第十二章代谢调节

第十二章代谢调节

在自然界中，包括动物、植物和微生物，都是由糖类、脂类、蛋白质、核酸四大类基本物质和有限的其它小分子物质构成的。虽然这些物质化学性质不同，功能各异，但它们在生物体内的代谢过程并不是彼此孤立、互不影响的，而是互相联系、互相制约、彼此交织在一起的。在正常的生物体内，不管是单细胞还是多细胞生物，也不管是原核生物还是真核生物，这些错综复杂的代谢过程均能按其生长发育及适应外界环境的需要而有条不紊相互协调地进行，生成的产物既足以满足生物的需要，又不会过多而造成浪费，表现出生物机体对其代谢具有调节控制的机能，这说明生物在其进化过程中逐渐形成了一整套高效、灵敏、经济、合理的调控系统。　

第一节代谢途径的相互联系

生物体内各类物质代谢途径，相互影响，相互转化。糖、脂类和蛋白质之间可以互相转化，当糖代谢失调时会立即影响到蛋白质代谢和脂类代谢。现将生物体内四类主要有机物质：糖、脂类、蛋白质和核酸，代谢途径相互关系分别叙述如下：　

一、糖代谢与脂类代谢的相互联系　

糖类和脂类都是以碳氢元素为主的化合物，它们在代谢关系上十分密切。一般来说，在糖供给充足时，糖可大量转变为脂肪贮存起来，导致发胖。糖变为脂肪的大致步骤为：糖经酵解产生磷酸二羟丙酮，磷酸二羟丙酮可以还原为甘油；磷酸二羟丙酮也能继续通过糖酵解途径形成丙酮酸，丙酮酸氧化脱羧后转变成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A可用来合成脂肪酸，最后由甘油和脂肪酸合成脂肪。可见甘油三酯的每个碳原子都可以从糖转变而来。如果用含糖类很多的饲料喂养家畜，就可以获得肥畜的效果；另外许多微生物可在含糖的培养基中生长，在细胞内合成各种脂类物质，如某些酵母合成的脂肪可达干重的４０％。　

脂肪转化成糖的过程首先是脂肪分解成甘油和脂肪酸，然后两者分别按不同途径向糖转化。甘油经磷酸化生成α－磷酸甘油，再转变为磷酸二羟丙酮，后者经糖异生作用转化成糖。脂肪酸经β－氧化作用，生成乙酰辅酶A。在植物或微生物体内形成的乙酰辅酶A 经乙醛酸循环生成琥珀酸，琥珀酸再经三羧酸循环形成草酰乙酸，草酰乙酸可脱羧形成丙酮酸，然后通过糖异生作用即可形成糖。但在人和动物体内不存在乙醛酸循环，通常情况下，乙酰辅酶A都是经三羧酸循环而氧化成CO２和H2O，而不能转化成糖。因此对动物而言，只是脂肪中的甘油部分可转化为糖，而甘油占脂肪的量相对很少，所以生成的糖量相对也很少。但脂肪酸的氧化利用可以减少对糖的需求，这样，在糖供应不足时，脂肪可以代替糖提供能量，使血糖浓度不至于下降过多。可见，糖和脂肪不仅可以相互转化，在相互替代供能上关系也是非常密切的。　

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二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系　

糖是生物机体的重要碳源和能源。糖经酵解途径产生的磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸，以及丙酮酸脱羧后经三羧酸循环形成的α-酮戊二酸、草酰乙酸，它们都可以作为氨基酸的碳架。通过氨基化或转氨基作用形成相应的氨基酸，进而合成蛋白质。此外，由糖分解产生的能量，也可供氨基酸和蛋白质合成之用。

蛋白质可以降解形成氨基酸，氨基酸在体内可以转变为糖。许多氨基酸经脱氨后形成丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸等，这些酮酸可通过三羧酸循环经由草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸，然后再经糖的异生作用生成糖。　

三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系　

生物体中的脂类除构成生物膜外，大多以脂肪的形式储存起来。脂肪分解产生甘油和脂肪酸，甘油可转变为丙酮酸，再转变为草酰乙酸及α-酮戊二酸，然后接受氨基而转变为丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸。脂肪酸可以通过β-氧化生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合进入三羧酸循环，可产生α-酮戊二酸和草酰乙酸，进而通过转氨作用生成相应的谷氨酸和天冬氨酸，从而与氨基酸代谢相联系。　

但是这种由脂肪酸合成氨基酸碳架结构的可能性是受一定限制的。实际上，当乙酰辅酶A进入三羧酸循环，形成氨基酸时，需要消耗三羧酸循环中的有机酸，如无其他来源补充，反应将不能进行下去。在植物和微生物中存在乙醛酸循环，可以由两分子乙酰辅酶A 合成一分子琥珀酸，用于回补三羧酸循环中的有机酸，从而促进脂肪酸合成氨基酸。例如，含有大量油脂的植物种子，在萌发时，由脂肪酸和铵盐形成氨基酸的过程进行得极为强烈。微生物利用醋酸或石油烃类物质发酵生产氨基酸，可能也是通过这条途径。但在动物体内不存在乙醛酸循环。一般来说，动物细胞不易利用脂肪酸合成氨基酸。　

蛋白质转变为脂肪，在动物体内也能进行。生糖氨基酸，通过丙酮酸，可以转变为甘油，也可以在氧化脱羧后转变为乙酰辅酶A，再经丙二酰途径合成脂肪酸。至于生酮氨基酸如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等，在代谢过程中能生成乙酰乙酸，由乙酰乙酸再缩合成脂肪酸，最后合成脂肪。另外，丝氨酸在脱去羧基后形成胆胺，胆胺在接受甲硫氨酸给出的甲基后，即形成胆碱，胆碱是合成磷脂的成分。　

四、核酸代谢与糖、脂类和蛋白质代谢的相互联系　

核酸是遗传物质，在机体的遗传和变异及蛋白质合成中，起着决定性的作用。一般来说，核酸不是重要的碳源、氮源和能源，但许多游离核苷酸在代谢中起着重要的作用。例如ATP是能量的载体和提供磷酸基团的重要物质，UTP参与多糖的合成，CTP参与卵磷脂的合成，GTP供给蛋白质肽链合成时所需要部分能量。此外，许多重要辅酶，例如，辅酶A、烟酰胺核苷酸和异咯嗪核苷酸等，都是腺嘌呤核苷酸的衍生物，腺嘌呤核苷酸还可

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以作为合成组氨酸的原料。　

另一方面，核酸本身的合成，又受到其他物质特别是蛋白质的影响。例如，甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺是核苷酸合成的原料，参与嘌呤和嘧啶环的合成；核苷酸合成需要酶和多种蛋白因子的参与等等。但酶和蛋白因子的合成本身又是由基因所控制的。可见核酸起着决定性的作用。　

总的来说，糖、脂肪、蛋白质和核酸等物质在代谢过程中都是彼此影响，相互转化和密切相关的。糖代谢是各类物质代谢网络的“总枢纽”，通过它将各类物质代谢相互沟通，紧密联系在一起，而磷酸已糖、丙酮酸、乙酰辅酶A在代谢网络中是各类物质转化的重要中间产物。糖代谢中产生的ATP、GTP和NADPH等可直接用于其它代谢途径。脂类是生物能量的主要储存形式，脂类的氧化分解最终进入三羧酸循环，并为机体提供更多的能量。磷脂和鞘脂是构成生物膜的成分，而且它们的某些中间代谢物具有信息传递的作用。蛋白质是机体中所有原生质结构的基础，而且作为酶的主要组成成分，决定着各种物质代谢反应的速度、方向及相互关系。如糖代谢中的磷酸果糖激酶、柠檬酸合酶，脂代谢中的乙酰CoA羧化酶等都是代谢中的限速酶。各类物质的主要代谢关系如图12-1。

图12-1　糖、脂类、蛋白质和核酸的代谢关系　

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第二节代谢的调节

代谢调节（metabolic regulation），是生物在长期进化过程中，为适应环境需要而形成的一种生理机能。进化程度愈高的生物，其调节系统就愈复杂。在单细胞的微生物中只能通过细胞内代谢物浓度的改变来调节某些酶促反应速度，称为细胞水平的代谢调节，这是最原始的调节方式；随着低等的单细胞生物进化到多细胞生物时出现了激素调节（细胞间调节），激素可以改变细胞内代谢物质的浓度和某些酶的催化能力或含量，从而影响代谢反应的速度；而高等生物和人类则有了功能更复杂的神经系统，在神经系统的控制下，通过神经递质直接发生作用，或者改变某些激素的分泌，再通过各种激素相互协调，对整体代谢进行综合调节。总之，就整个生物界来说，代谢的调节是在酶、细胞、激素和神经这四个不同水平上进行的。　

各类调节作用点均在生物活动的最基本单位细胞中。所以细胞内的调节虽然是原始的，但却是最基本的调节方式，是高级水平的神经和激素调节方式的基础。而且在细胞内的各类代谢反应都是在酶的催化下进行的，代谢反应性质、方式、速度，均决定于酶的性质。细胞内的代谢除受酶的调节外，还包括细胞区域化及能荷的调节。　

一、酶水平的调节　

代谢反应是由酶催化进行的，酶水平的调节是最灵敏和最有效的调节。酶水平的调节也是目前研究得比较多、了解得比较详细的代谢调节方式。酶水平的调节主要从酶的数量和酶的活性两个方面影响细胞代谢。　

（一）酶数量的调节　

酶是生物反应的催化剂，酶的相对数量决定代谢反应的进程和方向。因此，酶本身也必然受代谢调节的控制。通过酶的合成和降解，细胞内的酶含量和组分便发生变化，因而对代谢过程起调节作用。生物细胞的这种通过改变酶的合成和降解而调节酶的数量，被称为“粗调”。通过粗调，细胞可以开动或完全关闭某种酶的合成，或适当调整某种酶的合成和降解速度，以适应对这种酶的需要。　

1.酶合成的调节　

酶是蛋白质，而蛋白质合成是由mRNA编码的，DNA经转录产生mRNA，再翻译成蛋白质。可见酶合成首先在转录水平上进行调节。　

生物体每个细胞都含有该生物整个生长发育过程所必需的遗传信息，但这些遗传信息不是一下子全部表达出来，而是按其生长发育的需要或受外界条件的影响只表达出一部分遗传信息，合成相应的蛋白质－－－酶。特别是当某种酶的底物存在时，便会发生诱导作用，导致作用于该底物酶的合成。这个底物称为诱导物（inducer），由诱导物促进而合成的酶称为诱导酶（induced enzyme）。例如，大肠杆菌培养基中加入乳糖作为唯一的碳源时，大肠杆菌细胞即生成利用乳糖的酶类。但当培养基中加葡萄糖为唯一碳源时，则它只含有很少的半乳糖苷酶（一种大肠杆菌利用乳糖的关键性酶）。　

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与酶合成诱导情形相反的是酶的阻遏（repression），即由于某些代谢产物的存在而阻止细胞内某种酶的合成。例如，将大肠杆菌培养在只含有无机铵盐（NH4+）及单一碳源（如葡萄糖）中时，大肠杆菌能合成所有的含氮物质，包括合成蛋白质所需要的２０种氨基酸。但如果在培养基中加入某种氨基酸（如色氨酸），则利用NH4+和碳源合成色氨酸的酶系便迅速消失。这种现象就是酶合成的阻遏作用。阻遏酶生成的物质（色氨酸）称为辅阻遏物（corepressor）。　

1961年，F．Jacob和J．Monod根据酶合成的诱导和阻遏现象，提出了操纵子学说，用来说明酶合成的调节。　

所谓操纵子（operon）是指染色体上控制蛋白质（酶）合成的功能单位，它是由一个或多个功能相关的结构基因和控制基因组成的。这些基因串连排列在染色体上参与转录过程（图12-2）。结构基因是作为转录成mRNA的模板，以后由mRNA翻译成相应的酶蛋白；控制基因是由操纵基因和启动基因组成的，操纵基因在结构基因旁边，是被激活阻遏物的结合位点，由它来开动和关闭合成相应酶的结构基因，启动基因在操纵基因旁边，是RNA 聚合酶结合的位点。在操纵子的前边是产生阻遏蛋白的调节基因。当操纵基因“开动”时，它管辖的结构基因能通过转录和翻译而合成某种酶蛋白；当操纵基因“关闭”时，结构基因不能合成这种酶蛋白。而操纵基因的“开”与“关”受调节基因产生的阻遏蛋白的控制，阻遏蛋白可以感受来自外界环境的变化，即受一些小分子诱导物或辅阻遏物的控制。通常酶合成的诱导物就是酶作用的底物，而辅阻遏物是酶作用的最终产物。这些小分子能以某种方式与阻遏蛋白分子结合，使阻遏蛋白产生构象变化，从而决定它是否处于活性状态。　

５′端 几个相关的结构基因 ３′端　

调节基因 启动子　操纵基因　Ａ　Ｂ　Ｃ

产生阻遏物 与阻遏物结合

控制基因开闭　

图12-2 原核生物操纵子结构模型　

（1）酶合成的诱导乳糖操纵子 大肠杆菌能够利用乳糖作为它的唯一碳源，这就要求乳糖进入大肠杆菌细胞内，并将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。大肠杆菌DNA上乳糖操纵子有三个结构基因，分别决定一种与乳糖降解相关的酶：Z为半乳糖苷酶，水解乳糖为半乳糖和葡萄糖；Y为β-半乳糖苷透性酶，使培养基中的β-半乳糖苷（乳糖）能透过E. coli细胞壁和原生质膜而进入细胞内；这两种酶在乳糖利用中是必需的。A为硫代半乳糖苷转乙酰酶，把乙酰CoA上的乙酰基转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖，在乳糖的利用中并非必需。　

研究乳糖操纵子突变体已了解到操纵子的一些工作细节。在没有乳糖时，调节基因通过转录、翻译而形成阻遏蛋白，这种有活性的阻遏蛋白与操纵基因结合，则操纵基因便“关闭”，三个分解乳糖的结构基因就不能进行转录，更谈不上翻译合成相应的酶（图12-3a）。　

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图12-3 酶合成的阻遏、诱导及组成酶的合成模型I: 野生型，I-: 调节基因突变体

但是，当大肠杆菌培养基中有乳糖时，乳糖就成为诱导物与阻遏蛋白结合，使其空间结构改变，阻遏蛋白处于失活的构象，不能与操纵基因结合，于是操纵基因便“开放”了，这样结合在启动基因上的RNA聚合酶就可以向前滑动，对三个乳糖结构基因进行转录，并翻译出三种相应的酶蛋白分子（图12-3b）。　

（2）酶合成的阻遏色氨酸操纵子 这是调节色氨酸合成的一个操纵子。色氨酸合成分五步完成，每一步需要一种酶，这五种酶分别是由五个结构基因E、D、C、B、A 编码的，这五个基因彼此相邻，可被转录在一条多顺反子mRNA上，当此多顺反子mRNA 被翻译时，这五种酶依次协调地以等摩尔的量进行合成。翻译在转录完成前即开始。当大肠杆菌培养基中不含有色氨酸时，色氨酸操纵子前面的调节基因经过转录、翻译而形成没有活性的阻遏蛋白，不能与操纵基因结合，因而操纵基因便“开放”，这样就可以转录，并翻译色氨酸操纵子上的五个结构基因，生成色氨酸合成所需要的五种酶。但是，当大肠杆菌培养基中有色氨酸时，色氨酸作为辅阻遏物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白由没有活性的构象变成有活性的构象，能与操纵基因结合，操纵基因便“关闭”，这样就阻碍了RNA 聚合酶与启动基因结合（这里的启动基因与操纵基因有部分重叠），结果不能转录出mRNA，酶的生成也就停止了（图12-3c）。　

酶合成的诱导和阻遏与基因关系的学说，即操纵子学说已为许多实验证实，并被普遍接受。概括来讲，阻遏物与操纵基因结合导致结构基因不转录。阻遏物又有两种状态：激活态和失活态。激活态的阻遏物与诱导物结合后失活，导致酶的诱导合成；失活态的阻遏物与辅阻遏物结合后被激活，导致酶合成的阻遏。这种调节是负调节作用。　

（3）组成酶 当调节基因发生突变时形成的阻遏蛋白失去与操纵基因结合的功能，结果是不管需要与否，都合成相应的酶（图12-3d），这种酶称为组成酶。这种突变体称为组成突变体。与此相对的，如果调节基因发生突变产生的阻遏物失去与诱导物结合的能力，那么即使有诱导物存在，也不发生诱导作用，这种突变体称为超阻遏突变体。　

（4）分解代谢阻遏作用 当用含有葡萄糖和乳糖的培养基作为碳源培养大肠杆菌时，在葡萄糖没有被利用完之前，菌体内β-半乳糖苷酶的合成便受阻遏，这是因为葡萄糖的降解物（catabolite）通过降低胞内环腺苷酸（cAMP）的含量，阻遏了这三种酶的诱导合成，这种阻遏称为分解代谢阻遏作用。现已知道，环腺苷酸在酶合成调节中起重要作用。在这里调节基因的产物为cAMP受体蛋白（cAMP receptor protein, CRP），也称降解物基因活化蛋白（catabolite gene activator protein，CAP）。与前述负调节方式不同，CAP起的是正调节作用。当它与cAMP结合并被激活，CAP-cAMP复合物结合到启动子上，并帮助RNA聚合酶有效地与启动子结合，促进转录进行（图12-4）。

（5）衰减作用除了调节基因产物对转录的正、负调控（如CAP蛋白和阻遏蛋白）之外，还有另一种在转录水平上调节基因表达的衰减作用（attenuation），用以终止和减弱转录。在基因上这种调节的作用部位称为衰减子（attenuator），衰减子是一种位于结构基因上游前导区的终止序列，该机制首先是从色氨酸操纵子的研究中弄清楚的。目前已知除色氨酸外，其它许多与氨基酸代谢相关的操纵子的有关基因中都存在衰减子的调节位点。

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　图12-4 降解物基因活化蛋白（CAP）在酶合成中的正调控

除转录水平能调节酶的数量外，在转录产物的加工和运输及翻译水平上同样可以调节酶的数量。如真核生物mRNA转录后的加工，mRNA由细胞核向细胞质的运输，mRNA 在细胞中的定位和组装等过程是基因表达重要的调节步骤；翻译水平上mRNA通过本身核苷酸组成和排列（如SD序列），反义RNA的活性，mRNA的稳定性等进行调节。

2．酶降解的调节

酶合成的诱导和阻遏作用可以调节酶的数量，相反酶的降解速度也能调节细胞内酶的含量。酶的降解是由特异的蛋白质水解酶催化的。在细胞内常含有各种水解酶，其水解蛋白质的种类和速度随细胞的生长状态和环境条件而不断变化。如大肠杆菌在指数生长期，蛋白酶的总活性较低，但当大肠杆菌由于营养缺乏而处于静止期时，便诱导合成蛋白水解酶，分解细胞内不需要的蛋白质；植物种子在萌发时蛋白酶的合成速度也明显增加，用于分解种子中的贮藏蛋白质供幼苗生长之用。

细胞内酶的数量决定于其合成速度与降解速度的比值，是多种因素综合作用的结果。酶数量的多少受基因转录和翻译的控制，是比较缓慢的过程，需数小时才能完成，所以称为“粗调”。细胞内还有更直接更迅速的调节方式，即酶活性的调节。

（二）酶活性的调节

酶活性的调节包括酶原激活、酶的共价修饰、反馈抑制及前馈激活等方面。

1. 酶原激活

在细胞内首先合成无活性酶的前体（酶原），再通过蛋白酶的作用释放出一些氨基酸或小肽，转变成有活性的酶蛋白，这一过程称为酶原激活（activation of zymogen）。酶原激活是不可逆的过程。例如，胰凝乳蛋白酶原是由245个氨基酸残基组成的单链酶蛋白，链内有五对二硫键，这条肽链不具有酶活性。当酶原经胰蛋白酶作用，切断Arg15和Ile16之间的肽键，就转变成有活性的π-胰凝乳蛋白酶，再通过π-胰凝乳蛋白酶的自身作用，切去一段二肽（Ser14和Arg15），生成δ-胰凝乳蛋白酶，进而切去一段二肽（Thr147和Asn148）

后转变成更加稳定且具有活性的α-胰凝乳蛋白酶，肽链本身也从单链转变成三链结构。

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2. 酶的化学修饰

在酶的化学修饰中共价修饰占有重要地位。共价修饰（covalent modification）是指在专一酶的催化下，某种小分子基团可以共价结合到被修饰酶的特定氨基酸残基上，而改变酶的活性。共价修饰是可逆过程，小分子基团可在酶的催化下水解去除，发生逆转。表12-1列出了一些可被化学修饰调节的酶。

表１２－１　一些可被化学修饰调节的酶　

酶名称　修饰机理　变化　糖原磷酸化酶　磷酸化／脱磷酸化　增加／降低　

磷酸化酶b激酶　磷酸化／脱磷酸化　增加／降化　

糖原合成酶　磷酸化／脱磷酸化　降低／增加　

丙酮酸脱氢酶　磷酸化／脱磷酸化　增加／降低　

谷氨酰胺合成酶　腺苷酰化／脱腺苷酰化　降低／增加　

糖原磷酸化酶是酶促化学修饰的典型例子。糖原作为贮藏性碳水化合物，广泛存在于人和动物体内。糖原在糖原磷酸化酶作用下发生磷酸解产生1-磷酸葡萄糖。此酶有两种形式：即有活性的磷酸化酶ａ　和无活性的磷酸化酶ｂ　，二者可以互相转变。磷酸化酶b 在磷酸化酶b 激酶催化下，接受ATP上的磷酸基团转变为磷酸化酶a而活化；磷酸化酶a 也可在磷酸化酶a 磷酸（酯）酶催化下转变为磷酸化酶b 而失活。酶被修饰的基团是丝氨酸的羟基。

Pi

磷酸化酶 a 磷酸酯酶

2

O

酶促化学修饰反应往往是多个反应配合进行的。在生物体内，有些反应是连锁进行的。在这些连锁反应中，一个酶被修饰后，连续地发生其他酶被激活，导致原始调节因素的效率逐级放大，这样的连锁代谢反应系统叫级联放大反应或级联系统（cascade system）。如肾上腺素或胰高血糖素对磷酸化酶b 激酶的激活就属这种类型。激素把改变细胞生理活动的信息传递给细胞膜上的受体，激素与受体结合后使腺苷酸环化酶活化，由腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP；再把这一信息传递给细胞内的某些蛋白质或酶系统，在这里是依赖于cAMP的蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）。因此将激素称为第一信使，而将cAMP 称为第二信使。活化的蛋白激酶A使磷酸化酶ｂ激酶激活；磷酸化酶b 激酶又使磷酸化酶b 转变为激活态磷酸化酶a ；磷酸化酶a 使糖原分解为1-磷酸葡萄糖。这样，由激素的作用开始，最后导致糖原的分解。上述一系列变化便构成一个“级联系统”，可用图12-5表示。

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肾上腺素（或胰高血糖素） ↓ 腺苷酸环化酶 →　腺苷酸环化酶（有活性）

（无活性） ↓

ATP →　cAMP + PPi (102） ↓　蛋白激酶（无活力）→蛋白激酶（有活力） (104）　

磷酸化酶激酶-P (106） （无活性） （有活性） 磷酸化酶 磷酸化酶 a (108）　（有活性） ↓ 糖原 →　1-磷酸葡萄糖 图12-5 磷酸化酶激活的级联放大反应

在这些连锁的酶促反应过程中，前一反应的产物是后一反应的催化剂，每进行一次共价修饰反应，就产生一次放大，如果假设每一级反应放大100倍，即1个酶分子引起100个分子发生反应（实际上，酶的转换数比这大得多），那么从激素促进cAMP 生成的反应开始，到磷酸化酶 a 生成为止，经过四次放大后，调节效应就放大了108倍了。由此可见，极微量的激素对酶活性控制是十分灵敏的。

３．反馈抑制　

反馈现象是普遍存在的。简单来说，一种运动的效果对这种运动的影响就是反馈，通常区分为“正反馈”和“负反馈”，凡是一种运动的效果对于这种原始运动的影响是促进性的称为正反馈；反之，所发生抑制性的影响称为负反馈。　

在细胞内当一个酶促反应产物积累过多时，由于质量作用定律的关系，能抑制其本身的合成，这种抑制属简单的抑制，它不牵涉到酶结构的改变。如α－淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖，过多的麦芽糖能够抑制α－淀粉酶的活性，使淀粉水解的速度下降。又如己糖激酶催化葡萄糖转变为６－磷酸葡萄糖的反应中，当后者积累过多时，反应便减慢。但是在多个酶促系列反应中，终产物可对反应序列前头的酶发生抑制作用，这称为反馈抑制（feedback inhibition ）．这种反馈抑制作用是改变酶蛋白构象的结果。通常受控制的酶是反应系列开头的酶，是一种调节酶或变构酶，有时也叫“标兵酶”（pacemaker enzyme ），因为整个反应序列是受这个酶调节的。如糖酵解中的磷酸果糖激酶是控制糖酵解的标兵酶。又如，在大肠杆菌中，由于天冬氨酸和氨基甲酰磷酸合成胞苷三磷酸（CTP ）的反应，是受CTP 反馈调节的（图12-6）。当CTP 的代谢利用较低时，CTP 便在细胞内积累，这时CTP 便对这个反应序列的开头的酶即天冬氨酸转氨基甲酰酶起反馈抑制作用，结果抑制CTP 本身的生成；反之，如果CTP 被高度利用，这时CTP 在细胞内不积累，也就不起反馈抑制调节，反应继续进行以生成所需要的CTP 。

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天冬氨酸＋磷酸 代谢作用 图12-6 胞苷三磷酸生物合成的反馈调节

又如在葡萄糖的磷酸化反应中，当6-磷酸葡萄糖累积过多时，已糖激酶就会受到磷酸葡萄糖的反馈抑制作用，使反应慢下来。这里除质量作用效应外，还存在酶的变构调节作用。这种反馈抑制调节，在代谢调节中有重要意义，它可按生物代谢的需要而保证代谢物的供应，又不致发生代谢物积累过多而造成浪费，是很经济的调控方式。　

在上述不发生分支的代谢反应中，只有一个终产物对线性反应序列开头的酶起反馈抑制作用，属于一价反馈抑制（monovalent feedback inhibition ），又称单价反馈抑制。如果反应发生分支，就会产生两种或两种以上的终产物，而其中某一种终产物过多都会对序列反应前面的变构调节酶起反馈抑制作用，即二价反馈抑制（divalent feedback inhibition ），其调节方式如下：

（1）同工酶的反馈抑制 同工酶是指催化同一生化反应，但酶蛋白结构及组成有所不同的一组酶。如果在一个分支代谢过程中，在分支点之前的一个反应由一组同工酶所催化，分支代谢的几个最终产物往往分别对这几个同工酶发生抑制作用，并且最终产物对各自分支单独有抑制，这种调节方式称为同工酶的反馈抑制（isoenzyme feedback inhibition ）。其调节机理如图１２－７：　

X

Y

图12-7 同工酶的反馈调节

催化开头反应的酶有两个同工酶：E 1和E 1′，其中E 1只受X 反馈抑制，E 1′只受到Y 抑制，同时由X 抑制E 4，由Y 抑制E 5。这样当Y 过量抑制了E 1′时，由于E 1仍可催化发生由A →B →C →D 的反应，然后再由E 4催化由D →X 的反应，即分支终产物Y 的过量，不影响另外分支终产物X 的生成，从而保证X 和Y 分别引起反馈抑制而不会互相干扰。　

（２）协同反馈抑制 在分支代谢中，只有当几个最终产物同时过多才能对共同途径的第一个酶发生抑制作用，称为协同反馈抑制（concerted feedback inhibition ）。而当终产

物单独过量时，只能抑制相应的支路的酶，不影响其他产物合成（图12-8）。　

A

↑

图12-8 协同反馈调节　

X和Y除分别对E4和E5起反馈抑制外，二者还协同抑制E1，但单独X或Y对E1不抑制。　

（３）顺序反馈抑制 在一个分支代谢途径中，终产物积累引起反馈抑制使分支处的中间产物积累，再反馈抑制反应途径中第一个酶活性，从而达到调节的目的。因为这种调节是按照顺序进行的，所以称顺序反馈抑制（sequential feedback inhibition），又称逐步反馈抑制。这个调节机理如图12-9所示：　

↓X

A B C

↑Y

图12-9　顺序反馈调节　

X和Y分别对E4和E5起反馈抑制，而D又对E1起反馈抑制。当X或Y积累过多时，只分别抑制催化合成其本身的前身物的酶E4或E5，而互不干扰。当E4和E5同时受到抑制时, D便积累，D又可以对E l起反馈抑制，这便可使整个过程停止进行。例如在细菌内的芳香族氨基酸的合成，就是通过上述方式调节的。色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸分别抑制其合成途径中发生分支反应处的酶，当三者均存在时，它们的共同前身物分支酸和预苯酸便积累，这两种酸又对前面催化磷酸烯醇式丙酮酸与4-磷酸赤藓糖缩合的酶以及催化莽草酸磷酸化生成3-磷酸莽草酸的酶起反馈抑制作用（图12-10）

（4）累积反馈抑制在一个分支代谢中，几个最终产物中的任何一个产物过多时都能对某一酶发生部分抑制作用，但要达到最大效果，则必须几个最终产物同时过多，这样的反馈抑制称为累积反馈抑制（cumulative feedback inhibition）。例如，饱和浓度的X对E1抑制30％，余下70％的活性；饱和浓度的Y则对E1抑制40％，余下60％活性，如果X和Y均以饱和浓度存在时，则余下70％60％=42％活性，或总抑制为58％。一个典型的例子是谷氨酰胺合成酶的反馈抑制。谷氨酰胺是由谷氨酸和NH4+在ATP参与下合成的。谷氨酰胺在氮代谢中起重要作用，谷氨酰胺代谢的终产物有甘氨酸、丙氨酸、色氨酸、组氨酸、氨基甲酰磷酸、6－磷酸氨基葡萄糖CTP及AMP等化合物。这些终产物对谷氨酰胺合成酶起累积反馈抑制作用。有证据认为，在谷氨酰胺合成酶分子中有分别对上述各种

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终产物专一的结合部位，当所有这些产物均与酶分子结合时，其活性便几乎完全丧失。

　磷酸烯醇式丙酮酸＋4-磷酸赤藓糖

图12-10 芳香族氨基酸合成的顺序反馈调节

终产物的反馈抑制是准确经济的调控方式。这是因为起调节作用的是产物本身，所以，在产物少时，关键酶的活性增高，整个途径的运行速度加快，产物增多；而当产物过多时，则产生反馈抑制，使合成速度减慢，产物减少。而且在这种调节中受控的酶是初始酶，而不是其他催化后续反应的酶，所以能避免反应的中间产物积累，有利于原料的合理利用和节约机体的能量。反馈抑制在系列的合成代谢的调节中起重要作用。　

３．　前馈激活　

在一反应序列中，前身物可对后面的酶起激活作用，促使反应向前进行，这叫做前馈激活（feed forward activation ）。例如，在糖原合成中，６－磷酸葡萄糖是糖原合成酶的变构激活剂，因此可促进糖原的合成（图12-11）。　

UTP PPi ６－ 糖原合酶 糖原 图12-11 6-磷酸葡萄糖的前馈激活作用

前馈激活作用能使代谢速度加快，所以是一种正前馈。在某些特殊的情况下，为避免代谢途径过分拥挤，当代谢底物过量时，对代谢过程亦可呈负前馈作用。此时，过量的代谢底物可以转向其它代谢途径。例如，高浓度的乙酰辅酶A是乙酰辅酶A羧化酶的变构抑制剂，从而避免丙二酸单酰辅酶A过多合成。反应式如下：

乙酰-CoA羧化酶

乙酰CoA＋CO2＋H2O＋A TP 丙二酸单酰CoA＋ADP＋Pi

二、细胞区域化的调节　

我们知道，细胞内的物质代谢是错综复杂的，然而各种代谢途径都能互相协调、互相制约，有条不紊地进行着。其原因就是细胞内存在由膜系统分开的区域，使各类反应在细胞中有各自的空间分布，也称区域化（compartmentation），保证不同代谢过程在同一细胞内的不同部分进行而不致互相干扰。例如在细菌的质膜与细胞壁之间有一个薄的周质空间，由质膜将之与细胞质分开。有一些酶分布在这个周质空间，它们与细胞内的酶是不混合在一起的。在质膜上也分布有多种酶。已知道在细菌细胞中，能量代谢和多种合成代谢是在膜上进行的。　

真核细胞的结构比原核细胞复杂得多，细胞呈更高度的区域化。由膜包围的多种细胞器分布在细胞质内，如细胞核、叶绿体、线粒体、溶酶体、高尔基体等。各细胞器均包含有一整套酶系统，执行着特定的代谢功能。例如糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶系存在于细胞质中；三羧酸循环、脂肪酸β－氧化和氧化磷酸化的酶系存在于线粒体中；核酸合成的酶系大部分在细胞核中；蛋白质合成酶系在微粒体中，水解酶系在溶酶体中。即使在同一细胞器内，酶分布也有一定的区域。例如在线粒体内，在外膜、内膜、膜间空间以及内部衬质的酶是不同的：细胞色素和氧化磷酸化的酶分布在内膜上，而三羧酸循环的酶则主要是在衬质中。细胞的区域化使得在同一代谢途径中的酶互相联系、密切配合，同时将酶、辅酶和底物高度浓缩，结果在局部范围内，代谢过程以快得多的速度进行。另一方面，细胞的区域化使得不同代谢途径隔离分布，各自行使不同功能，互不干扰，使整个细胞的代谢得以正常进行。　

三、能荷对代谢的调节　

前面已讨论过能荷及其在合成代谢和分解代谢中的调节作用。细胞中ATP、ADP、AMP 的相对含量能对某些酶的活性进行变构调节。　

在糖酵解中，催化6-磷酸果糖转化为1,6-二磷酸果糖的磷酸果糖激酶受ATP强烈的抑制，但可被AMP和ADP促进。反之，1,6-二磷酸果糖磷酸酯酶则可被ATP促进而被AMP 抑制。此外，糖酵解中的丙酮酸激酶也受能荷调节，即被ATP抑制而被AMP激活。可见高能荷抑制糖酵解过程。　

367

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三羧酸循环中，柠檬酸合酶可被ATP 抑制；此外，高浓度的ATP 或低浓度的AMP 亦能降低异柠檬酸脱氢酶的活性，ADP 则能提高其活性。这样，高能荷控制三羧酸循环的进行。

在电子进入呼吸链传递的同时，伴随着磷酸化作用，即在氧化NADH 的过程中，也要求ADP 和 H 3PO 4的参与，通过磷酸化生成ATP 。ADP 在细胞内的含量水平便控制着氧化磷酸化的速度。当细胞的合成、生长或盐的吸收旺盛进行，消耗了大量ATP 时，生成的ADP 增多，氧化磷酸化也加速进行；反之，当ATP 积累时，氧化磷酸化也减慢。解偶联剂如２，４－二硝基苯酚可使氧化与磷酸化之间的偶联破坏，这时只发生氧化而不发生磷酸化，氧化反应便失去控制，这时可发现有大量二氧化碳放出。　

从上述可以看出，细胞内的能荷水平，可以同时对糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化进行调节控制。其总的效果是：当细胞内的能荷高（ATP 含量高）时，便抑制了上述三个过程的进行，以降低其能荷，即降低ATP 的生成速度，这样可以避免浪费；反之，当ATP 需要量大，细胞内的能荷低时，则促进ATP 生成，从而保证细胞获得必需的ATP 供应。这是细胞内的一种十分灵巧的代谢调节机制。　

NADH 主要在糖酵解和三羧酸循环中生成，细胞内的NADH 和NAD +常以一定的比例存在。据研究，细胞内的NADH 对磷酸果糖激酶和要求NAD +的异柠檬酸脱氢酶均有抑制作用，这样，NADH 通过对糖酵解及三羧酸循环中酶的抑制而调节其本身的生成。又比如，NAD +对动物体内酒精代谢的调节。在动物肝脏内发生下列反应：

三羧酸循环　C 2H 5CH 3 乙酰 CO 2＋H 2O

NAD + NADH ＋H + CoA ＋NAD NADH ＋H +

如果同时进行丙酮酸还原代谢，则酒精代谢加快进行。因为在肝脏进行乙醇氧化（脱氢）时，NAD +转变为NADH ，NAD +含量减低，这便会限制乙醇代谢反应进行；如果供给丙酮酸，则可发生下列反应：

丙酮酸 + NADH + H 乳酸 + NAD +

生成的NAD +又可以直接参与乙醇的氧化，加速乙醇代谢向前进行。

主要参考文献　

[1] 唐咏主编． 基础生物化学． 吉林：吉林科学技术出版社，1995

[2] 吴显荣主编． 基础生物化学． 北京：中国农业出版社，1999

[3] 吴赛玉主编． 简明生物化学． 合肥：中国科学技术大学出版社，1999

[4] 于自然主编． 现代生物化学． 北京：化学工业出版社，2001

[5] Trudy Mckee ． 生物化学导论． 北京：科学出版社，2001

[6] 沈同．　王镜岩主编．　生物化学（下）．　北京：高等教育出版社，１９９１　

[7] Lehninger, A. L., Nelson, D. L. and Cox, M. M. Principles of Biochemistry, second edition. Worth Publishers, Inc. 1993

任大明

第十二章代谢调节 (354)

第一节代谢途径的相互联系 (354)

一、糖代谢与脂类代谢的相互联系 (354)

二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 (355)

三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 (355)

四、核酸代谢与糖、脂类和蛋白质代谢的相互联系 (355)

第二节代谢的调节 (357)

一、酶水平的调节 (357)

二、细胞区域化的调节 (367)

三、能荷对代谢的调节 (367)

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脂类代谢考试试题及答案

第九章脂类代谢 一、选择题（请将选择的正确答案的字母填写在题号前面的括号内） （）1合成甘油酯最强的器官是 A 肝； B 肾； C 脑； D 小肠。 （）2、小肠粘膜细胞再合成脂肪的原料主要来源于 A 小肠粘膜吸收来的脂肪水解产物； B 肝细胞合成的脂肪到达小肠后被消化的产物 C 小肠粘膜细胞吸收来的胆固醇水解产物； D 脂肪组织的水解产物； E 以上都对。 （）3、线粒体外脂肪酸合成的限速酶是 A 酰基转移酶； B 乙酰辅酶A羧化酶； C 肉毒碱脂酰辅酶A转移酶Ⅰ； D 肉毒碱脂酰辅酶A转移酶Ⅱ； E β—酮脂酰还原酶。 （）4、酮体肝外氧化，原因是肝脏内缺乏 A 乙酰乙酰辅酶A硫解酶； B 琥珀酰辅酶A转移酶； C β—羟丁酸脱氢酶； D β—羟—β—甲戊二酸单酰辅酶A合成酶； E 羟甲基戊二酸单酰辅酶A裂解酶。 （）5、卵磷脂含有的成分是 A 脂肪酸、甘油、磷酸和乙醇胺； B 脂肪酸、甘油、磷酸和胆碱； C 脂肪酸、甘油、磷酸和丝氨酸； D 脂肪酸、磷酸和胆碱； E 脂肪酸、甘油、磷酸。 （）6、脂酰辅酶A的β—氧化过程顺序是 A 脱氢、加水、再脱氢、加水； B 脱氢、脱水、再脱氢、硫解； C 脱氢、加水、再脱氢、硫解； D 水合、加水、再脱氢、硫解。 （）7、人体内的多不饱和脂肪酸是指 A 油酸、软脂肪酸； B 油酸、亚油酸； C 亚油酸、亚麻酸； D 软脂肪酸、亚油酸。 （）8、可由呼吸道呼出的酮体是 A 乙酰乙酸； B β—羟丁酸； C 乙酰乙酰辅酶A； D 丙酮。 （）9、与脂肪酸的合成原料和部位无关的是

A 乙酰辅酶A； B NADPH+H+； C 线粒体外； D 肉毒碱；E、HCO3- （）10、并非以FAD为辅助因子的脱氢酶有 A 琥珀酸脱氢酶； B 脂酰辅酶A脱氢酶； C 二氢硫辛酸脱氢酶； D β—羟脂酰辅酶A脱氢酶。 （）11、不能产生乙酰辅酶A的是 A 酮体； B 脂肪酸； C 胆固醇； D 磷脂； E 葡萄糖。 （）12、甘油磷酸合成过程中需哪一种核苷酸参与 A ATP； B CTP； C TTP； D UDP； E GTP。 （）13、脂肪酸分解产生的乙酰辅酶A的去路 A 合成脂肪酸； B 氧化供能； C 合成酮体； D 合成胆固醇； E 以上都是。（）14、胆固醇合成的限速酶是 A HMGCoA合成酶； B 乙酰辅酶A羧化酶； C HMGCoA还原酶； D 乙酰乙酰辅酶A硫解酶。 （）15、胆汁酸来源于 A 胆色素； B 胆红素； C 胆绿素； D 胆固醇。 （）16、脂肪酸β—氧化的限速酶是 A 肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ； B 肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ C 脂酰辅酶A脱氢酶； D β—羟脂酰辅酶A脱氢酶； E β—酮脂酰辅酶A硫解酶。 （）17、β—氧化过程的逆反应可见于 A 胞液中脂肪酸的合成； B 胞液中胆固醇的合成； C 线粒体中脂肪酸的延长； D 内质网中脂肪酸的合成。 （）18、并非类脂的是 A 胆固醇； B 鞘脂； C 甘油磷脂； D 神经节苷脂； E 甘油二脂。 （）19、缺乏维生素B2时，β—氧化过程中哪一个中间产物合成受到障碍？ A 脂酰辅酶A； B β—酮脂酰辅酶A； C α，β—烯脂酰辅酶A ； D L—β—羟脂酰辅酶A； E 都不受影响。 （）20、合成胆固醇的原料不需要 A 乙酰辅酶A； B NADPH； C A TP ； D O2。 （）21、由胆固醇转变而来的是

第十二章_嘌呤代谢最终版本_王忠超、孙晓娟

第十二章嘌呤代谢系统 第一节概述 嘌呤代谢是指核酸碱基腺嘌呤及鸟嘌呤等的嘌呤衍生物的活体合成及分解。动物，其嘌呤化合物几乎全部氧化为尿酸，分别以不同形式而排出。人体尿酸主要由细胞代谢分解的核酸和其他嘌呤类化合物以及食物中的嘌呤，经酶的作用分解而来。为了了解尿酸的生成机制，首先要了解嘌呤代谢及其调节机制。 一、嘌呤代谢调节 嘌呤代谢速度受1-焦磷酸-5-磷酸核糖(PRPP)和谷氨酰胺的量以及鸟嘌呤核苷酸、腺嘌呤核苷酸和次黄嘌呤核苷酸对酶的负反馈控制来调节。次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶和黄嘌呤氧化酶，为嘌呤磷酸核糖焦磷酸酰胺移换酶，是嘌呤代谢过程中的关键酶，它们的作用点见下图12-1。 注：E1：磷酸核糖焦磷酸酰胺移换酶；E2：次黄嘌呤脱氢酶；E3腺苷酸代琥珀酸合成酶；E4次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶；E5黄嘌呤氧化酶；→表示负反馈控制。

由核酸分解代谢为尿酸是一个十分复杂的过程，主要有以下三种生成途径： (1)核酸→鸟嘌呤核苷酸→鸟嘌呤→黄嘌呤→尿酸。 (2)核酸→腺嘌呤核苷酸→腺嘌呤→黄嘌呤→尿酸。 (3)5-磷酸核糖+ATP→次黄嘌呤核苷酸→次黄嘌呤→黄嘌呤→尿酸。 此乃尿酸生成的一个总轮廓，中间有许多环节已被省略，在尿酸生成的过程中，有多种酶的参与和调节。但从上述尿酸生成的简要过程中可以看出，嘌呤是尿酸生成的主要来源。因此，嘌呤合成代谢增高及(或)尿酸排泄减少均可造成血清尿酸值增高。 生物化学研究表明，人体体内约有8种酶参与了尿酸的生成过程，其中有7种酶均促进尿酸生成，它们包括：①磷酸核糖焦磷酸酰胺转移酶；②磷酸核糖焦磷酸合成酶；③腺嘌呤磷酸糖核糖苷转移酶；④腺苷去胺基酶；⑤嘌呤核苷酸磷酸酶；⑥5-核苷酸酶；⑦黄嘌呤氧化酶。这些酶的活性增加时，尿酸生成即增加；在这些酶中，以黄嘌呤氧化酶最为重要。另一种次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，其作用和上述7种酶正好相反，当其活性增强时可抑制尿酸生成，活性减弱时则尿酸生成增加。酶缺陷包括某种酶的数量增多或活性增强和某种酶的完全性缺乏或部分缺乏，皆可导致嘌呤合成加速和尿酸生成增多。酶缺陷在痛风发病中占有十分重要的地位，但大多数很难得到证实，仅少数病人可以鉴定出酶缺陷。嘌呤排出物的多样性，可能与在进化过程中发生的酶缺失现象（eezymaphresis）有关[1、2]。对导致过量嘌呤生物合成的机制，有嘌呤代谢酶的数量增多或活性过高，或酶活性降低或缺乏。 二、尿酸代谢的平衡 血清中尿酸浓度，取决于尿酸生成和排泄速度之间的平衡。尿酸是嘌呤代谢的终末产物，体内尿酸的积聚，可见于如下的5种情况：①外源性吸收增多，即摄食富含嘌呤的食物增多； ②内源性生物合成增加，包括酶缺陷，如核酸分解加速和嘌呤基氧化产生尿酸增多；③排泄减少，即由肾脏经尿排出减少和由胆汁、胃肠分泌后，肠道细菌分解减少；④体内代谢减少，即尿酸内源性破坏减少；⑤上述综合因素或不同因素的组合。 拥有尿酸(氧化)酶的物种，能将尿酸转化为溶解性较高、更易排出的尿囊素(allantoin)，故血清尿酸水平低而无痛风存在，人和几种类人动物是在进化过程中发生尿酸氧化酶基因突变性灭活的，从这点来说，人类的高尿酸血症是由尿酸分解代谢的先天性缺陷造成[3]。高尿酸血症血清中尿酸浓度取决于尿酸生成和排泄速度之间的平衡，人体内尿酸有两个来源，一是从富含核蛋白的食物中核苷酸分解而来的，属外源性，约占体内尿酸的20%；二是从体内氨基酸、磷酸核糖及其他小分子化合物合成和核酸分解代谢而来的，属内源性，约占体内总尿酸的80%。对高尿酸血症的发生，显然内源性代谢紊乱较外源性因素更

第十一章 糖类代谢--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)

第十一章糖类代谢 第一节概述 一、特点 糖代谢可分为分解与合成两方面，前者包括酵解与三羧酸循环，后者包括糖的异生、糖原与结构多糖的合成等，中间代谢还有磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。 糖代谢受神经、激素和酶的调节。同一生物体内的不同组织，其代谢情况有很大差异。脑组织始终以同一速度分解糖，心肌和骨骼肌在正常情况下降解速度较低，但当心肌缺氧和骨骼肌痉挛时可达到很高的速度。葡萄糖的合成主要在肝脏进行。不同组织的糖代谢情况反映了它们的不同功能。 二、糖的消化和吸收 （一）消化 淀粉是动物的主要糖类来源，直链淀粉由300-400个葡萄糖构成，支链淀粉由上千个葡萄糖构成，每24-30个残基中有一个分支。糖类只有消化成单糖以后才能被吸收。 主要的酶有以下几种： 1.α-淀粉酶哺乳动物的消化道中较多，是内切酶，随机水解链内α1，4糖苷键，产生α-构型的还原末端。产物主要是糊精及少量麦芽糖、葡萄糖。最适底物是含5个葡萄糖的寡糖。 2.β-淀粉酶在豆、麦种子中含量较多。是外切酶，作用于非还原端，水解α-1，4糖苷键，放出β-麦芽糖。水解到分支点则停止，支链淀粉只能水解50%。 3.葡萄糖淀粉酶存在于微生物及哺乳动物消化道内，作用于非还原端，水解α-1，4糖苷键，放出β-葡萄糖。可水解α-1，6键，但速度慢。链长大于5时速度快。 4.其他α-葡萄糖苷酶水解蔗糖，β-半乳糖苷酶水解乳糖。 二、吸收 D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸收，不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由肠细菌分解，以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢。 三、转运 1.主动转运小肠上皮细胞有协助扩散系统，通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与钠离子转运进入细胞。此过程由离子梯度提供能量，离子梯度则由Na-K-ATP酶维持。细菌中有些糖与氢离子协同转运，如乳糖。另一种是基团运送，如大肠杆菌先将葡萄糖磷酸化再转运，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。果糖通过一种不需要钠的易化扩散转运。需要钠的转运可被根皮苷抑制，不需要钠的易化扩散被细胞松驰素抑制。 2.葡萄糖进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过被动转运。其膜上有专一受体。红细胞受体可转运多种D-糖，葡萄糖的Km最小，L型不转运。此受体是蛋白质，其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度。心肌缺氧和肌肉做工时转运加速，胰岛素也可促进转运，可能是通过改变膜结构。 第二节糖酵解 一、定义 1.酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并生成ATP的过程。它是动植物及微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。有氧时丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环彻底氧化生成CO2和水，酵解生成的NADH则经呼吸链氧化产生ATP和水。缺氧时NADH把丙酮酸还原生成乳酸。 2.发酵也是葡萄糖或有机物降解产生ATP的过程，其中有机物既是电子供体，又是电子受体。根据产物不同，可分为乙醇发酵、乳酸发酵、乙酸、丙酸、丙酮、丁醇、丁酸、琥珀酸、丁二醇等。 二、途径 共10步，前5步是准备阶段，葡萄糖分解为三碳糖，消耗2分子ATP；后5步是放能阶段，

脂类代谢习题答案

第八章脂类代谢习题答案 1.解释下列名词： (1)脂肪酸的β-氧化：脂脂肪酸在一系列酶的催化下，在α、β碳原子间断裂，β-碳原子被氧化成羧基，生成乙酰CoA和比原先少两个碳的脂酰CoA的过程。 (2)BCCP：生物素羧基载体蛋白，作为乙酰CoA羧化酶的一个亚基，在脂肪酸合成中参与乙酰CoA羧化形成丙二酸单酰CoA。 (3)ACP：是一种低分子量的蛋白质，组成脂肪酸合成酶复合体的一部分，并且在脂肪酸生物合成时作为酰基的载体，酰基以硫酯的形式结合在4-磷酸泛酰巯基乙胺的巯基上，后者的磷酸基团又与酰基载体蛋白的丝氨酸残基酯化。 (4)乙醛酸循环：在乙醛酸体中，由脂肪酸氧化产生的乙酰CoA在一系列酶的作用下转变为琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸进一步转变为草酰乙酸，再与乙酰CoA作用形成循环反应的过程。其中的异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶是其中的关键酶。 (5)必需脂肪酸：人或动物正常生长发育羧必需的，而自身又不能合成，只有从食物中获得，的脂肪酸，通常指：亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。 (6)酮体：脂肪酸β-氧化及其它代谢产生的乙酰CoA，在一般细胞中可进入三羧酸循环进行氧化分解，但在肝脏细胞中，其氧化则不很完全，出现一些氧化的中间产物：乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮，它们称为酮体。肝脏生成的酮体可在肝外组织被利用。 (7)脂肪酸的α-氧化：脂肪酸的α-氧化是直接以游离的脂肪酸为底物，在α-C上氧化，每进行一次氧化产生少一个C的脂肪酸和CO2。 （8）脂肪酸合成酶系统：是一类存在于细胞质中的多酶复合体，能催化脂肪酸合成的一套循环反应，它由：转乙酰酶、转丙二酰酶、β-酮脂酰ACP合成酶、β-酮脂酰ACP还原酶、β-羟脂酰ACP脱水酶、烯酰ACP还原酶和酰基载体蛋白组成。 2.填空题 （1）脂肪甘油脂肪酸 （2）亚油酸亚麻酸花生四烯酸 （3）3-磷酸甘油脂酰CoA 磷脂酸二酰甘油二酰甘油转酰酶 （4）CDP-二酰甘油UDPG ADPG （5）β-氧化ω-氧化 （6）1个琥珀酸和1个NADH 乙醛酸体 （7）唾液酸 （8）S-腺苷甲硫氨酸 （9）胆酸类固醇激素维生素D （10）乙酰CoA （11）脂酰肉碱β-氧化乙酰辅酶A （12）乙酰乙酸β-羟基丁酸丙酮 （13）β-氧化 （14）0.5n-1 0.5n 0.5n 0.5n （15）线粒体乙酰-CoA 2 （16）脱氢水化脱氢硫解乙酰CoA 5 （17）146 （18）CO2和少了1 C的脂肪酸 （19）ACP CoA 4’-磷酸泛酰巯基乙胺 3.选择题(1~n个答案) (1)c (2)a (3)a (4)bcd (5)bcd (6)c (7)abc (8)c (9)c (10)abd(11)d (12)c

第七章 脂类代谢

第七章脂类代谢 一、填空题： 1．饱和脂肪酸的生物合成在中进行。 2．自然界中绝大多数脂肪酸含数碳原子。 3．脂肪酸生物合成的原料是，其二碳供体的活化形式是。4．生成丙二酸单酰CoA需要酶系催化，它包含有三种成份、_ 和。 5．饱和脂肪酸从头合成需要的引物是，其产物最长可含有碳原子。6．人体必需脂肪酸是、和。 7．饱和脂肪酸从头合成的还原力是，它是由代谢途径和转换所提供。8．大于十六碳原子的脂肪酸是生物体内相应的各个系统的酶催化合成。 10．硬脂酸(C18)经β-氧化分解，循环次，生成分子乙酰CoA， FADH2和 NADH。11．脂肪酸β-氧化是在中进行的，氧化时第一次脱氢的受氢体是，第二次脱氢的受氢体是，β-氧化的终产物是。 14．乙酰COA主要由、和降解产生。 二、选择题(只有一个最佳答案)： 1．在人体中，脂肪酸以下列哪种形式参与三酰甘油的生物合成( ) ①游离脂肪酸②脂酰ACP ③脂酰CoA ④以上三种均不是 2．脂肪酸生物合成中，将乙酰基运出线粒体进入胞液中的物质是( ) ①CoA ②肉碱③柠檬酸④以上三种均不是 4．饱和脂肪酸从头合成和β-氧化过程中，两者共有( ) ①乙酰CoA ②FAD ③NAD+④含生物素的酶 5．长链脂肪酸从胞浆转运到线粒体内进行β-氧化作用，所需载体是( ) ①柠檬酸②肉碱③辅酶A ④α-磷酸甘油 6．脂肪酸从头合成所用的还原剂是( ) ①NADPH＋H+②NADH+H+③FADH2④FMNH2 8．β-氧化中，脂酰CoA脱氢酶催化反应时所需的辅因子是( ) ①FAD ②NAD+③ATP ④NADP+ 9．植物体内由软脂酸(C16)生成硬脂酸(C18)其原料是( ) ①乙酰CoA ②乙酰ACP ③丙二酸单酰CoA ④丙二酸单酰ACP 10．在脂肪酸的合成中，每次碳链的延长都需要什么直接参加？（） ①乙酰CoA ②草酰乙酸③丙二酸单酰CoA ④甲硫氨酸 11．合成脂肪酸所需的氢由下列哪一种递氢体提供？（） ①NADP+ ②NADPH+H+③FADH2④NADH+H+ 12．脂肪酸活化后，β-氧化反复进行，不需要下列哪一种酶参与？（） ①脂酰CoA脱氢酶②β-羟脂酰CoA脱氢酶 ③烯脂酰CoA水合酶④硫激酶 13．软脂酸的合成及其氧化的区别为（） (1)细胞部位不同 (2)酰基载体不同 (3)加上及去掉2C?单位的化学方式不同

最新生物化学复习资料重点试题第十一章代谢调节解读

第十一章代谢调节 一、知识要点 代谢调节是生物在长期进化过程中,为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。通过调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一,使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。根据生物的进化程度不同,代谢调节作用可在不同水平上进行:低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调节而起作用的;多细胞生物则有更复杂的激素调节和神经调节。因为生物体内的各种代谢反应都是通过酶的催化作用完成的,所以,细胞内酶的调节是最基本的调节方式。酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节的。 细胞是一个高效而复杂的代谢机器,每时每刻都在进行着物质代谢和能量的转化。细胞内的四大类物质糖类、脂类、蛋白质和核酸,在功能上虽各不相同,但在代谢途径上却有明显的交叉和联系,它们共同构成了生命存在的物质基础。代谢的复杂性要求细胞有数量庞大、功能各异和分工明确的酶系统,它们往往分布在细胞的不同区域。例如参与糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶主要存在胞浆中;参与三羧酸循环、脂肪酸β-氧化和氧化磷酸化的酶主要存在于线粒体中;与核酸生物合成有关的酶大多在细胞核中;与蛋白质生物合成有关的酶主要在颗粒型内质网膜上。细胞内酶的区域化为酶水平的调节创造了有利条件。 生物体内酶数量的变化可以通过酶合成速度和酶降解速度进行调节。酶合成主要来自转录和翻译过程,因此,可以分别在转录水平、转录后加工与运输和翻译水平上进行调节。在转录水平上,调节基因感受外界刺激所产生的诱导物和辅阻遏物可以调节基因的开闭,这是一种负调控作用。而分解代谢阻遏作用通过调节基因产生的降解物基因活化蛋白(CAP促进转录进行,是一种正调控作用,它们都可以用操纵子模型进行解释。操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位,由启动子(P、操纵基因(O和在功能上相关的几个结构基因组成;转录后的调节包括,真核生物mRNA 转录后的加工,转录产物的运输和在细胞中的定位等;翻译水平上的调节包括,mRNA 本身核苷酸组成和排列(如SD序列,反义RNA的调节,mRNA 的稳定性等方面。

12第十二章 核苷酸代谢

第十二章核苷酸代谢 一、单项选择题 1. 合成嘧啶和嘌呤环的共同原料是 A. 一碳单位 B. 甘氨酸 C. 谷氨酸 D. 天冬氨酸 E. 蛋氨酸 2. 嘌呤核苷酸的补救合成途径主要在下列器官进行 A. 脑 B. 肝脏 C. 小肠粘膜 D. 肾脏 E. 胸腺 3. 人体内嘌呤碱分解的终产物是 A. 尿酸 B. 尿素 C. 肌酸 D. β-丙氨酸 E. 尿素氮 4. 嘌呤核苷酸的从头合成途径中，先合成下列核苷酸 A. AMP B. GMP C. XMP D. UMP E. IMP 5. 嘧啶核苷酸的从头合成途径中，先合成下列核苷酸 A. TMP B. CMP C. UMP D. UDP E. UTP 6. 体内生成dTMP的直接前体是 A.TMP B. dUMP C. dUDP D. dCMP E. dCDP 7. 关于嘧啶碱分解的正确叙述是 A. 产生尿酸 B. 代谢异常可引起痛风症 C. 需要黄嘌呤氧化酶 D. 产生NH 3、CO 2 与α-氨基酸 E. 产生NH 3 、CO 2 与β-氨基酸 8. 5-氟尿嘧啶（5Fu）治疗肿瘤的机理是 A. 本身直接杀伤作用 B. 抑制胞嘧啶合成 C. 抑制尿嘧啶合成 D. 抑制胸苷酸合成 E. 抑制四氢叶酸合成 9、在体内能分解为β-氨基异丁酸的核苷酸是 A. CMP B. AMP C. TMP D. UMP E. IMP

10. 使用谷氨酰胺的类似物作抗代谢物，不能阻断核酸代谢的哪些环节？ A. IMP的生成 B. XMP→GMP C. UMP→CMP D. UMP→dTMP E. UTP→CTP 11．临床常用别嘌呤醇治疗痛风症，主要通过抑制下列酶活性而减少尿酸的生成 A. 磷酸酶 B. 转氨酶 C. 合成酶 D. 黄嘌呤氧化酶 E. 水解酶 12．下列代谢途径需要PRPP提供R－5 －P，例外的是 A. 嘌呤核苷酸的从头合成途径 B. 嘧啶核苷酸的从头合成途径 C. 嘌呤核苷酸的补救合成途径 D. 嘧啶核苷酸的补救合成途径 E. 脱氧尿嘧啶核苷酸代谢转变为脱氧胸腺嘧啶核苷酸 13．脱氧核苷二磷酸（dNDP）是在下列核苷酸水平上还原生成 A. NMP B. NDP C. NTP D. dNMP E. dNTP 14. dUMP分子的C-5发生甲基化生成dTMP, 其－CH 是由下列形式的一碳单位提供 3 A. N5-甲基四氢叶酸 B. N5亚氨甲基四氢叶酸 C. N5,N10－甲炔基四氢叶酸 D. N5－甲酰基四氢叶酸 E. N5,N10－甲烯基四氢叶酸 二、多项选择题 1. 下列辅酶或辅基分子中哪些含AMP成分 A. NAD+ B. NADP+ C. FMN D. HSCoA E. FAD 2. 合成嘧啶环的原料是 A. 谷氨酸 B. 谷氨酰胺 C. 天冬氨酸 E. 一碳单位 D. CO 2 3. 合成嘌呤环的原料是 B. 天冬氨酸 C. 谷氨酸 A. CO 2 D. 谷氨酰胺 E. 甘氨酸 4. 下列哪些物质可以作为合成嘌呤环和嘧啶环的原料 A. 甘氨酸 B. 一碳单位 C. 天冬氨酸 D. 谷氨酰胺 E. CO 2

第十一章非营养物质代谢

第十一章非营养物质代谢 一、内容提要 肝是人体多种物质代谢的重要器官，它不仅在蛋白质、氨基酸、糖类、脂类、维生素、激素等代谢中起着重要作用，同时还参与体内的分泌、排泄、生物转化等重要过程。 （一）肝的物质代谢特点 1．肝的糖、脂类、蛋白质代谢特点 （1）糖代谢肝通过肝糖原的合成、分解与糖异生作用来维持血糖浓度的相对恒定。确保全身各组织，特别是脑和红细胞的能量供应。 （2）脂类代谢肝在脂类的消化、吸收、分解、合成及运输等过程中均起着重要的作用。肝将胆固醇转化为胆汁酸，以协助脂类物质及脂溶性维生素的消化、吸收；肝是进行脂肪酸β–氧化、脂肪合成、改造及合成酮体的主要场所；肝是合成磷脂、胆固醇、脂肪酸的重要器官，并以脂蛋白的形式转运到脂肪组织储存或其它组织利用。 （3）蛋白质代谢肝在人体蛋白质合成、分解和氨基酸代谢中起着重要作用。除γ-球蛋白外，几乎所有的血浆蛋白质均来自肝，包括全部的清蛋白、部分球蛋白、大部分凝血因子、纤维蛋白原、多种结合蛋白质和某些激素的前体等；肝含有丰富的氨基酸代谢酶类，氨基酸在肝内进行转氨基作用、脱氨基作用和脱羧基作用；氨基酸代谢产生的氨主要在肝生成尿素。 2．肝在维生素、激素代谢的特点 （1）维生素代谢肝在维生素的吸收、储存、运输及代谢中起重要作用，肝是人体内含维生素A、K、B1、B2、B6、B12、泛酸与叶酸最多的器官；肝可将很多B族维生素转化为相应辅酶或辅基。 （2）激素代谢许多激素在发挥其作用后，主要在肝内被分解转化、降低或失去其生物活性，此过程称为激素的灭活。 （二）肝的生物转化 1．生物转化的概念非营养物质经过氧化、还原、水解和结合反应，使其毒性降低、

第七章脂类代谢习题及答案

第七章脂类代谢 一、知识要点 (一)脂肪得生物功能: 脂类就是指一类在化学组成与结构上有很大差异,但都有一个共同特性,即不溶于水而易溶于乙醚、氯仿等非极性溶剂中得物质。通常脂类可按不同组成分为五类,即单纯脂、复合脂、萜类与类固醇及其衍生物、衍生脂类及结合脂类。 脂类物质具有重要得生物功能。脂肪就是生物体得能量提供者。 脂肪也就是组成生物体得重要成分,如磷脂就是构成生物膜得重要组分,油脂就是机体代谢所需燃料得贮存与运输形式。脂类物质也可为动物机体提供溶解于其中得必需脂肪酸与脂溶性维生素。某些萜类及类固醇类物质如维生素A、D、E、K、胆酸及固醇类激素具有营养、代谢及调节功能。有机体表面得脂类物质有防止机械损伤与防止热量散发等保护作用。脂类作为细胞得表面物质,与细胞识别,种特异性与组织免疫等有密切关系。 (二)脂肪得降解 在脂肪酶得作用下,脂肪水解成甘油与脂肪酸。甘油经磷酸化与脱氢反应,转变成磷酸二羟丙酮,纳入糖代谢途径。脂肪酸与ATP与CoA在脂酰CoA合成酶得作用下,生成脂酰CoA。脂酰CoA在线粒体内膜上肉毒碱:脂酰CoA转移酶系统得帮助下进入线粒体衬质,经β-氧化降解成乙酰CoA,在进入三羧酸循环彻底氧化。β-氧化过程包括脱氢、水合、再脱氢与硫解四个步骤,每次β-氧化循环生成FADH2、NADH、乙酰CoA与比原先少两个碳原子得脂酰CoA。此外,某些组织细胞中还存在α-氧化生成α羟脂肪酸或CO2与少一个碳原子得脂肪酸;经ω-氧化生成相应得二羧酸。 萌发得油料种子与某些微生物拥有乙醛酸循环途径。可利用脂肪酸β-氧化生成得乙酰CoA合成苹果酸,为糖异生与其它生物合成提供碳源。乙醛酸循环得两个关键酶就是异柠檬酸裂解酶与苹果酸合成酶前者催化异柠檬酸裂解成琥珀酸与乙醛酸,后者催化乙醛酸与乙酰CoA生成苹果酸。 (三)脂肪得生物合成 脂肪得生物合成包括三个方面:饱与脂肪酸得从头合成,脂肪酸碳链得延长与不饱与脂肪酸得生成。脂肪酸从头合成得场所就是细胞液,需要CO2与柠檬酸得参与,C2供体就是糖代谢产生得乙酰CoA。反应有二个酶系参与,分别就是乙酰CoA羧化酶系与脂肪酸合成酶系。首先,乙酰CoA在乙酰CoA羧化酶催化下生成,然后在脂肪酸合成酶系得催化下,以ACP作酰基载体,乙酰CoA为C2受体,丙二酸单酰CoA为C2供体,经过缩合、还原、脱水、再还原几个反应步骤,先生成含4个碳原子得丁酰ACP,每次延伸循环消耗一分子丙二酸单酰CoA、两分子NADPH,直至生成软脂酰ACP。产物再活化成软脂酰CoA,参与脂肪合成或在微粒体系统或线粒体系统延长成C18、C20与少量碳链更长得脂肪酸。在真核细胞内,饱与脂肪酸在O2得参与与专一得去饱与酶系统催化下,进一步生成各种不饱与脂肪酸。高等动物不能合成亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸,必须依赖食物供给。 3-磷酸甘油与两分子脂酰CoA在磷酸甘油转酰酶作用下生成磷脂酸,在经磷酸酶催化变成二酰甘油,最后经二酰甘油转酰酶催化生成脂肪。 (四)磷脂得生成 磷脂酸就是最简单得磷脂,也就是其她甘油磷脂得前体。磷脂酸与CTP反应生成CDP-二酰甘油,在分别与肌醇、丝氨酸、磷酸甘油反应,生成相应得磷脂。磷脂

核苷酸代谢

第八章核苷酸代谢 一、A型题 1. 体内进行嘌呤核苷酸从头合成最主要的组织是A．胸腺 B．小肠粘膜 C．肝 D．脾 E．骨髓 2.嘌呤核苷酸从头合成时首先生成的是 A．GMP B．AMP C．IMP D．ATP E．GTP 3.人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是 A．尿素 B．肌酸 C．肌酸酐 D．尿酸 E．β丙氨酸4.胸腺嘧啶的甲基来自 A．N10-CHO-FH 4 B．N5，N10=CH-FH 4 C．N5，N10-CH 2 -FH 4 D．N5-CH 3-FH 4 E．N5-CH=NH-FH 4 5.原核生物嘧啶核苷酸生物合成途径的反馈抑制是由于控制了下列哪种酶的活性？ A．二氢乳清酸酶 B．乳清酸磷酸核糖转移酶 C．二氢乳清酸脱氢酶 D．天冬氨酸氨基甲酰基转移酶 E. 胸苷酸合成酶 6.5-氟尿嘧啶的抗癌作用机理是 A．合成错误的DNA B．抑制尿嘧啶的合成 C．抑制胞嘧啶的合成 D．抑制胸苷酸的合成 E．抑制二氢叶酸还原酶 7.哺乳类动物体内直接催化尿酸生成的酶是 A．尿酸氧化酶 B．黄嘌呤氧化酶 C．腺苷脱氨酶 D．鸟嘌呤脱氨酶 E．核苷酸酶 8.最直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是 A．葡萄糖 B．6-磷酸葡萄糖 C．1-磷酸葡萄糖 D．1，6-二磷酸葡萄糖 E. 5-磷酸核糖 9.次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）参与下列哪种途径的反应？A．嘌呤核苷酸从头合成 B．嘧啶核苷酸从头合成 C．嘌呤核苷酸补救合成 D．嘧啶核苷酸补救合成 E．嘌呤核苷酸分解代谢 10.6-巯基嘌呤核苷酸不抑制 A．IMP→AMP B．IMP→GMP C．PRPP酰胺转移酶

11第十章 核苷酸代谢

第十章核苷酸代谢 核苷酸是核酸的基本结构单位。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。 食物中的核酸多以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸的作用，分解成核酸与蛋白质。核酸进人小肠后，受胰液和肠液中各种水解酶的作用逐步水解（图10-1）。核苷酸及其水解 产物均可被细胞吸收，其他绝大部分在肠粘 膜细胞中被进一步分解。分解产生的戊糖被 吸收而参加体内的戊糖代谢；嘌呤和嘧啶碱 则主要被分解而排出体外。因此，食物来源 的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。 核苷酸在体内分布广泛。细胞中主要以5'-核 苷酸形式存在，其中又以5'-ATP含量最多。 一般说来，细胞中核苷酸的浓度远远超过脱 氧核苷酸，前者约在mmol范围，而后者只在 μmol水平。在细胞分裂周期中，细胞内脱 氧核苷酸含量波动范围较大，核苷酸浓度则 相对稳定。不同类型细胞中各种核苷酸含量 差异很大。而在同一种细胞中，各种核苷酸含量虽也有差异，但核苷酸总含量变化不大。 核苷酸具有多种生物学功用：①作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的功能。②体内能量的利用形式。ATP是细胞的主要能量形式。此外GTP等也可以提供能量。③参与代谢和生理调节。某些核苷酸或其衍生物是重要的调节分子。例如cAMP是多种细胞膜受体激素作用的第二信使；cGMP也与代谢调节有关。④组成辅酶。例如腺苷酸可作为多种辅酶（NAD、FAD、CoA等）的组成成分。⑤活化中间代谢物。核苷酸可以作为多种活化中间代谢物的载体。例如UDP葡萄糖是合成糖原、糖蛋白的活性原料，CDP二酰基甘油是合成磷脂的活性原料，S-腺苷甲硫氨酸是活性甲基的载体等。ATP还可作为蛋白激酶反应中磷酸基团的供体。 第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径 从头合成途径，利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸，称为从头合成途径（de novo synthesis）。补救合成途径，利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸，称为补救合成途径（salvagepathway)，或称重新利用途径。两者在不同组织中的重要性各不相同，例如肝组织进行从头合成途径，而脑、骨髓等则进行补救合成。一般情况下，前者是合成的主要途径。 （一）嘌呤核苷酸的从头合成 1.从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。核素示踪实验证明，合成嘌呤碱的前身物均为简单物质，如图10-2所示。图中可见合成嘌呤环的各元素来源，例如氨基酸、CO2及甲酰基（来自四氢叶酸）等。嘌呤核苷酸的从头合成在胞质中进行。反应步骤比较复杂，可分为两个阶段：首先合成次黄嘌呤核苷酸（inosine monophosphate，IMP），然后IMP再转变成腺嘌呤核苷酸（AMP)与鸟嘌呤核苷酸（GMP )。 222

第十一章核酸化学及核苷酸代谢(改)及答案

第十、十一章核酸化学及核苷酸代谢 一、填空题 1、核酸的基本单位是核苷酸，它由碱基、戊糖和磷酸组成。 2、DNA双螺旋中只存在2种碱基对，T总与A配对，C总与G配对。 3、两类核酸在细胞中的分布不同，DNA主要位于细胞核中，RNA主要位于细胞质中。 4、核酸分子中的糖苷键均为β型糖苷键。核苷与核苷间通过3’-5’磷酸二脂键连接而形成多聚体。 5、X射线衍射证明，核苷中碱基环平面与戊糖环平面相互垂直。 6、核酸在260nm附近有强吸收，这是由于碱基中有共轭双建的存在。 7、双链DNA中碱基C+G含量多则Tm值高。 8、变性DNA的复性与许多因素有关，包括复性温度、DNA浓度、溶剂离子强度、 DNA片段大小和样品均度。 9、常用二苯胺法测定DNA含量，用苔黑法测定RNA含量。 10、维持DNA双螺旋的稳定因素有氢键、碱基堆积力、离子键、范德华力等。 11、引起核酸变性的因素很多，如加热、极端PH条件和有机溶剂等。 12、核苷酸的合成包括全程合成和补偿两条途径。 13、核酸中的嘌呤代谢主要是腺嘌呤、鸟嘌呤首先脱氨，分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤，再进一步代谢生成尿酸。不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物也不同。人类、灵长类、嘌呤的最终产物为尿酸；除人和猿以外的哺乳动物、双翅目昆虫嘌呤的最终产物为尿囊素；某些硬骨鱼类嘌呤的最终产物为尿囊酸。 14、嘧啶的分解代谢中胞嘧啶或甲基胞嘧啶经脱氨及氧化等作用后，分别转变为β-丙氨酸及β-氨基异丁酸。 15、嘌呤核苷酸的合成是先合成磷酸核糖，然后逐步掺入碳原子或氮原子形成嘌呤环，最后合成嘌呤核苷酸，其合成的起始物质是5-PRPP。合成嘧啶核苷酸时，首先合成嘧啶环，再与磷酸核糖结合，生成嘧啶核苷酸，最后转化为胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸。合成前体是氨基酰磷酸。 二、选择题 1、热变性的DNA分子在适当条件下可以复性，条件之一是（ B ） A、骤然冷却 B、缓慢冷却 C、浓缩 D、加入浓的无机盐 2、在适宜条件下，核酸分子两条链通过杂交作用可自行形成双螺旋，取决于（ D ） A、DNA的Tm值 B、序列的重复程度 C、核酸链的长短 D、碱基序列的互补 3、核酸中核苷酸之间的连接方式是：（ C ） A、2’，5’—磷酸二酯键 B、氢键 C、3’，5’—磷酸二酯键 D、糖苷键 4、tRNA的分子结构特征是：（ A ） A、有反密码环和3’—端有—CCA序列 B、有密码环 C、有反密码环和5’—端有—CCA序列 D、5’—端有—CCA序列

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第十一章蛋白质的分解代谢 一、单项选择题 1、哪种氨基酸不参与蛋白质合成( ) A. 谷氨酰胺 B. 半胱氨酸 C. 脯氨酸 D. 酪氨酸 E. 羟赖氨酸 2、下列过程参与氨基酸的吸收（） A.核蛋白体循环 B.嘌呤核苷酸循环 C.γ-谷氨酰基循环 D.甲硫氨酸循环 E.鸟氨酸循环 3、一个人摄取55g蛋白质，经过24小时后从尿中排出15g氮，请问他出于什么状态（） A.氮负平衡 B. 氮正平衡 C. 氮总平衡 D.无法判断 E.需要明确年龄后才能判断 4、氮总平衡常见于下列哪种情况( ) A. 儿童、孕妇 B. 长时间饥饿 C.健康成年人 D. 康复期病人 E. 消耗性疾病 5、下列哪组是非必需氨基酸( ) A. 亮氨酸和异亮氨酸 B. 脯氨酸和谷氨酸 C. 缬氨酸和苏氨酸 D. 色氨酸和甲硫氨酸 E. 赖氨酸和苯丙氨酸 6、蛋白质的营养价值取决于（） A.氨基酸的数量 B. 氨基酸的种类 C. 氨基酸的比例 D.人体对氨基酸的需要量 E. 必需氨基酸的种类、数量和比例 7、蛋白质的互补作用是指( ) A. 糖和脂的混合食用，以提高营养价值 B. 脂和蛋白质的混合食用，以提高营养价值 C. 不同种类的蛋白质混合食用，以提高营养价值 D. 糖和蛋白质的混合食用，以提高营养价值 E. 糖、脂和蛋白质的混合食用，以提高营养价值 8、健康成年人每天摄入的蛋白质主要用于（） A.氧化功能 B.维持组织蛋白的更新 C.用于合成脂肪 D.用于合成糖类 E.用于合成DNA 9、体内最重要的脱氨基方式是( ) A. 氧化脱氨基 B. 氨基转移作用 C.联合脱氨基作用 D. 还原脱氨基 E. 直接脱氨基 10、对转氨基作用的描述正确的是（） A.反应是不可逆的 B. 只在心肌和肝脏中进行 C.反应需要ATP D. 反应产物是NH3 E.需要吡哆醛磷酸和吡哆胺磷酸作为转氨酶的辅酶 11、通过转氨基作用可以产生（） A.非必需氨基酸 B.必需氨基酸 C.NH3 D.尿素 E.吡哆醛磷酸 12、在谷丙转氨酶和下列哪一个酶的连续作用下，才能产生游离氨（） A. α-酮戊二酸脱氢酶 B.L-谷氨酸脱氢酶 C.谷氨酰胺合成酶 D. 谷氨酰胺酶 E. 谷草转氨酶

第十二章代谢调节

第十二章代谢调节 在自然界中，包括动物、植物和微生物，都是由糖类、脂类、蛋白质、核酸四大类基本物质和有限的其它小分子物质构成的。虽然这些物质化学性质不同，功能各异，但它们在生物体内的代谢过程并不是彼此孤立、互不影响的，而是互相联系、互相制约、彼此交织在一起的。在正常的生物体内，不管是单细胞还是多细胞生物，也不管是原核生物还是真核生物，这些错综复杂的代谢过程均能按其生长发育及适应外界环境的需要而有条不紊相互协调地进行，生成的产物既足以满足生物的需要，又不会过多而造成浪费，表现出生物机体对其代谢具有调节控制的机能，这说明生物在其进化过程中逐渐形成了一整套高效、灵敏、经济、合理的调控系统。　 第一节代谢途径的相互联系 生物体内各类物质代谢途径，相互影响，相互转化。糖、脂类和蛋白质之间可以互相转化，当糖代谢失调时会立即影响到蛋白质代谢和脂类代谢。现将生物体内四类主要有机物质：糖、脂类、蛋白质和核酸，代谢途径相互关系分别叙述如下：　 一、糖代谢与脂类代谢的相互联系　 糖类和脂类都是以碳氢元素为主的化合物，它们在代谢关系上十分密切。一般来说，在糖供给充足时，糖可大量转变为脂肪贮存起来，导致发胖。糖变为脂肪的大致步骤为：糖经酵解产生磷酸二羟丙酮，磷酸二羟丙酮可以还原为甘油；磷酸二羟丙酮也能继续通过糖酵解途径形成丙酮酸，丙酮酸氧化脱羧后转变成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A可用来合成脂肪酸，最后由甘油和脂肪酸合成脂肪。可见甘油三酯的每个碳原子都可以从糖转变而来。如果用含糖类很多的饲料喂养家畜，就可以获得肥畜的效果；另外许多微生物可在含糖的培养基中生长，在细胞内合成各种脂类物质，如某些酵母合成的脂肪可达干重的４０％。　 脂肪转化成糖的过程首先是脂肪分解成甘油和脂肪酸，然后两者分别按不同途径向糖转化。甘油经磷酸化生成α－磷酸甘油，再转变为磷酸二羟丙酮，后者经糖异生作用转化成糖。脂肪酸经β－氧化作用，生成乙酰辅酶A。在植物或微生物体内形成的乙酰辅酶A 经乙醛酸循环生成琥珀酸，琥珀酸再经三羧酸循环形成草酰乙酸，草酰乙酸可脱羧形成丙酮酸，然后通过糖异生作用即可形成糖。但在人和动物体内不存在乙醛酸循环，通常情况下，乙酰辅酶A都是经三羧酸循环而氧化成CO２和H2O，而不能转化成糖。因此对动物而言，只是脂肪中的甘油部分可转化为糖，而甘油占脂肪的量相对很少，所以生成的糖量相对也很少。但脂肪酸的氧化利用可以减少对糖的需求，这样，在糖供应不足时，脂肪可以代替糖提供能量，使血糖浓度不至于下降过多。可见，糖和脂肪不仅可以相互转化，在相互替代供能上关系也是非常密切的。　 354

第十一章 代谢和代谢调控总论习题与参考答案

第十一章代谢和代谢调控总论 一、名词解释 1.新陈代谢：是机体与外界环境不断进行物质交换的过程； 2.同化作用：从外界环境摄取营养物质，通过消化吸收并在体内进行一系列复杂而有规律的化学变化，转化为自身物质，就是同化作用； 3.异化作用：机体自身原有的物质也不断转化为废物而排出体外的作用； 4.基础代谢：指人体处于适宜温度以及清醒而安静的状态中，同时没有食物消化与吸收活动的情况下，所消耗的能量称为基础代谢； 5.抗代谢物：指在化学结构上与天然代谢物类似，进入人体可与正常代谢物相拮抗，从而影响正常代谢的物质； 6.代谢激活剂：指能激活机体代谢某一反应或某一过程的物质； 7.代谢抑制剂：指能抑制机体代谢某一反应或某一过程的物质； 8.激素：指体内的某一细胞、腺体、或者器官所产生的可以影响机体内其他细胞活动的化学物质。 二、填空题 1.生物体内物质代谢的特点主要有整体性、途径多样性、阻止特异性、可调节性。 2.体内能量的直接利用形式是ATP 。在生物体内可产生能量的物质有 糖、脂肪、蛋白质等。 3.常用的物质代谢研究方法主要有利用正常机体方法、使用病变动物方法、器官切除法、立体组织器官法、组织切片或匀浆法、酶及其抑制剂法、同位素示踪法、使用亚细胞成分的方法、致突变法、分子生物法。 4.细胞或酶水平的调节方式有两种：一种是酶活力的调节，属快调节；另一种是酶含量的调节，属慢调节。 三、简答题

1.简述蛋白质与糖代谢的相互联系。 答：①糖是蛋白质合成的碳源和能源：如糖代谢过程中，产生的许多α-酮酸，通过氨基化或者转氨作用可以生成对应氨基酸； ②蛋白质分解产物进入糖代谢：组成蛋白质的20种氨基酸除亮氨酸和赖氨酸外，均可产生糖异生的中间产物，经糖异生作用生成糖。 2.简述糖与脂类代谢的联系。 答：①糖转变为脂肪：如乙酰CoA是唐分解的重要中间产物，正是合成脂肪酸与胆固醇的主要原料； ②脂肪转变为糖：脂肪分子中的甘油可通过糖的异生作用转变为糖； ③能量的相互利用。 3.简述蛋白质与脂类代谢的联系。 答：①脂肪转变为蛋白质：脂肪酸β-氧化所产生的乙酰CoA，虽然可以进入三羧酸循环而生存α-酮戊二酸或草酰乙酸，后者可通过转氨作用二成为谷氨酸或天冬氨酸，但十分有限； ②蛋白质转变为脂肪：无论是生成糖氨基酸或者酮氨基酸，其对应的α-酮酸再进一步代谢过程中都会产生乙酰CoA，然后转变为脂肪或者胆固醇。 4.简述核酸与糖、脂类、和蛋白质代谢的相互联系。 答：糖、脂类、蛋白质和核酸的代谢相互影响、相互联系和相互转化，而这些代谢又以三羧酸循环为枢纽，其成员又是各种代谢的共同中间产物。

第十一章核酸降解及核苷酸代谢练习题

第十章核酸降解及核苷酸代谢练习题 一、填空 1．体内脱氧核苷酸是由_________直接还原而生成，催化此反应的酶是__________酶。2．在嘌呤核苷酸从头合成中最重要的调节酶是_________酶和__________酶。 3．别嘌呤醇治疗痛风症的原理是由于其结构与________相似，并抑制__________酶的活性。4．氨甲喋呤（MTX）干扰核苷酸合成是因为其结构与__________相似，并抑制___________酶，进而影响一碳单位代谢。 5．核苷酸抗代谢物中，常见的嘌呤类似物有__________；常见的嘧啶类似物有____________。6．人体内嘌呤核苷酸分解代谢的最终产物是____________，与其生成有关的重要酶是____________。 7．体内ATP与GTP的生成交叉调节，以维持二者的平衡。这种调节是由于：IMP→AMP 需要__________；而IMP→GMP需要____________。 1．核糖核苷酸核糖核苷酸还原酶 2．磷酸核糖焦磷酸激 3．次黄嘌呤黄嘌呤氧化 4．叶酸二氢叶酸还原 5．6-巯基嘌呤（6MP），5-氟尿嘧啶（5-Fu） 6．尿酸黄嘌呤氧化酶 7．GTP ATP 二、单选题 1．嘌呤核苷酸从头合成时首先生成的是： A．GMP B．AMP C．IMP D．ATP E．GTP 2．人体内嘌呤核苷酸分解的终产物是： A．尿素B．肌酸C．肌酸酐D．尿酸E．β丙氨酸 3．最直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是： A．葡萄糖B．6磷酸葡萄糖C．1磷酸葡萄糖 D．1，6二磷酸葡萄糖E．5磷酸葡萄糖 4．体内脱氧核苷酸是由下列哪种物质直接还原而成？ A．核糖B．核糖核苷C．一磷酸核苷D．二磷酸核苷E．三磷酸核苷5．HGPRT（次黄嘌呤-鸟嘌磷酸核糖转移酶）参与下列哪种反应： A．嘌呤核苷酸从头合成B．嘧啶核苷酸从头合成 C．嘌呤核苷酸补救合成D．嘧啶核苷酸补救合成E．嘌呤核苷酸分解代谢 6．氟尿嘧啶（5Fu）治疗肿瘤的原理是： A．本身直接杀伤作用B．抑制胞嘧啶合成 C．抑制尿嘧啶合成D．抑制胸苷酸合成E．抑制四氢叶酸合成 7．提供其分子中全部N和C原子合成嘌呤环的氨基酸是： A．丝氨酸B．天冬氨酸C．甘氨酸D．丙氨酸E．谷氨酸 8．嘌呤核苷酸从头合成时GMP的C-2氨基来自： A．谷氨酰胺B．天冬酰胺C．天冬氨酸D．甘氨酸E．丙氨酸 9．dTMP合成的直接前体是： A．dUMP B．TMP C．TDP D．dUDP E．dCMP 10．在体内能分解为β-氨基异丁酸的核苷酸是： A．CMP B．AMP C．TMP D．UMP E．IMP

第十一章 物质代谢的相互联系和代谢调节(推荐文档)

第十一章物质代谢的相互联系和代谢调节 一、选择题 1、糖酵解中，下列（）催化的反应不是限速反应。 A、丙酮酸激酶 B、磷酸果糖激酶 C、己糖激酶 D、磷酸丙糖异构酶 2、磷酸化酶通过接受或脱去磷酸基而调节活性，因此它属于（）。 A、别（变）构调节酶 B、共价调节酶 C、诱导酶 D、同工酶 3、下列与能量代谢有关的途径不在线粒体内进行的是（）。 A、三羧酸循环 B、脂肪酸β氧化 C、氧化磷酸化 D、糖酵解作用 4、关于共价修饰调节酶，下列（）说法是错误的。 A、这类酶一般存在活性和无活性两种形式， B、酶的这两种形式通过酶促的共价修饰相互转变 C、伴有级联放大作用 D、是高等生物独有的代谢调节方式 5、阻遏蛋白结合的位点是（）。 A、调节基因 B、启动因子 C、操纵基因 D、结构基因 6、下面哪一项代谢是在细胞质内进行的（）。 A、脂肪酸的β-氧化 B、氧化磷酸化 C、脂肪酸的合成 D、TCA 7、在乳糖操纵子模型中，操纵基因专门控制（）是否转录与翻译。 A、结构基因 B、调节基因 C、起动因子 D、阻遏蛋白 ８、有关乳糖操纵子调控系统的论述（）是错误的。 A、大肠杆菌乳糖操纵子模型也是真核细胞基因表达调控的形式 B、乳糖操纵子由三个结构基因及其上游的启动子和操纵基因组成 C、乳糖操纵子有负调节系统和正调节系统 D、乳糖操纵子负调控系统的诱导物是乳糖 ９、下列有关阻遏物的论述（）是正确的。 A、阻遏物是代谢的终产物 B、阻遏物是阻遏基因的产物 C、阻遏物与启动子部分序列结合而阻碍基因转录 D、阻遏物与RNA聚合酶结合而阻碍基因转录 10、脊椎动物肌肉组织中能储存高能磷酸键的是（）。 A、ATP B、磷酸肌酸 C、ADP D、磷酸精氨酸 11、下列不属于高能化合物的是（）。 A、磷酸肌酸 B、乙酰辅酶A C、磷酸烯醇式丙酮酸 D、3-磷酸甘油酸 12、下面柠檬酸循环中不以NAD+为辅酶的酶是（）。 A、异柠檬酸脱氢酶 B、α-酮戊二酸脱氢酶 C、苹果酸脱氢酶 D、琥珀酸脱氢酶