延胡索酸，其
而当设FAD/FADH2氧一还对的ΔE0＇接近于0V时，其
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＋。
11．电子传递链产生的质子电动势为0.2V，转运2～4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：（1）根据公式
，电子传递链产生的质子电动势为0.2V，转运2～4个质子所能得到的有效自由能分别为：38.56kJ/mol、57.84kJ/mol、77.11kJ/mol。
（2）由于在生理条件下合成1分子ATP大约需要40～50kJ/mol的自由能，因此转运2～3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。