14代谢导轮习题与答案
习题
1. 将下列相关名词分为两组：分解代谢，耗能反应，还原反应，合成代谢，氧化反应，产能反应
2.下列哪些说法是对的，为什么？
（a）非极性物质在水中溶解度小，其原因主要是因为水的熵变不利于溶解。 （b）宇宙的熵在自发减少
（c）一个反应的焓变是在恒压条件下的反应热 （d）热来自于分子的随机运动 （e）吸热反应自发进行
3.下列哪些过程是自发过程？给出你的理由。 （a）ATP水解为ADP和Pi
（b）葡萄糖在生物体内氧化成CO2和H2O （c）ADP磷酸化生成ATP
（d）CO2和H2O通过光合作用生成葡萄糖和O2
4. 下列关于生物化学中用到的修正标准态的论述哪个是正确的？说明理由。 （a）[H] ＝ 107 M，而非1M
＋
－
（b）任何溶质的浓度都是107M
－
5. 在蔗糖磷酸化酶催化下，蔗糖磷酸解生成： 蔗糖 ＋ 磷酸 → 葡萄糖-1-磷酸 ＋ 果糖
（a） 根据以下数据，计算蔗糖磷酸解中的标准自由能变化：
H2O ＋ 蔗糖 → 葡萄糖 ＋ 果糖 ΔG°′＝－29kJ/mol H2O ＋ 葡萄糖-1-磷酸 → 葡萄糖 ＋ 磷酸 ΔG°′＝－21kJ/mol （b） 计算蔗糖磷酸解的平衡常数。
6. 大鼠肝细胞中，ATP，ADP和磷酸的浓度分别为3.4mmol/L，1.3mmol/L和4.8mmol/L。计算在此细胞中ATP水解的自由能变化，与标准自由能变化比较，可说明什么问题？
7. 成年人每天利用ATP情况如下：
（a） 一个68kg的成年人每天（24h）需要从食物中摄取8 360kJ (2 000kcal)热量。
食物代谢产生的能量主要用于身体日常的化学反应和机械功。假设食物能量转化为ATP的效率是50％，计算成年人24h所利用的ATP的质量，它是人体质量的百分之多少（利用5题计算结果）？（细胞条件下的ATP水解自由能变化为－46kJ/mol）
（b） 虽然成年人每天合成大量的ATP，但人本身的质量、构造和组成在此期间没有
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明显改变，试解释这看似矛盾的现象。
8. 下列两个半反应在代谢中非常重要： 1/2 O2 ＋ 2H+ ＋ 2e → H2O
－
NADH ＋ H → NAD ＋ 2H ＋ 2e
＋
＋
＋
－
请问哪一个为氧化反应？哪一个为还原反应？写出总反应式，氧化剂（得电子）和还原剂（失电子）。
9.判断下列反应中哪些物质被氧化？哪些被还原？并指出两个反应中的氧化剂和还原剂。
（a）CH3CHO ＋ NADH →CH3CHOH ＋ NAD（b）Cu2 ＋ Fe2 → Cu ＋ Fe3
＋
＋
＋
＋
＋
10. 辅酶Q的标准还原电位是＋0.04V，黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的标准还原电位为-0.22V。说明FADH2被辅酶Q氧化时，理论上释放的能量在标准条件下可以驱动由ADP＋Pi合成ATP。
习题解答
1．1组：分解代谢，氧化，产能；2组：合成代谢，还原，耗能。
2．（a），（c）和（d）正确，（a）非极性溶质溶于水溶液的不利热变反映了对水不利的熵变（c）这句话是焓变的定义方式（d）热相对于其他能量方式是用途最小的一种，是来自于有序的分子运动变为无序的运动过程。（b）和（e）错误，（b）宇宙的熵变反映在自发过程中增加的无序性（e）放热反应是放出能量而不是吸收能量的过程，自发过程一般是放热过程。
3．过程（a）和（b）是自发的，而（c）和（d）不是。自发过程表示混乱度的增加（总熵的增加）以及恒温恒压下△G°为负值，非自发过程则相反。
4．（a）正确，（b）错误。溶质的标准态通常指的是1M。在生物体系中，pH通常是中性范围（即H浓度接近10M）；这种修改是为了方便。水是溶剂，不是溶质，其标准状态指纯水。
5. （a） 计算蔗糖磷酸解的标准自由能变化，只需要将两个反应标准自由能变化加起
来，这两个反应的组合就是总反应： △G0ˊ（KJ mol-1）
H2O ＋ 蔗糖 → 葡萄糖 ＋ 果糖 －29 葡萄糖 ＋ 磷酸 → H2O ＋ 葡萄糖-1-磷酸 21 蔗糖 ＋ 磷酸 → 葡萄糖-1-磷酸 ＋ 果糖 －8
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－7
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因此蔗糖磷酸解的标准自由能变化为 －8kJ/mol。
（b）
6. 假定pH为7.0，温度为25℃：
实际自由能变化大约为标准自由能变化量的1.5倍，这个例子说明细胞内的条件对自由能的影响是很大的。 7. （a） 46kg；68％；
（b） ATP按照身体需要合成，然后降解为ADP和Pi，所以ATP的浓度维持在一个
稳态水平，对身体没有明显影响。
8．第二个半反应（含有NADH的）是氧化反应，第一个半反应（含有氧气的）是还原反应。总反应是1/2 O2＋NADH＋H→H2O＋NAD，氧气是氧化剂，NADH是还原剂。
9．(a) NADH被氧化，乙醛被还原。乙醛是氧化剂，NADH是还原剂。（b）Fe2被氧化，
＋
＋
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Cu2被还原。Cu2是氧化剂，Fe2是还原剂。
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＋
＋
10. 首先计算耦合的氧化还原反应的标准还原电位，然后计算标准自由能变化：
因为将ATP水解为ADP＋Pi的标准自由能变化为－30.5kJ/mol，因此ATP合成的标准自
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由能变化为＋30.5kJ/mol，所以FADH2被辅酶Q氧化时理论上释放的能量要比由ADP＋Pi合精品文档 4
成ATP所需的自由能更多。