第7章 生物化学习题

生物化学习题第七章生物氧化第一作业 一、名词解释1、底物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。2、生物氧化：有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化。3、电子传递体系：代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列传递体，最后将质子和电子传递给氧而生成水的全部体系称为呼吸链，也称电子传递体系或电子传递链4、氧化磷酸化作用：伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。二、问答题1比较生物氧化与体外燃烧的异同点。相同点：终产物都是二氧化碳和水；释放的总能量也完全相同。不同点：体外燃烧是有机物的碳和氢与空气中的氧直接化合成 CO2 和 H2O ，并骤然以光和热的形式向环境散发出大量能量。而生物氧化反应是在体温及近中性的 PH 环境中通过酶的催化下使有机物分子逐步发生一系列化学反应。反应中逐步释放的能量有相当一部分可以使 ADP 磷酸化生成 ATP ，从而储存在 ATP 分子中，以供机体生理生化活动之需。一部分以热的形势散发用来维持体温。第二作业 呼吸链的组成成分有哪些？试述主要和次要的呼吸链及排列顺序。 组成成分：NAD+，黄素蛋白（辅基FMN、 FAD），铁硫蛋白，辅酶Q，细胞色素b、c1、c、a、a3。主要的呼吸链有NADH氧化呼吸链和FADH2氧化呼吸链。 呼吸链排列顺序： FAD （Fe-S） NADH（FMN）CoQCytbCytc1CytcCytaa3O2 （Fe-S）3试述氧化磷酸化的偶联部位；用哪些方法可以证明氧化磷酸化的偶联部位? 三个偶联部位：NADH和CoQ之间；CoQ和Cytc之间；Cytaa3和O2之间证明方法：计算P/O比值：-羟丁酸的氧化是通过NADH呼吸链，测得P/O比值接近于3。琥珀酸氧化时经FAD到CoQ，测得P/O比值接近于2，因此表明在NAD+与CoQ之间存在偶联部位，抗坏血酸经Cytc进入呼吸链，P/O比值接近于1，而还原型Cytc经aa3被氧化，P/O比值接近1，表明在aa3到氧之间也存在偶联部位。从-羟丁酸，琥珀酸和还原型Cytc氧化时P/O比值的比较表明，在CoQ与C之间存在另一偶联部位。因此NADH呼吸链存在三个偶联部位，琥珀酸呼吸链存在两个偶联部位。计算各阶段所释放的自由能变化来推测偶联部位。已知每产生一克分子ATP，需要能量30.5kJ（或7.3K cal）上述部位的自由能变化均大于此值。电子传递链的其它部位自由能变化均小于此值，无偶联，释出的能量以热能形式散发。一、名词解释1、三羧酸循环：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反应的过程。2、糖异生：由简单的非糖前体（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为糖(葡萄糖或糖原)的过程。二、问答题1、在糖代谢过程中生成的丙酮酸可进入哪些代谢途径？ 答：在糖代谢过程中生成的丙酮酸具有多条代谢途径：（l）在供氧不足时，丙酮酸在乳酸脱氢每催化下，接受NADHH+的氢原子还原生成乳酸。（2）在供氧充足时，丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下，氧化脱羧生成乙酰CoA，再经三羧酸循环和氧化磷酸化，彻底氧化生成CO2、H2O和ATP。（3）丙酮酸进入线粒体在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，后者经磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化生成磷酸烯醇式丙酮酸，再异生为糖。（4）丙酮酸进入线粒体在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，后者与乙酰CoA缩合成柠檬酸，可促进乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化。（5）丙酮酸进入线粒体在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，后者与乙酰CoA缩合成柠檬酸；柠檬酸出线粒体在脑液中经柠檬酸裂解酶催化生成乙酰CoA，后者可作为脂酸、胆固醇等的合成原料。（6）丙酮酸可经还原性氨基化生成丙氨酸等非必需氨基酸。(7)决定丙酮酸代谢的方向是各条代谢途径中关键酶的活性，这些酶受到别构效应刘与激素的调节。2、简述6-磷酸葡萄糖的代谢途径（请从来源和去路两方面讨论）。答：（1）6-磷酸葡萄糖的来源：己糖激酶或葡萄糖激酶催化葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖。糖原分解产生的1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖。非糖物质经糖异生由6-磷酸果糖异构成6-磷酸葡萄糖。（2）6-磷酸葡萄糖的去路：经糖酵解生成乳酸。经糖有氧氧化彻底氧化生成CO2、H2O和ATP。通过变位酶催化生成l-磷酸葡萄糖，合成糖原。在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下进入磷酸戊糖途径。由上可知，6-磷酸葡萄糖是糖代谢各个代谢途径的交叉点，是各代谢途径的共同中间产物，如己糖激酶或变位酶的活性降低，可使6-磷酸葡萄糖的生成减少，上述各条代谢途径不能顺利进行。因此，6-磷酸葡萄糖的代谢方向取决于各条代谢途径中相关酶的活性大小。3、计算1mol从磷酸二羟丙酮到琥珀酸生成的ATP摩尔数和P/O。（列出推算过程）解：1mol磷酸二羟丙酮转变为丙酮酸经历1次脱氢和2次底物水平磷酸化，经甘油a磷酸或苹果酸天冬氨酸穿梭系统，分别产生4或5个ATP；丙酮酸氧化脱羧转变为乙酰CoA，产生3个ATP；1mol乙酰CoA经三羧酸循环转变为琥珀酸，经历2次脱氢，1次底物水平磷酸化，共产生7molATP。故从磷酸二羟丙酮到琥珀酸生成的ATP摩尔数为：4或53714或15（mol）因共经历4次脱氢所以共消耗4mol氧原子，故P/O=14或15/43.5或3.754写出代谢中三个底物水平磷酸化反应。3-磷酸甘油酸激酶 1，3-二磷酸甘油酸 + ADP 3-磷酸甘油酸 + ATP 丙酮酸激酶 磷酸烯醇式丙酮酸+ ADP 烯醇式丙酮酸+ ATP琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoA + GDP + Pi 琥珀酸 + GTP + CoASH第九章 脂类的代谢 1酮体是如何产生和利用的? 酮体是脂肪酸在肝脏氧化分解后转化形成的中间产物，包括乙酰乙酸、b-羟丁酸和丙酮。肝细胞以b-氧化所产生的乙酰辅酶A为原料，先生成乙酰乙酰CoA，将其缩合成羟甲戊二酸单酰CoA(HMG-CoA)，接着HMG-CoA被HMGCoA裂解酶裂解产生乙酰乙酸。乙酰乙酸被还原产生b-羟丁酸，乙酰乙酸脱羧生成丙酮。HMG-CoA合成酶是酮体生成的关键酶。肝脏没有利用酮体的酶类，酮体不能在肝内被氧化。酮体在肝内生成后，通过血液运往肝外组织，作为能源物质被氧化利用。丙酮量很少，又具有挥发性，主要通过肺呼出和肾排出。乙酰乙酸和b-羟丁酸都先被转化成乙酰乙酰辅酶A，催化乙酰乙酸转化成乙酰乙酰辅酶A的酶是乙酰乙酸硫激酶或琥珀酰辅酶A转硫酶。乙酰乙酰辅酶A再裂解为乙酰辅酶A最终通过三羧酸循环彻底氧化。2试述软脂酸氧化为乙酰CoA的过程。（）软脂酸在线粒体外活化 脂酰CoA合成酶软脂酸+CoA-SH+ATP 脂酰-ScoA+AMP+Ppi（2）脂酰CoA由肉碱携带进入线粒体（3）-氧化的反应过程 脱氢： 脂酰CoA+FAD ，烯脂酰CoA+FADH2 加水： ，烯脂酰CoA+H2O 羟脂酰CoA再脱氢：羟脂酰CoA+NAD+ 酮脂酰CoA 硫解：酮脂酰CoA+HSCoA 乙酰CoA+少两个碳的脂酰CoA】3、计算1mol 14碳饱和脂肪酸完全氧化成H2O和CO2，所产生ATP的mol数。（列出计算过程）解：1mol 14碳饱和脂肪酸可经6次氧化生成7mol乙酰C0A，每1mol乙酰C0A进入三羧酸循环可生成12mol ATP。每一次氧化可生成1个FADH2和1个NADHH。因此可产生ATP摩尔数为：12756114（mol）,再除去脂肪酸活化消耗的2mol ATP，则净生成数为：1142112（mol）答：1mol 14碳饱和脂肪酸完全氧化成H2O和CO2，所产生ATP的mol数为112mol。4、1mol甘油完全氧化为CO2和H2O时净生成多少mol ATP（假设在线粒体外生成的NADH都穿过苹果酸天冬氨酸穿梭系统进入线粒体）？解：首先1mol甘油氧化消耗1molATP，同时产生1mol NADHH+，由于是穿过苹果酸天冬氨酸穿梭系统进入线粒体所以产生3molATP；此后进入糖酵解过程经历1次脱氢、2次底物水平磷酸化转变为丙酮酸，共产生5molATP；此后丙酮酸氧化脱羧经历1次脱氢转变为乙酰C0A，产生3molATP；1mol乙酰C0A经三羧酸循环测的氧化为CO2和H2O可产生12molATP。所以1mol甘油完全氧化为CO2和H2O时净生成ATP摩尔数为：-13531222（mol）5脂肪酸的b-氧化与生物合成的主要区别是什么? 脂肪酸的b-氧化与生物合成的主要区别有：进行的部位不同，脂肪酸b-氧化在线粒体内进行，脂肪酸的合成在胞液中进行。主要中间代谢物不同，脂肪酸b-氧化的主要中间产物是乙酰CoA，脂肪酸合成的主要中间产物是乙酰CoA和丙二酸单酰CoA。脂肪酰基的运载体不同，脂肪酸b-氧化的脂肪酰基运载体是CoA，脂肪酸合成的脂肪酰基运载体是ACP。参与的辅酶不同，参与脂肪酸b-氧化的辅酶是FAD和NAD+，参与脂肪酸合成的辅酶是NADPH+H+。脂肪酸b-氧化不需要HCO3一，而脂肪酸的合成需要HC03一。ADPATP比值不同，脂肪酸b-氧化在ADPATP比值增高时发生，而脂肪酸合成在ADPATP比值降低时进行。柠檬酸发挥的作用不同，柠檬酸对脂肪酸b-氧化没有激活作用，但能激活脂肪酸的生物合成。脂酰CoA的作用不同，脂酰辅酶A对脂肪酸b-氧化没有抑制作用，但能抑制脂肪酸的生物合成。所处膳食状况不同，脂肪酸b-氧化通常是在禁食或饥饿时进行，而脂肪酸的生物合成通常是在高糖膳食状况下进行。第十章习题一、名词解释31、蛋白质的腐败作用：肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其产物的分解作用称为蛋白质的腐败作用 2、氨基酸代谢库：食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。二、简答题1、概述体内氨基酸的来源和主要代谢去路。答：体内氨基酸主要来源有：(1)食物蛋白质的消化吸收；(2)组织蛋白质的分解；(3)经转氨基反应合成非必需氨基酸。主要去路有：(1)合成组织蛋白质；(2)脱氨基作用，产生的氨合成尿素等，-酮酸转变成糖和或酮体，并氧化产能；(3)脱羧基作用生成胺类；(4)转变为嘌呤、嘧啶等其他含氮化合物。2、说明鸟氨酸循环的主要过程及生理意义。主要过程：（1）在氨基甲酰磷酸合成酶作用下，氨及二氧化碳首先在肝脏细胞内合成氨基甲酰磷酸，反应需要消耗ATP；（2）在鸟氨酸氨基甲酰转移酶催化下，以生物素为辅助因子，由ATP供能，将氨基甲酰磷酸转移给鸟氨酸生成瓜氨酸；（3）在精氨酸琥珀酸合成酶催化下，同样需要ATP供能，精氨酸琥珀酸经裂解酶催化转变为精氨酸和琥珀酸；（4）精氨酸在精氨酸酶的作用下水解生成鸟氨酸和尿素。 生理意义：氨对机体是一种剧毒物质，肝脏通过鸟氨酸循环可将有毒的氨转变为无毒的尿素是血氨的主要去路。当肝功能严重损害，尿素生成发生障碍，血氨明显升高，导致肝性脑病。所以说鸟氨酸循环是肝脏解毒的途径。第十一章习题一、名词解释1、限制性内切酶：在细菌细胞内存在的一类能识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶，可用于特异切割DNA，常作为工具酶。1、简述由IMP分别转化生成AMP与GMP的过程。 （1）IMP + 天冬氨酸+ GTP 腺苷酸代琥珀酸 AMP + 延胡索酸 （2）IMP XMP XMP + 谷氨酰胺 + ATP GMP + 谷氨酸2、试从合成原料、合成程序、反馈调节等方面比较嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异同点。 嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成过程中在原料、合成程序及反馈调节等方面的异同点如下表所示_ 嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸_原料 天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、CO2、 天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2、PRPP、 一碳单位、PRPP 一碳单位(仅胸苷酸合成)程序 在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环， 首先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结 从而形成嘌呤核苷酸 合形成核苷酸反馈调节 嘌呤核苷酸反馈抑制PRPP合成酶 嘧啶核苷酸反馈抑制 PRPP合成酶 、 酰胺转移酶等起始反应的酶 氨基甲酰磷酸合成酶、天冬氨酸氨基甲酰 转移酶等起始反应的酶第十二章核酸的生物合成一、名词解释1、半不连续复制：前导链连续复制而后随链不连续复制，称为半不连续复制或复制的半不连续性。2、DNA复制前导链：顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为前导链或领头链。二、问答题1DNA复制过程为什么会有领头链和随从链之分? DNA复制是半不连续性的。解成两单链走向相反，复制又只能按53一个方向。于是就形成了解开的两股链一股可连续复制，就是领头链，另一股只能解开至相当长度，才开始生成引物及延长复制，这就是随从链。7复制和转录过程有什么相似之处?又各有什么特点? 复制和转录都以DNA为模板，都需依赖DNA的聚合酶，聚合过程都是在核苷酸之间生成磷酸二酯键，生成的核酸链都从5向3方向延长，都需遵从碱基配对规律。复制和转录最根本的不同是：通过复制使子代保留亲代全部遗传信息，而转录只需按生存需要部分信息表达。因此可以从模板和产物的不同来理解这一重大区别。此外，聚合酶分别是DNApol和RNApol，底物分别是dNTP和NTP，还有碱基配对的差别，引物的差别，都可从二者产物结构性质上理解。9为什么说真核生物的基因是断裂基因?并接体如何促成mRNA的剪接过程? 基因是指为生物大分子(主要是蛋白质，还有tRNA、rRNA等核酸)编码的核酸片段。在真核生物基因中，编码序列只占少数(例如5左右)，可称为外显子。非编码序列可称为内含子，它是阻断基因线性表达的DNA片段。这种在同一基因外显子被内含子分隔的现象就是断裂基因。mRNAR剪接实际上是切除内含子，把外显子互相连接起来，并接体由snRNA和核内蛋白质组成，可结合内含子3和5端的边界序列，从而使两个外显子互相靠近。靠含鸟苷的辅酶的亲电子攻击使第一外显子切离，再由第一外显子3-OH亲电子攻击内含子与第二外显子的磷酸二酯键，使内含子去除而两外显子相接。这种反应称二次转酯反应。第十三章蛋白质的生物合成一、名词解释1、遗传密码与密码子：多肽链中氨基酸的排列次序mRNA分子编码区核苷酸的排列次序对应方式称为遗传密码。而mRNA分子编码区中每三个相邻的核苷酸构成一个密码子。由四种核苷酸构成的密码子共64个，其中有三个不代表任何氨基酸，而是蛋白质合成中的终止密码子。2、翻译：基因的遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译。3、起始密码子：蛋白质合成中决定起始氨基酸的密码子称为起始密码子，真核与原核生物中的起始密码子为代表甲硫氨酸的密码子AUG和代表缬氨酸的密码子GUG。 4、遗传密码的变偶性：一种氨基酸可以具有好几组密码子，其中第三位碱基比前两位碱基具有较小的专一性，即密码子的专一性主要由前两位碱基决定的特性称为变偶性。二问答题1在蛋白质生物合成中，各种RNA起什么作用? mRNA是翻译的直接模板，以三联体密码子的方式把遗传信息传递为蛋白质的一级结构信息。tRNA是氨基酸搬运的工具，以氨基酰-tRNA的方式使底物氨基酸进入核糖体生成肽链。rRNA与核内蛋白质组成核糖体，作为翻译的场所。2原核生物和真核生物的翻译起始复合物的生成有何异同? 【翻译的模板是mRNA。原核生物mRNA有S-D和RPS(核糖体结合序列)，真核生物mRNA有5端帽子结构和poly A尾巴。翻译前先应形成起始复合物，即把mRNA、tRNA结合到核糖体上。原核生物mRNA靠S-D和RPS序列，mRNA先与蛋氨酰-tRNA结合于核糖体小亚基上。而真核生物mRNA无RPS，是先由蛋氨酰-tRNA结合于核糖体小亚基，再借助CBP(帽子结合蛋白)及其他起始因子，mRNA是后与蛋氨酰-tRNA结合到核糖体小亚基的。】第十四章 物质代谢的相互联系与调节控制1试述乙酰CoA在物质代谢中的作用。【乙酰CoA是糖、脂、氨基酸代谢共有的重要中间代谢物，也是三大营养物代谢联系的枢纽。乙酰CoA的生成：糖有氧氧化；脂酸-氧化；酮体氧化分解；氨基酸分解代谢；甘 油及乳酸分解。乙酰CoA的代谢去路：进入三羧酸循环彻底氧化分解，体内能量的主要 来源；在肝细胞线粒体生成酮体，为缺糖时重要能源之一；合成脂肪酸；合成胆固醇；合成神经递质乙酰胆碱。】2为何称三羧酸循环是物质代谢的中枢，有何生理意义? 【三羧酸循环是糖、脂、蛋白质分解代谢的最终共同途径，体内各种代谢产生的ATP、C02、H20主要来源于此循环。三羧酸循环是三大物质相互联系的枢纽，机体通过神经、体液的调节，使三大物质代谢处于动态平衡之中，正常情况下，三羧酸循环原料-乙酰CoA主要来源于糖的分解代谢，脂主要是储能；病理或饥饿状态时，则主要来源于脂肪的动员，蛋白质分解产生的氨基酸也可为三羧酸循环提供原料。（）糖脂代谢的联系：当糖供充足时： 葡萄糖生成3-磷酸甘油醛，再生成- 磷酸甘油葡萄糖也可生成乙酰CoA,作为合成脂酰COA- 磷酸甘油和脂酰COA合成脂肪同时，合成所需能量主要由三羧酸循环提供，还原当量主要由磷酸戊糖途径提供。此外，乙酰CoA也可合成胆固醇，可见糖很容易转变为脂。但脂肪酸-氧化产生的乙酰CoA很难转变为糖，只有甘油，丙酮，丙酰CoA可异生成糖，但其量微不足道。(2)在病理或饥饿时，脂肪动员产生脂肪酸乙酰CoA在肝内生成 酮体。酮体在肝外分解为乙酰CoA三羧酸循环。脂代谢要顺利进行，依赖于糖代谢的正常进行，因为乙酰CoA进入三羧酸循环需草 酰乙酸，后者主要由糖代谢的丙酮酸经羧化产生，此外，酮体在肝外分解需琥珀酰CoA参与。(3)糖、脂代谢可受到代谢物、神经、体液的调节，使其处于动态平衡之中。】8