大学生物化学上册《生物氧化与氧化磷酸化》练习题

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本单元考点（5 个）

呼吸链的组成与排列氧化磷酸化的偶联机制化学渗透假说ATP合酶的结构与功能胞质中NADH的穿梭机制

本单元练习题（27 题）

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1. 某研究者在线粒体内膜悬液中加入底物使电子传递链运转，但膜两侧未能建立质子梯度，测得底物氧化释放的能量几乎全部以热的形式散失，ATP 生成量为零。撤去该抑制因素后，膜两侧重建 ΔpH 和膜电位，ATP 合成随即恢复。据此可知，氧化磷酸化中电子传递与 ATP 合成两个过程是通过____在膜两侧的跨膜电化学梯度直接偶联的；若此时加入解偶联剂使该梯度消除，电子传递速率反而加快，说明该梯度通常对电子传递具有____作用。

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2. 哺乳动物线粒体ATP合酶的F₀部分由c环组成，已知其c环含8个c亚基，每通过1个质子使c环旋转一个亚基的距离；F₁部分每旋转完整一圈（360°）合成并释放3个ATP。请计算：（1）合成1分子ATP需要几个质子通过ATP合酶？（2）若每分子NADH经电子传递链泵出10个质子，则经ATP合酶最多可合成多少个ATP（保留两位小数）？

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3. 某细菌ATP合酶的c环由8个c亚基组成，F₁头部每旋转360°合成3个ATP。若该酶以最大速率持续运转，(1) 每合成1个ATP需跨膜转运多少个质子（F₀质子通道每旋转360°转运的质子数等于c亚基数）？(2) 合成100 mol ATP时，经F₀通道转运的质子总量为多少摩尔（保留一位小数）？

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4. 某哺乳动物线粒体中，一对电子经NADH氧化呼吸链传递共将10个H+从基质泵至膜间隙，而经FADH₂氧化呼吸链（经琥珀酸进入）传递共泵出6个H+。已知ATP合酶每合成1个ATP需3个H+回流驱动，且每将1个ADP和Pi转运入基质需消耗1个H+回流。按化学渗透假说计算：(1) NADH与FADH₂完全氧化各自的P/O比值；(2) 若1分子葡萄糖彻底氧化产生10个NADH和2个FADH₂，仅计呼吸链氧化磷酸化产生的ATP分子数。

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5. 某线粒体悬浮液在底物充足条件下进行氧化磷酸化。加入寡霉素后耗氧速率降至极低；随后加入解偶联剂DNP，耗氧速率显著回升，但ATP合成量并未相应增加。此现象直接支持的偶联机制结论是： A. 电子传递与ATP合成通过线粒体内膜两侧的质子电化学梯度偶联 B. ATP的合成底物是NADH而非FADH₂ C. 寡霉素的作用靶点是呼吸链复合体Ⅰ D. DNP通过抑制ATP合酶的Fo质子通道阻断ATP生成

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6. 在某线粒体制剂中，加入寡霉素抑制ATP合酶的质子回流通道后，发现NADH氧化速率明显减慢。从氧化磷酸化偶联机制角度分析：寡霉素阻断质子经ATP合酶返回基质，导致线粒体内膜两侧的质子电化学梯度____（填"升高"或"降低"），该梯度对电子传递产生的阻力使电子传递链运转减慢。撤去寡霉素后氧化与磷酸化同步恢复，这一现象直接支持了化学渗透学说，即电子传递与ATP合成是通过膜两侧的____相偶联的。

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7. 化学渗透假说认为，电子沿呼吸链传递释放的能量驱动H⁺跨线粒体内膜泵出，形成跨膜质子电化学梯度，ATP合成的直接驱动力是____顺浓度梯度经ATP合酶回流；若向体系中加入解偶联剂2,4-二硝基苯酚（DNP），其对H⁺的转运结果是使H⁺不经ATP合酶____回到基质，此时耗氧速率将____。

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8. 在骨骼肌细胞中，胞质生成的NADH主要通过α-磷酸甘油穿梭将还原当量转运入线粒体；在肝细胞中则主要经苹果酸-天冬氨酸穿梭转运。已知α-磷酸甘油穿梭最终以FADH₂形式进入电子传递链，其氧化可驱动合成约1.5分子ATP；苹果酸-天冬氨酸穿梭最终以线粒体NADH形式进入电子传递链，其氧化可驱动合成约2.5分子ATP。现有一分子葡萄糖在胞质中氧化分解产生2分子胞质NADH，请分别计算：经α-磷酸甘油穿梭和经苹果酸-天冬氨酸穿梭，这2分子胞质NADH彻底氧化时经氧化磷酸化各可产生多少分子ATP？

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9. 某哺乳动物线粒体ATP合酶的c环由15个c亚基组成，c环每转运1个质子旋转1个c亚基的位置，F₁头部（α₃β₃）随c环完整旋转360°合成并释放3个ATP。若ADP和Pi供应充足，该酶持续运转时每转运45个质子可合成____个ATP，此时每合成1个ATP平均需转运____个质子。

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10. 下列关于胞质中NADH穿梭机制的叙述，正确的是：A. 胞质NADH可直接自由透过线粒体内膜进入基质 B. 苹果酸-天冬氨酸穿梭主要存在于骨骼肌中 C. α-磷酸甘油穿梭将胞质NADH的还原当量转移至线粒体FAD，生成FADH₂ D. 两种穿梭均将胞质NADH的电子直接交给NAD⁺

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11. 某种哺乳动物细胞突变株中，胞质NADH的还原当量进入线粒体后，P/O比值由2.5降为1.5，且检测发现线粒体内膜存在FADH₂水平的电子进入方式被增强。据此推断该突变株最可能上调了哪种穿梭途径？A. 苹果酸-天冬氨酸穿梭　B. α-磷酸甘油穿梭　C. 肉碱穿梭　D. 丙氨酸-葡萄糖循环

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12. 某实验中，用抗霉素A阻断复合物Ⅲ的电子传递，使NADH的电子无法经泛醌继续下传，线粒体内膜两侧质子梯度无法维持。从氧化磷酸化的偶联机制看，此时ATP合成停止的根本原因是：A. 电子传递释放的能量直接推动ADP磷酸化，电子中断则高能磷酸键无法形成　B. 底物水平磷酸化被抗霉素A直接抑制，ADP无法转变为ATP　C. 跨膜质子电化学梯度不能建立，ATP合酶缺乏质子回流驱动力　D. 膜间隙H⁺浓度反而升高，ATP合酶的质子通道被反馈关闭

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13. 某线粒体ATP合酶的c环由14个c亚基组成，c环每转运并释放1个质子旋转1个c亚基的位置，F₁头部每随c环完整旋转一圈（360°）合成并释放3个ATP。现测得该酶以最大速率运转时，质子跨膜通量为1050个质子/秒。请计算：(1) c环每秒旋转多少圈（即每秒完整旋转360°的次数）；(2) 每秒合成多少个ATP；(3) 平均每合成1个ATP需转运多少个质子（结果以分数表示）。

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14. 根据化学渗透假说，线粒体内膜电子传递过程中驱动ATP合成的直接能量来源是：A. 电子本身蕴含的化学能　B. 跨内膜的质子电化学梯度　C. 底物水平磷酸化释放的能量　D. 内膜两侧的Na+浓度梯度 A. 电子本身蕴含的化学能　B. 跨内膜的质子电化学梯度　C. 底物水平磷酸化释放的能量　D. 内膜两侧的Na+浓度梯度

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15. 某细胞进行剧烈收缩时，胞质中产生大量NADH。若该组织主要依赖甘油磷酸穿梭将胞质NADH的还原当量转入线粒体，另一组织则以苹果酸-天冬氨酸穿梭为主。比较两组织每分子胞质NADH经呼吸链氧化可合成的ATP量（按复合体III-IV各产0.5个ATP、复合体I产1个ATP计），甘油磷酸穿梭组织比苹果酸-天冬氨酸穿梭组织少合成多少个ATP？ A. 0个　B. 0.5个　C. 1个　D. 1.5个

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16. 化学渗透假说认为，电子沿呼吸链传递时释放的能量用于将质子从线粒体基质跨内膜泵至膜间隙，形成跨膜质子电化学梯度；ATP的合成正是由____顺浓度梯度经ATP合酶流回基质所驱动的。

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17. 小鼠肝细胞中，胞质NADH通过α-磷酸甘油穿梭进入线粒体后，其电子最终经电子传递链传给O₂。若该穿梭途径每次将1对电子传递至CoQ，则该对电子经后段传递链氧化时，可推动ATP合成的个数约为____个；若改用苹果酸-天冬氨酸穿梭，同量胞质NADH经线粒体内膜上复合体Ⅰ进入电子传递链，则可多推动合成ATP约____个（以每4个H⁺推动合成1个ATP计）。

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18. 在线粒体内膜上，NADH呼吸链中电子从NADH出发，经复合物Ⅰ传递至辅酶Q，再经复合物Ⅲ传向细胞色素c，最终由复合物Ⅳ将电子传递给终电子受体____。该链中唯一非蛋白组分的移动电子载体是____（此空填辅酶的名称）。

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19. 根据化学渗透假说，线粒体内膜两侧形成跨膜质子电化学梯度的直接原因是：A. 电子沿呼吸链传递时释放的能量驱动质子从基质泵至膜间隙　B. ATP水解释放的能量驱动质子逆向运输　C. 基质侧pH高于膜间隙侧导致的被动扩散　D. 膜间隙侧ATP浓度高于基质侧产生的渗透压差

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20. 哺乳动物肝细胞中，一分子胞质NADH的还原当量经苹果酸-天冬氨酸穿梭被转运至线粒体基质，最终经电子传递链传递给O₂并偶联合成ATP。若改变条件使该胞质NADH改经α-磷酸甘油穿梭进入线粒体，则每次转运相同数量的胞质NADH时，氧化磷酸化净生成的ATP分子数将减少多少？A. 减少0个ATP　B. 减少1个ATP　C. 减少2个ATP　D. 减少3个ATP

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21. 某真菌线粒体ATP合酶的c环由10个c亚基组成，c环每结合并释放1个质子旋转1个c亚基的位置，F₁头部每随c环完整旋转一圈（360°）合成并释放3个ATP。现该酶持续运转，共合成6 mol ATP：(1) 计算每合成1个ATP平均需跨膜转运的质子数（保留两位小数）；(2) 计算共跨膜转运的质子总量（mol）。

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22. 某完整线粒体制剂中，研究者用化学渗透假说分析氧化磷酸化的偶联机制。下列关于该机制的表述中，正确的是： A. 电子传递释放的能量直接使ADP与Pi形成高能磷酸键，无需跨膜质子梯度参与 B. 跨内膜质子电化学梯度（质子动势）是电子传递与ATP合成之间的偶联纽带 C. ATP合酶的F1头部负责跨膜转运质子，F0部位负责催化ADP磷酸化 D. 质子顺梯度经ATP合酶回流时，电子传递停止，ATP合成方能进行

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23. 某线粒体悬浮液中，测得一段呼吸过程中电子传递链共氧化 2 分子 NADH 和 1 分子 FADH₂。已知每分子 NADH 经电子传递链向膜间隙泵出 10 个 H⁺，每分子 FADH₂ 泵出 6 个 H⁺；ATP 合酶每合成 1 分子 ATP 需 4 个 H⁺ 经其回流至基质（含消耗与转运）。设所有泵出的 H⁺ 均只通过 ATP 合酶回流，且无泄漏，不考虑其他耗能过程。据此计算：本次过程中经氧化磷酸化偶联最多可合成的 ATP 分子数（以 ATP 计）。

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24. ATP合酶由嵌入内膜的F₀和突出于基质侧的F₁两部分组成，其中F₁的催化部位位于____亚基上，而F₀的____（填结构名称）是质子跨膜通道的组成成分，其旋转带动γ亚基使F₁发生构象改变。

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25. 在线粒体内膜上，电子从琥珀酸经复合物Ⅱ进入电子传递链，最终传递给O₂，全程共向膜间隙泵出6个H⁺；ATP合酶每合成1分子ATP需4个H⁺回流基质（含Pi转运耗H⁺）。按化学渗透假说计算，琥珀酸氧化的P/O比（每消耗1个氧原子所合成的ATP分子数）为____。

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26. 某物种线粒体ATP合酶的c环由15个c亚基组成，c环旋转一周需跨膜回流15个H⁺，每旋转120°合成并释放1个ATP。设一对电子经NADH氧化呼吸链传递时，共将10个H⁺从基质泵至膜间隙，且不计ADP、Pi转运的质子消耗。按化学渗透假说计算：一对电子经该呼吸链传递，理论上最多可合成多少个ATP（结果保留1位小数）？

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27. 某线粒体中，每分子FADH₂经电子传递链氧化时共向膜间隙泵出6个H⁺；ATP合酶每合成1分子ATP需质子动力势驱动回流4个H⁺（含ATP释放及Pi转运消耗）。设电子传递与ATP合成完全偶联，底物仅为琥珀酸脱氢酶产生的FADH₂，且无其他泄漏途径。请计算该途径的P/O比值（每消耗1个氧原子所合成的ATP分子数），并说明合成的ATP个数。

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