生物化学简答题及答案

1 1 说明动物体内氨的来源 转运和去路 说明动物体内氨的来源 转运和去路 答答 一 体内氨的来源 一 体内氨的来源 1 氨基酸脱氨氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源 2 肠道吸收的氨一是肠道细菌通过腐败作用分解蛋白质和氨基酸产生氨 二是血中尿素扩散入肠道后经细菌尿素酶作用下水解产生氨 3 肾小管上皮细胞分泌氨在肾小管上皮细胞内 谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺 水解生成谷氨酸和氨 肠道和原尿中的 pH 对氨的来源有一定的影响 NH3 易吸 收入血 NH 4 不易透过生物膜 在碱性环境中 NH 4 易转变为 NH3 所以肠道 pH 偏碱时 氨的吸收增加 二 氨的转运 二 氨的转运 1 丙氨酸一葡萄糖循环肌肉中的氨基酸经转氨基作用将氨基转给丙酮酸生 成丙氨酸 丙氨酸经血液运到肝 在肝中 丙氨酸通过联合脱氨基作用 释放 出氨 用于合成尿素 转氨基后生成的丙酮酸可经糖异生途径生成葡萄糖 葡 萄糖由血液输送到肌组织 沿糖分解途径转变成丙酮酸 后者再接受氨基而生 成丙氨酸 这一途径称为丙氨酸一葡萄糖循环 通过这个循环 即使肌肉中的 氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝 2 谷氨酰胺的生成作用在脑 心脏及肌肉等组织中 谷氨酸与氨由谷氨酰 胺合成酶催化生成谷氨酰胺 谷氨酰胺生成后可及时经血液运向肾 小肠及肝 等组织 以便利用 在肾由谷氨酰胺酶水解为谷氨酸与氨 氨被释放到肾小管 腔中和肾小管腔的 H 以增进机体排泄多余的酸 所以 谷氨酰胺是氨的解毒 产物 也是氨的储存及运输的形式 三 氨的去路 三 氨的去路 1 尿素合成这是氨的主要代谢去路 肝是合成尿素最主要的器官 通过鸟 氨酸循环过程完成的 首先 NH3 和 CO2 在 ATP Mg2 及 N 乙酰谷氨酸存在时 合成氨基甲酰磷酸 氨基甲酰磷酸在线粒体中与鸟氨酸氨在鸟氨酸氨基甲酰基 转移酶催化下 生成瓜氨酸 然后瓜氨酸与另一分子的氨结合生成精氨酸 最 后在精氨酸酶的作用下 水解生成尿素和鸟氨酸 鸟氨酸再重复上述反应 尿素合成是一个耗能过程 每生成一分子尿素需要 4 个高能键 尿素中的 两个氮原子 一个来自氨基酸脱氨基生成的氨 另一个则来自天冬氨酸 精氨 酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶 2 合成谷氨酰胺在脑和肌肉等组织中 氨与谷氨酸合成谷氨酰胺 后者经 血液循环运到肝和肾进一步处理 合成谷氨酰胺是体内储氨 运氨以及解毒的 一种重要方式 3 参与非必须氨基酸及嘌呤 嘧啶的合成 2 2 试说明氨基酸脱氨基后生成的 试说明氨基酸脱氨基后生成的 酮酸的代谢去向 酮酸的代谢去向 答 氨基酸脱氨基后生成的 酮酸主要代谢途径有三 1 通过转氨基作用合成非必需氨基酸 2 转变成糖 脂类 体内能转变成糖的氨基酸称生糖氨基酸 能转变成酮 体的称生酮氨基酸 二者兼备的称生糖兼生酮氨基酸 大多数氨基酸为生糖氨 基酸 3 氧化供能 3 3 动物体内可生成游离氨的氨基酸脱氨方式有哪些 各有何特点 动物体内可生成游离氨的氨基酸脱氨方式有哪些 各有何特点 答 氧化脱氨基作用 人体内只有 L 谷氨酸脱氢酶催化反应 其他 D 氨基 酸氧化酶 L 氨基酸氧化酶不起作用 联合脱氨基作用 转氨基作用和 L 谷氨酸氧化脱氨基同时作用 是肝 脏等器官的主要作用方式 嘌呤核苷酸循环 骨骼肌和心肌作用方式 原因是肌肉缺乏 L 谷氨酸脱 氢酶 而腺苷酸脱氨酶活性高 催化氨基酸脱氨基反应 4 4 写出鸟氨酸循环过程 说明尿素分子中 写出鸟氨酸循环过程 说明尿素分子中 C C N N 原子的来源 原子的来源 答 鸟氨酸循环又称 尿素循环 是机体对氨的一种解毒方式 肝脏是鸟氨 酸循环的重要器官 NH3 CO2 ATP 缩合生成氨基甲酰磷酸 瓜氨酸的合成 精氨酸的合成 精氨酸水解生成尿素 总反应式 NH3 CO2 3ATP Asp 2H2O NH3 CO2 3ATP Asp 2H2O 尿素尿素 2ADP 2Pi AMP PPi 2ADP 2Pi AMP PPi 延胡索酸延胡索酸 该循环要点 尿素分子中的氮 一个来自氨甲酰磷酸 或游离的 NH3 另一个来自 天冬氨酸 Asp 尿素分子中的碳来源于二氧化碳 每合成 1 分子尿素需消耗 4 个高能磷酸键 循环中消耗的 Asp 可通过延胡索酸转变为草酰乙酸 再通过转氨基作用 从其他 a 氨基酸获得氨基而再生 在鸟氨酸循环中 精氨酸代琥珀酸合成酶活性相对较小 所以该酶被认 为是鸟氨酸循环的限速酶 5 5 说明糖 脂类 氨基酸和核苷酸代谢的相互联系和相互影响 说明糖 脂类 氨基酸和核苷酸代谢的相互联系和相互影响 答 一 糖代谢与脂肪代谢的相互关系 1 糖可以在生物体内变成脂肪 2 脂肪不能大量转变为糖 除了油料作物种子 二 糖代谢与蛋白质代谢的关系 1 糖可以转变为非必需氨基酸 2 蛋白质可以转变为糖 三 脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系 1 由脂肪合成蛋白质的可能性是有限的 实际上仅限于谷氨酸 2 蛋白质间接地转变为脂肪 四 核酸与其他物质代谢的相互关系 1 蛋白质代谢为嘌呤和嘧啶的合成提供许多原料 2 糖类产生二羧基氨基酸的酮酸前身 又是戊糖的来源 3 核酸是细胞内的重要遗传物质 可通过控制蛋白质的合成影响细胞的组 成成分和代谢类型 五 核酸与糖 脂类 蛋白质代谢的联系 1 核酸是细胞内重要的遗传物质 控制着蛋白质的合成 影响细胞的成 分和代谢类型 2 核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加 而且需要酶和多种 蛋白质因子 3 各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸 如 ATP 是能量的 通货 此外 UTP 参与多糖的合成 CTP 参与磷脂合成 GTP 参与蛋白质合成 与糖异生作用 4 核苷酸的一些衍生物具重要生理功能 如 CoA NAD NADP cAMP cGMP 6 6 真核生物 真核生物 RNARNA 转录生成后 是如何进行加工修饰的 转录生成后 是如何进行加工修饰的 答 真核生物 mRNA 的加工修饰 主要包括对 5 端和 3 端的修饰以及对中间 部分进行剪接 1 在 5 端加帽 成熟的真核生物 mRNA 其结构的 5 端都有一个 m7G PPNmN 结构 该结构 被称为甲基鸟苷的帽子 如图 17 9 所示 鸟苷通过 5 5 焦磷酸键与初级转 录物的 5 端相连 当鸟苷上第 7 位碳原子被甲基化形成 m7G PPNmN 时 此时 形成的帽子被称为 帽 0 如果附 m7G PPNmN 外 这个核糖的第 2 号碳上 也甲基化 形成 m7G PPNm 称为 帽 1 如果 5 末端 N1 和 N2 中的两个核 糖均甲基化 成为 m7G PPNmPNm2 称为 帽 2 从真核生物帽子结构形成的 复杂可以看出 生物进化程度越高 其帽子结构越复杂 真核生物 mRNA 5 端 帽子结构的重要性在于它是 mRNa 做为翻译起始的必要的结构 对核糖体对 mRNA 的识别提供了信号 这种帽子结构还可能增加 mRNA 的稳定性 保护 mRNa 免遭 5 外切核酸酶的攻击 2 在 3 端加尾 大多数的真核 mRNA 都有 3 端的多聚尾巴 A 多聚 A 尾巴大约为 200bp 多聚 A 屠巴不是由 DNA 编码的 而是转录后在核内加上去的 受 polyA 聚合酶催化 该酶能识别 mRNa 的游离 3 OH 端 并加上约 200 个 A 残基 近年来已知 在大多数真核基因的 3 一端有一个 AATAA 序列 这个序列是 mRNa 3 端加 polyA 尾的信号 靠核酸酶在此信号下游 10 15 碱基外切断磷酸 二酯键 在 polyA 聚合酶催化下 在 3 OH 上逐一引入 100 200 个 A 碱基 3 mRNA 前体 hnRNA 的拼接 原核生物的结构基因是连续编码序列 而真核生物基因往往是断裂基因 即编码一个蛋白质分子的核苷酸序列被多个插入片断所隔开 一个真核生物结 构基因中内含子的数量 往往与这个基因的大小有关 例如胰岛素是一个很小 的蛋白质 它结构基因只有两个内含子 而有些很大的蛋白质 它的结构基因 中可以有几十个内含子 经过复杂的过程后 切去内元 将有编码意义的核苷 酸片段连接起来 7 7 简要说明摆动学说的主要内容 简要说明摆动学说的主要内容 答 Crick 对于 tRNA 能识别几种密码子的现象 提出碱基配对的 摆动学说 摆动学说认为 在密码子与反密码子的配对中 前两对严格遵守碱基配对原则 第三对碱基 密码子 3 位碱基和反密码子 5 位碱基 也称为摆动位置 有一 定的自由度 可以 摆动 他认为除 A U G C 配对外 还有非标准配对 I A I C I U 由于存在摆动现象 所以使得一个 tRNA 反密码子可以和一个以 上的 mRNA 密码子结合 8 8 说明 说明 DNADNA 聚合酶聚合酶 I I 的功能 的功能 答 1 通过核苷酸聚合反应 使 DNA 链沿 5 3 方向延长 DNA 聚合酶活 性 2 催化由 3 端水解 DNA 链 3 5 核酸外切酶活性 3 催化由 5 端水解 DNA 链 5 3 核酸外切酶活性 4 催化由 3 端使 DNA 链发生焦磷酸解 5 催化无机焦磷酸盐与脱氧核糖核苷酸三磷酸之间的焦磷酸基的交换 9 9 简述遗传密码的特点 简述遗传密码的特点 答 1 方向性 密码子是对 mRNA 分子的碱基序列而言的 它的阅读方向是 与 mRNA 的合成方向或 mRNA 编码方向一致的 即从 5 端至 3 端 2 连续性 mRNA 的读码方向从 5 端至 3 端方向 两个密码子之间无 任何核苷酸隔开 mRNA 链上碱基的插入 缺失和重叠 均造成框移突变 3 简并性 指一个氨基酸具有两个或两个以上的密码子 密码子的第三 位碱基改变往往不影响氨基酸翻译 4 摆动性 mRNA 上的密码子与转移 RNA tRNA J 上的反密码子配对辨认 时 大多数情况遵守碱基互补配对原则 但也可出现不严格配对 尤其是密码 子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补 这种 现象称为摆动配对 5 通用性 蛋白质生物合成的整套密码 从原核生物到人类都通用 但 已发现少数例外 如动物细胞的线粒体 植物细胞的叶绿体 1010 说明 说明 DNADNA 的复制过程 的复制过程 答 DNA 复制过程大致可以分为复制的引发 DNA 链的延伸和 DNA 复 制的终止三个阶段 一一 D DN NA A 复复制制的的引引发发 复制的引发阶段包括DNA 复制起点双链解开 通过转录激活步骤合 成 RNA 分子 RNA 引物的合成 DNA 聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引 物 RNA 的 3 OH 末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA 的合成 一 旦前导链 DNA 的聚合作用开始 滞后链上的DNA 合成也随着开始 在 所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA 聚合酶 不是引 物酶 沿滞后链模板转录一短的RNA 分子 在有些DNA 复制中 如 质粒 ColE 该 RNA 分子经过加式成为DNA 复制的引物 但是 在大 部分 DNA 复制中 该 RNA 分子没有引物作用 它的作用只是分开两条 DNA 链 暴露出某些特定序列以便引发体与之结合 在前导链模板 DNA 上开始合成 RNA 引物 这个过程称为转录激活 DNA 复制开始时 DNA 螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA 解开 通过转录激活合成的 RNA 分子也起分离两条DNA 链的作用 然后单链DNA 结合蛋白质结合 在被解开的链上 二二 DNA DNA 链的延伸链的延伸 DNA 新生链的合成由 DNA 聚合酶 所催化 然而 DNA 必须由螺旋酶在复制 叉处边移动边解开双链 这样就产生了一种拓扑学上的问题 由于 DNA 的解链 在 DNA 双链区势必产生正超螺旋 在环状 DNA 中更为明显 当达到一定程度后 就会造成复制叉难再继续前进 从而终止 DNA 复制 但是 在细胞内 DNA 复制 不会因出现拓扑学问题而停止 有两种机制可以防止这种现象发生 DNA 在生 物细胞中本身就是超螺旋 当 DNA 解链而产生正超螺旋时 可以被原来存在的 负超螺旋所中和 DNA 拓扑异构酶 要以打开一条链 使正超螺旋状态转变成 松弛状态 而 DNA 拓扑异构酶 旋转酶 可以在 DNA 解链前方不停地继续将负 超螺旋引入双链 DNA 这两种机制保证了无论是环状 DNA 还是开环 DNA 的复制 顺利的解链 再由 DNA 聚合酶 合成新的 DNA 链 三三 DNA DNA 复制的终止复制的终止 过去认为 DNA 一旦复制开始 就会将该 DNA 分子全部复制完毕 才终止 其 DNA 复制 但最近的实验表明 在 DNA 上也存在着复制终止位点 DNA 复制 将在复制终止位点处终止 并不一定等全部 DNA 合成完毕 但目前对复制终止 位点的结构和功能了解甚少在 NDA 复制终止阶段令人困惑的一个问题是 线性 DNA 分子两端是如何完成其复制的 已知 DNA 复制都要有 RNA 引物参与 当 RNA 引物被切除后 中间所遗留的间隙由 DNA 聚合 所填充 但是 在线性分子的 两端以 5 3 为模板的滞后链的合成 其末端的 RNA 引物被切除后是无法被 DNA 聚合酶所填充的 1111 与原核生物相比 真核生物的转录有何特点 与原核生物相比 真核生物的转录有何特点 答 真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断的 不连续的 由于转录时内含 子和外显子是一起转录的 因而转录产生的信使 RNA 必须经过加工 将内含子 转录部分剪切掉 将外显子转录部分拼接起来 才能成为有功能的成熟的信使 RNA 而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子 因此 转录产生的信使 RNA 不需要剪切 拼接等加工过程 再有 原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的 即 在转录未完成之前翻译便开始进行 如大肠杆菌乳糖分解代谢过程中 三个结 构基因的转录和翻译就是同时在细胞质中进行的 真核生物由于有细胞核 核 膜将核质与细胞质分隔开来 因此 转录是在细胞核中进行的 翻译则是在细 胞质中进行的 可见 真核生物基因的转录和翻译具有时间和空间上的分隔 上 述真核生物基因转录后的剪切 拼接和转移等过程 都需要有调控序列的调控 这种调控作用是原核生物所没有的 1212 说明 说明 RNARNA 的转录生成过程 的转录生成过程 答 转录全过程分起始 延长 终止 3 个阶段 1 转录起始 转录起始的第一步是先由 s 因子辨认 DNA 的启动子 并由 RNA pol 全酶与启动子结合 DNA 双链打开 10 20 个碱基对 形成转录空泡 transcription bubble RNA pol 按模板链上核苷酸的序列 以四种 NTP 为 原料 按碱基互补原则依次与模板链上的相应碱基配对 A T U A G C 在起始点处 两个与模板配对的核苷酸 在 RNA pol 的催化下 以 3 5 磷酸 二酯键相连 形成 RNA 聚合酶全酶 模板和转录 5 端首位的四磷酸二核苷组成 的转录起始复合物 RNA 5 端总是三磷酸嘌呤核苷酸 GTP 或 ATP 以 GTP 最常 见 所以起始复合物是由 RNA 聚合酶全酶 DNA pppGpN OH 3 所构成 起始复 合物生成后 s 因子即脱落 脱落的 s 因子可再次与核心酶结合 开始下一次 转录开始 所以 s 因子可反复使用于转录起始过程的 2 转录延长 是在转录起始复合物 3 OH 端逐个加入 NTP 形成 RNA 链 延长阶段的化学反应主要是催化与模板相配对的核苷三磷酸 NTP 相聚合 形成 3 5 磷酸二酯键 因此 转录延长的方向也是 3 到 5 s 因子脱落以后 核心酶向模板链下游移动 在核心酶的催化下 与 DNA 摸板链互补的 NTP 逐个 聚合到新生的 RNA 链上 聚合时 是与前一个核苷酸以 3 5 磷酸二酯键相 连 合成方向 5 到 3 这样 RNA 链不断延长 形成核心酶 DNA RNA 转录复 合物 随着反应的进行 核心酶沿着 DNA 链向前移动 继续催化下一个核苷 酸的聚合 这样逐渐形成一条 RNA 新链 新链与 DNA 模板构成杂化双链 它们 与转录酶共同构成转录复合物 随着转录的进一步延长 RNA 与模板逐渐分离 DNA 重新形成双螺旋结构 另外发现 在同一 DNA 模板上 可以有相当多的 RNA 聚合酶在同时催化转录 生成相应的 RNA 而且在较长的 RNA 链上可以看到核 糖体附着 说明转录过程未完全终止 就可以开始进行翻译 3 转录终止 核心酶移动到 DNA 模板的的转录终止部位 就停顿下来不再 向前移动 转录产物 RNA 从转录复合物上脱落下来 转录终止有依赖 r 因子的 转录终止和非依赖 r 因子的转录终止两种机制 r 因子可以识别井结合转录终 止信号 还有 ATP 酶和解螺旋酶的两种活性 与终止信号结合后 可以使 RNA 聚合酶停止移动 聚合反应停止 利用两种酶的活性 可使产物 RNA 脱离 DNA 模板 完成转录终止 非依赖 r 因子的转录终止是通过 RNA 产物的特殊结构实 现的 模板链终止部位的一些特殊的碱基序列转录出来的 RNA 产物的 3 端常 常形成茎环结构以及后随的一连串的寡聚 U 茎环结构可使 RNA 聚合酶核心酶 变构不再前移 而寡聚 U 则有利于 RNA 链与摸板链脱离 因为 U A 碱基配对是 所有碱基配对中最不稳定的配对 1313 简要说明原核生物蛋白质的生物合成过程 简要说明原核生物蛋白质的生物合成过程 答 蛋白质生物合成也叫核蛋白体循环 分起始 延长 终止三个阶段 1 翻译起始 就是把起始氨基酰 tRNA mRNA 和核蛋白体组装在一起 形 成起始氨基酰 tRNA mRNA 核蛋白体起始复合物 这一过程需要 GTP 具体步骤 分为以下 4 步 核蛋白体大小亚基分离 mRNA 与核蛋白体小亚基结合 起始氨基酰 tRNA 对应于 mRNA 的起始密码子并进入核蛋白体的 P 位 原核生 物起始氨基酰 tRNA