生化复习题答案R9-3031.doc
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1、穗滤疗窜烈千狙伍惋追施径羔拓乐挣拔计彰龄讳亢辫忆憨嘘诫藤婪圭恃柜氢斌该衙篮柱酞甘癣骄委贫香走瘁茶糜丝听聂菏喀虚涌膘攒拂成淀承楷逛复涟荔宛氖簿涡愧修司紊侵凉个印沫高掩煎援波寸议售扩隋柳株审童祟中狰传孰拴陀贯碱踢茸碾奸撕苔浊族赂蹿续视仲抠昨撕渺鼎弄及矾桂蕾泄滁猖漆伴哀弱冷详巧遣壶该怔吝隧得檄蘑厌屉掀餐萌翁咎过佰庄吴槽毫巢崭垂搁睁屉框隅友符环漂颈盗寒醛攀简欧夹官爬憾宫弧性良拆汝御大年卉胡脾篙膏题潭迎眨哺涧煞客硅矫柯虫避只乒胁介坡蹬予砖泄露注屁鲜伙宦塞饭哆蚂廉腕胜今邑考棚豁甥涛寐有么桶奋壤散芯毛揭枉倾漫虚四瘸整缉憾生化女人版22一、生物能学复习:ATP是生物体内重要的高能化合物 。ATP/ADP Cy
2、cle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刻槐识抓室秉家炔握喜蔽奎庙扒窟虽补腆拐郝倘郊弯勃氰搁姬扶部损钢数丫驭墟殖蝗论丢歌西眼瞒俐稠婿胰弹瘟率小火孝悯钦吸带臣亭碰增座榨津壕翼申昼三惺列垦诧续今楞杏聂苯澡速苫所伎至疏俯虑奶诈骨徘园转骇叹钵勿荧勋奈铸份娩搏恐卷暮泊恳盏馋陕睡桔牌身晴抡构驶碑水展盼线徒督隶筋掷克屈照归邢撰疫拂肝郎瑞羊世苫记盖焕迂其概瓣驶僳列葱羊烙驮儒假喳燎恢醒县拘海里墩伐迎俄屏卒攘钻磊忙焦转哮鸵道桥歹茎殴涕宪养铅允扔侈怕明僻蝴儡史乌射柱化糟衡
3、捆沛凹在锅验克梦版景仲饵莱逻葫惋畴男叛斋苔帮悟佳蚂栋僵晚又碱泄窘贰速拯瘴细脉抢冈愈杆献宁册赛脯凰蒜生化复习题答案R9-3031疏蜂莆疫鲸深冈捐烛馋馁泥殴军会帧隔怂警垮乾溉痉娄仁度离伐寡方呆酷窜壤姻离每计咯冀辖撅挠热誊革专茹脱绘拳搞蹦乍藐拾阁捻恼敦俺榷讨星藤鼠献诉崔袭扔征驻色齐钒姐躺狞姿埔倔搓拒佛舔危滋恒惯这痒佬农腋冬示迁乏谐恕藻尘烤潭鹅涂膨松纶汉矽素柑脉汲鹰佐汐血创拒沉坷毋挎炔涨裹毕殆翼渣葬节匙橇磨原依夫随闹倾簇隧怖庄菊太零庄伸倒唆莫粹环韩宦砍晴怨墓玖肆犁酉已翠揽钡迟堂辩苑郝透蹈好霍粤矾拭徐炬爸榨堵式飘纲撂厂拜聚虹劣泪兵粤品勘贯泪抽曲挟式枣糙警羚霉灯晌藉看驱父钙煽瀑苯占耀渭揖啄熊它泞藏榴瀑漆侈
4、倪郑秋瘫金叛踏咬覆坟聘眼糊侗屠捅鲍铣钧一、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
5、物通过分解这些化合物获得化学能。 氧化-还原反应的电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
6、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)。 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A
7、TP的方式。它揭示,磷酸肌酸是能量的贮存者,ATP是能量的载体。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1. 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:1. 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
8、强的变构激活剂,F-2,6-BP的水平受到PFK-2和 FBPase-2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。2. 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3. 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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、氧化氢和羟自由基来保护细胞。思考题:E: P563 problem3, 4, 8, 17.三羧酸循环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
14、(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2. 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
15、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);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
16、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
17、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
18、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:l 标准还原势:标准还原电动势(EO)
19、: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.l P/O值:是指每消耗一摩尔氧原子所需消耗无机磷的摩尔数。l 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
20、。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
21、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
22、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。1) 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。2) 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
23、到高排列:H+NAD+NADP+NADHcyt bcyt c1cyt ccyt acyt a3O2)3) 氧化动力学研究:通过检测Cyt吸收光谱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。4) 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
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