生化答疑库（试题库）

生化答疑库〔试题库〕〔完善版〕整理版糖类化合物有哪些生物学功能？[答]〔1〕作为生物体的构造成分：植物的根、茎、叶含有大量的纤维素、半纤维素和果胶等，这些物质是构成植物细胞壁的主要成分。肽聚糖属于杂多糖，是构成细菌细胞壁的构造多糖。〔2〕作为生物体内的主要能源物质：糖在生物体内分解时通过氧化磷酸化放出能量，供生命活动需要。生物体内作为能源贮存的糖类有淀粉、糖原等。〔3〕在生物体内转变为其他物质：有些糖是重要的代谢中间物，糖类物质通过这些中间代谢物合成其他生物分子例如氨基酸、核苷酸等。〔4〕作为细胞识别的信息分子:：糖蛋白是一类生物体内分布极广的复合糖，其中的糖链在分子或细胞的特异性识别过程中可能起着信息分子的作用。与免疫保护、发育、形态发生、年轻、器官移植等均与糖蛋白有关。葡萄糖溶液为什么有变旋现象？[答]D-吡喃葡萄糖在乙醇溶液或吡啶溶液中可以形成结晶，得到两种比旋光度不同的D-葡萄糖，前者的比旋光度为+113o，后者的比旋光度为+19o。假设把这两种葡萄糖结晶分别溶解在水中，并放在旋光仪中观看，前者的比旋光度由+113o降至+52o，后者由+19o升到+52o，随后稳定不变。葡萄糖溶液发生比旋光度转变的主要缘由是葡萄糖具有不同的环状构造，当葡萄糖由开链构造变为环状构造时，C1原子同时变成不对称碳原子，同时产生了两个的旋光异构体。一个叫α-D吡喃葡萄糖，另外一个叫β-D-吡喃葡萄糖，这两种物质互为异头物，在溶液中可以通过开链式构造发生相互转化，到达最终的平衡，其比旋光度为+52o什么是糖蛋白？有何生物学功能？[答]蛋白是广泛存在与动物、植物和微生物中的一类含糖基〔或糖衍生物〕的蛋白质，糖基与蛋白质的氨基酸以共价键结合。糖蛋白中的寡糖链大小不一，小的仅为1个单糖，简洁的有10~20个单糖分子或其衍生物组成的。有的寡糖链是直链，有的为支链，组成寡糖链的单糖主要有葡萄糖、甘露糖、木糖、岩藻糖、N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰基半乳糖、葡萄醛酸和艾杜糖醛酸等。糖蛋白的主要生物学功能：〔1〕激素功能：一些糖蛋白属于激素，例如促滤泡激素、促黄体激素、绒毛膜促性腺激素等均属于糖蛋白。〔2〕保护机体：细胞膜中的免疫球蛋白、补体也是糖蛋白。〔3〕凝血和纤溶作用：参与血液凝固和纤溶的蛋白质例如凝血酶原、纤溶酶原均为糖蛋白。〔4〕具有运输功能：例如转运甲状腺素的结合蛋白、运输铜元素的铜蓝蛋白、运输铁元素的转铁蛋白等均属于糖蛋白。〔5〕打算血液的类型：打算血型的凝集原A,B,O以糖蛋白和糖脂的形式存在。〔6〕与酶的活性有关：糖蛋白在酶的生肽链折叠、转运和保护等方面普遍起作用。〔7〕一些凝集素属于糖蛋白。纤维素和糖原都是由D-葡萄糖经1→4连接的大分子，相对分子质量相当，是什么构造特点造成它们的物理性质和生物学功能上有很大的差异？[答]糖原构造与支链淀粉的构造很相像，糖原的分支较多，平均每8~12个残基发生一次分支。糖元高度的分支构造一则可以增加分子的溶解度，二则将有更多的非复原端同时承受到降解酶的作用，加速聚合物转化为单体，有利于准时动用葡萄糖库以供生物体代谢的急需。纤维素是线性葡聚糖，残基间通过β〔1→4〕糖苷键连接的纤为二糖单位。纤维素链中的每一个残基相对前一个翻转1800，使链实行完全伸展的构象。相邻、平行的伸展链在残基环面的水平向通过链内和链间的氢键网形成片层构造。假设干条链聚拢成周期性晶格的分子束，称微晶或胶束。多个胶束形成微纤维，在植物细胞中，纤维素包埋在果胶、半纤维素、木质素、伸展蛋白等组成的基质中。纤维素与基质粘合在一起增加了细胞壁的抗张强度和机械性能，以适应植物抵抗高渗透压和支撑高大植株的需要。自然脂肪酸在构造上有哪些共同特点[答]来自动物的自然脂肪酸碳骨架为线性，双键数目一般为 1~4个，少数为6个。细菌所含的脂肪酸大多数是饱和的，少数为单烯酸，多于一个得极少，有些含有分支的甲基。自然脂肪酸的碳骨架原子数目几乎都是偶数，奇数碳原子的脂肪酸在陆地生物中极少，但在海洋生物有相当的数量。自然脂肪酸碳骨架长度为4~36个，多数为12~24个，最常见的为16、18碳，例如软脂酸、硬脂酸和油酸，低于14碳的主要存在于乳脂中。大多数单不饱和脂肪酸中的双键位置在C9和C10之间。在多不饱和脂肪酸中通常一个双键也为于△9，其余双键位于△9为什么多不饱和脂肪酸简洁受到脂质过氧化？[答]多不饱和脂肪酸分子中与两个双键相连接的亚甲基〔CH2〕上的氢比较活泼，这是由于双键减弱了与之连接的碳原子与氢原子之间的C-H键，使氢很简洁被抽去。例如羟基自由基从CH2抽去一个氢原子后，在该碳原子上留下一个未成对电子，形成脂质自由基L?。后者经分子重排、双键共轭化，形成较稳定的共轭二烯衍生物。在有氧的条件下，共轭二烯自由基与氧分子结合生成脂质过氧自由基 LOO?。LOO?能从四周的另外一个脂质分子LH抽氢生成的脂质自由基L?。这样就形成了链式反响，导致多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化。人和动物体内胆固醇可能转变为哪些具有重要生理意义的类固醇物质？[答]激素类：雄激素、雌激素、孕酮、糖皮质激素和盐皮质激素。非激素类：维生素D、胆汁酸〔包括胆酸、鹅胆酸和脱氧胆酸〕。牛磺胆酸和甘氨胆酸。推断氨基酸所带的净电荷，用pIpH比pHpI更好，为什么？[答]当一种氨基酸的净电荷用q=pI-pH表达时，假设q为正值，则该氨基酸带正电荷；假设q为负值，则该氨基酸带负电荷。q值的正与负和该氨基酸所带电荷的种类是全都的。假设承受q=pHpI来表达，则会消灭相反的结果，即q为负值时，氨基酸带正电荷；q为正值时，pI-pH甘氨酸是乙酸甲基上的氢被氨基取代生成的，为什么乙酸羧基pKa4.75pKa2.34？[答]当甘氨酸溶液的pH低于6.0时，氨基以带正电荷的形式存在，带正电荷的氨基通过静电相互作用〔诱导效应〕使羧基更简洁失去质子，成为更强的酸。10.〔1〕Ala，Ser，Phe，Leu，Arg，Asp，Lys和His的混合液中pH3.9进展纸电泳，哪些向阳极移动？哪些向阴极移动？〔2〕为什么带一样净电荷的氨基酸如Gly和Leu在纸电泳时迁移率会稍有差异？[答]〔1〕Ala,Ser,PheLeupI6PH3.9净正电荷，所以向阴极移动，但彼此不能分开；His和Arg的pI分别是7.6和10.8，在pH3.9时，它们亦带净正电荷向阴极移动。由于它们带的正电荷多，所以能和其他向阴极移动的氨基酸分开；Asp的pI是3.0,在PH3.9时，它带负电荷，向阳极移动。〔2〕电泳时假设氨基酸带有一样电荷，则相对分子质量大的移动速度较慢。由于相对分子质量大的氨基酸，电荷与质量的比小，导致单位质量受到的作用力小，所以移动慢。11.〔1〕由20种氨基酸组成的20肽，假设每种氨基酸残基在肽链中只能消灭1次，有可能形成多少种不同的肽链？〔2〕由20种氨基酸组成的20肽，假设在肽链的任一位置20种氨基酸消灭的概率相等，有可能形成多少种不同的肽链？[答]〔1〕可能的种类数为20！≈；〔2〕可能的种类数为2023≈。12.在大多数氨基酸中，COOHpKa2.0，NH的pKa都接近9.0。但是，在肽链中，COOH的pKa为3.8，而NH3＋的pKa7.8。你能解释这种差异吗？[答]在游离的氨基酸中，带正电荷的使带负电荷的COO-稳定，使羧基成为一种更强的酸。相反地，带负电荷的羧酸使稳定，使它成为一种更弱的酸，因而使它的pKa上升。当肽形成时，游离的氨基和羧基分开的距离增大，相互影响降低，从而使它们的pKa发生变化。13.螺旋的稳定性不仅取决于肽链内部的氢键，而且还与氨基酸侧链的性质相关。室温下，在溶液中以下多聚氨基酸哪些能形成螺旋？哪些能形成其他有规章的构造？哪些能形成无规章的构造？并说明其理由。〔1〕多聚亮氨酸pH7.0；〔2〕多聚异亮氨酸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基团不带电荷，适合于形成螺旋。〔2〕异亮氨酸的碳位上有分支，所以形成无规章构造。〔3〕在pH7.0时，全部精氨酸的R基团带正电荷，由于静电斥力，使氢键不能形成，所以形成无规章构造。〔4〕在pH13.0时，精氨酸的R基团不带电荷，并且碳位上没有分支，所以形成螺旋。〔5〕在pH1.5时，谷氨酸的R基团不带电荷，并且碳位上没有分支，所以形成螺旋。〔6〕由于苏氨酸碳位上有分支，所以不能形成螺旋。〔7〕脯氨酸和羟脯氨酸折叠成脯氨酸螺旋，这是一种不同于螺旋的有规章构造。14.球蛋白的相对分子质量增加时，亲水残基和疏水残基的相比按例会发生什么变化？[答]随着蛋白质相对分子质量〔Mr〕的增加，外表积与体积的比率也就是亲水残基与疏水残基的比率必定削减。为了解释这一点，假设这些蛋白质是半径为r的球状蛋白质，由于蛋白质Mr的增加，外表积随r2增加而增加，体积随r3的增加而增加，体积的增加比外表积的增加更快，所以外表积与体积的比率削减，因此亲水残基与疏水残基的比率也就削减。血红蛋白亚基和亚基的空间构造均与肌红蛋白相像，但肌红蛋白中的不少亲水残基在血红蛋白中被疏水残基取代了，这种现象能说明什么问题。[答]肌红蛋白以单体的形式存在，血红蛋白以四聚体的形式存在，血红蛋白分子中有更多的亲水残基，说明疏水作用对于亚基之间的结合有重要意义。简述蛋白质溶液的稳定因素，和试验室沉淀蛋白质的常用方法。[答]维持蛋白质溶液稳定的因素有两个：〔1〕水化膜：蛋白质颗粒外表大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒外表形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚拢，防止溶液中蛋白质的沉淀析出。〔2〕同种电荷：在pH≠pI的溶液中，蛋白质带有同种电荷。假设pH＞pI，蛋白质带负电荷；假设pH<pi，蛋白质带正电荷。同种电荷相互排斥，阻挡蛋白质颗粒相互聚拢而发生沉淀。沉淀蛋白质的方法，常用的有：盐析法，在蛋白质溶液参与大量的硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等中性盐，去除蛋白质的水化膜，中和蛋白质外表的电荷，使蛋白质颗粒相互聚拢，发生沉淀。用不同浓度的盐可以沉淀不同的蛋白质，称分段盐析。盐析是对蛋白质进展粗分别的常用方法。〔2〕有机溶剂沉淀法：使用丙酮沉淀时，必需在0～4℃低温下进展，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液的体积，蛋白质被丙酮沉淀时，应马上分别，否则蛋白质会变性。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。此外，还可用加重金属盐，加某些有机酸，加热等方法将样品中的蛋白质变性沉淀。<p=““>17.〔1〕除共价键外，维持蛋白质构造的主要非共价键有哪几种？有人说蛋白质组学比基因组学争论更具挑战性，请从蛋白质分子DNA[答]〔1〕除共价键外，维持蛋白质构造的主要非共价键有：范德华力〔范德华相互作用〕、疏水作用、盐键、氢键。〔2〕DNA是由4种元件构成的大分子，蛋白质是由20多种元件构成的大分子，明显，蛋白质的分子构造更具简洁性，DNA的双螺旋构造有确定的刚性，其空间构造相对简洁，蛋白质作为单链分子，可以形成各种简洁的空间构造，由于构造的简洁性，蛋白质的功能广泛而简洁，且构造和功能受到简洁的调控，DNA的功能则相对简洁。综合而论，蛋白的争论更具简洁性和挑战性。简要表达蛋白质形成寡聚体的生物学意义。[答]〔1〕能提高蛋白质的稳定性。亚基结合可以削减蛋白质的外表积/体积比，使蛋白质的稳定性增高。〔2〕提高遗传物质的经济性和有效性。编码一个能装配成同聚体的单位所需的基因长度比编码一个与同聚体一样相对分子质量的超长肽链所需的基因长度要小得多〔如烟草花叶病毒的外壳有2130多个亚基〕。〔3〕形成功能部位。不少寡聚蛋白的单体相互聚拢可以形成的功能部位。〔4〕形成协同效应。寡聚蛋白与配体相互作用时，有可能形成类似血红蛋白或别构酶那样的协同效应，使其功能更加完善。有些寡聚蛋白的不同亚基可以执行不同的功能，如一些酶的亚基可分为催化亚基和调整亚基。胎儿血红蛋白〔HbF〕在相当于成年人血红蛋白〔HbA〕链143残基位置含有Ser,而成年人链的这个位置是具阳离子的His残基。残基143面对亚基之间的中心空隙。〔1〕为什么2，3二磷酸甘油酸〔2，3BPG〕HbAHbF更结实？〔2〕HbF对2，3BPG低亲和力如何影响到HbF对氧的亲和力？这种差异对于氧从母体血液向胎儿血液的运输有何意义。[答]〔1〕由于2，3-BPG是同脱氧Hb-A中心空隙带正电荷的侧链结合，而脱氧Hb-F缺少带正电荷的侧链〔链143位的His〕，因此2，3-BPG是同脱氧Hb-A的结合比同脱氧HbF的结合更紧。〔2〕2，3-BPG稳定血红蛋白的脱氧形式，降低血红蛋白的氧饱和度。HbF2，3-BPGHb-AHbF2，3-BPG影响小，因此Hb-F在任何氧分压下对氧的亲和力都比Hb-A大，亲和力的这种差异允许氧从母亲血向胎儿有效转移。20.蛋白质变性后，其性质有哪些变化？[答]蛋白质变性后，氢键等次级键被破坏，蛋白质分子就从原来有秩序卷曲的严密构造变为无秩序的松散伸展状构造。即二、三级以上的高级构造发发生转变或破坏，但一级构造没有破坏。变性后，蛋白质的溶解度降低，是由于高级构造受到破坏，使分子外表构造发生变化，亲水基团相对削减，简洁引起分子间相互碰撞发生聚拢沉淀，蛋白质的生物学功能丧失，由于一些化学键的外露，使蛋白质的分解更加简洁。为什么大多数球状蛋白质在溶液中具有以下性质。〔1〕在低pH值时沉淀。〔2〕当离子强度从零渐渐增加时，其溶解度开头增加，然后下降，最终消灭沉淀。〔3〕在确定的离子强度下，到达等电点pH值时，表现出最小的溶解度。〔4〕加热时沉淀。〔5〕参与一种可和水混溶的非极性溶剂减小其介质的介电常数，导致溶解度的减小。〔6〕假设参与一种非极性强的溶剂。使介电常数大大地下降会导致变性。[答]〔1〕在低pH值时，羧基质子化，蛋白质分子带有大量的净正电荷，分子内正电荷相斥使很多蛋白质变性，蛋白质分子内部疏水基团因此而向外暴露，使蛋白质溶解度降低，因而产生沉淀。〔2〕参与少量盐时，对稳定带电基团有利，增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐离子浓度的增加，盐离子夺取了与蛋白质结合的水分子，降低了蛋白质的水合程度。使蛋白质水化层破坏，从而使蛋白质沉淀。〔3〕在等电点时，蛋白质分子之间的静电斥力最小，所以其溶解度最小。加热会使蛋白质变性，蛋白质内部的疏水基团被暴露，溶解度降低，从而引起蛋白质沉淀。〔5〕非极性溶剂减小了外表极性基团的溶剂化作用，使蛋白质分子与水之间的氢键削减，促使蛋白质分子之间形成氢键，蛋白质的溶解度因此而降低。〔6〕介电常数的下降对暴露在溶剂中的非极性基团有稳定作用，促使蛋白质肽链的开放而导致变性。凝胶过滤和SDS均是利用凝胶，依据分子大小分别蛋白质的，为什么凝胶过滤时，蛋白质分子越小，洗脱速度越慢，而在SDS[答]凝胶过滤时，凝胶颗粒排阻Mr较大的蛋白质，仅允许Mr较小的蛋白质进入颗粒内部，所以Mr较大的蛋白质只能在凝胶颗粒之间的空隙中通过，可以用较小体积的洗脱液从层析柱中洗脱出来。而Mr小的蛋白质必需用较大体积的洗脱液才能从层析柱中洗脱出来。SDS-分别蛋白质时，全部的蛋白质均要从凝胶的网孔中穿过，蛋白质的相对分子质量越小，受到的阻力也越小，移动速度就越快。一种蛋白质的混合物在pH6的DEAE纤维素柱中被分别，用pH6稀盐缓冲液可以洗脱C，用pH6的高盐缓冲液，B和A依次被洗脱，用凝胶过滤测定得A的Mr是240000，B的Mr是120230，CMr60000SDS[答]DEAE-纤维素柱层析的结果说明，在pH6的条件下，A带有较多的负电荷，B次之，C带负电荷最少。凝胶过滤法测出A的Mr是C的4倍，B的MrC的2倍，但SDS-SDS-测定的亚基的Mr，凝胶过滤法可以测定寡聚体的Mr，可以推断C是单体，B是以C为亚基的二聚体，A是以C为亚基的4聚体，由于C在pH6时带负电荷，随着亚基数的增加，带负电荷的量也DEAE-纤维素层析的结果也是全都的。简述酶与一般化学催化剂的共性及其特性？[答]〔1〕共性：用量少而催化效率高；仅转变化学反响的速度，不转变化学反响的平衡点，酶本身在化学反响前后也不转变；可降低化学反响的活化能。〔2〕特性：酶作为生物催化剂的特点是催化效率更高，具有高度的专一性，简洁失活，活力受条件的调整把握，全酶的活力与关心因子有关。Vmax与米氏常数可以通过作图法求得，试比较v[S]图，双倒数图，v-v/[S]作图，[S]/v[S]作图及直接线性作图法求Vmax和Km的优缺点？[答]〔1〕v-[S]图是直角双曲线，可以通过其渐近线求 Vmax，v=1/2Vmax时对应的[S]为Km；优点是比较直观，缺点是实际上测定时不简洁到达Vmax，所以测不准。〔2〕1/v-1/[S]图是一条直线，它与纵轴的截距为1/Vmax，与横轴的截距为1/Km，优点是使用便利，Vmax和Km都较简洁求，缺点是试验得到的点一般集中在直线的左端，作图时测定值稍有偏差，直线斜率就会有较大的偏差，Km就测不准。〔3〕v-v/[S]图也是一条直线，它与纵轴的截距为Vmax，与横轴的截距为Vmax/Km，斜率为Km，优点是求Km比较便利，缺点是作图前计算较繁。〔4〕[S]/v-[S]图也是一条直线，它与纵轴的截距为Km/Vmax，与横轴的截距为Km，优缺点与v-v/[S]图相像。〔5〕直接线性作图法是一组交于一点的直线，交点的横坐标为Km，纵坐标为Vmax，是求Vmax和Km的最好的一种方法，不需计算，作图便利，缺点是试验测定值往往不会全部相交于一点，会给数据取舍造成确定的困难。在很多酶的活性中心均有His残基参与，为什么？[答]酶蛋白分子中组氨酸的侧链咪唑基pK值为6.0~7.0，在生理条件下，一局部解离，可以作为质子供体，一局部不解离，可以作为质子受体，既是酸，又是碱，可以作为广义酸碱共同催化反响，因此常参与构成酶的活性中心。试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。[答]竞争性抑制是指抑制剂I和底物S对游离酶E的结合有竞争作用，相互排斥，已结合底物的ES复合体，不能再结合I；同样已结合抑制剂的EI复合体，不能再结合S。多数竞争性抑制在化学构造上与底物S相像，能与底物S竞争与酶分子活性中心的结合，因此，抑制作用大小取决于抑制剂与底物的浓度比，加大底物浓度，可使抑制作用减弱甚至消退。竞争性抑制作用的双倒数曲线与无抑制剂的曲线相交于纵坐标I/Vmax处，但横坐标的截距，因竞争性抑制存在而变小，说明该抑制作用，并不影响酶促反响的最大速度Vmax，而使Km值变大。非竞争性抑制是指抑制剂I和底物S与酶E的结合互不影响，抑制剂I可以和酶E结合生成EI，也可以和ES复合物结合生成ESI。底物S和酶E结合成ES后，仍可与I结合生成ESI，但一旦形成ESI复合物，再不能释放酶E和形成产物P。其特点是：I和S在构造上一般无相像之处，I常与酶分子活性部位以外的化学基团结合，这种结合并不影响底物和酶的结合，增加底物浓度并不能削减I对酶的抑制程度。非竞争性抑制剂的双倒数曲线与无抑制剂的曲线相交于横坐标1/Km处，但纵坐标的截距，因竞争性抑制存在变大，说明该抑制作用，不影响酶促反响的Km值，而使Vmax阐述酶活性部位的概念。可使用哪些主要方法争论酶的活性中心？[答]酶的活性中心往往是假设干个在一级构造上相距很远，但在空间构造上彼此靠近的氨基酸残基集中在一起形成具有确定空间构造的区域，该区域与底物相结合并将底物转化为产物，对于结合酶来说，辅酶或辅基往往是活性中心的组成成分。酶的活力中心通常包括两局部：与底物结合的部位称为结合中心，打算酶的专一性；促进底物发生化学变化的部位称为催化中心，它打算酶所催化反响的性质以及催化的效率。有些酶的结合中心与催化中心是同一局部。对ES和EI的X-射线晶体分析、NMR分析、对特定基团的化学修饰、使用特异性的抑制剂和对酶作用的动力学争论等方法可用于争论酶的活性中心。影响酶反响效率的因素有哪些?它们是如何起作用的?[答]影响酶催化效率的有关因素包括：〔1〕底物和酶的邻近效应与定向效应，邻近效应是指酶与底物结合形成中间复合物后，使底物和底物〔如双分子反响〕之间，酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大的上升，从而使反响速率大大增加的一种效应；定向效应是指反响物的反响基团之间和酶的催化基团与底物的反响基团之间的正确取位产生的效应。〔2〕底物的形变和诱导契合〔张力作用〕，当酶遇到其专一性底物时，酶中某些基团或离子可以使底物分子内敏感键中的某些基团的电子云密度增高或降低，产生“电子张力”，使敏感键的一端更加敏感，底物分子发生形变，底物比较接近它的过渡态，降低了反响活化能，使反响易于发生。〔3〕酸碱催化，酸碱催化是通过瞬时的向反响物供给质子或从反响物承受质子以稳定过渡态，加速反响的一类催化机制。〔4〕共价催化，在催化时，亲核催化剂或亲电子催化剂能分别放出电子或承受电子并作用于底物的缺电子中心或负电中心，快速形成不稳定的共价中间复合物，降低反响活化能，使反响加速。〔5〕微环境的作用：酶的活性部位形成的微环境通常是疏水的，由于介电常数较低，可以加强有关基团之间的静电相互作用，加快酶促反映的速度。在同一个酶促反响中，通3辅基和辅酶在催化反响中起什么作用？它们有何不同？[答]辅酶和辅基的主要作用是在反响中传递电子、质子或一些基团，辅酶与酶蛋白结合较松，可以用透析或超滤方法除去；辅基与酶蛋白结合严密，不能用透析或超滤方法除去，辅酶和辅基的差异仅仅是它们与酶蛋白结合的结实程度不同，无严格的界限。哪些因素影响酶的活性？酶宜如何保存？[答]底物浓度、酶含量、温度、pH、产物等均影响酶的活性，此外称为激活剂或抑制剂的某些无机或有机化学物质也会猛烈影响酶的活性。自然酶在其自然环境中〔细胞或组织中〕是受到细胞调控的。细胞对酶的活性的把握主要是通过代谢反响、可逆的共价修饰、细胞区室化〔不同的区室pH、底物浓度等不同，可以避开产物的积存〕和酶原激活等把握。制备酶制剂时，要尽量避开高温、极端pH、抑制剂等的影响，酶制剂应尽可能制成固体，并在低温下保存。无法制成固体的酶，可在液态低温保存，但要留意某些液态酶在冰冻时会失去活性。某酶的化学修饰试验说明，Glu和Lys残基是这个酶活性所必需的两个残基。依据pH对酶活性影响争论提示，该酶的最大催化活性的pH近中性。请你说明这个酶的活性部位的Glu和Lys中的作用，并予以解释。[答]谷氨酸的?-羧基的pKa值约为4.0，在近中性条件下，该基团去质子化，在酶促反响中起着碱催化剂的作用。赖氨酸的?-氨基的pKa值约为10.0，在近中性条件下，它被质子化，在酶促反响中起着酸催化剂的作用。某物质能可逆抑制琥珀酸脱氢酶的活性，但不知道该抑制剂属何种抑制剂。你将如何证明该物质是什么类型抑制剂。[答]〔1〕测定不同底物浓度下的酶促反响速度；〔2〕分别在几种不同抑制剂浓度存在下测定底物浓度对酶促反响速度的影响；〔3〕在测定相应反响速度后，以1/v对1/[S]作图〔双倒数图〕；〔4〕从坐标图上量取1/Km和1/Vmax的距离，即可求出Km和Vmax；比较无抑制剂和有抑制剂存在下的Km和Vmax。在抑制剂存在下，假设Km增大，Vmax不变，说明该抑制剂是竞争性抑制剂；假设Km不变，Vmax降低，说明该抑制剂是非竞争性抑制剂；假设Km和Vmax都降低且Vmax/Km保持不变，说明该抑制剂是反竞争性抑制剂。35.胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶同属丝氨酸蛋白酶类，具有一样的电荷转接系统，当胰蛋白酶102位的Asp突变为Ala时将对该酶〔1〕与底物的结合和〔2〕对底物的催化有什么影响？[答]〔1〕对底物的结合无显著影响；〔2〕对底物的催化活性丧失。当抑制剂能选择性地和不行逆地与酶的活性部位的残基结合，从而能帮助鉴别酶时，这类抑制剂就可以称为亲和标记试剂。TPCK是胰凝乳蛋白酶的亲和标记试剂，它通过使蛋白质His烷基化而使其失活。〔1〕为胰蛋白酶设计一个类似TPCK的亲和标记试剂还可以用于什么蛋白质？[答]首先分析TPCK作为胰凝乳蛋白酶的亲和标记试剂具有什么特征构造。一般来说，亲和标记试剂有两个特点：①亲和标记试剂与底物格外类似，但缺乏可以被酶作用的位点，因而能选择性地与酶的活性部位结合，却不被酶作用，TPCK的构造中这一局部是其对甲苯磺酰苯丙氨甲基酮局部；②亲和标记试剂有活泼的化学基团，可以与靶酶的活性部位中的某个残基反响，形成稳定的共价键。TPCK的反响基团是CH2-Cl。其次分析胰蛋白酶与胰凝乳蛋白酶有什么相像之处。胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶均催化肽键的裂解反响，其构造和作用机制很相像，它们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形成的催化三联体，只是专一性明显不同。胰凝乳蛋白酶的口袋被疏水氨基酸围绕，大到足以容纳一个芳香残基，因此该酶选择裂解芳香氨基酸如Phe和Tyr的羧基侧肽键。而胰蛋白酶口袋的底部有一个带负电荷的Asp-189，有利于结合带正电荷Arg和Lys残基。依据上述分析可知：〔1〕为胰蛋白酶设计一个类似TPCK的亲和标记试剂，可以将TPCK的反响基团—CH2—Cl和类似肽键构造—NH—CH—CO—保存，其余局部更换为带正电荷的Arg或Lys的R基团或其类似物；〔2〕检验该抑制剂的专一性实际上就是分析其与酶的竞争结合力气，可以设计动力学试验，即分析在没有抑制剂时和有不同浓度抑制剂存在时反响速度随底物浓度的变化；〔3〕由于弹性蛋白与上述两种酶空间构造和催化机理相像，推想该亲和标记试剂有可能使弹性蛋白酶失活。酶的疏水环境对酶促反响有何意义？[答]酶的活性部位多数位于疏水性的裂缝中，化学基团的反响活性和化学反响的速率在非极性介质和水性介质中有明显差异。当底物分子和酶的活性部位相结合，就被埋在疏水环境中，由于介电常数较低，底物分子与催化基团之间的作用力被明显加强，因此，疏水的微环境大大有利于酶的催化作用。同工酶形成的机制是什么？同工酶争论有哪些应用？[答]依据一个基因编码一个蛋白质的理论，同工酶的产生可能是基因分化的产物，而基因的分化又可能是生物进化过程中为适应愈趋复杂的代谢而引起的一种分子进化。而且，在个体发育过程中，从早期胚胎到胎儿组织，再从生儿到成年个体，随着组织的分化和发育，各种同工酶也有一个分化或转变的过程。同工酶争论的意义主要有：〔1〕作为遗传标记，已广泛被遗传学家用于遗传分析的争论；〔2〕同工酶是争论基因表达的良好指标；〔3〕同工酶分析法在农业上已开始用于优势杂交组合的推想；〔4〕同工酶分析可用于临床检验；〔5〕同工酶可以用于代谢调控的争论；〔6〕对同工酶的比照争论可以找到一些蛋白质构造和功能之间相互关系的规律。一个双螺旋DNA分子中有一条链的成分[A]=0.30，[G]=0.24，请推想这一条链上的[T]，[C]的状况。〔2〕互补链的[A]，[G]，[T]和[C]的状况。[答]〔1〕[T]+[C]=1–0.30–0.24=0.46；〔2〕[T]=0.30，[C]=0.24，[A]+[G]=0.46。如何对待RNA功能的多样性?[答]RNA:(1)把握蛋白质合成；(2)作用于RNA转录后加工与修饰；(3)参与细胞功能的调整；(4)生物催化与其他细胞持家功能；(5)遗传信息的加工和进化；关键在于RNA既可以作为信息分子又可以作为功能分子发挥作用。假设人体有1014个细胞，每个体细胞的DNA含量为6.4×109个碱基对。试计算人体DNA的总长度是多少？是太阳地球之间距离〔2.2×109公里〕的多少倍？双链DNA每1000个核苷酸重1×10^18g，DNA[答]每个体细胞的DNA的总长度为：6.4×109×0.34nm=2.176×109nm=2.176m，人体内全部体细胞的DNA的总长度为：2.176m×1014=2.176×1011km这个长度与太阳地球之间距离〔2.2×109公里〕相比为：2.176×1011/2.2×109=99倍，每个核苷酸重1×10-18g/1000=10-21g，所以，总DNA6.4×1023×10-21=6.4×102=640g。为什么说碱基积存作用是一种重要的稳定双螺构造的力？[答]嘌呤和嘧啶具有疏水性，在细胞中的中性pH条件下难溶于水，在两个碱基上下平行积存时，碱基之间产生疏水积存作用。这种积存作用综合了范德华力和偶极作旋用，降低了碱基和水的接触，所以是DNA43.〔a〕3×107DNA〔b〕这种DNA一分子占有的体积是多少？〔c〕这种DNA一分子含多少圈螺旋?[答]〔a〕一个互补成对的脱氧核苷酸残基的平均相对分子质量为618，每个核苷酸使双螺旋上升0.34nm,因此该分子长度为：〔3×107/618〕×0.34=1.65×104nm=16.5×10－4cm；(b)该分子可看作长16.5×10－4cm，直径2×10－9cm的圆柱体：3.14×(1×10－9)2×16.5×10－4=5.18×10－20cm3；；(c)48544对核苷酸＝4854如何区分相对分子质量一样的单链DNA与单链RNA？[答]〔1〕用专一性的RNA酶与DNA酶分别对两者进展水解。用碱水解，RNA能够被水解，而DNA不被水解。〔3〕进展颜色反响，二苯胺试剂可以使DNA变成蓝色；苔黑酚〔地衣酚〕试剂能使RNA变成绿色。〔4〕用酸水解后，进展单核苷酸的分析〔层析法或电泳法〕，含有URNATDNA。什么是DNA变性？DNA变性后理化性有何变化？[答]DNA双链转化成单链的过程成变性。引起DNA变性的因素很多，如高温、超声波、强酸、强碱、有机溶剂和某些化学试剂〔如尿素，酰胺)等都能引起变性。DNA变性后的理化性质变化主要有：〔1〕自然DNA分子的双螺旋构造解链变成单链的无规章线团，生物学活性丧失；〔2〕自然的线型DNA分子直径与长度之比可达1：10，其水溶液具有很大的黏度。变性后，发生了螺旋线团转变，黏度显著降低；在氯化铯溶液中进展密度梯度离心，变性后的DNA浮力密大大增加；〔4〕沉降系数S增加；〔5〕DNA变性后，碱基的有序积存被破坏，碱基被暴露出来，因此，紫外吸取值明显增加，产生所谓增色效应。〔6〕DNA分子具旋光性，旋光方向为右旋。由于DNA分子的高度不对称性，因此旋光性很强，其[a]=150。当DNA比旋光值就大大下降。组成RNA的核苷酸也是以３′,５′磷酸二酯键彼此连接起来。尽管RNA分子中的核糖还有2′羟基，但为什么不形成２′,５′－磷酸二酯键？[答]2′-OH3′-OH和5′-OH2′，5′-磷酸二酯键。何谓Tm？影响TmTm值？[答]DNA的变性从开头解链到完全解链，是在一个相当窄的温度范围内完成的，在这一范围内，紫外线吸取值的增加量到达最大增加量的50%时的温度为 DNA的解链温度〔溶解温度，meltingtemperature,Tm〕。Tm值大小主要与GC含量有关，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，离子强度也影响Tm值。在具体的试验中，Tm值计算公式：Tm=69.3+0.41(G+C%),小于20bp的寡核苷酸 Tm=4〔G+C〕+2〔A+T〕。什么是核酸杂交？有何应用价值？[答]热变性后的DNA片段在进展复性时，不同来源的变性核酸〔DNA或RNA〕只要有确定数量的碱基互补〔不必全部碱基互补〕，就可形成杂化的双链构造。此种使不完全互补的单链在复性的条件下结合成双链的技术称为核酸杂交。其应用价值：用被标记的碱基序列的单链核酸小分子作为探针，可确定待检测的DNA，RNA分子中是否有与探针同源的碱基序列。用此原理，制作探针，再通过杂交，可用于细菌，病毒，肿瘤和分子病的诊断〔基因诊断〕。超螺旋的生物学意义有哪些?[答]〔1〕超螺旋DNA比松弛型DNA更严密，使DNA分子的体积更小，得以包装在细胞内；〔2〕超螺旋会影响双螺旋分子的解旋力气,从而影响到DNA与其他分子之间的相互作用；〔3〕超螺旋有利于DNADNA双螺旋模型的主要特征是，一条链上的碱基与另一条链上的碱基在同一个平面上配对。Watson和Crick提出，腺嘌呤只与胸嘧啶配对，鸟嘌呤只与胞嘧啶配对。出于什么样的构造考虑，使他们确定这样的配对方案?[答]DNA分子的Watson-Crick模型是以两条多核苷酸链的糖-磷酸骨架呈有规律的螺旋构造为特征，这种螺旋构造有两个限制：①一条链上的碱基必需与另一条互补链的碱基形成氢键。②使碱基与糖-磷酸骨架相连接的糖苷键必需保持大约1.1nm的间隔。A与T、G与C的配对符合这种限制。假设A与G或G与T配对，其间隔太大，以至不适合这种螺旋(即糖苷健间的间隔大于1.1nm)，产生不稳定的膨胀构造，假设T与C配对，其间隔太小，假设A与C配对，在空间限制范围内不能形成氢键。只有A与T、G与C互补配对，才能保持其间隔约为1.1nm，也才能在碱基对之间有效地形成氢键，Watson-Crick螺旋构造才稳定。假设降低介质的离于强度会对双螺旋DNA的解链曲线有何影响?假设向介质参与少量的乙醇呢?[答]假设降低介质的离子强度，将削减对DNA糖-磷酸骨架的磷酸基负电荷的中和(掩盖)，加大带负电荷磷酸基的彼此排斥，其结果将会降低它的熔点(Tm)。乙醇是非极性的，它的参与会减小稳定双螺旋DNA为什么一样相对分子质量的线状DNA比共价闭合的环状DNA能结合更多的溴乙锭？如何利用这一点在氯化铯梯度中分别这两种DNA？为什么共价闭环DNA在含溴乙锭的介质中的沉降速度随溴乙锭的浓度增加消灭近似U[答]溴乙锭插入碱基对之间，共价闭合的DNA比线状双链DNA构造严密，溴乙锭插入的可能性较少。制备溴乙锭氯化铯梯度，环状DNA插入溴乙锭较少，沉降较快，可以将两者分开。DNA-溴乙锭复合物用异戊醇提取，DNA很简洁与溴乙锭分开。超螺旋DNA环和线形DNA沉降慢。共价闭环DNA形成负超螺旋，具有较快的沉降速度。少量溴乙锭插入DNA的碱基对之间，削减负超螺旋密度，使沉降速度减慢，但是大量溴乙锭可以引入正超螺旋，使沉降加快。因此随溴乙锭浓度增加，共价闭环DNA的沉降速度消灭近似U形变化。以B族维生素与辅酶的关系，说明B族维生素在代谢中的重要作用。[答]B族维生素是体内很多重要辅酶的组成成分，所以当B族维生素缺乏时，就会影响到结合酶的活性，使体内的很多代谢发生障碍。①维生素B1是硫胺素焦磷酸〔TPP〕的组成成分，TPP是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，当维生素B1缺乏时，使丙酮酸氧化脱羧反响受阻。同时TPP又是转酮醇酶的辅酶，当维生素B1缺乏时，磷酸戊糖代谢障碍，使核酸合成及神经髓鞘中磷酸戊糖代谢受到影响。②维生素B2是FMNFADFMNFAD琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶及NADH脱氢酶等。FMN和FAD呼吸链电子传递过程，在生物氧化过程中发挥着重要作用。③维生素PP是NAD+、NADP+的组成成分。NAD+、NADP+在体内是多种不需氧脱氢酶的辅酶，如乳酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶系等，同时维生素PP也参与呼吸链的电子传递。④维生素B6是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺的组成成分。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是氨基酸代谢中的转氨酶和脱羧酶的辅酶，在氨基酸代谢中发挥着重要作用。⑤泛酸在体内组成ACP和CoA。二者构成酰基转移酶的辅酶，广泛参与糖、脂肪、蛋白质的代谢及肝中的生物转化作用。⑥生物素是体内多种羧化酶的辅酶，如丙酮酸羧化酶等。⑦叶酸的活性形式是四氢叶酸，四氢叶酸是体内一碳单位转移酶的辅酶，分子内部 N5、N10两个氮原子能携带一碳单位。一碳单位在体内参与多种物质的合成，如嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等。当叶酸缺乏时，DNA的合成必定受到抑制，骨髓红细胞DNA合成削减，细胞分裂速度降低，细胞体积变大，造成巨幼红细胞性贫血。⑧体内的维生素B12参与同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸的反响，催化这一反响的甲硫氨酸合成酶的辅酶是维生素B12，它参与甲基的转移。维生素B12缺乏时，甲基转移反响受阻，不利于甲硫氨酸的生成，同时维生素B12还影响四氢叶酸的再生，使组织中游离的四氢叶酸含量削减，不能重利用它来转运其他的一碳单位，影响嘌呤、嘧啶的合成，最终导致核酸合成障碍，影响细胞分裂，结果产生巨幼红细胞性贫血。维生素A缺乏时，为什么会患夜盲症？[答]所谓夜盲症是指暗适应力气下降，在暗处视物不清。该病症产生是由于视紫红质再生障碍所致。因视杆细胞中有视紫红质，由11-顺视黄醛与视蛋白分子中赖氨酸侧链结合而成。当视紫红质感光时，11-顺视黄醛异构为全反型视黄醛而与视蛋白分别而失色，从而引发神经冲动，传到大脑产生视觉，此时在暗处看不清物体。全反型视黄醛在视网膜内可直接异构为11-顺视黄醛，但生成量少，故其大局部被眼内视黄醛复原酶复原为视黄醇，经血液运输至肝脏，在异构酶催化下转变成11-顺视黄醇，而后再回到视网膜氧化成11-顺视黄醛合成视紫红质，从而构成视紫红质循环。当维生素A缺乏时，血液中供给的视黄醇量缺乏，11-顺视黄醛得不到足够的补充，视紫红质的合成量削减，对弱光的敏感度降低，因而暗适应力气下降造成夜盲症。为什么缺乏叶酸和维生素B12可引起巨幼红细胞性贫血？[答]巨幼红细胞贫血又称恶性贫血，特点是骨髓呈巨幼红细胞增生，胞质和胞核生长成熟不同步，胞核核酸代谢受到影响，成熟不良。此病的产生与叶酸和维生素B12的缺乏有亲热关系。单纯因叶酸或维生素B12缺乏所造成的贫血称养分不良性贫血，其机制是合成核苷酸的原料一碳单位缺乏，DNA合成受阻，骨髓幼红细胞DNA合成削减，细胞分裂速度降低，体积增大，而且数目削减。一碳单位来自某些氨基酸的特别代谢途径。FH4既是一碳单位转移酶的辅酶，又是携带和转移一碳单位的载体。分子内N5、N10两个氮原子能携带一碳单位参与体内多种物质的合成，特别是核酸的合成，一碳单位都是以甲基FH4的形式运输和储存，故甲基FH4的缺乏直接影响一碳单位的生成和利用。FH4的再生是在甲基转移酶的催化下将甲基转移给同型半胱氨酸生成S-腺苷甲硫氨酸，甲基转移酶的辅酶是维生素B12，维生素B12可通过促进FH4B12缺乏时同样也会影响核酸代谢，影响红细胞的分化及成熟，所以叶酸和维B12简述维生素C的生化作用。[答]维生素C的生化作用格外广泛，主要有以下两个方面。〔1〕参与体内多种羟化反响。①促进胶原蛋白的合成，当胶原蛋白合成时，多肽链中的脯氨酸、赖氨酸需羟化生成羟脯氨酸和羟赖氨酸，维生素C是催化反响中羟化酶的关心因子之一；②参与胆固醇的转化，维生素C是7-α-羟化酶的辅酶，促进胆固醇转变成胆汁酸；③参与芳香族氨基酸的代谢，维生素C参与苯丙氨酸羟化成酪氨酸的反响，酪氨酸转变为对羟苯丙酸的羟化、脱羧、移位等步骤及转变为尿黑酸的反响。〔2〕作为供氢体参与体内氧化复原反响。①保护巯基酶的活性及GSH的状态，发挥解毒作用；②使红细胞高铁血红蛋白复原为血红蛋白，使其恢复运氧的功能；③使三价铁复原为二价铁，促进铁的吸取；④保护维生素A、E及B免遭氧化，并促进叶酸转变成四氢叶酸。试述G蛋白参与信号传递在细胞代谢调整中的意义。[答]G蛋白在激素、神经递质等信息分子作用过程中，起信号传递、调整和放大的作用。由于G蛋白家族构造的相像性〔指β、γ-亚基〕和多样性〔指α-亚基〕，所以它的参与使激素和很多神经递质对机体的调整更简洁、更具多层次，更能适应广泛的细胞功能变化。G蛋白种类很多，它的介入使激素、受体更能适应不同细胞反响和同一细胞反响的多样性，使机体对外界环境变化的应答更灵敏、更准确、更精细。一些毒素如霍乱毒素和百日咳毒素等都是通过 G-蛋白的α-亚基ADP核糖基化而失去正常调整功能，导致一系列病理反响。简述cAMP的生成过程及作用机制。[答]胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素等与靶细胞膜上的特异性受体结合，形成激素受体复合物而激活受体，通过G蛋白介导，ATP转化成cAMP和焦磷酸，cAMP在磷酸二酯酶作用下水解为5＇AMP而丧失作用。cAMP作为激素作用的其次信使对细胞的调整作用是通过激活cAMP依靠性蛋白激酶〔蛋白激酶A〕来实现的。蛋白激酶A由两个调整亚基和两个催化亚基组成的四聚体别构酶，当四分子cAMP与调整亚基结合后，调节亚基与催化亚基解离，游离的催化亚基催化底物蛋白磷酸化，从而调整细胞的物质代谢和基因表达。活化的蛋白激酶A一方面催化胞质内一些蛋白磷酸化调整某些物质的代谢过程，如使无活性的糖原磷酸化酶激酶b磷酸化，转变成无活性的糖原磷酸化酶激酶α，后者催化糖原磷酸化酶b磷酸化成为有活性的糖原磷酸化酶α，调整糖原的分解。活化的蛋白激酶 A另一方面进入细胞核，可催化反式作用因子cAMP应答元件结合蛋白磷酸化，与DNA上的cAMP应答元件结合，激活受cAMP应答元件调控的基因转录。另外活化的蛋白激酶还可使核内的组蛋白、酸性蛋白及膜蛋白、受体蛋白等磷酸化，从而影响这些蛋白的功能。介绍两条Ca++介导的信号传导途径。[答]Ca2+是体内很多重要激素作用的其次信使，作为其次信使Ca2+可通过不同的途径来调整体内的物质代谢过程。①Ca2+磷脂依赖性蛋白激酶途径：乙酰胆碱、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素等信号分子作用于靶细胞膜上的特异受体，通过G蛋白激活磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C而水解膜组分磷脂酰肌醇4，5-二磷酸而生成DG和IP3。IP3从膜上集中至胞质，与内质网和肌浆网上的IP3受体结合，促进Ca2+释放使胞质内Ca2+浓度上升。DG在磷脂酰丝氨酸和Ca2+的协作下激活蛋白激酶C，对机体的代谢、基因表达、细胞分化和增殖起作用。②Ca2+钙调蛋白依靠性蛋白激酶途径：钙调蛋白有四个Ca2+结合位点，当胞浆Ca2Ca2+与钙调蛋白结合，使其构象发生转变而激活Ca2+钙调蛋白依靠性蛋白激酶，后者可使很多蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，引起蛋白质活性上升或降低，影响机体的代谢过程。如活化的Ca2+钙调蛋白依靠性蛋白激酶能激活腺苷酸环化酶而加速cAMP的生成，也能激活磷酸二酯酶而加速cAMP的降解；它还能激活胰岛素受体的酪氨酸蛋白激酶。腺苷酸环化酶所催化的反响如下：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，依据△Go′Keq关 系 得 ：△Go′=2.303RTlgKeq=2.303×8.314×103×298×lg0.065=15.61kJ/mol那么逆反响cAMP+PPi→ATP的△Go′为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起始阶段葡萄糖-6-磷酸的浓度为0.1mol/L，葡萄糖-1-磷酸的浓度为0，平衡后葡萄糖-6-磷酸的浓度为0.1-X〔mol/L〕，葡萄糖-1-磷酸的浓度为X〔mol/L〕根据△Go′=2.303RT㏒Keq′,得：㏒Keq′=7.5/2.303×8.314×103×298=1.32查反对数表得，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反响后葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-10.096mol/L和0.004mol/L。61.在25℃，pH为7.00.1mol/L的葡萄糖-6-磷酸溶液参与磷酸葡萄糖变位酶以催化葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖-1磷酸的反响，反响的△Go′为+7.5kJ/mol，求反响后葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-1-磷酸的最终浓度是多少？[答]组织中没有鱼藤酮时：1摩尔葡萄糖→2摩尔丙酮酸，净生成2摩尔ATP并有2摩尔NADH?H+产生〔细胞质中生成〕；2摩尔丙酮酸→2A+2CO22NADH?H+；2尔乙酰辅酶A→4摩尔CO2，共生成6摩尔NADH?H+、2摩尔FADH2、2摩尔GTP。对肝脏细胞而言，细胞质中生成的2摩尔NADH?H+，是通过苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体的，进入线粒体的照旧是2摩尔NADH?H+。NADH?H+生物氧化时的磷氧比值为2.5，FADH2的磷氧比值为1.5，所以葡萄糖彻底氧化产生的ATP为〔4＋6〕2.5＋2×1.5＋4=32摩尔。假设组织中有鱼藤酮存在，生成的NADH?HATPATP2×1.5＋4=7计算1摩尔葡萄糖在肝脏细胞中彻底氧化成CO2和H2O，可产生多少摩尔 ATP？假设有鱼藤酮存在，理论上又可产生多少摩尔ATP？[答]电子传递抑制剂可使电子传递链的某一部位阻断，电子不能传递，线粒体内膜两侧的质子浓度差不能形成，氧的消耗停顿， ATP自然也不能合成。氧化磷酸化抑制剂并不直接抑制电子传递，它的作用是抑制ATP酶，使ATP质子浓度差，电子传递和氧的消耗也被抑制。氧化磷酸化作用解偶联剂使电子传递和氧化磷酸化两个过程分别，结果是电子传递失去把握，氧的消耗增加，但不能形成线粒体内膜两侧的质子浓度差，ATP也无法合成。试比较电子传递抑制剂、氧化磷酸化抑制剂、和氧化磷酸化作用解偶联剂对生物氧化作用的影响。[答]①乳酸彻底氧化成CO2和H2O的途径如下：乳酸+NAD→丙酮酸+NADH?H+〔乳酸脱氢酶〕，此反响在细胞溶胶〔细胞浆〕中进展。在肝脏细胞匀浆体系中，细胞溶胶中生成的NADH是通过苹果酸-天冬氨酸穿梭进入线粒体内氧化。丙酮酸+NAD→乙酰辅酶 A+NADH?H+〔线粒体，丙酮酸脱氢酶系〕乙酰辅酶进入三羧酸循环：〔线粒体，三羧酸循环相关酶〕乙酰辅酶A+3NAD++FAD++GDP+Pi→2摩尔CO2+3NADH?H++FADH2+GTP1摩尔乳酸彻底氧化成CO2和H2O生成ATP的摩尔数为：5×2.5+1×1.5+1〔GTP〕=15摩尔②柠檬酸彻底氧化成CO2和H2O的途径如下：柠檬酸首先沿三羧酸循环生成草酰乙酸，该过程共进展 4次脱氢，生成 3摩尔NADH?H+、1摩尔FADH2、1摩尔GTP〔线粒体，三羧酸循环相关酶〕草酰乙酸临时脱离三羧酸循环，脱羧生成丙酮酸。丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰辅酶A：丙酮酸+NAD→乙酰辅酶A+NADH?H+〔线粒体丙酮酸脱氢酶系〕乙酰辅酶进入三羧酸循环氧化：乙酰辅酶A+3NAD+ +FAD++GDP +Pi→2 摩尔 CO2 +3 NADH?H++FADH2+GTPFADH2呼吸链的磷氧比值为1.5，NADH呼吸链的磷氧比值为2.5，1摩尔柠檬酸彻底氧化成CO2和H2O生成ATP尔数为：7×2.5+2×1.5+2〔GTP〕=22.5摩尔③磷酸稀醇式丙酮酸彻CO2H2OADP+Pi→丙酮酸+ATP；丙酮酸+NAD→A+NADH?H三羧酸循环：〔线粒体三羧酸循环相关酶〕乙酰辅酶A+3NAD++FAD++GDP+Pi→2摩尔CO2+3NADH?H++FADH2+GTP1尔磷酸稀醇式丙酮酸彻底氧化成CO2和H2O生成ATP4×2.5+1×1.5+2〔GTP+ATP〕=13.5在一个具有完全细胞功能的哺乳动物肝脏细胞匀浆体系中，当1摩尔以下底物完全氧化成CO2和H2O时，能产生多少ATP？①乳酸；②柠檬酸；③磷酸稀醇式丙酮酸。[答]ATP〔腺苷-5′-三磷酸，简称三磷酸腺苷〕是高能磷酸化合物的典型代表，一个ATP分子由一分子腺嘌呤、一分子核糖、和三个相连的磷酸基团组成。三个磷酸基团依次与核糖5′-羟基形成磷酸酯，分α、β、γ，α酯键为一般磷酯键，而β、γ磷酸基团之间和β、α磷酸基团之间的磷酸酯键为高能磷酸键，β、γ磷酸基团在水解或者基团转移时都能释放出30.48kJ/mol的自由能，而一般磷酯键在水解或者基团转移时能释放出的自由能在20kJ/mol以下，在生物机体内细胞内还有一些高能化合物，在磷酸基团水解或者基团转移时能释放出 40～60kJ/mol的自由能，甚至更多。这些高能化合物〔如磷酸肌酸、磷酸稀醇式丙酮酸等〕可将其高能磷酸基团转移给ADP，生成的ATP分子又可将其高能磷酸基团转移给其它化合物使之获得能量，所以ATP不仅是机体细胞最直接的能源，同时ATP在能量的传递中起中间体的作用。从ATP[答](1)二硝基苯酚是一种氧化磷酸化的解偶剂，它可以将质子从膜间隙带入线粒体基质，从而破坏质子梯度，使ATP的合成停顿。电子传递链将质子泵出线粒体的过程被加强，从而加快了氧的消耗。(2)HCN阻挡了电子从细胞色素氧化酶到氧的传递，从而使氧的消耗停顿，ATP的合成受阻。(3)寡霉素阻断质子通过F1F0-ATP酶的通道，使ATP的合成受阻。由于质子泵出线粒体需要抑制更高的能障，故电子传递被抑制，氧的消耗停顿。随后参与二硝基苯酚，ATP的合成照旧由于寡霉素存在而被抑制，但质子梯度被二硝基苯酚破坏，所以消退了寡霉素对电子传递的抑制，氧的消耗连续进展，只是没有ATP的合成。分别的完整线粒体悬浮液中有过量的ADP、O2和谷氨酸，谷氨酸在线粒体基质中可产生NADH和FADH2，假设在该体系中参与以下物质，会对氧的消耗和ATP(1(2)二硝基苯酚，同时参与HCN，(3)参与寡霉素，然后参与二硝基苯酚。[答]经代谢转化，葡萄糖其次位标记的14C消灭在丙酮酸的羰基上，即CH3-﹡CO-COOH；进一步氧化产生的CH3-﹡CO-CoA进入三羧酸循环后，经第一轮循环标记碳原子全部进入草酰乙酸，形成两种异构体:HOO﹡C-CO-CH2-COOH和HOO﹡C-CH2-CO-COOH,在其次轮三羧酸循环中，两种异构体中的标记碳原子都可在脱羧反响中以二氧化碳释放。葡萄糖分子的其次位用14C标记，在有氧状况下进展彻底氧化。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→丙酮酸三个不行逆反响位点分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化；在糖异生中，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个不行逆反响位点分别由葡萄糖-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-磷酸与果糖-1,6-二磷酸转化的酶是关键的调控酶。在糖酵解中，磷酸果糖激酶的正效应物为AMP、果糖-2,6-二磷酸，负效应物为柠檬酸、ATP，胰高血糖素可以通过共价修饰使果糖-2,6-二磷酸水平降低，从而降低糖酵解速率；在糖异生作用中，果糖-1,6-二磷酸酶催化果糖-1,6-二磷酸转变成果糖-6-磷酸，该酶的正效应物为ATP、柠檬酸，而负效应物为AMP、果糖-2,6-二磷酸。胰高血糖素通过共价修饰使果糖-2,6-二磷酸水平降低，促进糖异生作用。可见两种酶的效应物对两条途径的调整正好相反，这种协调把握保证了糖酵解和糖异生途径一条开放时，另一条关闭，从而避开了无效循环。糖酵解和糖异生作用中各有三个可能产生无效循环的位点，这三个位点在两条途径中分别由什么酶来催化？以两条途径中果糖-6-磷酸与果糖-1,6-二磷酸之间的转变为例说明细胞是如何避开无效循环的。+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，查反对数表得：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磷酸稀醇式丙酮酸转变成丙酮酸时，△G0”为31.38kJ/mol，计算在标准状况下，当[ATP]/[ADP]=10时，磷酸稀醇式丙酮酸和丙酮酸的浓度比。[答]首先，2摩尔丙酮酸+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摩尔磷酸稀醇式丙酮酸沿糖酵解途径逆行至转变成2摩尔甘油醛-3-磷酸，其中在甘油酸-3-磷酸转变成甘油酸-1,3-二磷酸过程中，消耗2摩尔ATP；甘油酸-1,3-二磷酸转变成甘油醛-3-磷酸中，必需供给2摩尔的NADH?H+。最终，2摩尔的磷酸丙糖先后在醛羧酶、果糖-1,6-二磷酸酶、异构酶、葡萄糖-6-磷酸酶作用下，生成1摩尔葡萄糖，该过程无能量的产生与消耗。从上述三阶段可看出，2摩尔丙酮酸转化成1摩尔葡萄糖需要供给6摩尔高能磷酸化合物，其中4摩尔为ATP，2摩GTP。计算由2摩尔丙酮酸转化成1摩尔葡萄糖需要供给多少摩尔的高能磷酸化合物？[答]甘油+ATP→α-磷酸甘油+ADP；α-磷酸甘油+NAD+→NADH?H++磷酸二羟丙酮；磷酸二羟丙酮→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+→乙酰辅酶A+NADH?H++CO2；然后进入乙酰辅酶A4次脱氢反响生成3摩尔NADH?H+、1FADH22CO2，并发生一次底物水平磷酸化，生成1摩尔GTP。依据生物氧化时每1摩尔NADH?H+和1摩尔FADH2分别生成2.5摩尔、1.5，1摩尔甘油彻底氧化成CO2和H2O生成ATP6×2.5＋1×1.5＋3－1=18.5CO2和H2O1摩尔CO2H2OATP？[答]〔1〕血糖的来源：食物淀粉的消化吸取，为血糖的主要来源；贮存的肝糖原分解，是空腹时血糖的主要来源；非糖物质如甘油、乳酸、大多数氨基酸等通过糖异生转变而来。〔2〕血糖的去路：糖的氧化分解供能，是糖的主要去路；在肝、肌肉等组织合成糖原，是糖的贮存形式；转变为非糖物质，如脂肪、非必需氨基酸等；转变成其他糖类及衍生物如核糖、糖蛋白等；血糖过高时可由尿排出。〔3〕人体血糖水平的稳定：主要靠胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等激素来调节。血糖水平低时，刺激胰高血糖素、肾上腺素的分泌，促进糖原分解和糖异生作用、抑制葡萄糖的氧化分解，使血糖水平上升。当血糖水平较高时，刺激胰岛素分泌，促进糖原合成、抑制糖异生作用，加快葡萄糖的氧化分解，从而使血糖水平下降。简述血糖的来源和去路，人体如何维持血糖水平的恒定？[答]磷酸果糖激酶〔PFK〕是一种调整酶，又是一种别构酶。ATP是磷酸果糖激酶的底物，也是别构抑制剂。在磷酸果糖激酶上有两个ATP的结合位点，即底物结合位点和调整位点。当机体能量供给充分〔ATP浓度较高〕时，ATP除了和底物结合位点结合外，还和调整位点结合，是酶构象发生转变，使酶活性抑制。反之机体能量供给缺乏〔ATP浓度较低〕，ATP主要与底物结合位点结合，酶活性很少受到抑制。在EMP途径中，磷酸果糖激酶受ATPATP又是磷酸果糖激酶的一种底物，试问为什么在这种状况下并不使酶失去效用？[答]〔a〕ATP→ADP+Pi反响的标准自由能变化△Go′=-30.50KJ/mol，那么ADP+Pi→ATP反响的标准自由能变化△Go′=+30.50kJ/molATP、ADPPi3mmol/L、0.1mmol/L、10mmol/L，ADP+Pi→ATP反响的自由能变化为：△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〕假设此时△G全部合成ATP，体系自由能的变化为负，再依据△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的离体叶绿体中，ATP、ADPPi的稳态浓度分别为3mmol/L、0.1mmol/L、10mmol/L。问〔a〕在这些条件下，合成ATP反响的△G是多少？〔b〕在此叶绿体中光诱导的电子传递供给ATP合成所需的能量〔通过质子电动势〕，在这些条件下合成1摩尔ATP所需的最小电势差〔△E0′〕是多少？假设每产生1摩尔ATP2摩尔电子〔2e〕通过电子传递链。[答]knoop分别在偶数和奇数碳的脂肪酸分子的末端甲基接上苯基，用这种带“示踪物”的脂肪酸喂狗，示踪物苯基在体内不被代谢，而以某一特定的有机化合物随尿排出。Knoop觉察，偶数碳的脂肪酸被标记后喂狗，尿液中消灭的是苯乙酸的衍生物苯乙尿酸，奇数碳原子的脂肪酸被标记后喂狗，尿液中消灭的苯甲酸的衍生物苯甲尿酸。他由此推论：脂肪酸氧化是从羧基端的β-碳原子开头的，每次氧化降解一个2碳单元的片段。他的假说与现代β-氧化学说的一样之处是降解始发于羧基端的其次位〔β-位〕碳原子，在这一处断裂切掉两个碳原子单元。与现代β-氧化学说的不同之处是：β-氧化的起始阶段需要水解ATP活化脂肪酸,以脂酰CoA的形式进展氧化,反响的中间产物全部都是结合在CoA上，反响过程是由多种酶协同催化的，切掉的两个碳原子单元是乙酰CoA，而不是乙酸分子，反响过程中脱下来的氢能够经呼吸链的ATP。说明knoop的经典试验对脂肪酸氧化得到的结论。比较他的假说与现代β[答]〔1〕8轮β氧化，生成9个乙酰CoA，8FADH2和8NADH，9CoAATP：10×9=908个FADH2ATP：1.5×8=12个；8个NADH可生成ATP：2.5×8=20个；以上总计为122个ATP，但是硬脂酸活化为硬脂酰CoA120个ATP。〔2〕120个ATP水解的标准自由能为120×〔30.54〕KJ3664.8KJ，硬脂肪酸的相对分子质量为256。故1克硬脂肪酸彻底氧化产生的自由能为－3664.8/256=－13.5KJ。氧化学说的异同。[答]〔1〕酮症：在糖尿病或糖供给障碍等病理状态下，胰岛素分泌削减或作用低下而胰高血糖素、肾上腺素等分泌上升，导致脂肪动员增加，脂肪酸在肝内的分解增多，酮体的生成也增多，同时，由于主要来源于糖代谢的丙酮酸削减，使草酰乙酸也削减，导致了乙酰CoA的积存，此时肝外组织的酮体氧化作用削减，结果就消灭了酮体过多积存在血中的酮症。〔2〕脂肪肝：肝细胞内的脂肪来源多，去路少导致脂肪积存。缘由有：①最多见的是肝功能低下，合成脂蛋白能力下降，导致肝内脂肪运出障碍；②糖代谢障碍导致脂肪发动增加，进入肝内的脂肪酸增多；③肝细胞内用于合成脂蛋白的磷脂缺乏；④患肝炎后，活动过少使能量消耗削减，糖转变成脂肪而存积。〔3〕动脉粥样硬化：血浆中LDL增多或HDL下降均可使血浆中胆固醇简洁在动脉内膜沉积，久之则导致动脉粥样硬化。计算一分子硬脂酸彻底氧化成CO2和H2O，产生的ATP数，并计算每克硬脂酸彻底氧化产生的自由能。[答]在植物体内，脂肪酸合酶是由不同的七种多肽链的聚合体和ACP组成的多酶体系。酵母中，脂肪酸合酶由酰基载体蛋白〔ACP〕和6个酶构成，这6个酶定位为两个多功能多肽链，它们分别是乙酰CoA-ACPCoA-ACPβ-酮酰-ACPβ-酮酰-ACP复原酶、β-羟酰-ACP脱水酶、烯酰-ACP复原酶；动物中，脂肪酸合酶包含有7个酶和一个ACP，其中6个酶和酵母中的一样，另一个为软脂酰-ACP硫酯酶。ACP是“acylcarrierproterin”的简写符号，是一个相对分子质量低的蛋白质，它没有酶的活性，在脂肪酸合成中如同CoA在脂肪酸降解中的作用，仅作为脂酰基的载体。它的辅基是ACP的丝氨酸残基上结合的4′-磷酸泛酰巯基乙胺，其末端的－SH基是携带脂酰基的功能部位。ACP可把脂酰基从一个酶转移到另一个酶，因而被称作“酰基载体蛋白”。在脂肪酸降解中，同样的磷酸泛酰巯基乙胺又是CoA的一局部。这个长链的4′-磷酸泛酰巯基乙胺分子如同“摆臂”，把底物在酶复合体上从一处的催化中心转移到另一处。试从脂类代谢紊乱角度分析酮症、“脂肪肝”和动脉粥样硬化的发病缘由。〔2023〕[答]脂肪酸氧化的限速步骤是脂肪酸从胞质到线粒体的转运，所以肉碱-酰基转移酶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生成丙二酸单酰CoA。丙二酸单酰CoA可促进脂肪酸合成，抑制肉碱-酰基转移酶Ⅰ的活性，这样当脂肪酸合成旺盛时，脂肪酸的分解必定会停顿，如此进展两条相反途径的协同调控。说明真核生物体内脂肪酸合酶的构造与功能。[答]脂肪酸的生物合成，植物中是在叶绿体及前质体中进展，合成4～16碳及1616碳饱和脂肪酸，长于16碳的脂肪酸是在内质网或线粒体中合成。就胞液中16碳饱和脂肪酸的合成过程来看，与β－氧化过程有相像之处，但是合成过程不是β-氧化过程的逆转,脂肪酸合成和脂肪酸β氧化的异同可归纳如下：〔1〕两种途径发生的场所不同，脂肪酸合成主要发生于细胞浆中，分解发生于线粒体；〔2〕两种途径都有一个中间体与载体相连，脂肪酸合成为ACP，分解为CoA；〔3〕在两种途径都有4步反响，脂肪酸合成是缩合，复原，脱水和复原，脂肪酸分解是氧化，水合，氧化和裂解。虽然从化学途径二者互为逆反响。但他们的反响历程不同，所用的关心因子也不同；〔4〕两种途径都有原料转运机制，在脂肪酸合成中，有三羧酸转运机制将乙酰CoA从线粒体转运到细胞浆，在降解中，有肉碱载体系统将脂酰CoA从细胞浆转运到线粒体；〔5〕两种途径都以脂肪酸链的逐次轮番的变化为特色，在脂肪酸合成中，脂肪酸链获得2碳单位而成功延长，在降解中则是以乙酰CoA形式的2碳单位离去，以实现脂肪酸链的缩短；〔6〕脂肪酸合成时，是以分子的甲基一端开头到羧基端为止，降解则是相反的方向，羧基的离去为第一步。〔7〕羟酯基中间体在脂肪酸合成中是D-构型，但是在降解中为L-构型；〔8〕脂肪酸合成由复原途径构成，需要NADPH参与，脂肪酸分解由氧化途径构成，需要FAD和NAD+的参与；〔9〕在动物体中，脂肪酸合酶是一条多