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生物习题.docx

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1、1、在测定 -酮戊二酸的 P/O 值的时候,为什么通常需要在反应系统之中加入一些丙二酸?在这种条件下,预期测定出的 P/O 值是多少?丙二酸的结构和琥珀酸(丁二酸)类似,因此可以作为琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂,在反应体系中加入丙二酸,会抑制琥珀酸脱氢酶的的活力。因此 -酮戊二酸反应到琥珀酸的时候就终止了,不会继续向下反应。-酮戊二酸到琥珀酰 CoA 消耗 1 原子氧,产生 2.5个 ATP,琥珀酰 CoA 到琥珀酸不消耗氧,产生一个 ATP,因此 P/O=(2.5+1)/1=3.5。生物氧化与氧化磷酸化 一、 填空题 1、合成代谢中对于能量一般是_能量的,而分解代谢一般是_ 的。 2、生物氧化

2、中,体内 CO2 的形成是有机物脱羧产生的,而脱羧方式有两种,即 _和_。 3、原核生物中电子传递和氧化磷酸化是在_上进行的,真核生物的电子 传递和氧化磷酸化是在_中进行。 4、呼吸链中的传氢体有_、_、_、_等,递 电子体有_、_。 5、线粒体呼吸链中,复合体的辅基有_、_。 6、细胞色素是一类含有_的蛋白质,存在于_上,起着 _的作用。7、泛醌是一个脂溶性辅酶,它可以接受呼吸链中从_或_传递 来的电子,然后将电子传递给_。 8、细胞色素 c 是唯一能溶于水的细胞色素,它接受从_来的电子,并将 电子传至_。 9、鱼藤酮抑制呼吸链中电子从_到_的传递。 10、生物体中 ATP 的合成途径有三种

3、,即_、_和_。 11、线粒体内电子传递的氧化作用与 ATP 合成的磷酸化作用之间的偶联是通过 形成_势能来实现的。 12、抑制呼吸链电子传递,从而阻止 ATP 产生的抑制剂常见的有_、 _、_、_和_。 13、如果在完整的线粒体中增加 ADP 的浓度,则呼吸作用中耗氧量_, 但有寡毒素存在时,则耗氧量_,以上这种相关的变化可被_(试剂)所解除。 14、生物氧化是代谢物发生氧化还原的过程,在此过程中需要有参与氧化还原反 应的_、_和_等。15、在无氧条件下,呼吸链各 H 或电子传递体一般都处于_状态。 16、-磷酸甘油与苹果酸分别经其穿梭后进入线粒体经呼吸链氧化,其 P/O 值分 别为_和_。

4、 17、3 种氧化磷酸化解偶联剂分别为_、_和_。 18、高能磷酸化合物通常指磷酸基团转移时释放_的化合物,其中最重 要的是_,被称为能量代谢的_。 19、在有氧情况下,以 NADH 为辅酶的脱氢酶类主要是参与物质代谢的 _作用,即参与从_到_的电子传递作用;以 NADPH 为辅酶的脱氢酶类则主要是将分解代谢中间产物上的_转移到物质_反应中需电子的中间物上。 20、在呼吸链中,氢或电子从_氧化还原电势的载体依次向_ 氧化还原电势的载体传递。 21、鱼藤酮,抗霉素 A,CN-、N3-、CO 的对呼吸链的抑制作用部位分别是 _,_和_。 22、H2S 使人中毒的机理是_。 23、线粒体呼吸链中氧化

5、还原电位跨度最大的一步是在_。 24、典型的呼吸链有_和_两种,这是根据接受代谢物脱下的氢 的_不同而区别的。 25、生物体内 CO2 的生成不是碳与氧的直接结合,而是通过_。 26、线粒体内膜外侧的 -磷酸甘油脱氢酶的辅酶是 _;而线粒体内膜内 侧的 -磷酸甘油脱氢酶的辅酶是_。 27、跨膜的质子梯度除了可被用来合成 ATP 以外,还可以直接用来驱动 ATP_。 28、在呼吸链上位于细胞色素 c1 的前一个成分是_,后一个成分是 _。 29、参与物质氧化的酶一般有_、_和_等几类。 30、细胞内代谢物上脱下来的氢如果直接与氧气结合则可形成_。 31、呼吸链中可以移动的电子载体有_、_和_等几

6、种。 32、线粒体内膜上在电子传递过程中能够产生跨膜的质子梯度的复合体是_、_和_。 33、复合体的主要成分是_。 34、氧化态的细胞色素 a1a3 上的血红素辅基上的 Fe3+除了和氧气能够以配位键结 合以外,还可以与_、_、_和_等含有孤对电子的物质配位结合。35、生物体内的物质合成中主要由_提供还原力。 36、代谢物在细胞内的生物氧化与在体外燃烧的主要区别特点是_、 _和_。 37、呼吸链中氧化磷酸化生成 ATP 的偶联部位是在_、_和 _。 38、用特殊的抑制剂可将呼吸链分成许多单个反应,这是一种研究氧化磷酸化中 间步骤的有效方法,常用的抑制剂及作用如下: 鱼藤酮抑制电子由_向_的传递

7、。抗毒素 A 抑制电子由_ 向_的传递。 氰化物、CO 抑制电子由_向_的传递。 39、生物氧化主要通过代谢物_反应实现的,而氧化过程中产生的 H2O 主要是最终通过氢(电子+H+)与_形成的。 40、目前,解释氧化磷酸化作用的机理有多种假说,其中得到较多人支持的是 _假说,该假说认为线粒体内膜内外的_是形成 ATP 的动力。 41、在线粒体中,NADH 的 P/O(磷氧比)为_,FADH2 的 P/O 为_。 肌肉细胞的细胞质中 NADH 的 P/O(磷氧比)为_,这是因为 NADH 须经 _穿梭作用转变为_,才能进入呼吸链。若在细胞中加入 2,4-二硝基苯酚,则其 P/O 值变为 _ 。

8、42、下图所示的电子传递过程,是在细胞内 部位进行。在图中的方框 内填入所缺的组分以及典型抑制剂的名称(或符号) 。四、简答题 1、比较有机物质在生物体内氧化和体外氧化的异同。 2、在生物体的电子传递过程中,电子的基本来源有哪些? 3、为什么抗毒素 A 的毒性比鱼藤酮的要大? 4、在鱼藤酮存在时,1mol 琥珀酰 CoA 完全氧化将产生多少 mol 的 ATP? 5、简述底物水平磷酸化和氧化磷酸化的区别。 6、简述 NADPH 与 NADH 之间的区别以及其在生物学上的意义。 7、2,4-二硝基苯酚的氧化磷酸化解偶联机制是什么? 8、常见的呼吸链电子传递抑制剂有哪些?它们的作用机制分别是什么?

9、 9、在体内 ATP 有哪些生理作用? 10、何为能荷?能荷与代谢调节有什么关系? 11、某些细菌能够生存在极高的 pH 的环境下(pH 约为 10) ,你认为这些细菌能 够使用跨膜的质子梯度产生 ATP 吗? 12、将新鲜制备的线粒体与 -羟丁酸,氧化型细胞色素 c, ADP, Pi 和 KCN 保温, 然后测定 -羟丁酸的氧化速率和 ATP 形成的速率。 写出该系统的电子流动图 预期 1 分子 -羟丁酸在该系统中氧化可产生多少分子 ATP?能否用 NADH 代替 -羟丁酸? KCN 的功能是什么? 写出该系统电子传递的总平衡反应式。 如在这个系统中加入鱼藤酮,结果会有什么不同? 13、以前

10、有人曾经考虑过使用解偶联剂如 2,4-二硝基苯酚(DNP)作为减肥药, 但不久即放弃使用,为什么? 14、使用亚硝酸盐并结合硫代硫酸钠可用来抢救氰化钾中毒者,为什么? 15、在测定 -酮戊二酸的 P/O 值的时候,为什么通常需要在反应系统之中加入一些丙二酸?在这种条件下,预期测定出的 P/O 值是多少? 17、在一线粒体制剂中,并在 CoA,氧气,ADP 和无机磷酸存在的情况下进行 脂肪酸的氧化。 请回答: 每一个二碳单位转变成 2 分子 CO2 时,将产生多少分子 ATP?如在体系中加入安密妥,则又能产生多少分子 ATP? 假如加入 DNP(2,4-二硝基苯酚) ,情况又将如何变化? 18、

11、何谓高能化合物?举例说明生物体内有哪些高能化合物。 19、在磷酸戊糖途径中生成的 NADPH,如果不去参加合成代谢,那么它将如何 进一步氧化? 20、腺苷酸和无机磷酸是如何进出线粒体的? 21、有效的电子传递系统可以用纯化的电子传递呼吸链复合物和线粒体内膜小 泡构建,对于以下各组复合物,请确定最终的电子受体(假设有氧气存在): (a )NADH 、Q 以及复合体、和; (b) NADH、Q 、细胞色素 c 以及复合体和; (c )琥珀酸、Q、细胞色素 c 以及复合体、和; (d)琥珀酸、Q、细胞色素 c 以及复合体和; (e)琥珀酸、 Q 以及复合体和 22、亚硝酸盐可将铁卟啉中的 Fe2+氧

12、化成Fe3+,对机体有一定的毒性。然而,氰 化物中毒时立即注射亚硝酸盐却是一种有效地解毒方法,为什么?参考答案 一、填空题 1、消耗;释放 2、直接脱羧;氧化脱羧 3、细胞膜;线粒体 4、NAD+;FAD ;FMN ;泛醌;铁硫蛋白类;细胞色素类 5、FMN;Fe-S 6、血红素;线粒体内膜;传递电子 7、复合体;复合体 ;复合体 8、复合体;复合体 9、NADH;泛醌 10、底物水平磷酸化;氧化磷酸化;光合磷酸化 11、质子跨膜梯度 12、鱼藤酮;安密妥;抗毒素 A;氰化物;一氧化碳 13、增加;下降;2,4-二硝基苯酚 14、酶;辅酶;电子传递体 15、还原 16、1.5;2.5 17、2

13、,4-二硝基苯酚;缬氨毒素;解偶联蛋白 18、释放的自由能大于20.92kJ/mol;ATP;即时供体 19、呼吸;底物;氧;电子;生物合成 20、低;高 21、NADH 和辅酶 Q 之间;细胞色素 b 和细胞色素 c1 之间;细胞色素 aa3 和 O2 之间 22、与氧化态的细胞色素 aa3 结合,阻断呼吸链 23、细胞色素 aa3 O2 24、NADH;FADH2 ;初始受体 25、有机酸脱羧生成的 26、NAD+ ;FAD 27、主动运输 28、细胞色素 b;细胞色素 c 29、氧化酶;脱氢酶;加氧酶 30、过氧化氢 31、NAD+;CoQ;细胞色素 c 32、复合体;复合体 ;复合体

14、33、琥珀酸脱氢酶 34、CO;CN-;H2S;叠氮化合物 35、NADPH 36、在细胞体内进行;温和条件;酶催化 37、FMN CoQ;Cytb Cytc;Cytaa3 O38、NADH;CoQ Cytb;Cytc1 Cytaa3 ;O2 39、脱氢;代谢物脱下的氢经呼吸链传递,氧气结合 40、化学渗透,质子动力势(质子电化学梯度) 41、2.5,1.5。1.5,磷酸甘油,FADH2,0四、简答题 1、 答:相同点:两者氧化的本质相同,即都是进行电子的转移,都消耗氧气, 释放的终产物和能量相同。 不同点:两者氧化的方式不同。 生物体内的氧化是在细胞内进行的,条件温和,有水的环境和一系列酶的

15、参与;体外氧化则在干燥环境,一般需高温甚至高压才能进行。 生物体内氧化是逐级进行的,并且逐级释放能量,且一些能量被贮存在特殊的高能化合物如 ATP 中;体外氧化则能量一次以光或热的形式释放。 2、 答:有机物质上的电子(氢原子)可以两种方式被脱去,一种是被以 NAD+ 为辅酶的脱氢酶脱下,沿 NADH 呼吸链进行电子的传递;另一种则是被以 FAD 为辅基的脱氢酶脱下,以 FADH2 沿琥珀酸呼吸链进行电子的传递。 3、 答:抗毒素 A 抑制了复合体 ,使得从复合体和 来的电子均不能传至复 合体,整个呼吸链电子传递中断。鱼藤酮抑制复合体,虽然阻断了复合体来的电子传递,但不影响从复合体来的电子到氧

16、的传递,电子传递过程中仍能有少量的 ATP 产生。 4、 答:1mol 琥珀酰 CoA 完全氧化所走的路径为: 琥珀酰 CoA 琥珀酸(底物水平磷酸化,生成 1molGTP) 延胡索 酸(1molFADH2 放出) 苹果酸 草酰乙酸(释放 1molNADH) PEP(消耗 1molGTP) 丙酮酸(底物水平磷酸化,生成1molATP) 乙酰 CoA(释放 1molNADH) TCA 循环完全氧化(共生成3molNADH, 1molFADH2,1molGTP) 鱼藤酮抑制复合体 ,生成的 NADH 不能进入呼吸链进行氧化。 整个反应共生成 2molFADH2,进入呼吸链生成 ATP 的数量:1.

17、52 = 3mol 底物水平磷酸化生成:2molGTP、1molATP 消耗:1molGTP净生成: 4molATP、1molGTP 相当于 5 molATP 5、 答:底物水平磷酸化是有机物质在分解代谢过程中形成的高能中间产物在其 高势能基团转移过程中释放出来的能量通过酶促反应促使 ADP 生成 ATP 的过程。它也是厌氧生物获取能量的唯一方法。 氧化磷酸化是氢(H )或电子经呼吸链(电子传递链)传递到达氧而生成水的过程中,所释放的能量偶联 ADP 磷酸化生成 ATP 的过程,是需氧生物体生成 ATP 的主要方式。 6、 答:NADPH 与 NADH 的区别在于:前者的腺苷部分分子结构中的

18、2-羟基 为磷酸所酯化。NADPH 几乎仅用于生物分子还原性合成,而 NADH 主要用于它的氧化过程中去产生 ATP。NADPH 的 2-羟基上额外的磷酸基可作为标记,以使有关的酶能区别这两类辅酶。 7、 答:解离状态的 2,4- 二硝基苯酚(不能透过膜)可以接受质子而成为易透 过膜的脂溶状态,将质子带到质子浓度低的一方,这样破坏了质子跨膜梯度,解除了电子传递过程中的氧化作用与生成 ATP 的磷酸化之间的偶联作用。 8、答:常见的呼吸链电子传递抑制剂有: 鱼藤酮、安密妥以及杀粉蝶菌素 A,它们的作用是阻断电子由 NADH 向辅酶 Q 的传递。鱼藤酮是能和 NADH 脱氢酶牢固结合,因而能阻断

19、NADH 呼吸链的电子传递。鱼藤酮对黄素蛋白不起作用,所以鱼藤酮可以用来鉴别NADH 呼吸链与 FADH2 呼吸链。安密妥的作用与鱼藤酮相似,但作用较弱,可用作麻醉药。杀粉蝶毒素 A 是辅酶 Q 的结构类似物,由此可以与辅酶 Q 竞争,从而抑制电子在呼吸链中的传递。 抗毒素 A 是从链霉菌分离出的抗菌素,它抑制电子从细胞色素 b 到细胞色素 c1 的传递作用。 氰化物、一氧化碳、叠氮化合物及硫化氢可以阻断电子由细胞色素 aa3 向氧的传递作用,这也就是氰化物及一氧化碳中毒的原因。 9、答:ATP 在体内有许多重要的生理作用: 是机体能量的暂时储存形式:在生物氧化中,能将呼吸链上电子传递过程中所

20、释放的电化学能以 ADP 磷酸化生成 ATP 的方式储存起来,因此 ATP 是生物氧化中能量暂时储存形式。是机体其他能量形式的来源:ATP 分子内所含有的高能键可转化成其他能量形式,以维持机体的正常生理机能,例如可转化成机械能、生物电能、热能、渗透能、生物分子化学合成能等。体内某些生物分子合成反应不一定都直接利用 ATP 供能,而以其他三磷酸核苷作为能量的直接来源。如糖原合成需 UTP 供能;磷脂合成需 CTP 供能;蛋白质合成需要GTP 供能。而这些三磷酸核苷分子中的高能磷酸键并不是在生物氧化过程中直接生成的,而是来源于 ATP。 可生成 cAMP 参与激素的调节作用:ATP 在细胞膜上的腺

21、苷酸环化酶催化下,可生成 cAMP,作为许多肽类激素在细胞内体现生理调节效应的第二信使。 10、答:细胞内存在着三种经常参与能量代谢的腺苷酸,即 ATP、ADP 和 AMP。 这三种腺苷酸的总量虽然很少,但与细胞的分解代谢和合成代谢紧密相连。三种腺苷酸在细胞中各自的含量也随时变动。生物体中 ATP-ADP-AMP 系统的能量状态(即细胞中高能磷酸状态)在数量上的衡量称为能荷。 能荷的大小与细胞中 ATP、ADP 和 AMP 的相对含量有关。当细胞中全部腺 苷酸均以 ATP 形式存在时,则能荷最大,为 100%,即能荷为满载。如果全部以 AMP 形式存在时,则能荷最小,为零。但如果全部以 ADP

22、 形式存在时,能荷居中,为 50%。若三者并存时,能荷则随着三者含量的比例不同而表现不同的百分值。通常情况下细胞处于 80%的能荷状态。 能荷与代谢调节的关系:细胞中能荷高时,则抑制了 ATP 的生成,但促进 了 ATP 的利用,也就是说,高能荷可促进合成代谢,并抑制分解代谢。相反,低能荷则促进分解代谢,抑制合成代谢。 能荷调节时是通过ATP、ADP 和 AMP 分子对某些关键酶分子进行变构调节 进行的。例如糖酵解中,磷酸果糖激酶是一个关键的酶,它的活性受 ATP 的强烈抑制,但受 ADP 和 AMP 促进。丙酮酸激酶也是如此。在三羧酸循环中,丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和 -酮戊

23、二酸脱氢酶系的活性等,都受到 ATP 的抑制和 ADP 的促进。呼吸链的氧化磷酸化速度同样受 ATP 的抑制和 ADP 的促进。 11、答:这样的细菌不能够使用跨膜的质子梯度产生 ATP,这是因为如果要求它们与一般的细菌一样使用跨膜的质子梯度产生 ATP,则需要其细胞质具有更高的 pH。在这种情况下细胞是不能生存的。当然,这些细菌可以使用其他的离子梯度,比如钠离子梯度驱动ATP 的合成。 12、答:-羟丁酸 NAD+ FMN Fe-S CoQ Cytb Fe-S Cytc 2, 因为细胞色素氧化酶(Cytaa3)被抑制。 不能,因为 NADH 不能自由地通过线粒体内膜。 抑制细胞色素氧化酶,使

24、得电子从 Cytc 离开呼吸链。 - 羟丁酸 + 2Cytc-Fe3+ + 2ADP + 2Pi + 4H+ 乙酰乙酸 + 2Cytc-Fe3+ + 2ATP + 2H2O 鱼藤酮是一种电子传递的抑制剂,它的抑制部位为复合体,因此当在体系中加入鱼藤酮以后,与呼吸链相关的电子传递和氧化磷酸化均受到抑制。 13、答:DNP 作为一种解偶联剂,它能够破坏线粒体内膜两侧的质子梯度,使 质子梯度转变为热能,而不是生成 ATP。在解偶联状态下,电子传递过程完全是自由进行的,底物失去控制地被快速氧化,细胞的代谢速率将大幅度提高。这将导致机体组织消耗其存在的能源形式,如糖原和脂肪,因此有减肥的功效。但是由于这

25、种消耗是失去控制的消耗,同时糖原和脂肪消耗过程中过分产热,这势必会给机体带来强烈的副作用。 14、答:氰化钾的毒性是因为它在细胞内阻断了呼吸链。氰化钾中的 N 原子含 有孤对电子能够与呼吸链中的细胞色素 aa3 的氧化形式,即高价铁形式( Fe3+)以配位键结合,从而阻止了电子传递给 O2。亚硝酸在体内可以将血红蛋白的血红素辅基上的 Fe2+氧化为Fe3+。当血红蛋白的血红素辅基上的 Fe2+转变为 Fe3+以后,它也可以和氰化钾结合,这就竞争性抑制了氰化钾与细胞色素 aa3 的结合。如果在服用亚硝酸的同时,服用硫代硫酸钠,则 CN-可转变为无毒的 SCN-,所以服用亚硝酸盐并结合硫代硫酸钠可

26、用来抢救氰化钾中毒者。 15、答:反应系统之中加入一些丙二酸是为了抑制系统中的琥珀酸脱氢酶的活性, 这样系统中生成的 ATP 仅仅是由 a-酮戊二酸脱氢反应产生的。 P/O 值为 3+1=4,其中 3 分子 ATP是由 -酮戊二酸脱氢产生的 NADH 经过呼吸链氧化形成的,1 分子 ATP 在琥珀酰 CoA 琥珀酸的反应中生成。 16、答:各成分在传递链中的排列次序以及几种抑制剂的作用位点应该是: NADH O m (n,q) p O2 鱼藤酮 安密妥 抗霉素A 氰化物 2NADH O m (n,q) p O2 琥珀酸 17、答:每一个二碳单位可转变成一分子乙酰 CoA 和产生一分子 NADH

27、 以及一分子FADH2,三者彻底氧化可产生(12 + 3 + 2 )= 17 分子的 ATP。 5 分子 ATP 1 分子ATP 18、答:所谓高能化合物是指该化合物中某基团被转移(通常通过水解反应)时可释放出高于 5kcal/mol(即 20.92kJ/mol)以上自由能的化合物,连接该基团的化学键称为高能键,生物体内具有高能键的化合物是很多的,根据高能键的特点可以分成几种类型: 磷氧键型(-O P) ,属于该型的化合物较多:a. 酰基磷酸化合物,如 1,3- 二磷酸甘油酸。b.焦磷酸化合物,如无机焦磷酸。c.烯醇式磷酸化合物,如磷酸烯醇式丙酮酸。 氮磷键型(-NP) ,如磷酸肌酸。 硫酯键

28、型(-CO S) ,如酰基辅酶 A。 甲硫键型(-S CH3) ,如 S-腺苷蛋氨酸。 19、答:葡萄糖的磷酸戊糖途径是在胞液中进行的,生成的 NADPH 具有许多重要的生理功能,其中最重要的是作为生物分子合成代谢的供氢体。如果 NADPH 不去参加合成代谢,那么它可以通过线粒体的呼吸链进行氧化,最终与氧结合生成水。但是,线粒体内膜不允许 NADPH 和 NADH 通过,胞液中 NADPH 所携带的氢是需要通过下面的过程进入线粒体的: 转氢酶NADPH + NAD+ NADP+ + NADH NADH 所携带的氢再通过两种穿梭作用进入线粒体进行氧化: a.- 磷酸甘油穿梭作用;进入线粒体后生成

29、 FADH2 b.苹果酸穿梭作用;进入线粒体后生成 NADH 20、答:线粒体是将 ADP 磷酸化为 ATP 的细胞器,但是 ADP 和 ATP 不能自由通过线粒体内膜,它们必须在内膜上的腺苷酸转位酶作用下进行交换转运,而且只能是 ADP 由胞液进入线粒体,同时 ATP 逸出线粒体进入胞液以供各种生理活动之用,因而是定向转移,这种转移对氧化磷酸化的顺利进行有重要的意义。 磷酸化所需要的无机磷酸也必须在特异的转位酶即磷酸转位酶和苹果酸-磷酸转位酶的作用下与 OH-或苹果酸交换转运进入线粒体内。 21、答:依据电子传递顺序,如果缺失电子传递体或复合体,电子将不会流过那一点。 (a)复合体。缺失细胞

30、色素 c,阻止了电子的进一步流动。 (b)不会发生任何反应,因为缺失从 NADH 接受电子的复合体。 (c)O2。 (d)细胞色素 c。缺乏复合体,阻止了电子的进一步流动。 (e)不会发生任何反应,因为缺失从琥珀酸接受电子的复合体。 22、答:氰化物可与呼吸链中的 Cytaa3(Fe3+)结合,阻断电子传递和氧化磷酸化,因此具有剧毒。体内含铁卟啉辅基的蛋白质最多的是血红蛋白,其次是肌红蛋白。亚硝酸盐可把血红蛋白和肌红蛋白氧化成高铁血红蛋白和高铁肌红蛋白,它们也与氰化物结合。这样,在不妨碍血红蛋白和肌红蛋白输 O2 功能的情况下,可以形成比 Cytaa3(Fe3+ ) 总量多得多的 Hb(Fe3+ ) 、Mb (Fe3+) ,与 Cytaa3(Fe3+)竞争氰化物,从而达到抢救氰化物中毒的目的。

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