24.3　名校考研真题详解

一、选择题

1．呼吸链磷酸化是在什么部位？（　　）[南京师范大学2000研]

A．线粒体内膜

B．线粒体外膜

C．线粒体基质

D．细胞质

【答案】A

【解析】由于F₀F₁-ATP酶位于线粒体内酶上，它能催化ADP磷酸化形成ATP，所以呼吸链磷酸化的部位是在线粒体内膜上完成的。

2．线粒体外NADH经苹果酸穿梭进入线粒体后氧化磷酸化能得的P/O值约为（　　）。[西南农业大学2002研]

A．0

B．1

C．2

D．3

【答案】D

【解析】线粒体外NADH转运到线粒体内的方式有两种：①通过α-磷酸甘油穿梭系统将2H带入线粒体，氧化时能生成2分子ATP；②经苹果酸-天冬氨酸穿梭系统将2H带入线粒体，氧化时可生成3分子ATP。

3．下列哪种物质是常见的解偶联剂？（　　）[厦门大学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】二硝基苯酚抑制线粒体内的氧化磷酸化作用，使呼吸链传递电子释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种氧化磷酸化的解偶联剂。氰化物是电子传递抑制剂，能阻断电子由Cytaa₃到氧的传递。寡霉素是氧化磷酸化抑制剂，它能与F₀的一个亚基专一结合而抑制F₁，从而抑制ATP的合成。安密妥在NADH脱氢酶处抑制电子传递，阻断NADH的氧化。

4．细胞色素氧化酶分子中含有金属离子（　　）。[清华大学2001研]

A．Mg2＋

B．Fe2＋

C．En2＋

D．Mn2＋

【答案】B

【解析】细胞色素类是含铁的电子传递体，铁原子处于卟啉的结构中心，构成血红素，由血红素与Cu2＋构成了细胞色素氧化酶的活性中心。

5．下列呼吸链组分中哪种不含铁卟啉辅基？（　　）[上海交通大学2001、厦门大学&武汉大学2007研]

A．细胞色素b

B．细胞色素c

C．NADH脱氢酶

D．细胞色素a

【答案】C

【解析】此题主要考查呼吸链组分中细胞色素的组成和结构。细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质，在呼吸链中，依靠铁的化合价的变化而传送电子。目前发现的细胞色素有多种，包括a，a₃，b，c，c₁等。

6．（　　）会受到二硝基苯酚的抑制。[华南师范大学2003研]

A．柠檬酸循环

B．苹果酸穿梭

C．糖酵解

D．氧化磷酸化

E．磷酸甘油穿梭

【答案】D

【解析】二硝基苯酚抑制线粒体内的氧化磷酸化作用，使呼吸链传递电子释放出的能量不能用于ADP磷酸化生成ATP，造成氧化和磷酸化脱节，因此二硝基苯酚是一种氧化磷酸化的解偶联剂。

7．下列关于氧化磷酸化偶联机理的化学渗透学说的描述哪一项是错误的？（　　）[中国科学院2007研]

A．H＋不能自由通过线粒体内膜

B．呼吸链中各递氢体可将H＋从线粒体内转运到内膜外

C．在线粒体膜内外H＋形成跨膜梯度

D．线粒体内膜外侧pH值比膜内侧高

E．能量用于由Pi＋ADP合成ATP

【答案】D

【解析】化学渗透学说是目前广为接受的一种氧化磷酸化偶联的机制。由于H＋不能自由通过线粒体内膜，呼吸链中各递氢体可将H＋从线粒体内转运到内膜外，使得H＋在线粒体膜内外形成跨膜梯度，结果，线粒体内膜外侧pH值比膜内侧低。

8．线粒体的标志酶是下列哪一种？（　　）[中国技术大学2001研]

A．葡萄糖-6-磷酸脱氢酶

B．琥珀酸脱氢酶

C．腺苷酸环化酶

D．乳酸脱氢酶

E．脂肪酶

【答案】B

【解析】在线粒体的内膜除了呼吸链的电子传递酶类以外，还有琥珀酸脱氢酶的存在。这是线粒体所特有的。在用超速离心法分离亚细胞成分时，常测定琥珀酸脱氢酶以确认线粒体的存在。所以它是线粒体的标志酶。所列的其他四种酶类在线粒体中是不存在的。

9．将离体的线粒体放在无氧的环境中，经过一段时间后，其内膜上的呼吸链的成分将会完全以还原的形式存在，这时如果忽然通入氧气，试问最先被氧化的将是内膜上的哪一种复合体？（　　）[南京大学2004研]

A．复合体I

B．复合体II

C．复合体III

D．复合体IV

E．复合体V

【答案】D

【解析】复合体IV最接近O₂，因此在通入O₂后最先被氧化。

10．（多选）NADH氧化呼吸链的部分组成成员包括（　  ）。[四川大学2000研]

A．NAD＋

B．NADH＋H＋

C．FMN

D．Fe-S

E．FAD

F．CoA

G．Cytc

【答案】BCDG

【解析】体内有两条呼吸链，分别为NADH氧化呼吸链和FADH₂氧化呼吸链，它们的P/O比值分别为3和2。呼吸链的主要组成成分有五大类：尼克酰胺核苷酸类、黄素蛋白类、铁硫蛋白类、辅酶Q和细胞色素类。其中前四类酶通过加氢和脱氢反应，传递作用物脱下的氢是递氢体，而细胞色素可传递电子，故是递电子体。

二、填空题

1．线粒体的氧化______与磷酸化______的偶联是通过______来实现的。[四川大学2008研]

【答案】放能；合成ATP；线粒体内膜

2．电子传递链在原核细胞存在于______上，在真核细胞中存在于______内膜上。[北京师范大学2000、华中农业大学2008研]

【答案】质膜；线粒体

3．NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是______、______、______。[南开大学研]

【答案】复合物I；复合物III；复合物IV

4．细胞质中的NADH必须通过______和（或）______途径才能进入线粒体内进行再氧化。[北京师范大学&中国科学技术大学研]

【答案】甘油磷酸；苹果酸天冬氨酸

5．呼吸链中可游动的电子载体为______、______。[中国农业大学研]

【答案】NAD；NADP

三、判断题

1．若amytal和抗霉素A阻断呼吸链的抑制百分数相同，amytal的毒性更大。（　　）[中山大学研]

【答案】错

【解析】amytal、鱼藤酮等能抑制NADH到CoQ之间的电子传递（可能抑制NADH脱氢酶）。抗霉素A则抑制CoQ到细胞色素c（实际是b到c。）之间的电子传递，使琥珀酸的氧化也受阻。由于抗霉素A封闭了所有电子流向氧的路径，而amytal等只是封闭来自NADH，而不是来自FADH₂的电子流动，所以抗霉素A毒性更强。

2．细胞色素b、c₁、c和p450均含辅基铁。（　　）[厦门大学研]

【答案】错

【解析】细胞色素b、c₁、c和p450均含铁卟啉辅基。

3．当解偶联剂存在时，呼吸链的电子传递不受ADP的控制。（　  ）[南开大学研]

【答案】错

【解析】解偶联剂不影响呼吸链的传递。

4．ATP从线粒体内转运至线粒体外需消耗4个质子。（　　）[南开大学研]

【答案】错

【解析】ATP从线粒体内转运至线粒体外通过ATP/ADP交换体蛋白变构进行。

5．寡霉素是线粒体ATP合酶的抑制剂。（　  ）[中山大学2004研]

【答案】错

【解析】ATP合酶又称质子泵ATP合酶或F₁F₀-ATPase，它是一种多亚基的跨膜蛋白。F₀是一种不溶于水的跨膜蛋白，至少含有8种不同的亚基，寡霉素的碳氢链构成一个环形，它能与F₀上的一个亚基结合，从而阻止质子从膜间空间返回到基质中。寡霉素也能直接抑制ATP合酶的活性。

6．NADH和NADPH都可以直接进入呼吸链。（　　）[华东师范大学2008研]

【答案】错

【解析】NADPH通常作为生物合成的还原剂，并不能直接进入呼吸链接受氧化，只是在特殊酶的作用下，NADPH上的H＋被转移到NAD＋上，然后由NADH进入呼吸链。

7．在呼吸链中，细胞色素的排列顺序（从底物到氧）应为b→c→c₁→a→a₃→O₂。（　  ）[四川大学2008研]

【答案】错

【解析】在呼吸链中，细胞色素的排列顺序（从底物到氧）应为b→c₁→c→a→a₃→O₂。

8．胞浆的NADH能通过线粒体内膜进入线粒体，然后被氧化产能。（　  ）[中山大学2008研]

【答案】错

四、名词解释题

1．解偶联剂。[南京农业大学2008研]

答：解偶联剂是指氧化磷酸化的一类抑制剂，使氧化与磷酸化脱离，氧化仍可以进行，而磷酸化不能进行。解偶联剂为离子载体或通道，能增大线粒体内膜对H＋的通透性，消除H＋浓度梯度，因而无ATP生成，同时使氧化释放出来的能量全部以热的形式散发。例如，2,4-二硝基苯酚（DNP）。

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

答：malate-aspartate shuttle（苹果酸-天冬氨酸穿梭）是指转运胞质NADH的还原性氢进入线粒体，参与氧化磷酸化的穿梭代谢途径。草酰乙酸接受胞质NADH脱氢，转变为苹果酸迸人线粒体，在线粒体中重新氧化成草酰乙酸，生成的NADH进入呼吸链，草酰乙酸通过转氨反应以天冬氨酸的形式回到胞液，完成穿梭。

五、问答题

1．线粒体在真核生物的电子传递和氧化磷酸化中的作用是什么？[中国科学院2007研]

答：真核生物的电子传递和氧化磷酸化主要是在线粒体上进行的。在呼吸链中，酶和辅酶按一定的顺序排列在线粒体内膜上，其中传递氢的称为递氢体，传递电子的称为递电子体。

呼吸链由线粒体内膜上的五种复合体（复合蛋白）组成，它们是复合体I（NADH-Q还原酶，又称NADH氧化酶，辅基为FMN和Fe-S）、复合体II（琥珀酸-Q还原酶，辅基为FAD和Fe-S）、复合体III（细胞色素还原酶，辅基为血红素b、血红素c₁和Fe-S）、复合体IV（细胞色素氧化酶，辅基为血红素a、血红素a₃和Cu）、复合体V（ATP合酶）。辅基传递氢和电子的有NAD＋、FMN、FAD、CoQ，传递电子的有Fe-S和血红素，Fe、Cu，Fe、Cu通过得失电子来传递电子。电子传递使复合体I、III和IV推动H＋跨过线粒体内膜到线粒体的间隙。线粒体间隙与细胞溶胶相接触。H＋跨膜流动的结果造成线粒体内膜内部基质的H＋离子浓度低于间隙的。线粒体基质形成负电势，而间隙形成正电势，这样产生的电化学梯度即电动势，称为质子动势或质子动力势。其中蕴藏着自由能即是ATP合成的动力。伴随电子从底物到氧的传递，ADP被磷酸化形成ATP。

2．用图描述在线粒体内膜上的电子传递复合体和电子载体的整个代谢途径。[浙江大学研]

答：见图24-10。

图24-10

3．鱼藤酮（rotenone）和抗霉素A（antimycin A）为电子传递链的抑制剂。假定鱼藤酮、抗霉素A同等作用于它们各自的作用位点从而阻断电子传递链，请问两者中哪一个毒性更大？并给以解释。[中国科学技术大学研]

答：抗霉素A的毒性更大。因为抗霉素A阻断到氧的电子流，鱼藤酮阻断NADH的电子流，而不阻断FADHz的电子流。

4．给大白鼠注射二硝基酚可引起体温升高，试解释原因。[武汉大学研]

答：2,4-二硝基苯酚（DNP）对电子传递链无抑制作用，但可使线粒体内膜对H＋的通透性升高，影响了ADP＋Pi-ATP的进行，使产能过程与能量的贮存脱离，刺激线粒体对氧的需要，呼吸链的氧化作加强，能量以热的形式释放。因此，摄人解偶联剂后会引起大量出汗、体温升高、氧耗增加、P/O值下降、ATP的合成减少。

六、论述题

呼吸链的组分包括哪些类型的蛋白质和有机物？这些组分中哪些是既传氢，又是电子的载体？[南京农业大学2008研]

答：呼吸链的组分包括以下五类。

（1）烟酰胺核苷酸（NAD＋）。多种底物脱氢酶以NAD＋为辅酶，接受底物上脱下的氢，成为还原态的NADH＋H＋，是氢（H＋和e-）传递体。

（2）黄素蛋白。黄素蛋白以FAD和FMN为辅基，接受NADH＋H＋或底物（如琥珀酸）上的质子和电子，形成FADH₂或FMNH₂，传递质子和电子。

（3）铁硫蛋白或铁硫中心，也称非血红素蛋白，是单电子传递体，氧化态为Fe3＋，还原态为Fe2＋。

（4）辅酶Q又称泛醌，是脂溶性化合物，它不仅能接受脱氢酶的氢，还能接受琥珀酸脱氢酶等的氢（H＋和e-），是处于电子传递链中心地位的载氢体。

（5）细胞色素类，是含铁的单电子传递载体。铁原子处于卟啉的中心，构成血红素。它是细胞色素类的辅基。细胞色素类是呼吸链中将电子从辅酶Q传递到氧的专一酶类。线粒体的电子至少含有五种不同的细胞色素，即b、c、c₁、a、a₃。通过实验证明，它们在电子传递链上电子传递的顺序是b→c₁→c→aa₃。细胞色素aa₃以复合物形式存在，称为细胞色素氧化酶，是电子传递链中最末端的载体，所以又称末端氧化酶。

其中烟酰胺核苷酸、黄素蛋白、辅酶Q等组分既传氢，又是电子的载体。