《生物化學(xué)簡明教程》第四版楊建雄課后習(xí)題答案

PAGE2蛋白質(zhì)化學(xué)1．用于測定蛋白質(zhì)多肽鏈N端、C端的常用方法有哪些？基本原理是什么？解答：（1）N-末端測定法：常采用―二硝基氟苯法、Edman降解法、丹磺酰氯法。①―二硝基氟苯(DNFB或FDNB)法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與―二硝基氟苯（―DNFB）反應(yīng)（Sanger反應(yīng)），生成DNP―多肽或DNP―蛋白質(zhì)。由于DNFB與氨基形成的鍵對酸水解遠(yuǎn)比肽鍵穩(wěn)定，因此DNP―多肽經(jīng)酸水解后，只有N―末端氨基酸為黃色DNP―氨基酸衍生物，其余的都是游離氨基酸。②丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與與丹磺酰氯（DNS―Cl）反應(yīng)生成DNS―多肽或DNS―蛋白質(zhì)。由于DNS與氨基形成的鍵對酸水解遠(yuǎn)比肽鍵穩(wěn)定，因此DNS―多肽經(jīng)酸水解后，只有N―末端氨基酸為強(qiáng)烈的熒光物質(zhì)DNS―氨基酸，其余的都是游離氨基酸。③苯異硫氰酸脂（PITC或Edman降解）法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與異硫氰酸苯酯（PITC）反應(yīng)（Edman反應(yīng)），生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白質(zhì)。在酸性有機(jī)溶劑中加熱時，N―末端的PTC―氨基酸發(fā)生環(huán)化，生成苯乙內(nèi)酰硫脲的衍生物并從肽鏈上掉下來，除去N―末端氨基酸后剩下的肽鏈仍然是完整的。④氨肽酶法：氨肽酶是一類肽鏈外切酶或叫外肽酶，能從多肽鏈的N端逐個地向里切。根據(jù)不同的反應(yīng)時間測出酶水解釋放的氨基酸種類和數(shù)量，按反應(yīng)時間和殘基釋放量作動力學(xué)曲線，就能知道該蛋白質(zhì)的N端殘基序列。（2）C―末端測定法：常采用肼解法、還原法、羧肽酶法。肼解法：蛋白質(zhì)或多肽與無水肼加熱發(fā)生肼解，反應(yīng)中除C端氨基酸以游離形式存在外，其他氨基酸都轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氨基酸酰肼化物。②還原法：肽鏈C端氨基酸可用硼氫化鋰還原成相應(yīng)的α―氨基醇。肽鏈完全水解后，代表原來C―末端氨基酸的α―氨基醇，可用層析法加以鑒別。③羧肽酶法：是一類肽鏈外切酶，專一的從肽鏈的C―末端開始逐個降解，釋放出游離的氨基酸。被釋放的氨基酸數(shù)目與種類隨反應(yīng)時間的而變化。根據(jù)釋放的氨基酸量（摩爾數(shù)）與反應(yīng)時間的關(guān)系，便可以知道該肽鏈的C―末端氨基酸序列。2．測得一種血紅蛋白含鐵0.426%，計算其最低相對分子質(zhì)量。一種純酶按質(zhì)量計算含亮氨酸1.65%和異亮氨酸2.48%，問其最低相對分子質(zhì)量是多少？解答：（1）血紅蛋白：（2）酶：因為亮氨酸和異亮氨酸的相對分子質(zhì)量相等，所以亮氨酸和異亮氨酸的殘基數(shù)之比為：1.65%:2.48%=2:3，因此，該酶分子中至少含有2個亮氨酸，3個異亮氨酸。3．指出下面pH條件下，各蛋白質(zhì)在電場中向哪個方向移動，即正極，負(fù)極，還是保持原點？（1）胃蛋白酶（pI1.0），在pH5.0；（2）血清清蛋白（pI4.9），在pH6.0；（3）α-脂蛋白（pI5.8），在pH5.0和pH9.0；解答：（1）胃蛋白酶pI1.0＜環(huán)境pH5.0，帶負(fù)電荷，向正極移動；（2）血清清蛋白pI4.9＜環(huán)境pH6.0，帶負(fù)電荷，向正極移動；（3）α-脂蛋白pI5.8＞環(huán)境pH5.0，帶正電荷，向負(fù)極移動；α-脂蛋白pI5.8＜環(huán)境pH9.0，帶負(fù)電荷，向正極移動。4．何謂蛋白質(zhì)的變性與沉淀？二者在本質(zhì)上有何區(qū)別？解答：蛋白質(zhì)變性的概念：天然蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響后，使其失去原有的生物活性，并伴隨著物理化學(xué)性質(zhì)的改變，這種作用稱為蛋白質(zhì)的變性。變性的本質(zhì)：分子中各種次級鍵斷裂，使其空間構(gòu)象從緊密有序的狀態(tài)變成松散無序的狀態(tài)，一級結(jié)構(gòu)不破壞。蛋白質(zhì)變性后的表現(xiàn)：①?生物學(xué)活性消失；②?理化性質(zhì)改變：溶解度下降，黏度增加，紫外吸收增加，側(cè)鏈反應(yīng)增強(qiáng)，對酶的作用敏感，易被水解。蛋白質(zhì)由于帶有電荷和水膜，因此在水溶液中形成穩(wěn)定的膠體。如果在蛋白質(zhì)溶液中加入適當(dāng)?shù)脑噭茐牧说鞍踪|(zhì)的水膜或中和了蛋白質(zhì)的電荷，則蛋白質(zhì)膠體溶液就不穩(wěn)定而出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。沉淀機(jī)理：破壞蛋白質(zhì)的水化膜，中和表面的凈電荷。蛋白質(zhì)的沉淀可以分為兩類：（1）可逆的沉淀：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)未發(fā)生顯著的變化，除去引起沉淀的因素，蛋白質(zhì)仍能溶于原來的溶劑中，并保持天然性質(zhì)。如鹽析或低溫下的乙醇（或丙酮）短時間作用蛋白質(zhì)。（2）不可逆沉淀：蛋白質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變，蛋白質(zhì)變性而沉淀，不再能溶于原溶劑。如加熱引起蛋白質(zhì)沉淀，與重金屬或某些酸類的反應(yīng)都屬于此類。蛋白質(zhì)變性后，有時由于維持溶液穩(wěn)定的條件仍然存在，并不析出。因此變性蛋白質(zhì)并不一定都表現(xiàn)為沉淀，而沉淀的蛋白質(zhì)也未必都已經(jīng)變性。5．下列試劑和酶常用于蛋白質(zhì)化學(xué)的研究中：CNBr，異硫氰酸苯酯，丹磺酰氯，脲，6mol/LHClβ-巰基乙醇，水合茚三酮，過甲酸，胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，其中哪一個最適合完成以下各項任務(wù)？（1）測定小肽的氨基酸序列。（2）鑒定肽的氨基末端殘基。（3）不含二硫鍵的蛋白質(zhì)的可逆變性。若有二硫鍵存在時還需加什么試劑？（4）在芳香族氨基酸殘基羧基側(cè)水解肽鍵。（5）在甲硫氨酸殘基羧基側(cè)水解肽鍵。（6）在賴氨酸和精氨酸殘基側(cè)水解肽鍵。解答：（1）異硫氰酸苯酯；（2）丹黃酰氯；（3）脲；-巰基乙醇還原二硫鍵；（4）胰凝乳蛋白酶；（5）CNBr；（6）胰蛋白酶。6．由下列信息求八肽的序列。（1）酸水解得Ala，Arg，Leu，Met，Phe，Thr，2Val。（2）Sanger試劑處理得DNP-Ala。（3）胰蛋白酶處理得Ala，Arg，Thr和Leu，Met，Phe，2Val。當(dāng)以Sanger試劑處理時分別得到DNP-Ala和DNP-Val。（4）溴化氰處理得Ala，Arg，高絲氨酸內(nèi)酯，Thr，2Val，和Leu，Phe，當(dāng)用Sanger試劑處理時，分別得DNP-Ala和DNP-Leu。解答：由（2）推出N末端為Ala；由（3）推出Val位于N端第四，Arg為第三，而Thr為第二；溴化氰裂解，得出N端第六位是Met，由于第七位是Leu，所以Phe為第八；由（4），第五為Val。所以八肽為：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe。7．一個α螺旋片段含有180個氨基酸殘基，該片段中有多少圈螺旋？計算該α-螺旋片段的軸長。解答：180/3.6=50圈，50×0.54=27nm，該片段中含有50圈螺旋，其軸長為27nm。8．當(dāng)一種四肽與FDNB反應(yīng)后，用5.7mol/LHCl水解得到DNP-Val及其他3種氨基酸；當(dāng)這四肽用胰蛋白酶水解時發(fā)現(xiàn)兩種碎片段；其中一片用LiBH4（下標(biāo)）還原后再進(jìn)行酸水解，水解液內(nèi)有氨基乙醇和一種在濃硫酸條件下能與乙醛酸反應(yīng)產(chǎn)生紫（紅）色產(chǎn)物的氨基酸。試問這四肽的一級結(jié)構(gòu)是由哪幾種氨基酸組成的？解答：（1）四肽與FDNB反應(yīng)后，用5.7mol/LHCl水解得到DNP-Val，證明N端為Val。（2）LiBH4還原后再水解，水解液中有氨基乙醇，證明肽的C端為Gly。（3）水解液中有在濃H2SO4條件下能與乙醛酸反應(yīng)產(chǎn)生紫紅色產(chǎn)物的氨基酸，說明此氨基酸為Trp。說明C端為Gly－Trp…（4）根據(jù)胰蛋白酶的專一性，得知N端片段為Val－Arg（Lys）…，以（1）、（2）、（3）結(jié)果可知道四肽的順序：N－Val－Arg（Lys）－Trp－Gly－C。9．概述測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的基本步驟。解答：（1）測定蛋白質(zhì)中氨基酸組成。（2）蛋白質(zhì)的N端和C端的測定。（3）應(yīng)用兩種或兩種以上不同的水解方法將所要測定的蛋白質(zhì)肽鏈斷裂，各自得到一系列大小不同的肽段。（4）分離提純所產(chǎn)生的肽，并測定出它們的序列。（5）從有重疊結(jié)構(gòu)的各個肽的序列中推斷出蛋白質(zhì)中全部氨基酸排列順序。如果蛋白質(zhì)含有一條以上的肽鏈，則需先拆開成單個肽鏈再按上述原則確定其一級結(jié)構(gòu)。如是含二硫鍵的蛋白質(zhì)，也必須在測定其氨基酸排列順序前，拆開二硫鍵，使肽鏈分開，并確定二硫鍵的位置。拆開二硫鍵可用過甲酸氧化，使胱氨酸部分氧化成兩個半胱氨磺酸。3核酸1．①電泳分離四種核苷酸時，通常將緩沖液調(diào)到什么pH？此時它們是向哪極移動？移動的快慢順序如何?②將四種核苷酸吸附于陰離子交換柱上時，應(yīng)將溶液調(diào)到什么pH？③如果用逐漸降低pH的洗脫液對陰離子交換樹脂上的四種核苷酸進(jìn)行洗脫分離，其洗脫順序如何？為什么？解答：①電泳分離4種核苷酸時應(yīng)取pH3.5的緩沖液，在該pH時，這4種單核苷酸之間所帶負(fù)電荷差異較大，它們都向正極移動，但移動的速度不同，依次為：UMP>GMP>AMP>CMP；②應(yīng)取pH8.0，這樣可使核苷酸帶較多負(fù)電荷，利于吸附于陰離子交換樹脂柱。雖然pH11.4時核苷酸帶有更多的負(fù)電荷，但pH過高對分離不利。③當(dāng)不考慮樹脂的非極性吸附時，根據(jù)核苷酸負(fù)電荷的多少來決定洗脫速度，則洗脫順序為CMP>AMP>GMP>UMP，但實際上核苷酸和聚苯乙烯陰離子交換樹脂之間存在著非極性吸附，嘌呤堿基的非極性吸附是嘧啶堿基的3倍。靜電吸附與非極性吸附共同作用的結(jié)果使洗脫順序為：CMP>AMP>UMP>GMP。2．為什么DNA不易被堿水解，而RNA容易被堿水解?解答：因為RNA的核糖上有2￠-OH基，在堿作用下形成2￠,3￠-環(huán)磷酸酯，繼續(xù)水解產(chǎn)生2￠-核苷酸和3￠-核苷酸。DNA的脫氧核糖上無2￠-OH基，不能形成堿水解的中間產(chǎn)物，故對堿有一定抗性。3．一個雙螺旋DNA分子中有一條鏈的成分[A]=0.30，[G]=0.24，①請推測這一條鏈上的[T]和[C]的情況。②互補(bǔ)鏈的[A]，[G]，[T]和[C]的情況。解答：①[T]+[C]=1–0.30–0.24=0.46；②[T]=0.30，[C]=0.24，[A]+[G]=0.46。4．對雙鏈DNA而言，①若一條鏈中(A+G)/(T+C)=0.7，則互補(bǔ)鏈中和整個DNA分子中(A+G)/(T+C)分別等于多少？②若一條鏈中(A+T)/(G+C)=0.7，則互補(bǔ)鏈中和整個DNA分子中(A+T)/(G+C)分別等于多少？解答：①設(shè)DNA的兩條鏈分別為α和β則：Aα=Tβ，Tα=Aβ，Gα=Cβ，Cα=Gβ，因為：(Aα+Gα)/（Tα+Cα）=(Tβ+Cβ)/（Aβ+Gβ）=0.7，所以互補(bǔ)鏈中（Aβ+Gβ）/（Tβ+Cβ）=1/0.7=1.43；在整個DNA分子中，因為A=T，G=C，所以，A+G=T+C，（A+G）/（T+C）=1；②假設(shè)同（1），則Aα+Tα=Tβ+Aβ，Gα+Cα=Cβ+Gβ，所以，（Aα+Tα）/（Gα+Cα）=（Aβ+Tβ）/（Gβ+Cβ）=0.7；在整個DNA分子中，（Aα+Tα+Aβ+Tβ）/（Gα+Cα+Gβ+Cβ）=2（Aα+Tα）/2（Gα+Cα）=0.75．T7噬菌體DNA(雙鏈B-DNA)的相對分子質(zhì)量為2.5×107，計算DNA鏈的長度(設(shè)核苷酸對的平均相對分子質(zhì)量為640)。解答：0.34×（2.5×107/640）=1.3×104nm=13μm。6．如果人體有1014個細(xì)胞，每個體細(xì)胞的DNA含量為6.4×109個堿基對。試計算人體DNA的總長度是多少？是太陽―地球之間距離(2.2×109km)的多少倍？已知雙鏈DNA每1000個核苷酸重1×10-18g解答：每個體細(xì)胞的DNA的總長度為：6.4×109×0.34nm=2.176×109nm=2.176m，人體內(nèi)所有體細(xì)胞的DNA的總長度為：2.176m×1014=2.176×1011km，這個長度與太陽―地球之間距離（2.2×109km）相比為：2.176×1011/2.2×109=99倍，每個核苷酸重1×10-18g/1000=10-21g，所以，總DNA6.4×107．有一個X噬菌體突變體的DNA長度是15μm，而正常X噬菌體DNA的長度為17μm，計算突變體DNA中丟失掉多少堿基對？解答：（17–15）×103/0.34=5.88×103bp8．概述超螺旋DNA的生物學(xué)意義。解答：①超螺旋DNA比松弛型DNA更緊密，使DNA分子的體積更小，得以包裝在細(xì)胞內(nèi)；②超螺旋會影響雙螺旋分子的解旋能力,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DNA的轉(zhuǎn)錄、復(fù)制及表達(dá)調(diào)控。9．為什么自然界的超螺旋DNA多為負(fù)超螺旋？解答：環(huán)狀DNA自身雙螺旋的過度旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)不足都會導(dǎo)致超螺旋，這是因為超螺旋將使分子能夠釋放由于自身旋轉(zhuǎn)帶來的應(yīng)力。雙螺旋過度旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致正超螺旋，而旋轉(zhuǎn)不足將導(dǎo)致負(fù)超螺旋。雖然兩種超螺旋都能釋放應(yīng)力，但是負(fù)超螺旋時，如果發(fā)生DNA解鏈（即氫鏈斷開，部分雙螺旋分開）就能進(jìn)一步釋放應(yīng)力，而DNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制需要解鏈。因此自然界環(huán)狀DNA采取負(fù)超螺旋，這可以通過拓?fù)洚悩?gòu)酶的操作實現(xiàn)。10．真核生物基因組和原核生物基因組各有哪些特點?解答：不同點:①真核生物DNA含量高，堿基對總數(shù)可達(dá)1011，且與組蛋白穩(wěn)定結(jié)合形成染色體，具有多個復(fù)制起點。原核生物DNA含量低，不含組蛋白，稱為類核體，只有一個復(fù)制起點。②真核生物有多個呈線形的染色體；原核生物只有一條環(huán)形染色體。③真核生物DNA中含有大量重復(fù)序列，原核生物細(xì)胞中無重復(fù)序列。④真核生物中為蛋白質(zhì)編碼的大多數(shù)基因都含有內(nèi)含子(有斷裂基因)；原核生物中不含內(nèi)含子。⑤真核生物的RNA是細(xì)胞核內(nèi)合成的，它必須運輸穿過核膜到細(xì)胞質(zhì)才能翻譯，這樣嚴(yán)格的空間間隔在原核生物內(nèi)是不存在的。⑥將其水解為兩分子β-D-吡喃葡糖,說明該雙糖是由β-糖苷鍵構(gòu)成的。將此雙糖甲基化后再水解將得到2,3,4,6-四氧甲基-D-吡喃葡糖糖和1,2,3,6-四氧甲基-D-吡喃葡糖,糖基上只有自由羥基才能被甲基化，說明β-葡糖(1→4)葡糖構(gòu)成的為纖維二糖。4．根據(jù)下列單糖和單糖衍生物的結(jié)構(gòu)：(A)(B)(C)(D)(1)寫出其構(gòu)型(D或L)和名稱；(2)指出它們能否還原本尼地試劑；(3)指出哪些能發(fā)生成苷反應(yīng)。解答：(1)構(gòu)型是以D-,L-甘油醛為參照物,以距醛基最遠(yuǎn)的不對稱碳原子為準(zhǔn),羥基在左面的為L構(gòu)型,羥基在右的為D構(gòu)型。A、B、C為D構(gòu)型，D為L構(gòu)型。(2)B、C、D均有醛基具還原性，可還原本尼地試劑。A為酮糖，無還原性。(3)單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)(醇、酚等)的羥基形成的縮醛結(jié)構(gòu)稱為糖苷,B,C,D均能發(fā)生成苷反應(yīng)。5．透明質(zhì)酸是細(xì)胞基質(zhì)的主要成分，是一種黏性的多糖,分子量可達(dá)100?000，由兩單糖衍生物的重復(fù)單位構(gòu)成,請指出該重復(fù)單位中兩組分的結(jié)構(gòu)名稱和糖苷鍵的結(jié)構(gòu)類型。解答：透明質(zhì)酸的兩個重復(fù)單位是由β―D―葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖通過β-1,3糖苷鍵連接而成。6．纖維素和淀粉都是由1→4糖苷鍵連接的D―葡萄糖聚合物，相對分子質(zhì)量也相當(dāng)，但它們在物理性質(zhì)上有很大的不同，請問是什么結(jié)構(gòu)特點造成它們在物理性質(zhì)上的如此差別?解釋它們各自性質(zhì)的生物學(xué)優(yōu)點。解答：淀粉是葡萄糖聚合物，既有α→1，4糖苷鍵，也有α→1，6糖苷鍵，為多分支結(jié)構(gòu)。直鏈淀粉分子的空間構(gòu)象是卷曲成螺旋形的,每一回轉(zhuǎn)為6個葡萄糖基,淀粉在水溶液中混懸時就形成這種螺旋圈。支鏈淀粉分子中除有α-(1,4)糖苷鍵的糖鏈外,還有α-(1,6)糖苷鍵連接的分支處,每一分支平均約含20～30個葡萄糖基,各分支也都是卷曲成螺旋。螺旋構(gòu)象是碘顯色反應(yīng)的必要條件。碘分子進(jìn)入淀粉螺旋圈內(nèi)，糖游離羥基成為電子供體，碘分子成為電子受體，形成淀粉碘絡(luò)合物，呈現(xiàn)顏色。其顏色與糖鏈的長度有關(guān)。當(dāng)鏈長小于6個葡萄糖基時,不能形成一個螺旋圈,因而不能呈色。當(dāng)平均長度為20個葡萄糖基時呈紅色,紅糊精、無色糊精也因而得名。大于60個葡萄糖基的直鏈淀粉呈藍(lán)色。支鏈淀粉相對分子質(zhì)量雖大，但分支單位的長度只有20～30個葡萄糖基,故與碘反應(yīng)呈紫紅色。纖維素雖然也是由D-吡喃葡萄糖基構(gòu)成，但它是以β-(1,4)糖苷鍵連接的一種沒有分支的線性分子，它不卷曲成螺旋。纖維素分子的鏈與鏈間，能以眾多氫鍵像麻繩樣擰在一起，構(gòu)成堅硬的不溶于水的纖維狀高分子（也稱纖維素微晶束），構(gòu)成植物的細(xì)胞壁。人和哺乳動物體內(nèi)沒有纖維素酶(cellulase),因此不能將纖維素水解成葡萄糖。雖然纖維素不能作為人類的營養(yǎng)物,但人類食品中必須含纖維素。因為它可以促進(jìn)胃腸蠕動、促進(jìn)消化和排便。7．說明下列糖所含單糖的種類、糖苷鍵的類型及有無還原性?（1）纖維二糖（2）麥芽糖（3）龍膽二糖（4）海藻糖（5）蔗糖（6）乳糖解答：（1）纖維二糖含葡萄糖，β→1，4糖苷鍵，有還原性。（2）麥芽糖含葡萄糖，α→1，4糖苷鍵，有還原性。（3）龍膽二糖含葡萄糖，β→1，6糖苷鍵，有還原性。（4）海藻糖含葡萄糖，α→1，1糖苷鍵，無還原性。（5）蔗糖含葡萄糖和果糖，α→1，2糖苷鍵，無還原性。（6）乳糖含葡萄糖和半乳糖，α→1，4糖苷鍵，有還原性。8．人的紅細(xì)胞質(zhì)膜上結(jié)合著一個寡糖鏈,對細(xì)胞的識別起重要作用。被稱為抗原決定基團(tuán)。根據(jù)不同的抗原組合,人的血型主要分為A型、B型、AB型和O型4類。不同血型的血液互相混合將發(fā)生凝血,危及生命。XX已知4種血型的差異僅在X位組成成分的不同。請指出不同血型（A型、B型、AB型、O型）X位的糖基名稱。解答：A型X位是N-乙酰氨基-α-D-半乳糖；B型X位是α-D-半乳糖；AB型X位蒹有A型和B型的糖；O型X位是空的。9．請寫出下列結(jié)構(gòu)式：(1)α―L―巖藻糖(2)α―D―半乳糖(3)N―乙酰氨基―α―D―葡萄糖(4)N―乙酰氨基―α―D―半乳糖胺解答：略。5脂類化合物和生物膜1．簡述脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點和生物學(xué)作用。解答：(1)脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點：脂質(zhì)是生物體內(nèi)一大類不溶于水而易溶于非極性有機(jī)溶劑的有機(jī)化合物，大多數(shù)脂質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸和醇形成的酯及其衍生物。脂肪酸多為4碳以上的長鏈一元羧酸，醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。脂質(zhì)的元素組成主要為碳、氫、氧，此外還有氮、磷、硫等。(2)脂質(zhì)的生物學(xué)作用：脂質(zhì)具有許多重要的生物功能。脂肪是生物體貯存能量的主要形式，脂肪酸是生物體的重要代謝燃料，生物體表面的脂質(zhì)有防止機(jī)械損傷和防止熱量散發(fā)的作用。磷脂、糖脂、固醇等是構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)，它們作為細(xì)胞表面的組成成分與細(xì)胞的識別、物種的特異性以及組織免疫性等有密切的關(guān)系。有些脂質(zhì)（如萜類化合物和固醇等）還具有重要生物活性，具有維生素、激素等生物功能。脂質(zhì)在生物體中還常以共價鍵或通過次級鍵與其他生物分子結(jié)合形成各種復(fù)合物，如糖脂、脂蛋白等重要的生物大分子物質(zhì)。2．概述脂肪酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。解答：(1)脂肪酸的結(jié)構(gòu)：脂肪酸分子為一條長的烴鏈（“尾”）和一個末端羧基（“頭”）組成的羧酸。烴鏈以線性為主，分枝或環(huán)狀的為數(shù)甚少。根據(jù)烴鏈?zhǔn)欠耧柡停蓪⒅舅岱譃轱柡椭舅岷筒伙柡椭舅帷?2)脂肪酸的性質(zhì)：①脂肪酸的物理性質(zhì)取決于脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度。烴鏈越長，非極性越強(qiáng)，溶解度也就越低。②脂肪酸的熔點也受脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度的影響。③脂肪酸中的雙鍵極易被強(qiáng)氧化劑，如H2O2、超氧陰離子自由基（）、羥自由基（·OH）等所氧化，因此含不飽和脂肪酸豐富的生物膜容易發(fā)生脂質(zhì)過氧化作用，從而繼發(fā)引起膜蛋白氧化，嚴(yán)重影響膜的結(jié)構(gòu)和功能。④脂肪酸鹽屬于極性脂質(zhì)，具有親水基（電離的羧基）和疏水基（長的烴鏈），是典型的兩親性化合物，屬于離子型去污劑。⑤必需脂肪酸中的亞油酸和亞麻酸可直接從植物食物中獲得，花生四烯酸則可由亞油酸在體內(nèi)轉(zhuǎn)變而來。它們是前列腺素、血栓噁烷和白三烯等生物活性物質(zhì)的前體。3．概述磷脂、糖脂和固醇類的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物學(xué)作用解答：Ⅰ.磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂兩類，它們主要參與細(xì)胞膜系統(tǒng)的組成，少量存在于其他部位。(1)甘油磷脂的結(jié)構(gòu)：甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來，分子中甘油的兩個醇羥基與脂肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(zhì)(如膽堿、乙醇胺、絲氨酸等醇類衍生物)結(jié)合成酯。(2)甘油磷脂的理化性質(zhì)：①物理性質(zhì)：甘油磷脂脂雙分子層結(jié)構(gòu)在水中處于熱力學(xué)的穩(wěn)定狀態(tài)，構(gòu)成生物膜的結(jié)構(gòu)基本特征之一②化學(xué)性質(zhì)：a.水解作用：在弱堿溶液中，甘油磷脂水解產(chǎn)生脂肪酸的金屬鹽。如果用強(qiáng)堿水解，甘油磷脂水解生成脂肪酸鹽、醇（X―OH）和磷酸甘油。b.氧化作用：與三酰甘油相似，甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸在空氣中能被氧化生成過氧化物，最終形成黑色過氧化物的聚合物。c.酶解作用：甘油磷脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。(3)鞘磷脂即鞘氨醇磷脂，在高等動物的腦髓鞘和紅細(xì)胞膜中特別豐富，也存在于許多植物種子中。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數(shù)磷脂酰乙醇胺）組成。Ⅱ.糖脂是指糖基通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。糖脂可分為鞘糖脂、甘油糖脂以及由固醇衍生的糖脂，其中鞘糖脂和甘油糖脂是膜脂的主要成分。(1)鞘糖脂是神經(jīng)酰胺的1位羥基被糖基化形成的糖苷化合物。依據(jù)糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。①中性鞘糖脂：又稱腦苷脂，是由神經(jīng)酰胺的C1上的羥基與一單糖分子（半乳糖、葡萄糖等）以糖苷鍵結(jié)合而成，不含唾液酸成分。中性鞘糖脂一般為白色粉狀物，不溶于水、乙醚，溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質(zhì)穩(wěn)定，不被皂化。它們不僅是血型抗原，而且與組織和器官的特異性，細(xì)胞之間的識別有關(guān)。②酸性鞘糖脂：糖基部分含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂稱為酸性鞘糖脂。糖基部分含有唾液酸的鞘糖脂常稱神經(jīng)節(jié)苷脂，是最復(fù)雜的一類甘油鞘脂，由神經(jīng)酰胺與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的寡糖結(jié)合而成，是大腦灰質(zhì)細(xì)胞膜的組分之一，也存在于脾、腎及其他器官中。(2)甘油糖脂是糖基二酰甘油，它是二酰甘油分子sn-3位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接而成。甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。植物的葉綠體和微生物的質(zhì)膜含有大量的甘油糖脂。它可能在神經(jīng)髓鞘形成中起作用。Ⅲ.固醇類也稱甾類，所有固醇類化合物都是以環(huán)戊烷多氫菲為核心結(jié)構(gòu)，因羥基的構(gòu)型不同，可有α及β兩型。膽固醇(也稱膽甾醇)是一種重要的甾醇類物質(zhì)，一種環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。是動物組織中含量最豐富的固醇類化合物，有游離型和酯型兩種形式。存在于一切動物細(xì)胞中，以腦、神經(jīng)組織及腎上腺中含量特別豐富，其次為肝、腎、脾和皮膚及脂肪組織。4．生物膜由哪些脂質(zhì)化合物組成的？各有何理化性質(zhì)？解答：組成生物膜的脂質(zhì)主要包括磷脂、固醇及糖脂。（1）磷脂：①甘油磷脂，是生物膜的主要成分。是由sn-甘油-3-磷酸分子中甘油的兩個醇羥基與脂肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(zhì)(如膽堿、乙醇胺、絲氨酸等醇類衍生物)結(jié)合成酯。物理性質(zhì)：純的甘油磷脂是白色蠟狀固體，大多溶于含少量水的非極性溶劑中。用氯仿—甲醇混合溶劑很容易將甘油磷脂從組織中提取出來。這類化合物又稱為兩性脂質(zhì)或稱極性脂質(zhì)，具有極性頭和非極性尾兩個部分。化學(xué)性質(zhì)：a.?水解作用：在弱堿溶液中，甘油磷脂水解產(chǎn)生脂肪酸的金屬鹽。強(qiáng)堿水解，生成脂肪酸鹽、醇（X―OH）和磷酸甘油。b.?氧化作用：甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸在空氣中能被氧化生成過氧化物，最終形成黑色過氧化物的聚合物。c.?酶解作用：甘油磷脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。②鞘磷脂（SM）：鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數(shù)為磷脂酰乙醇胺）組成。鞘磷脂為白色晶體，性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于丙酮和乙醚，而溶于熱乙醇中，具兩性解離性質(zhì)。（2）固醇：高等植物的固醇主要為谷甾醇和豆甾醇。動物細(xì)胞膜的固醇最多的是膽固醇。膽固醇分子的一端有一極性頭部基團(tuán)羥基因而親水，分子的另一端具有羥鏈及固醇的環(huán)狀結(jié)構(gòu)而疏水。因此固醇與磷脂類化合物相似也屬于兩性分子。物理性質(zhì)：膽固醇為白色斜方晶體，無味、無臭，熔點為148.5℃化學(xué)性質(zhì)：膽固醇C3上的羥基易與高級脂肪酸(如軟脂酸、硬脂酸及油酸等)結(jié)合形成膽固醇酯。膽固醇的雙鍵可與氫、溴、碘等發(fā)生加成反應(yīng)。膽固醇可被氧化成一系列衍生物。膽固醇易與毛地黃糖苷結(jié)合而沉淀，這一特性可以用于膽固醇的定量測定。膽固醇的氯仿溶液與醋酸酐和濃硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)綠色(Liebermann―Burchard反應(yīng))。（3）糖脂：是指糖基通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。鞘糖脂和甘油糖脂是膜脂的主要成分。①鞘糖脂：依據(jù)糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。中性鞘糖脂，是非極性的。鞘糖脂的疏水尾部伸入膜的脂雙層，極性糖基露在細(xì)胞表面，它們不僅是血型抗原，而且與組織和器官的特異性，細(xì)胞之間的識別有關(guān)。中性鞘糖脂一般為白色粉狀物，不溶于水、乙醚．溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質(zhì)穩(wěn)定，不被皂化。酸性鞘糖脂，糖基部分含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂。糖基部分含有唾液酸的鞘糖脂常稱神經(jīng)節(jié)苷脂，不溶于乙醚、丙酮，微溶于乙醇，易溶于氯仿和乙醇的混合液。②甘油糖脂：是糖基二酰甘油，它是二酰甘油分子sn-3位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接而成。甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。植物的葉綠體和微生物的質(zhì)膜含有大量的甘油糖脂。在哺乳動物組織中也檢測出了半乳糖基甘油酯，可能在神經(jīng)髓鞘形成中起作用。5．何為必需脂肪酸？哺乳動物體內(nèi)所需的必需脂肪酸都有哪些？解答：哺乳動物體內(nèi)能夠自身合成飽和及單不飽和脂肪酸，但不能合成機(jī)體必需的亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等多不飽和脂肪酸。我們將這些機(jī)體生長必需的而自身不能合成，必須由膳食提供的脂肪酸稱為必需脂肪酸。6．何為生物膜？主要組成是什么？各有何作用？解答：任何細(xì)胞都以一層薄膜將其內(nèi)容物與環(huán)境分開，這層薄膜稱為細(xì)胞的質(zhì)膜。此外大多數(shù)細(xì)胞中還有許多內(nèi)膜系統(tǒng)，它們組成具有各種特定功能的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器如細(xì)胞核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基體、過氧化酶體等，在植物細(xì)胞中還有葉綠體。所有這些膜雖然組分和功能不同，但在電鏡下卻表現(xiàn)出大體相同的形態(tài)、厚度6～9nm的3片層結(jié)構(gòu)。這樣細(xì)胞的外周膜和內(nèi)膜系統(tǒng)稱為“生物膜”。膜脂：其中磷脂、糖脂、固醇等脂質(zhì)物質(zhì)都屬于兩性分子。當(dāng)磷脂分散于水相時，分子的疏水尾部傾向于聚集在一起，避開水相，而親水頭部暴露在水相，形成具有雙分子層結(jié)構(gòu)的封閉囊泡，通稱為脂質(zhì)體。脂質(zhì)體的形成將細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境分開。膜脂不但是構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)。而且與細(xì)胞識別、種的特異性、組織免疫性等有密切的關(guān)系。膜蛋白：對物質(zhì)代謝（酶蛋白）、物質(zhì)傳送、細(xì)胞運動、信息的接受與傳遞、支持與保護(hù)均有重要意義。7．一些藥物必須在進(jìn)入活細(xì)胞后才能發(fā)揮藥效，但它們中大多是帶電荷或有極性的，因此不能靠被動擴(kuò)散跨膜。人們發(fā)現(xiàn)利用脂質(zhì)體運輸某些藥物進(jìn)入細(xì)胞是很有效的辦法，試解釋脂質(zhì)體是如何發(fā)揮作用的。解答：脂質(zhì)體是脂雙層膜組成的封閉的、內(nèi)部有空間的囊泡。離子和極性水溶性分子（包括許多藥物）被包裹在脂質(zhì)體的水溶性的內(nèi)部空間，負(fù)載有藥物的脂質(zhì)體可以通過血液運輸，然后與細(xì)胞的質(zhì)膜相融合將藥物釋放入細(xì)胞內(nèi)部。6酶1．作為生物催化劑，酶最重要的特點是什么？解答：作為生物催化劑，酶最重要的特點是具有很高的催化效率以及高度專一性。2．酶分為哪幾大類？每一大類酶催化的化學(xué)反應(yīng)的特點是什么？請指出以下幾種酶分別屬于哪一大類酶：j磷酸葡糖異構(gòu)酶（phosphoglucoseisomerase）k堿性磷酸酶（alkalinephosphatase）l肌酸激酶（creatinekinase）m甘油醛―3―磷酸脫氫酶（glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase）n琥珀酰―CoA合成酶（succinyl-CoAsynthetase）o檸檬酸合酶（citratesynthase）p葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase）q谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamic-pyruvictransaminase）r蔗糖酶（invertase）sT4RNA連接酶（T4RNAligase）解答：前兩個問題參考本章第3節(jié)內(nèi)容。j異構(gòu)酶類；k水解酶類；l轉(zhuǎn)移酶類；m氧化還原酶類中的脫氫酶；n合成酶類；o裂合酶類；p氧化還原酶類中的氧化酶；q轉(zhuǎn)移酶類；r水解酶類；s合成酶類（又稱連接酶類）。3．什么是誘導(dǎo)契合學(xué)說，該學(xué)說如何解釋酶的專一性？解答：“誘導(dǎo)契合”學(xué)說認(rèn)為酶分子的結(jié)構(gòu)并非與底物分子正好互補(bǔ)，而是具有一定的柔性，當(dāng)酶分子與底物分子靠近時，酶受底物分子誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)契合進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)誘導(dǎo)契合學(xué)說，經(jīng)過誘導(dǎo)之后，酶與底物在結(jié)構(gòu)上的互補(bǔ)性是酶催化底物反應(yīng)的前提條件，酶只能與對應(yīng)的化合物契合，從而排斥了那些形狀、大小等不適合的化合物，因此酶對底物具有嚴(yán)格的選擇性，即酶具有高度專一性。4．闡述酶活性部位的概念、組成與特點。解答：參考本章第5節(jié)內(nèi)容。5．經(jīng)過多年的探索，你終于從一噬熱菌中純化得到一種蛋白水解酶，可用作洗衣粉的添加劑。接下來，你用定點誘變的方法研究了組成該酶的某些氨基酸殘基對酶活性的影響作用：（1）你將第65位的精氨酸突變?yōu)楣劝彼?，發(fā)現(xiàn)該酶的底物專一性發(fā)生了較大的改變，試解釋原因；（2）你將第108位的絲氨酸突變?yōu)楸彼?，發(fā)現(xiàn)酶活力完全失去，試解釋原因；（3）你認(rèn)為第65位的精氨酸與第108位的絲氨酸在酶的空間結(jié)構(gòu)中是否相互靠近，為什么？解答：（1）第65位的氨基酸殘基可能位于酶活性部位中的底物結(jié)合部位，對酶的專一性有較大影響，當(dāng)該氨基酸殘基由精氨酸突變?yōu)楣劝彼岷?，其帶電性質(zhì)發(fā)生了改變，不再具有與原底物之間的互補(bǔ)性，導(dǎo)致酶的專一性發(fā)生改變。（2）第108位的絲氨酸殘基應(yīng)位于酶活性部位的催化部位，是決定酶是否有活力的關(guān)鍵氨基酸，通常它通過側(cè)鏈上的羥基起到共價催化的功能，當(dāng)該殘基突變?yōu)楸彼岷?，?cè)鏈羥基被氫取代，不能再起原有的共價催化作用，因此酶活力完全失去。（3）第65位的精氨酸與第108位的絲氨酸在酶的空間結(jié)構(gòu)中應(yīng)相互靠近，因為這兩個氨基酸殘基都位于酶的活性部位，根據(jù)酶活性部位的特點，參與組成酶活性部位的氨基酸殘基在酶的空間結(jié)構(gòu)中是相互靠近的。6．酶具有高催化效率的分子機(jī)理是什么？解答：酶具有高催化效率的分子機(jī)理是：酶分子的活性部位結(jié)合底物形成酶―底物復(fù)合物，在酶的幫助作用下（包括共價作用與非共價作用），底物進(jìn)入特定的過渡態(tài)，由于形成此過渡態(tài)所需要的活化能遠(yuǎn)小于非酶促反應(yīng)所需要的活化能，因而反應(yīng)能夠順利進(jìn)行，形成產(chǎn)物并釋放出游離的酶，使其能夠參與其余底物的反應(yīng)。7．利用底物形變和誘導(dǎo)契合的原理，解釋酶催化底物反應(yīng)時，酶與底物的相互作用。解答：當(dāng)酶與底物互相接近時，在底物的誘導(dǎo)作用下，酶的構(gòu)象發(fā)生有利于底物結(jié)合的變化，與此同時，酶中某些基團(tuán)或離子可以使底物分子中圍繞其敏感鍵發(fā)生形變。酶與底物同時發(fā)生變化的結(jié)果是酶與底物形成一個互相契合的復(fù)合物，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成過渡態(tài)形式，在過渡態(tài)形式中，酶活性部位的構(gòu)象與底物過渡態(tài)構(gòu)象十分吻合，從而降低活化能，增加底物的反應(yīng)速率。8．簡述酶促反應(yīng)酸堿催化與共價催化的分子機(jī)理。解答：在酶促反應(yīng)酸堿催化中，酶活性部位的一些功能基團(tuán)可以作為廣義酸給出質(zhì)子（例如谷氨酸殘基不帶電荷的側(cè)鏈羧基、賴氨酸殘基帶正電荷的側(cè)鏈氨基等），底物結(jié)合質(zhì)子，形成特定的過渡態(tài)，由于形成該過渡態(tài)所需活化能相比于非酶促反應(yīng)更低，因此反應(yīng)速率加快；另外一些功能基團(tuán)可以作為廣義堿從底物接受質(zhì)子（例如谷氨酸殘基帶負(fù)電荷的側(cè)鏈羧基、賴氨酸殘基不帶電荷的側(cè)鏈氨基等），底物失去質(zhì)子后，形成過渡態(tài)所需的活化能比非酶促反應(yīng)低，因此反應(yīng)速率加快。在酶促反應(yīng)共價催化中，酶活性部位的一些功能基團(tuán)作為親核試劑作用于底物的缺電子中心，或者作為親電試劑作用于底物的負(fù)電中心，導(dǎo)致酶―底物共價復(fù)合物的形成，該共價復(fù)合物隨后被第二種底物（在水解反應(yīng)中通常是水分子）攻擊，形成產(chǎn)物與游離酶。由于該共價復(fù)合物形成與分解的反應(yīng)所需活化能均比非酶促反應(yīng)低，因此反應(yīng)速率被加快。9．解釋中間絡(luò)合物學(xué)說和穩(wěn)態(tài)理論，并推導(dǎo)修正后的米氏方程。解答：參考本章第6節(jié)內(nèi)容。10．乙醇脫氫酶催化如下反應(yīng)：（1）已知反應(yīng)體系中NADH在340nm有吸收峰，其他物質(zhì)在該波長處的吸光度均接近于零，請設(shè)計一種測定酶活力的方法。（2）如何確定在實驗中測得的酶促反應(yīng)速率是真正的初速率？（3）在實驗中使用了一種抑制劑，下表中是在分別存在與不存在抑制劑I的情況下測定的對應(yīng)不同底物濃度的酶促反應(yīng)速率，請利用表中的數(shù)據(jù)計算其各自對應(yīng)的Km與Vmax值，并判斷抑制劑的類型。[S]/(mmol/L)v/(mmol×L-1×min-1)[I]=0[I]=10mmol/L205.2633.999155.0013.636104.7623.22254.2642.1152.53.3331.3161.62.770.926解答：（1）選擇合適的底物濃度（NAD+與乙醇）與緩沖體系，取一定體積的底物溶液（如1ml）加入石英比色杯，加入適量酶，迅速混合后，放入紫外/可見光分光光度計的樣品室內(nèi)，測定反應(yīng)體系在340nm吸光度隨時間的變化曲線。利用NADH的摩爾吸光系數(shù)（可從相關(guān)文獻(xiàn)查到，或用已知濃度的NADH溶液自行測定），計算出單位時間內(nèi)NADH的增加量，用于表示酶活力。（2）如果在選取的測量時間范圍內(nèi)，反應(yīng)體系在340nm吸光度隨時間的變化曲線接近一條直線的形狀，則表明反應(yīng)速率在此時間段內(nèi)保持不變，可用來代表反應(yīng)初速率。（3）用Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法，結(jié)果如下：Km與Vmax值抑制劑濃度[I]=0[I]=10mmol/LKm/(mmol×L-1)1.6438.244Vmax/(mmol×L-1×min-1)5.645.64抑制劑的類型：競爭性可逆抑制劑。11．對于一個符合米氏方程的酶，當(dāng)[S]=3Km，[I]=2KI時（I為非競爭性抑制劑），則υ/Vmax的數(shù)值是多少（此處Vmax指解答：利用非競爭性抑制劑的動力學(xué)方程計算：其中a=1+[I]/Ki=3，則所以，υ/Vmax＝0.25。12．試通過一種反競爭性抑制劑的動力學(xué)分析解釋其抑制常數(shù)KI在數(shù)值上是否可能等于該抑制劑的IC50（IC50即酶的活力被抑制一半時的抑制劑濃度，假設(shè)酶濃度與底物濃度均固定不變）。解答：令v0為不存在抑制劑時的酶促反應(yīng)速率，vi是存在反競爭性抑制劑時的反應(yīng)速率，則當(dāng)[I]=IC50時，酶活力被抑制一半，vi=v0/2。由于因此Km=(a-2)[S]如果KI在數(shù)值上等于IC50，則a=2，a-2=0，Km=0，而實際上，Km并不為零。因此KI在數(shù)值上不可能等于IC50。13．在生物體內(nèi)存在很多通過改變酶的結(jié)構(gòu)從而調(diào)節(jié)其活性的方法，請列舉這些方法并分別舉例說明。解答：（1）別構(gòu)調(diào)控：寡聚酶分子與底物或非底物效應(yīng)物可逆地非共價結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象的改變，進(jìn)而改變酶活性狀態(tài)，從而使酶活性受到調(diào)節(jié)。例如天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的部分催化肽鏈結(jié)合底物后，使酶的整體構(gòu)象發(fā)生改變，提高了其他催化肽鏈與底物的親和性，CTP可以與該酶的調(diào)節(jié)肽鏈結(jié)合，導(dǎo)致酶構(gòu)象發(fā)生改變，降低了催化肽鏈與底物的親和性，使酶活力降低，起別構(gòu)抑制劑的作用。（2）酶原的激活：在蛋白水解酶的專一作用下，沒有活性的酶原通過其一級結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致其構(gòu)象發(fā)生改變，形成酶的活性部位，變成有活性的酶，這是一種使酶獲得活性的不可逆調(diào)節(jié)方法。例如在小腸內(nèi)，無催化活性的胰凝乳蛋白酶原在胰蛋白酶的作用下，特定肽鍵被斷裂，由一條完整的肽鏈被水解為三段肽鏈，并發(fā)生構(gòu)象的改變，形成活性部位，產(chǎn)生蛋白水解酶活性。（3）可逆的共價修飾：由其他的酶（如激酶、磷酸酶等）催化共價調(diào)節(jié)酶進(jìn)行共價修飾或去除修飾基團(tuán)，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而在活性形式和非活性形式之間相互轉(zhuǎn)變，以調(diào)節(jié)酶的活性。例如糖原磷酸化酶可以兩種形式存在，一種是Ser14被磷酸化的、高活力的糖原磷酸化酶a，一種是非磷酸化的、低活力的糖原磷酸化酶b，在磷酸化酶激酶的催化作用下，糖原磷酸化酶b的Ser14被磷酸化，形成高活力的糖原磷酸化酶a；在磷酸化酶磷酸酶的催化作用下，糖原磷酸化酶a的Ser14-PO32-被脫磷酸化，形成低活力的糖原磷酸化酶b。（4）對寡聚酶活性的調(diào)節(jié)可以通過改變其四級結(jié)構(gòu)來進(jìn)行，這種作用既包括使無活性的寡聚體解離，使部分亞基獲得催化活性，也包括使無活性的單體聚合形成有催化活性的寡聚體。前者的例子是蛋白激酶A，該酶由2個調(diào)節(jié)亞基與2個催化亞基組成，是沒有酶活性的寡聚酶，胞內(nèi)信使cAMP與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合可導(dǎo)致寡聚酶解離成一個調(diào)節(jié)亞基復(fù)合體和兩個催化亞基，此時自由的催化亞基可獲得酶活性。后者的例子是表皮生長因子受體，其在細(xì)胞膜上通常以無活性的單體存在，當(dāng)作為信使的表皮生長因子結(jié)合到受體的胞外部分之后，兩個單體結(jié)合形成二聚體，從而使酶被激活。14．以天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶為例解釋蛋白質(zhì)功能的別構(gòu)調(diào)控。解答：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（ATCase）的調(diào)控屬于酶的別構(gòu)調(diào)控。ATCase是寡聚酶，由多個催化亞基和調(diào)節(jié)亞基構(gòu)成。催化亞基可結(jié)合底物，具有催化作用，調(diào)節(jié)亞基可結(jié)合非底物分子效應(yīng)物。ATCase以及該酶的每個亞基、每個活性部位具有兩種構(gòu)象狀態(tài)，一種與底物有高親和力（T態(tài)），一種與底物有低親和力（R態(tài)）。當(dāng)位于ATCase催化亞基的某個活性部位結(jié)合底物分子后，其構(gòu)象發(fā)生改變，構(gòu)象改變的信息通過各亞基內(nèi)和亞基之間的相互作用傳遞到其他活性部位，使其構(gòu)象改變，增加了它與其他底物分子的親和力，并最終影響了酶的總活性狀態(tài)。這種別構(gòu)調(diào)控使ATCase的[S]對v的動力學(xué)曲線不是雙曲線，而是S型曲線。當(dāng)位于ATCase調(diào)節(jié)亞基的調(diào)節(jié)部位結(jié)合非底物效應(yīng)物CTP后，CTP的結(jié)合引起ATCase構(gòu)象的變化，使ATCase構(gòu)象向?qū)Φ孜镉械陀H和力的T態(tài)改變，降低了ATCase與底物的親和力，導(dǎo)致酶活性降低，CTP是別構(gòu)抑制劑（負(fù)效應(yīng)物）。當(dāng)位于ATCase調(diào)節(jié)亞基的調(diào)節(jié)部位結(jié)合非底物效應(yīng)物ATP后，ATP的結(jié)合引起ATCase構(gòu)象的變化，使ATCase構(gòu)象向?qū)Φ孜镉械陀H和力的R態(tài)改變，增加了ATCase與底物的親和力，導(dǎo)致酶活性升高，CTP是別構(gòu)激活劑（正效應(yīng)物）。ATP和CTP對ATCase的別構(gòu)調(diào)控均具有一定的生理意義，可用于對生物的新陳代謝、基因表達(dá)等進(jìn)行調(diào)節(jié)。15．當(dāng)加入較低濃度的競爭性抑制劑于別構(gòu)酶的反應(yīng)體系中時，往往觀察到酶被激活的現(xiàn)象，請解釋這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。解答：在有少量競爭性抑制劑存在時，抑制劑與別構(gòu)酶（通常為寡聚酶）的部分活性部位結(jié)合，引起酶構(gòu)象變化，此作用等同于底物的正協(xié)同同促效應(yīng)，從而使酶的整體活性提高。16．酶原激活的機(jī)制是什么？該機(jī)制如何體現(xiàn)“蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)”的原理？解答：酶原激活的機(jī)制是在相應(yīng)的蛋白水解酶的作用下，原本沒有催化功能的酶原在特定肽鍵處斷裂，一級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其高級結(jié)構(gòu)變化，形成活性部位，具備了特定的催化功能。這種變化是一種不可逆的過程。在酶原激活的機(jī)制中，由于高級結(jié)構(gòu)的改變是由于一級結(jié)構(gòu)的改變造成的，因此這說明了不同的一級結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致不同高級結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，這是“蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)”原理的體現(xiàn)。7維生素1．什么是維生素？列舉脂溶性維生素與水溶性維生素的成員。解答：維生素的科學(xué)定義是參與生物生長發(fā)育與代謝所必需的一類微量小分子有機(jī)化合物。脂溶性維生素主要包括維生素A、維生素D、維生素E、維生素K等，水溶性維生素主要包括維生素B族（維生素B1、維生素B2、維生素PP、維生素B6、維生素B12、葉酸、泛酸、生物素）、硫辛酸和維生素C。2．為什么維生素D可數(shù)個星期補(bǔ)充一次，而維生素C必須經(jīng)常補(bǔ)充？解答：維生素D是脂溶性的維生素，可以貯存在肝等器官中。維生素C是水溶性的，不能貯存，所以必須經(jīng)常補(bǔ)充。3．維生素A主要存在于肉類食物中，為什么素食者并不缺乏維生素A？解答：維生素A可在人體內(nèi)由植物性食物中的b―胡蘿卜素轉(zhuǎn)化而成。4．將下面列出的酶、輔酶與維生素以短線連接。解答：5．在生物體內(nèi)起到傳遞電子作用的輔酶是什么？解答：NAD+、NADP+、FMN、FAD。6．試述與缺乏維生素相關(guān)的夜盲癥的發(fā)病機(jī)理。解答：視網(wǎng)膜上負(fù)責(zé)感受光線的視覺細(xì)胞分兩種：一種是圓錐形的視錐細(xì)胞，一種是圓柱形的視桿細(xì)胞。視錐細(xì)胞感受強(qiáng)光線，而視桿細(xì)胞則感受弱光的刺激，使人在光線較暗的情況下也能看清物體。在視桿細(xì)胞中，11―順視黃醛與視蛋白組成視紫紅質(zhì)。當(dāng)桿狀細(xì)胞感光時，視紫紅質(zhì)中的11―順視黃醛在光的作用下轉(zhuǎn)變成全反視黃醛，并與視蛋白分離，視黃醛分子構(gòu)型的改變可導(dǎo)致視蛋白分子構(gòu)型發(fā)生變化，最終誘導(dǎo)桿狀細(xì)胞產(chǎn)生與視覺相關(guān)的感受器電位。全反式視黃醛通過特定的途徑可重新成為11―順視黃醛，與視蛋白組合成為視紫紅質(zhì)，但是在該視循環(huán)中部分全反視黃醛會分解損耗，因此需要經(jīng)常補(bǔ)充維生素A。當(dāng)食物中缺乏維生素A時，必然引起11―順視黃醛的補(bǔ)充不足，視紫紅質(zhì)合成量減少，導(dǎo)致視桿細(xì)胞對弱光敏感度下降，暗適應(yīng)時間延長，出現(xiàn)夜盲癥狀。7．試述與缺乏維生素相關(guān)的腳氣病的發(fā)病機(jī)理，為什么常吃粗糧的人不容易得腳氣??？解答：腳氣病是一種由于體內(nèi)維生素B1不足所引起的以多發(fā)性周圍神經(jīng)炎為主要癥狀的營養(yǎng)缺乏病，硫胺素在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化成硫胺素焦磷酸，后者作為輔酶參與糖代謝中丙酮酸、a―酮戊二酸的氧化脫羧作用，所以，缺乏維生素B1時，糖代謝受阻，一方面導(dǎo)致神經(jīng)組織的供能不足，另一方面使糖代謝過程中產(chǎn)生的a―酮酸、乳酸等在血、尿和組織中堆積，從而引起多發(fā)性神經(jīng)炎等癥狀。維生素B1在谷物的外皮和胚芽中含量很豐富，谷物中的硫胺素約90%存在于該部分，而粗糧由于加工時保留了部分谷物外皮，因此維生素B1含量充足，常吃粗糧的人不容易缺乏維生素B1，因此不易得腳氣病。8．試述與缺乏維生素相關(guān)的壞血病的發(fā)病機(jī)理。解答：壞血病是一種人體在缺乏維生素C的情況下所產(chǎn)生的疾病。維生素C參與體內(nèi)多種羥化反應(yīng)，是膠原脯氨酸羥化酶及膠原賴氨酸羥化酶維持活性所必需的輔助因子，可促進(jìn)膠原蛋白的合成。當(dāng)人體缺乏維生素C時，膠原蛋白合成產(chǎn)生障礙，膠原蛋白數(shù)量不足致使毛細(xì)血管管壁不健全，通透性和脆性增加，結(jié)締組織形成不良，導(dǎo)致皮下、骨膜下、肌肉和關(guān)節(jié)腔內(nèi)出血，這些均為壞血病的主要癥狀。9．完整的雞蛋可保持4到6周仍不會腐敗，但是去除蛋白的蛋黃，即使放在冰箱內(nèi)也很快地腐敗。試解釋為什么蛋白可以防止蛋黃腐??？解答：蛋清中含有抗生物素蛋白，它能與生物素結(jié)合使其失活，抑制細(xì)菌生長，使雞蛋不容易腐敗。10．多選題：（1）下列哪一個輔酶不是來自維生素（）A．CoQB．FADC．NAD+D．pLpE．Tpp（2）分子中具有醌式結(jié)構(gòu)的是（）A．維生素AB．維生素B1C．維生素CD．維生素EE．維生素（3）具有抗氧化作用的脂溶性維生素是（）A．維生素CB．維生素EC．維生素AD．維生素B1E．維生素D（4）下列維生素中含有噻唑環(huán)的是（）A．維生素B2B．維生素B1C．維生素PPD．葉酸E．維生素B（5）下列關(guān)于維生素與輔酶的描述中，哪幾項是正確的（）A.脂溶性維生素包括維生素A、維生素C、維生素D和維生素EB.維生素B1的輔酶形式為硫胺素焦磷酸C.催化轉(zhuǎn)氨作用的轉(zhuǎn)氨酶所含的輔基是FMN與FADD.維生素C又名抗壞血酸，是一種強(qiáng)的還原劑（6）下列關(guān)于維生素與輔酶的描述中，哪幾項是錯誤的（）A.維生素A的活性形式是全反式視黃醛，它與暗視覺有關(guān)B.輔酶I是維生素PP的輔酶形式C.FMN與FAD是氧化還原酶的輔基D.硫胺素焦磷酸是水解酶的輔酶（7）轉(zhuǎn)氨酶的輔酶含有下列哪種維生素?（）A．維生素BlB．維生素B2C．維生素PPD．維生素B6E．維生素B（8）四氫葉酸不是下列哪種基團(tuán)或化合物的載體?（）A．—CHOB．CO2C．D．—CH3E．解答：（1）A；（2）E；（3）B；（4）B；（5）B、D；（6）A、D；（7）D；（8）B。8新陳代謝總論與生物氧化1．已知NADH+H+經(jīng)呼吸鏈傳遞遇O2生成水的過程可以用下式表示：NADH+H++1/2O2H2O+NAD+試計算反應(yīng)的、。解答：在呼吸鏈中各電子對標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的不同,實質(zhì)上也就是能級的不同。自由能的變化可以由反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物的氧化還原電位計算。氧化還原電位和自由能的關(guān)系可由以下公式計算:代表反應(yīng)的自由能,n為電子轉(zhuǎn)移數(shù),F為Farady常數(shù)，值為96.49kJ/V,為電位差值。以kJ/mol計。NADH+H++1/2O2→NAD++H2OG￠θ=-2×96.49×[+0.82-(-0.32)]=-220kJ/mol2．在呼吸鏈傳遞電子的系列氧化還原反應(yīng)中，請指出下列反應(yīng)中哪些是電子供體，哪些是電子受體，哪些是氧化劑，哪些是還原劑（E-FMN為NADH脫氫酶復(fù)合物含鐵硫蛋白，輔基為FMN）？（1）NADH+H++E-FMNNAD++E-FMNH2（2）E-FMNH2+2Fe3+E-FMN+2Fe2++2H+(3)2Fe2++2H++Q2Fe3++QH2解答：在氧化―還原反應(yīng)中,如果反應(yīng)物失去電子,則該物質(zhì)稱為還原劑；如果反應(yīng)物得到電子,則該反應(yīng)物稱為氧化劑。所以得出如下結(jié)論：反應(yīng)電子供體電子受體還原劑氧化劑（1）（2）（3）NADHE-FMNNADHE-FMNE-FMNH2Fe3+E-FMNH2Fe3+Fe2+QFe2+Q3．組成原電池的兩個半電池，半電池A含有1mol/L的甘油酸–3–磷酸和1mol/L的甘油醛–3–磷酸，而另外的一個半電池B含有1mol/LNAD+和1mol/LNADH?；卮鹣铝袉栴}：（1）哪個半電池中發(fā)生的是氧化反應(yīng)？（2）在半電池B中，哪種物質(zhì)的濃度逐漸減少？(3）電子流動的方向如何？（4）總反應(yīng)（半電池A+半電池B）的ΔE是多少？解答：氧化還原電位ΔE￠θ的數(shù)值愈低,即供電子的傾向愈大,本身易被氧化成為還原劑,另一種物質(zhì)則作為氧化劑易得到電子被還原。根據(jù)該理論判斷：（1）半電池A中發(fā)生的是氧化反應(yīng)；(2)當(dāng)甘油醛–3–磷酸被氧化后NAD+減少；(3)電子由半電池A流向半電池B；(4)總反應(yīng)的ΔE￠θ是+0.23V。4．魚藤酮是一種的極強(qiáng)的殺蟲劑，它可以阻斷電子從NADH脫氫酶上的FMN向CoQ的傳遞。（1）為什么昆蟲吃了魚藤酮會死去?（2）魚藤酮對人和動物是否有潛在的威脅?(3)魚藤酮存在時,理論上1mol琥珀酰CoA將凈生成多少ATP?解答：電子由NADH或FADH2經(jīng)電子傳遞呼吸鏈傳遞給氧，最終形成水的過程中伴有ADP磷酸化為ATP，這一過程稱電子傳遞體系磷酸化。體內(nèi)95%的ATP是經(jīng)電子傳遞體系磷酸化途徑產(chǎn)生的。(1)魚藤酮阻斷了電子從NADH脫氫酶上的FMN向CoQ的傳遞，還原輔酶不能再氧化,氧化放能被破壞，昆蟲將不能從食物中獲得足夠的維持生命活動需要的ATP。(2)所有需氧生物電子傳遞系統(tǒng)十分相似，都包含有FMN和CoQ這種共同的環(huán)節(jié)，因此魚藤酮對人體和所有的動物都有潛在的毒性。(3)當(dāng)魚藤酮存在時,NADH呼吸鏈的電子傳遞中斷，但不影響FADH2呼吸鏈和底物水平磷酸化的進(jìn)行，理論上1mol琥珀酰輔酶A還將生成5molATP。5．2,4―二硝基苯酚(DNP)是一種對人體毒性很大的物質(zhì)。它會顯著地加速代謝速率，使體溫上升、出汗過多，嚴(yán)重時可導(dǎo)致虛脫和死亡。20世紀(jì)40年代曾試圖用DNP作為減肥藥物。(1)為什么DNP的消耗會使體溫上升,出汗過多?(2)DNP作為減肥藥物的設(shè)想為何不能實現(xiàn)?解答：(1)因DNP是解偶聯(lián)劑,電子傳遞釋放的自由能不能以ATP的形式捕獲而是以熱的形式散失,從而使體溫升高，大量出汗。(2)因DNP可促進(jìn)細(xì)胞代謝速率而增加能量的消耗起到減輕體重的作用,但是DNP有明顯的副作用，使其不能作為減肥藥物。6．某女教師24h需從膳食中獲得能量8?360kJ(2?000kcal)，其中糖類供能占60%，假如食物轉(zhuǎn)化為ATP的效率是50%，則膳食糖類可轉(zhuǎn)化為多少摩爾ATP？解答：略。7．標(biāo)準(zhǔn)條件下,下述反應(yīng)是否能按箭頭反應(yīng)方向進(jìn)行?（假定每個反應(yīng)都有各自的酶催化）(1)FADH2+NAD+FAD+NADH+H+(2)琥珀酸+FAD延胡索酸+FADH2(3)β-羥丁酸+NAD+乙酰乙酸+NADH+H+解答：（3）可按反應(yīng)方向進(jìn)行。FAD+2H++2e-→FADH2-0.18延胡索酸+2H++2e-→琥珀酸-0.031乙酰乙酸+2H++2e-→β-羥丁酸-0.346NAD++2H++2e-→NADH-0.32(1)FADH2+NAD+FAD+NADH+H+=-0.32-（-0.18）=-0.14反應(yīng)不能進(jìn)行。(2)琥珀酸+FAD延胡索酸+FADH2=-0.18-（-0.031）=-0.15反應(yīng)不能進(jìn)行。(3)β-羥丁酸+NAD+乙酰乙酸+NADH+H+=-0.32-（-0.346）=0.026反應(yīng)能進(jìn)行。8．已知共軛氧化還原對NAD+/NADH和丙酮酸/乳酸的E0￠分別為-0.32V和-0.19V，試問：(1)哪個共軛氧化還原對失去電子的能力大?(2)哪個共軛氧化還原對是更強(qiáng)的氧化劑?(3)如果各反應(yīng)物的濃度都為lmol/L,在pH=7.0和25℃時,下面反應(yīng)的是多少? 丙酮酸+NADH+H+乳酸+NAD+ 解答：(1)氧化還原電位E0的數(shù)值愈低,即供電子的傾向愈大,愈易成為還原劑,所以NAD+/NADH氧化還原對失去電子的能力強(qiáng)；（2）丙酮酸/乳酸氧化還原對的氧化還原電位E0的數(shù)值較高，得到電子的能力較強(qiáng)，是更強(qiáng)的氧化劑；(3)根據(jù)公式G￠θ=-nFΔE￠θ計算，G￠θ=-26kJ/mol。9糖代謝1．假設(shè)細(xì)胞勻漿中存在代謝所需要的酶和輔酶等必需條件,若葡萄糖的C-1處用14C標(biāo)記,那么在下列代謝產(chǎn)物中能否找到14（1）CO2；（2）乳酸；（3）丙氨酸。解答：（1）能找到14C標(biāo)記的CO2葡萄糖→→丙酮酸(*C1)→氧化脫羧生成標(biāo)記的CO2。（2）能找到14C標(biāo)記的乳酸丙酮酸(*C1)加NADH+H+（3）能找到14C標(biāo)記的丙氨酸丙酮酸(*C1)加谷氨酸在谷丙轉(zhuǎn)氨酶作用下生成14C2．某糖原分子生成n個葡糖-1-磷酸，該糖原可能有多少個分支及多少個α-（1—6）糖苷鍵（*設(shè)：糖原與磷酸化酶一次性作用生成）?如果從糖原開始計算，lmol葡萄糖徹底氧化為CO2和H2O，將凈生成多少mol?ATP?解答：經(jīng)磷酸化酶作用于糖原的非還原末端產(chǎn)生n個葡萄糖-1-磷酸,則該糖原可能有n+1個分支及n+1個α-（1—6）糖苷鍵。如果從糖原開始計算，lmol葡萄糖徹底氧化為CO2和H2O,將凈生成33molATP。3．試說明葡萄糖至丙酮酸的代謝途徑,在有氧與無氧條件下有何主要區(qū)別?解答：(1)葡萄糖至丙酮酸階段，只有甘油醛-3-磷酸脫氫產(chǎn)生NADH+H+。NADH+H+代謝去路不同,在無氧條件下去還原丙酮酸;在有氧條件下,進(jìn)入呼吸鏈。(2)生成ATP的數(shù)量不同,凈生成2molATP;有氧條件下凈生成7molATP。葡萄糖至丙酮酸階段，在無氧條件下，經(jīng)底物磷酸化可生成4molATP（甘油酸-1,3-二磷酸生成甘油酸-3-磷酸，甘油酸-2-磷酸經(jīng)烯醇丙酮酸磷酸生成丙酮酸），葡萄糖至葡糖-6-磷酸，果糖-6-磷酸至果糖二磷酸分別消耗了1molATP,在無氧條件下凈生成2molATP。在有氧條件下，甘油醛-3-磷酸脫氫產(chǎn)生NADH+H+進(jìn)入呼吸鏈將生成2×2.5molATP，所以凈生成7molATP。4．O2沒有直接參與三羧酸循環(huán),但沒有O2的存在,三羧酸循環(huán)就不能進(jìn)行,為什么?丙二酸對三羧酸循環(huán)有何作用?解答：三羧酸循環(huán)所產(chǎn)生的3個NADH+H+和1個FADH2需進(jìn)入呼吸鏈，將H+和電子傳遞給O2生成H2O。沒有O2將造成NADH+H+和FADH2的積累，而影響三羧酸循環(huán)的進(jìn)行。丙二酸是琥珀酸脫氫酶的竟?fàn)幮砸种苿尤氡釙谷人嵫h(huán)受阻。5．患腳氣病病人丙酮酸與α–酮戊二酸含量比正常人高（尤其是吃富含葡萄糖的食物后），請說明其理由。解答：因為催化丙酮酸與α–酮戊二酸氧化脫羧的酶系需要TPP作酶的輔因子,TPP是VB1的衍生物,患腳氣病病人缺VB1,丙酮酸與α–酮戊二酸氧化受阻,因而含量比正常人高。6．油料作物種子萌發(fā)時,脂肪減少糖増加，利用生化機(jī)制解釋該現(xiàn)象，寫出所經(jīng)歷的主要生化反應(yīng)歷程。解答：油料作物種子萠發(fā)時,脂肪減少，糖増加,表明脂肪轉(zhuǎn)化成了糖。轉(zhuǎn)化途徑是:脂肪酸氧化分解成乙酰輔酶A,乙酰輔酶A經(jīng)乙醛酸循環(huán)中的異檸檬酸裂解酶與蘋果酸合成酶催化,生成草酰乙酸,再經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)化為糖。7．激烈運動后人們會感到肌肉酸痛,幾天后酸痛感會消失.利用生化機(jī)制解釋該現(xiàn)象。解答：激烈運動時,肌肉組織中氧氣供應(yīng)不足,酵解作用加強(qiáng),生成大量的乳酸,會感到肌肉酸痛,經(jīng)過代謝,乳酸可轉(zhuǎn)變成葡萄糖等其他物質(zhì),或徹底氧化為CO2和H2O,因乳酸含量減少酸痛感會消失。8．寫出UDPG的結(jié)構(gòu)式。以葡萄糖為原料合成糖原時,每增加一個糖殘基將消耗多少ATP?解答：以葡萄糖為原料合成糖原時,每增加一個糖殘基將消耗3molATP。過程如下：(激酶催化),(己糖磷酸異構(gòu)酶催化),(UDPG焦磷酸化酶催化),再在糖原合成酶催化下，UDPG將葡萄糖殘基加到糖原引物非還原端形成α-1,4-糖苷鍵。9．在一個具有全部細(xì)胞功能的哺乳動物細(xì)胞勻漿中分別加入1mol下列不同的底物,每種底物完全被氧化為CO2和H2O時，將產(chǎn)生多少摩爾?ATP分子?(1)丙酮酸（2）烯醇丙酮酸磷酸(3)乳酸(4)果糖-l，6-二磷酸（5）二羥丙酮磷酸(6)草酰琥珀酸解答：(1)丙酮酸被氧化為CO2和H2O時，將產(chǎn)生12.5molATP；(2）磷酸烯醇式丙酮酸被氧化為CO2和H2O時，將產(chǎn)生13.5molATP；(3)乳酸被氧化為CO2和H2O時，將產(chǎn)生15molATP；(4)果糖二磷酸被氧化為CO2和H2O時，將產(chǎn)生34molATP；(5)二羥丙酮磷酸被氧化為CO2和H2O時，將產(chǎn)生17molATP；(6)草酰琥珀酸被氧化為CO2和H2O時，將產(chǎn)生20molATP。10脂質(zhì)的代謝1．脂肪是如何分解和合成的?解答：生物體利用三酰甘油是通過脂肪酶水解三酰甘油生成甘油與脂肪酸。甘油和脂肪酸在組織內(nèi)進(jìn)一步氧化生成CO2、水及能量。合成脂肪所需的甘油-3-磷酸可由糖酵解產(chǎn)生的二羥丙酮磷酸還原而成，亦可由脂肪動員產(chǎn)生的甘油經(jīng)脂肪組織外的甘油激酶催化與ATP作用而成。脂肪酸經(jīng)活化生成的脂酰輔酶A與甘油-3-磷酸縮合生成磷脂酸；二羥丙酮磷酸也能與脂酰CoA作用生成脂酰二羥丙酮磷酸，然后還原生成溶血磷脂酸，溶血磷脂酸和脂酰CoA作用可生成磷脂酸。磷脂酸在磷脂酸磷酸酶作用生成二酰甘油及磷酸。二酰甘油與另一分子的脂酰CoA縮合即生成三酰甘油。詳見10.2和10.3節(jié)。2．什么是β-氧化？1mol硬脂酸徹底氧化可凈產(chǎn)生多摩爾ATP?解答：脂肪酸氧化作用是發(fā)生在β碳原子上，逐步將碳原子成對地從脂肪酸鏈上切下，這個作用即β-氧化。它經(jīng)歷了脫氫（輔酶FAD），加水，再脫氫(輔酶NAD+)，硫解四步驟，從脂肪酸鏈上分解下一分子乙酰CoA。1mol硬脂酸（十八碳飽和脂肪酸）徹底氧化可凈產(chǎn)生120mol摩爾ATP。1.5×8+2.5×8+10×9-2=12+20+90-2=120molATP。詳見10.2.2中的“脂肪酸β3．脂肪酸除β-氧化途徑外，還有哪些氧化途徑?解答：脂肪酸除主要進(jìn)行β-氧化作用外，還可進(jìn)行另兩種方式的氧化，即α-氧化與ω-氧化。在α-氧化途徑中長鏈脂肪酸的α-碳在加單氧酶的催化下氧化成羥基生成α-羥脂酸。羥脂酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橥?，然后氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)樯僖粋€碳原子的脂肪酸。此外脂肪酸的末端甲基(ω-端)可經(jīng)氧化作用后轉(zhuǎn)變?yōu)棣?羥脂酸，然后再氧化成-二羧酸進(jìn)行β-氧化，此途徑稱為ω-氧化。含奇數(shù)碳原子的脂肪酸也可進(jìn)行β-氧化,但最后一輪，產(chǎn)物是丙酰CoA和乙酰CoA。丙酰CoA經(jīng)代謝生成琥珀酰CoA。也可以經(jīng)其他代謝途徑轉(zhuǎn)變成乳酸及乙酰CoA進(jìn)行氧化。詳見10.2.3中的“奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化”和10.2.3中的“α-氧化和4．C16:1與相同碳原子數(shù)的飽和脂肪酸氧化途徑有何區(qū)別?解答：幾乎所有生物體的不飽和脂肪酸都只含有順式雙鍵,且多在第9位,而β-氧化中的△2-反烯脂酰CoA水化酶和β-羥脂酰CoA脫氫酶具有高度立體異構(gòu)專一性,所以不飽和脂肪酸的氧化除要有β-氧化的全部酶外,還需要△3-順,△2-反烯脂酰CoA異構(gòu)酶和△2-反，△4-順二烯脂酰CoA還原酶。詳見“不飽和脂肪酸的氧化”。不飽和脂肪酸C16:1比相同碳原子數(shù)的飽和脂肪酸少生成5．酮體是如何產(chǎn)生和氧化的?為什么肝中產(chǎn)生的酮體要在肝外組織才能被利用'解答：丙酮、乙酰乙酸、β-羥丁酸在醫(yī)學(xué)上稱為酮體，其如何產(chǎn)生和氧化詳見“酮體的生成”和10.26．脂肪酸是如何進(jìn)行生物合成的?解答：詳見10.3.2“脂肪酸的生物合成”。7．1mol三辛脂酰甘油在生物體內(nèi)分解成CO2和H2O時，可凈產(chǎn)生多少摩爾ATP?解答：1mol三辛脂酰甘油在生物體內(nèi)加H2O分解成1mol甘油和3mol辛酸。甘油氧化成CO2和H2O時，可凈產(chǎn)生18.5molATP，3mol辛酸經(jīng)3次β-氧化，生成4mol乙酰CoA。3mol辛酸：3×【1.5×3+2.5×3+10×4-2】=150molATP，1mol三辛脂酰甘油可凈產(chǎn)生168.5molATP。8．試以磷脂酰膽堿為例敘述磷脂合成和分解的途徑。解答：磷脂酰膽堿的合成詳見10.4節(jié)，分解見10.1.29．膽固醇在體內(nèi)是如何生成、轉(zhuǎn)化和排泄的?解答：詳見10.5節(jié)。11蛋白質(zhì)分解和氨基酸代謝1．蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)不斷地降解又合成有何生物學(xué)意義?解答：細(xì)胞不停地將氨基酸合成蛋白質(zhì)，并又將蛋白質(zhì)降解為氨基酸。這種看似浪費的過程對于生命活動是非常必要的。首先可去除那些不正常的蛋白質(zhì)，它們的積累對細(xì)胞有害。其次，通過降解多余的酶和調(diào)節(jié)蛋白來調(diào)節(jié)物質(zhì)在細(xì)胞中的代謝。研究表明降解最迅速的酶都位于重要的代謝調(diào)控位點上，這樣細(xì)胞才能有效地應(yīng)答環(huán)境變化和代謝的需求。另外細(xì)胞也可以蛋白質(zhì)的形式貯存養(yǎng)分，在代謝需要時將其降解產(chǎn)生能量供機(jī)體需要。2．何謂氨基酸代謝庫?解答：所謂氨基酸代謝庫即指體內(nèi)氨基酸的總量。3．氨基酸脫氨基作用有哪幾種方式?為什么說聯(lián)合脫氨基作用是生物體主要的脫氨基方式?解答：氨基酸的脫氨基作用主要有氧化脫氨基作用、轉(zhuǎn)氨基作用、聯(lián)合脫氨基作用和非氧化脫氨基作用。生物體內(nèi)L-氨基酸氧化酶活力不高，而L-谷氨酸脫氫酶的活力卻很強(qiáng)，轉(zhuǎn)氨酶雖普遍存在，但轉(zhuǎn)氨酶的作用僅僅使氨基酸的氨基發(fā)生轉(zhuǎn)移并不能使氨基酸真正脫去氨基。故一般認(rèn)為L-氨基酸在體內(nèi)往往不是直接氧化脫去氨基，主要以聯(lián)合脫氨基的方式脫氨。詳見11.2.1氨基酸的脫氨基作用。4．試述磷酸吡哆醛在轉(zhuǎn)氨基過程中的作用。解答：轉(zhuǎn)氨酶的種類雖多，但其輔酶只有一種，即吡哆醛-5￠-磷酸，它是維生素B6的磷酸酯。吡哆醛-5￠-磷酸能接受氨基酸分子中的氨基而變成吡哆胺-5￠-磷酸，同時氨基酸則變成α-酮酸。吡哆胺-5￠-磷酸再將其氨基轉(zhuǎn)移給另一分子α-酮酸，生成另一種氨基酸，而其本身又變成吡哆醛-5￠-磷酸，吡哆醛-5￠-磷酸在轉(zhuǎn)氨基作用中起到轉(zhuǎn)移氨基的作用。5．假如給因氨中毒導(dǎo)致肝昏迷的病人注射鳥氨酸、谷氨酸和抗生素，請解釋注射這幾種物質(zhì)的用意何在?解答：人和哺乳類動物是在肝中依靠鳥氨酸循環(huán)將氨轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的尿素。鳥氨酸作為C和N的載體，可以促進(jìn)鳥氨酸循環(huán)。谷氨酸可以和氨生成無毒的谷氨酰胺。抗生素可以抑制腸道微生物的生長，減少氨的生成。6．什么是鳥氨酸循環(huán)，有何實驗依據(jù)?合成lmol尿素消耗多少高能磷酸鍵?解答：尿素的合成不是一步完成，而是通過鳥氨酸循環(huán)的過程形成的。此循環(huán)可分成三個階段：第一階段為鳥氨酸與二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸。第二階段為瓜氨酸與氨作用，合成精氨酸。第三階段精氨酸被肝中精氨酸酶水解產(chǎn)生尿素和重新放出鳥氨酸。反應(yīng)從鳥氨酸開始，結(jié)果又重新產(chǎn)生鳥氨酸，形成一個循環(huán)，故稱鳥氨酸循環(huán)(又稱尿素循環(huán))。合成1mol尿素需消耗4mol高能鍵。詳見11.2.3“①排泄”和“（2）尿素的生成機(jī)制和鳥氨酸循環(huán)”。7．什么是生糖氨基酸、生酮氨基酸、生酮兼生糖氨基酸？為什么說三羧酸循環(huán)是代謝的中心?你是如何理解的?解答：在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑陌被岱Q為生糖氨基酸，其按糖代謝途徑進(jìn)行代謝；能轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸稱為生酮氨基酸，其按脂肪酸代謝途徑進(jìn)行代謝；二者兼有的稱為生糖兼生酮氨基酸，部分按糖代謝，部分按脂肪酸代謝途徑進(jìn)行。一般說，生糖氨基酸分解的中間產(chǎn)物大都是糖代謝過程中的丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸，琥珀酰CoA或者與這幾種物質(zhì)有關(guān)的化合物。生酮氨基酸的代謝產(chǎn)物為乙酰輔酶A或乙酰乙酸。在絕大多數(shù)生物體內(nèi)，三羧酸循環(huán)是糖、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)的共同分解途徑。另一方面三羧酸循環(huán)中的許多中間體如α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、蘋果酸、草酰乙酸等又是生物體各物質(zhì)合成的共同前體。因此三羧酸循環(huán)是各物質(zhì)代謝的中心。8．什么是必需氨基酸和非必需氨基酸?解答：生物體自身不能合成必需由食物供給的氨基酸為必需氨基酸。如成年人體不能合成蘇氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸等8種氨基酸，此8種氨基酸稱為必需氨基酸，缺少其中任一種都將影響生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。而生物體自身能合成的氨基酸為非必需氨基酸。9．何謂一碳單位？它與氨基酸代謝有何聯(lián)系?解答：生物化學(xué)中將具有一個碳原子的基團(tuán)稱為一碳單位。在物質(zhì)代謝過程中常遇到一碳基團(tuán)從一個化合物轉(zhuǎn)移到另一個化合物的分子上去，而一碳單位的載體往往為四氫葉酸，體內(nèi)一碳單位的產(chǎn)生與下列氨基酸代謝有關(guān)。甘氨酸、絲氨酸的分解反應(yīng)可產(chǎn)生N5，N10-亞甲基四氫葉酸，組氨酸降解為谷氨酸的過程中可以形成N5-亞氨甲基四氫葉酸，蘇氨酸在代謝過程中可產(chǎn)生甘氨酸所以也能生成N5，N10-亞甲基四氫葉酸。另外甲硫氨酸也是體內(nèi)重要的甲基化試劑，可以為很多化合物提供甲基。詳見11.3.2“氨基酸代謝與一碳單位”。10．氨基酸生物合成途徑可分為哪幾種衍生類型？解答：不同氨基酸生物合成途徑不同，但許多氨基酸生物合成都與機(jī)體內(nèi)的幾個主要代謝途徑相關(guān)。因此，可將氨基酸生物合成相關(guān)代謝途徑的中間產(chǎn)物，看作氨基酸生物合成的起始物，并以此起始物不同劃分為六大類型：①α-酮戊二酸衍生類型，②草酰乙酸衍生類型，③丙酮酸衍生類型，④甘油酸-3-磷酸衍生類型，⑤赤蘚糖-4-磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生類型，⑥組氨酸生物合成。詳見11.3.1“氨基酸合成途徑的類型”11．1分子丙氨酸在哺乳動物體內(nèi)徹底氧化可凈生成多少ATP？解答：丙氨酸通過轉(zhuǎn)氨基作用將氨基轉(zhuǎn)給α-酮戊二酸產(chǎn)生丙酮酸和谷氨酸。丙酮酸經(jīng)過氧化脫羧形成乙酰CoA和NADH。1分子乙酰CoA在細(xì)胞內(nèi)徹底氧化可產(chǎn)生10分子的ATP，1分子NADH通過呼吸鏈的氧化可產(chǎn)生2.5分子ATP。谷氨酸在谷氨酸脫氫酶的催化下形成1分子NADH、1分子α-酮戊二酸和1分子NH4+。2分子NH4+在哺乳動物體內(nèi)經(jīng)過尿素循環(huán)轉(zhuǎn)變成尿素需要消耗4分子ATP。因此1分子丙氨酸在哺乳動物體內(nèi)被徹底氧化可凈產(chǎn)生12.5+2.5-2=13分子的ATP。如果是魚類，則脫下的氨基可直接排出體外，不需要消耗ATP，那么就可凈產(chǎn)生15分子的ATP。12．給哺乳動物喂食15N標(biāo)記的丙氨酸，能否在動物體內(nèi)找到15N標(biāo)記的蘇氨酸、賴氨酸和谷氨酸？解答：在動物體內(nèi)可以找到15N標(biāo)記的谷氨酸，15N標(biāo)記的丙氨酸與α-酮戊二酸在谷丙轉(zhuǎn)氨酶的作用下生成谷氨酸和丙酮酸。蘇氨酸和賴氨酸是由食物供給的必需氨基酸，動物體自身不能合成。12核苷酸代謝1．你如何解釋以下現(xiàn)象：細(xì)菌調(diào)節(jié)嘧啶核苷酸合成的酶是天冬氨酸-氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶，而人類調(diào)節(jié)嘧啶核苷酸合成的酶主要是氨基甲酰磷酸合成酶。解答：氨基甲酰磷酸合成酶參與兩種物質(zhì)的合成，嘧啶核苷酸的合成和精氨酸的合成。在細(xì)菌體內(nèi)，這兩種物質(zhì)的合成發(fā)生在相同的部位（細(xì)菌無細(xì)胞器的分化），如果調(diào)節(jié)嘧啶核苷酸合成的酶是此酶的話，對嘧啶核苷酸合成的控制將會影響到精氨酸的正常合成。而人體細(xì)胞內(nèi)有兩種氨基甲酰磷酸合成酶，即定位于線粒體內(nèi)的氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ和定位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ，它們分別參與尿素循環(huán)（精氨酸合成），嘧啶核苷酸的合成。2．假如細(xì)胞中存在合成核苷酸的全部前體物質(zhì)，①從核糖-5-磷酸合成1mol腺苷酸需要消耗多少摩爾ATP？②如果用補(bǔ)救途徑合成1mol腺苷酸，細(xì)胞可節(jié)省多少摩爾ATP？解答：①從核糖-5-磷酸合成磷酸核糖焦磷酸（PRPP）時，需要將1mol焦磷酸基團(tuán)從ATP轉(zhuǎn)移到核糖-5-磷酸分子上去，在合成IMP途徑的后續(xù)步驟中，該焦磷酸被釋放并迅速水解生成2molPi，相當(dāng)于消耗2molATP。隨后在生成甘氨酰胺核苷酸、甲酰甘氨咪唑核苷酸、5-氨基咪唑核苷酸和甲酰