生物化学课后习题

1、在能量储存和传递中，哪些物质起着重要作用？答：在能量储存和传递中，ATP（腺苷三磷酸）、GTP（鸟苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）以及CTP（胞苷三磷酸）等起着重要作用。2、怎样可以判断一个化学反应可以自发进行？答：只有自由能变化为负值的化学反应，才能自发进行。3、什么是氧化--还原电势？怎样计算氧化—还原电势？答：还原剂失掉电子的倾向（氧化剂得到电子的倾向）称为氧化--还原电势。氧化—还原电势等于正极的电势减去负极的电势。4、在电子传递链中各个成员的排列顺序根据什么原则？答：电子从氧化还原势较低的成员转移到氧化还原势较高的成员的原则。5、电子传递链和氧化磷酸化之间有什么关系？答：生物氧化亦称细胞呼吸，指各类有机物质在生物活细胞里进行氧化分解，最终生成CO2和H2O，同时释放大量能量（ATP）的过程。包括TCA循环、电子传递和氧化磷酸化三个步骤，分别是在线粒体的不同部位进行的。其中电子传递链和氧化磷酸化之间关系密切，电子传递和氧化磷酸化偶联在一起。根据化学渗透学说，在电子传递过程中所释放的能量转化成了跨膜的氢离子浓度梯度的势能，这种势能驱动氧化磷酸化反应，合成ATP。即葡萄糖等在TCA循环中产生的NADH和FADH2只有通过电子传递链，才能氧化磷酸化，将氧化产生的能量以ATP的形式贮藏起来。6、什么是磷氧比，测定磷氧比有何意义？答：呼吸过程中无机磷酸（Pi）消耗量和氧消耗量的比值称为磷氧比。意义是可以知道不同呼吸链氧化磷酸化的活力。7、为什么用蔗糖保存食品而不用葡萄糖？答：绝大多数微生物都具有利用糖酵解分解葡萄糖的能力，而蔗糖是一种非还原性二糖，许多微生物不能将其直接分解，因此，可以利用蔗糖的高渗透压来抑制食品中细菌等有害微生物的生长。8、总结一下在糖酵解过程中磷酸基团参与了哪些反应，他所参与的反应有何意义？答：在糖酵解过程中磷酸基团参与了5步反应。（1）葡萄糖在己糖激酶的催化下，消耗一分子ATP，生成葡萄糖-6-磷酸；（2）果糖-6-磷酸在磷酸果糖激酶的催化下，消耗一分子ATP，生成果糖-1，6-二磷酸；（3）甘油醛-3-磷酸在甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化下，氧化为1，3-二磷酸甘油酸；（4）1，3-二磷酸甘油酸在3-磷酸甘油酸激酶催化下，生成3-磷酸甘油酸和1分子ATP；（5）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸并在丙酮酸激酶催化下，生成丙酮酸和一份子ATP。在磷酸基团参与的这五步反应中，前三步是将高能磷酸键转移到相应的底物上，使底物的势能提高，使后续反应成为可能；后两步是将底物上的高能磷酸键转移到ADP分子上形成ATP，将糖酵解产生的能量贮存在ATP中。10，为什么砷酸是糖酵解作用的毒物？氧化物和碘乙酸对糖酵解过程有什么作用？答：砷盐酸在结构和反应方面都和无机磷酸极为相似，因此，能代替磷酸进攻硫脂中间产物的高能键，产生1-砷酸-3-磷酸甘油酸。砷酸化合物是很不稳定的化合物。它迅速地进行水解。其结果是：砷酸代替磷酸与甘油醛-3-磷酸结合并氧化，生成的不是1，3-二磷酸甘油酸，而是3-磷酸甘油酸。在砷酸盐存在下，虽然酵解过程照样进行，但是却没有形成高能磷酸键。即解除了氧化和磷酸化的偶联作用。因此说砷酸是糖酵解作用的毒物。氧化物及碘乙酸是jing基酶的不可逆抑制剂，糖代谢中甘油醛-3-磷酸脱氢酶可被其抑制，从而抑制糖酵解。 11，总结一下参与糖酵解作用的酶有些什么特点？答：参与糖酵解作用的酶的催化过程表现出严格的立体专一性，其中两种激酶由底物引起酶分子的构象变化，防止了底物上高能磷酸基团向水分子的转移而直接转移到ADP分子上。13，概括除葡萄糖以外的其它单糖如何进入分解代谢的？答：除葡萄糖以外的其它单糖如果糖、半乳糖、甘露糖等单糖都是通过转变为糖酵解的中间物之一而进入糖酵解的共同途径的。如果糖磷酸化形成果糖-6-磷酸；半乳糖经多步反应，形成葡萄糖-6-磷酸；甘露糖经两步反应生成果糖-6-磷酸。16，总结柠檬酸循环在机体代谢中的作用和地位。答：柠檬酸循环是绝大多数生物体主要的代谢途径，也是准备提供大量自由能的重要代谢系统，在许多合成代谢中都利用柠檬酸循环的中间产物作为生物合成的前体来源。从这个意义上看，柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢的双重性或称两用性。柠檬酸循环是新陈代谢的中心环节。他们在循环过程中产生的还原型NADH和FADH2，进一步通过电子传递链和氧化磷酸化被再氧化，所释放出的自由能形成ATP分子。柠檬酸循环的中间产物在许多生物合成中充当前体材料。17，用标记丙酮酸的甲基碳原子（），当其进入柠檬酸循环运转一周后，标记碳原子的命运如何？答：标记碳原子出现在草酰乙酸的C2和C3部位。21,如果将柠檬酸和琥珀酸加入到柠檬酸循环中，当完全氧化为CO2，形成还原型NADH和FADH2，并最后形成H20时需经过多少次循环？答：柠檬酸需经过3次循环，琥珀酸需经过两次循环。22，丙二酸对柠檬酸循环有什么作用？为什么？答：丙二酸进入柠檬酸循环后，会引起琥珀酸，阿尔法-酮戍二酸和柠檬酸的堆积，种植柠檬酸循环反应。这是由于丙二酸结构类似于琥珀酸，也是个二羧酸，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制，可以与琥珀酸脱氢酶的活性部位的碱性氨基酸残基结合，但由于丙二酸不能被氧化，使得循环反应不能继续进行。26，鸡蛋清中有一种对生物素亲和力极高的抗生物素蛋白。它是含生物素酶的高度专一的抑制剂，请考虑他对下列反应有无影响：（1）葡萄糖--丙酮酸（2）丙酮酸--葡萄糖（3）核糖-5-磷酸---葡萄糖（4）丙酮酸--草酰乙酸答：生物素是丙酮酸羧化酶的辅基，该酶可以羧化丙酮酸生成草酰乙酸并进而逐步生成葡萄糖。因此，鸡蛋清中对生物素亲和力极高的抗生物素蛋白对反应1和3无影响，对方应2和4有影响。29，糖酵解、戊糖磷酸途径和葡萄糖异生途径途径之间如何联系？答：磷酸戊糖途径以葡萄糖-6-磷酸为起始物进入一个循环过程。该途径的第一阶段涉及氧化性脱羧反应，生成5-磷酸核酮糖和NADPH。第二阶段是非氧化性的糖磷酸酯的相互转换。由于转酮醇酶和转醛醇酶催化反应的可逆性，使磷酸戊糖途径与糖酵解以及糖的异生作用发生了密切的联系，各途径中的中间物如果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸等可以根据细胞的需要进入到对方代谢途径中去。31，比较糖醛酸循环和柠檬酸循环。糖醛酸的存在有何特殊意义？答：糖醛酸途径是指从葡萄糖-1-磷酸开始，经UDP-葡萄糖醛酸生成葡萄糖醛酸和抗坏血酸的途径。柠檬酸循环是用于乙酰CoA中的乙酰基氧化成CO2的酶促反应的循环系统，该循环的第一步是由乙酰CoA经草酰乙酸缩合形成柠檬酸。 糖醛酸存在的特殊意义有：在肝中糖醛酸和药物或含-OH、-COOH、-NH2、-SH基的异物结合成可溶于水的化合物，随尿、胆汁排出，起解毒作用；UDP糖醛酸是糖醛酸基的供体，用于合成粘多糖；从糖醛酸可以转变成抗坏血酸；从糖醛酸可以生成5-磷酸木酮糖，可以与磷酸戊糖途径连接。32，为什么有些人不能耐受乳糖？而乳婴却靠乳汁维持生命？答：有些人小肠中的乳糖酶活性很低或没有，只是乳糖不能消化或消化不完全，不能被小肠吸收。乳糖在小肠内会产生很强的渗透效应，流向大肠，在大肠内，乳糖被细菌转化为有毒物质，出现腹胀、恶心、绞痛以及腹泻等所谓乳糖不耐受症状。35，写出糖原分子中葡萄糖残基的连接方式。答：糖原分子中的葡萄糖残基连接方式有两种，一种是以阿尔法（1，4）糖苷键连接，另一种是在多糖分子的分支处，以阿尔法（1，6）糖苷键连接。36，糖原降解为游离的葡萄糖需要什么酶？答：糖原降解为游离的葡萄糖需要的酶有：糖原磷酸化酶、糖原脱支酶、磷酸葡萄糖变位酶和葡萄糖-6-磷酸酶。37，糖原合成需要什么酶？答：有：UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、糖原合成酶和糖原分支酶。38，从“O”开始合成糖原需要什么条件？答：由于糖原合成酶只能催化将葡萄糖残基加到已经具有4个以上葡萄糖残基的葡萄糖分子上，因此从“O”开始合成糖原需要有一种叫做生糖原蛋白的“引物”存在。39，肾上腺素、胰高血糖素对糖原的代谢怎样起调节作用？答：机体血糖降低可以起胰高血糖素和肾上腺素分泌增加，此时细胞内cAMP含量增加，促使有活性的a激酶增加。a激酶一方面使糖原合酶磷酸化失去活性，一方面通过磷酸化酶b激酶使磷酸化酶变成有活性的磷酸化酶a，最终结果是糖原合成减少，糖原分解增加，使血糖增高。当激素水平降低时，一方面由于已生成的cAMP被磷酸二酯酶分解为5‘AMP，从而对糖原降解的刺激作用；另一方面又由于磷酸化酶a磷酸化转变为磷酸化酶b而使糖原降解停止。2，氨基酸脱氨基后的碳链如何进入柠檬酸循环？答：氨基酸脱氨基后的碳链分别经形成乙酰-CoA的途径、阿尔法-酮戊二酸的途径、琥珀酸-CoA的途径、延胡索酸途径及草酰乙酸途径进入柠檬酸循环。9，说明尿素形成的机制和意义。答：尿素是通过尿素循环形成的。尿素循环亦称鸟氨酸循环，是排尿素动物在肝脏中合成尿素的一个循环机制。肝细胞胞浆中的氨基酸经转氨作用与阿尔法-酮戊二酸形成的谷氨酸，透过线粒体膜进入线粒体基质，在谷氨酸脱氢酶作用下脱氨形成游离氨。形成的氨（NH+4）与三羧酸循环产生的二氧化碳、2分子ATP，在氨基甲酰合成酶1的催化下生成氨基甲酰磷酸。氨基甲酰磷酸在线粒体的鸟氨酸转氨基甲酰酶的催化下，将氨基甲酰基转移给鸟氨酸生成瓜氨酸。瓜氨酸形成后即离开线粒体进入胞浆，在ATP的存在下，由精氨酸代琥珀酸合成酶的催化，与天冬氨酸缩合成精氨酸代琥珀酸。精氨酸在胞浆精氨酸酶的催化下水解产生尿素和鸟氨酸。鸟氨酸可重新进入尿素循环。蛋白质在体内分解成氨基酸，在分解成氨，过量的氨具有神经毒性，氨的解毒是在肝内合成尿素，再随尿排出。因此，通过合成尿素可以维持正常的血氨水平。10，哪些氨基酸对人体是必须氨基酸？为什么有些氨基酸成为非必需氨基酸？答：人体必需氨基酸有八种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸。有些氨基酸在人体内能够合成，不一定非要从外界补充，这些氨基酸叫做非必需氨基酸。12，在氨基酸生物合成中哪些氨基酸和柠檬酸循环有联系？哪些氨基酸和糖酵解过程以及五碳糖途径有直接联系？ 答：在氨基酸生物合成中，谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸、天冬氨酸、苏氨酸赖氨酸、天冬酰胺及谷氨酸和柠檬酸循环有联系。丝氨酸、胱氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸和糖酵解过程以及五碳糖途径有直接联系。14，芳香族氨基酸生物合成的共同前体是什么？他们以哪种中间产物作为合成路线的分支点？答：芳香族氨基酸生物合成的共同前体是莽草酸。他们以分支酸作为合成路线的分支点。15，缺乏苯丙氨酸羧化酶的病人为什么出现苯丙酮酸尿症？答：苯丙酮酸不能形成酪氨酸则积累，经转化形成苯丙酮酸，随尿排出。23，解聚核酸的酶有哪几类？举例说明他们的作用方式和特异性。答：在生物体内能催化磷酸二脂键水解而使核酸解聚的酶，称为核酸酶。其中准一作用于RNA的称为核糖核酸酶，转移水解DNA的称为脱氧核糖核酸酶。核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶中，能水解核酸分子内部磷酸二脂键的酶称为核酸内切酶；而能从DNA或RNA以及低聚多核苷链的一端逐个水解下单核苷酸的酶称为核算外切酶。如蛇毒磷酸二酯酶，可从多核苷链的3‘端逐个水解下5’-核苷酸。24，比较不同生物对嘌呤分解代谢产物的差别。答：由于不同生物体内存在的酶不一样，嘌呤分解的终产物不同：人类和排尿酸动物（鸟类、昆虫）--尿酸作为终产物；其他哺乳动物--尿囊素；鱼类两栖动物--尿囊；无脊椎动物甲壳类--NH2+CO。说明经典的Knoop对脂肪酸氧化的实验和结论。比较他的假说与现代β-氧化学说的异同。答：Knoop用苯环作标记，追踪脂肪酸在动物体内的转变过程，发现当奇数碳脂肪酸衍生物被降解时，尿中检测出的是马尿酸，如果是偶数碳，尿中排出的是苯乙尿酸。显然脂肪酸酰基链的降解发生在β-碳原子上，即每次从脂酸链上切下一个二碳单位。以后的科学实验证明β-氧化学说是正确的，切下的二碳单位是乙酰CoA，脂肪酸进入线粒体前先被活化。说明肉碱酰基转移酶在脂肪酸氧化过程中的作用。答：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膜进行氧化。因此，肉碱酰基转移酶在脂肪酸氧化过程中起着重要的调控作用。说明在植烷酸的氧化中，α-氧化是必然的。答：由于在C-3位上一甲基取代基，因为植烷酸不属于β-氧化的底物，它必须在α-羟化酶作用下，在α-位发生羟基化并脱羧形成植烷酸后才能进行氧化，即植烷酸氧化过程中，α-氧化是必然的。如若膳食中只有肉、蛋和蔬菜，完全排除脂质，会不会发生脂肪酸欠缺症？答：由于有些脂肪酸在机体内不能合成或合成量不足，会发生脂肪酸欠缺症。说明“酮尿症”的生化机制。酮体是乙酰乙酸、β羟丁酸及丙酮的总称。血中酮体含量很低，为0.05~0.5mmol/L。在饥饿、高脂低糖膳食和糖尿病时，脂肪分解加强，酮体生成增加，超出肝外组织利用酮体的能力，血中酮体含量升高，造成酮症酸中毒，称为酮血症，若尿中酮体增多则称为酮尿症。说明真核生物体内脂肪酸合酶的结构与功能。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。乙酰乙酰-ACP中的β-酮基转换为醇，生成β-羟丁酰-ACP。反应由酮酰基-ACP还原酶催化，NADPH为酶的辅酶。β-羟丁酰-ACP经脱水酶催化生成带双键的反式丁烯酰-ACP。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。 脂肪酸合成中的碳链延长在线粒体中和在内质网中的机制有何不同？在线粒体，乙酰CoA提供碳源，NADPH提供还原当量，循β-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。乙酰-COA羧化酶脂肪酸合成中起着调控作用，试诉这个调控机制。脂肪合成的前体是甘油-3-磷酸和脂酰CoA。酰基转移酶催化1分子甘油-3-磷酸和2分子脂酰CoA生成磷脂酸，经磷脂酸磷酸酶水解去磷酸生成二脂酰甘油，再由酰基转移酶催化结合1分子脂酰CoA生成三脂酰甘油。DNA的复制过程可分为哪几个阶段？其主要特点是什么？复制的起始是怎样控制的？（一）复制的起始这是复制中较复杂的环节，参与因子较多，是把DNA解成单链和生成引物。E.coli复制始于单个位点（oriC），有245bp的序列，一般含两个反向重复单位和三个串联重复单位。解链是一种高速的反向旋转，其下游势必发生打结现象。拓扑酶通过切断、旋转和再连接作用，实现DNA超螺旋的转型，正超螺旋变负超；DnaA蛋白辩认并结合oriC重复序列的位点，解链酶（DnaB蛋白，rep蛋白）解开双链（DnaC蛋白协助解链）；SSB和引发酶进入，生成的引发体到达适当位置就可按模板催化NTP的聚合，生成引物，这标示复制起始的完成。后随链是不连续复制的，引发体需多次生成。（二）复制的延伸DNA-polⅢ在引物的3′-OH端，按模板碱基序，催化加入的dNTPs生成磷酸二酯键，子链的延长按5′→3′方向延伸，其速度相当快。E.coli基因组，即全套基因染色体上的DNA约3000kb。按20分钟繁殖一代，每秒加入的核苷酸数达2500bp。随从链先是生成若干短的冈崎片段，片段之间的连接由RNA酶水解去掉引物，留下的空缺（gap）由DNA-polＩ催化填补，再由DNA连接酶将两个片段连在一起。（三）复制的终止一般说来，复制的终止不需要特定的信号，未发现有关的酶。E.coli环状DNA是双向复制，起始点和终点刚好把环分为两个半圆，两个方向各进行180度，复制至最后的3′-OH末端，可延长填补起始复制时形成的引物所留下的缺口。真核生物染色体DNA的端粒有何功能？他们是如何合成的？端粒是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。形态学上，像两顶帽子盖在染色体两端。端粒在维持染色体的稳定性和DNA复制的完整性上有重要作用。端粒酶可催化端粒的复制。端粒酶是1985年发现的一种核糖核蛋白酶，由三部分组成：端粒酶RNA、端粒酶协同蛋白和端粒酶逆转录酶。该酶兼有提供RNA模板和催化逆转录的功能，通过一种称为爬行模型的机制维持染色体的完整。端粒酶结合后，依其RNA模板，在端粒单链3′-OH为引物基础上，不断反向转录，催化其延长，到一定长度，形成G-G配对的发夹结构，3′-OH端回折与互补链方向一致，端粒酶脱落，由DNA聚合酶催化，按新延伸的链为模板合成互补链。DNA末端复制变短和用端粒酶增加其长度，这两个过程处于平衡状态，所以染色体保持大致相同的长度。试分析DNA复制、修复和重组三者之间的关系。DNA复制是DNA修复和重组的基础，修复保证了DNA复制的准确性，重组是修复的方式之一。 原核生物RNA聚合酶是如何找到启动子的？真核生物聚合酶与之相比有何异同？原核生物RNA聚合酶是在δ亚基引导下识别并结合到启动子上的。不同类型的δ亚基识别不同类型的启动子。真核生物RNA聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，而需要在启动子上由转录因子和RNA聚合酶装配成活性转录复合物才能开始转录。何谓启动子？保守序列与共同序列的概念是否一样？启动子是指RNA聚合酶识别、结合并开始转录的一段DNA序列。概念意义基本相同，保守序列相似度高，但不一定相同，共有序列是相同的，共有序列可以理解为是一种特殊的保守序列。终止子和终止因子。终止子是指模板DNA分子上出现的有终止信号的序列，协助RNA聚合酶识别终止子的蛋白质辅助因子叫终止因子。RNA的拼接可分为哪几种类型？其作用特点是什么？RNA拼接类型：（1）类型I自我拼接。特点是只要1价、2价阳离子和鸟苷存在即可自行发生，无需供给能量和酶的催化。（2）类型II自我拼接。特点是自我拼接，但不需要鸟苷。（3）核mRNA拼接体的拼接。特点是由内含子自我催化完成。（4）核tRNA的酶促拼接。特点是需要内切酶和连接酶等，需要消耗能量。何谓应急反应SOS和易错修复？他们之间是什么关系？SOS反应对生物机体有何意义？诱导修复是细胞DNA受到严重损伤或DNA复制系统受到抑制的紧急情况下，为求得生存而出现的一系列诱导性修复。SOS反应诱导的修复系统包括避免差错的修复和易错的修复。避免差错的修复：SOS反应能诱导光复活切除修复和重组修复中某些关键酶和蛋白质的产生，从而加强光复活切除修复和重组修复的能力，这属于避免差错的修复。易错的修复：SOS反应还能诱导产生缺乏校对功能的DNA聚合酶，，它能在DNA损伤部位进行复制而避免了死亡，可是却带来了高的突变率，这属于易错的修复。易错修复是应急反应中的一种。SOS反应广泛存在与原核生物和真核生物，他为生物在极为不利的环境中求得生存提供了机会。何谓DNA的半不连续复制？何谓冈崎片段？试诉冈崎片段的合成过程？DNA复制时，以3‘→5‘走向为模板的一条链合成方向为5‘→3‘，与复制叉方向一致，称为前导链；另一条以5‘→3‘走向为模板链的合成链走向与复制叉移动的方向相反，称为滞后链，其合成是不连续的，先形成许多不连续的片断（冈崎片断），最后连成一条完整的DNA链。随从链的合成是不连续进行的，先合成许多片段，即冈崎片段。