1.写出EMP途径中两步产能反应的反应式及催化此反应的酶。 2.在EMP途径中氧化还原反应的偶联反应式是什么?
3.己糖激酶与葡萄糖激酶在人体中存在的部位及催化特性有何区别?其生理意义是什么? 4.HMP途径有几步氧化反应?写出反应式,并标明酶的名称及辅酶。HMP途径生理意义是什么? 5.糖原磷酸化酶及糖原合成酶的活性是如何进行调控的?
6.假定由葡萄糖转变为丙酮酸的过程中,缺失磷酸果糖激酶,试问,此过程是否能实现?为什
么? 7.如何解释在丙二酸毒害的肌肉中,延胡索酸的加入也能引起琥珀酸的积累? 8.写出由草酰乙酸彻底氧化生成CO2和H2O的总反应式。
9.试解释为什么由于糖摄入量不足(长期饥饿)及由于胰岛素分泌不足引起的糖尿病 (血糖过高,
引起糖尿),均可造成由于体内乙酰CoA的积累而引起的酮症? 10.ATP是磷酸果糖激酶的底物,为什么ATP浓度高,反而会抑制磷酸果糖激酶?
11.饮用甲醇,会导致人死亡,甲醇本身是无毒的,但在醇脱氢酶的作用下,甲醇迅速变为甲
醛,甲醛是有毒性的。通常让甲醇中毒患者多饮酒可缓解病情,其原因何在? 12.已知一系列酶促反应,将导致由丙酮酸到α-酮戊二酸的净合成,该过程并没有消耗TCA
循环的中间物,写出这一系列酶作用的顺序。
五、计算题 1.(1) 向2.0 mL含柠檬酸和异柠檬酸的原始溶液中加入1.5 mL含有过量NAD+和异柠檬酸脱氢酶
溶液后,在l cm比色杯中测得OD340 = 0.48;
(2)向上述反应混合液中再加入3.5 mL含有乌头酸酶溶液后,同样测得OD340 = 0.48,计算原始溶液中柠檬酸、异柠檬酸的浓度(NADH在340 nm的消光系数为6.22 × l03 cm)。
2.向1.0 mL的6-磷酸-G和l-磷酸-G的混合溶液中加入1.0 mL含有过量的NADP+,Mg2+,6-磷酸
-G脱氢酶溶液,此溶液在l cm比色杯中测得OD340 = 0.57,当再加入1.0 mL磷酸-G变位酶后测得OD340 = 0.50。
计算:①原始溶液中6-磷酸-G的浓度; ②原始溶液中1-磷酸-G的浓度。 3.在pH = 7,25℃时酶促水解6-磷酸-G,使之生成G和Pi,若反应开始时6-磷酸-G的浓度为0.l M,
达到平衡时只有0.05%的6-磷酸-G存在,试计算:
①6-磷酸-G水解的Keq = ? ②逆反应的Keq = ?
4.在具有活跃呼吸的酵母细胞中,ATP/ADP比值约等于10,要使这个由磷酸甘油酸激酶所催
化的反应向着热力学上有利于合成1,3-二磷酸-甘油酸的方向进行,细胞内3-磷酸-甘油酸/1,3-二磷酸-甘油酸的比值应是多少?
已知,由磷酸-甘油酸激酶所催化的反应为:
ATP + 3-磷酸-甘油酸 → ADP + 1,3-二磷酸-甘油酸 ?Go’ = 17974 J (4300 卡)/mol Keq = 7.039 × 10-4
5.1-磷酸-G + UTP → UDP-G + PPi,已知:Keq = 1.0 ①计算在稳态条件下反应的?Go’ = ?
(设 [1-磷酸-G] = 10-4 M;[UTP] =10-3 M;[UDP-G] = 10-3M;[PPi] = 10-5M) ②在上述条件下反应进行的方向?
第九章 脂 类 代 谢
脂肪酸是生物体的重要能源,是燃籽分子,又是磷脂和糖脂的组分。油脂经酶水解成甘油和脂肪酸。甘油的去路有,一是磷酸化变为磷酸二羟丙酮参与酵解过程,二是重新用于油脂的
+
合成,三是通过糖异生作用生糖。脂肪酸在有ATP、辅酶A和Mg2存在以及脂酰CoA合成酶的催化作用下生成脂酰CoA。由肉碱转运通过线粒体内膜转运至线粒体内,并在线粒体基质中经由重复的四个反应序列(?-氧化)而降解,这四步反应是:L-与FAD相连的氧化作用。脂酰CoA以FAD为辅基的脂酰CoA脱氢酶催化,生成?-,?-不饱和脂肪酸。
2.水化作用。上述产物经脂酰CoA水化酶加水形成β-酮脂酰CoA。
3.与NAD+相连的氧化作用。L-羟脂酰CoA再经以NAD为辅酶的?-羟脂酰CoA脱氢酶作用生成?-酮脂酰CoA。
+
4.被辅酶A的硫解作用。?-酮脂酰CoA在硫解酶作用下,与HSCoA作用,裂解为乙酰CoA和少了二个碳原子的脂酰CoA。
重复此四步骤,最终将脂酰CoA转变为乙酰CoA(也可能有丙酰CoA)。氧化步骤中形成的FADH2和NADH2通过呼吸链,彻底氧化。而硫解步骤中所形成的乙酰CoA,在正常精况下则与草酰乙酸缩合而进入三羧酸循环。在动物肝细胞中,乙酰CoA可生成酮体乙酰乙酸、?-羟丁酸和丙酮,它们是正常的燃料分子,通常不会积累。在饥饿和患糖尿痛时,会有大量的乙酰乙酸、?-羟丁酸和丙酮聚集于血液中造成酮症。
脂肪酸是在细胞溶质中通过与?-氧化不同的途径合成的。所有不同来源的乙酰CoA是脂肪酸链所有碳原子的直接前身物,合成开始于乙酰CoA羧化为丙二酰CoA。由ATP推动的这一反应是由乙酰CoA羧化酶催化的。柠檬酸是通过变构作用促进脂肪酸合成的这一步关键步骤。脂肪酸合成的中间产物都是连在一种酰基载体蛋白(ACP)上,原初反应由乙酰CoA形成已酰-ACP,由丙二酰CoA形成丙二酰-ACP。然后经历缩合、还原、脱水、还原四步反应增加一个二碳单位,形成丁酰-ACP。如此循环,经过7次连续反应,使脂肪酸的碳链不断从羧基端延长,直至最终形成软脂酸。以柠檬酸裂解为基础的反应循环将乙酰基从线粒体中带入细胞溶质中,后者是合成脂肪酸的碳源。
软脂酸在线粒体中可以与乙酰CoA反应延长碳链,也可以在微粒体中与丙二酸单酰CoA反应延长碳链。棕榈油酸和油酸在动物体内分别来自软脂酸和硬脂酸。多烯酸由油酸和棕榈油酸经去饱和氧化酶进一步作用而成。哺乳类没有向C-9以外引入双键的酶,因此饮食中需要亚油酸和亚麻酸。
甘油三酯合成需两种主要前体:L-?-磷酸甘油和脂酰CoA,由以下反应生成:其中两分子酯酰辅酶A与甘油-3-磷酸作用形成L-磷脂酸,然后又脱去磷酸并由第三个酯酰辅酶A分子酰化而成。磷脂酸也是磷脂的主要前体,在动物机体中,磷脂酸水解产物甘油二酯与胞苷二磷酸乙醇胺作用形成磷脂酰乙醇胺,后者还可由S-腺苷蛋氨酸甲基化而形成磷脂酰胆碱。磷脂酰胆碱也可由CDP-胆碱和磷脂酸水解产物甘油二酯形成。磷脂酸还能与CTP反应形成胞嘧啶核苷二磷酸二脂酰甘油酯,它是磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、心磷脂等的前体。磷脂酰丝氨酸又可脱羧形成磷脂酰乙醇胺。
胆固醇生物合成从乙酰CoA缩合开始,其中27个碳中有15个来自于甲基碳,12个来自于羧基碳。其合成酶系存在于内质网和胞液部分,并且有胞液中的辅助因素如NADPH与ATP等参与。胆固醇由乙酰CoA经由三个重要步骤形成。羟甲基戊二酰CoA是动物体内脂酸代谢和胆固醇合成的分支点,一是于线粒体中裂解成乙酰乙酸和乙酰CoA,二是被还原成MVA,进行胆固醇的合成。HMG-CoA还原酶催化由HMG-CoA→MVA,为胆固醇合成的限速步骤。
胆固醇是胆酸和固醇类激素的前体。
一、是非题
1.脂肪酸的?-氧化分解是指从脂酸分子的?-碳原子处开始进行的氧化分解。
2.从乙酰CoA合成1分子软脂酸,需消耗8分子ATP。
3.酰基载体蛋白(ACP)是饱和脂肪酸碳链延长途径中的二碳单位的活性供体。 4.磷脂酸是合成三酰基甘油和磷脂的共同中间物。 5.所有脂酸通过?-氧化降解可全部生成乙酰CoA。
6.胆固醇在体内可由乙酰CoA为原料合成,胆固醇在体内最终氧化分解可生成CO2和H2O。 7.当肠道完全缺失胆汁时,脂类吸收显著受阻,其特征之一是可能引起维生素K的缺乏症。 8.肉(毒)碱是一种对脂酰基进出线粒体起重要作用的载体。
9.脂酸通过?-氧化循环每生成l mol乙酰CoA可产生5 mol ATP,并同时消耗2 mol 氧原子。 10.脂肪酸的全程合成 (脂酸合成酶系作用)需要丙二酸单酰CoA作为中间物提供活化的二碳供
体。 11,丙酸氧化的中间产物之一是甲基丙二酸单酰CoA。
12.酮症可以由饥饿引起,而糖尿病患者通常体内酮体的水平也很高。
13.在动物组织中从葡萄糖合成脂肪酸的主要中间产物是乙酰CoA,由乙酰CoA生成脂肪酸,
此过程需肉碱参与。 14.由甘油和软脂酸生物合成1分子三软脂酰甘油需消耗4个高能磷酸键。 15.在胞浆中脂肪酸合成的限速因素是由乙酰CoA羧化酶所催化的一步反应。
16.脂肪酸合成酶系是由七种酶和一种无酶活性的酰基载体蛋白(ACP)组成的。
二、填空题
1.脂肪酸氧化分解的 学说是Knoop于1904年最初提出来的。他以 基取代脂肪酸
的―――位碳原子上的氢作标记,通过特定的实验方法予以证明。 2.脂肪酸的?-氧化过程包括 、 、和 四个步骤。 3.参与脂肪酸?-氧化的脂肪酸活性形式是 ,催化其生成的酶是 。
4.存在于胞浆中的脂酸合成酶系是一个催化由 与 生成软脂酸的全部酶所共同
构成的复合体。
5.在软脂酸合成中的一步限速反应是由 酶催化,由 生成 的反应。
该酶的辅基是 ,酶的活性受TCA循环的中间物 的正调节 (激活)。
6.酮体是由 、 和 三种化合物组成,它们是在动物
一一 (器官)中形成,但其氧化是在―――(器官)中进行的。
7.1 mol油酸 (C18?1)彻底氧化可净产生ATP摩尔数是 ,同时消耗氧(O2)的摩尔数
+
是 。由乙酰CoA合成1 mo1油酸需消耗还原能 (力) NADPH+H的摩尔数是 。 8.对于奇数碳的脂肪酸经?-氧化除产生乙酰CoA外,还可产生一个 ,后者主要代谢途径
之一是在 等酶的作用下转变成 而进入TCA循环彻底氧化。 9.由磷酯酰乙醇胺合成磷酯酰胆碱的过程中,甲基的供体是 ,它是由 衍生而来的。 10.磷脂酶A水解磷脂可生成 和 。
11.在所有细胞中,活化脂酰基的主要载体是 ,1个酯酰基的活化需消耗高能磷酸键的数
目是 。 12.在磷脂合成中,活性中间物 在功能上类似于糖原合成中葡萄糖基的活性形式 。
三、选择题
1.三酰基甘油生物合成的第一个中间产物是:
A.2-酰基甘油 B.l,2-二酰基甘油 C.L-溶血磷脂酸 D.L-磷脂酸
2.脂肪大量动员时,肝内生成的乙酰CoA主要转变为:
A.葡萄糖 B.胆固醇 C.脂肪酸 D.酮体 3.脂肪酸去饱和作用需要:
A.腊酰CoA脱氢酶 B.混合功能氧化酶系 C.?-酮脂酰CoA脱氢酶 D.?-羟酯酰CoA脱氢酶 4.下列化合物中不是脂肪酸?-氧化的中间物是:
A,L-?-羟丁酰CoA B,反-α,?-烯脂酰CoA C.?-酮辛酰CoA D.D-?-羟辛酰CoA 5.有关?-氧化的以下说明,其中错误的是, A,起始于脂酰CoA
B.这过程涉及到NADP的还原
C.包括脱氢、水化、脱氢、硫解四步循环过程
D.?-氧化是在细胞的线粒体基质中进行的
6.在脂酸生物合成中,将乙酰基直接从线粒体内转移到胞浆中的化合物是,
A.乙酰CoA B.乙酰-ACP C.草酰乙酸 D.柠檬酸
7.Refsum氏病患者的组织和血液中堆积了高浓度的植烷酸(3,7,1l,15-四甲基十六烷酸),这是由
于下列哪个酶促途径被损害?
A.脂酸的α-氧化 B.脂酸的?-氧化
C.脂酸的ω-氧化 D.丙酰CoA转变为琥珀酰CoA
8.肝脏脂酸合成酶复合物的纯化制剂和乙酰CoA,及用14C标记羧基碳的丙二酸单酰
+
CoA(HOO14C-CH2-CO~SCoA),ACP,NADPH+H等一起保温,分离合成软脂酸并测定14C的分布,结果是: A.所有奇数碳被标记 B.所有偶数碳被标记
C.没有一个碳被标记 D.除C16外所有偶数碳被标记 9.胞浆中脂酸合成的限速因素是由下列酶中之一所催化的反应过程:
A.缩合酶 B.水化酶 C.酯酰基转移酶 D.乙酰CoA羧化酶 10.在胆甾醇的生物合成中,下列反应哪一步是限速反应及代谢调节点:
A.3-羟-3甲戊二酸单酰CoA→羟甲戊酸
B.焦磷酸拢牛儿脂→焦磷酸法呢酰
C.鳖烯→羊毛甾醇 D.羊毛甾醇→胆甾醇
11.l g软脂酸(分子量= 256)较1 g葡萄糖(分子量=180)彻底氧化所释放的ATP数大约高多少倍:
A.2 B.2.5 C.3 D.3.5
12.分解代谢时生成的CO2和消耗O2的分子比值称为呼吸墒 (RQ),葡萄糖RQ = 1,软脂酸的RQ大约应是:
A.0.5 B.0.6 C.0.7 D.l.2
13.下列化合物不参与由乙酰CoA合成软脂肪酸的反应是:
+
A.丙酮酸 B.NADPH+H C.CO2 D.ATP E.生物素 14.下列化合物不参与三酰基甘油的合成的是:
A.α-磷酸甘油 B.CDP-二酰基甘油
C.L-磷脂酸 D.脂酰CoA 15.乙酰CoA羧化酶的变构抑制剂是:
+
A.柠檬酸 B.CoA-SH C,长链酯酰CoA D.ATP 16,酰基载体蛋白是指:
A.载脂蛋白 B.带有酰基的载体蛋白 C.脂酸合成酶复合物的核心组分 D,存在脂酸合成酶复合物表面的蛋白
17.由乙酰CoA在胞浆中合成一分子硬脂酸需NADPH的分子数:
A.8 B.9 C.l6 D.18 18.随着?-氧化循环的不断进行,下列化合物中不能产生的是:
A.乙酰CoA B.脂酰CoA C.NADH+H+;FADH2 D.H2O
四、问答题
1.说明脂酰CoA穿过线粒体内膜进入线粒体基质的机制。 2.脂肪酸合成酶系的组成及作用机理是什么?
3.试比较脂肪酸的?-氧化循环与TCA循环中哪些反应顺序相类似? 4.试比较脂肪酸全程合成过程与脂肪酸?-氧化过程有哪些不同? 5.酮体是如何生成的?又是如何被氧化的?
6.为生么糖摄取不足的爱斯基摩人,从营养角度讲,食用奇数碳原子的脂肪酸的脂肪比食用偶
数碳原子的脂肪酸的脂肪好? 7.用肝脏细胞提取液(含由乙酰CoA合成软脂酸全程合成所需要的全部酶系及各种因子),将
标记乙酰CoA、NADPH+H+加入一起保温一定时间后,分离合成的产物软脂酸,并测定其分子中标记*C的分布情况。 8.利用脂肪酸合成酶系的纯酶制剂及必需的辅助因子存在情况下,进行下列实验:
(1)假设3H标记乙酰CoA的甲基碳上的氢,丙二酰CoA不标记。试问:每分子软脂酸将掺入
多少3H原子? (2)假设丙二酰CoA中-CH2的H被标记(HOOC-C3H2CO~SCoA),乙酰CoA不标记,试问:每
分子软脂酸将掺入多少3H原子? 9.已知在生鸡蛋清中含有抑制生物素活性的蛋白质,据此,试解释为什么鸡蛋不宜生吃?如长
期食用生鸡蛋将会影响体内糖脂代谢的哪些过程?会引起什么后果? 10.一个正常饲养的动物用14C标记甲基的乙酸(14CH2COOH)静脉注射,几小时后动物死了,从
肝脏中分离出糖原和甘油三酯,测定其放射性的分布情况。
(1) 预期分离得到的糖原和甘油三酯的放射水平是否相同?为什么? (2) 利用结构式指出甘油三酯中哪些碳原子被大量标记? 11.细胞内草酰乙酸的浓度对脂肪酸合成有何影响?
12.一种有争议的快速减肥膳食认为,敞开吃高蛋白高脂类(几乎完全缺糖)即可达到减肥的
目的。但食用这种膳食的人,经常自述呼吸不佳,从代谢的角度给予一个较为合理的解释,说明这种膳食对减肥是否有效?
五、计算题
1. (1)假设一个体重70 kg重的成年人,其体重的15%是脂肪。计算,从脂肪全部氧化可获得总能量为多少千焦?(设每克脂肪氧化产生37.62J (9卡)能量)
(2)假设一个人所需要的基础能量大约是9.36 kJ(2千卡)/天,若仅仅利用氧化脂肪为唯一能源,此人能活多久?