生物化学课后重点答案.doc

1944年,O.T.Avery等如何证明DNA是遗传物质的?细菌学家们曾研究过在实验室中生长的两种不同的肺炎球菌菌株，一种有平滑的外膜（S），一种没有外膜，外表粗糙（R），显然R菌株缺少某种构成这种碳水化物被膜的酶。同时发现，如果将S菌株的浸出物与R活菌株相混合，注射于小鼠，小鼠的组织中就会含有S活菌株。S浸出物（完全是非活性的）显然含有一种因子，能够供给R菌株以所需要的酶，并将之转变成S菌株。大家都认为这种因子本质上是蛋白质。然而在1944年艾弗里及共同事研究了S菌株浸出物，证实这种因子是纯粹的脱氧核糖核酸（DNA），并不存在蛋白质。核酸分为哪些种类？它们的分布和功能是什么？分类：核酸可分为核糖核酸(简称RNA)和脱氧核糖核酸(简称DNA)。分布：DNA主要位于细胞核中，线粒体和叶绿体内也有少量DNA（原核生物的DNA主要位于拟核）；RNA主要位于细胞质中。功能：DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础（即DNA是遗传信息的载体）；RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用，其中转运RNA，简称tRNA，起着携带和转移活化氨基酸的作用；信使RNA，简称mRNA，是合成(翻译)蛋白质的模板；核糖体RNA，简称rRNA，是细胞合成蛋白质的主要场所说明WatsonCrick建立的DNA双螺旋结构的特点。答：（1）DNA分子有两条反向平行的多核苷酸链相互盘绕形成双螺旋结构。两条链围绕同一个“中心轴”形成右手螺旋，双螺旋的直径为2nm。（2）由脱氧核糖和磷酸间隔相连而形成的亲水骨架在双螺旋的外侧，而疏水的碱基对则在双螺旋的内部，碱基平面与中心轴垂直，螺旋旋转一周约为10个碱基对（bp），螺距为3.4nm，这样相邻碱基平面间隔为0.34nm，并有一个36的夹角，糖环平面则于中心轴平行。（3）两条DNA链借助彼此碱基之间形成的氢键而结合在一起。根据碱基结构的特征，只能形成嘌呤与嘧啶配对。既A与T配对，G与C配对，AT间有2个氢键，GC间有3个氢键。（4）在DNA双螺旋结构中，两条链配对偏向一侧，形成一条大沟和一条小沟。这两条沟特别是大沟对蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息非常重要，只有沟内蛋白质才能识别到不同碱基顺序。蛋白质有哪些主要的理化性质？蛋白质物理性质：常温下液体，白色化学性质：遇到浓无机盐溶解度减小，加热凝固变性灼烧有烧焦羽毛气味蛋白质的结构层次区分蛋白质的结构层次：一级结构、二级结构、超二级结构、结构域、三级结构、四级结构.。 1、一级结构：即蛋白质的共价结构或平面结构，核心内容就是aa的排列顺序，它的改变涉及到蛋白质共价键的破坏和重建。 一级结构的全部内容包括：肽链的个数、aa的顺序、二硫键的位置、非aa成分。2、二级结构的定义：肽链主干在空间的走向。主干指的是肽平面与-C构成的链子，2.1二级结构的内容：空间走向以及维持这种走向的力量：氢键和R基团的影响（离子键、疏水键、空间障碍等）2.2二级结构的描述：角：肽平面绕N-C单键旋转的角度 角：肽平面绕C-C羧基单键旋转的角度，至于+-方向的规定，0度角的规定太复杂，不作要求。这样，一个肽平面的空间位置可以被2个二面角来确定，如果每个肽链的两个二面角（，）都相同，则构成了规则的空间走向，所以可以用（，）来描述肽链的二级结构。3、超二级结构：空间相邻的几个2级结构形成的更复杂的结构，其类型有： 1、左手超螺旋：3根-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋，如头发中的角蛋白，2、右手超螺旋：3根左手螺旋拧到一起形成一个右手超螺旋，如胶原蛋白，3、：相邻的2根-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋，4、：一个连接链连着2个折叠，平行式，这个连接链可以很长。5、：3段折叠和2段螺旋相间形成，6、：以2段U-型回折连接着的3段折叠，反平行式。4.、结构域：长肽链（多于150个aa），在二级结构的基础上通过多次折叠，在空间上形成一些半独立的球状结构，叫结构域，它是三级结构的一部分，结构域之间靠无规卷曲连接。也就是说将三级结构拆开后首先看到的结构。.5、三级结构：即蛋白质的三维结构、构象，指其中所有原子的空间排布，是结构域再经过卷曲和折叠后形成的。如果蛋白质是单条肽链，则三级结构就是它的最高级结构，三级结构由二硫键和次级键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）维持。P99是肌红蛋白的三级结构。6、四级结构：多条肽链通过非共价键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）形成的聚合体的结构就是四级结构，注意，由二硫键连接的几条肽链不具有四级结构。每条肽链都有自己的三级结构，称为亚基或亚单位，一般情况下，具有四级结构的蛋白质含有的肽链不会太多，故称这类蛋白质为寡聚蛋白，如寡聚酶等。蛋白质变性和沉淀有什么区别？沉淀可以是由蛋白质变性从而产生沉淀，也可以是由于盐析。蛋白质变性是指光照，热，有机溶济以及一些变性剂（如重金属盐）的作用时蛋白质的空间结构被破坏，使得蛋白质丧失活性，该过程不可逆。盐析是指向蛋白质的溶液中加入轻金属盐，使得蛋白质沉淀析出，这是由于加入盐降低了蛋白质得溶解度而析出，该过程可逆，加水蛋白质又会溶解。二者本质上是不同的！引起蛋白质沉淀的作用机制是什么蛋白质的沉淀: 由于外界条件改变,蛋白质水化膜被除去且其电荷被中和时,蛋白质凝聚成团下沉,但其结构未变.蛋白质的变性作用蛋白质分子的天然构象遭到破坏导致其生物活性丧失的现象。蛋白质在受到光照、热、有机溶剂以及一些变性剂的作用时，次级键遭到破坏导致天然构象的破坏，但其一级结构不发生改变。包含了蛋白质的沉淀作用。怎样区分蛋白质的可逆沉淀和不可逆沉淀可逆沉淀叫做盐析，不可逆沉淀叫做变性。盐析一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。如：加浓（NH4）2SO4使蛋白质凝聚的过程。在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来。这种凝结是不可逆的，不能再使它们恢复为原来的蛋白质。蛋白质的这种变化叫做变性。某些有机溶剂也能使蛋白质变性。蛋白质变性后，就丧失了原有的可溶性，并且失去了它们生理上的作用。高温消毒灭菌就是利用加热使蛋白质凝固从而使细菌死亡。重金属盐（如铜盐、铅盐、汞盐等）能使蛋白质凝结，所以会使人中毒。何为酶的活性中心？活性中心包括哪些部分？答：（1）概念：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位，称为酶的活性中心。（2）结合部位：决定酶的专一性。催化部位：决定酶促反应的类型。其它必需基团：活性中心以外、维持酶的空间构象必需的基团。简述酶催化具有高效性的几种机制。答：（1）邻近效应与定向效应。“使分子间的反应近似于分子内的反应（2）张力效应和底物形变（3）酸碱催化。酶活性部位上的某些基团可以作为良好的质子供体或受体对底物进行酸碱催化。（4）共价催化。酶活性中心含有可以处的极性基团，在催化底物发生反应的过程中，首先以共价键与底物结合，生成一个活性很高的共价型的中间产物，反应所需的活化能大大降低，反应速度明显加快。（5）酶活性中心是低介电环境。使底物分子的敏感键和酶的催化基团之间形成很大的反应力，有助于加速反应的进行。酶的活力单位酶活力的度量单位。1961年国际酶学会议规定：1个酶活力单位是指在特定条件（25，其它为最适条件）下，在1分钟内能转化1微摩尔底物的酶量，或是转化底物中1微摩尔的有关基团的酶量。什么是酶的回收率和纯化倍数?酶的纯度倍数=(每次比活力）/（第一次比活力）其中：比活力活力单位数mg蛋白（氮）=总活力单位数/总蛋白（氮）mg酶活力(Enzyme Activity)也称酶活性,履指酶催化一定化学反应的能力.酶活性是研究酶的特性,分离纯化以及酶制剂生产和应用时的一项不可缺少的指标.酶活力是用在一定条件下,它所催化某一反应的反应初速度来表示.酶反应速度(指初速度)可用单位时间内单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示.其单位为mol/s。纯化倍数是纯化后的比活除以纯化前的比活。分别说明磺胺类药物及有机磷农药的抑菌和杀虫原理。（可能不考）答：（1）磺胺类药物。叶酸是四氢叶酸（FH4）的前身，FH4是合成核苷酸的必须的辅酶。细菌不能利用环境中的叶酸，只能利用对氨基苯甲酸合成FH4 。 磺胺类药与对氨基苯甲酸具有类似的化学结构，是二氢叶酸合成酶的竞争抑制剂，抑制FH2的合成，进而减少FH4的合成。（2）有机磷农药。如二异丙基氟磷酸能够与胰凝乳蛋白或乙酰胆碱酶活性中心的丝氨酸残基反应，形成稳定的共价键，因而抑制酶的活性。饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸有什么区别？脂肪酸 定义及相关概念 脂肪酸（fatty acid）：是指一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链。脂肪酸是最简单的一种脂，它是许多更复杂的脂的成分。 饱和脂肪酸（saturated fatty acid）：不含有C=C双键的脂肪酸。 不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid）：至少含有C=C双键的脂肪酸。流动镶嵌模型流动镶嵌模型模型认：细胞膜结构是由液态的脂类双分子层中镶嵌可以移动的球形蛋白质而形成的。随着科学研究技术的不断创新和改进，流动镶嵌模型也逐步得到完善，是目前比较公认的膜结构模型。这一模型强调两点：一是膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向移动。二是膜蛋白分布的不对称性，球形蛋白质有的镶嵌在膜的内或外表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。综述生物膜的功能使细胞具有一个相对稳定的内环境，并使细胞与周围环境进行物质运输、能量交换、 信息传递。为酶提供大量的附着位点，为生化反应的有序进行创造条件。将细胞分成小区室，使生化反应互不干扰。什么是糖酵解，糖酵解与发酵有何不同？简述用砷酸取代磷酸，对有机体的影响。答：（1）糖酵解：在无氧的条件下，葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应。糖酵解途径，亦称为EMP途径。发酵：复杂的有机物在微生物作用下分解。（3）砷酸盐可与磷酸根竞争同高能硫酯中间物结合，形成1砷酸3磷酸甘油酸，他很易自发水解成3磷酸甘油酸而无ATP的形成，因此砷酸使这一步的氧化作用与磷酸化作用解偶联，但不影响糖酵解的继续写出葡萄糖彻底氧化途径的反应式、酶及辅因子各阶段生成的ATP数和NADH的数量。答：（1）C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD+2CH3COCOOH+2ATP+2NADH+2H+2H2O（2）丙酮酸+辅酶A+NAD+ 乙酰CoA+CO2+NADH+H+（3）乙酰-CoA 3NAD+ FAD GDP Pi 2H2O 2CO2 3NADH 3H+ FADH2 GTP CoASH写出三羧酸循环的主要步骤，三羧酸循环是如何调控的，又如何维持的，三羧酸循环有何生理意义？说明在无氧气的情况下，TCA不能进行的原因。 答：（1）主要步骤：乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸。乙酰CoA+草酰乙酸 柠檬酸 + CoA-SH柠檬酸异构化生成异柠檬酸。柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸。异柠檬酸+NAD+ -酮戊二酸 +CO2+NADH+H+-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A。-酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+ 琥珀酰CoA + CO2 + NADH+H+琥珀酰CoA转变为琥珀酸。琥珀酰CoA + GDP + Pi 琥珀酸+ GTP + CoA-SH 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸。琥珀酸 + FAD 延胡索酸 +FADH2 延胡索酸水合生成苹果酸。延胡索酸 + H2O 苹果酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸。苹果酸 + NAD+ 草酰乙酸 + NADH+H+（2）调控与维持：三羧酸循环的多个反应是可逆的，但由于柠檬酸的合成和-酮戊二酸的氧化脱羧二部反应不可逆，故整个循环只能单方向进行。三羧酸循环调节的部位主要有三个，即柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶催化的反应。调节的关键因素是.NADH/NAD+和ATP/ADP的比值和草酰乙酸、乙酰辅酶A等代谢产物的浓度。柠檬酸合酶是该途径的关键限速酶，NADH/ATP抑制该酶的活性，他们能提高酶对乙酰辅酶A的Km值。草酰乙酸和乙酰辅酶A浓度高时，可激活该酶。 此外，ADP能激活异柠檬酸脱氢酶，而琥珀酸辅酶A和NADH抑制它的活性。琥珀酸辅酶A和NADH抑制-酮戊二酸脱氢酶活性。（3）意义：糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。 TCA是体内三大营养物质代谢的总枢纽。 TCA产生的多种中间产物是生物体内许多重要物质合成的原料。 发酵工业利用微生物TCA生产各种代谢产物，如柠檬酸、谷氨酸等，在生产实践中应用潜力巨大。（4）分子氧不直接三羧酸循环中去，但若无氧，NADH和FADH2不能再生NAD+和FAD，从而使三羧酸循环不能进行。因此，三羧酸循环是严格需氧的。植物是怎样利用太阳能的？植物通过光合作用，在叶绿体中把二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气，太阳能转化为化学能贮藏起来供呼吸作用消耗。光合作用的能量转换式：能量转化过程：光能不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）稳定的化学能（糖类即淀粉的合成） 并光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物（物质变化）和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能（能量变化）。CO2+H2O（ 光照、酶、 叶绿体）=(CH2O)+O2 （CH2O）表示糖类简述c3途径的反应历程说明 C3 C4二者如何联系C3途径可分为羧化、还原、再生3个阶段。 (1)羧化阶段 指进入叶绿体的CO2与受体RuBP结合，生成PGA的过程。(2)还原阶段 指利用同化力将3-磷酸甘油酸还原为甘油醛-3-磷酸的反应过程。(3)再生阶段 甘油醛-3-磷酸重新形成核酮糖-1，5-二磷酸的过程通过C4途径固定CO2的过程是在叶肉细胞中进行的。C4中的C转移到C3途径是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行。光合作用的产生也主要积累在维管束鞘细胞中。C4植物具有两条固定CO2的途径，即C3途径和C4途径。何谓糖异生？糖异生和糖酵解均发生在细胞质中，两者是如何调节的？ 答：（1）定义： 由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖（原）异生作用。（2）调节：高水平的ATP、NADH别构抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，而别构的激活二磷酸果糖酯酶。Pi、AMP、ADP别构激活磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶并别构抑制二磷酸果糖酯酶。ATP/ADP比值高时，EMP途径关闭、糖异生打开；ATP/ADP比值低时，EMP途径打开，糖异生活性降低。柠檬酸起类似的作用。说明经典的Knoop对脂肪酸氧化的实验和结论。答：Knoop 用把偶数或奇数碳的脂肪酸分子末端甲基接上苯基，用这带“示踪物”的脂肪酸喂狗，然后分析排出的尿液，示踪物苯基在体内不被代谢，而以某一特定的有机化合物被排出。Knoop的实验结论是：脂肪酸氧化每次降解下一个2碳单元的片段，氧化是从羧基端的-位碳原子开始的，释下一个乙酸单位。结合酶的细胞学定位说明脂肪彻底氧化分解的过程。答：脂肪的消化需要三种脂肪酶的参与，逐步水解三酰甘油的三个酯键，最后生成甘油和脂肪酸。甘油在甘油激酶的催化下，生成甘油-3-磷酸，然后脱氢生成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮为糖酵解途径的中间产物，因此可以继续氧化，经丙酮酸进入TCA循环彻底氧化成CO2和水，又可经糖异生作用合成葡萄糖乃至合成多糖。何谓脂肪酸的B氧化？它与饱和脂肪酸的生物合成有何异同？所谓脂肪酸B氧化就是指脂肪酸在一系列酶的作用下，在a碳原子和B碳原子之间发生断裂，B碳原子被氧化形成酮基，然后裂解生成含2个碳原子的乙酰CoA和较原来少2个碳原子的脂肪酸的过程。区别要点脂肪酸从头合成脂肪酸B氧化细胞内定位胞液线粒体酰基载体ACP-SHCoA-SH二碳单位参与或断裂形式丙二酸单酰CoA乙酰CoA电子供体或受体NADH+ H+FAD、NAD+反应底物的转运柠檬酸穿梭肉毒碱穿梭参与酶类6种4种能量消耗或产生消耗7ATP，14 NADH+ H+净产生106ATP谷氨酸在氨基酸代谢中的意义1. 谷氨酸参与谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用（谷氨酸被脱去氨基）。2.在血氨转运中，谷氨酰胺合成酶催化谷氨酸与氨结合生成谷氨酰胺。谷氨酰胺中性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式。3.在葡萄糖-丙氨酸循环途径中，肌肉中的谷氨酸脱氢酶催化-酮戊二酸与氨结合形成谷氨酸，接着在丙氨酸转氨酶的催化作用下谷氨酸再与丙酮酸形成-酮戊二酸和丙氨酸。4.在生物活性物质代谢途径中，谷氨酸本身就是兴奋神经递质，在脑、脊髓中广泛存在，谷氨酸脱羧形成的-氨基丁酸是一种抑制性神经递质，在生物体中广泛存在。5.在氨基酸合成途径中，谷氨酸是合成谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸、赖氨酸的重要前体。6.在鸟氨酸循环（尿素合成）途径