生物化学简明教程(第4版)__张丽萍__课后答案(6)

2019-04-16 17:01

此鱼藤酮对人体和所有的动物都有潜在的毒性。

(3) 当鱼藤酮存在时, NADH 呼吸链的电子传递中断,但不影响FADH2呼吸链和底物水平磷酸化的进行,理论上1mol琥珀酰辅酶A还将生成5molATP。

5.2, 4―二硝基苯酚(DNP)是一种对人体毒性很大的物质。它会显著地加速代谢速率,使体温上升、出汗过多,严重时可导致虚脱和死亡。20世纪40年代曾试图用DNP作为减肥药物。

(1)为什么DNP的消耗会使体温上升,出汗过多? (2)DNP作为减肥药物的设想为何不能实现?

解答:(1)因DNP是解偶联剂,电子传递释放的自由能不能以ATP的形式捕获而是以热的形式散失,从而使体温升高,大量出汗。

(2)因DNP可促进细胞代谢速率而增加能量的消耗起到减轻体重的作用,但是DNP有明显的副作用,使其不能作为减肥药物。

6.某女教师24h需从膳食中获得能量8?360kJ(2?000kcal),其中糖类供能占60%,假如食物转化为ATP的效率是50%,则膳食糖类可转化为多少摩尔ATP?

解答:略。

7.标准条件下,下述反应是否能按箭头反应方向进行?(假定每个反应都有各自的酶催化)

(1) FADH2 + NAD+ (2) 琥珀酸 + FAD(3) β-羟丁酸 + NAD+

FAD + NADH + H+ 延胡索酸 + FADH2 乙酰乙酸 + NADH + H+

解答:(3)可按反应方向进行。

FAD+2H++2e-→FADH2 延胡索酸+2H++2e-→琥珀酸 乙酰乙酸+2H++2e-→β-羟丁酸

NAD++2H++2e-→NADH

(1)FADH2 + NAD+

FAD + NADH + H+

= -0.32-(-0.18)= -0.14 反应不能进行。 (2)琥珀酸 + FAD

延胡索酸 + FADH2

-0.18 -0.031 -0.346 -0.32

= -0.18-(-0.031)= -0.15 反应不能进行。 (3)β-羟丁酸 + NAD+

乙酰乙酸 + NADH + H+

= -0.32-(-0.346)= 0.026 反应能进行。

8.已知共轭氧化还原对NAD+/NADH 和丙酮酸/乳酸的E0?分别为 -0.32V 和-0.19V,试问:

(1) 哪个共轭氧化还原对失去电子的能力大?

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(2) 哪个共轭氧化还原对是更强的氧化剂?

(3) 如果各反应物的浓度都为 lmol/L, 在 pH =7.0和25℃时, 下面反应的?G是多少?

解答:

'?丙酮酸 + NADH + H+ 乳酸 +NAD+

(1) 氧化还原电位E0的数值愈低,即供电子的倾向愈大,愈易成为还原剂,所以NAD+/NADH氧化还原对失去电子的能力强;

(2)丙酮酸/乳酸氧化还原对的氧化还原电位E0的数值较高,得到电子的能力较强,是更强的氧化剂;

(3) 根据公式G?θ=-nFΔE?θ计算, G?θ=-26 kJ/mol。

9 糖代谢

1.假设细胞匀浆中存在代谢所需要的酶和辅酶等必需条件,若葡萄糖的C-1处用14C标记,那么在下列代谢产物中能否找到14C标记。

(1)CO2;(2)乳酸;(3)丙氨酸。 解答:

(1)能找到14C标记的CO2 葡萄糖→→丙酮酸(*C1) →氧化脱羧生成标记的CO2。 (2)能找到14C标记的乳酸 丙酮酸(*C1)加NADH+H+还原成乳酸。

(3)能找到14C标记的丙氨酸 丙酮酸(*C1) 加谷氨酸在谷丙转氨酶作用下生成14C标记的丙氨酸。

2.某糖原分子生成 n 个葡糖-1-磷酸,该糖原可能有多少个分支及多少个α-(1—6)糖苷键(*设:糖原与磷酸化酶一次性作用生成)?如果从糖原开始计算,lmol葡萄糖彻底氧化为CO2和H2O,将净生成多少mol?ATP?

解答:经磷酸化酶作用于糖原的非还原末端产生n个葡萄糖-1-磷酸, 则该糖原可能有n+1个分支及n+1个α-(1—6)糖苷键。如果从糖原开始计算,lmol葡萄糖彻底氧化为CO2和 H2O, 将净生成33molATP。

3.试说明葡萄糖至丙酮酸的代谢途径,在有氧与无氧条件下有何主要区别?

解答:(1) 葡萄糖至丙酮酸阶段,只有甘油醛-3-磷酸脱氢产生NADH+H+ 。 NADH+H+

代谢去路不同, 在无氧条件下去还原丙酮酸; 在有氧条件下,进入呼吸链。

(2) 生成ATP的数量不同,净生成2mol ATP; 有氧条件下净生成7mol ATP。

葡萄糖至丙酮酸阶段,在无氧条件下,经底物磷酸化可生成4mol ATP(甘油酸-1,3-二磷酸生成甘油酸-3-磷酸,甘油酸-2-磷酸经烯醇丙酮酸磷酸生成丙酮酸),葡萄糖至葡糖-6-

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磷酸,果糖-6-磷酸至果糖?1,6?二磷酸分别消耗了1mol ATP, 在无氧条件下净生成2mol ATP。在有氧条件下,甘油醛-3-磷酸脱氢产生NADH+H+进入呼吸链将生成2×2.5mol ATP,所以净生成7mol ATP。

4.O2没有直接参与三羧酸循环,但没有O2的存在,三羧酸循环就不能进行,为什么?丙二酸对三羧酸循环有何作用?

解答:三羧酸循环所产生的3个NADH+H+和1个FADH2需进入呼吸链,将H+和电子传递给O2生成H2O。没有O2将造成NADH+H+和FADH2的积累,而影响三羧酸循环的进行。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竟争性抑制剂,加入丙二酸会使三羧酸循环受阻。

5.患脚气病病人丙酮酸与α–酮戊二酸含量比正常人高(尤其是吃富含葡萄糖的食物后),请说明其理由。

解答:因为催化丙酮酸与α–酮戊二酸氧化脱羧的酶系需要TPP作酶的辅因子, TPP是VB1的衍生物,患脚气病病人缺VB1, 丙酮酸与α–酮戊二酸氧化受阻, 因而含量比正常人高。

6.油料作物种子萌发时,脂肪减少糖増加,利用生化机制解释该现象,写出所经历的主要生化反应历程。

解答:油料作物种子萠发时,脂肪减少,糖増加,表明脂肪转化成了糖。转化途径是:脂肪酸氧化分解成乙酰辅酶A,乙酰辅酶A经乙醛酸循环中的异柠檬酸裂解酶与苹果酸合成酶催化, 生成草酰乙酸,再经糖异生转化为糖。

7.激烈运动后人们会感到肌肉酸痛,几天后酸痛感会消失.利用生化机制解释该现象。 解答:激烈运动时, 肌肉组织中氧气供应不足, 酵解作用加强, 生成大量的乳酸, 会感到肌肉酸痛,经过代谢, 乳酸可转变成葡萄糖等其他物质,或彻底氧化为CO2和 H2O, 因乳酸含量减少酸痛感会消失。

8.写出UDPG的结构式。以葡萄糖为原料合成糖原时,每增加一个糖残基将消耗多少ATP?

解答:以葡萄糖为原料合成糖原时 , 每增加一个糖残基将消耗3molATP。过程如下:

???葡萄糖?ATP???G?6?P?ADP(激酶催化),

???G?6?P???G?1?P(己糖磷酸异构酶催化),

???G?1?P?UTP???UDPG?PPiPPi?H2O???2Pi(UDPG焦磷酸化酶催化),

再在糖原合成酶催化下,UDPG将葡萄糖残基加到糖原引物非还原端形成α-1,4-糖苷键。

9.在一个具有全部细胞功能的哺乳动物细胞匀浆中分别加入1mol下列不同的底物,每种底物完全被氧化为CO2和H2O时,将产生多少摩尔?ATP分子?

(1) 丙酮酸 (2)烯醇丙酮酸磷酸 (3) 乳酸 (4) 果糖-l,6-二磷酸

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(5)二羟丙酮磷酸 (6)草酰琥珀酸

解答:(1) 丙酮酸被氧化为CO2和H2O时,将产生12.5mol ATP; (2)磷酸烯醇式丙酮酸被氧化为CO2和H2O时,将产生13.5mol ATP; (3) 乳酸被氧化为CO2和H2O时,将产生15mol ATP;

(4) 果糖?1,6?二磷酸被氧化为CO2和H2O时,将产生34mol ATP; (5) 二羟丙酮磷酸被氧化为CO2和H2O时,将产生17mol ATP; (6)草酰琥珀酸被氧化为CO2和H2O时,将产生20mol ATP。

10 脂质的代谢

1.脂肪是如何分解和合成的?

解答:生物体利用三酰甘油是通过脂肪酶水解三酰甘油生成甘油与脂肪酸。甘油和脂肪酸在组织内进一步氧化生成CO2、水及能量。合成脂肪所需的甘油-3-磷酸可由糖酵解产生的二羟丙酮磷酸还原而成,亦可由脂肪动员产生的甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与ATP作用而成。脂肪酸经活化生成的脂酰辅酶A与甘油-3-磷酸缩合生成磷脂酸;二羟丙酮磷酸也能与脂酰CoA作用生成脂酰二羟丙酮磷酸,然后还原生成溶血磷脂酸,溶血磷脂酸和脂酰CoA作用可生成磷脂酸。磷脂酸在磷脂酸磷酸酶作用生成二酰甘油及磷酸。二酰甘油与另一分子的脂酰CoA缩合即生成三酰甘油。

详见10.2和10.3节。

2.什么是β-氧化?1mol硬脂酸彻底氧化可净产生多摩尔ATP?

解答:脂肪酸氧化作用是发生在β碳原子上,逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下,这个作用即β-氧化。它经历了脱氢(辅酶FAD),加水,再脱氢(辅酶NAD+),硫解四步骤,从脂肪酸链上分解下一分子乙酰CoA。1mol硬脂酸(十八碳饱和脂肪酸)彻底氧化可净产生120mol摩尔ATP。1.5×8+2.5×8+10×9-2=12+20+90-2=120 mol ATP。

详见10.2.2中的“脂肪酸β-氧化过程中的能量转变”。 3.脂肪酸除β-氧化途径外,还有哪些氧化途径?

解答:脂肪酸除主要进行β-氧化作用外,还可进行另两种方式的氧化,即α-氧化与ω-氧化。

在α-氧化途径中长链脂肪酸的α-碳在加单氧酶的催化下氧化成羟基生成α-羟脂酸。羟脂酸可转变为酮酸,然后氧化脱羧转变为少一个碳原子的脂肪酸。此外脂肪酸的末端甲基(ω-端)可经氧化作用后转变为ω-羟脂酸,然后再氧化成?,?-二羧酸进行β-氧化,此途径称为ω-氧化。含奇数碳原子的脂肪酸也可进行β-氧化,但最后一轮,产物是丙酰CoA和乙酰CoA。丙酰CoA经代谢生成琥珀酰CoA。也可以经其他代谢途径转变成乳酸及乙酰CoA

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进行氧化。

详见10.2.3中的“奇数碳链脂肪酸的氧化”和10.2.3中的“α-氧化和ω-氧化”。 4.C16:1与相同碳原子数的饱和脂肪酸氧化途径有何区别?

解答:几乎所有生物体的不饱和脂肪酸都只含有顺式双键,且多在第9位,而β-氧化中的△2-反烯脂酰CoA水化酶和β-羟脂酰CoA脱氢酶具有高度立体异构专一性,所以不饱和脂肪酸的氧化除要有β-氧化的全部酶外,还需要△3-顺, △2-反烯脂酰CoA异构酶和△2-反,△4-顺二烯脂酰CoA还原酶。详见 10.2.2.5“不饱和脂肪酸的氧化”。不饱和脂肪酸C16:1比相同碳原子数的饱和脂肪酸少生成1.5个ATP。

5.酮体是如何产生和氧化的?为什么肝中产生的酮体要在肝外组织才能被利用' 解答:丙酮、乙酰乙酸、β-羟丁酸在医学上称为酮体,其如何产生和氧化详见10.2.4.1 “酮体的生成”和10.2.4.2 “酮体的氧化”。肝产生的酮体要在肝外组织才能被利用,是因为肝中有活力很强的生成酮体的酶,但缺少利用酮体的酶。

6.脂肪酸是如何进行生物合成的?

解答:详见 10.3.2“脂肪酸的生物合成”。

7.1mol三辛脂酰甘油在生物体内分解成CO2和H2O时,可净产生多少摩尔ATP? 解答:1mol三辛脂酰甘油在生物体内加H2O分解成1mol甘油和3mol辛酸。甘油氧化成CO2和H2O时,可净产生18.5mol ATP,3mol辛酸经3次β-氧化,生成4mol乙酰CoA。3mol辛酸:3×【1.5×3+2.5×3+10×4-2】=150mol ATP,1mol三辛脂酰甘油可净产生168.5mol ATP。

8.试以磷脂酰胆碱为例叙述磷脂合成和分解的途径。

解答:磷脂酰胆碱的合成详见10.4节,分解见10.1.2“磷脂的酶促水解”。 9.胆固醇在体内是如何生成、转化和排泄的? 解答:详见10.5节。

11 蛋白质分解和氨基酸代谢

1.蛋白质在细胞内不断地降解又合成有何生物学意义?

解答:细胞不停地将氨基酸合成蛋白质,并又将蛋白质降解为氨基酸。这种看似浪费的过程对于生命活动是非常必要的。首先可去除那些不正常的蛋白质,它们的积累对细胞有害。其次,通过降解多余的酶和调节蛋白来调节物质在细胞中的代谢。研究表明降解最迅速的酶都位于重要的代谢调控位点上,这样细胞才能有效地应答环境变化和代谢的需求。另外细胞也可以蛋白质的形式贮存养分,在代谢需要时将其降解产生能量供机体需要。

2.何谓氨基酸代谢库?

解答:所谓氨基酸代谢库即指体内氨基酸的总量。

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