生物化学(动态部分)问答题参考答案

时间:2024.4.5

2、1分子软脂酸完全氧化成CO2和H2O可生成多少分子ATP?并说明计算过程。 1分子软脂酸经β-氧化,则生成8分子乙酰CoA,7分子FADH2和7分子NADH+H+。

1分子乙酰CoA在三羧酸循环中氧化分解,一个乙酰CoA生成12个ATP,所以 12×8=96ATP。

7分子FADH2经呼吸链氧化可生成2×7=14 ATP。

7分子NADH+H+经呼吸链氧化可生成3×7=21ATP。

三者相加,减去消耗掉1个ATP,实得96+14+21-1=130mol/LATP。

所以1分子软脂酸完全氧化,即可生成130分子ATP。

3、简述遗传密码的基本性质。

1)密码子不重叠。每3个核苷酸为一个单位,组成一个密码子,相互间不重复和交叉。2)密码子的通用型。所有的生物都共用一套密码子。3)密码子的简并性。除个别氨基酸外,一个氨基酸具有2个以上的密码子,且多是第三位的核苷酸不同。4)密码子的连续性。2个密码子之间没有任何核苷酸的间隔,是连续的进行排列的。5)密码子的摆动性。密码子与反密码子的配对关系,第一、二碱基的配对是标准的,第三个碱基为非标准配对,这种碱基的配对识别具有一定的摆动性。

简述Chargaff 定则。

在DNA的碱基组成规律为:嘌呤的总数等于嘧啶的总数(A+G=T+C); A+C=G+T; A=T,

G=C; DNA分子的碱基组成具有种属的特异性,但不具有组织器官的特异性。 EMP途径在细胞的什么部位进行? 它有何生物学意义?

EMP途径在细胞的细胞质中进行。

其生物学意义为:为机体提供能量;是糖分解的有氧分解和无氧分解的共同途径;其中间产物是合成其他物质的原料;为糖异生提供基本的途径。

氨基酸脱氨后产生的氨和?-酮酸有哪些主要的去路?

氨的去路:在血液中通过丙氨酸,谷氨酰胺的形式进行转运,氨的再利用或储存;直接排出,

或转变成尿酸、尿素而排出。

?-酮酸的主要去路:合成氨基酸;氧化生成CO2及水;转变成脂肪和糖。

三羧酸循环为什么只能在有氧条件下进行? 该循环对生物有何意义?

三羧酸循环是机体获得能量的主要方式,所生成的NADH, FADH2需通过呼吸链的代谢后才能保证三羧酸循环的进行,而呼吸链是在有氧的条件下进行, 所以三羧酸循环也只能在有氧的条件下进行。

三羧酸循环的生物意义:是机体获得能量的主要方式;是物质代谢的总枢纽,使糖、脂类、蛋白质代谢相互联系起来;其中间产物也可合成机体的其他物质。

肽链合成后的加工处理主要有哪些方式?

肽链合成后经过一定的处理才能形成活性的蛋白质。

肽链的主要处理方式有:

1)肽链末端的修饰,通过水解的方式去处末端的氨基酸;

2)肽链的共价修饰,对氨基酸的残基进行共价修饰,如磷酸化、乙酰化等方式。

3)肽链的水解修饰,某些大分子蛋白质需经过水解修饰成若干个活性肽发挥作用。 磷酸戊糖途径有什么生理意义?

1)NADPH为许多物质的合成提供还原力; 2)维护红细胞及含巯基蛋白的正常; 3)联系戊糖代谢的途径; 4)为细胞提供能量。

举2例说明核苷酸及其衍生物在代谢中的作用。

ATP可以提供糖、脂肪、蛋白质等代谢过程中的能量;其含量的高低可影响代谢途径和代谢方向;可用于核酸的合成;物质的运输等。

GTP可用于核酸的合成;可参与脂肪、蛋白质的代谢。

或FAD、NADH、NADPH等参与氧化还原反应;储存生物能;通过呼吸链合成ATP等。

用色氨酸操纵子模型说明合成酶的阻遏机理。

47. 色氨酸操纵子包括依次排列着的启动子(操作区)和五个结构基因(可生成5个与色氨

酸合成有关的酶蛋白)。色氨酸操纵子的操纵基因不编码任何蛋白质,它是与有活性的阻遏蛋白结合的部位。阻遏蛋白是一种变构蛋白,当细胞中色氨酸水平低时,色氨酸阻遏蛋白处于失活状态,这时RNA聚合酶同启动子结合,使色氨酸合成酶基因转录。当细胞中色氨酸水平升高,色氨酸通过同其阻遏蛋白结合,改变了阻遏蛋白的构象,使其活化,激活了的阻遏蛋白同基因表达调控区中的操作区序列结合,阻断了RNA聚合酶同启动子结合,而导致色氨酸合成酶基因转录关闭。这是一种负调控机制。

48. 简述三羧酸循环的关键酶及调节因素,并总结三羧酸循环的生理意义。

三羧酸循环主要受两方面的调控:三羧酸循环本身所具有的内部相互制约系统的调节

2+ADP、ATP和Ca对三羧酸循环的调节

三羧酸循环的关键酶:柠檬酸合酶 促进?草酰乙酸、乙酰辅酶A浓度上升 抑制?柠檬酸浓度上升、NADH、琥珀酰辅酶A

2+异柠檬酸脱氢酶 促进? Ca、ADP是变构促进剂

抑制? NADH强烈抑制、ATP

2+α-酮戊二酸脱氢酶系 促进? Ca

抑制? NADH、琥珀酰辅酶A

三羧酸循环的生理意义: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。

中间产物在许多生物合成中充当前体原料。

三羧酸循环是新陈代谢的中心环节。

46. 什么是氧化磷酸化?试用化学渗透学说解释氧化磷酸化机制。

伴随电子从底物到氧的传递,ADP被磷酸化形成ATP的酶促过程即是氧化磷酸化。化学渗

透学说是目前最有说服力的解释氧化磷酸化作用机理的学说:认为电子传递释放出的

++自由能驱动H从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙,从而形成跨线粒体内膜的H电

+化学梯度。当H通过FOF1-ATP合酶回流进入线粒体基质时生成ATP。

47. 请写出原核生物蛋白质的生物合成过程的五个阶段及所需要的RNA种类和作用。 蛋白质合成的4(5)个阶段:氨基酸活化,形成氨酰tRNA;70S起始复合物的形成;核糖

体沿mRNA由5?向3?移动的同时肽链延伸(进位、肽链的形成、移位);肽链合成的终止与释放。(肽链的后加工)。

参与蛋白质合成的RNA有三类:mRNA(信使RNA)蛋白质合成的模板。tRNA(转运RNA)转运活化的氨基酸至mRNA模板上。rRNA(核糖体RNA)核糖体是蛋白质合成的场所。

48. 举例说明,为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路? 三羧酸循环是乙酰CoA最终氧化生成CO2和H2O的途径;

糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化;

脂肪分解产生的甘油可通过糖有氧氧化进入三羧酸循环氧化,脂肪酸经?-氧化产生乙

酰CoA可进入三羧酸循环氧化;

蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧酸循环,同时,三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受NH3后合成非必需氨基酸。

所以,三羧酸循环是三大物质的共同通路。

请用乳糖操纵子模型说明诱导酶的诱导机理。

乳糖操纵子包括依次排列着的启动子、操纵基因、和三个结构基因。乳糖操纵子的操纵基因

不编码任何蛋白质,它是另一位点上调节基因所编码的阻遏蛋白的结合部位。阻遏蛋白是一种变构蛋白,如果细胞中没有乳糖或其他诱导物时阻遏蛋白就结合在操纵基因上,阻止了结合在启动子上的RNA聚合酶向前移动,使转录不能进行。当细胞中有乳糖或其他诱导物的情况下阻遏蛋白便与它们相结合,结果使阻遏蛋白的构象发生改变而不能结合到操纵基因上,转录得以进行,从而使吸收和分解乳糖的酶被诱导产生。 以软脂酸和葡萄糖为例,计算脂和糖彻底氧化时每个碳的产能效率大小。

软脂酸(16:0)的彻底氧化包括β-氧化和TCA两个过程,1分子软脂酸总共产生129分子ATP,供能效率129/16=8.06ATP/C。具体的能量产生和消耗细节如下:

<1>脂肪酸的活化与转运:将胞浆中的软脂酸变成线粒体中的软脂酰CoA,消耗2分子ATP

<2>线粒体内的β-氧化:将软脂酰CoA变成乙酰辅酶A,1次β-氧化产生5分子ATP,总共要经过7次β-氧化,产生35分子ATP。

<3>乙酰辅酶A在TCA循环中被彻底氧化成CO2和H2O,1分子乙酰辅酶A产生12分子ATP,软脂酸可以生成8分子的乙酰辅酶A,共产生96分子ATP。

葡萄糖(C6H12O6)的彻底氧化包括EMP、丙酮酸的氧化脱羧、TCA循环三个过程,1分子葡萄糖总共产生36~38分子ATP,供能效率36~38/6=6~6.33ATP/C。具体的能量产生和消耗细节如下:

<1>在胞浆中进行的EMP途径,1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸,总共产生6~8分子ATP。

<2>在线粒体中进行的2次丙酮酸的氧化脱羧过程产生2分子NADH+H+,可以制造6分子ATP。

<3>在线粒体中进行2次TCA过程产生24分子ATP。

葡萄糖供能效率为6~6.33ATP/C,软脂酸供能效率为8.06ATP/C,软脂酸高出葡萄糖27.3%~34.3%,说明脂类的供能效率大于糖类。

DNA的半保留复制和DNA的半不连续复制是相同的概念吗,请解释之。

DNA的半保留复制和DNA的半不连续复制不是相同的概念。在体内,DNA的两条链都能作

为模板,同时合成出两条新的互补链。由于DNA分子的两条链是反向平行的,但所有已知DNA的合成方向都是5'到 3',所以对于 3'到 5'走向的DNA合成时是由许多5' 到 3'方向合成的DNA片段连接起来的,这些片段称为冈崎片段,这种复制方式即为半不连续复制。由于新合成的2条DNA双链均由一条模板链(旧链)和一条新的互补链(新链)组合而成,所以也称DNA的复制为半保留复制。半保留复制和半不连续复制都是DNA复制的特点。

什么是解偶联作用,结合氧化磷酸化的作用机理说明解偶联作用的原理。

伴随电子从底物到氧的传递,ADP被磷酸化形成ATP的酶促过程即是氧化磷酸化。化学渗透学说是目前最有说服力的解释氧化磷酸化作用机理的学说:认为电子传递释放出的自由

++能驱动H从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙,从而形成跨线粒体内膜的H电化学梯

++度。当H通过FOF1-ATP合酶回流进入线粒体基质时生成ATP。有些物质可以携H回线

+粒体基质内从而破坏了跨膜[H]梯度的形成,抑制ADP磷酸化生成ATP的作用,使电子

传递过程中产生的能量不能用于ATP合成,这种电子传递过程与磷酸化过程分开的现象

称为解偶联作用。

以乳糖操纵子为例叙述操纵子学说。

操纵子即基因表达的协调单位。它们由共同的控制区和调节系统。E.coli的DNA上有关乳

糖操纵子的结构包括:调节基因R、控制元件和结构基因。调节基因R产生有活性的阻遏蛋白,它能结合操纵基因(O),阻止RNA聚合酶结合启动子,不能正常转录。乳糖作为诱导物可以跟阻遏蛋白结合,令其失活,不能结合操纵基因,转录得以正常进行。控制元件有启动子(P):RNA聚合酶的驻地,决定转录起始;操纵基因(O):能被有活性的阻遏蛋白结合,阻止RNA聚合酶结合启动子,不能正常转录。结构基因包括Z:产生半乳糖苷酶(LactZ)、Y:产生透性酶(LactY)、X:产生转乙酰酶(LactX)。当培养基中不含有乳糖时,调节基因产生的阻遏蛋白有活性,它能结合操纵基因(O),阻止RNA聚合酶结合启动子,不能正常转录。培养基中加了乳糖时,乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合,使其失活,不能结合操纵基因,转录得以正常进行。

糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路是什么?举例说明它们相互间的转化关系。 糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路是三羧酸循环。

糖经EMP可产生丙酮酸,丙酮酸经TCA循环可生成α-酮戊二酸和草酰乙酸,这三种酮酸均可加氨基或经氨基移换作用,分别形成丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。生糖氨基酸如丙氨酸通过脱氨后又可转变为丙酮酸。

糖经EMP可产生丙酮酸,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下可生成乙酰-CoA,乙酰-CoA可缩合形成脂肪酸。而脂肪酸经?-氧化可生成乙酰-CoA。

脂类分子中的甘油可先转变为丙酮酸,再转变为草酰乙酸及α-酮戊二酸,这三种酮酸可加氨基或经氨基移换作用,分别形成丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。脂肪酸经?-氧化可生成乙酰-CoA,乙酰-CoA与草酰乙酸缩合进入TCA循环,从而跟天冬氨酸和谷氨酸联系。

生糖氨基酸如丙氨酸通过脱氨后又可转变为丙酮酸,可以转变为甘油,也可以在氧化脱羧后转变为乙酰-CoA,再经丙二酸单酰途径合成脂肪酸。生酮氨基酸如酪氨酸在代谢过程中可产生乙酰乙酸,由乙酰乙酸再缩合合成脂肪酸。

试述遗传密码的特点并简述之。

遗传密码的特点:简并性:一种氨基酸可以有几个密码子,但一个密码子只能决定一种氨基

酸,这样根据mRNA的碱基序就能决定唯一的一条多肽链;密码子中间的一个碱基通常决定了氨基酸的性质:中间的一个碱基为嘧啶,决定的氨基酸为疏水氨基酸,中间的一个碱基为嘌啉,决定的氨基酸为亲水氨基酸;通用性与例外:除线粒体外,一切生物都使用同样的遗传密码;不重叠不跳跃:从起始密码AUG开始,一直都以三联体连续阅读,中间不重叠,不跳跃,这叫开放的阅读框架。

结合TCA循环举例说明糖、脂和氨基酸代谢的关系及其生理意义。

三羧酸循环的生理意义: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;中间产物在许多生物合成中充当前体原料;三羧酸循环具有分解代谢和合成代谢双重性,是新陈代谢的中心环节。

糖经EMP可产生丙酮酸,丙酮酸经TCA循环可生成α-酮戊二酸和草酰乙酸,这三种酮酸均可加氨基或经氨基移换作用,分别形成丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。生糖氨基酸如丙氨酸通过脱氨后又可转变为丙酮酸。

糖经EMP可产生丙酮酸,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下可生成乙酰-CoA,乙酰-CoA可缩合形成脂肪酸。而脂肪酸经?-氧化可生成乙酰-CoA。

脂类分子中的甘油可先转变为丙酮酸,再转变为草酰乙酸及α-酮戊二酸,这三种酮酸均

可加氨基或经氨基移换作用,分别形成丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。脂肪酸经?-氧化可生成乙酰-CoA,乙酰-CoA与草酰乙酸缩合进入TCA循环,从而跟天冬氨酸和谷氨酸联系。 生糖氨基酸如丙氨酸通过脱氨后又可转变为丙酮酸,可以转变为甘油,也可以在氧化脱羧后转变为乙酰-CoA,再经丙二酸单酰途径合成脂肪酸。生酮氨基酸如酪氨酸在代谢过程中可产生乙酰乙酸,由乙酰乙酸再缩合合成脂肪酸。

46. 简述如何建立cDNA文库。

cDNA文库是细胞内所有mRNA都逆转录成cDNA并被克隆的总和。

因为真核生物的基因是断裂的,有内含子,所以特别适合作为真核生物之基因来源。cDNA文库构件步骤为:制备mRNA→合成cDNA→制备载体DNA→双链cDNA的分子克隆→cDNA文库鉴定。

47. 什么是葡萄糖效应?请用正调控操纵子解释葡萄糖效应。

葡萄糖效应是当细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时,通常优先利用葡萄糖,而不利

用乳糖。只有当葡萄糖耗尽后,细菌经过一段停滞期,不久在乳糖诱导下β-半乳糖苷酶开始合成,细菌才能充分利用乳糖的现象。分解葡萄糖的酶是组成酶,而利用其它糖(如乳糖)的酶是诱导酶。操纵子结构中还存在着另一个调节基因,生产激活蛋白(CAP),该蛋白可以结合在启动子位置上(CAP结合位点),加快转录速度,这个蛋白需要cAMP激活,而葡萄糖的降解物可以抑制AC酶的活性,不产生cAMP,降低了转录速度,减少了相关酶的合成量。

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