24.3　名校考研真題詳解

一、選擇題

1．呼吸鏈磷酸化是在什么部位？（　　）[南京師范大學2000研]

A．線粒體內膜

B．線粒體外膜

C．線粒體基質

D．細胞質

【答案】A

【解析】由于F₀F₁-ATP酶位于線粒體內酶上，它能催化ADP磷酸化形成ATP，所以呼吸鏈磷酸化的部位是在線粒體內膜上完成的。

2．線粒體外NADH經蘋果酸穿梭進入線粒體后氧化磷酸化能得的P/O值約為（　　）。[西南農業大學2002研]

A．0

B．1

C．2

D．3

【答案】D

【解析】線粒體外NADH轉運到線粒體內的方式有兩種：①通過α-磷酸甘油穿梭系統將2H帶入線粒體，氧化時能生成2分子ATP；②經蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統將2H帶入線粒體，氧化時可生成3分子ATP。

3．下列哪種物質是常見的解偶聯劑？（　　）[廈門大學2007研]

A．2,4-二硝基苯酚

B．氰化物

C．寡霉素

D．安密妥

【答案】A

【解析】二硝基苯酚抑制線粒體內的氧化磷酸化作用，使呼吸鏈傳遞電子釋放出的能量不能用于ADP磷酸化生成ATP，所以二硝基苯酚是一種氧化磷酸化的解偶聯劑。氰化物是電子傳遞抑制劑，能阻斷電子由Cytaa₃到氧的傳遞。寡霉素是氧化磷酸化抑制劑，它能與F₀的一個亞基專一結合而抑制F₁，從而抑制ATP的合成。安密妥在NADH脫氫酶處抑制電子傳遞，阻斷NADH的氧化。

4．細胞色素氧化酶分子中含有金屬離子（　　）。[清華大學2001研]

A．Mg2＋

B．Fe2＋

C．En2＋

D．Mn2＋

【答案】B

【解析】細胞色素類是含鐵的電子傳遞體，鐵原子處于卟啉的結構中心，構成血紅素，由血紅素與Cu2＋構成了細胞色素氧化酶的活性中心。

5．下列呼吸鏈組分中哪種不含鐵卟啉輔基？（　　）[上海交通大學2001、廈門大學&武漢大學2007研]

A．細胞色素b

B．細胞色素c

C．NADH脫氫酶

D．細胞色素a

【答案】C

【解析】此題主要考查呼吸鏈組分中細胞色素的組成和結構。細胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的蛋白質，在呼吸鏈中，依靠鐵的化合價的變化而傳送電子。目前發現的細胞色素有多種，包括a，a₃，b，c，c₁等。

6．（　　）會受到二硝基苯酚的抑制。[華南師范大學2003研]

A．檸檬酸循環

B．蘋果酸穿梭

C．糖酵解

D．氧化磷酸化

E．磷酸甘油穿梭

【答案】D

【解析】二硝基苯酚抑制線粒體內的氧化磷酸化作用，使呼吸鏈傳遞電子釋放出的能量不能用于ADP磷酸化生成ATP，造成氧化和磷酸化脫節，因此二硝基苯酚是一種氧化磷酸化的解偶聯劑。

7．下列關于氧化磷酸化偶聯機理的化學滲透學說的描述哪一項是錯誤的？（　　）[中國科學院2007研]

A．H＋不能自由通過線粒體內膜

B．呼吸鏈中各遞氫體可將H＋從線粒體內轉運到內膜外

C．在線粒體膜內外H＋形成跨膜梯度

D．線粒體內膜外側pH值比膜內側高

E．能量用于由Pi＋ADP合成ATP

【答案】D

【解析】化學滲透學說是目前廣為接受的一種氧化磷酸化偶聯的機制。由于H＋不能自由通過線粒體內膜，呼吸鏈中各遞氫體可將H＋從線粒體內轉運到內膜外，使得H＋在線粒體膜內外形成跨膜梯度，結果，線粒體內膜外側pH值比膜內側低。

8．線粒體的標志酶是下列哪一種？（　　）[中國技術大學2001研]

A．葡萄糖-6-磷酸脫氫酶

B．琥珀酸脫氫酶

C．腺苷酸環化酶

D．乳酸脫氫酶

E．脂肪酶

【答案】B

【解析】在線粒體的內膜除了呼吸鏈的電子傳遞酶類以外，還有琥珀酸脫氫酶的存在。這是線粒體所特有的。在用超速離心法分離亞細胞成分時，常測定琥珀酸脫氫酶以確認線粒體的存在。所以它是線粒體的標志酶。所列的其他四種酶類在線粒體中是不存在的。

9．將離體的線粒體放在無氧的環境中，經過一段時間后，其內膜上的呼吸鏈的成分將會完全以還原的形式存在，這時如果忽然通入氧氣，試問最先被氧化的將是內膜上的哪一種復合體？（　　）[南京大學2004研]

A．復合體I

B．復合體II

C．復合體III

D．復合體IV

E．復合體V

【答案】D

【解析】復合體IV最接近O₂，因此在通入O₂后最先被氧化。

10．（多選）NADH氧化呼吸鏈的部分組成成員包括（　  ）。[四川大學2000研]

A．NAD＋

B．NADH＋H＋

C．FMN

D．Fe-S

E．FAD

F．CoA

G．Cytc

【答案】BCDG

【解析】體內有兩條呼吸鏈，分別為NADH氧化呼吸鏈和FADH₂氧化呼吸鏈，它們的P/O比值分別為3和2。呼吸鏈的主要組成成分有五大類：尼克酰胺核苷酸類、黃素蛋白類、鐵硫蛋白類、輔酶Q和細胞色素類。其中前四類酶通過加氫和脫氫反應，傳遞作用物脫下的氫是遞氫體，而細胞色素可傳遞電子，故是遞電子體。

二、填空題

1．線粒體的氧化______與磷酸化______的偶聯是通過______來實現的。[四川大學2008研]

【答案】放能；合成ATP；線粒體內膜

2．電子傳遞鏈在原核細胞存在于______上，在真核細胞中存在于______內膜上。[北京師范大學2000、華中農業大學2008研]

【答案】質膜；線粒體

3．NADH呼吸鏈中氧化磷酸化的偶聯部位是______、______、______。[南開大學研]

【答案】復合物I；復合物III；復合物IV

4．細胞質中的NADH必須通過______和（或）______途徑才能進入線粒體內進行再氧化。[北京師范大學&中國科學技術大學研]

【答案】甘油磷酸；蘋果酸天冬氨酸

5．呼吸鏈中可游動的電子載體為______、______。[中國農業大學研]

【答案】NAD；NADP

三、判斷題

1．若amytal和抗霉素A阻斷呼吸鏈的抑制百分數相同，amytal的毒性更大。（　　）[中山大學研]

【答案】錯

【解析】amytal、魚藤酮等能抑制NADH到CoQ之間的電子傳遞（可能抑制NADH脫氫酶）。抗霉素A則抑制CoQ到細胞色素c（實際是b到c。）之間的電子傳遞，使琥珀酸的氧化也受阻。由于抗霉素A封閉了所有電子流向氧的路徑，而amytal等只是封閉來自NADH，而不是來自FADH₂的電子流動，所以抗霉素A毒性更強。

2．細胞色素b、c₁、c和p450均含輔基鐵。（　　）[廈門大學研]

【答案】錯

【解析】細胞色素b、c₁、c和p450均含鐵卟啉輔基。

3．當解偶聯劑存在時，呼吸鏈的電子傳遞不受ADP的控制。（　  ）[南開大學研]

【答案】錯

【解析】解偶聯劑不影響呼吸鏈的傳遞。

4．ATP從線粒體內轉運至線粒體外需消耗4個質子。（　　）[南開大學研]

【答案】錯

【解析】ATP從線粒體內轉運至線粒體外通過ATP/ADP交換體蛋白變構進行。

5．寡霉素是線粒體ATP合酶的抑制劑。（　  ）[中山大學2004研]

【答案】錯

【解析】ATP合酶又稱質子泵ATP合酶或F₁F₀-ATPase，它是一種多亞基的跨膜蛋白。F₀是一種不溶于水的跨膜蛋白，至少含有8種不同的亞基，寡霉素的碳氫鏈構成一個環形，它能與F₀上的一個亞基結合，從而阻止質子從膜間空間返回到基質中。寡霉素也能直接抑制ATP合酶的活性。

6．NADH和NADPH都可以直接進入呼吸鏈。（　　）[華東師范大學2008研]

【答案】錯

【解析】NADPH通常作為生物合成的還原劑，并不能直接進入呼吸鏈接受氧化，只是在特殊酶的作用下，NADPH上的H＋被轉移到NAD＋上，然后由NADH進入呼吸鏈。

7．在呼吸鏈中，細胞色素的排列順序（從底物到氧）應為b→c→c₁→a→a₃→O₂。（　  ）[四川大學2008研]

【答案】錯

【解析】在呼吸鏈中，細胞色素的排列順序（從底物到氧）應為b→c₁→c→a→a₃→O₂。

8．胞漿的NADH能通過線粒體內膜進入線粒體，然后被氧化產能。（　  ）[中山大學2008研]

【答案】錯

四、名詞解釋題

1．解偶聯劑。[南京農業大學2008研]

答：解偶聯劑是指氧化磷酸化的一類抑制劑，使氧化與磷酸化脫離，氧化仍可以進行，而磷酸化不能進行。解偶聯劑為離子載體或通道，能增大線粒體內膜對H＋的通透性，消除H＋濃度梯度，因而無ATP生成，同時使氧化釋放出來的能量全部以熱的形式散發。例如，2,4-二硝基苯酚（DNP）。

2．malate-aspartate shuttle（蘋果酸-天冬氨酸穿梭）。[上海交通大學2007研]

答：malate-aspartate shuttle（蘋果酸-天冬氨酸穿梭）是指轉運胞質NADH的還原性氫進入線粒體，參與氧化磷酸化的穿梭代謝途徑。草酰乙酸接受胞質NADH脫氫，轉變為蘋果酸迸人線粒體，在線粒體中重新氧化成草酰乙酸，生成的NADH進入呼吸鏈，草酰乙酸通過轉氨反應以天冬氨酸的形式回到胞液，完成穿梭。

五、問答題

1．線粒體在真核生物的電子傳遞和氧化磷酸化中的作用是什么？[中國科學院2007研]

答：真核生物的電子傳遞和氧化磷酸化主要是在線粒體上進行的。在呼吸鏈中，酶和輔酶按一定的順序排列在線粒體內膜上，其中傳遞氫的稱為遞氫體，傳遞電子的稱為遞電子體。

呼吸鏈由線粒體內膜上的五種復合體（復合蛋白）組成，它們是復合體I（NADH-Q還原酶，又稱NADH氧化酶，輔基為FMN和Fe-S）、復合體II（琥珀酸-Q還原酶，輔基為FAD和Fe-S）、復合體III（細胞色素還原酶，輔基為血紅素b、血紅素c₁和Fe-S）、復合體IV（細胞色素氧化酶，輔基為血紅素a、血紅素a₃和Cu）、復合體V（ATP合酶）。輔基傳遞氫和電子的有NAD＋、FMN、FAD、CoQ，傳遞電子的有Fe-S和血紅素，Fe、Cu，Fe、Cu通過得失電子來傳遞電子。電子傳遞使復合體I、III和IV推動H＋跨過線粒體內膜到線粒體的間隙。線粒體間隙與細胞溶膠相接觸。H＋跨膜流動的結果造成線粒體內膜內部基質的H＋離子濃度低于間隙的。線粒體基質形成負電勢，而間隙形成正電勢，這樣產生的電化學梯度即電動勢，稱為質子動勢或質子動力勢。其中蘊藏著自由能即是ATP合成的動力。伴隨電子從底物到氧的傳遞，ADP被磷酸化形成ATP。

2．用圖描述在線粒體內膜上的電子傳遞復合體和電子載體的整個代謝途徑。[浙江大學研]

答：見圖24-10。

圖24-10

3．魚藤酮（rotenone）和抗霉素A（antimycin A）為電子傳遞鏈的抑制劑。假定魚藤酮、抗霉素A同等作用于它們各自的作用位點從而阻斷電子傳遞鏈，請問兩者中哪一個毒性更大？并給以解釋。[中國科學技術大學研]

答：抗霉素A的毒性更大。因為抗霉素A阻斷到氧的電子流，魚藤酮阻斷NADH的電子流，而不阻斷FADHz的電子流。

4．給大白鼠注射二硝基酚可引起體溫升高，試解釋原因。[武漢大學研]

答：2,4-二硝基苯酚（DNP）對電子傳遞鏈無抑制作用，但可使線粒體內膜對H＋的通透性升高，影響了ADP＋Pi-ATP的進行，使產能過程與能量的貯存脫離，刺激線粒體對氧的需要，呼吸鏈的氧化作加強，能量以熱的形式釋放。因此，攝人解偶聯劑后會引起大量出汗、體溫升高、氧耗增加、P/O值下降、ATP的合成減少。

六、論述題

呼吸鏈的組分包括哪些類型的蛋白質和有機物？這些組分中哪些是既傳氫，又是電子的載體？[南京農業大學2008研]

答：呼吸鏈的組分包括以下五類。

（1）煙酰胺核苷酸（NAD＋）。多種底物脫氫酶以NAD＋為輔酶，接受底物上脫下的氫，成為還原態的NADH＋H＋，是氫（H＋和e-）傳遞體。

（2）黃素蛋白。黃素蛋白以FAD和FMN為輔基，接受NADH＋H＋或底物（如琥珀酸）上的質子和電子，形成FADH₂或FMNH₂，傳遞質子和電子。

（3）鐵硫蛋白或鐵硫中心，也稱非血紅素蛋白，是單電子傳遞體，氧化態為Fe3＋，還原態為Fe2＋。

（4）輔酶Q又稱泛醌，是脂溶性化合物，它不僅能接受脫氫酶的氫，還能接受琥珀酸脫氫酶等的氫（H＋和e-），是處于電子傳遞鏈中心地位的載氫體。

（5）細胞色素類，是含鐵的單電子傳遞載體。鐵原子處于卟啉的中心，構成血紅素。它是細胞色素類的輔基。細胞色素類是呼吸鏈中將電子從輔酶Q傳遞到氧的專一酶類。線粒體的電子至少含有五種不同的細胞色素，即b、c、c₁、a、a₃。通過實驗證明，它們在電子傳遞鏈上電子傳遞的順序是b→c₁→c→aa₃。細胞色素aa₃以復合物形式存在，稱為細胞色素氧化酶，是電子傳遞鏈中最末端的載體，所以又稱末端氧化酶。

其中煙酰胺核苷酸、黃素蛋白、輔酶Q等組分既傳氫，又是電子的載體。