生化复习题答案R

1、一、生物能学复习:ATP是生物体内重要的高能化合物 。ATP/ADP Cycle是ATP提供能量的方式。 ATP通过基团转移活化底物的形式提供能量，而不是简单的水解作用。ATP是能量的载体，磷酸肌酸是能量的贮存者。细胞中ATP处于动态平衡。 它的生成和利用是通过细胞的能量状态来调节的。1. 生物圈中能量的来源和转化。生物体是一个开放体系(open system)，不断地和环境进行物质与能量的交换以维持正常的生命活动。生物体所需的能量，间接或直接地，都来源于太阳能(solar energy)。自养生物吸收太阳能转化为化学能，贮存于化合物中；异养生物通过分解这些化合物获得化学能。氧化-还原反应的电

2、子传递是细胞能量传递的基础。2. 什么是高能化合物？有哪几类高能化合物？掌握一些主要的高能化合物。高能化合物：水解可释放出大于20.92千焦/摩尔的自由能的化合物。3. ATP提供能量的机理。（详见课件的图）ATP具有中等的磷酸基团转移势能，也就是说，ATP是磷酸基团的供体（或载体），ADP是磷酸基团的受体。ATP通过基团转移活化底物的形式提供能量，而不是简单的水解作用。(也有一些生化过程由ATP或GTP直接水解提供能量，如肌肉收缩。) 在ATP参与的反应中，ATP通过基团转移可提供磷酸基团、焦磷酸基团和腺苷酸基团。腺苷酸化是一些生物化学反应增强能量偶联的策略(如脂肪酸氧化中脂酰CoA的生成)

3、。 ATP分解为AMP和PPi，是萤火虫发光的供能方式。 In the lab, as little as a few picomoles (10-12 mol) of ATP can be measured using firefly luciferin and luciferase, using spectroscopic methods. Luciferase gene is a reporter gene in gene engineering.4. ATP和磷酸肌酸在生物体内能量代谢中各起什么作用磷酸肌酸转换途径是迅速产生ATP的方式。它揭示，磷酸肌酸是能量的贮存者，ATP是能量的载

4、体。Phosphocreatine + H2O Creatine + Pi DGo -43.0 kJ/molATP + H2O ADP + Pi DGo -30.5 kJ/mol偶联的结果：Phosphocreatine + ADP Creatine + ATP思考题:E: P524 problem 9 ,14,16糖酵解和己糖分解掌握糖酵解途径关键反应步骤及其酶的调节特性、能量的消耗与形成。EM途径的调节：PFK-1：最重要的调控点。ATP，柠檬酸是它的变构抑制剂，而ADPAMP是它的变构激活剂，而果糖26二磷酸则是它最强的变构激活剂，F-2,6-BP的水平受到PFK-2和 FBPase-2

5、的调节。PFK-2（active时促进糖酵解，此时FBPase2 inactive）和 FBPase-2是位于同一条肽链上，属双功能酶，它们的活性受胰高血糖素通过磷酸化调节。其活性与胰高血糖素相关。丙酮酸激酶（pyruvate kinase）变构抑制剂：ATP、丙氨酸（肝）变构激活剂：1,6-双磷酸果糖己糖激酶（变构抑制剂：6-磷酸葡萄糖）；葡萄糖激酶（hexokinase, glucokinase）：葡萄糖激酶对葡萄糖的亲和力比已糖激酶低100倍，不受葡萄糖-6-磷酸的影响。它的主要功能是，当血糖水平高时，将肝细胞中的葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸用于糖原合成，以维持血糖水平稳定。它的变构抑制

6、剂：长链脂酰CoA。关键酶：已糖激酶hexokinase,磷酸果糖激酶phosphofructokinase-1,丙酮酸激酶pyruvate kinase.反应可分为两个阶段，净获能量2ATP和2NADH。共10步反应，其中3步为不可逆反应，同时也是代谢途径的三个调控点。所有中间物都以磷酸化合物形式实现2. 糖酵解-乳酸发酵的生理意义是什么？糖酵解乳酸发酵途径的生理意义：缺氧条件下迅速为生命活动提供能量的途径，尤其对肌肉收缩更为重要。是机体某些组织获能或主要获能的方式，如视网膜、神经、癌组织等。成熟红细胞几乎完全依赖糖酵解供应能量。乳酸的利用：可通过乳酸循环（Cori cycle）在肝脏经糖异

7、生途径转化为糖。3. 掌握甘油醛-3-磷酸脱氢酶、磷酸甘油酸变位酶、丙酮酸脱羧酶的反应机制。4. 举例说明同工酶在代谢调节中的意义。乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase, LDH） LDH是由两种肽链A和B按不同比例组成的四聚体。五种同工酶（A4，A3B，A2B2，AB3，B4）分别存在于不同的组织，如A4存在于骨骼肌细胞中， B4存在于心肌细胞中。五种同工酶的酶活性有差异，如A4易于与丙酮酸结合，把丙酮酸还原为乳酸，而B4易于把乳酸氧化为丙酮酸。5. 为什么肿瘤组织糖酵解速度比正常组织快?肿瘤细胞生长速度快，超过血管的生成，使肿瘤细胞处于缺氧状态，葡萄糖通过糖酵解途径供应能

8、量，因而，葡萄糖的消耗和酵解速度比正常组织大大增加。可以说，肿瘤细胞酵解速度的加快是对缺氧环境的一种适应。6. 磷酸戊糖途径的生理意义。以6-磷酸葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖作为中间代谢产物，故将此过程称为戊糖磷酸途径。生理意义 产生NADPH和5-磷酸核糖。也是植物光合作用从CO2合成葡萄糖的部分途径。7. 蚕豆病的病因是什么？葡萄糖6磷酸脱氢酶缺乏症简称G6PD缺乏症又称蚕豆病。是一种遗传病。症状：红细胞在一些因素的诱发下溶解，血红蛋白释放到血液中，引起黄疸和肾功能障碍。（不能产NADPH,谷胱甘肽抗氧化后不能再生）诱发因素包括：进食蚕

9、豆、抗疟疾药物、磺胺类抗生素以及接触一些除草剂。发病机制：在正常的解毒过程中，H2O2被还原型谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽过氧化物酶还原成水，氧化型谷胱甘肽（GS-SG）被谷胱甘肽还原酶和NADPH还原成谷胱甘肽的还原形式。H2O2也可以被过氧化氢酶分解成H2O和O2，这个过程也需要NADPH。在G-6-P脱氢酶缺乏的人中，NADPH产量减少，并且H2O2的解毒机制被抑止。细胞被破坏的结果是脂质发生过氧化，导致红细胞膜破裂，蛋白质和DNA被氧化。 NADPH到NADP+的箭头方向错误谷胱甘肽通过破坏过氧化氢和羟自由基来保护细胞。思考题：E: P563 problem3, 4, 8, 17.三羧

10、酸循环1. 丙酮酸脱氢酶复合体的作用机制。丙酮酸脱氢酶复合体催化丙酮酸氧化脱羧，生成乙酰辅酶A。丙酮酸的代谢去向用粉红色进行跟踪。第一步是丙酮酸与丙酮酸脱氢酶（E1）中的TPP结合的反应，脱羧生成羟乙基衍生物。丙酮酸脱氢酶复合体同时也催化第二步反应，将两个电子和乙酰基从TPP转移到核心酶二氢硫辛酰转乙酰酶（E2）中的氧化型硫辛酰赖氨酰基团上，生成还原型硫辛酰的乙酰硫脂。第三步是一个转脂反应。在这个反应中辅酶A的巯基代替E2的巯基生成乙酰辅酶A和还原型（含两个巯基）的硫辛酰基。在第四步中二氢硫辛酰脱氢酶（E3）将E2中的还原型硫辛酰基团的两个氢原子转移给E3的辅酶FAD，使E2的硫辛酰赖氨酰基团

11、恢复为氧化型。第五步中E3的FADH2将氢阴离子转移给NAD，生成NADH。这样酶复合体就催化另一轮循环做好准备。高能硫脂键三羧酸循环的限速步骤、能量形成反应、C原子去向（红色标志）。一轮三羧酸循环，经过8步反应，释放2CO2，生成3NADH、1FADH2和1GTP（或ATP）。循环中三个高度放能步骤即由柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、酮戊二酸脱氢酶羧催化的反应中的任何一步都可以在某种条件下成为限速步骤。当【NADH】/【NAD】的比值高时，异柠檬酸脱氢酶和酮戊二酸脱氢酶催化的反应都会通过质量作用被高度抑制。产物的积累会抑制循环的所有三个限速步骤：琥珀酰辅酶A抑制酮戊二酸脱氢酶（以及柠檬酸合酶）；

12、柠檬酸抑制柠檬酸合酶；终产物ATP既抑制柠檬酸合酶，也抑制柠檬酸合酶。柠檬酸合酶受ATP的抑制作用可被ADP（该酶的别构激活剂）解除。三羧酸循环中三步不可逆的放能反应是其调节位点。催化这三步反应的酶受到产物反馈抑制（如柠檬酸、琥珀酰CoA等），也受到高能荷物质抑制（如ATP、NADH等）。催化这三步反应的酶受到低能荷物质（如ADP等）或能量需求信号（如Ca2+）激活。由于三羧酸循环的中间物可作为前体用于生物合成，因此底物的浓度对于调节也是比较重要的。（如草酰乙酸）3. 什么是回补反应？意义是什么？回补反应(anaplerotic reaction): 酶催化的补充柠檬酸循环中间代谢物的供给的反

13、应,例如由丙酮酸羧化生成草酰乙酸的反应。回补反应(anaplerotic reaction)：三羧酸循环的某些中间产物被转移出来参与三羧酸循环外的反应。从而影响三羧酸循环的正常进行，因此必须不断地通过一些反应补充被消耗的中间物，如草酰乙酸等，以保证三羧酸循环的正常进行。由于某些中间产物被抽走，最终导致草酰乙酸浓度的降低，因此必须不断补充使草酰乙酸维持在一定的水平。在哺乳动物肝和肾中最重要的添补反应是由丙酮酸羧化酶羧催化的丙酮酸与CO2的可逆羧化反应。（将一个羧基连接到丙酮酸上所需的自由能与ATP中所具有的自由能大约相等。4.什么是乙醛酸循环？和三羧酸循环的区别是什么？有何生理意义？植物细胞内脂

14、肪酸氧化分解为乙酰CoA之后，在乙醛酸体(glyoxysome)内生成琥珀酸、乙醛酸和苹果酸；此琥珀酸可用于糖的合成，该过程称为乙醛酸循环(glyoxylic acid cycle,GAC)。乙醛酸循环是三羧酸循环的修改形式。在植物、一些无脊椎动物和一些微生物中存在，但不存在于脊椎动物中。和TCA的区别：1两步不同的反应。2. 结果是2个乙酰CoA进入循环，释放出一个琥珀酸。 乙醛酸循环和TCA共有的酶属于同工酶（柠檬酸合酶，顺乌头酸酶和苹果酸脱氢酶）。（异柠檬酸裂解酶生成琥珀酸和苹果酸合酶乙酰辅酶A加入是乙醛酸循环中独特的酶） 乙醛酸循环往往存在于发芽种子中，使脂肪转化为糖，氧化获得发芽所需

15、的能量。生理意义: 是乙酸或乙酸盐转化为糖的途径。 如在种子发芽时，能将脂肪转化为糖。5. 脚气病、汞中毒以及砷中毒的机制。脚气病：VitB1缺乏导致丙酮酸无法进入TCA ，使以葡萄糖为唯一能源来源的神经系统供能出现障碍。汞中毒以及砷中毒：两种化合物与丙酮酸脱氢酶E2中的二氢硫辛酸的两个-SH结合，导致酶失活，从而丙酮酸代谢出现障碍，出现类似脚气病的症状。思考题：E: P594 problem8, 9, 20. 氧化磷酸化和光合磷酸化复 习名词解释：标准还原势：标准还原电动势（EO）：25和pH7.0条件下，还原剂和它的氧化形式在1mol/L浓度下表现出的电动势.P/O值：是指每消耗一摩尔氧原

16、子所需消耗无机磷的摩尔数。呼吸控制（受体控制）：ADP作为关键物质对氧化磷酸化的调节作用。它的定量表示法是测定ADP存在时氧的利用速率与没有ADP时氧的利用速率的比值。通常高于10。1. 掌握根据标准还原势判断化学反应方向。电子是从低E 0的氧化还原对流向高E 0的氧化还原对。即低E 0的氧化还原对的还原型失去电子，高E 0的氧化还原对的氧化型得到电子。2. 什么是呼吸链？由几个复合体组成？指催化氢（包括电子）传递的酶及辅酶/辅基的连锁反应体系，它们按电子亲和力递增的顺序排列。复合体一：NADH脱氢酶，NADH进入呼吸链并且将电子传递给辅酶。放能的电子传递与需能的质子泵出相耦联。复合体二：琥珀

17、酸盐脱氢酶黄素蛋白中的FADH2同样转移电子给辅酶。这一步释放的能量不足以推动质子泵。复合体三：泛醌：细胞色素氧化还原酶也叫细胞色素bc1复合体QH2的电子传递给细胞色素其功能中心包括三个亚基：细胞色素，铁硫蛋白，细胞色素1。QH2的一个电子传递方向：QH2Fe-S centercyt c1s hemecyt cs heme另一电子传递方向：QH2cyt b(b1 & bh)Q&Q负离子。称为循环。总反应是QH2分两步把电子传递到Cyt c。 细胞内膜上的细胞色素C接着移向复合体四。同时电子传递引起质子泵出。复合体四：细胞色素氧化酶，也叫做细胞色素aa3复合体细胞色素C的电子传递给O2.内含三

18、个电子和两个血红素亚基作为电子载体。还原1分子O2需要4个电子和4个质子，生成2分子H2O。这是在Fe-CuB活性中心 (Fe-CuB center)通过过氧中间体 (peroxy intermediate) 实现的。还原1分子O2所需的4个“底物”质子来自于基质(N side)。放能的电子传递与需能的质子泵出偶联(1个电子传递使1个 H+ 从基质泵出到膜间腔) 。伴随着电子传递链，每氧化一分子的NADH泵出10质子，氧化一分子FADH2泵出6质子。由此形成一个跨越线粒体内膜的质子梯度。其储存的能量可用来合成ATP或其它工作。 3. 写出线粒体内膜呼吸链从NADH到O2的组成顺序，产生ATP的

19、偶联部位，常见的呼吸链抑制剂的作用位点。NADH或琥珀酸所携带的高能电子通过线粒体呼吸链传递到O2的过程中，释放出大量的能量。这种高能电子传递过程的释能反应与ADP和磷酸合成ATP的需能反应相偶联，是ATP形成的基本机制。4. 理解研究呼吸链各组分的排列顺序的方法。电子载体复合物的分离：4种复合物可完整地从线粒体内膜分离，每种复合体都有特定的电子供体和电子受体，间接说明呼吸链各成分是有序的。根据标准还原势：电子从还原势低的载体流向还原势高的载体。（还原势从低到高排列：H+NAD+NADP+NADHcyt bcyt c1cyt ccyt acyt a3O2）氧化动力学研究：通过检测Cyt吸收光谱

20、变化来判断呼吸链各电子载体的氧化或还原状态。如果将O2（electron acceptor）供给完全处于还原态的呼吸链，呼吸链上的各个电子载体按顺序被氧化。首先是cyt aa3，依次向前推是cyt c、cyt b，最后是NADH。电子传递的抑制剂：电子传递的抑制剂:能够专一性阻断呼吸链中某一部位电子传递的化学物质。原理:阻断位点前的组分处于还原状态,阻断位点后的组分处于氧化状态。（见上图）重要电子传递抑制剂：鱼藤酮, 阿米妥, 粉蝶霉素A；抗霉素A；CN- , CO化学渗透学说研究的背景和主要内容。为什么说它是一个伟大的统一理论？化学渗透模型由英国科学家Peter Mitchell建立。这一模

21、型被认为是20世纪生物学最伟大的统一原理之一（one of the great unifying principles） 。它揭示了氧化磷酸化、光合磷酸化以及一些跨膜主动运输、细菌鞭毛运动等等生命活动过程的本质。呼吸链电子传递释放的能量驱动质子从线粒体内膜进入线粒体膜间腔，从而产生一个跨线粒体内膜的质子电化学梯度。这种电化学梯度贮存的能量形成一种质子动力( proton-motive force ) 。 当它驱动质子通过ATP合酶流回线粒体基质的同时，催化ATP的合成。化学渗透模型是关于电子传递和ATP合成偶联 ( coupling )的理论。一系列实验结果证实这种偶联的存在。 ATP合成依赖

22、于线粒体上的电子传递。ATP would not be synthesized when only ADP and Pi are added in isolated mitochondria suspensions.O2 consumption, an indication of electron flow, was detected when a reductant (e.g., succinate) is added, accompanied by an increase of ATP synthesis.Both O2 consumption and ATP synthesis were

23、 suppressed when inhibitors of respiratory chain (e.g., cyanide, CO, or antimycin A) was added.电子传递同样依赖于ATP合成。O2 consumption was neither observed if ADP was not added to the suspension, although a reductant is provided. The O2 consumption was also not observed in the presence of inhibitors of ATP sy

24、nthase (e.g., oligomycin or venturicidin).6. 解偶联剂的机制是什么？注意区分电子抑制剂和解偶联剂以及氧化磷酸化抑制剂。解偶联剂（uncouplers）:只抑制ATP的形成过程，不抑制电子传递过程，使电子传递和ATP形成两个过程分离，电子传递产生的自由能转变为热量。DNP和FCCP解偶联机制：使H+不经Fo回流，破坏电化学梯度，因而不能形成ATP，而是以热量形式释放能量。DNP和FCCP都具有一个可解离的质子，且强烈疏水。它们可以携带质子跨过线粒体内膜，消除质子梯度。在酸性环境下DNP接受质子成为脂溶性物质，透过内膜，同时将质子H+带入内膜，破坏了跨膜

25、H+梯度而引起解偶联现象。离子载体（ionophores）解偶联机制：通过增加线粒体内膜对一价阳离子的通透性破坏跨膜电荷梯度，从而影响ATP形成。 电子传递抑制剂：见上文。氧化磷酸化抑制剂：能抑制氧的吸收利用和阻止ATP生成。有别于电子传递的抑制剂。如寡霉素：与FoF1-ATP酶的Fo的一个组分蛋白结合，“堵塞”了其内的质子能道，阻止膜外的H+回流到基质内。7. 了解ATP合酶的作用机制。 用提纯的F1进行同位素交换实验揭示，ATP合成的G0接近零通过测定Kd值证实，ATP与酶的亲合性比ADP更高。质子梯度驱动ATP从酶表面释放。（release of ATP from ATP synthas

26、e was proposed to be the major energy barrier of ATP synthase.质子通过Fo驱动c亚基环和不对称g亚基的转动，使得每个b亚基在三种构象互换，依次为结合ADP + Pi (L) , 合成ATP(T), 释放ATP(O)。(x-ray晶体学揭示，F1的亚基有三种不同的构想，分别是结合ADP（also L:loose）,结合ATP analog （also T:tight）,或者empty( also open).)根据这一模型，F1的亚基每次转动120o 。这一推测在体外通过荧光显微镜得到证实(powered by ATP hydroly

27、sis catalyzed by thesubunits) 。思考题:E: P718 problem 4,5,6,10,12,13脂类代谢脂类代谢复习:名词解释：脂肪动员：指脂肪组织中脂肪在激素的调节下，被一系列脂肪酶水解为脂肪酸和甘油，然后释放进入血液，脂肪酸以与血清白蛋白非共价结合的方式运输到其它组织利用的过程。必需脂肪酸:因为亚油酸和亚麻酸是合成其他产物所必需的前体，所以是哺乳动物的必需脂肪酸。血脂：血浆中的脂类物质称为血脂，包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯和非酯化脂肪酸等。（TG、CH、CHE、PL、FFA）血浆脂蛋白： 是脂类在血浆中的运输形式。以疏水性脂类为核心围绕着极性脂类和

28、载脂蛋白组成。 载脂蛋白：脂蛋白中的蛋白质部分。1. 脂类消化中胆汁酸盐和辅脂酶的作用。胆汁酸盐（bile salts）：乳化作用 辅脂酶（colipase） ：帮助胰脂酶起作用2. 脂酰CoA进入线粒体的途径。第二阶段：长链脂酰CoA进入线粒体 在肉碱脂酰移位酶的催化下，以脂酰肉碱的形式通过acyl-carnitine/carnitine transporter进入线粒体，在线粒体基质，脂酰肉碱在肉碱脂酰移位酶的催化下，重新生成脂酰CoA。3. -氧化的四步重复步骤、终产物、能量计算。所有脂肪酸-氧化的酶都是线粒体酶。b-氧化每一轮循环是脱氢、水化、再脱氢和硫解四个重复步骤，生成1个乙酰Co

29、A、1个少2C的脂酰CoA以及1个NADH、1个FADH2。按软脂酸计算，经过7轮反应，生成8个乙酰CoA、7个NADH和7个FADH2。软脂酸的氧化可产生106ATP。（108-活化的两个ATP）单不饱和脂肪酸的-氧化额外需要顺3-反2-烯酰CoA异构酶，使顺式3双键转变为反式2双键多不饱和脂肪酸的-氧化除顺3-反2-烯酰CoA异构酶外，还需2,4-二烯酰CoA还原酶（NADPH作为辅酶） ，将反2-顺4结构转变为反3结构总反应：Palmitoyl-CoA+7CoA+7FAD+7NAD+7H2O 8acetyl-CoA+7FADH2+7NADH+7H+4. 过氧化物体/乙醛酸体与线粒体中脂肪

30、酸的-氧化途径有什么不同？意义是什么？途径与线粒体的相似，但不完全相同。FADH2的电子直接传递给O2，生成H2O2，H2O2马上转化为H2O和O2。能量以热量形式散发，而不是储存于ATP中 。 哺乳动物过氧化物体产生的乙酰CoA进入胞浆，用于合成其他代谢产物，如胆固醇等。因此，当高脂肪膳食时，肝脏过氧化物体中脂肪酸-氧化的酶合成增加，产生的乙酰CoA主要用于合成胆固醇，其余部分进入线粒体。植物中脂肪酸-氧化只发生在叶组织的过氧化物体以及种子的乙醛酸体中（植物线粒体不存在-氧化的酶）。-氧化的酶在线粒体和过氧化物体中组织的形式不同。在线粒体中，各个酶是分离的，而在过氧化物体中，以复合体形式存在

31、。这一途径的生物学意义是利用脂肪提供生物合成的前体，特别是在种子的发芽过程。-氧化硫解氧化水化氧化 5. 脂肪酸的-氧化、-氧化的生物学意义。-氧化：对降解支链脂肪酸（如哺乳动物中植烷酸降解）有重要作用。R-CH-CH2-COOH R-CH-CH-COOH R-CH-COOH+CO2 CH3 CH3OH CH3-氧化：脊椎动物作用部位：肝肾内质网中。碳原子少于12的脂肪酸的氧化途径。通常为C10或C12的脂肪酸。石油酵母降解烃或脂肪酸的作用机理。催化第一步羟化反应的是混和功能氧化酶mix-function oxidases( or 羟化酶hydroxylases, or 单加氧酶monooxy

32、genases)。这种酶以肝和肾上腺的微粒体中含量最多。参与类固醇激素、胆汁酸等的生成，以及药物、毒物的生物转化过程。6. 混合功能酶（或羟化酶）的组成、催化的反应。Mix-function oxidases由细胞色素P-450还原酶和细胞色素P-450组成。催化羟化反应。Cyt P-450在生物中广泛分布。人Cyt P-450有100多种。不同的Cyt P-450对被羟化底物有特异性。7. 酮体指的是什么？限速酶是什么？如何利用及其生理意义？在肝脏中，脂肪酸经b-氧化生成的乙酰CoA，转变为乙酰乙酸、b羟丁酸和少量丙酮，这三种物质统称为酮体。酮体的生成部位在肝细胞线粒体。HMG-CoA sy

33、nthase催化的是限速步骤。For ketone body formation, first two acetyl-CoAs condense to form acetoacetyl-CoA catalyzed by thiolase (the reverse reaction of the one it catalyzes in b oxidation); then addition of another acetyl-CoA forms b-hydroxyl-b-methylglutaryl-CoA (catalyzed by the synthase, which is then cl

34、eaved to form acetoacetate and acetyl-CoA (catalyzed by the lyase).Acetoacetate can be decarboxylated to form acetone (decarboxylase) or reduced to D-b-hydroxylbutyrate (dehydrogenase). Acety-CoA can be converted to ketone bodies in liver under fasting and diabetic conditions. Ketone bodies are conv

35、erted to acetyl-CoA in extrahepatic tissues.酮体的利用指酮体在肝外组织重新转化为乙酰CoA 。 D-b-hydroxylbutyrate is reoxidized to acetoacetate (catalyzed by the dehydrogenase). Acetoacetate is the converted to acetoacetyl-CoA using succinyl-CoA (b-ketoacyl-CoA transferase); Acetoacetyl-CoA is cleaved to two acetyl-CoA (a

36、gain catalyzed by thiolase).酮体生成具有重要的生理意义是生理情况下，肝脏输出能源的一种形式。是长期饥饿情况下、脑、肌肉组织主要的供能物质。是应激情况下，防止肌肉蛋白过多消耗的一种形式。8. 什么是酮症？酮体过量产生可造成酮血症、酮尿症。正常代谢时血尿酮体含量很少。在饥饿、糖尿病等异常情况下，酮体大量产生。当超过肝外组织所能利用的限度时，血尿酮体含量升高。血中酮体堆积称“酮血症”（ketonemia）。由于乙酰乙酸和-羟丁酸降低血液pH，造成“酸中毒”（acidosis）。酮体随尿排出称“酮尿症”（ketonuria）。临床上把糖尿病患者血尿酮体的异常称为“酮症”（k

37、etosis）。9. 脂肪酸合成的原料及其来源。脂肪酸合成的碳源是acetyl-CoA。Acetyl-CoA提供最初的两个C原子，以后延长的2C单位由acetyl-CoA的活化形式: malonyl-CoA提供。10. 脂肪酸合成的限速步骤及其调控。脂肪酸合成受到严密调节。乙酰CoA羧化酶催化的是脂肪酸合成的限速步骤。柠檬酸（增加最大反应速度的别构激活因子）和软脂酰CoA分别是乙酰CoA羧化酶的变构激活剂和反馈抑制剂。乙酰CoA羧化酶可通过激素进行磷酸化/去磷酸化的共价修饰调节。第一个中间物丙二酸单酰CoA抑制脂肪酸氧化，避免底物循环（或无效循环） 。乙酰辅酶A羧化酶被别构因子和可逆磷酸化调节

38、。11. 脂肪酸合成由哪四步重复步骤组成？每一个丙二酸单酰基团和乙酰基团（或长链酰基）通过硫脂键连接到脂肪酸合酶上而激活。第一步是被激活的乙酰基团（头一个乙酰基团）和来自于丙二酸单酰COA的两个碳原子缩合，同时CO2从丙二酸单酰COA中被除去；乙酰链延长的净反应效果是加了2个碳原子。这种缩合的酮产物于是在其余三步反应中被还原，这几乎和氧化反应相同，但次序相反；（缩合）酮基团被还原成乙醇；（还原）水的除去产生了一个双键；（脱水）双键被还原以形成几乎饱和的脂酰链。（还原）12. 脂肪酸合酶复合体有两个活性-SH，分别位于哪里？各起什么作用？脂肪酸合成反应过程中，中间产物一直与酶复合体的两个巯基中的

39、一个共价连接。一个是酮脂酰ACP合酶（KS）的半胱氨酸的巯基上（SH）；另一个是酰基载体蛋白上的-SH基团，脂肪酸合成的乙酰中间产物通过此基团形成巯基。乙酰COA的乙酰基团转到酮脂酰ACP合酶（KS）的半胱氨酸的巯基上（SH）。此反应由乙酰COA-ACP转乙酰酶（AT）催化。The malonyl group（丙二酸单酰基团） is transferred from malonyl-CoA to the SH group of the 4-phosphopantetheine（磷酸泛酸巯基乙胺） covalently attached to a Ser residue of the acyl

40、carrier protein (ACP).（酰基载体蛋白）13. 长链饱和脂肪酸合成的部位。部位：光面内质网和线粒体与软脂酸合成不同的是，不需ACP作为脂酰基载体。软脂酰CoA+丙二酸单酰CoA 硬脂酸（内质网）软脂酰CoA+乙酰CoA 硬脂酸（线粒体）14. 前列腺素、血栓噁烷、白三烯的合成前体和重要生理意义？合成前体是花生四烯酸（arachidonate, 20:4 (D5,8,11,14) ）。花生四烯酸首先在激素或其他刺激信号的作用下，由磷脂酶A2 （phospolipase A2）从膜磷脂水解下来。前列腺素、血栓噁烷、白三烯的生理功能: PG: 诱发炎症；降血压；抑制胃酸分泌，促进

41、胃肠蠕动；促进卵巢排卵和促进分娩。 TX: 促进凝血和血栓形成；促进血管收缩。 LT: 使支气管平滑肌强烈收缩；调节白细胞功能，促进炎症及过敏反应发展；促进溶酶体水解酶类的释放。15. 什么是脂肪和甘油磷脂的共同合成中间物？磷脂酸是脂肪和甘油磷脂合成的共同前体。16. 甘油磷脂的分解部位和四种磷脂酶水解的位点。部位：溶酶体磷脂酶A1,A2,C,D17. 甘油磷脂的两种合成策略。酵母和哺乳动物合成磷脂酰丝氨酸、磷脂乙醇胺、磷脂酰胆碱的途径有何不同？合成有CDP-甘油二酯和CDP-极性头部基团两种策略。 首先，甘油二酯的-OH ( CDP-甘油二酯策略 )或极性头部基团的-OH ( CDP-极性头

42、部基团策略 ) ，通过与胞嘧啶核苷酸相连而激活。 然后，由相应的另外一个-OH 基团通过亲核反应替换CMP ，从而合成甘油磷脂。18. 胆固醇合成的原料、重要中间物、限速步骤及其调节。胆固醇全部27个C来源于乙酰CoA。胆固醇的生物合成过程可以分为4个阶段:Stage I: 3个acetyl-CoA缩合还原生成 1个6C的 mevalonate (甲羟戊酸) 。Stage II: mevalonate 转变为活化的 5C isoprene units (异戊二烯单位) 。Stage III: 6个 isoprene units 缩合生成线性的30C squalene(鲨烯) 。Stage IV

43、: Squalene 环化生成1个四环结构, 通过一系列复杂的反应最后转变为27C的胆固醇。甲羟戊酸，MVA异戊二烯鲨烯(6C)(5C)(30C)(27C)(2C)羟甲基戊二酸单酰CoAThe committing stepHMG-CoAreductasein cytosolHMG-CoA reductase (an integrated membrane protein in the smooth ER) catalyzes the irreversible reduction of HMG-CoA to form mevalonate: the committing step of cho

44、lesterol synthesis (thus being a major regulation). HMG-CoA还原酶催化的是限速步骤。19. 胆固醇的转化。转化为胆汁酸。Cholesterol can be converted to bile acids (salts) ： glycocholate (甘胆酸盐) and taurocholate (牛黄胆酸盐).转化为类固醇激素。孕烯醇酮孕酮糖皮质激素雄性激素雌性激素盐皮质激素转化为7-脱氢胆固醇。7-脱氢胆固醇是VitD的前体。VitD可以调节小肠钙的吸收以及肾和骨钙的水平。VitD and rickets（佝偻病）20.各种血浆脂

45、蛋白代谢的生理功能。CM：把外源性TG从小肠运输到各种组织。CM的 apoC-II激活肌肉或脂肪组织毛细血管中的脂蛋白脂肪酶，向这些组织释放出游离的脂肪酸。CM的残余颗粒（含CHE）通过血液循环运到肝脏细胞进行代谢。VLDL：把内源性TG从肝脏运输到其他组织。VLDL的 apoC-II激活肌肉或脂肪组织中的脂蛋白脂肪酶， 向这些组织释放出游离的脂肪酸。剩余的VLDL残粒一部分通过受体介导的内吞作用进入肝细胞代谢，另一部分形成LDL 。LDL：主要把内源性CH运输到肝外组织。这是LDL 受体介导的内吞作用。识别LDL 受体的是LDL 上的apoB-100 蛋白。血浆中LDL与细胞膜上LDL 受体

46、结合后引起了一系列的代谢过程，称为LDL受体代谢途径。HDL：逆向运输CH，清除血中CH。HDL的前体来源于肝细胞或小肠细胞，从肝外组织收集CH，然后转化为CHE向肝细胞运输。21. LDL受体代谢途径。LDL细胞膜LDL受体合成ACATHMG CoA还原酶游离CH溶酶体水解内吞与LDL受体结合22. 胆固醇的逆向运输途径。胆固醇的逆向运输途径（reverse cholestrol transport pathway）：指胆固醇从肝外组织向肝运输的过程。是机体将外周组织中衰老细胞膜中的胆固醇运输到肝代谢并排出体外的途径。LCAT位于nascent HDL 的表面。通过LCAT合成CHE，使di

47、sk-shaped nascent HDLs 转变为spherical mature HDLs。卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LACT）的催化反应。这些酶存在于HDL的表面并被HDL成分之一APOA-1所刺激。胆固醇酰在新生成的HDL中积累，将它们转化为成熟的HDL。思考题:P620 Problem 7, 8, 9, 13P816 Problem 1, 3, 4, 5, 7, 12, 14, 15糖异生巴斯德效应：在厌氧条件下，高速酵解的酵母若通入氧气，葡萄糖消耗速度急剧下降，酵解积累的乳酸迅速消失。这种耗氧的同时，葡萄糖消耗减少，乳酸堆积终止的现象，称为巴斯德效应。激酶：催化的是磷酸化（phosp

48、horylation）反应。是把磷酰基从NTP，如ATP转移到一个受体分子（如糖、蛋白质、或其它核苷酸、或其它代谢中产物）。磷酸化酶：催化的是磷酸解（phosphorolysis）反应。是用磷酸攻击分子，然后磷酰基与断裂键共价结合。 磷酸酶：催化的是去磷酸化（dephosphorylation）反应。是把磷酰基从磷酸酯键去除，并用水分子攻击底物。1.什么是糖异生？生理意义是什么？为什么说它不是糖酵解的简单逆反应？由非糖化合物转化为葡萄糖的过程称为糖异生。非糖化合物主要是丙酮酸、乳酸、甘油、氨基酸等。糖异生存在于所有生物体中。从磷酸烯醇式丙酮酸到葡萄糖-6-磷酸是共同的途径。糖异生的生理意义：重

49、要的生物合成葡萄糖的途径。对脑组织、红细胞尤为重要。空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖维持血糖水平的恒定。补充肝糖原的重要途径。长期饥饿时肾糖异生有利于调节酸碱平衡。再利用乳酸（乳酸循环），防止因乳酸堆积引起酸中毒。这条途径不是糖酵解的简单逆反应。糖酵解的三步不可逆反应由不同的反应（称之为绕道反应 “bypass”）来完成。三步绕道反应:从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸（丙酮酸羧化酶的作用机制，PEP羧激酶催化的反应，CO2的去向） 从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸有两条途径。途径1以丙酮酸、Ala为前体; 途径2以乳酸为前体。两条途径都是由丙酮酸羧化生成草酰乙酸，再由草酰乙酸脱羧生成磷酸

50、烯醇式丙酮酸。前一个反应由丙酮酸羧化酶催化，该酶位于线粒体; 后一个反应由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，有胞浆和线粒体两种同工酶。从丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的两条途径丙酮酸羧化酶胞浆PEP羧激酶-ATP-ATP-GTP-GTP途径1途径2线粒体PEP羧激酶连续的羧化和脱羧过程的目的是激活底物丙酮酸。这种活化底物的方式在其他代谢途径中也存在，如脂肪酸生物合成。1分子丙酮酸转化为1分子PEP，需要消耗2个高能磷酸键。两条途径都能维持胞浆糖异生消耗和产生NADH的平衡。G=25KJ/MOL 从果糖-1,6-双磷酸转变为果糖-6-磷酸(果糖-1,6-双磷酸酶)放能从葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖（葡萄糖

51、-6-磷酸酶）放能2.什么是底物循环？机体发生底物循环的生理意义是什么？避免发生底物循环的意义又是什么?一对互逆的反应同时进行，称为底物循环。由于底物循环是互逆的产能和耗能过程同时进行，使ATP以热量形式散发，因此这种不经济的过程又称为无效循环（futile cycle）。一般认为，在正常状态下，机体以相互协调的调节方式避免底物循环的发生，如糖酵解与糖异生以互为相反的调节方式避免发生底物循环。但目前发现，底物循环具有扩大代谢调节信号的生理意义。底物循环的另一个生理意义是，机体利用底物循环产生热量来提高或维持体温。如在天气寒冷时，大黄蜂利用上述底物循环产生热量提高体温。3. 糖原分解有哪些酶参与

52、？第一个产物是什么？糖原磷酸化酶，转移酶，1，6糖苷酶（脱分支酶），磷酸葡萄糖变位酶，葡萄糖6磷酸酶。第一个产物是葡萄糖1磷酸。4. 磷酸化酶的辅酶是什么？糖原磷酸化酶以辅酶磷酸吡哆醛（ Pyridoxal phosphate，PLP）作为质子的供体和受体。糖原降解过程经过一个碳正离子中间体。5. 简述肝脏和骨骼肌中，糖原分解有何不同的特点？肝脏和肌肉的糖原磷酸化酶属同工酶，两者调节方式各有特点，与生理功能密切相关 。糖原的分解代谢在肌肉和肝脏中有着不同的生理意义：肌肉是产生ATP，肝脏是维持血糖稳定，为其它组织提供Glc。在静息的骨骼肌中，糖原磷酸化酶主要以b型存在。磷酸化酶b主要受到能荷信

53、号分子的调节，AMP是变构激活剂，ATP是变构抑制剂。另外，Ca2+激活磷酸化酶激酶，从而使磷酸化酶b转变为磷酸化酶a 。肝脏中的糖原磷酸化酶主要以a型存在。磷酸化酶a主要受到Glc的变构调节。 当血糖水平升高时，Glc结合到磷酸化酶a的Glc别构位点，酶的构象改变暴露出磷酸化位点，利于磷酸化酶a磷酸酶水解，于是，磷酸化酶a转变磷酸化酶b，抑制肝糖原分解。 肝脏中磷酸化酶是a glucose sensor。糖原分解是一个激素调节的级联放大反应。肾上腺素（epinephrine）和胰高血糖素（glucagon）是两种促进糖原分解的激素。肾上腺素促进肌糖原的分解，胰高血糖素促进肝糖原的分解。 6.

54、 糖原合成中，糖基的供体是什么？糖基的供体是UDPG，而不是Glc-1-P。 肌肉糖原磷酸化酶的调节 Glc对肝脏糖原磷酸化酶的调节7. 糖原合成如何启动？ 糖原合成需要引物。引物的合成由生糖原蛋白（glycogenin）同时作为引物和酶来完成。一个新糖原分子合成的第一步是一个葡萄糖残基共价结合到糖原引发蛋白的Tyr194残基上，反应由糖原引发蛋白的葡萄糖转移酶活性催化，（步骤1），然后糖原引发蛋白与糖原合酶形成一种紧密的复合物（步骤2），接下来的几步反应在这个复合物内发生。新生糖链通过依次加上多达7个葡萄糖残基而被延伸（步骤3），每个葡萄糖残基皆来自UDP-葡萄糖。反应是自催化性的，由糖原引

55、发蛋白的糖基转移酶介导。这时，糖原合酶接过去将糖原链延长，该酶最终脱离糖原引发蛋白（步骤4）。糖原合酶和分支酶的联合作用最终完成糖原颗粒的合成（步骤5）。糖原引发蛋白则仍旧包埋在糖原颗粒的内部，与糖原分子唯一的一个还原端共价结合在一起。8. 调节血糖的激素有哪些？升高血糖的激素：胰高血糖素，肾上腺素，糖皮质激素降低血糖激素 ：胰岛素糖皮质激素升高血糖机制：促进肌肉蛋白质分解，并促进肝内糖异生。抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖。协助促进脂肪动员，使血中游离FA升高，间接抑制周围组织摄取Glc。胰岛素和胰高血糖素对血糖的调节9. 糖醛酸途径的生理意义。UDP糖醛酸是糖醛酸供体，可形成许多重要的粘多糖如

56、透明质酸、肝素等。从糖醛酸可转变为抗坏血酸（VitC），但人和其它灵长类等动物不能合成抗坏血酸。VitC缺乏症引起坏血病。在肝脏糖醛酸可与药物或含-OH、-COOH、-NH2、-SH的异物结合成水溶性化合物排出体外，起解毒作用。从糖醛酸可形成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连。10. 青霉素的抗菌机制是什么？肽聚糖是细菌细胞壁的重要组成成分。青霉素类抗生素都含有b-内酰胺环结构。通过抑制肽聚糖的合成起作用。细菌对青霉素耐药性的重要机制是细菌b-内酰胺酶催化b-内酰胺环的水解导致药物失效。在细菌肽聚糖的合成的第八步中，两个不同的肽聚糖分子的肽链之间发生一次转肽反应。一条肽链的末端甘胺酸残基置换另一条肽链末端的D丙胺酸残基，使肽链形成交连，这一转肽反应可被青霉素抑制，后者因为能抑制细胞壁的形成而可以杀死细菌。基因表达名词解释：基因组：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。协调表达：在一定机制控制下，功能相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达。这种调节称为协调调节（coordinate regulation）。如SOS反应。衰减子：衰减发生处的一种内部终止子序列。SOS反应：大肠杆菌经紫外线照射会发生染色体DNA大幅度损伤或DNA复制抑制，诱发一系列表型变化，