生物化学课后作业答案

（7）1.在细胞内加入少量的丙二酸，会有哪些影响2.你认为哪些物质可以解除巴斯德效应，为什么？3.乙酰COA,在动物体内是不能参与糖异生的，但用14C标记动物细胞的乙酰COA的甲基碳，却发现标记会出现在葡萄糖分子内。这是为什么？4.氨基酸代谢与糖代谢、脂代谢的关系是怎样的5.脂肪代谢和糖代谢之间有哪些联系，如何促进机体消耗脂肪？1、糖代谢三羧酸循环中：琥珀酸®延胡索酸，琥珀酸脱氢酶催化，辅基是FAD，丙二酸是该酶的竞争性抑制剂，含铁硫中心，参入线粒体内膜，因而加入少量丙二酸会减慢三羧酸循环的速率由丙二酸构成的丙二酰辅酶A是脂肪酸合成的活性形式。脂肪合成时丙二酸单酰CoA的生成：脂肪合成时，乙酰CoA是脂肪酸的起始物质，只有一个乙酰CoA参与，其余的都以丙二酸单酰CoA的形式参与合成。加入丙二酸会促进脂肪的合成。2、巴斯德效应：在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。即呼吸抑制发酵的作用。解除巴斯德效应，只要促进糖酵解效应即可，可以糖酵解三种主要控制酶入手。a果糖磷酸激酶。ATP/AMP比值对该酶活性调节意义重大。AMP积累，酶活性恢复。还原氢含量高会一直其酶活性。柠檬酸亦会促进ATP对酶的一直作用。果糖6-磷酸能够消除ATP对酶的抑制作用，使酶活化。b己糖激酶G-6-p是该酶的别构抑制剂，其如果积累，会使酵解作用减弱。c丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸是该酶的激活剂，加速糖酵解速度。丙氨酸是该酶的别构抑制剂，抑制酶活性。ATP，乙酰CoA也抑制该酶活性，减弱糖酵解。3、乙酰CoA在动物体内不能转变为丙酮酸，所以不能参与糖异生，但在植物、微生物体内可通过乙醛酸循环生成草酰乙酸。但是乙酰CoA参与三羧酸循环，形成草酰乙酸，草酰乙酸参与糖异生过程。也就是说，乙酰CoA间接参与了糖异生过程41）糖与氨基酸代谢的相互联系：a大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。b糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸。2)脂类与氨基酸代谢的相互联系：a蛋白质可以转变为脂肪。b氨基酸可作为合成磷脂的原料。c脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸，但不能说，脂类可转变为氨基酸。5、①糖可以转变为脂肪：葡萄糖代谢产生乙酰CoA，羧化成丙二酰CoA，进一步合成脂肪酸，糖分解也可产生甘油，与脂肪酸结合成脂肪，糖代谢产生的柠檬酸，ATP可变构激活乙酰CoA羧化酶，故糖代谢不仅可为脂肪酸合成提供原料，促进这一过程的进行。②脂肪大部分不能变为糖：脂肪分解产生甘油和脂肪酸。脂肪酸分解生成乙酰CoA但乙酰CoA不能逆行生成丙酮酸，从而不能循糖异生途径转变为糖。甘油可以在肝、肾等组织变为磷酸甘油，进而转化为糖，但甘油与大量由脂肪酸分解产生的乙酰CoA相比是微不足道的，故脂肪绝大部分不能转变为糖。只有当大量消耗身体内糖类后，才会开始消耗脂肪，因此机体消耗脂肪可以通过长时间的运动来达到目的。转变为脂肪：糖酵解所产生的磷酸二羟丙酮还原后形成甘油，丙酮酸氧化脱羧形成乙酰辅A是脂肪酸合成的原料，甘油和脂肪酸合成脂肪。（6）1.酶的活性有哪些调控方式，它们之间的有怎样的联系？你认为这些方式中哪些是优先的，能否就其优先度进行一个排序。2.为什么DNA的热变性可以看成类似晶体熔化的突变过程，而RNA则没有那么明显的突变？3.用哪些方法可以把酶原和有活性的酶分开. 4.能否分析,加入鱼藤酮、抗霉素A、寡霉素、DNP以后对线粒体内膜的质子梯度和ATP合成的影响，加入的顺序有没有影响？5.为什么从理论分析来看，真核生物的ATP获取效率反而不如原核高，但进化却倾向于真核生物？6.糖酵解的很多反应都倾向于逆反应,为什么糖酵解能够顺利的进行?这说明了什么问题?7.If[1-14C]glucose(glucoselabeledatC-1with14C)isusedasasubstrate,whatisthelocationof14Cintheproductethanol?Explain.Wherewould14Chavetobelocatedinthestartingglucosetoensurethatallthe14Cactivityisliberatedas14CO2duringfermentationtoethanol?Explain.8.不同组织的糖酵解有哪些不同,产生这些不同的原因是什么?有什么生理意义?1.可分为酶量的调控和和酶活性的调控两个大的方面酶量的调控包括表达量调控和同工酶构成的调控等，总体而言属于上游调控。酶活性调控可分为：酶原的激活，共价修饰，别构调节，产物抑制，多酶体系的调控等。排序：酶原的激活>共价修饰>别构调节>产物抑制,其余视具体情况而定，多酶体系如果属于酶构成的调控，则在上游，如果以反馈调节为主则在下游。2.DNA是较为规则的双螺旋结构，所以变性时可以近似地视为整个分子同步变性，RNA则是局部双链结构，有较为不规则的配对区和非配对区，所以变性时很难同步，因此DNA的变性表现为阶跃性质类似于晶体的熔化，而RNA则不然。3.方法很多，根据分子量不同，可用SDS-PAGE，凝胶排阻；根据电荷的不同，可用等电聚焦，离子层析。也可利用酶原不能结合底物的性质，利用亲和层析，用竞争性抑制剂作为配体，分离它们。4分子/组合质子梯度ATP生成原因分析1.鱼藤酮较小下降（或不下降）减少P/O，从3到2抑制复合体I，但FAD等仍可将电子传递至氧生成ATP2.抗霉素A下降至一定程度后稳定P/O比可降至0（最初阶段可为1）抑制复合体III，所以最初复合体I可以泵出质子，但电子不能传递至氧，所以最初P/O为1，而后由于复合体I不能交出质子而完全被还原P/O为0，质子梯度下降至一定程度，即不能驱动ATP合成酶，质子不能在内流，故而稳定3.寡霉素升高至一定程度稳定P/O为0抑制ATP合成酶，质子不能从ATP合成酶处流回内膜，但不影响电子传递，所以梯度升高，而后升高的梯度限制了质子继续泵出，最后抑制电子的继续传递（由于不能泵出质子而形成阻滞），质子梯度最后稳定4.DNP下降但有起伏，DNP浓度高时可至0，P/O下降，但数值不定，DNP高时至0通过引起质子内流而消除梯度，但不影响质子的泵出，故有起伏，同时质子仍可从ATP合成酶处流回（依概率和剂量），故P/O不定1/3（表示先1后3，下同）略下降后升高P/O下降，最终为0寡霉素使质子不能回流，而由于复合体III，Iv仍有质子泵出，故而可升高（开始的下降原因同于1）2/3下降至一定程度稳定P/O为0同上，但由于抑制了三个复合体质子泵出，故而即使寡霉素限制了回流，仍不会有质子梯度的再升高3/（1or2)升高后稳定P/O为0原因同于寡霉素，1和2有电子能否传递至氧的区别，但此时不会影响质子梯度1/4先小幅下降，DNP加入后可降至0（有起伏）P/O最初为2，DNP加入后极低且比确定1加入后复合体III、Iv仍可泵出电子4/1可降至0（有起伏），加入1后，起伏略减慢下降P/O极低而不定同于DNP的分析2/4先下降，稳定，DNP加入后可降至0（无起伏）P/O最初为1，后为0，DNP无影响综合2和4的描述可知。4/2可降至0（无起伏） P/O为0（最初可有不定微小），2加入后消失同于DNP的分析，2限制了质子的泵出，故而无波动3/4先升高，DNP加入后下降，可至0（有起伏）P/O为0综合3和4可知4/3可降至0（有起伏），加入寡霉素后不升高P/O为0，寡霉素加入前有小幅不定波动寡霉素并不会升高质子梯度，且抑制了ATP合成5.原核生物以细胞膜作为电子传递的场所，虽然没有ATP移出线粒体的损耗，但由于细胞膜直接面对外界环境，质子同样会有扩散的可能性，而且由于原核生物缺乏细胞内的区域化，使得分解代谢和合成代谢不能很好的形成分隔，容易形成循环，所以实际上效率不高。故而真核细胞的产能方式成为了进化的选择。6.虽然糖酵解的大多数反应都是可逆的（除了三步不可逆反应：葡萄糖生成G-6-P，F-6-P生成F-1,6-2P，磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸，其余都可逆），但糖酵解能够顺利进行，原因在于，几步不可逆反应推动反应向酵解方向进行，而前面反应的产物被后面反应消耗或移去，也使反应得以正向进行。这一方面说明了机体代谢可以依靠少数不可逆步骤和产物消耗而驱动，也表明生物体的代谢往往要考虑代谢中间物的去向问题，多数反应倾向逆反应，可以在代谢受到调控而终止时，将中间产物的种类和数量控制在一定范围，比如糖酵解一旦停止，就不会大量堆积那些可逆反应的中间产物，只有几步不可逆反应的产物会留下，其余都通过逆反应回收了，这有助于对代谢过程的管理。7.分析从略，标记一号碳，将出现在乙醇的甲基碳上，要全部CO2带标记，则要标记3，4号碳8.肌体内脏（以肝脏为代表）可视为一组，肌肉，大脑等可视为另外一组其不同在于调控的不同，产物去向不同。其一，肌肉组织的糖酵解在缺氧条件下倾向于生成乳酸，乳酸可由Cori循环或丙氨酸循环运回肝脏继续代谢，心肌和大脑则不生成乳酸。肝脏内则倾向于乳酸转变为丙酮酸，这些主要是由于不同组织的乳酸脱氢酶同工酶分布不同所致（亚基组成不一样），其意义在于适应不同组织的代谢需要，比如肌肉需要在短时间内释放大量能量，而肝脏则可以在平静时工作。其二，肝脏内的葡萄糖激酶其Km值高于其他组织的己糖激酶，所以肝脏只有在糖浓度较高时进行酵解，而较低时倾向于糖异生，其生理意义在于，肝脏是食物来源的糖所到达的第一站，其糖浓度一般相对偏高，如果肝脏的酶Km和其他组织一样，则肝脏就不能把糖输送给其他组织，而全部自己消耗了，而且肝脏有大量的糖原，当其他组织糖浓度低需要调用肝内的糖原，则肝脏负有输出糖的任务，只有限制自己的代谢才能把糖输出其三，对于丙酮酸激酶，肝内要受高能荷的负调控，而肌肉和大脑则不受调控，保证肌肉和大脑能始终有充分的能量供给，保持其高的活力状态。(4)1蛋白质四级结构对于生物体有怎样的意义？怎样证明蛋白质有无四级结构？.答：蛋白质四级结构的生物学意义，主要包括以下方面：1）将分子量较大的蛋白质以亚基的形式进行组装，既减少了在转录表达过程中的出现错误的可能性，也降低了出现表达错误后的矫正的成本，对于生物体而言，这是有利于生存的。假设转录表达蛋白质过程中，每延伸一定数量的氨酸残基就有一定的几率出现错误，那么对于分子量相对较小的亚基，这是一个或然事件，而如果把所有亚基并作一个肽链表达，当分子量达到一定程度，则是一个必然事件，这样的方式显然在进化上是不利的。2）将蛋白质亚基化，进行组合，可以节省基因量，减少遗传成本，人类以不到三万的基因组编码超过20万的蛋白质，机理就在于此。3）亚基化的蛋白质，增加了调控的可能性，带来了别构效应等调控蛋白质活性的新形式，能够实现正负反馈调节，可以使生物体的代谢过程对外界环境作出更加敏锐的反应。4）生物体可以通过亚基组合，临时性的获得某些环境适应能力，当生物体遇到新的生存环境时，在基因表达来不及适应时，往往可以由亚基组合获取一些临时性的功能，用以适应环境，这在进化史上有重要意义。鉴定蛋白质有无四级结构，主要原则是： 1）.确定蛋白质有无多条肽链（变性拆分，末端数确定）2）分别鉴定各个亚基活性，确定没有某一个亚基有该蛋白的完整活性（否则，这是一个蛋白集合体而非四级结构）2.已知2，3-BPG（2，3-二磷酸甘油）是血红蛋白（Hb）的一种别构调节剂，当其存在时，可在一定程度上降低Hb与O2的亲和力，请解释当血液中2，3-BPG的浓度下降会有怎样的生理影响？为什么当人从海拔比较低的地区到高原地区后，血液中的2，3-BPG的含量会上升？答：当2，3-BPG的浓度下降，在肺部由于此处氧分压较大，血红蛋白因别构效应本身就处于与氧高亲和力状态，所以影响不大，但在组织中，则导致血红蛋白不能正常释放氧，所以组织利用氧的效率下降，组织缺氧，呈现“带氧窒息”现象。在高原地区人血液中的2，3-BPG的含量会上升，正是为了让氧能够很快和血红蛋白分离，帮助在低氧条件下，提高组织的供氧能力。3.亲和层析的原理和步骤是怎样的？你认为哪些问题可能影响亲和层析的效果？怎样解决原理步骤略，常见问题包括：1）环境因素：温度、pH、盐离子强度等，温度为避免蛋白质失活一般选择低温，pH、盐离子强度一般以保持蛋白活性，提高特异性的结合为前提，兼顾下游工程条件（比如便于透析脱盐等等）2）载体条件：最好以疏水性材料为载体，减少非特异性的结合，介质应多孔，有足够支撑强度，对蛋白质无毒性作用或变性作用。3）配体条件：选用配体，要有较高的特异性，比如抗原——抗体，竞争性抑制剂——酶，结合环境条件能较好的区分目标蛋白和杂蛋白，其结合应该非共价，可逆，最好能够有明确的结合条件和分离条件的显著区分，比如，在某个pH下结合，而另一个pH下就分离。配体密度要合适，便于后续分离4）上样液条件：由于最初的细胞提取液中含有大量杂蛋白，其中有些可能干扰目标蛋白和配体的结合，所以应该先用其他方法初步提取后再上亲和层析，比如离心，沉淀等等。5）洗脱条件：洗脱用的游离配体浓度要高于层析柱上结合的配体，条件以有利于分离为主，在正式洗脱目标蛋白前，应该充分洗去杂蛋白（检测）4.答案：0.0017M，1/3Vmax，2/3Vmax，10/11Vmax5.设有遵循乒乓反应机理的酶，底物A是第一个底物，B是第二个底物，如果我们加入A的竞争性抑制剂，对B的动力学曲线有怎样的影响，如果加入B的竞争性抑制剂呢？加入A的抑制剂，等同于减少了能够催化B反应的酶（按乒乓机制，先与A反应，生成的E‘再和B反应，和A的竞争性抑制剂结合的E不能生成E’，所以E’量下降），但凡是能够和B反应的酶，其本身没有受到影响，其Km，Vmax均不变，表现为类似于不可逆抑制的“全或无”现象。而加入B的抑制剂则在最初不会影响A的反应，所以如果在极短时间内看不到对A的影响，但影响了酶E’向E的回转，这样的结果最终也会引起类似于前述的影响。6.如果同时加入酶的竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，作用后动力学曲线怎样变化？在固定非竞争性抑制剂浓度前提下，增加竞争性抑制剂浓度，所得的一组米氏方程双倒数曲线是怎样的？由于二者的作用部位不一样，所以它们可以独立的影响酶的活性，即Km升高，而Vmax下降，在固定非竞争性抑制剂浓度前提下，增加竞争性抑制剂浓度，得到的一组动力学双倒数曲线，将交于纵轴上高于原1/Vmax的某个位置的一点，且随着竞争性抑制剂浓度的增加，延长线与横轴的交点向原点移动，斜率增加。