王鏡巖(第三版)生物化學(xué)下冊課后習(xí)題答案

1、第19章代謝總論怎樣理解新陳代謝?答:新陳代謝是生物體內(nèi)一切化學(xué)變化的總稱,是生物體表現(xiàn)其生命活動的重要特征之一。它是由多酶體系協(xié)同作用的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。新陳代謝包括分解代謝和合成代謝兩個方面。新陳代謝的功能可概括為五個方而:從周圍環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)。將外界引入的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枰慕Y(jié)構(gòu)元件。將結(jié)構(gòu)元件裝配成自身的大分子。形成或分解生物體特殊功能所需的生物分子。提供機(jī)體生命活動所需的一切能量。能量代謝在新陳代謝中占何等地位?答:生物體的一切生命活動都需要能量。生物體的生長、發(fā)育,包括核酸、蛋白質(zhì)的生物合成,機(jī)體運(yùn)動,包括肌肉的收縮以及生物膜的傳遞、運(yùn)輸功能等等,都需要消耗能量。如果沒有能量來

2、源生命活動也就無法進(jìn)行.生命也就停止。在能量儲存和傳遞中,哪些物質(zhì)起著重要作用?答:在能量儲存和傳遞中,ATP(腺苷三磷酸、GTP(鳥苷三磷酸、UTP(尿苷三磷酸以及CTP(胞苷三磷酸等起著重要作用。新陳代謝有哪些調(diào)節(jié)機(jī)制?代謝調(diào)節(jié)有何生物意義?答:新陳代謝的調(diào)節(jié)可慨括地劃分為三個不同水平:分子水平、細(xì)胞水平和整體水平。分子水平的調(diào)節(jié)包括反應(yīng)物和產(chǎn)物的調(diào)節(jié)(主要是濃度的調(diào)節(jié)和酶的調(diào)節(jié)。酶的調(diào)節(jié)是最基本的代謝調(diào)節(jié),包括酶的數(shù)量調(diào)節(jié)以及酶活性的調(diào)節(jié)等。酶的數(shù)量不只受到合成速率的調(diào)節(jié),也受到降解速率的調(diào)節(jié)。合成速率和降解速率都備有一系列的調(diào)節(jié)機(jī)制。在酶的活性調(diào)節(jié)機(jī)制中,比較普遍的調(diào)節(jié)機(jī)制是可逆的變構(gòu)

3、調(diào)節(jié)和共價修飾兩種形式。細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)與酶結(jié)合在一起,使酶的作用具有嚴(yán)格的定位條理性,從而使代謝途徑得到分隔控制。多細(xì)胞生物還受到在整體水平上的調(diào)節(jié)。這主要包括激素的調(diào)節(jié)和神經(jīng)的調(diào)節(jié)。高等真核生物由于分化出執(zhí)行不同功能的各種器官,而使新陳代謝受到合理的分工安排。人類還受到高級神經(jīng)活動的調(diào)節(jié)。除上述各方面的調(diào)節(jié)作用外,還有來自基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用。代謝調(diào)節(jié)的生物學(xué)意義在于代謝調(diào)節(jié)使生物機(jī)體能夠適應(yīng)其內(nèi)、外復(fù)雜的變化環(huán)境,從而得以生存。從“新陳代謝總論”中建立哪些基本概念?答:從“新陳代謝總論”中建立的基本概念主要有:代謝、分解代謝、合成代謝、遞能作用、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)、氧化和還原反應(yīng)、消除異構(gòu)及重排反

4、應(yīng)、碳-碳鍵的形成與斷裂反應(yīng)等。概述代謝中的有機(jī)反應(yīng)機(jī)制。答:生物代謝中的反應(yīng)大體可歸納為四類,即基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng);氧化-還原反應(yīng);消除、異構(gòu)化和重排反應(yīng);碳-碳鍵的形成或斷裂反應(yīng)。這些反應(yīng)的具體反應(yīng)機(jī)制包括以下幾種:?；D(zhuǎn)移,磷酰基轉(zhuǎn)移,葡糖基基轉(zhuǎn)移;氧化-還原反應(yīng);消除反應(yīng),分子內(nèi)氫原子的遷移(異構(gòu)化反應(yīng),分子重排反應(yīng);羥醛綜合反應(yīng),克萊森酯綜合反應(yīng),-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)。舉列說明同位素示蹤法和波譜法在生物化學(xué)研究中的重要作用。答:同位素示蹤法和波譜法生物化學(xué)中研究新陳代謝的兩種重要方法。同位素示蹤法不改變被標(biāo)記化合物的化學(xué)性質(zhì),已成為生物化學(xué)以及分子生物學(xué)的研完中一種重要的必不可少的常規(guī)先進(jìn)

5、技術(shù)。如:1945年David Shemin和David Rittenberg 首先成功地用14C 和15N標(biāo)記的乙酸和甘氨酸怔明了血紅素分子中的全部碳原子和氮原子都來源于乙酸利甘氨酸;膽固醇分子中碳原子的來源也是用同樣的同位空示蹤法得到閘明的。核磁共振波譜法對于樣品不加任何破壞,因此,在生物體的研究得到廣泛的應(yīng)用。例如在生物化學(xué)、生理學(xué)以及醫(yī)學(xué)等方面都廣泛位用核磁共振波譜技術(shù)對生活狀態(tài)的人體進(jìn)行研究,取得了重要的研究成果,其中最為人知的實驗是1986年用核磁共振波譜法對人體前臂肌肉在運(yùn)動前和運(yùn)動后的比較研究。第20章生物能學(xué)就某方面而言,熱力學(xué)對生物化學(xué)工作者更為重要,為什么?答:生物能學(xué)是

6、深人理解生物化學(xué)特別是理解主物機(jī)體新陳代謝規(guī)律不可缺少的基本知識。它是生物化學(xué)中涉及生活細(xì)胞轉(zhuǎn)移和能量利用的基本間題。生物能學(xué)完全建立在熱力學(xué)的基礎(chǔ)上,因此,從這個角度看,熱力學(xué)對生物化學(xué)工作者更為重要?？紤]下面提法是否正確?在生物圈內(nèi),能量只是從光養(yǎng)生物到異養(yǎng)生物,而物質(zhì)卻能在這兩類生物之間循環(huán)。生物機(jī)體可利用體內(nèi)較熱部位的熱能傳遞到較冷的部位而做功。當(dāng)一個系統(tǒng)的熵值降低到最低時,該系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)。當(dāng)G0值為0.0時,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。ATP水解成ADP的反應(yīng),G0約等于G0。答:-是,- 非,-非,- 非,-非怎樣可判斷一個化學(xué)反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行?答:一個化學(xué)反應(yīng)的自由能是否降低

7、是判斷它是否可以自發(fā)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)。只有自由能變化為負(fù)值的化學(xué)反應(yīng),才能自發(fā)進(jìn)行。怎樣判斷一個化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?當(dāng)反應(yīng)物和產(chǎn)物的起始濃度都為1mol時,請判斷下列反應(yīng)的進(jìn)行方向。(參看表20-3中的數(shù)據(jù)。磷酸肌酸+ADP ATP+肌酸磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 丙酮酸+ATP葡萄糖6-磷酸+ADP ATP+葡萄糖答:一個化學(xué)反應(yīng)是從總能量高的體系向總能量低的體系變化,即可根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式兩邊體系總能量的大小來判斷其方向。根據(jù)表20-3中的數(shù)據(jù):-向右,-向右,-向左。解釋ATP的-磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)到葡萄糖6-磷酸的磷酸脂鍵(G0=13.8kJ/mol上,一般情況下,為什么在熱力學(xué)上可行?逆反應(yīng)是否可行?

8、答:由于ATP的-磷酸基團(tuán)的G0=32.2kJ/mol大于葡萄糖6-磷酸的磷酸脂鍵的G0=13.8kJ/mol,因此,一般情況下,ATP的-磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)到葡萄糖6-磷酸的磷酸脂鍵上在熱力學(xué)上可行的。在某些情況下,當(dāng)該反應(yīng)的G值為正值時,該反應(yīng)的逆反應(yīng)可行。從ATP的結(jié)構(gòu)特點說明ATP在能量傳遞中的作用。答:ATP也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷,是高能磷酸化合物的典型代表。高能磷酸化合物的特點是:它的高能磷酸鍵(也即酸酐鍵,用“”表示,水解時釋放出的化學(xué)能是正常化學(xué)鍵釋放化學(xué)能的2倍以上(一般在20.92 kJ/mol以上。ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三個相連的磷酸基團(tuán)構(gòu)成的。這三

9、個磷酸基團(tuán)從與分子中腺苷基團(tuán)連接處算起,依次分別稱為、磷酸基團(tuán)。ATP的結(jié)構(gòu)式是:分析ATP的結(jié)構(gòu)式可以看出,腺嘌呤與核糖結(jié)合形成腺苷,腺苷通過核糖中的第5位羥基,與3個相連的磷酸基團(tuán)結(jié)合,形成ATP。ATP分子既可以水解一個磷酸基團(tuán)(磷酸基團(tuán),而形成二磷酸腺苷(ADP和磷酸(Pi;又可以同時水解兩個磷酸基團(tuán)(磷酸基團(tuán)和磷酸基團(tuán),而形成一磷酸腺苷(AMP和焦磷酸(PPi;AMP可以在腺苷酸激酶的作用下,由ATP提供一個磷酸基團(tuán)而形成ADP,ADP又可以迅速地接受另外的磷酸基團(tuán)而形成ATP。另外,ATP的G0值在所有含磷酸基團(tuán)的化合物中處于中間位置。這使ATP有可能在磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移中作為中間傳遞體

10、而起作用。ATP水解成ADP+Pi的G0是-30.5kJ/mol,試計算此反應(yīng)中的平衡常數(shù)。此反應(yīng)在細(xì)胞內(nèi)是否處于平衡狀態(tài)?答:K'eq=2.2×105 ;否在細(xì)胞內(nèi)是否ATP水解的G0通常比G0更負(fù)?為什么?是,G'=G0+RTInK,G'-41.84kJ/mol利用表20-3的數(shù)據(jù)試計算:ATP+丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+ADP的反應(yīng)在25下,其G0和K'eq值。若ATP與ADP之比為10時,求丙酮酸與磷酸烯醇式丙酮酸的平衡比。答:G0=+31.38kJ/mol,K'eq=3.06×106,平衡比是3.82×104。假設(shè)有

11、一個由A向B的轉(zhuǎn)化反應(yīng)(AB,它的G0=20kJ/mol請計算:在達(dá)到平衡時B/A的比值。假設(shè)A和B參加的反應(yīng)與ATP水解為ADP和Pi同時進(jìn)行,總反應(yīng)是:A+ATP+H2O B+ADP+Pi請計算此反應(yīng)達(dá)平衡時B/A的比值,假設(shè)ATP 、ADP和Pi都是1mol濃度,請問在什么時候反應(yīng)才達(dá)到到平衡?已知ATP 、ADP和Pi在生理條件下都遠(yuǎn)非1mol濃度。當(dāng)和濃度依次為ATP 、ADP和Pi8.05mmol,0.93mmol和8.05mmol時,求出一個與偶聯(lián)反應(yīng)的B/A比值。答:比值=3.1×10-4 B/A=69.4 B/A=7.5×104第21章生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸試述

12、物質(zhì)的被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸?shù)幕咎攸c。研究物質(zhì)運(yùn)輸?shù)囊饬x是什么?答:主動運(yùn)輸是由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由濃度低的一側(cè)向高濃度的一側(cè)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的方式,需要與某種釋放能量的過程相偶聯(lián)。主動運(yùn)輸過程可分為由ATP直接提供能量和間接提供能量等基本類型。被動運(yùn)輸包括簡單擴(kuò)散和載體介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散,運(yùn)輸方向是由高濃度向低濃度,運(yùn)輸?shù)膭恿碜晕镔|(zhì)的濃度梯度,不需要細(xì)胞提供代謝能量。什么是Na+泵和Ca+泵,其生理作用是什么?答:Na+/K+泵是動物細(xì)胞中由ATP驅(qū)動的將Na+ 輸出到細(xì)胞外同時將K+輸入細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸泵,又稱Na+泵或Na+/K+交換泵。實際上是一種Na+ /K+ ATPas

13、e。Na+ /K+ ATPase是由兩個大亞基(亞基和兩個小亞基(亞基組成。亞基是跨膜蛋白,在膜的內(nèi)側(cè)有ATP結(jié)合位點,細(xì)胞外側(cè)有烏本苷(ouabain結(jié)合位點;在亞基上有Na+和K+結(jié)合位點。其生理意義: Na+/K+ 泵具有三個重要作用,一是維持了細(xì)胞Na+離子的平衡,抵消了Na+離子的滲透作用;二是在建立細(xì)胞質(zhì)膜兩側(cè)Na+離子濃度梯度的同時,為葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸泵提供了驅(qū)動力;三是Na+泵建立的細(xì)胞外電位,為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。Ca2+-ATPase有10個跨膜結(jié)構(gòu)域,在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)有兩個大的細(xì)胞質(zhì)環(huán)狀結(jié)構(gòu),第一個環(huán)位于跨膜結(jié)構(gòu)域2和3之間,第二個環(huán)位于跨膜結(jié)構(gòu)域4和5之間。在第一

14、個環(huán)上有Ca2+離子結(jié)合位點;在第二個環(huán)上有激活位點,包括ATP的結(jié)合位點。Ca2+-ATPase的氨基端和羧基端都在細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè),羧基端含有抑制區(qū)域。在靜息狀態(tài),羧基端的抑制區(qū)域同環(huán)2的激活位點結(jié)合,使泵失去功能,這就是自我抑制。Ca2+-ATPase泵有兩種激活機(jī)制,一種是受激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白(CaM復(fù)合物的激活,另一種是被蛋白激酶C激活。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高時,Ca2+同鈣調(diào)蛋白結(jié)合,形成激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白復(fù)合物,該復(fù)合物同抑制區(qū)結(jié)合,釋放激活位點,泵開始工作。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度下降時,CaM同抑制區(qū)脫離,抑制區(qū)又同激活位點結(jié)合,使泵處于靜息狀態(tài)。在另一種情況下,蛋白激

15、酶C使抑制區(qū)磷酸化,從而失去抑制作用;當(dāng)磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸,抑制區(qū)又同激活位點結(jié)合,起抑制作用。Ca2+ 泵的工作原理類似于Na+/K+ ATPase。在細(xì)胞質(zhì)膜的一側(cè)有同Ca2+結(jié)合的位點,一次可以結(jié)合兩個Ca2+,Ca2+結(jié)合后使酶激活,并結(jié)合上一分子ATP,伴隨ATP的水解和酶被磷酸化,Ca2+泵構(gòu)型發(fā)生改變,結(jié)合Ca2+的一面轉(zhuǎn)到細(xì)胞外側(cè),由于結(jié)合親和力低Ca2+離子被釋放,此時酶發(fā)生去磷酸化,構(gòu)型恢復(fù)到原始的靜息狀態(tài)。Ca2+ -ATPase每水解一個ATP將兩個Ca2+離子從胞質(zhì)溶膠輸出到細(xì)胞外。試述Na+泵的生理機(jī)制。答:Na+/K+ ATPase運(yùn)輸分為六個過程: 在靜息狀態(tài)

16、,Na+/K+泵的構(gòu)型使得Na+ 結(jié)合位點暴露在膜內(nèi)側(cè)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高時,3個Na+ 與該位點結(jié)合;由于Na+的結(jié)合,激活了ATP酶的活性,使ATP分解,釋放ADP,亞基被磷酸化; 由于亞基被磷酸化,引起酶發(fā)生構(gòu)型變化,于是與Na+ 結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè),并向胞外釋放3個Na+ ;膜外的兩個K+同亞基結(jié)合; K+ 與磷酸化的Na+/K+ ATPase結(jié)合后,促使酶去磷酸化;去磷酸化后的酶恢復(fù)原構(gòu)型,于是將結(jié)合的K+ 釋放到細(xì)胞內(nèi)。每水解一個ATP,運(yùn)出3個Na+ ,輸入2個K+ 。Na+ /K+泵工作的結(jié)果,使細(xì)胞內(nèi)的Na+濃度比細(xì)胞外低1030倍,而細(xì)胞內(nèi)的K+濃度比細(xì)胞外高1030

17、倍。由于細(xì)胞外的Na+濃度高,且Na+是帶正電的,所以Na+ /K+泵使細(xì)胞外帶上正電荷。什么是胞吐作用和胞吞作用?它們有何共同特點?答:細(xì)胞膜將外來物包起來送入細(xì)胞,稱胞吞作用;某些代謝廢物及細(xì)胞分泌物形成小泡從細(xì)胞內(nèi)部移至細(xì)胞表面,與質(zhì)膜融合后將物質(zhì)排出,稱胞吐作用。它們的共同特點是物質(zhì)是通過胞膜的包裹來出入細(xì)胞的。試舉列說明受體介導(dǎo)的胞吞作用的重要性。答:某些大分子的內(nèi)吞往往首先同質(zhì)膜上的受體結(jié)合,然后質(zhì)膜內(nèi)陷形成衣被小窩,繼之形成衣被小泡,這種內(nèi)吞方式稱受體介導(dǎo)的胞吞作用。受體介導(dǎo)的胞吞作用對細(xì)胞非常重要,它是一種選擇濃縮機(jī)制,既可保證細(xì)胞大量地攝入特定的大分子,同時又可避免吸入細(xì)胞外

18、大量的液體。如低密脂蛋白、運(yùn)鐵蛋白、生長因子、胰島素等蛋白類激素、糖蛋白等,都是通過受體介導(dǎo)的胞吞作用進(jìn)入細(xì)胞的。生物膜運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制有幾種主要假設(shè)?它們相互關(guān)系如何?答:物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制大致可概括為3種主要假設(shè)模型:移動性載體模型、孔道或通道模型和構(gòu)象變化模型。生物膜運(yùn)輸是生物膜研究中一個重要的而內(nèi)容又非常廣泛的領(lǐng)域,不可能用一種模型去根括迄今己知的多種運(yùn)輸體系的功能。這3種假設(shè)模型有許多不同點,如參與運(yùn)輸?shù)膶嶓w在形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及運(yùn)輸方式等方面各有特點;但它們又有許多共同性和相關(guān)性,主要表現(xiàn)在這3種運(yùn)輸方式都有選擇性和方向性。第22章糖酵解作用為什么應(yīng)用蔗糖保存食品而不用葡萄糖?答:糖酵

19、解是生物最古老、最原始獲得能量的一種方式。絕大多數(shù)微生物都具有利用糖酵解分解葡萄糖的能力,而蔗糖是一種非還原性二糖,許多微生物不能直接將其分解,因此,可利用蔗糖的高滲透壓來抑制食品中細(xì)菌等有害微生物的生長。用14C標(biāo)記葡萄糖的第一個碳原子,用做糖酵解底物,寫出標(biāo)記碳原子在酵解各步驟中的位置。答:見P67 圖22-1 糖酵解和發(fā)酵的全過程寫出從葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬幕瘜W(xué)平衡式。答:由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿颖岚芰康漠a(chǎn)生總的化學(xué)反應(yīng)式為:葡萄糖+ 2Pi + 2ADP + 2NAD+ 2丙酮酸+ 2ATP + 2NADH + 2H+ +2H2O 該反應(yīng)的化學(xué)平衡式為:K/eq=丙酮酸2ATP2NA

20、DH2H+2/葡萄糖Pi2ADP2NAD+2已知ATP和葡萄糖6-磷酸在pH7和25 時水解的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化G0分別為-7.3和-3.183kcal/mol(1kcal=4.184kJ,計算己糖激酶催化的葡萄糖和ATP反應(yīng)的G0和K'eq。答:G0=-17.44KJ/mol=-4.162kcal; K'eq=1.125×103由丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岬臉?biāo)準(zhǔn)自由能變化G0=-25.10KJ/mol,計算出由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岬臉?biāo)準(zhǔn)自由能變化。答:G0=-56.48KJ/mol當(dāng)葡萄糖的濃度為5mmol/L,乳酸的濃度為0.05mmol/L,ATP和ADP濃度都為2mmol/L,

21、無機(jī)磷酸(Pi的濃度為1mmol/L時,計算該由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岬淖杂赡?G0變化。答:G0=-113.80KJ/mol參考表(22-2,計算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下當(dāng)時,磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸的平衡比。答:3.06×10-5若以14C標(biāo)記葡萄糖的C3作為酵母的底物,經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的CO2和乙醇,試問14C將在何出發(fā)現(xiàn)?答:14C將在CO2 中?？偨Y(jié)一下在糖酵解過程磷酸基團(tuán)參與了哪些反應(yīng),它所參與的反應(yīng)有何意義?答:在糖酵解過程磷酸基團(tuán)參與5步反應(yīng)。(1葡萄糖在已糖激酶的催化下,消耗一分子ATP,生成葡萄糖-6-磷酸;(2果糖-6-磷酸在磷酸果糖激酶的催化下,消耗1分子ATP,生成果糖-1,6-

22、二磷酸;(3甘油醛-3-磷酸在甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化下,氧化為1,3二磷酸甘油酸;(41,3-二磷酸甘油酸在3-磷酸甘油酸激酶催化下,生成3-磷酸甘油酸和1分子的ATP;(52-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸并在丙酮酸激酶催化下,生成丙酮酸和1分子的ATP。在磷酸基團(tuán)參與的這5步反應(yīng)中,前3步是將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的底物上,使底物的勢能提高,使后續(xù)反應(yīng)成為可能;后2步是將底物上的高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移到ADP分子上形成ATP,將糖酵解產(chǎn)生有能量貯存在ATP中。為什么砷酸是糖酵解作用的毒物?氟化物和碘乙酸對糖酵解過程有什么作用?答:砷酸鹽在結(jié)構(gòu)和反應(yīng)方面都和無機(jī)磷酸極為相似,因此.能代替磷酸進(jìn)

23、攻硫酯中間產(chǎn)物的高能鍵.產(chǎn)生1-砷酸-3-磷酸甘油酸。砷酸化合物是很不穩(wěn)定的化合物。它迅速地進(jìn)行水解。其結(jié)果是:砷酸鹽代替磷酸與甘油醛-3-磷酸結(jié)合并氧化,生成的不是1,3-二磷酸甘油酸,而是3-磷酸甘油酸。在砷酸鹽存在下,雖然酵解過程照樣進(jìn)行,但是卻沒有形成高能磷酸鍵。即解除了氧化和磷酸化的偶聯(lián)作用。因此說砷酸是糖酵解作用的毒物。氟化物及碘乙酸是巰基酶的不可逆抑制劑,糖代謝中甘油醛-3-磷酸脫氫酶可被其抑制,從而抑制糖酵解?？偨Y(jié)一下參與糖酵解作用的酶有些什么特點?答:參與糖酵解作用的酶的催化過程表現(xiàn)出嚴(yán)格的立體專一性,其中兩種激酶由底物引起酶分子的構(gòu)象變化,防止了底物上高能磷酸基團(tuán)向水分子的

24、轉(zhuǎn)移而且直接轉(zhuǎn)移到ADP分子上。糖酵解過程有哪些金屬離子參加反應(yīng),它們起什么作用?答:糖酵解過程主要有鎂離子等二價金屬離子參加反應(yīng)。它們的作用是與ATP或ADP分子結(jié)合,形成親電中心,使ATP或ADP更易接受孤電子對的親核進(jìn)攻。概括除葡萄糖以外的其他單糖如何進(jìn)入分解代謝的?答:除葡萄糖以外的其他單糖如果糖、半乳糖、甘露糖等單糖都是通過轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒獾闹虚g物之一而進(jìn)入糖酵解的共同途徑的。如果糖磷酸化形成果糖-6-磷酸;半乳糖經(jīng)多步反應(yīng),形成葡萄糖-6-磷酸;甘露糖經(jīng)2 步反應(yīng)生成果糖-6-磷酸。第23章檸檬酸循環(huán)從檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歷史中受到什么啟發(fā)?答:檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歷史表明,任何一項重大科學(xué)發(fā)

25、現(xiàn)都絕非是一個人的成果。它凝聚著許許多多科學(xué)家的艱辛勞動和成果積累?？萍脊ぷ髡咧挥性谡J(rèn)真總結(jié)、分析前人工作的基礎(chǔ)上不斷發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,才能在科學(xué)研究上有所成就。畫出檸檬酸概貌圖,包括起催化作用的酶和輔助因子。答:見P98 圖23-3 檸檬酸循環(huán)總結(jié)檸檬酸循環(huán)在機(jī)體代謝中的作用和地位。答:檸檬酸循環(huán)是絕大多數(shù)生物體主要的分解代謝途徑,也是準(zhǔn)備提供大量自由能的重要代謝系統(tǒng),在許多合成代謝中都利用檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物作為生物合成的前體來源,從這個意義上看,檸檬酸循環(huán)具有分解代謝和合成代謝雙重性或稱兩用性。檸檬酸循環(huán)是新陳代謝的中心環(huán)節(jié)。它們在循環(huán)過程中產(chǎn)生的還原型NADH和FADH2,進(jìn)一步通過

26、電子傳遞鏈和氧化磷酸化被再氧化,所釋放出的自由能形成ATP分子。檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物在許多生物合成中充當(dāng)前體原料。用標(biāo)記丙酮酸的甲基碳原子(*CH3-C-COO-當(dāng)其進(jìn)入檸檬酸循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)一周后,標(biāo)記碳O原子的命運(yùn)如何?答:標(biāo)記碳原子出現(xiàn)在草酰乙酸的C2和C3部位。寫出由乙酰-CoA形成草酰乙酸的反應(yīng)平衡式。答:2乙酰-CoA+2NAD+FAD+3H2O草酰乙酸+2CoA+NADH2+3H+在標(biāo)準(zhǔn)狀況下蘋果酸由NAD+氧化形成草酰乙酸的G0=+29.29kJ/mol。在生理條件下這一反應(yīng)極易由蘋果酸向草酰乙酸的方向進(jìn)行。假定NAD+/NADH=8,PH=7,計算由蘋果酸形成草酰乙酸兩種化合物最低的

27、濃度比值應(yīng)是多少?答:(蘋果酸/(草酰乙酸>1.75×104乙酰-CoA的乙?；跈幟仕嵫h(huán)中氧化推動力是什么?計算其數(shù)值。答:乙酰-CoA的乙?；跈幟仕嵫h(huán)中氧化推動力是釋放出的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化G0,其數(shù)值是-41kJ/mol。如果將檸檬酸和琥珀酸加入到檸檬酸循環(huán)中,當(dāng)完全氧化為CO2、形成還原型NADH和FADH2,并最后形成H2O時需經(jīng)過多少次循環(huán)?答:檸檬酸3次需經(jīng)過循環(huán),琥珀酸需經(jīng)過2次循環(huán)。丙二酸對檸檬酸循環(huán)有什么作用?為什么?答:丙二酸進(jìn)入檸檬酸循環(huán)后,會引起琥珀酸、-酮戊二酸和檸檬酸的堆積,中止檸檬酸循環(huán)反應(yīng)。這是由于丙二酸結(jié)構(gòu)類似于琥珀酸,也是個二羧酸,是琥珀

28、酸脫氫酶的競爭性抑制劑,可以與琥珀酸脫氫酶的活性部位的堿性氨基酸殘基結(jié)合,但由于丙二酸不能被氧化,使得循環(huán)反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行。第24章生物氧化-電子傳遞鏈和氧化磷酸化作用什么是氧化-還原電勢?怎樣計算氧化-還原電勢?答:還原劑失掉電子的傾向(氧化劑得到電子的傾向稱為氧化-還原電勢。氧化-還原電勢等于正極的電極勢減去負(fù)極的電極勢。將下列物質(zhì)按照容易接受電子的順序加以排列:a:-酮戊二酸+ CO2 c:O2b:草酰乙酸d:NADP+答:c>b>d>a在電子傳遞鏈中各個成員的排列順序根據(jù)什么原則?答:電子傳遞鏈中各個成員的排列順序根據(jù)的原則是電子從氧化還原勢較低的成員傳遞到氧化還原勢

29、較高的成員。在一個具有全部細(xì)胞功能的哺乳動物細(xì)胞勻漿中加入下列不同的底物,當(dāng)每種底物完全被氧化為CO2 和H2O時,能產(chǎn)生多少ATP分子?葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸檸檬酸乳酸二羥丙酮磷酸果糖-1,6-二磷酸NADH答:根據(jù)P142 表24-5計算可得:上述8種物質(zhì)完全被氧化CO2 和H2O時,能產(chǎn)生的ATP分子數(shù)分別為:葡萄糖(30,丙酮酸(12.5,乳酸(15,果糖-1,6-二磷酸(32,磷酸烯醇式丙酮酸(15,檸檬酸(10,二羥丙酮磷酸(15,NADH (2.5。在生物化學(xué)中O2形成H2O所測得的標(biāo)準(zhǔn)氧化-還原電勢為0.82V,而在化學(xué)測定中測得的數(shù)值為1.23V,這種差異是怎樣產(chǎn)生的?

30、答:這種差異是由于在生物化學(xué)反應(yīng)中,氧的還原不完全造成的。電子傳遞鏈和氧化磷酸化之間有何關(guān)系?答:生物氧化亦稱細(xì)胞呼吸,指各類有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行氧化分解,最終產(chǎn)生CO2和H2O,同時釋放能量(ATP的過程。包括TCA循環(huán)、電子傳遞和氧化磷酸化三個步驟,分別是在線粒體的不同部位進(jìn)行的。其中電子傳遞鏈和氧化磷酸化之間關(guān)系密切,電子傳遞和氧化磷酸化偶聯(lián)在一起。根據(jù)化學(xué)滲透學(xué)說(電化學(xué)偶聯(lián)學(xué)說,在電子傳遞過程中所釋放的能量轉(zhuǎn)化成了跨膜的氫離子濃度梯度的勢能,這種勢能驅(qū)動氧化磷酸化反應(yīng),合成ATP。即葡萄糖等在TCA循環(huán)中產(chǎn)生的NADH和FADH2只有通過電子傳遞鏈,才能氧化磷酸化,將氧化產(chǎn)生的能量以

31、ATP的形式貯藏起來。解釋下列的化合物對電子傳遞和氧化呼吸鏈有何作用?當(dāng)供給充分的底物包括異檸檬酸、Pi、ADP、O2,并分別加入下列化合物時,估計線粒體中的氧化呼吸鏈各個成員所處的氧化還原狀態(tài)。DNP N3-魚藤酮CO抗霉素A 寡霉素CN-答:DNP(二硝基苯酚,dinitrophenol:破壞線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的電化學(xué)梯度,而使氧化與磷酸化偶聯(lián)脫離,是最常見的解偶聯(lián)劑;魚藤酮:抑制NADHCoQ的電子傳遞;抗霉素A:抑制Cyt bCyt c1的電子傳遞;CN- 、N3- 、CO:抑制細(xì)胞色素氧化酶O2;寡霉素: 與F0結(jié)合結(jié)合,阻斷H+通道,從而抑制ATP合成。當(dāng)供給充分的底物包括異檸檬酸、P

32、i、ADP、O2,并加入DNP 時,電子傳遞鏈照常運(yùn)轉(zhuǎn),但不能形成ATP;當(dāng)供給充分的底物包括異檸檬酸、Pi、ADP、O2,并加入魚藤酮時,會阻斷電子從NADH到CoQ的傳遞,NADH處于還原狀態(tài),其后的各組分處于氧化狀態(tài);當(dāng)供給充分的底物包括異檸檬酸、Pi、ADP、O2,并加入抗霉素A時,會阻斷電子從Cyt b到Cyt c1的傳遞,Cyt b及其上游組分處于還原狀態(tài),Cyt c1及其下游組分處于氧化狀態(tài);當(dāng)供給充分的底物包括異檸檬酸、Pi、ADP、O2,并加入CN- 、N3- 、CO時,會阻斷電子從細(xì)胞色素氧化酶到O2的傳遞,Cyt c及其上游組分處于還原狀態(tài), O2處于氧化狀態(tài);當(dāng)供給充分

33、的底物包括異檸檬酸、Pi、ADP、O2,并加入寡霉素時,抑制氧的利用和ATP的形成,使電子傳遞鏈不能正常進(jìn)行,各組分均處于還原狀態(tài)。什么是磷/氧比(P/O比,測定磷/氧比有何意義?答:磷氧比(P/O ratio 指每吸收一個氧原子所酯化的無機(jī)磷分子數(shù),即有幾個ADP變成ATP,實質(zhì)是伴隨ADP磷酸化所消耗的無機(jī)磷酸的分子數(shù)與消耗分子氧的氧原子數(shù)之比。測定磷/氧比的意義在于可以知道不同呼吸鏈氧化磷酸化的活力。P/O比、每對電子轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子數(shù)之比(H+/2e、形成一分子ATP所需質(zhì)子數(shù)的比例、將ATP轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞溶膠所需質(zhì)子數(shù)之比( P/H+,它們之間是否有相關(guān)性?答:這些比值之間是有關(guān)聯(lián)的,但并不絕對

34、。雖然電子轉(zhuǎn)移伴隨著ATP的合成,但不能僅以P/O比值作為ATP生成數(shù)的依據(jù),而應(yīng)考慮一對電子從NADH或FADH2傳遞到氧的過程中,有多少質(zhì)子從線粒體基質(zhì)泵出,以及有多少質(zhì)子必須通過ATP合酶返回基質(zhì)以用于ATP的合成,這樣才能從本質(zhì)上確定ATP的生成數(shù)量。目前被廣泛接受的觀點是:ATP、ADP和無機(jī)磷酸通過線粒體內(nèi)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)是由ATP-ADP載體和磷酸轉(zhuǎn)位酶催化的。已知每合成1個ATP 需要3個質(zhì)子通過ATP合酶。與此同時,把一個ATP分子從線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到胞液需要消耗1個質(zhì)子,所以每形成1個分子的ATP就需要4個質(zhì)子的流動。因此,如果一對電子通過NADH電子傳遞鏈可泵出10個質(zhì)子,則可形成

35、2.5 個分子ATP;如果一對電子通過FADH2電子傳遞鏈有6個質(zhì)子泵出,則可形成1.5個ATP分子。計算琥珀酸由FAD氧化和由NAD+氧化的G0'值(利用表24-1的數(shù)據(jù)。設(shè)FAD/FADH2氧-還對的E'0接近于0V。解釋為什么在琥珀酸脫氫酶催化的反應(yīng)中只有FAD能作為電子受體而不是NAD+?答:據(jù)表24-1的數(shù)據(jù),琥珀酸由FAD氧化時,G0'=-nFE/0=-2*23062*(0.815+0.18=-45.89 Kcal,琥珀酸由NAD+氧化時,G0'=-nFE/0=-2*23062*(0.815+0.32=-52.35 Kcal,琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸生

36、成延胡索酸,其G0'=-nFE/0=-2*23062*(0.815+0.031=-39.02 Kcal, 而當(dāng)設(shè)FAD/FADH2氧-還對的E'0接近于0V時,其G0'=-nFE/0=-2*23062*(0.815+0.0= -37.59, 琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸生成延胡索酸產(chǎn)生的自由能略大于FAD/FADH2氧-還對氧化時產(chǎn)生的自由能,小于NAD+氧化時產(chǎn)生的自由能,因此琥珀酸在琥珀酸脫氫酶催化的反應(yīng)中只有FAD能作為電子受體而不是NAD+。電子傳遞鏈產(chǎn)生的質(zhì)子電動勢為0.2V,轉(zhuǎn)運(yùn)2、3、4個質(zhì)子,溫度為25,所得到的有效自由能為多少?用這些能可合成多少ATP分子?

37、答:根據(jù)公式G0'=nFE/0? , 電子傳遞鏈產(chǎn)生的質(zhì)子電動勢為0.2V,轉(zhuǎn)運(yùn)2、3、4個質(zhì)子所能得到的有效自由能分別為:38.56 KJ/mol、57.84 KJ/mol、77.11 KJ/mol。由于在生理條件下合成一分子ATP大約需要40-50 KJ/mol的自由能,因此,轉(zhuǎn)運(yùn)2至3個質(zhì)子,可合成1個ATP分子,轉(zhuǎn)運(yùn)4個質(zhì)子大約可合成1-2個ATP分子。第25章戊糖磷酸途徑和糖的其他代謝途徑向含有戊糖磷酸途徑全部有關(guān)酶和輔助因子的溶液中,加入在C6上具有放射性標(biāo)記的葡萄糖,請問哪些物質(zhì)上會有放射性標(biāo)記?答:核糖-5-磷酸C5出現(xiàn)放射性標(biāo)記寫出由葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹颂?5-磷

38、酸,不必同時計算NADPH的化學(xué)方程式。答:5葡萄糖-6-磷酸核糖-5-磷酸+ADP+H+寫出葡萄糖-6-磷酸合成NADPH而不涉及戊糖的化學(xué)方程式。答:葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+7H20 CO2+12NADPH+12H+Pi雞蛋清中有一種對生物素親和力極高的抗生物素蛋白。它是含生物素酶的高度專一的抑制劑,請考慮它對下列反應(yīng)有無影響:葡萄糖丙酮酸丙酮酸葡萄糖核糖-5-磷酸葡萄糖丙酮酸草酰乙酸答:生物素是丙酮酸羧化酶的輔基,該酶可羧化丙酮酸生成草酰乙酸并進(jìn)而逐步生成葡萄糖。因此,雞蛋清中對生物素親和力極高的抗生物素蛋白對反應(yīng)1和3無影響,對反應(yīng)2和4有影響。計算從丙酮酸合成葡萄糖需提供多

39、少高能磷酸鍵?答:需6個高能磷酸鍵。維持還原型谷胱苷肽GSH的濃度為10mmol/L,氧化型GSSH的濃度為1mmol/L,所需的NADPH/NADP+比例應(yīng)是多少?(參看第24章氧還電勢表答:谷胱苷肽由NADPH還原的E0'=+0.09V,因此G0'=-4.15kcal/mol。相應(yīng)的平衡常數(shù)為1126所需的NADPH/NADP+比值等于8.9×10-2。比較檸檬酸循環(huán)途徑和戊糖磷酸途徑的脫羧反應(yīng)機(jī)制。答:在檸檬酸循環(huán)途徑有2步脫羧反應(yīng),其機(jī)制分別是:在異檸檬酸脫氫酶催化下,異檸檬酸脫氫被氧化成草酰琥珀酸,然后脫掉CO2并加上一H+,生成-酮戊二酸;-酮戊二酸地-酮

40、戊二酸脫氫酶系催化下,脫掉CO2,生成羥丁基-TPP,羥丁基-TPP與硫辛酰胺及CoA-SH 反應(yīng),生成琥珀酰-CoA。戊糖磷酸途徑的脫羧反應(yīng)發(fā)生在6-磷酸葡萄糖生成核酮糖-5-磷酸的反應(yīng)中,其機(jī)制為:葡萄糖-6-磷酸脫氫酶催化下,葡萄糖-6-磷酸形成6-磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯,6-磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯在一專一內(nèi)酯酶作用下水解,形成6-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖酸在6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶作用下,形成核酮糖-5-磷酸。糖酵解、戊糖磷酸途徑和葡糖異生途徑之間如何聯(lián)系?答:磷酸戊糖途徑以葡萄糖-6-磷酸為起始物進(jìn)入一個循環(huán)過程。該途徑的第一階段涉及氧化性脫羧反應(yīng),生成5-磷酸核酮糖和NADPH。第二階段

41、是非氧化性的糖磷酸酯的相互轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)酮醇酶和轉(zhuǎn)醛醇酶催化反應(yīng)的可逆性,使磷酸戊糖途徑與糖酵解以及糖的異生作用發(fā)生了密切的聯(lián)系,各途徑中的中間物如果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸等可以根據(jù)細(xì)胞的需要進(jìn)入到對方代謝途徑中去。比較糖醛酸循環(huán)和檸檬酸循環(huán)。糖醛酸的存在有何特殊意義?答:糖醛酸途徑(glucuronate pathway是指從葡萄糖-6-磷酸或葡萄糖-1-磷酸開始,經(jīng)UDP-葡萄糖醛酸生成葡萄糖醛酸和抗壞血酸的途徑。檸檬酸循環(huán)(citric acid cycle是用于乙酰CoA 中的乙?；趸蒀O2的酶促反應(yīng)的循環(huán)系統(tǒng),該循環(huán)的第一步是由乙酰CoA經(jīng)草酰乙酸縮合形成檸檬酸。糖醛酸的存

42、在有何特殊意義有:在肝中糖醛酸與藥物(含芳環(huán)的苯酚、苯甲酸或含-OH、-COOH、-NH2、-SH基的異物結(jié)合成可溶于水的化合物,隨尿、膽汁排出,起解毒作用;UDP 糖醛酸是糖醛酸基的供體,用于合成粘多糖(硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸、肝素等;從糖醛酸可以轉(zhuǎn)變成抗壞血酸(人及靈長動物不能,缺少L-古洛糖酸內(nèi)酯氧化酶;從糖醛酸可以生成5-磷酸木酮糖,可與磷酸戊糖途徑連接。為什么有人不能耐受乳糖?而乳嬰?yún)s靠乳汁維持生命?答:有些人小腸中的乳糖酶活性很低或是沒有,致使乳糖不能消化或是消化不完全,不能被小腸吸收。乳糖在小腸內(nèi)會產(chǎn)生很強(qiáng)的滲透效應(yīng),流向大腸。在大腸內(nèi),乳糖被細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸疚镔|(zhì),出現(xiàn)腹脹、惡心、絞

43、痛以及腹瀉等所謂乳糖不耐受癥狀。由于絕大多數(shù)乳嬰小腸中含有足夠活性的乳糖酶,因此能消化乳糖,可能靠乳汁為生。糖蛋白中寡糖與多肽鏈的連接形式有幾種類型?答:糖蛋白中寡糖與多肽鏈的,簡稱糖肽鍵。糖肽鏈的類型可以概況為:N-糖苷鍵型:寡糖鏈(GlcNAC的-羥基與Asn的酰胺基、N-未端的a-氨基、Lys或Arg 的W-氨基相連。O-糖苷鍵型:寡糖鏈(GalNAC的-羥基與Ser、Thr和羥基賴氨酸、羥脯氨酸的羥基相連。S-糖苷鍵型:以半胱氨酸為連接點的糖肽鍵。酯糖苷鍵型:以天冬氨酸、谷氨酸的游離羧基為連接點。N-連寡糖和O-連寡糖的生物合成有何特點?答:N-連寡糖和O-連寡糖的生物合成特點分別是N

44、-糖鏈的合成是和肽鏈的生物合成同時進(jìn)行的,而O-糖鏈的合成是在肽鏈合成后,對肽鏈進(jìn)行修飾加工時將糖基逐個連接上去的。第26章糖原的分解和生物合成寫出糖原分子中葡萄糖殘基的連接方式。答:糖原分子中葡萄糖殘基的連接方式有兩種,一種是以(1,4糖苷鍵連接,另一種是在多糖分子的分支處,以(1,6糖苷鍵連接。糖原降解為游離的葡萄糖需要什么酶?答:糖原降解為游離的葡萄糖需要的酶有:糖原磷酸化酶、糖原脫支酶、磷酸葡萄糖變位酶和葡萄糖-6-磷酸酶。糖原合成需要什么酶?答:糖原合成需要的酶有:UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、糖原合成酶和糖原分支酶。從“O”開始合成糖原需要什么條件?答:由于糖原合成酶只能催化將葡萄糖殘

45、基加到已經(jīng)具有4個以上葡萄糖殘基的葡聚糖分子上,因此,從“O”開始合成糖原需要有一種被叫做生糖原蛋白的“引物”存在。腎上腺素、胰高血糖素對糖原的代謝怎樣起調(diào)節(jié)作用?答:機(jī)體血糖降低可引起胰高血糖素和腎上腺素分泌增加,此時細(xì)胞內(nèi)cAMP含量增加,促使有活性的a激酶增加。a激酶一方面時糖原合酶磷酸化失去活性,一方面通過磷酸化酶b 激酶使磷酸化酶變成有活性的磷酸化酶a,最終結(jié)果使糖原合成減少,糖原分解增加,使血糖升高。當(dāng)激素水平降低時,一方面由于已生成的cAMP被磷酸二酯酶分解為5、AMP,從而停止對糖原降解的刺激作用;另一方面又由于磷酸化酶a去磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峄竍而使糖原降解停止。血糖濃度如何維

46、持相對穩(wěn)定?答:維持正常的血糖濃度對于維持機(jī)體的正常生命活動,特別是腦細(xì)胞的功能具有極其重要的意義。血糖的來源主要是糖類食物(主要是淀粉消化吸收后進(jìn)入血液,其次為肝糖原和肌糖原分解為葡萄糖(糖原為多糖,又稱動物淀粉,在饑餓時主要依靠糖異生,即從非糖物質(zhì)(如氨基酸、甘油、乳酸等轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。糖類食物消化后的產(chǎn)物葡萄糖吸收入血后,在胰島素的作用下,一部分進(jìn)入組織細(xì)胞氧化分解釋放出能量,供細(xì)胞利用;剩余部分在肝臟和肌肉合成肝糖原和肌糖原貯存起來,因此,血糖不斷被組織細(xì)胞利用,肝糖原和肌糖原又不斷分解釋放葡萄糖入血,維持血糖濃度的相對穩(wěn)定。但肝臟和肌肉貯存糖原的量有限,如果消化道不繼續(xù)吸收葡萄糖入血(

47、饑餓不進(jìn)食時,血糖勢必要降低。在這種情況下體內(nèi)的脂肪便開始分解,成為體內(nèi)能量的主要來源。脂肪分解產(chǎn)生的甘油經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?產(chǎn)生的脂肪酸可被體內(nèi)大多數(shù)組織細(xì)胞(腦細(xì)胞除外利用,這樣又可節(jié)省部分葡萄糖為腦細(xì)胞利用,也可減少或不動用蛋白質(zhì)。如果饑餓時間較長,不但脂肪分解,而且體內(nèi)蛋白質(zhì)也分解,分解產(chǎn)生的氨基酸也經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?以維持基本的血糖水平。通過糖原分解、糖異生及動用脂肪,即使饑餓幾天后,血糖濃度也僅降低百分之幾。將一肝病患者的糖原樣品與正磷酸、磷酸化酶、脫支酶(包括轉(zhuǎn)移酶共同保溫,結(jié)果得到葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖的混合物二者的比值:葡萄糖-1-磷酸=100,試推測該患者可能缺乏哪

48、種酶?葡萄糖答:患者缺乏脫支酶。第27章光合磷酸化根據(jù)放氧測定綠色植物的光合作用速率當(dāng)用680nm波長的光照射時比用700nm光時高,但用這兩種光一起照射時給出的光合作用速率比單獨(dú)使用這兩種波長光中的任一種光時高。請解釋。答:這是由于放氧的光合細(xì)胞有兩個光反應(yīng)的參與,一個是利用700 nm 波長的光,另一個利用680 nm 波長的光。當(dāng)用這兩種光一起照射時,這兩種波長的光互相協(xié)作,產(chǎn)生“Emerson 增益效應(yīng)”,使給出的光合作用速率比單獨(dú)使用這兩種波長光中的任一種光時高。光系統(tǒng)I中處于基態(tài)的P700,E0'為+0.4V,當(dāng)受700nm光激發(fā)時轉(zhuǎn)變?yōu)镻700*,E0'為-1.0

49、V。在此光反應(yīng)中P700為捕獲光能的效率是多少?答:在此光反應(yīng)中P700為捕獲光能的效率是79%。當(dāng)光系統(tǒng)I在標(biāo)準(zhǔn)條件下吸收700nm紅光時P700的標(biāo)準(zhǔn)還原電勢E0'由+0.4V變?yōu)?1.2V。被吸收的光能有百分之多少以NADPH(E0'=-0.32V形式被儲存?答:被吸收的光能有45%以NADPH(E0'=-0.32V形式被儲存。在無ADP和Pi存在下用光照射菠菜葉綠體,然后停止光照(在暗處,加入ADP和Pi。發(fā)現(xiàn)在短時間內(nèi)有ATP合成。請解釋原因。答:這是由于用光照射菠菜葉綠體時,質(zhì)子通過葉綠體的類囊體膜,進(jìn)入類囊體腔,形成跨膜pH梯度。在暗處加入ADP和Pi后,

50、質(zhì)子通過ATP合酶從膜內(nèi)流向膜外,推動ADP 和Pi合成ATP。如果水的光誘導(dǎo)氧化反應(yīng)(引起放氧的G0'為-25kJ/mol。光系統(tǒng)中光產(chǎn)生的最初氧化劑的E0'值是多少?答:光系統(tǒng)中光產(chǎn)生的最初氧化劑的E0'值是+0.88V。在充分陽光下,25,pH7的離體葉綠體中ATP 、ADP和Pi的穩(wěn)態(tài)濃度分別為3mmol/L 、0.1mmolL和10mmol/L。在這些條件下,合成ATP反應(yīng)的G是多少?在此葉綠體中光誘導(dǎo)的電子傳遞提供ATP合成所需的能量(通過質(zhì)子動勢,在這些條件下合成ATP所需的最小電勢差(E0'是多少?假設(shè)每產(chǎn)生1分子ATP要求2e-通過電子傳遞鏈。

51、答:在這些條件下,合成ATP反應(yīng)的G是50.3 kJ/mol;在這些條件下合成ATP所需的最小電勢差(E0'是0.26V。如果非循環(huán)光合電子傳遞導(dǎo)致3H+/e-的跨膜轉(zhuǎn)移,循環(huán)光合電子傳遞導(dǎo)致2H+/e-的跨膜轉(zhuǎn)移。問非循環(huán)光合磷酸化的和循環(huán)光合磷酸化的ATP合成效應(yīng)(以合成一個ATP所需吸收的光子表示是多少?(假設(shè)CF1CF0ATP合酶產(chǎn)生1ATP/3H+。答:2hv/ATP;1.5hv/ATP。真核光養(yǎng)生物非循環(huán)光合電子傳遞中ATP/2e-的實際比值并不確定。試計算從光系統(tǒng)到光系統(tǒng)的光合電子傳遞中ATP/2e-的最大理論比值。假設(shè)在細(xì)胞條件下,生成ATP的G 為+50kJ/mol,

52、并假設(shè)EE0'。(提示:P680+/P680電對和P700+/P700電對的E0'分別為-0.6V和+0.4V答:從光系統(tǒng)到光系統(tǒng)的光合電子傳遞中ATP/2e-的最大理論比值是3.9。如果使用碳1位上標(biāo)記14C的核酮糖-5-磷酸作為暗反應(yīng)底物。3-磷酸甘油酸的哪位碳將被標(biāo)記?答:碳3 將被標(biāo)記。在1輪循環(huán)中將有6molCO2和6mol未表標(biāo)記的核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生1mol葡糖-6-磷酸,并重新生成6molRuBP。問:在重新生成的RuBP哪兩個碳原子將不被標(biāo)記;在重新生成的RuBP中其它3個碳原子各自被標(biāo)記的百分?jǐn)?shù)是多少?答:C3和C4不被標(biāo)記;1/6

53、在C1,1/6在C2,3/6在C3。其余1/6被等分地標(biāo)記在葡糖-6-磷酸的C3和C4上。第28章脂肪酸的分解代謝說明經(jīng)典的Knoop對脂肪酸氧化的實驗和結(jié)論。比較他的假說與現(xiàn)代-氧化學(xué)說的異同。答:Knoop 用把偶數(shù)或奇數(shù)碳的脂肪酸分子末端甲基接上苯基,用這帶“示蹤物”的脂肪酸喂狗,然后分析排出的尿液,示蹤物苯基在體內(nèi)不被代謝,而以某一特定的有機(jī)化合物被排出。Knoop的實驗結(jié)論是:脂肪酸氧化每次降解下一個2碳單元的片段,氧化是從羧基端的-位碳原子開始的,釋下一個乙酸單位?，F(xiàn)代-氧化學(xué)說支持Knoop的基本觀點,但與現(xiàn)代-氧化學(xué)說相比,Knoop的假說有以下差異:切下的兩個碳原子單元是乙酰

54、-C0A,而不是醋酸分子;反應(yīng)系列中的全部中間產(chǎn)物是結(jié)合在輔酶A上的;降解的起始需要ATP的水解。計算一分子硬脂肪酸徹底氧化成CO2及H2O產(chǎn)生的ATP分子數(shù),并計算每克硬脂肪酸徹底氧化的自由能。答:一分子硬脂酸需要經(jīng)過8輪氧化,生成9個乙酰CoA,8個FADH2 和8NADH,9個乙酰CoA可生成ATP:10×9=90個;8個FADH2可生成ATP :1.5×8=12個;8個NADH可生成ATP:2.5×8=20個;以上總計為122個ATP,但是硬脂酸活化為硬脂酰CoA時消耗了兩個高能磷酸鍵,一分子硬脂肪酸凈生成120個ATP。(2120個ATP水解的標(biāo)準(zhǔn)自由能

55、為120×(-30.54KJ=-3664.8KJ,硬脂肪酸的相對分子質(zhì)量為256。故1克硬脂肪酸徹底氧化產(chǎn)生的自由能為-3664.8/256=-13.5KJ。說明肉堿?；D(zhuǎn)移酶在脂肪酸氧化過程中的作用。答:脂酰-C0A不能直接進(jìn)入線粒體,它必須在肉堿?；D(zhuǎn)移酶的催化下,轉(zhuǎn)化為脂酰肉堿才能穿越線粒體內(nèi)膜進(jìn)行氧化。因此,肉堿?；D(zhuǎn)移酶在脂肪酸氧化過程中起著重要的調(diào)控作用。說明輔酶維生素B12在奇數(shù)碳原子氧化途徑中的功能。答:奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化中,最后一步反應(yīng)L-甲基丙二酰-CoA在甲基丙二酰變位酶作用下轉(zhuǎn)化為琥珀酰- CoA,這一酶促反應(yīng)需要同時有維生素B12作為輔酶存在。說明在植烷

56、酸的氧化中,-氧化是必然的。答:由于在C-3位上有一甲基取代基,因此植烷酸不屬于- 氧化的底物,它必須在- 羥化酶作用下,在位發(fā)生羥基化并脫羧形成植烷酸后才能進(jìn)行氧化,即植烷酸的氧化中,-氧化是必然的。如若膳食中只有肉、蛋和蔬菜,完全排除脂質(zhì),會不會發(fā)生脂肪酸缺欠癥?答:由于有些脂肪酸在機(jī)體內(nèi)不能合成或合成的量不足,因此,若膳食中只有肉、蛋和蔬菜,完全排除脂質(zhì),會發(fā)生脂肪酸缺欠癥?；颊唧w內(nèi)發(fā)生脂質(zhì)積聚,經(jīng)檢測,脂質(zhì)中具有半乳糖-葡萄糖神經(jīng)酰胺的結(jié)構(gòu)。試問是哪一步酶反映不能正常運(yùn)行?答:這是由于欠缺- 半乳糖苷酶,導(dǎo)致三已糖神經(jīng)酰氨不能降解造成的。是說明“酮尿癥”的生化機(jī)制。答:酮體是乙酰乙酸、

57、羥丁酸及丙酮的總稱。酮體為人體利用脂肪氧化物產(chǎn)生的中間的代謝產(chǎn)物,正常人產(chǎn)生的酮體很快被利用,在血中含量極微,約為2.0-4.0mg/L其中乙酰乙酸羥丁酸丙酮各種分加約占20%、78%、2%。尿中酮體(以丙酮計約為50mg/24h。定性測試為陰性。但在饑餓、各種原因引起的糖代謝發(fā)生障礙,脂分解增加及糖尿病酸中毒時,因產(chǎn)生酮體速度大于組織利用速度,可出現(xiàn)酮血癥,繼而發(fā)生酮尿(ketonuria,KET。說明無活性維生素D3和活性維生素D3的結(jié)構(gòu)關(guān)系。答:活性維生素D3是指25-羥基維生素D3和1,25-羥基維生素D3,它們是由維生素D3(無活性羥基化而成的。第29章脂類的生物合成試解釋“三羧酸運(yùn)送系統(tǒng)(tricarboxylate transport system的作用機(jī)制和功能。答:合成脂肪酸的原料是乙酰CoA,主要來自糖的氧化分解。此外,某些氨基酸分解也可提供部分乙酰CoA。以上過程都是在線粒體內(nèi)進(jìn)行的,而合成