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文档简介
1、1.简述Km的意义?1当V/v =2时, Km =S , Km是反应速率v等于最大速率V一半时的底物浓度,单位为摩尔/升(mol/L)。2Km =K2+K3/K1,当K2 K3时,Km值可用来表示酶对底物的亲和力。Km值越小,酶与底物的亲和力越大;反之,则越小。3Km是酶的特征性常数,它只与酶的结构和酶所催化的底物有关,与酶浓度无关。Km和Vmax可用图解法根据实验数据测出。通过测定在不同底物浓度下的Vo,再用1/Vo对1/S的双倒数作图,又称Lineweaver-BurK作图法,即取米氏方程式倒数形式。2.何为糖酵解?糖异生与糖酵解代谢途径有何差异?3.简述影响酶促反应速率的主要因素有哪些?
2、(1)酶浓度:在底物充足情况下,酶浓度越高反应速率越快;(2)底物浓度:底物浓度对酶反应速率的影响符合米氏方程,即 v=Vmax*S/(Km+S),当有抑制剂存在时,方程要进行修改;(3)抑制剂:与酶结合,降低酶反应速率,但不使蛋白质变性,主要分为可逆与不可逆二种,可逆抑制又分竞争性、非竞争性和反竞争性三种;(4)激活剂:能提高酶反应活性的无机或有机小分子,如 Cl-是唾液淀粉酶的激活剂,离子之间对酶激活有拮抗作用,即一种离子对一种酶激酶但对另一种离子激活的酶可能是抑制;(5)温度:温度对酶的影响呈钟形,大部分酶都有一个最适温度,此时酶活性较高,温度过高可能会酶蛋白变性而失活;(6)pH:它对
3、酶反应速率的影响也呈现钟形,也有一个最高活性时的 pH,有的酶在酸性有在酶在碱性 pH 有最高活性; 4.简述化学渗透假说。一种学说,主要论点是底物氧化期间建立的质子浓度梯度提供了驱动 ADP 和 Pi 形成 ATP 的能量(P352)5.简述磷酸戊糖的生理意义?(1)是细胞产生还原力 NADPH 的主要途径。NADPH 在生物体中的主要用途有脂肪酸、类固醇的生物合成;光合作用中戌糖磷酸途径的部分参加由 CO2 合成 Glc 的途径;核苷酸转变成脱氧核苷酸;保持红细胞中谷胱甘肽的还原性;(2)是细胞内不同结构糖分子的重要来源,并为各种单糖的互相转变提供条件。三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖及七碳
4、糖等的碳骨架都是细胞内糖类不同的结构分子,其中核糖及其衍生物 ATP、CoA、NAD+、 FAD、RNA、DNA 等都是重要生物分子的组成部分,它们都来源于戌糖磷酸途径。6.简述tRNA二级结构的组成特点及每一部分的功能?tRNA的二级结构为“三叶草”形,包括4个螺旋区、3个环及一个附加叉。各部分的结构都和它的功能有关。5端17位与近3端6772位形成的双螺旋区称氨基酸臂,似“叶柄”,3端有共同的-CCA-OH结构,用于连接该RNA转运的氨基酸。3个环是二氢尿嘧啶环(D环)、反密码子环、TC环。7.简述别构调节的特点?简述共价修饰的特点?8.试列表比较糖酵解和有氧氧化进行的部位。反应条件、关键
5、酶、产物、能量生成及生理意义?部位:1.细胞溶质2.是在细胞的胞液和线粒体两个部位进行的。反应条件:1.无氧2.有氧关键酶:1.己糖激酶、果糖磷酸激酶(PFK)和丙酮酸激酶2. 己糖激酶、果糖磷酸激酶(PFK)和丙酮酸激酶丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、- 酮戊二酸脱氢酶系产物及能量生成:1.葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2H2O葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ 2乳酸+2ATP+2H2O葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ 2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O 2. 葡萄糖+6O2+36/38ADP+36/38Pi6 CO2+42/44H
6、2O+36/38ATP生理意义:1.糖酵解是生物界普遍存在的供能途径,其生理意义是为机体在无氧或缺氧条件下(应激状态)提供能量满足生理需要。例如,剧烈运动时,肌肉内ATP大量消耗,糖酵解加速可迅速得到ATP;成熟的红细胞没有线粒体,完全靠糖酵解供能;神经细胞、白细胞、骨髓、视网膜细胞代谢极为活跃,不缺氧时亦由糖酵解提供部分能量。2. 糖的有氧氧化生理意义:为机体提供更多的能量,是机体利用糖和其他物质氧化而获得能量的最有效方式。三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大营养物质最终代谢通路和转化的枢纽。糖转变成脂是最重要的例子。三羧酸循环在提供某些物质生物合成的前体中起重要作用。9.简述糖异生的生理意义?1
7、.补充血糖,可保持其浓度的相对恒定。在饥饿或剧烈运动时对保持血糖水平是重要的,在脑和红细胞,几乎完全依靠血糖作为能量的来源。2.回收乳酸能量,防止乳酸中毒。剧烈运动时,肌糖原酵解产生大量乳酸,部分由尿排出,但大部分经血液运到肝脏,通过糖异生作用合成肝糖原和葡萄糖,以补充血糖,再被肌肉利用,形成乳酸循环。所以糖异生途径对乳酸的再利用、肝糖原的更新、补充肌肉消耗的糖及防止乳酸中毒都有一定的意义。10.简述三羧酸循环的要点?1.柠檬酸合成酶催化乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸和CoASH。是第一个关键酶催化的限速反应。2.顺乌头酸酶催化柠檬酸异构成异柠檬酸。3.异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶的催化下生成草
8、酰琥珀酸,再脱羧生成-酮戊二酸。此步是第一次氧化脱羧,异柠檬酸脱氢酶是第二个关键酶。4.- 酮戊二酸由- 酮戊二酸脱氢酶系催化氧化脱羧生成琥珀酰CoA。此酶系由3种酶和5种辅助因子组成,是第三个关键酶催化的第二次氧化脱羧。5.琥珀酰CoA在琥珀酰硫激酶催化下生成琥珀酸。这是循环中惟一的一次底物水平磷酸化,GDP磷酸化形成GTP。6.琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化下氧化为延胡索酸。这是第三步脱氢,生成FADH2。7.延胡索酸在延胡索酸酶作用下水化形成苹果酸。8.苹果酸在苹果酸脱氢酶催化下氧化为草酰乙酸。这是第四步脱氢,生成NADH+H+一次三羧酸循环过程,可归结为一次底物水平磷酸化,二次脱羧,三个关键
9、酶促反应,四步脱氢氧化反应。每循环一次产生12分子ATP,总反应:乙酰CoA+2H2O+3NAD+ +FAD+ADP+Pi2CO2+3NADH+3H+FADH2+CoASH+ATP11.在糖代谢过程中生成的丙酮酸可进入哪些代谢途径?糖酵解产生丙酮酸的去路主要有三条:第一是在有氧条件下,经过丙酮酸脱氢酶系催化生成乙酰 CoA,然后经三羧酸循环降解生成二氧化碳和水并释放能量和电子载体;第二是在无氧条件下,在乳酸脱氢酶的催化下使丙酮酸还原成乳酸,同时使 NAD+再生;第三是在无氧化条件下(发酵母的酒精发酵过程), 12.简述信使RNA的结构特征?1细胞内含量较少的一类RNA,约占总RNA的3%。其功
10、能是将核内DNA的碱基顺序(遗传信息)按碱基互补原则转录至核糖体,指导蛋白质的合成。2种类多,作为不同蛋白质合成的模板,其一级结构差异很大。真核细胞的mRNA有不同于原核细胞的特点:3- 末端有多聚A(polyA)尾,5-末端加有一个“帽”式结构,(m7 Gppp)13. 简述 tRNA 的二级结构的组成特点及每一部分的功能。 tRNA 的二级结构组成和功能如下:1)、氨基酸臂:由 7 对碱基组成、富含鸟嘌呤,末端为 CCAOH,起接受氨基酸的作用;2)、二氢尿嘧啶环:由 8-12 个核苷酸组成,含有二个二氢尿嘧啶,通过 3-4 对碱基对形成的双螺旋区与 tRNA 的其余部分相连,该环可能与识
11、别特定的氨酰 tRNA 合成酶有关;)、反密码环:由对核苷酸组成,环中部有个碱基形成反密码子,它可识别 mRNA 上的密码子;)、额外环:由 3-18 个不配对的碱基组成,位于反密码环和 TC 环之间,不同的 tRNA 具有不同的额外环,它是 tRNA 分类和重要指标;5)、TC 环:由 7 个核苷酸组成,通过 5 对碱基组成的双螺旋区与tRNA 分子其部分相连,它可能参与跟核糖体的结合。 14. RNA 有哪三种类型,各有何主要功能? RNA 有三种即 tRNA(转运 RNA)、mRNA(信使 RNA)和 rRNA(核糖体RNA)。主要功能有:1)tRNA:约占总 RNA 的 16%,含有
12、70-90 个核苷酸, tRNA 的种类很多,核酸中的稀有核苷酸也主在出现于 tRNA 中,tRNA 与蛋白合成所需的单体氨基酸形成复合物,将氨基酸运输到核糖体中 mRNA 的特定位置上。2)、mRNA:约占 RNA 的 5%,上合成蛋白质的直接模板,每一条多肽链均有一种特定的 mRNA 作为模板。它将 DNA 上的遗传信息转录下来,携带到核糖体上以密码方式控制蛋白质合成的氨基酸排列顺序。3)、 rRNA:约占总 RNA 的 80%,原核生物和真核生物中 rRNA 种类都很多,如5SrRNA、16SrRNA、28SrRNA 等。它与蛋白质共同构成核糖体,核糖体是蛋白质合成的场所,同时还协助或参
13、与了蛋白质合成的起始。 15.酶的抑制剂种类及其特点?使酶活性下降而不导致酶变性的物质称为酶的抑制剂。抑制剂作用有可逆和不可逆抑制两类。以可逆抑制最为重要。 (一) 不可逆抑制作用这类抑制剂通常以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合,使酶失活,一般不能用透析、超滤等物理方法去除。这类抑制作用可用某些药物解毒,使酶恢复活性。如农药敌百虫、敌敌畏、1059等有机磷化合物能特异地与胆碱酯酶活性中心的丝氨酸羟基结合,使酶失活,导致乙酰胆碱不能水解而积存。迷走神经兴奋呈现中毒状态。解磷定(PAM)可解除有机磷化合物对羟基酶的抑制作用,显然这类解毒药物和有机磷农药结合的强度大于和酶结合。重金属盐引起的巯基
14、酶中毒,可用络合剂或加入其他过量的巯基化合物,如二巯基丙醇(BAL)来解毒。(二) 可逆抑制作用这类抑制剂通常以非共价键与酶可逆性结合,使酶活性降低或失活,采用透析、超滤的方法可去除抑制剂,恢复酶活性。可逆抑制有竞争、非竞争、反竞争3种类型,以竞争性抑制研究的最多。三种作用的共同点是因Km和Vmax值的变化导致酶促反应初速度下降。竞争性抑制剂的结构与底物类似,且在酶的同一部位(活性中心)和酶结合,仅在加大底物浓度时才逐渐抵消,显然Km值要增加,Vmax不变。非竞争性抑制剂不直接影响酶与底物的结合,酶同时和二者结合生成的中间产物是三元复合物,也无正常产物生成,所以Km不变,而Vmax减小。反竞争
15、抑制剂促进酶与底物的结合,形成的三元复合物也不能形成正常产物,所以Km变小,Vmax也变小。药物是酶的抑制剂。竞争性抑制原理应用范例是磺胺药的研制。磺胺药和细菌合成叶酸所需的对氨基苯甲酸仅一个碳原子之别(变成了S),使细菌的叶酸不能正常合成,导致细菌的核苷酸合成受阻而死亡。而人以摄入叶酸为主,故磺胺药对人的核酸合成无影响。16.柠檬酸循环的生物学意义?提示:三羧酸循环是由四个碳原子的草酰乙酸与二个碳原子的乙酰辅酶 A 缩合成具有三个羧基的柠檬酸开始,经过二次脱羧和四次氧化还原反应后又以草酰乙酸结束。由于循环中首先生成含有三个羧基的柠檬酸,故又称三羧酸循环或柠檬酸循环,简称 TCA 循环,为纪念
16、德国科学家 Hans Krebs 在阐明三羧酸循环中所做出的突出贡献,三羧酸循环又称 Krebs 循环。TCA 的生理意义主要包括二个方面:(1)为机体提供大量能量。1 分子葡萄糖经酵解、 TCA 和呼吸链氧化后,可产生 38 分子 ATP。(2)TCA 是糖代谢、蛋白质代谢、脂肪代谢、核酸代谢以及次生物质代谢联络的枢纽,它的中间产物可参与其它代谢途径,其它代谢的产物最终可通过 TCA 循环氧化为 CO2 和 H2O,并释放出能量。17.简述tRNA在蛋白质的生物合成中是如何起作用的?(1)mRNA 在蛋白质生物合成中的作用:携带遗传信息,根据碱基配对原则,DNA 将遗传信息转录给 mRNA,
17、带有蛋白质合成信息的 mRNA 在核糖体上指导蛋白质的生物合成。(2)tRNA 在蛋白质生物合成中的作用:由于遗传密码具有简并性,大多数氨基酸都具有二个以上的密码子,所以每个氨基酸有不止一个 tRNA与之相对应。氨酰 tRNA合成酶催化氨基酸与相应的 tRNA生成氨酰 tRNA,到达核糖体由 tRNA 上的反密码子与 mRNA 上的密码子相互识别,使其所推带的氨基酸参加蛋白质生物合成。 (3)rRNA 在蛋白质生物合成中的作用:rRNA 和与蛋白质合成有关的因子结合成核糖体,成为蛋白质合成的场所,在许多核糖体上同时翻译一个蛋白质时,一条 mRNA 上结合许多核糖体形成多聚核糖体。 18.简述D
18、NA复制的基本规律?DNA复制过程?DNA半保留复制、DNA半不连续复制19.糖类、蛋白质和脂类及核酸这四大类物质代谢的相互关系如何?物质代谢通过各代谢途径的共同中间产物相互联系,但在相互转变的程度上差异很大,有些代谢反应是不可逆的。乙酰CoA是糖、脂、氨基酸代谢共有的重要中间代谢物,三羧酸循环是三大营养物最终代谢途径,是转化的枢纽。1. 糖代谢与脂肪代谢的关系糖可以转变成脂肪、磷脂和胆固醇。二羟丙酮磷酸经甘油磷酸脱氢酶催化变成甘油-磷酸;丙酮酸氧化脱羧变成乙酰辅酶A,再合成双数碳原子的脂肪酸。在动物和人,脂肪转变成糖惟量很少。甘油可经糖异生变成糖原,但脂肪酸代谢的乙酰辅酶A不能转变成丙酮酸,
19、不能异生成糖。虽然甘油、丙酮和丙酰CoA可以转变成糖,其量微不足道。植物体内有乙醛酸循环途径,所以,脂肪转变成糖惟量大。 2. 糖代谢与蛋白质代谢的关系糖不能转变成蛋白质,而蛋白质可转变成糖。糖代谢产生的-酮酸(丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸)氨基化和转氨生成相应的非必需氨基酸。蛋白质分解的20种氨基酸(亮氨酸、赖氨酸除外),均可生成-酮酸转变为糖。3. 脂肪代谢和蛋白质代谢的关系脂不能转变为蛋白质,而蛋白质可转变为脂类。因为脂肪酸转变成氨基酸仅限于谷氨酸,且需草酰乙酸存在(来源糖)。氨基酸代谢可生成乙酰CoA及合成磷脂的原料。4. 核酸和其他物质代谢的关系核酸和其他物质代谢的关系密切。核酸通过
20、控制蛋白质的合成影响细胞的组成成分和代谢类型,核酸代谢离不开酶及调节蛋白。许多核苷酸在物质代谢中起重要作用,UTP参与糖的合成,CTP参与磷脂的合成,CTP为蛋白质合成所必需。许多辅酶为核苷酸衍生物。氨基酸及其代谢产生的一碳单位,糖代谢磷酸戊糖途径产生的磷酸核糖是合成核苷酸的原料。20.为什么哺乳动物摄入大量糖类容易长胖?21,试述如何决定DNA复制的准确性?决定 DNA 复制准确的因素有:(1)DNA 聚合酶具有模板依赖性,复制时 dNTP 按 A-T 或 T-A、G-C 或 C-G 碱基配对规律对号入座,使子代 DNA 与亲代 DNA 核苷酸顺序相同,但大约有 10-4 的错配;(2)DN
21、A 聚合酶,DNA 聚合酶均具有 3Æ5外切酶活性,有纠正错配的校正作用,使错配减至 10-6;(3)再经错配修复机制时,使错配减至 10-9 以下。通过上述三种机制保证了复制的准确性。 22.为什么脂肪酸合成中的缩合反应是丙二酸单酰辅酶A,而不是两个乙酰辅酶A?23.请你叙述糖代谢、脂肪酸代谢和蛋白质代谢三者之间的关系?1. 糖代谢与脂肪代谢的关系糖可以转变成脂肪、磷脂和胆固醇。二羟丙酮磷酸经甘油磷酸脱氢酶催化变成甘油-磷酸;丙酮酸氧化脱羧变成乙酰辅酶A,再合成双数碳原子的脂肪酸。在动物和人,脂肪转变成糖惟量很少。甘油可经糖异生变成糖原,但脂肪酸代谢的乙酰辅酶A不能转变成丙酮酸,不
22、能异生成糖。虽然甘油、丙酮和丙酰CoA可以转变成糖,其量微不足道。植物体内有乙醛酸循环途径,所以,脂肪转变成糖惟量大。 2. 糖代谢与蛋白质代谢的关系糖不能转变成蛋白质,而蛋白质可转变成糖。糖代谢产生的-酮酸(丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸)氨基化和转氨生成相应的非必需氨基酸。蛋白质分解的20种氨基酸(亮氨酸、赖氨酸除外),均可生成-酮酸转变为糖。3. 脂肪代谢和蛋白质代谢的关系脂不能转变为蛋白质,而蛋白质可转变为脂类。因为脂肪酸转变成氨基酸仅限于谷氨酸,且需草酰乙酸存在(来源糖)。氨基酸代谢可生成乙酰CoA及合成磷脂的原料。24.乙酰辅酶A可进入哪些代谢途径?请列出?25.简述原核生物DNA聚
23、合酶的种类和功能?1956年Kornberg等首先从大肠杆菌中发现DNA-pol,能催化脱氧核苷酸加到引物链的3-OH末端,引物延伸方向53。该酶需要的条件:4种dNTP、Mg2+、DNA模板(template)、引物(primer),此酶有三种活性:53聚合酶,53外切酶(切除引物和突变片段),35外切酶(校正活性)。70年代初又从大肠杆菌分离出DNA-pol和pol。pol无5 3 外切酶活性。pol是大肠杆菌主要的DNA聚合酶,其全酶由10种亚基组成,、组成核心酶,亚基具有5 3方向合成DNA的催化活性,亚基具有3 5核酸外切酶的活性,起校对作用。DNA pol为异二聚体,使DNA解开的
24、双链可同时进行复制。这种复杂的亚基结构使其具有更高的忠实性、协同性和持续性。26.嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸是如何合成的?嘌呤核苷酸合成反应过程 :嘌呤核苷酸合成的起始物是核糖-5-磷酸(来自戊糖磷酸途径),PRPP合成酶催化ATP的焦磷酸基团转移到核糖-5-磷酸的C-1,形成PRPP。从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸(IMP),其他各种嘌呤核苷酸都是IMP衍生而来。(1)次黄嘌呤核苷酸的合成由PRPP到IMP的合成过程有十步反应,全过程含酰胺键合成、脱水环化、酰基化、氨基化和裂解几个类型的反应:第一阶段第5步反应形成咪唑五元环。先是PRPP转酰胺酶(关键酶)催化PRPP脱去焦磷酸并结合来自谷氨
25、酰胺的氨基,生成5-磷酸核糖胺(PRA)。然后由甘氨酰胺核苷酸合成酶、甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶、甲酰甘氨脒核苷酸合成酶、氨基脒唑核苷酸合成酶依次将甘氨酸、一碳单位等基团连接上去形成5-氨基咪唑核苷酸(AIR)。第二阶段的第10步反应形成嘧啶六元环。涉及的酶有氨基脒唑核苷酸羧化酶、氨基脒唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶、腺苷酸基琥珀酸裂解酶、氨基脒唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶、IMP环化水解酶。(2)AMP和GMP是IMP的衍生物 由IMP合成AMP的两步反应类似于IMP合成中的第(7)、(8)步反应。腺苷酸基琥珀酸合成酶与腺苷酸基琥珀酸裂解酶催化,消耗GTP,反应是可逆的。 IMP转换成GMP在IMP脱
26、氢酶和GMP合成酶催化下完成,先氧化成XMP,再以谷氨酰胺上的酰胺基取代XMP中C-2上的氧,消耗ATP,反应是不可逆的。嘌呤核苷酸补救合成外源的或降解产生的碱基和核苷,可被生物体重新利用。在哺乳动物的某些组织及微生物中广泛存在多种磷酸核糖转移酶,催化嘌呤碱和PRPP合成嘌呤核苷酸。腺嘌呤磷酸核糖转移酶催化腺嘌呤与PRPP形成AMP和PPi(PPi水解,使得反应不可逆)。次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)催化次黄嘌呤转变为IMP或鸟嘌呤转变为GMP,同时生成PPi(此酶的特性使低浓度的PRPP条件下,补救合成比从头合成优先发生)。嘧啶核苷酸的合成(一)从头合成1 原料和部位 嘧啶环的
27、原料来自谷氨酰胺、天冬氨酸及CO2。主要在肝脏胞液中进行。2. 合成过程与嘌呤核苷酸从头合成不同的是先合成嘧啶环,再与PRPP反应形成最初产物尿嘧啶核苷酸(UMP),涉及6步反应。(1)UMP的合成 氨甲酰磷酸合成酶(CPS-)催化谷氨酰胺、HCO3-和ATP生成氨甲酰磷酸(在真核生物中,有两种氨甲酰磷酸合成酶,线粒体中的是CPS-I,是首先发现的,生成的氨甲酰磷酸用于合成尿素;胞液中的CPS-,催化嘧啶合成的第一步关键反应)。天冬氨酸转氨甲酰酶催化氨甲酰磷酸结合天冬氨酸生成氨甲酰天冬氨酸;二氢乳清酸酶将其环化;二氢乳清酸脱氢酶进一步氧化生成乳清酸;然后由乳清酸磷酸核糖转移酶催化乳清酸与PRP
28、P反应生成乳清苷酸(OMP),乳清苷酸脱羧酶催化脱羧生成UMP。(2)CTP是由UMP合成的 UMP转换成CTP涉及三步反应。尿苷酸激酶催化ATP的-磷酸转移给UMP形成UDP,核苷二磷酸激酶催化第二个ATP的-磷酸转移给UDP生成UTP,最后 CTP合成酶催化来自谷氨酰胺的酰胺氮转移至UTP的C-4,形成CTP。(3)脱氧核苷酸的合成在大多数生物中,ADP、GDP、CDP和UDP四种核苷二磷酸可在核苷二磷酸还原酶的催化下生成相应的脱氧核苷二磷酸dNDP。NADPH为合成的还原力,电子从NADPH向还原酶转移需要经过黄素蛋白和硫氧还蛋白的转递。DNA合成需要的dTMP是由dUMP甲基化形成的。
29、首先dUDP转换为dUMP(有多条途径,一条是核苷单磷酸激酶催化dUDP与ADP反应生成dUMP和ATP;另一条是dUDP先形成dUP,然后水解生成dUMP和PPi。dCMP经脱氨也可形成dUMP)。dUMP转换成dTMP的反应是由胸苷酸合成酶催化的, N5,N10CH2-FH4提供一碳单位后,形成二氢叶酸,经二氢叶酸还原酶催化又成为FH4,再在丝氨酸羟甲基转移酶催化下,结合丝氨酸生成N5,N10 CH2-FH4。(二)补救合成催化UMP补救合成的酶类有尿嘧啶磷酸核糖转移酶,尿苷磷酸化酶,尿苷激酶。催化的反应如下:尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi尿嘧啶 + R-1-P 尿苷+ Pi尿苷
30、 + ATP UMP + ADP27.比较DNA复制和RNA 转录的主要区别?28.说明鸟氨酸循环的主要过程及生理意义?1)部位:肝脏线粒体和胞液。(2)机理:1932年,德国学者Krebs和Hensleit根据实验研究,提出了鸟氨酸循环(ornithine cycle)合成尿素的学说,这比三羧酸循环发现早5年。实验的根据是:将鼠肝切片置于胺盐和重碳酸盐介质中,有氧条件下保温数小时,发现胺盐含量减少,而尿素增多。当加入少量鸟氨酸、瓜氨酸或精氨酸能大大加速尿素的合成。肝脏又含有精氨酸酶,可催化精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素。于是一个循环机制就出现。(3)反应过程:有5步反应,前2步在肝细胞线粒体,其
31、他3步在胞质溶液中进行。尿素循环本身是四步酶促反应组成。氨甲酰磷酸合成酶(CPS-)激活氨结合CO2形成氨甲酰磷酸。鸟氨酸转氨甲酰酶催化氨甲酰磷酸转移到鸟氨酸上生成瓜氨酸。精氨琥珀酸合成酶催化瓜氨酸与天冬氨酸缩合生成精氨琥珀酸。这是尿素中第2个氮原子的来源。精氨琥珀酸酶催化精氨琥珀酸裂解为精氨酸和延胡索酸(后者可进入三羧酸循环,并转变为草酰乙酸,转氨后又形成天冬氨酸)。精氨酸酶水解精氨酸生成尿素,并重新产生鸟氨酸,进入第二轮循环。总反应式:NH3 + HCO3- +天冬氨酸 +3ATP CO( N H 2)2 + 延胡索酸 + 2ADP+2Pi+AMP+PPi尿素的合成是一个耗能的过程,循环中
32、使用了4个高能磷酸键(3分子ATP水解为2ADP及Pi、一个AMP和PPi,后者随之水解为Pi)。尿素循环产生的延胡索酸可进入TCA,精氨酸与甘氨酸缩合形成瓜基乙酸,进而合成肌酸磷酸(肌肉中的一种高能仓库)。(4)调节:氨甲酰磷酸合成酶是变构酶,乙酰谷氨酸(AGA)是该酶的激活剂,而精氨酸又是AGA合成酶的激活剂,因此,精氨酸浓度增高时,尿素生成加速。精氨琥珀酸合成酶活性最低,是限速酶29.不饱和脂肪酸是如何进行分解代谢的?30.请解释不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的分解代谢途径有什么差异?31.脂肪酸分解和合成的过程和作用部位有何不同?氧化分解:(一)脂肪酸的活化 在胞液中FFA通过与CoA酯化被
33、激活,催化该反应的酶是脂酰CoA合成酶,需ATP、Mg2+参与。反应产生的PPi立即被焦磷酸酶水解,阻止了逆反应,所以1分子FFA的活化实际上消耗2个高能磷酸键。 RCOOH+ATP+CoASHRCOSCoA+AMP+PPi(二)脂酰CoA进入线粒体脂肪酸的氧化是在线粒体内进行的, 而脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜进入基质, 需耍通过线粒体内膜上肉毒碱转运才能将脂酰基带入线粒体。内膜两侧的脂酰CoA肉毒碱酰基转移酶、(同工酶)催化完成脂酰基的转运和肉毒碱的释放。酶是FFA氧化分解的主要限速酶。(三)脂酰CoA的-氧化脂酰CoA氧化生成乙酰CoA涉及四个基本反应:第一次氧化反应、水化反应、第二
34、次氧化反应和硫解反应。第一步由脂酰CoA脱氢酶催化脱氢生成反-2-烯脂酰CoA和 FADH2。第二步由反-2-烯脂酰CoA水化酶催化加水生成L-(+)-羟脂酰CoA。第三步由L-(+)-羟脂酰CoA脱氢酶催化生成-酮脂酰CoA和NADH+H+。第四步由硫解酶作用底物的-与-C间断裂,CoASH参与,生成1分子乙酰CoA和比原来少2个C的脂酰CoA。然后再一轮-氧化,如此循环反应。(四)脂肪酸氧化的能量计算1分子软脂酸(16C)经7次-氧化可生成8个乙酰CoA、7个NADH+H+、7个FADH2。每个乙酰CoA进入TCA循环生成3个NADH+H+、1个FADH2、1个GTP,并释放2分子CO2。
35、总反应方程式是:软脂酰CoA+23 O2+131Pi+131ADPCoASH+16 CO2+123H2O+131ATP净生成的ATP数:12×83×72×72 =129。 (脂肪酸活化消耗2个高能磷酸键,相当消耗2个ATP)当以脂肪为能源时,生物体还获得大量的水。骆驼的驼峰是储存脂的“仓库”,既提供能量,又提供所需的水。(五)脂肪酸氧化的其他途径1. 奇数碳原子脂酸的氧化 人体含极少量奇数碳脂肪酸,而许多植物、海洋生物、石油酵母等含一定量的奇数碳脂肪酸。其-氧化除生成乙酰CoA外,还生成1分子丙酰CoA,后者可通过-羧化酶及异构酶的作用生成琥珀酰CoA,经TCA途
36、径彻底氧化。2. 不饱和脂肪酸的氧化机体中脂酸约一半以上是不饱和脂肪酸,其中的双键均为顺式(cis)构型,不能被烯脂酰CoA水化酶作用(该酶催化的是反式构型双键的加水),所以需要异构酶和还原酶才能使一般不饱和脂肪酸的氧化进行下去。如油酸是十八碳一烯酸(cis-9),细胞质中的油酸同样先活化生成油酰CoA,经转运系统换成线粒体基质中的油酰CoA,经三轮-氧化生成3分子乙酰CoA和cis-3-十二碳烯脂酰CoA,后者经异构酶催化为trans-2-十二碳烯脂酰CoA,就可由烯脂酰CoA水化酶作用生成L-羟脂酰CoA,再经五轮-氧化生成6分子乙酰CoA,总计9分子乙酰CoA。多不饱和脂肪酸的氧化还需一
37、个特殊的还原酶。脂肪酸的生物合成合成脂肪酸的酶系主要在胞浆,而糖代谢提供的乙酰CoA原料又在线粒体生成,所以乙酰CoA需通过转运。合成脂肪酸的过程不同于-氧化的逆过程,是由7种酶蛋白和酰基载体蛋白(ACP)组成的多酶复合体完成,合成的产物是软脂酸。碳链延长是在线粒体和内质网中的2个不同的酶系催化下进行的。(一)软脂酸的生物合成1. 乙酰CoA转运至胞浆(柠檬酸-丙酮酸循环)。 乙酰CoA与草酰乙酸在线粒体先缩合生成柠檬酸,经内膜上的载体转运入胞浆,在ATP-柠檬酸裂解酶作用下生成乙酰CoA与草酰乙酸,前者参与脂肪酸的合成,后者可经苹果酸脱氢酶和苹果酸酶催化转变为丙酮酸再进入线粒体,也可在载体作
38、用下,经苹果酸直接进入线粒体,继而转变为草酰乙酸。2. 乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA乙酰CoA羧化酶催化,ATP、生物素、Mg2+参与,总反应:乙酰CoA+ATP+HCO3 丙二酸单酰CoA+ADP+PiATP提供能量,生物素起转移羧基的作用,乙酰CoA羧化酶是FA合成的限速酶(变构酶),变构剂柠檬酸与其变构部位结合可激活此酶的活性。3. 乙酰基和丙二酸单酰基的转移(负载)脂肪酸合成的酰基载体不是CoA,而是酰基载体蛋白。在乙酰CoA-ACP转酰基酶和丙二酸单酰CoA-ACP转酰基酶的催化下,乙酰基和丙二酸单酰基被转移至ACP上,生成乙酰-ACP和丙二酸单酰-ACP。4. 脂肪酸合成酶系
39、催化进行缩合、还原、脱水、还原反应。(1)酮酰基-ACP合成酶接受乙酰-ACP的乙酰基,释放HS-ACP,并催化乙酰基转移到丙二酸单酰-ACP上生成乙酰乙酰-ACP。(2)乙酰乙酰-ACP中的-酮基转换为醇,生成-羟丁酰-ACP。反应由酮酰基-ACP还原酶催化,NADPH为酶的辅酶。(3)-羟丁酰-ACP经脱水酶催化生成带双键的反式丁烯酰-ACP。(4)反式丁烯酰-ACP还原为四碳的丁酰-ACP。反应是由烯脂酰-ACP还原酶催化, NADPH为酶的辅酶。如此每循环一次,有一个新的丙二酸单酰CoA参与合成(贡献二碳单位),7次循环,生成16C的软脂酰-ACP,经硫解酶水解生成软脂酸和HS-ACP
40、。(二)脂肪酸碳链的延长植物和动物中脂肪酸合成酶的最常见的产物是软脂酸。其它各种FA的合成需要肝细胞的线粒体或内质网中的一些酶。在线粒体,乙酰CoA提供碳源,NADPH提供还原当量,循-氧化逆过程,前3步反应相同,第4步反应由烯脂酰CoA还原酶催化,辅酶是NADPH而不是FAD,通过这种方式,每一轮可延长2个C,一般可延长碳链至24或26C,以18C的硬脂酸为主。在内质网,丙二酸单酰CoA提供碳源,NADPH供氢,反应过程与软脂酸合成相似,不同的是CoASH代替ACP作为酰基载体,一般可延长碳链至22或24C,也以18C的硬脂酸为主。(三)不饱和脂肪酸的合成动物细胞含有催化不饱和FA双键形成的
41、去饱和酶,可催化远离FA羧基端的第九个碳的去饱和。但九碳以上的去饱和则只有植物中的去饱和酶能催化。如亚油酸(18:2 9,12)、亚麻酸(18:39 ,12 ,15)、花生四烯酸(20:45 ,8 ,11,14)是动物所需的,但动物不能合成,是必须由食物供给的必需脂肪酸。当人体缺乏必需脂肪酸时,会出现生长缓慢、抵抗力下降、皮肤炎和毛发稀疏等症状。亚麻酸和花生四烯酸只能从亚油酸转化生成,花生四烯酸又是合成前列腺素(PG)及血栓素等重要生理活性物质的前体。(四)脂肪酸代谢的调控动物的FA代谢受激素的调控,主要调节物是胰岛素,肾上腺素和胰高血糖素的作用与胰岛素相反。 32.举例说明氨基酸的降解通常包
42、括哪些方式?脱氨基作用,碳骨架的代谢转变33.什么是翻译?密码子有哪些特点?基因表达包括细胞的遗传信息从DNA到RNA,再由RNA到蛋白质。前者称为转录,后者称为翻译。遗传密码特点:连续性,指密码子必须按53方向三个一组读码框往下阅读,无标点、不重叠、不跳格。正确的读码框的确立是由核糖体识别在编码序列开头处的起始密码AUG;简并性,是指同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象。编码同一氨基酸的密码子称为同义密码子,通常只在第3位碱基上不同,这样可减少有害突变。密码子第3位碱基与tRNA反密码子不严格遵从碱基配对规律(摆动碱基配对),如tRNA反密码子第一位的I(由A转变而来)可与mRNA密码子第3
43、位碱基U、C、A形成配对,U可对应A、G,因而密码子第3个位置又称摆动位置;通用性,即所有生物基本共用同一套遗传密码。线粒体以及少数生物基因组的密码子有变异(如在酵母、哺乳动物、果蝇中,AUA = Met而非Ile,UGA=Trp而非终止码。)34.RNA转录过程为起始点的识别、起始、延伸和终止,请简述转录的识别和起始。启动子(promoter)是指RNA聚合酶识别、结合并开始转录的一段DNA序列。原核启动子发现有两个重要序列,一个位于转录起始位点上游10个核苷酸处(习惯上被转录为RNA的DNA模板上的第一个核苷酸指定为+1,即转录起始位点),另一个位于上游35个核苷酸处,它们分别称为10序列
44、和35序列。10序列富含TATAAT,称之TATA box或Pribnow box。该序列富含AT,维持双链结合的氢键相对较弱,易发生解链,是RNA聚合酶的核心酶结合部位。35序列富含TTGACA,是RNA聚合酶亚基的识别部位。实验可知原核生物RNA聚合酶作用的区域为50+20。在转录起始阶段,RNA聚合酶识别将拷贝的基因的上游DNA(即启动子),局部解开双链(特别是TATA box处,约17个bp),当酶移至转录起始位点(+1处),催化按模板链碱基序依次排列的头两个三磷酸核苷聚合,生成RNA链的第一个3,5-磷酸二酯键,第一个核苷酸一定是三磷酸嘌呤核苷酸,而且pppG较pppA又占绝对优势,5-端的pppG这一末端结构一旦生成,一直保持到转录完成。35.简述原核细胞的RNA聚合酶组成?原核生物中所有的RNA都由一种RNA聚合酶合成。大肠杆菌RNA- pol分子量为460kDa,由5个亚基组成,分别为2、。2称为核心酶,只能使已开始合成的RNA链延长,不具有起始合成RNA的能力,因子有识别转录起始位点的作用。启动转录只有全酶与模板DNA启动子结合才发挥作用。真核生物RNA- pol有多种,分子量大致都在500kDa左右。DDRP分布在核仁,合成rRNA前体DDRP分布在核质,合成mRNA,hnRNADDRP分布在核质,合成tRNA,5SrRNA,
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