生化答疑庫(kù)（試題庫(kù)）

生化答疑庫(kù)〔試題庫(kù)〕〔完善版〕整理版糖類(lèi)化合物有哪些生物學(xué)功能？[答]〔1〕作為生物體的構(gòu)造成分：植物的根、莖、葉含有大量的纖維素、半纖維素和果膠等，這些物質(zhì)是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分。肽聚糖屬于雜多糖，是構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞壁的構(gòu)造多糖?！?〕作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)：糖在生物體內(nèi)分解時(shí)通過(guò)氧化磷酸化放出能量，供生命活動(dòng)需要。生物體內(nèi)作為能源貯存的糖類(lèi)有淀粉、糖原等?！?〕在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)：有些糖是重要的代謝中間物，糖類(lèi)物質(zhì)通過(guò)這些中間代謝物合成其他生物分子例如氨基酸、核苷酸等。〔4〕作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子:：糖蛋白是一類(lèi)生物體內(nèi)分布極廣的復(fù)合糖，其中的糖鏈在分子或細(xì)胞的特異性識(shí)別過(guò)程中可能起著信息分子的作用。與免疫保護(hù)、發(fā)育、形態(tài)發(fā)生、年輕、器官移植等均與糖蛋白有關(guān)。葡萄糖溶液為什么有變旋現(xiàn)象？[答]D-吡喃葡萄糖在乙醇溶液或吡啶溶液中可以形成結(jié)晶，得到兩種比旋光度不同的D-葡萄糖，前者的比旋光度為+113o，后者的比旋光度為+19o。假設(shè)把這兩種葡萄糖結(jié)晶分別溶解在水中，并放在旋光儀中觀看，前者的比旋光度由+113o降至+52o，后者由+19o升到+52o，隨后穩(wěn)定不變。葡萄糖溶液發(fā)生比旋光度轉(zhuǎn)變的主要緣由是葡萄糖具有不同的環(huán)狀構(gòu)造，當(dāng)葡萄糖由開(kāi)鏈構(gòu)造變?yōu)榄h(huán)狀構(gòu)造時(shí)，C1原子同時(shí)變成不對(duì)稱(chēng)碳原子，同時(shí)產(chǎn)生了兩個(gè)的旋光異構(gòu)體。一個(gè)叫α-D吡喃葡萄糖，另外一個(gè)叫β-D-吡喃葡萄糖，這兩種物質(zhì)互為異頭物，在溶液中可以通過(guò)開(kāi)鏈?zhǔn)綐?gòu)造發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，到達(dá)最終的平衡，其比旋光度為+52o什么是糖蛋白？有何生物學(xué)功能？[答]蛋白是廣泛存在與動(dòng)物、植物和微生物中的一類(lèi)含糖基〔或糖衍生物〕的蛋白質(zhì)，糖基與蛋白質(zhì)的氨基酸以共價(jià)鍵結(jié)合。糖蛋白中的寡糖鏈大小不一，小的僅為1個(gè)單糖，簡(jiǎn)潔的有10~20個(gè)單糖分子或其衍生物組成的。有的寡糖鏈?zhǔn)侵辨湥械臑橹ф湥M成寡糖鏈的單糖主要有葡萄糖、甘露糖、木糖、巖藻糖、N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙?；肴樘?、葡萄醛酸和艾杜糖醛酸等。糖蛋白的主要生物學(xué)功能：〔1〕激素功能：一些糖蛋白屬于激素，例如促濾泡激素、促黃體激素、絨毛膜促性腺激素等均屬于糖蛋白?！?〕保護(hù)機(jī)體：細(xì)胞膜中的免疫球蛋白、補(bǔ)體也是糖蛋白?！?〕凝血和纖溶作用：參與血液凝固和纖溶的蛋白質(zhì)例如凝血酶原、纖溶酶原均為糖蛋白?！?〕具有運(yùn)輸功能：例如轉(zhuǎn)運(yùn)甲狀腺素的結(jié)合蛋白、運(yùn)輸銅元素的銅藍(lán)蛋白、運(yùn)輸鐵元素的轉(zhuǎn)鐵蛋白等均屬于糖蛋白?！?〕打算血液的類(lèi)型：打算血型的凝集原A,B,O以糖蛋白和糖脂的形式存在?！?〕與酶的活性有關(guān)：糖蛋白在酶的生肽鏈折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)和保護(hù)等方面普遍起作用。〔7〕一些凝集素屬于糖蛋白。纖維素和糖原都是由D-葡萄糖經(jīng)1→4連接的大分子，相對(duì)分子質(zhì)量相當(dāng)，是什么構(gòu)造特點(diǎn)造成它們的物理性質(zhì)和生物學(xué)功能上有很大的差異？[答]糖原構(gòu)造與支鏈淀粉的構(gòu)造很相像，糖原的分支較多，平均每8~12個(gè)殘基發(fā)生一次分支。糖元高度的分支構(gòu)造一則可以增加分子的溶解度，二則將有更多的非復(fù)原端同時(shí)承受到降解酶的作用，加速聚合物轉(zhuǎn)化為單體，有利于準(zhǔn)時(shí)動(dòng)用葡萄糖庫(kù)以供生物體代謝的急需。纖維素是線性葡聚糖，殘基間通過(guò)β〔1→4〕糖苷鍵連接的纖為二糖單位。纖維素鏈中的每一個(gè)殘基相對(duì)前一個(gè)翻轉(zhuǎn)1800，使鏈實(shí)行完全伸展的構(gòu)象。相鄰、平行的伸展鏈在殘基環(huán)面的水平向通過(guò)鏈內(nèi)和鏈間的氫鍵網(wǎng)形成片層構(gòu)造。假設(shè)干條鏈聚攏成周期性晶格的分子束，稱(chēng)微晶或膠束。多個(gè)膠束形成微纖維，在植物細(xì)胞中，纖維素包埋在果膠、半纖維素、木質(zhì)素、伸展蛋白等組成的基質(zhì)中。纖維素與基質(zhì)粘合在一起增加了細(xì)胞壁的抗張強(qiáng)度和機(jī)械性能，以適應(yīng)植物抵抗高滲透壓和支撐高大植株的需要。自然脂肪酸在構(gòu)造上有哪些共同特點(diǎn)[答]來(lái)自動(dòng)物的自然脂肪酸碳骨架為線性，雙鍵數(shù)目一般為 1~4個(gè)，少數(shù)為6個(gè)。細(xì)菌所含的脂肪酸大多數(shù)是飽和的，少數(shù)為單烯酸，多于一個(gè)得極少，有些含有分支的甲基。自然脂肪酸的碳骨架原子數(shù)目幾乎都是偶數(shù)，奇數(shù)碳原子的脂肪酸在陸地生物中極少，但在海洋生物有相當(dāng)?shù)臄?shù)量。自然脂肪酸碳骨架長(zhǎng)度為4~36個(gè)，多數(shù)為12~24個(gè)，最常見(jiàn)的為16、18碳，例如軟脂酸、硬脂酸和油酸，低于14碳的主要存在于乳脂中。大多數(shù)單不飽和脂肪酸中的雙鍵位置在C9和C10之間。在多不飽和脂肪酸中通常一個(gè)雙鍵也為于△9，其余雙鍵位于△9為什么多不飽和脂肪酸簡(jiǎn)潔受到脂質(zhì)過(guò)氧化？[答]多不飽和脂肪酸分子中與兩個(gè)雙鍵相連接的亞甲基〔CH2〕上的氫比較活潑，這是由于雙鍵減弱了與之連接的碳原子與氫原子之間的C-H鍵，使氫很簡(jiǎn)潔被抽去。例如羥基自由基從CH2抽去一個(gè)氫原子后，在該碳原子上留下一個(gè)未成對(duì)電子，形成脂質(zhì)自由基L?。后者經(jīng)分子重排、雙鍵共軛化，形成較穩(wěn)定的共軛二烯衍生物。在有氧的條件下，共軛二烯自由基與氧分子結(jié)合生成脂質(zhì)過(guò)氧自由基 LOO?。LOO?能從四周的另外一個(gè)脂質(zhì)分子LH抽氫生成的脂質(zhì)自由基L?。這樣就形成了鏈?zhǔn)椒错?，?dǎo)致多不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化。人和動(dòng)物體內(nèi)膽固醇可能轉(zhuǎn)變?yōu)槟男┚哂兄匾硪饬x的類(lèi)固醇物質(zhì)？[答]激素類(lèi)：雄激素、雌激素、孕酮、糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素。非激素類(lèi)：維生素D、膽汁酸〔包括膽酸、鵝膽酸和脫氧膽酸〕。牛磺膽酸和甘氨膽酸。推斷氨基酸所帶的凈電荷，用pIpH比pHpI更好，為什么？[答]當(dāng)一種氨基酸的凈電荷用q=pI-pH表達(dá)時(shí)，假設(shè)q為正值，則該氨基酸帶正電荷；假設(shè)q為負(fù)值，則該氨基酸帶負(fù)電荷。q值的正與負(fù)和該氨基酸所帶電荷的種類(lèi)是全都的。假設(shè)承受q=pHpI來(lái)表達(dá)，則會(huì)消滅相反的結(jié)果，即q為負(fù)值時(shí)，氨基酸帶正電荷；q為正值時(shí)，pI-pH甘氨酸是乙酸甲基上的氫被氨基取代生成的，為什么乙酸羧基pKa4.75pKa2.34？[答]當(dāng)甘氨酸溶液的pH低于6.0時(shí)，氨基以帶正電荷的形式存在，帶正電荷的氨基通過(guò)靜電相互作用〔誘導(dǎo)效應(yīng)〕使羧基更簡(jiǎn)潔失去質(zhì)子，成為更強(qiáng)的酸。10.〔1〕Ala，Ser，Phe，Leu，Arg，Asp，Lys和His的混合液中pH3.9進(jìn)展紙電泳，哪些向陽(yáng)極移動(dòng)？哪些向陰極移動(dòng)？〔2〕為什么帶一樣凈電荷的氨基酸如Gly和Leu在紙電泳時(shí)遷移率會(huì)稍有差異？[答]〔1〕Ala,Ser,PheLeupI6PH3.9凈正電荷，所以向陰極移動(dòng)，但彼此不能分開(kāi)；His和Arg的pI分別是7.6和10.8，在pH3.9時(shí)，它們亦帶凈正電荷向陰極移動(dòng)。由于它們帶的正電荷多，所以能和其他向陰極移動(dòng)的氨基酸分開(kāi)；Asp的pI是3.0,在PH3.9時(shí)，它帶負(fù)電荷，向陽(yáng)極移動(dòng)?！?〕電泳時(shí)假設(shè)氨基酸帶有一樣電荷，則相對(duì)分子質(zhì)量大的移動(dòng)速度較慢。由于相對(duì)分子質(zhì)量大的氨基酸，電荷與質(zhì)量的比小，導(dǎo)致單位質(zhì)量受到的作用力小，所以移動(dòng)慢。11.〔1〕由20種氨基酸組成的20肽，假設(shè)每種氨基酸殘基在肽鏈中只能消滅1次，有可能形成多少種不同的肽鏈？〔2〕由20種氨基酸組成的20肽，假設(shè)在肽鏈的任一位置20種氨基酸消滅的概率相等，有可能形成多少種不同的肽鏈？[答]〔1〕可能的種類(lèi)數(shù)為20！≈；〔2〕可能的種類(lèi)數(shù)為2023≈。12.在大多數(shù)氨基酸中，COOHpKa2.0，NH的pKa都接近9.0。但是，在肽鏈中，COOH的pKa為3.8，而NH3＋的pKa7.8。你能解釋這種差異嗎？[答]在游離的氨基酸中，帶正電荷的使帶負(fù)電荷的COO-穩(wěn)定，使羧基成為一種更強(qiáng)的酸。相反地，帶負(fù)電荷的羧酸使穩(wěn)定，使它成為一種更弱的酸，因而使它的pKa上升。當(dāng)肽形成時(shí)，游離的氨基和羧基分開(kāi)的距離增大，相互影響降低，從而使它們的pKa發(fā)生變化。13.螺旋的穩(wěn)定性不僅取決于肽鏈內(nèi)部的氫鍵，而且還與氨基酸側(cè)鏈的性質(zhì)相關(guān)。室溫下，在溶液中以下多聚氨基酸哪些能形成螺旋？哪些能形成其他有規(guī)章的構(gòu)造？哪些能形成無(wú)規(guī)章的構(gòu)造？并說(shuō)明其理由。〔1〕多聚亮氨酸pH7.0；〔2〕多聚異亮氨酸pH7.0；(3)多聚精氨酸pH7.0；(4)多聚精氨酸pH13.0；〔5〕多聚谷氨酸pH1.5；(6pH7.0；(7pH7.0.[答]〔1〕多聚亮氨酸的R基團(tuán)不帶電荷，適合于形成螺旋?！?〕異亮氨酸的碳位上有分支，所以形成無(wú)規(guī)章構(gòu)造?！?〕在pH7.0時(shí)，全部精氨酸的R基團(tuán)帶正電荷，由于靜電斥力，使氫鍵不能形成，所以形成無(wú)規(guī)章構(gòu)造?！?〕在pH13.0時(shí)，精氨酸的R基團(tuán)不帶電荷，并且碳位上沒(méi)有分支，所以形成螺旋?！?〕在pH1.5時(shí)，谷氨酸的R基團(tuán)不帶電荷，并且碳位上沒(méi)有分支，所以形成螺旋。〔6〕由于蘇氨酸碳位上有分支，所以不能形成螺旋。〔7〕脯氨酸和羥脯氨酸折疊成脯氨酸螺旋，這是一種不同于螺旋的有規(guī)章構(gòu)造。14.球蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量增加時(shí)，親水殘基和疏水殘基的相比按例會(huì)發(fā)生什么變化？[答]隨著蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量〔Mr〕的增加，外表積與體積的比率也就是親水殘基與疏水殘基的比率必定削減。為了解釋這一點(diǎn)，假設(shè)這些蛋白質(zhì)是半徑為r的球狀蛋白質(zhì)，由于蛋白質(zhì)Mr的增加，外表積隨r2增加而增加，體積隨r3的增加而增加，體積的增加比外表積的增加更快，所以外表積與體積的比率削減，因此親水殘基與疏水殘基的比率也就削減。血紅蛋白亞基和亞基的空間構(gòu)造均與肌紅蛋白相像，但肌紅蛋白中的不少親水殘基在血紅蛋白中被疏水殘基取代了，這種現(xiàn)象能說(shuō)明什么問(wèn)題。[答]肌紅蛋白以單體的形式存在，血紅蛋白以四聚體的形式存在，血紅蛋白分子中有更多的親水殘基，說(shuō)明疏水作用對(duì)于亞基之間的結(jié)合有重要意義。簡(jiǎn)述蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定因素，和試驗(yàn)室沉淀蛋白質(zhì)的常用方法。[答]維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的因素有兩個(gè)：〔1〕水化膜：蛋白質(zhì)顆粒外表大多為親水基團(tuán)，可吸引水分子，使顆粒外表形成一層水化膜，從而阻斷蛋白質(zhì)顆粒的相互聚攏，防止溶液中蛋白質(zhì)的沉淀析出?！?〕同種電荷：在pH≠pI的溶液中，蛋白質(zhì)帶有同種電荷。假設(shè)pH＞pI，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷；假設(shè)pH<pi，蛋白質(zhì)帶正電荷。同種電荷相互排斥，阻擋蛋白質(zhì)顆粒相互聚攏而發(fā)生沉淀。沉淀蛋白質(zhì)的方法，常用的有：鹽析法，在蛋白質(zhì)溶液參與大量的硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽，去除蛋白質(zhì)的水化膜，中和蛋白質(zhì)外表的電荷，使蛋白質(zhì)顆粒相互聚攏，發(fā)生沉淀。用不同濃度的鹽可以沉淀不同的蛋白質(zhì)，稱(chēng)分段鹽析。鹽析是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)展粗分別的常用方法?！?〕有機(jī)溶劑沉淀法：使用丙酮沉淀時(shí)，必需在0～4℃低溫下進(jìn)展，丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液的體積，蛋白質(zhì)被丙酮沉淀時(shí)，應(yīng)馬上分別，否則蛋白質(zhì)會(huì)變性。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。此外，還可用加重金屬鹽，加某些有機(jī)酸，加熱等方法將樣品中的蛋白質(zhì)變性沉淀。<p=““>17.〔1〕除共價(jià)鍵外，維持蛋白質(zhì)構(gòu)造的主要非共價(jià)鍵有哪幾種？有人說(shuō)蛋白質(zhì)組學(xué)比基因組學(xué)爭(zhēng)論更具挑戰(zhàn)性，請(qǐng)從蛋白質(zhì)分子DNA[答]〔1〕除共價(jià)鍵外，維持蛋白質(zhì)構(gòu)造的主要非共價(jià)鍵有：范德華力〔范德華相互作用〕、疏水作用、鹽鍵、氫鍵。〔2〕DNA是由4種元件構(gòu)成的大分子，蛋白質(zhì)是由20多種元件構(gòu)成的大分子，明顯，蛋白質(zhì)的分子構(gòu)造更具簡(jiǎn)潔性，DNA的雙螺旋構(gòu)造有確定的剛性，其空間構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)潔，蛋白質(zhì)作為單鏈分子，可以形成各種簡(jiǎn)潔的空間構(gòu)造，由于構(gòu)造的簡(jiǎn)潔性，蛋白質(zhì)的功能廣泛而簡(jiǎn)潔，且構(gòu)造和功能受到簡(jiǎn)潔的調(diào)控，DNA的功能則相對(duì)簡(jiǎn)潔。綜合而論，蛋白的爭(zhēng)論更具簡(jiǎn)潔性和挑戰(zhàn)性。簡(jiǎn)要表達(dá)蛋白質(zhì)形成寡聚體的生物學(xué)意義。[答]〔1〕能提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。亞基結(jié)合可以削減蛋白質(zhì)的外表積/體積比，使蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性增高?！?〕提高遺傳物質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性和有效性。編碼一個(gè)能裝配成同聚體的單位所需的基因長(zhǎng)度比編碼一個(gè)與同聚體一樣相對(duì)分子質(zhì)量的超長(zhǎng)肽鏈所需的基因長(zhǎng)度要小得多〔如煙草花葉病毒的外殼有2130多個(gè)亞基〕?！?〕形成功能部位。不少寡聚蛋白的單體相互聚攏可以形成的功能部位?！?〕形成協(xié)同效應(yīng)。寡聚蛋白與配體相互作用時(shí)，有可能形成類(lèi)似血紅蛋白或別構(gòu)酶那樣的協(xié)同效應(yīng)，使其功能更加完善。有些寡聚蛋白的不同亞基可以執(zhí)行不同的功能，如一些酶的亞基可分為催化亞基和調(diào)整亞基。胎兒血紅蛋白〔HbF〕在相當(dāng)于成年人血紅蛋白〔HbA〕鏈143殘基位置含有Ser,而成年人鏈的這個(gè)位置是具陽(yáng)離子的His殘基。殘基143面對(duì)亞基之間的中心空隙?！?〕為什么2，3二磷酸甘油酸〔2，3BPG〕HbAHbF更結(jié)實(shí)？〔2〕HbF對(duì)2，3BPG低親和力如何影響到HbF對(duì)氧的親和力？這種差異對(duì)于氧從母體血液向胎兒血液的運(yùn)輸有何意義。[答]〔1〕由于2，3-BPG是同脫氧Hb-A中心空隙帶正電荷的側(cè)鏈結(jié)合，而脫氧Hb-F缺少帶正電荷的側(cè)鏈〔鏈143位的His〕，因此2，3-BPG是同脫氧Hb-A的結(jié)合比同脫氧HbF的結(jié)合更緊?！?〕2，3-BPG穩(wěn)定血紅蛋白的脫氧形式，降低血紅蛋白的氧飽和度。HbF2，3-BPGHb-AHbF2，3-BPG影響小，因此Hb-F在任何氧分壓下對(duì)氧的親和力都比Hb-A大，親和力的這種差異允許氧從母親血向胎兒有效轉(zhuǎn)移。20.蛋白質(zhì)變性后，其性質(zhì)有哪些變化？[答]蛋白質(zhì)變性后，氫鍵等次級(jí)鍵被破壞，蛋白質(zhì)分子就從原來(lái)有秩序卷曲的嚴(yán)密構(gòu)造變?yōu)闊o(wú)秩序的松散伸展?fàn)顦?gòu)造。即二、三級(jí)以上的高級(jí)構(gòu)造發(fā)發(fā)生轉(zhuǎn)變或破壞，但一級(jí)構(gòu)造沒(méi)有破壞。變性后，蛋白質(zhì)的溶解度降低，是由于高級(jí)構(gòu)造受到破壞，使分子外表構(gòu)造發(fā)生變化，親水基團(tuán)相對(duì)削減，簡(jiǎn)潔引起分子間相互碰撞發(fā)生聚攏沉淀，蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能喪失，由于一些化學(xué)鍵的外露，使蛋白質(zhì)的分解更加簡(jiǎn)潔。為什么大多數(shù)球狀蛋白質(zhì)在溶液中具有以下性質(zhì)?！?〕在低pH值時(shí)沉淀?！?〕當(dāng)離子強(qiáng)度從零漸漸增加時(shí)，其溶解度開(kāi)頭增加，然后下降，最終消滅沉淀?！?〕在確定的離子強(qiáng)度下，到達(dá)等電點(diǎn)pH值時(shí)，表現(xiàn)出最小的溶解度?！?〕加熱時(shí)沉淀?！?〕參與一種可和水混溶的非極性溶劑減小其介質(zhì)的介電常數(shù)，導(dǎo)致溶解度的減小。〔6〕假設(shè)參與一種非極性強(qiáng)的溶劑。使介電常數(shù)大大地下降會(huì)導(dǎo)致變性。[答]〔1〕在低pH值時(shí)，羧基質(zhì)子化，蛋白質(zhì)分子帶有大量的凈正電荷，分子內(nèi)正電荷相斥使很多蛋白質(zhì)變性，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部疏水基團(tuán)因此而向外暴露，使蛋白質(zhì)溶解度降低，因而產(chǎn)生沉淀?！?〕參與少量鹽時(shí)，對(duì)穩(wěn)定帶電基團(tuán)有利，增加了蛋白質(zhì)的溶解度。但是隨著鹽離子濃度的增加，鹽離子奪取了與蛋白質(zhì)結(jié)合的水分子，降低了蛋白質(zhì)的水合程度。使蛋白質(zhì)水化層破壞，從而使蛋白質(zhì)沉淀?！?〕在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)分子之間的靜電斥力最小，所以其溶解度最小。加熱會(huì)使蛋白質(zhì)變性，蛋白質(zhì)內(nèi)部的疏水基團(tuán)被暴露，溶解度降低，從而引起蛋白質(zhì)沉淀。〔5〕非極性溶劑減小了外表極性基團(tuán)的溶劑化作用，使蛋白質(zhì)分子與水之間的氫鍵削減，促使蛋白質(zhì)分子之間形成氫鍵，蛋白質(zhì)的溶解度因此而降低?！?〕介電常數(shù)的下降對(duì)暴露在溶劑中的非極性基團(tuán)有穩(wěn)定作用，促使蛋白質(zhì)肽鏈的開(kāi)放而導(dǎo)致變性。凝膠過(guò)濾和SDS均是利用凝膠，依據(jù)分子大小分別蛋白質(zhì)的，為什么凝膠過(guò)濾時(shí)，蛋白質(zhì)分子越小，洗脫速度越慢，而在SDS[答]凝膠過(guò)濾時(shí)，凝膠顆粒排阻Mr較大的蛋白質(zhì)，僅允許Mr較小的蛋白質(zhì)進(jìn)入顆粒內(nèi)部，所以Mr較大的蛋白質(zhì)只能在凝膠顆粒之間的空隙中通過(guò)，可以用較小體積的洗脫液從層析柱中洗脫出來(lái)。而Mr小的蛋白質(zhì)必需用較大體積的洗脫液才能從層析柱中洗脫出來(lái)。SDS-分別蛋白質(zhì)時(shí)，全部的蛋白質(zhì)均要從凝膠的網(wǎng)孔中穿過(guò)，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量越小，受到的阻力也越小，移動(dòng)速度就越快。一種蛋白質(zhì)的混合物在pH6的DEAE纖維素柱中被分別，用pH6稀鹽緩沖液可以洗脫C，用pH6的高鹽緩沖液，B和A依次被洗脫，用凝膠過(guò)濾測(cè)定得A的Mr是240000，B的Mr是120230，CMr60000SDS[答]DEAE-纖維素柱層析的結(jié)果說(shuō)明，在pH6的條件下，A帶有較多的負(fù)電荷，B次之，C帶負(fù)電荷最少。凝膠過(guò)濾法測(cè)出A的Mr是C的4倍，B的MrC的2倍，但SDS-SDS-測(cè)定的亞基的Mr，凝膠過(guò)濾法可以測(cè)定寡聚體的Mr，可以推斷C是單體，B是以C為亞基的二聚體，A是以C為亞基的4聚體，由于C在pH6時(shí)帶負(fù)電荷，隨著亞基數(shù)的增加，帶負(fù)電荷的量也DEAE-纖維素層析的結(jié)果也是全都的。簡(jiǎn)述酶與一般化學(xué)催化劑的共性及其特性？[答]〔1〕共性：用量少而催化效率高；僅轉(zhuǎn)變化學(xué)反響的速度，不轉(zhuǎn)變化學(xué)反響的平衡點(diǎn)，酶本身在化學(xué)反響前后也不轉(zhuǎn)變；可降低化學(xué)反響的活化能。〔2〕特性：酶作為生物催化劑的特點(diǎn)是催化效率更高，具有高度的專(zhuān)一性，簡(jiǎn)潔失活，活力受條件的調(diào)整把握，全酶的活力與關(guān)心因子有關(guān)。Vmax與米氏常數(shù)可以通過(guò)作圖法求得，試比較v[S]圖，雙倒數(shù)圖，v-v/[S]作圖，[S]/v[S]作圖及直接線性作圖法求Vmax和Km的優(yōu)缺點(diǎn)？[答]〔1〕v-[S]圖是直角雙曲線，可以通過(guò)其漸近線求 Vmax，v=1/2Vmax時(shí)對(duì)應(yīng)的[S]為Km；優(yōu)點(diǎn)是比較直觀，缺點(diǎn)是實(shí)際上測(cè)定時(shí)不簡(jiǎn)潔到達(dá)Vmax，所以測(cè)不準(zhǔn)?！?〕1/v-1/[S]圖是一條直線，它與縱軸的截距為1/Vmax，與橫軸的截距為1/Km，優(yōu)點(diǎn)是使用便利，Vmax和Km都較簡(jiǎn)潔求，缺點(diǎn)是試驗(yàn)得到的點(diǎn)一般集中在直線的左端，作圖時(shí)測(cè)定值稍有偏差，直線斜率就會(huì)有較大的偏差，Km就測(cè)不準(zhǔn)?！?〕v-v/[S]圖也是一條直線，它與縱軸的截距為Vmax，與橫軸的截距為Vmax/Km，斜率為Km，優(yōu)點(diǎn)是求Km比較便利，缺點(diǎn)是作圖前計(jì)算較繁。〔4〕[S]/v-[S]圖也是一條直線，它與縱軸的截距為Km/Vmax，與橫軸的截距為Km，優(yōu)缺點(diǎn)與v-v/[S]圖相像?！?〕直接線性作圖法是一組交于一點(diǎn)的直線，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為Km，縱坐標(biāo)為Vmax，是求Vmax和Km的最好的一種方法，不需計(jì)算，作圖便利，缺點(diǎn)是試驗(yàn)測(cè)定值往往不會(huì)全部相交于一點(diǎn)，會(huì)給數(shù)據(jù)取舍造成確定的困難。在很多酶的活性中心均有His殘基參與，為什么？[答]酶蛋白分子中組氨酸的側(cè)鏈咪唑基pK值為6.0~7.0，在生理?xiàng)l件下，一局部解離，可以作為質(zhì)子供體，一局部不解離，可以作為質(zhì)子受體，既是酸，又是堿，可以作為廣義酸堿共同催化反響，因此常參與構(gòu)成酶的活性中心。試比較酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用與非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的異同。[答]競(jìng)爭(zhēng)性抑制是指抑制劑I和底物S對(duì)游離酶E的結(jié)合有競(jìng)爭(zhēng)作用，相互排斥，已結(jié)合底物的ES復(fù)合體，不能再結(jié)合I；同樣已結(jié)合抑制劑的EI復(fù)合體，不能再結(jié)合S。多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)性抑制在化學(xué)構(gòu)造上與底物S相像，能與底物S競(jìng)爭(zhēng)與酶分子活性中心的結(jié)合，因此，抑制作用大小取決于抑制劑與底物的濃度比，加大底物濃度，可使抑制作用減弱甚至消退。競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的雙倒數(shù)曲線與無(wú)抑制劑的曲線相交于縱坐標(biāo)I/Vmax處，但橫坐標(biāo)的截距，因競(jìng)爭(zhēng)性抑制存在而變小，說(shuō)明該抑制作用，并不影響酶促反響的最大速度Vmax，而使Km值變大。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制是指抑制劑I和底物S與酶E的結(jié)合互不影響，抑制劑I可以和酶E結(jié)合生成EI，也可以和ES復(fù)合物結(jié)合生成ESI。底物S和酶E結(jié)合成ES后，仍可與I結(jié)合生成ESI，但一旦形成ESI復(fù)合物，再不能釋放酶E和形成產(chǎn)物P。其特點(diǎn)是：I和S在構(gòu)造上一般無(wú)相像之處，I常與酶分子活性部位以外的化學(xué)基團(tuán)結(jié)合，這種結(jié)合并不影響底物和酶的結(jié)合，增加底物濃度并不能削減I對(duì)酶的抑制程度。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的雙倒數(shù)曲線與無(wú)抑制劑的曲線相交于橫坐標(biāo)1/Km處，但縱坐標(biāo)的截距，因競(jìng)爭(zhēng)性抑制存在變大，說(shuō)明該抑制作用，不影響酶促反響的Km值，而使Vmax闡述酶活性部位的概念?？墒褂媚男┲饕椒?zhēng)論酶的活性中心？[答]酶的活性中心往往是假設(shè)干個(gè)在一級(jí)構(gòu)造上相距很遠(yuǎn)，但在空間構(gòu)造上彼此靠近的氨基酸殘基集中在一起形成具有確定空間構(gòu)造的區(qū)域，該區(qū)域與底物相結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，對(duì)于結(jié)合酶來(lái)說(shuō)，輔酶或輔基往往是活性中心的組成成分。酶的活力中心通常包括兩局部：與底物結(jié)合的部位稱(chēng)為結(jié)合中心，打算酶的專(zhuān)一性；促進(jìn)底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱(chēng)為催化中心，它打算酶所催化反響的性質(zhì)以及催化的效率。有些酶的結(jié)合中心與催化中心是同一局部。對(duì)ES和EI的X-射線晶體分析、NMR分析、對(duì)特定基團(tuán)的化學(xué)修飾、使用特異性的抑制劑和對(duì)酶作用的動(dòng)力學(xué)爭(zhēng)論等方法可用于爭(zhēng)論酶的活性中心。影響酶反響效率的因素有哪些?它們是如何起作用的?[答]影響酶催化效率的有關(guān)因素包括：〔1〕底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)，鄰近效應(yīng)是指酶與底物結(jié)合形成中間復(fù)合物后，使底物和底物〔如雙分子反響〕之間，酶的催化基團(tuán)與底物之間結(jié)合于同一分子而使有效濃度得以極大的上升，從而使反響速率大大增加的一種效應(yīng)；定向效應(yīng)是指反響物的反響基團(tuán)之間和酶的催化基團(tuán)與底物的反響基團(tuán)之間的正確取位產(chǎn)生的效應(yīng)?！?〕底物的形變和誘導(dǎo)契合〔張力作用〕，當(dāng)酶遇到其專(zhuān)一性底物時(shí)，酶中某些基團(tuán)或離子可以使底物分子內(nèi)敏感鍵中的某些基團(tuán)的電子云密度增高或降低，產(chǎn)生“電子張力”，使敏感鍵的一端更加敏感，底物分子發(fā)生形變，底物比較接近它的過(guò)渡態(tài)，降低了反響活化能，使反響易于發(fā)生?！?〕酸堿催化，酸堿催化是通過(guò)瞬時(shí)的向反響物供給質(zhì)子或從反響物承受質(zhì)子以穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)，加速反響的一類(lèi)催化機(jī)制?！?〕共價(jià)催化，在催化時(shí)，親核催化劑或親電子催化劑能分別放出電子或承受電子并作用于底物的缺電子中心或負(fù)電中心，快速形成不穩(wěn)定的共價(jià)中間復(fù)合物，降低反響活化能，使反響加速?！?〕微環(huán)境的作用：酶的活性部位形成的微環(huán)境通常是疏水的，由于介電常數(shù)較低，可以加強(qiáng)有關(guān)基團(tuán)之間的靜電相互作用，加快酶促反映的速度。在同一個(gè)酶促反響中，通3輔基和輔酶在催化反響中起什么作用？它們有何不同？[答]輔酶和輔基的主要作用是在反響中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)，輔酶與酶蛋白結(jié)合較松，可以用透析或超濾方法除去；輔基與酶蛋白結(jié)合嚴(yán)密，不能用透析或超濾方法除去，輔酶和輔基的差異僅僅是它們與酶蛋白結(jié)合的結(jié)實(shí)程度不同，無(wú)嚴(yán)格的界限。哪些因素影響酶的活性？酶宜如何保存？[答]底物濃度、酶含量、溫度、pH、產(chǎn)物等均影響酶的活性，此外稱(chēng)為激活劑或抑制劑的某些無(wú)機(jī)或有機(jī)化學(xué)物質(zhì)也會(huì)猛烈影響酶的活性。自然酶在其自然環(huán)境中〔細(xì)胞或組織中〕是受到細(xì)胞調(diào)控的。細(xì)胞對(duì)酶的活性的把握主要是通過(guò)代謝反響、可逆的共價(jià)修飾、細(xì)胞區(qū)室化〔不同的區(qū)室pH、底物濃度等不同，可以避開(kāi)產(chǎn)物的積存〕和酶原激活等把握。制備酶制劑時(shí)，要盡量避開(kāi)高溫、極端pH、抑制劑等的影響，酶制劑應(yīng)盡可能制成固體，并在低溫下保存。無(wú)法制成固體的酶，可在液態(tài)低溫保存，但要留意某些液態(tài)酶在冰凍時(shí)會(huì)失去活性。某酶的化學(xué)修飾試驗(yàn)說(shuō)明，Glu和Lys殘基是這個(gè)酶活性所必需的兩個(gè)殘基。依據(jù)pH對(duì)酶活性影響爭(zhēng)論提示，該酶的最大催化活性的pH近中性。請(qǐng)你說(shuō)明這個(gè)酶的活性部位的Glu和Lys中的作用，并予以解釋。[答]谷氨酸的?-羧基的pKa值約為4.0，在近中性條件下，該基團(tuán)去質(zhì)子化，在酶促反響中起著堿催化劑的作用。賴(lài)氨酸的?-氨基的pKa值約為10.0，在近中性條件下，它被質(zhì)子化，在酶促反響中起著酸催化劑的作用。某物質(zhì)能可逆抑制琥珀酸脫氫酶的活性，但不知道該抑制劑屬何種抑制劑。你將如何證明該物質(zhì)是什么類(lèi)型抑制劑。[答]〔1〕測(cè)定不同底物濃度下的酶促反響速度；〔2〕分別在幾種不同抑制劑濃度存在下測(cè)定底物濃度對(duì)酶促反響速度的影響；〔3〕在測(cè)定相應(yīng)反響速度后，以1/v對(duì)1/[S]作圖〔雙倒數(shù)圖〕；〔4〕從坐標(biāo)圖上量取1/Km和1/Vmax的距離，即可求出Km和Vmax；比較無(wú)抑制劑和有抑制劑存在下的Km和Vmax。在抑制劑存在下，假設(shè)Km增大，Vmax不變，說(shuō)明該抑制劑是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑；假設(shè)Km不變，Vmax降低，說(shuō)明該抑制劑是非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑；假設(shè)Km和Vmax都降低且Vmax/Km保持不變，說(shuō)明該抑制劑是反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。35.胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶同屬絲氨酸蛋白酶類(lèi)，具有一樣的電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)，當(dāng)胰蛋白酶102位的Asp突變?yōu)锳la時(shí)將對(duì)該酶〔1〕與底物的結(jié)合和〔2〕對(duì)底物的催化有什么影響？[答]〔1〕對(duì)底物的結(jié)合無(wú)顯著影響；〔2〕對(duì)底物的催化活性喪失。當(dāng)抑制劑能選擇性地和不行逆地與酶的活性部位的殘基結(jié)合，從而能幫助鑒別酶時(shí)，這類(lèi)抑制劑就可以稱(chēng)為親和標(biāo)記試劑。TPCK是胰凝乳蛋白酶的親和標(biāo)記試劑，它通過(guò)使蛋白質(zhì)His烷基化而使其失活?！?〕為胰蛋白酶設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)似TPCK的親和標(biāo)記試劑還可以用于什么蛋白質(zhì)？[答]首先分析TPCK作為胰凝乳蛋白酶的親和標(biāo)記試劑具有什么特征構(gòu)造。一般來(lái)說(shuō)，親和標(biāo)記試劑有兩個(gè)特點(diǎn)：①親和標(biāo)記試劑與底物格外類(lèi)似，但缺乏可以被酶作用的位點(diǎn)，因而能選擇性地與酶的活性部位結(jié)合，卻不被酶作用，TPCK的構(gòu)造中這一局部是其對(duì)甲苯磺酰苯丙氨甲基酮局部；②親和標(biāo)記試劑有活潑的化學(xué)基團(tuán)，可以與靶酶的活性部位中的某個(gè)殘基反響，形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。TPCK的反響基團(tuán)是CH2-Cl。其次分析胰蛋白酶與胰凝乳蛋白酶有什么相像之處。胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶均催化肽鍵的裂解反響，其構(gòu)造和作用機(jī)制很相像，它們的活性部位都位于酶分子外表凹陷的口袋中，都有由His、Asp和Ser形成的催化三聯(lián)體，只是專(zhuān)一性明顯不同。胰凝乳蛋白酶的口袋被疏水氨基酸圍繞，大到足以容納一個(gè)芳香殘基，因此該酶選擇裂解芳香氨基酸如Phe和Tyr的羧基側(cè)肽鍵。而胰蛋白酶口袋的底部有一個(gè)帶負(fù)電荷的Asp-189，有利于結(jié)合帶正電荷Arg和Lys殘基。依據(jù)上述分析可知：〔1〕為胰蛋白酶設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)似TPCK的親和標(biāo)記試劑，可以將TPCK的反響基團(tuán)—CH2—Cl和類(lèi)似肽鍵構(gòu)造—NH—CH—CO—保存，其余局部更換為帶正電荷的Arg或Lys的R基團(tuán)或其類(lèi)似物；〔2〕檢驗(yàn)該抑制劑的專(zhuān)一性實(shí)際上就是分析其與酶的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合力氣，可以設(shè)計(jì)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，即分析在沒(méi)有抑制劑時(shí)和有不同濃度抑制劑存在時(shí)反響速度隨底物濃度的變化；〔3〕由于彈性蛋白與上述兩種酶空間構(gòu)造和催化機(jī)理相像，推想該親和標(biāo)記試劑有可能使彈性蛋白酶失活。酶的疏水環(huán)境對(duì)酶促反響有何意義？[答]酶的活性部位多數(shù)位于疏水性的裂縫中，化學(xué)基團(tuán)的反響活性和化學(xué)反響的速率在非極性介質(zhì)和水性介質(zhì)中有明顯差異。當(dāng)?shù)孜锓肿雍兔傅幕钚圆课幌嘟Y(jié)合，就被埋在疏水環(huán)境中，由于介電常數(shù)較低，底物分子與催化基團(tuán)之間的作用力被明顯加強(qiáng)，因此，疏水的微環(huán)境大大有利于酶的催化作用。同工酶形成的機(jī)制是什么？同工酶爭(zhēng)論有哪些應(yīng)用？[答]依據(jù)一個(gè)基因編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的理論，同工酶的產(chǎn)生可能是基因分化的產(chǎn)物，而基因的分化又可能是生物進(jìn)化過(guò)程中為適應(yīng)愈趨復(fù)雜的代謝而引起的一種分子進(jìn)化。而且，在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，從早期胚胎到胎兒組織，再?gòu)纳鷥旱匠赡陚€(gè)體，隨著組織的分化和發(fā)育，各種同工酶也有一個(gè)分化或轉(zhuǎn)變的過(guò)程。同工酶爭(zhēng)論的意義主要有：〔1〕作為遺傳標(biāo)記，已廣泛被遺傳學(xué)家用于遺傳分析的爭(zhēng)論；〔2〕同工酶是爭(zhēng)論基因表達(dá)的良好指標(biāo)；〔3〕同工酶分析法在農(nóng)業(yè)上已開(kāi)始用于優(yōu)勢(shì)雜交組合的推想；〔4〕同工酶分析可用于臨床檢驗(yàn)；〔5〕同工酶可以用于代謝調(diào)控的爭(zhēng)論；〔6〕對(duì)同工酶的比照爭(zhēng)論可以找到一些蛋白質(zhì)構(gòu)造和功能之間相互關(guān)系的規(guī)律。一個(gè)雙螺旋DNA分子中有一條鏈的成分[A]=0.30，[G]=0.24，請(qǐng)推想這一條鏈上的[T]，[C]的狀況?！?〕互補(bǔ)鏈的[A]，[G]，[T]和[C]的狀況。[答]〔1〕[T]+[C]=1–0.30–0.24=0.46；〔2〕[T]=0.30，[C]=0.24，[A]+[G]=0.46。如何對(duì)待RNA功能的多樣性?[答]RNA:(1)把握蛋白質(zhì)合成；(2)作用于RNA轉(zhuǎn)錄后加工與修飾；(3)參與細(xì)胞功能的調(diào)整；(4)生物催化與其他細(xì)胞持家功能；(5)遺傳信息的加工和進(jìn)化；關(guān)鍵在于RNA既可以作為信息分子又可以作為功能分子發(fā)揮作用。假設(shè)人體有1014個(gè)細(xì)胞，每個(gè)體細(xì)胞的DNA含量為6.4×109個(gè)堿基對(duì)。試計(jì)算人體DNA的總長(zhǎng)度是多少？是太陽(yáng)地球之間距離〔2.2×109公里〕的多少倍？雙鏈DNA每1000個(gè)核苷酸重1×10^18g，DNA[答]每個(gè)體細(xì)胞的DNA的總長(zhǎng)度為：6.4×109×0.34nm=2.176×109nm=2.176m，人體內(nèi)全部體細(xì)胞的DNA的總長(zhǎng)度為：2.176m×1014=2.176×1011km這個(gè)長(zhǎng)度與太陽(yáng)地球之間距離〔2.2×109公里〕相比為：2.176×1011/2.2×109=99倍，每個(gè)核苷酸重1×10-18g/1000=10-21g，所以，總DNA6.4×1023×10-21=6.4×102=640g。為什么說(shuō)堿基積存作用是一種重要的穩(wěn)定雙螺構(gòu)造的力？[答]嘌呤和嘧啶具有疏水性，在細(xì)胞中的中性pH條件下難溶于水，在兩個(gè)堿基上下平行積存時(shí)，堿基之間產(chǎn)生疏水積存作用。這種積存作用綜合了范德華力和偶極作旋用，降低了堿基和水的接觸，所以是DNA43.〔a〕3×107DNA〔b〕這種DNA一分子占有的體積是多少？〔c〕這種DNA一分子含多少圈螺旋?[答]〔a〕一個(gè)互補(bǔ)成對(duì)的脫氧核苷酸殘基的平均相對(duì)分子質(zhì)量為618，每個(gè)核苷酸使雙螺旋上升0.34nm,因此該分子長(zhǎng)度為：〔3×107/618〕×0.34=1.65×104nm=16.5×10－4cm；(b)該分子可看作長(zhǎng)16.5×10－4cm，直徑2×10－9cm的圓柱體：3.14×(1×10－9)2×16.5×10－4=5.18×10－20cm3；；(c)48544對(duì)核苷酸＝4854如何區(qū)分相對(duì)分子質(zhì)量一樣的單鏈DNA與單鏈RNA？[答]〔1〕用專(zhuān)一性的RNA酶與DNA酶分別對(duì)兩者進(jìn)展水解。用堿水解，RNA能夠被水解，而DNA不被水解?！?〕進(jìn)展顏色反響，二苯胺試劑可以使DNA變成藍(lán)色；苔黑酚〔地衣酚〕試劑能使RNA變成綠色?！?〕用酸水解后，進(jìn)展單核苷酸的分析〔層析法或電泳法〕，含有URNATDNA。什么是DNA變性？DNA變性后理化性有何變化？[答]DNA雙鏈轉(zhuǎn)化成單鏈的過(guò)程成變性。引起DNA變性的因素很多，如高溫、超聲波、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑和某些化學(xué)試劑〔如尿素，酰胺)等都能引起變性。DNA變性后的理化性質(zhì)變化主要有：〔1〕自然DNA分子的雙螺旋構(gòu)造解鏈變成單鏈的無(wú)規(guī)章線團(tuán)，生物學(xué)活性喪失；〔2〕自然的線型DNA分子直徑與長(zhǎng)度之比可達(dá)1：10，其水溶液具有很大的黏度。變性后，發(fā)生了螺旋線團(tuán)轉(zhuǎn)變，黏度顯著降低；在氯化銫溶液中進(jìn)展密度梯度離心，變性后的DNA浮力密大大增加；〔4〕沉降系數(shù)S增加；〔5〕DNA變性后，堿基的有序積存被破壞，堿基被暴露出來(lái)，因此，紫外吸取值明顯增加，產(chǎn)生所謂增色效應(yīng)?！?〕DNA分子具旋光性，旋光方向?yàn)橛倚?。由于DNA分子的高度不對(duì)稱(chēng)性，因此旋光性很強(qiáng)，其[a]=150。當(dāng)DNA比旋光值就大大下降。組成RNA的核苷酸也是以３′,５′磷酸二酯鍵彼此連接起來(lái)。盡管RNA分子中的核糖還有2′羥基，但為什么不形成２′,５′－磷酸二酯鍵？[答]2′-OH3′-OH和5′-OH2′，5′-磷酸二酯鍵。何謂Tm？影響TmTm值？[答]DNA的變性從開(kāi)頭解鏈到完全解鏈，是在一個(gè)相當(dāng)窄的溫度范圍內(nèi)完成的，在這一范圍內(nèi)，紫外線吸取值的增加量到達(dá)最大增加量的50%時(shí)的溫度為 DNA的解鏈溫度〔溶解溫度，meltingtemperature,Tm〕。Tm值大小主要與GC含量有關(guān)，GC含量越高，Tm值越大；另外核酸分子越大，Tm值也越大，此外，溶液pH值，離子強(qiáng)度也影響Tm值。在具體的試驗(yàn)中，Tm值計(jì)算公式：Tm=69.3+0.41(G+C%),小于20bp的寡核苷酸 Tm=4〔G+C〕+2〔A+T〕。什么是核酸雜交？有何應(yīng)用價(jià)值？[答]熱變性后的DNA片段在進(jìn)展復(fù)性時(shí)，不同來(lái)源的變性核酸〔DNA或RNA〕只要有確定數(shù)量的堿基互補(bǔ)〔不必全部堿基互補(bǔ)〕，就可形成雜化的雙鏈構(gòu)造。此種使不完全互補(bǔ)的單鏈在復(fù)性的條件下結(jié)合成雙鏈的技術(shù)稱(chēng)為核酸雜交。其應(yīng)用價(jià)值：用被標(biāo)記的堿基序列的單鏈核酸小分子作為探針，可確定待檢測(cè)的DNA，RNA分子中是否有與探針同源的堿基序列。用此原理，制作探針，再通過(guò)雜交，可用于細(xì)菌，病毒，腫瘤和分子病的診斷〔基因診斷〕。超螺旋的生物學(xué)意義有哪些?[答]〔1〕超螺旋DNA比松弛型DNA更嚴(yán)密，使DNA分子的體積更小，得以包裝在細(xì)胞內(nèi)；〔2〕超螺旋會(huì)影響雙螺旋分子的解旋力氣,從而影響到DNA與其他分子之間的相互作用；〔3〕超螺旋有利于DNADNA雙螺旋模型的主要特征是，一條鏈上的堿基與另一條鏈上的堿基在同一個(gè)平面上配對(duì)。Watson和Crick提出，腺嘌呤只與胸嘧啶配對(duì)，鳥(niǎo)嘌呤只與胞嘧啶配對(duì)。出于什么樣的構(gòu)造考慮，使他們確定這樣的配對(duì)方案?[答]DNA分子的Watson-Crick模型是以?xún)蓷l多核苷酸鏈的糖-磷酸骨架呈有規(guī)律的螺旋構(gòu)造為特征，這種螺旋構(gòu)造有兩個(gè)限制：①一條鏈上的堿基必需與另一條互補(bǔ)鏈的堿基形成氫鍵。②使堿基與糖-磷酸骨架相連接的糖苷鍵必需保持大約1.1nm的間隔。A與T、G與C的配對(duì)符合這種限制。假設(shè)A與G或G與T配對(duì)，其間隔太大，以至不適合這種螺旋(即糖苷健間的間隔大于1.1nm)，產(chǎn)生不穩(wěn)定的膨脹構(gòu)造，假設(shè)T與C配對(duì)，其間隔太小，假設(shè)A與C配對(duì)，在空間限制范圍內(nèi)不能形成氫鍵。只有A與T、G與C互補(bǔ)配對(duì)，才能保持其間隔約為1.1nm，也才能在堿基對(duì)之間有效地形成氫鍵，Watson-Crick螺旋構(gòu)造才穩(wěn)定。假設(shè)降低介質(zhì)的離于強(qiáng)度會(huì)對(duì)雙螺旋DNA的解鏈曲線有何影響?假設(shè)向介質(zhì)參與少量的乙醇呢?[答]假設(shè)降低介質(zhì)的離子強(qiáng)度，將削減對(duì)DNA糖-磷酸骨架的磷酸基負(fù)電荷的中和(掩蓋)，加大帶負(fù)電荷磷酸基的彼此排斥，其結(jié)果將會(huì)降低它的熔點(diǎn)(Tm)。乙醇是非極性的，它的參與會(huì)減小穩(wěn)定雙螺旋DNA為什么一樣相對(duì)分子質(zhì)量的線狀DNA比共價(jià)閉合的環(huán)狀DNA能結(jié)合更多的溴乙錠？如何利用這一點(diǎn)在氯化銫梯度中分別這兩種DNA？為什么共價(jià)閉環(huán)DNA在含溴乙錠的介質(zhì)中的沉降速度隨溴乙錠的濃度增加消滅近似U[答]溴乙錠插入堿基對(duì)之間，共價(jià)閉合的DNA比線狀雙鏈DNA構(gòu)造嚴(yán)密，溴乙錠插入的可能性較少。制備溴乙錠氯化銫梯度，環(huán)狀DNA插入溴乙錠較少，沉降較快，可以將兩者分開(kāi)。DNA-溴乙錠復(fù)合物用異戊醇提取，DNA很簡(jiǎn)潔與溴乙錠分開(kāi)。超螺旋DNA環(huán)和線形DNA沉降慢。共價(jià)閉環(huán)DNA形成負(fù)超螺旋，具有較快的沉降速度。少量溴乙錠插入DNA的堿基對(duì)之間，削減負(fù)超螺旋密度，使沉降速度減慢，但是大量溴乙錠可以引入正超螺旋，使沉降加快。因此隨溴乙錠濃度增加，共價(jià)閉環(huán)DNA的沉降速度消滅近似U形變化。以B族維生素與輔酶的關(guān)系，說(shuō)明B族維生素在代謝中的重要作用。[答]B族維生素是體內(nèi)很多重要輔酶的組成成分，所以當(dāng)B族維生素缺乏時(shí)，就會(huì)影響到結(jié)合酶的活性，使體內(nèi)的很多代謝發(fā)生障礙。①維生素B1是硫胺素焦磷酸〔TPP〕的組成成分，TPP是α-酮酸氧化脫羧酶的輔酶，當(dāng)維生素B1缺乏時(shí)，使丙酮酸氧化脫羧反響受阻。同時(shí)TPP又是轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶，當(dāng)維生素B1缺乏時(shí)，磷酸戊糖代謝障礙，使核酸合成及神經(jīng)髓鞘中磷酸戊糖代謝受到影響。②維生素B2是FMNFADFMNFAD琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶及NADH脫氫酶等。FMN和FAD呼吸鏈電子傳遞過(guò)程，在生物氧化過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。③維生素PP是NAD+、NADP+的組成成分。NAD+、NADP+在體內(nèi)是多種不需氧脫氫酶的輔酶，如乳酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系等，同時(shí)維生素PP也參與呼吸鏈的電子傳遞。④維生素B6是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺的組成成分。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是氨基酸代謝中的轉(zhuǎn)氨酶和脫羧酶的輔酶，在氨基酸代謝中發(fā)揮著重要作用。⑤泛酸在體內(nèi)組成ACP和CoA。二者構(gòu)成酰基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，廣泛參與糖、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝及肝中的生物轉(zhuǎn)化作用。⑥生物素是體內(nèi)多種羧化酶的輔酶，如丙酮酸羧化酶等。⑦葉酸的活性形式是四氫葉酸，四氫葉酸是體內(nèi)一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，分子內(nèi)部 N5、N10兩個(gè)氮原子能攜帶一碳單位。一碳單位在體內(nèi)參與多種物質(zhì)的合成，如嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等。當(dāng)葉酸缺乏時(shí)，DNA的合成必定受到抑制，骨髓紅細(xì)胞DNA合成削減，細(xì)胞分裂速度降低，細(xì)胞體積變大，造成巨幼紅細(xì)胞性貧血。⑧體內(nèi)的維生素B12參與同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸的反響，催化這一反響的甲硫氨酸合成酶的輔酶是維生素B12，它參與甲基的轉(zhuǎn)移。維生素B12缺乏時(shí)，甲基轉(zhuǎn)移反響受阻，不利于甲硫氨酸的生成，同時(shí)維生素B12還影響四氫葉酸的再生，使組織中游離的四氫葉酸含量削減，不能重利用它來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)其他的一碳單位，影響嘌呤、嘧啶的合成，最終導(dǎo)致核酸合成障礙，影響細(xì)胞分裂，結(jié)果產(chǎn)生巨幼紅細(xì)胞性貧血。維生素A缺乏時(shí)，為什么會(huì)患夜盲癥？[答]所謂夜盲癥是指暗適應(yīng)力氣下降，在暗處視物不清。該病癥產(chǎn)生是由于視紫紅質(zhì)再生障礙所致。因視桿細(xì)胞中有視紫紅質(zhì)，由11-順視黃醛與視蛋白分子中賴(lài)氨酸側(cè)鏈結(jié)合而成。當(dāng)視紫紅質(zhì)感光時(shí)，11-順視黃醛異構(gòu)為全反型視黃醛而與視蛋白分別而失色，從而引發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)，傳到大腦產(chǎn)生視覺(jué)，此時(shí)在暗處看不清物體。全反型視黃醛在視網(wǎng)膜內(nèi)可直接異構(gòu)為11-順視黃醛，但生成量少，故其大局部被眼內(nèi)視黃醛復(fù)原酶復(fù)原為視黃醇，經(jīng)血液運(yùn)輸至肝臟，在異構(gòu)酶催化下轉(zhuǎn)變成11-順視黃醇，而后再回到視網(wǎng)膜氧化成11-順視黃醛合成視紫紅質(zhì)，從而構(gòu)成視紫紅質(zhì)循環(huán)。當(dāng)維生素A缺乏時(shí)，血液中供給的視黃醇量缺乏，11-順視黃醛得不到足夠的補(bǔ)充，視紫紅質(zhì)的合成量削減，對(duì)弱光的敏感度降低，因而暗適應(yīng)力氣下降造成夜盲癥。為什么缺乏葉酸和維生素B12可引起巨幼紅細(xì)胞性貧血？[答]巨幼紅細(xì)胞貧血又稱(chēng)惡性貧血，特點(diǎn)是骨髓呈巨幼紅細(xì)胞增生，胞質(zhì)和胞核生長(zhǎng)成熟不同步，胞核核酸代謝受到影響，成熟不良。此病的產(chǎn)生與葉酸和維生素B12的缺乏有親熱關(guān)系。單純因葉酸或維生素B12缺乏所造成的貧血稱(chēng)養(yǎng)分不良性貧血，其機(jī)制是合成核苷酸的原料一碳單位缺乏，DNA合成受阻，骨髓幼紅細(xì)胞DNA合成削減，細(xì)胞分裂速度降低，體積增大，而且數(shù)目削減。一碳單位來(lái)自某些氨基酸的特別代謝途徑。FH4既是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，又是攜帶和轉(zhuǎn)移一碳單位的載體。分子內(nèi)N5、N10兩個(gè)氮原子能攜帶一碳單位參與體內(nèi)多種物質(zhì)的合成，特別是核酸的合成，一碳單位都是以甲基FH4的形式運(yùn)輸和儲(chǔ)存，故甲基FH4的缺乏直接影響一碳單位的生成和利用。FH4的再生是在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下將甲基轉(zhuǎn)移給同型半胱氨酸生成S-腺苷甲硫氨酸，甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶是維生素B12，維生素B12可通過(guò)促進(jìn)FH4B12缺乏時(shí)同樣也會(huì)影響核酸代謝，影響紅細(xì)胞的分化及成熟，所以葉酸和維B12簡(jiǎn)述維生素C的生化作用。[答]維生素C的生化作用格外廣泛，主要有以下兩個(gè)方面。〔1〕參與體內(nèi)多種羥化反響。①促進(jìn)膠原蛋白的合成，當(dāng)膠原蛋白合成時(shí)，多肽鏈中的脯氨酸、賴(lài)氨酸需羥化生成羥脯氨酸和羥賴(lài)氨酸，維生素C是催化反響中羥化酶的關(guān)心因子之一；②參與膽固醇的轉(zhuǎn)化，維生素C是7-α-羥化酶的輔酶，促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)變成膽汁酸；③參與芳香族氨基酸的代謝，維生素C參與苯丙氨酸羥化成酪氨酸的反響，酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)羥苯丙酸的羥化、脫羧、移位等步驟及轉(zhuǎn)變?yōu)槟蚝谒岬姆错??！?〕作為供氫體參與體內(nèi)氧化復(fù)原反響。①保護(hù)巰基酶的活性及GSH的狀態(tài)，發(fā)揮解毒作用；②使紅細(xì)胞高鐵血紅蛋白復(fù)原為血紅蛋白，使其恢復(fù)運(yùn)氧的功能；③使三價(jià)鐵復(fù)原為二價(jià)鐵，促進(jìn)鐵的吸?。虎鼙Ｗo(hù)維生素A、E及B免遭氧化，并促進(jìn)葉酸轉(zhuǎn)變成四氫葉酸。試述G蛋白參與信號(hào)傳遞在細(xì)胞代謝調(diào)整中的意義。[答]G蛋白在激素、神經(jīng)遞質(zhì)等信息分子作用過(guò)程中，起信號(hào)傳遞、調(diào)整和放大的作用。由于G蛋白家族構(gòu)造的相像性〔指β、γ-亞基〕和多樣性〔指α-亞基〕，所以它的參與使激素和很多神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)機(jī)體的調(diào)整更簡(jiǎn)潔、更具多層次，更能適應(yīng)廣泛的細(xì)胞功能變化。G蛋白種類(lèi)很多，它的介入使激素、受體更能適應(yīng)不同細(xì)胞反響和同一細(xì)胞反響的多樣性，使機(jī)體對(duì)外界環(huán)境變化的應(yīng)答更靈敏、更準(zhǔn)確、更精細(xì)。一些毒素如霍亂毒素和百日咳毒素等都是通過(guò) G-蛋白的α-亞基ADP核糖基化而失去正常調(diào)整功能，導(dǎo)致一系列病理反響。簡(jiǎn)述cAMP的生成過(guò)程及作用機(jī)制。[答]胰高血糖素、腎上腺素、促腎上腺皮質(zhì)激素等與靶細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合，形成激素受體復(fù)合物而激活受體，通過(guò)G蛋白介導(dǎo)，ATP轉(zhuǎn)化成cAMP和焦磷酸，cAMP在磷酸二酯酶作用下水解為5＇AMP而喪失作用。cAMP作為激素作用的其次信使對(duì)細(xì)胞的調(diào)整作用是通過(guò)激活cAMP依靠性蛋白激酶〔蛋白激酶A〕來(lái)實(shí)現(xiàn)的。蛋白激酶A由兩個(gè)調(diào)整亞基和兩個(gè)催化亞基組成的四聚體別構(gòu)酶，當(dāng)四分子cAMP與調(diào)整亞基結(jié)合后，調(diào)節(jié)亞基與催化亞基解離，游離的催化亞基催化底物蛋白磷酸化，從而調(diào)整細(xì)胞的物質(zhì)代謝和基因表達(dá)?；罨牡鞍准っ窤一方面催化胞質(zhì)內(nèi)一些蛋白磷酸化調(diào)整某些物質(zhì)的代謝過(guò)程，如使無(wú)活性的糖原磷酸化酶激酶b磷酸化，轉(zhuǎn)變成無(wú)活性的糖原磷酸化酶激酶α，后者催化糖原磷酸化酶b磷酸化成為有活性的糖原磷酸化酶α，調(diào)整糖原的分解。活化的蛋白激酶 A另一方面進(jìn)入細(xì)胞核，可催化反式作用因子cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白磷酸化，與DNA上的cAMP應(yīng)答元件結(jié)合，激活受cAMP應(yīng)答元件調(diào)控的基因轉(zhuǎn)錄。另外活化的蛋白激酶還可使核內(nèi)的組蛋白、酸性蛋白及膜蛋白、受體蛋白等磷酸化，從而影響這些蛋白的功能。介紹兩條Ca++介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。[答]Ca2+是體內(nèi)很多重要激素作用的其次信使，作為其次信使Ca2+可通過(guò)不同的途徑來(lái)調(diào)整體內(nèi)的物質(zhì)代謝過(guò)程。①Ca2+磷脂依賴(lài)性蛋白激酶途徑：乙酰膽堿、去甲腎上腺素、促腎上腺皮質(zhì)激素等信號(hào)分子作用于靶細(xì)胞膜上的特異受體，通過(guò)G蛋白激活磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C而水解膜組分磷脂酰肌醇4，5-二磷酸而生成DG和IP3。IP3從膜上集中至胞質(zhì)，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和肌漿網(wǎng)上的IP3受體結(jié)合，促進(jìn)Ca2+釋放使胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度上升。DG在磷脂酰絲氨酸和Ca2+的協(xié)作下激活蛋白激酶C，對(duì)機(jī)體的代謝、基因表達(dá)、細(xì)胞分化和增殖起作用。②Ca2+鈣調(diào)蛋白依靠性蛋白激酶途徑：鈣調(diào)蛋白有四個(gè)Ca2+結(jié)合位點(diǎn)，當(dāng)胞漿Ca2Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，使其構(gòu)象發(fā)生轉(zhuǎn)變而激活Ca2+鈣調(diào)蛋白依靠性蛋白激酶，后者可使很多蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，引起蛋白質(zhì)活性上升或降低，影響機(jī)體的代謝過(guò)程。如活化的Ca2+鈣調(diào)蛋白依靠性蛋白激酶能激活腺苷酸環(huán)化酶而加速cAMP的生成，也能激活磷酸二酯酶而加速cAMP的降解；它還能激活胰島素受體的酪氨酸蛋白激酶。腺苷酸環(huán)化酶所催化的反響如下：ATP→cAMP+PPi，其平衡常Keq=0.065ATPAMP+PPi，△Go′=33.44kJ/mol，cAMPAMP△Go′是多少？ATP→cAMP+PPi的Keq，依據(jù)△Go′Keq關(guān) 系 得 ：△Go′=2.303RTlgKeq=2.303×8.314×103×298×lg0.065=15.61kJ/mol那么逆反響cAMP+PPi→ATP的△Go′為15.61kJ/molATP→AMP+PPi的△Go′=33.44kJ/mol所以cAMP→AMP的△Go′=15.61kJ/mol+〔33.44kJ/mol〕=49.05kJ/mol起始階段葡萄糖-6-磷酸的濃度為0.1mol/L，葡萄糖-1-磷酸的濃度為0，平衡后葡萄糖-6-磷酸的濃度為0.1-X〔mol/L〕，葡萄糖-1-磷酸的濃度為X〔mol/L〕根據(jù)△Go′=2.303RT㏒Keq′,得：㏒Keq′=7.5/2.303×8.314×103×298=1.32查反對(duì)數(shù)表得，Keq′=4.8×102由Keq′=X/〔0.1-X〕,得：0.1×4.8×10-2-4.8×10-2X=X即：X=0.004mol/L，0.1-X=0.096mol/L反響后葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-10.096mol/L和0.004mol/L。61.在25℃，pH為7.00.1mol/L的葡萄糖-6-磷酸溶液參與磷酸葡萄糖變位酶以催化葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖-1磷酸的反響，反響的△Go′為+7.5kJ/mol，求反響后葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-1-磷酸的最終濃度是多少？[答]組織中沒(méi)有魚(yú)藤酮時(shí)：1摩爾葡萄糖→2摩爾丙酮酸，凈生成2摩爾ATP并有2摩爾NADH?H+產(chǎn)生〔細(xì)胞質(zhì)中生成〕；2摩爾丙酮酸→2A+2CO22NADH?H+；2爾乙酰輔酶A→4摩爾CO2，共生成6摩爾NADH?H+、2摩爾FADH2、2摩爾GTP。對(duì)肝臟細(xì)胞而言，細(xì)胞質(zhì)中生成的2摩爾NADH?H+，是通過(guò)蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭進(jìn)入線粒體的，進(jìn)入線粒體的照舊是2摩爾NADH?H+。NADH?H+生物氧化時(shí)的磷氧比值為2.5，F(xiàn)ADH2的磷氧比值為1.5，所以葡萄糖徹底氧化產(chǎn)生的ATP為〔4＋6〕2.5＋2×1.5＋4=32摩爾。假設(shè)組織中有魚(yú)藤酮存在，生成的NADH?HATPATP2×1.5＋4=7計(jì)算1摩爾葡萄糖在肝臟細(xì)胞中徹底氧化成CO2和H2O，可產(chǎn)生多少摩爾 ATP？假設(shè)有魚(yú)藤酮存在，理論上又可產(chǎn)生多少摩爾ATP？[答]電子傳遞抑制劑可使電子傳遞鏈的某一部位阻斷，電子不能傳遞，線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度差不能形成，氧的消耗停頓， ATP自然也不能合成。氧化磷酸化抑制劑并不直接抑制電子傳遞，它的作用是抑制ATP酶，使ATP質(zhì)子濃度差，電子傳遞和氧的消耗也被抑制。氧化磷酸化作用解偶聯(lián)劑使電子傳遞和氧化磷酸化兩個(gè)過(guò)程分別，結(jié)果是電子傳遞失去把握，氧的消耗增加，但不能形成線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度差，ATP也無(wú)法合成。試比較電子傳遞抑制劑、氧化磷酸化抑制劑、和氧化磷酸化作用解偶聯(lián)劑對(duì)生物氧化作用的影響。[答]①乳酸徹底氧化成CO2和H2O的途徑如下：乳酸+NAD→丙酮酸+NADH?H+〔乳酸脫氫酶〕，此反響在細(xì)胞溶膠〔細(xì)胞漿〕中進(jìn)展。在肝臟細(xì)胞勻漿體系中，細(xì)胞溶膠中生成的NADH是通過(guò)蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化。丙酮酸+NAD→乙酰輔酶 A+NADH?H+〔線粒體，丙酮酸脫氫酶系〕乙酰輔酶進(jìn)入三羧酸循環(huán)：〔線粒體，三羧酸循環(huán)相關(guān)酶〕乙酰輔酶A+3NAD++FAD++GDP+Pi→2摩爾CO2+3NADH?H++FADH2+GTP1摩爾乳酸徹底氧化成CO2和H2O生成ATP的摩爾數(shù)為：5×2.5+1×1.5+1〔GTP〕=15摩爾②檸檬酸徹底氧化成CO2和H2O的途徑如下：檸檬酸首先沿三羧酸循環(huán)生成草酰乙酸，該過(guò)程共進(jìn)展 4次脫氫，生成 3摩爾NADH?H+、1摩爾FADH2、1摩爾GTP〔線粒體，三羧酸循環(huán)相關(guān)酶〕草酰乙酸臨時(shí)脫離三羧酸循環(huán)，脫羧生成丙酮酸。丙酮酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變成乙酰輔酶A：丙酮酸+NAD→乙酰輔酶A+NADH?H+〔線粒體丙酮酸脫氫酶系〕乙酰輔酶進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化：乙酰輔酶A+3NAD+ +FAD++GDP +Pi→2 摩爾 CO2 +3 NADH?H++FADH2+GTPFADH2呼吸鏈的磷氧比值為1.5，NADH呼吸鏈的磷氧比值為2.5，1摩爾檸檬酸徹底氧化成CO2和H2O生成ATP爾數(shù)為：7×2.5+2×1.5+2〔GTP〕=22.5摩爾③磷酸稀醇式丙酮酸徹CO2H2OADP+Pi→丙酮酸+ATP；丙酮酸+NAD→A+NADH?H三羧酸循環(huán)：〔線粒體三羧酸循環(huán)相關(guān)酶〕乙酰輔酶A+3NAD++FAD++GDP+Pi→2摩爾CO2+3NADH?H++FADH2+GTP1爾磷酸稀醇式丙酮酸徹底氧化成CO2和H2O生成ATP4×2.5+1×1.5+2〔GTP+ATP〕=13.5在一個(gè)具有完全細(xì)胞功能的哺乳動(dòng)物肝臟細(xì)胞勻漿體系中，當(dāng)1摩爾以下底物完全氧化成CO2和H2O時(shí)，能產(chǎn)生多少ATP？①乳酸；②檸檬酸；③磷酸稀醇式丙酮酸。[答]ATP〔腺苷-5′-三磷酸，簡(jiǎn)稱(chēng)三磷酸腺苷〕是高能磷酸化合物的典型代表，一個(gè)ATP分子由一分子腺嘌呤、一分子核糖、和三個(gè)相連的磷酸基團(tuán)組成。三個(gè)磷酸基團(tuán)依次與核糖5′-羥基形成磷酸酯，分α、β、γ，α酯鍵為一般磷酯鍵，而β、γ磷酸基團(tuán)之間和β、α磷酸基團(tuán)之間的磷酸酯鍵為高能磷酸鍵，β、γ磷酸基團(tuán)在水解或者基團(tuán)轉(zhuǎn)移時(shí)都能釋放出30.48kJ/mol的自由能，而一般磷酯鍵在水解或者基團(tuán)轉(zhuǎn)移時(shí)能釋放出的自由能在20kJ/mol以下，在生物機(jī)體內(nèi)細(xì)胞內(nèi)還有一些高能化合物，在磷酸基團(tuán)水解或者基團(tuán)轉(zhuǎn)移時(shí)能釋放出 40～60kJ/mol的自由能，甚至更多。這些高能化合物〔如磷酸肌酸、磷酸稀醇式丙酮酸等〕可將其高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給ADP，生成的ATP分子又可將其高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給其它化合物使之獲得能量，所以ATP不僅是機(jī)體細(xì)胞最直接的能源，同時(shí)ATP在能量的傳遞中起中間體的作用。從ATP[答](1)二硝基苯酚是一種氧化磷酸化的解偶劑，它可以將質(zhì)子從膜間隙帶入線粒體基質(zhì)，從而破壞質(zhì)子梯度，使ATP的合成停頓。電子傳遞鏈將質(zhì)子泵出線粒體的過(guò)程被加強(qiáng)，從而加快了氧的消耗。(2)HCN阻擋了電子從細(xì)胞色素氧化酶到氧的傳遞，從而使氧的消耗停頓，ATP的合成受阻。(3)寡霉素阻斷質(zhì)子通過(guò)F1F0-ATP酶的通道，使ATP的合成受阻。由于質(zhì)子泵出線粒體需要抑制更高的能障，故電子傳遞被抑制，氧的消耗停頓。隨后參與二硝基苯酚，ATP的合成照舊由于寡霉素存在而被抑制，但質(zhì)子梯度被二硝基苯酚破壞，所以消退了寡霉素對(duì)電子傳遞的抑制，氧的消耗連續(xù)進(jìn)展，只是沒(méi)有ATP的合成。分別的完整線粒體懸浮液中有過(guò)量的ADP、O2和谷氨酸，谷氨酸在線粒體基質(zhì)中可產(chǎn)生NADH和FADH2，假設(shè)在該體系中參與以下物質(zhì)，會(huì)對(duì)氧的消耗和ATP(1(2)二硝基苯酚，同時(shí)參與HCN，(3)參與寡霉素，然后參與二硝基苯酚。[答]經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化，葡萄糖其次位標(biāo)記的14C消滅在丙酮酸的羰基上，即CH3-﹡CO-COOH；進(jìn)一步氧化產(chǎn)生的CH3-﹡CO-CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)后，經(jīng)第一輪循環(huán)標(biāo)記碳原子全部進(jìn)入草酰乙酸，形成兩種異構(gòu)體:HOO﹡C-CO-CH2-COOH和HOO﹡C-CH2-CO-COOH,在其次輪三羧酸循環(huán)中，兩種異構(gòu)體中的標(biāo)記碳原子都可在脫羧反響中以二氧化碳釋放。葡萄糖分子的其次位用14C標(biāo)記，在有氧狀況下進(jìn)展徹底氧化。CO2[答]在糖酵解中，葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸、果糖-6-磷酸→果糖-1,6-二磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸三個(gè)不行逆反響位點(diǎn)分別由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化；在糖異生中，葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖、果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸、丙酮酸→草酰乙酸→磷酸烯醇式丙酮酸三個(gè)不行逆反響位點(diǎn)分別由葡萄糖-6-磷酸酶、果糖-1,6-二磷酸酶、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化。催化果糖-6-磷酸與果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)化的酶是關(guān)鍵的調(diào)控酶。在糖酵解中，磷酸果糖激酶的正效應(yīng)物為AMP、果糖-2,6-二磷酸，負(fù)效應(yīng)物為檸檬酸、ATP，胰高血糖素可以通過(guò)共價(jià)修飾使果糖-2,6-二磷酸水平降低，從而降低糖酵解速率；在糖異生作用中，果糖-1,6-二磷酸酶催化果糖-1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變成果糖-6-磷酸，該酶的正效應(yīng)物為ATP、檸檬酸，而負(fù)效應(yīng)物為AMP、果糖-2,6-二磷酸。胰高血糖素通過(guò)共價(jià)修飾使果糖-2,6-二磷酸水平降低，促進(jìn)糖異生作用?？梢?jiàn)兩種酶的效應(yīng)物對(duì)兩條途徑的調(diào)整正好相反，這種協(xié)調(diào)把握保證了糖酵解和糖異生途徑一條開(kāi)放時(shí)，另一條關(guān)閉，從而避開(kāi)了無(wú)效循環(huán)。糖酵解和糖異生作用中各有三個(gè)可能產(chǎn)生無(wú)效循環(huán)的位點(diǎn)，這三個(gè)位點(diǎn)在兩條途徑中分別由什么酶來(lái)催化？以?xún)蓷l途徑中果糖-6-磷酸與果糖-1,6-二磷酸之間的轉(zhuǎn)變?yōu)槔f(shuō)明細(xì)胞是如何避開(kāi)無(wú)效循環(huán)的。+ADP+Pi→丙酮酸+ATP，△G0”=31.38kJ/mol△Go，=2.303RT㏒Keq=2.303×8.31×103kJ/mol?K×298K×㏒Keq即：31.38kJ/mol=2.303×8.31×103kJ/mol?K×298K×㏒Keq㏒Keq=5.5，查反對(duì)數(shù)表得：Keq=3.16×105Keq=[ATP]×[丙酮酸]/[磷酸稀醇式丙酮酸]×[ADP][丙酮酸]/[磷酸稀醇式丙酮酸]=10÷Keq=10÷3.16×105=3.16×105[磷酸稀醇式丙酮酸]/[丙酮酸]=1/3.16×105=3.16×104磷酸稀醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸時(shí)，△G0”為31.38kJ/mol，計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)[ATP]/[ADP]=10時(shí)，磷酸稀醇式丙酮酸和丙酮酸的濃度比。[答]首先，2摩爾丙酮酸+2CO2+2ATP→2+2ADP+2Pi；2草酰乙酸+2GTP→2磷酸稀醇式丙酮酸+2GDP+2CO2；其次，2摩爾磷酸稀醇式丙酮酸沿糖酵解途徑逆行至轉(zhuǎn)變成2摩爾甘油醛-3-磷酸，其中在甘油酸-3-磷酸轉(zhuǎn)變成甘油酸-1,3-二磷酸過(guò)程中，消耗2摩爾ATP；甘油酸-1,3-二磷酸轉(zhuǎn)變成甘油醛-3-磷酸中，必需供給2摩爾的NADH?H+。最終，2摩爾的磷酸丙糖先后在醛羧酶、果糖-1,6-二磷酸酶、異構(gòu)酶、葡萄糖-6-磷酸酶作用下，生成1摩爾葡萄糖，該過(guò)程無(wú)能量的產(chǎn)生與消耗。從上述三階段可看出，2摩爾丙酮酸轉(zhuǎn)化成1摩爾葡萄糖需要供給6摩爾高能磷酸化合物，其中4摩爾為ATP，2摩GTP。計(jì)算由2摩爾丙酮酸轉(zhuǎn)化成1摩爾葡萄糖需要供給多少摩爾的高能磷酸化合物？[答]甘油+ATP→α-磷酸甘油+ADP；α-磷酸甘油+NAD+→NADH?H++磷酸二羥丙酮；磷酸二羥丙酮→甘油醛-3-磷酸；甘油醛-3磷酸+NAD++Pi→甘油酸1,3-二磷酸+NADH?H+；甘油酸1,3-二磷酸+ADP→甘油酸-3-磷酸+ATP；甘油酸-磷酸→甘油酸-2-磷酸→磷酸稀醇式丙酮酸；磷酸稀醇式丙酮酸+ADP→丙酮酸+ATP；丙酮酸+NAD+→乙酰輔酶A+NADH?H++CO2；然后進(jìn)入乙酰輔酶A4次脫氫反響生成3摩爾NADH?H+、1FADH22CO2，并發(fā)生一次底物水平磷酸化，生成1摩爾GTP。依據(jù)生物氧化時(shí)每1摩爾NADH?H+和1摩爾FADH2分別生成2.5摩爾、1.5，1摩爾甘油徹底氧化成CO2和H2O生成ATP6×2.5＋1×1.5＋3－1=18.5CO2和H2O1摩爾CO2H2OATP？[答]〔1〕血糖的來(lái)源：食物淀粉的消化吸取，為血糖的主要來(lái)源；貯存的肝糖原分解，是空腹時(shí)血糖的主要來(lái)源；非糖物質(zhì)如甘油、乳酸、大多數(shù)氨基酸等通過(guò)糖異生轉(zhuǎn)變而來(lái)。〔2〕血糖的去路：糖的氧化分解供能，是糖的主要去路；在肝、肌肉等組織合成糖原，是糖的貯存形式；轉(zhuǎn)變?yōu)榉翘俏镔|(zhì)，如脂肪、非必需氨基酸等；轉(zhuǎn)變成其他糖類(lèi)及衍生物如核糖、糖蛋白等；血糖過(guò)高時(shí)可由尿排出?！?〕人體血糖水平的穩(wěn)定：主要靠胰島素、胰高血糖素、腎上腺素等激素來(lái)調(diào)節(jié)。血糖水平低時(shí)，刺激胰高血糖素、腎上腺素的分泌，促進(jìn)糖原分解和糖異生作用、抑制葡萄糖的氧化分解，使血糖水平上升。當(dāng)血糖水平較高時(shí)，刺激胰島素分泌，促進(jìn)糖原合成、抑制糖異生作用，加快葡萄糖的氧化分解，從而使血糖水平下降。簡(jiǎn)述血糖的來(lái)源和去路，人體如何維持血糖水平的恒定？[答]磷酸果糖激酶〔PFK〕是一種調(diào)整酶，又是一種別構(gòu)酶。ATP是磷酸果糖激酶的底物，也是別構(gòu)抑制劑。在磷酸果糖激酶上有兩個(gè)ATP的結(jié)合位點(diǎn)，即底物結(jié)合位點(diǎn)和調(diào)整位點(diǎn)。當(dāng)機(jī)體能量供給充分〔ATP濃度較高〕時(shí)，ATP除了和底物結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合外，還和調(diào)整位點(diǎn)結(jié)合，是酶構(gòu)象發(fā)生轉(zhuǎn)變，使酶活性抑制。反之機(jī)體能量供給缺乏〔ATP濃度較低〕，ATP主要與底物結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，酶活性很少受到抑制。在EMP途徑中，磷酸果糖激酶受ATPATP又是磷酸果糖激酶的一種底物，試問(wèn)為什么在這種狀況下并不使酶失去效用？[答]〔a〕ATP→ADP+Pi反響的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化△Go′=-30.50KJ/mol，那么ADP+Pi→ATP反響的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化△Go′=+30.50kJ/molATP、ADPPi3mmol/L、0.1mmol/L、10mmol/L，ADP+Pi→ATP反響的自由能變化為：△G=△Go′+2.303RTlgKeq=30.50+2.303×8.31×103×298×lg[3×103/〔0.1×103×10×103〕]=30.50+5.71×3.4771 =50.35〔kJ/mol〕〔b〕假設(shè)此時(shí)△G全部合成ATP，體系自由能的變化為負(fù)，再依據(jù)△Go′=-nF△E0′得：50.35=2×96.49×△E0′，△E0′=50.35÷〔2×96.49〕=0.26V在充分光照下，25℃，pH值7的離體葉綠體中，ATP、ADPPi的穩(wěn)態(tài)濃度分別為3mmol/L、0.1mmol/L、10mmol/L。問(wèn)〔a〕在這些條件下，合成ATP反響的△G是多少？〔b〕在此葉綠體中光誘導(dǎo)的電子傳遞供給ATP合成所需的能量〔通過(guò)質(zhì)子電動(dòng)勢(shì)〕，在這些條件下合成1摩爾ATP所需的最小電勢(shì)差〔△E0′〕是多少？假設(shè)每產(chǎn)生1摩爾ATP2摩爾電子〔2e〕通過(guò)電子傳遞鏈。[答]knoop分別在偶數(shù)和奇數(shù)碳的脂肪酸分子的末端甲基接上苯基，用這種帶“示蹤物”的脂肪酸喂狗，示蹤物苯基在體內(nèi)不被代謝，而以某一特定的有機(jī)化合物隨尿排出。Knoop覺(jué)察，偶數(shù)碳的脂肪酸被標(biāo)記后喂狗，尿液中消滅的是苯乙酸的衍生物苯乙尿酸，奇數(shù)碳原子的脂肪酸被標(biāo)記后喂狗，尿液中消滅的苯甲酸的衍生物苯甲尿酸。他由此推論：脂肪酸氧化是從羧基端的β-碳原子開(kāi)頭的，每次氧化降解一個(gè)2碳單元的片段。他的假說(shuō)與現(xiàn)代β-氧化學(xué)說(shuō)的一樣之處是降解始發(fā)于羧基端的其次位〔β-位〕碳原子，在這一處斷裂切掉兩個(gè)碳原子單元。與現(xiàn)代β-氧化學(xué)說(shuō)的不同之處是：β-氧化的起始階段需要水解ATP活化脂肪酸,以脂酰CoA的形式進(jìn)展氧化,反響的中間產(chǎn)物全部都是結(jié)合在CoA上，反響過(guò)程是由多種酶協(xié)同催化的，切掉的兩個(gè)碳原子單元是乙酰CoA，而不是乙酸分子，反響過(guò)程中脫下來(lái)的氫能夠經(jīng)呼吸鏈的ATP。說(shuō)明knoop的經(jīng)典試驗(yàn)對(duì)脂肪酸氧化得到的結(jié)論。比較他的假說(shuō)與現(xiàn)代β[答]〔1〕8輪β氧化，生成9個(gè)乙酰CoA，8FADH2和8NADH，9CoAATP：10×9=908個(gè)FADH2ATP：1.5×8=12個(gè)；8個(gè)NADH可生成ATP：2.5×8=20個(gè)；以上總計(jì)為122個(gè)ATP，但是硬脂酸活化為硬脂酰CoA120個(gè)ATP?！?〕120個(gè)ATP水解的標(biāo)準(zhǔn)自由能為120×〔30.54〕KJ3664.8KJ，硬脂肪酸的相對(duì)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。氧化學(xué)說(shuō)的異同。[答]〔1〕酮癥：在糖尿病或糖供給障礙等病理狀態(tài)下，胰島素分泌削減或作用低下而胰高血糖素、腎上腺素等分泌上升，導(dǎo)致脂肪動(dòng)員增加，脂肪酸在肝內(nèi)的分解增多，酮體的生成也增多，同時(shí)，由于主要來(lái)源于糖代謝的丙酮酸削減，使草酰乙酸也削減，導(dǎo)致了乙酰CoA的積存，此時(shí)肝外組織的酮體氧化作用削減，結(jié)果就消滅了酮體過(guò)多積存在血中的酮癥?！?〕脂肪肝：肝細(xì)胞內(nèi)的脂肪來(lái)源多，去路少導(dǎo)致脂肪積存。緣由有：①最多見(jiàn)的是肝功能低下，合成脂蛋白能力下降，導(dǎo)致肝內(nèi)脂肪運(yùn)出障礙；②糖代謝障礙導(dǎo)致脂肪發(fā)動(dòng)增加，進(jìn)入肝內(nèi)的脂肪酸增多；③肝細(xì)胞內(nèi)用于合成脂蛋白的磷脂缺乏；④患肝炎后，活動(dòng)過(guò)少使能量消耗削減，糖轉(zhuǎn)變成脂肪而存積。〔3〕動(dòng)脈粥樣硬化：血漿中LDL增多或HDL下降均可使血漿中膽固醇簡(jiǎn)潔在動(dòng)脈內(nèi)膜沉積，久之則導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。計(jì)算一分子硬脂酸徹底氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生的ATP數(shù)，并計(jì)算每克硬脂酸徹底氧化產(chǎn)生的自由能。[答]在植物體內(nèi)，脂肪酸合酶是由不同的七種多肽鏈的聚合體和ACP組成的多酶體系。酵母中，脂肪酸合酶由?；d體蛋白〔ACP〕和6個(gè)酶構(gòu)成，這6個(gè)酶定位為兩個(gè)多功能多肽鏈，它們分別是乙酰CoA-ACPCoA-ACPβ-酮酰-ACPβ-酮酰-ACP復(fù)原酶、β-羥酰-ACP脫水酶、烯酰-ACP復(fù)原酶；動(dòng)物中，脂肪酸合酶包含有7個(gè)酶和一個(gè)ACP，其中6個(gè)酶和酵母中的一樣，另一個(gè)為軟脂酰-ACP硫酯酶。ACP是“acylcarrierproterin”的簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)，是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量低的蛋白質(zhì)，它沒(méi)有酶的活性，在脂肪酸合成中如同CoA在脂肪酸降解中的作用，僅作為脂?；妮d體。它的輔基是ACP的絲氨酸殘基上結(jié)合的4′-磷酸泛酰巰基乙胺，其末端的－SH基是攜帶脂酰基的功能部位。ACP可把脂?；鶑囊粋€(gè)酶轉(zhuǎn)移到另一個(gè)酶，因而被稱(chēng)作“酰基載體蛋白”。在脂肪酸降解中，同樣的磷酸泛酰巰基乙胺又是CoA的一局部。這個(gè)長(zhǎng)鏈的4′-磷酸泛酰巰基乙胺分子如同“擺臂”，把底物在酶復(fù)合體上從一處的催化中心轉(zhuǎn)移到另一處。試從脂類(lèi)代謝紊亂角度分析酮癥、“脂肪肝”和動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病緣由?！?023〕[答]脂肪酸氧化的限速步驟是脂肪酸從胞質(zhì)到線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)，所以肉堿-?；D(zhuǎn)移酶Ⅰ是脂肪酸氧化的限速酶。脂肪酸合成的限速酶是乙酰CoA羧化酶，催化乙酰CoA生成丙二酸單酰CoA。丙二酸單酰CoA可促進(jìn)脂肪酸合成，抑制肉堿-?；D(zhuǎn)移酶Ⅰ的活性，這樣當(dāng)脂肪酸合成旺盛時(shí)，脂肪酸的分解必定會(huì)停頓，如此進(jìn)展兩條相反途徑的協(xié)同調(diào)控。說(shuō)明真核生物體內(nèi)脂肪酸合酶的構(gòu)造與功能。[答]脂肪酸的生物合成，植物中是在葉綠體及前質(zhì)體中進(jìn)展，合成4～16碳及1616碳飽和脂肪酸，長(zhǎng)于16碳的脂肪酸是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或線粒體中合成。就胞液中16碳飽和脂肪酸的合成過(guò)程來(lái)看，與β－氧化過(guò)程有相像之處，但是合成過(guò)程不是β-氧化過(guò)程的逆轉(zhuǎn),脂肪酸合成和脂肪酸β氧化的異同可歸納如下：〔1〕兩種途徑發(fā)生的場(chǎng)所不同，脂肪酸合成主要發(fā)生于細(xì)胞漿中，分解發(fā)生于線粒體；〔2〕兩種途徑都有一個(gè)中間體與載體相連，脂肪酸合成為ACP，分解為CoA；〔3〕在兩種途徑都有4步反響，脂肪酸合成是縮合，復(fù)原，脫水和復(fù)原，脂肪酸分解是氧化，水合，氧化和裂解。雖然從化學(xué)途徑二者互為逆反響。但他們的反響歷程不同，所用的關(guān)心因子也不同；〔4〕兩種途徑都有原料轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，在脂肪酸合成中，有三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制將乙酰CoA從線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞漿，在降解中，有肉堿載體系統(tǒng)將脂酰CoA從細(xì)胞漿轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體；〔5〕兩種途徑都以脂肪酸鏈的逐次輪番的變化為特色，在脂肪酸合成中，脂肪酸鏈獲得2碳單位而成功延長(zhǎng)，在降解中則是以乙酰CoA形式的2碳單位離去，以實(shí)現(xiàn)脂肪酸鏈的縮短；〔6〕脂肪酸合成時(shí)，是以分子的甲基一端開(kāi)頭到羧基端為止，降解則是相反的方向，羧基的離去為第一步?！?〕羥酯基中間體在脂肪酸合成中是D-構(gòu)型，但是在降解中為L(zhǎng)-構(gòu)型；〔8〕脂肪酸合成由復(fù)原途徑構(gòu)成，需要NADPH參與，脂肪酸分解由氧化途徑構(gòu)成，需要FAD和NAD+的參與；〔9〕在動(dòng)物體中，脂肪酸合酶是一條多