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前列腺特异膜抗新剪接变异体psm-f的发现与真核表达载体构建.pdf 44页
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前列腺特异膜抗新剪接变异体psm-f的发现与真核表达载体构建
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前列腺特异膜抗原新剪接变异体Ps-卜F的发现与真核表达载体构建
中山大学硕士学位论文
前列腺特异膜抗原新剪接变异体PSM-F的发现
与真核表达载体构建
业：免疫学
硕士生：苗霞
指导教师：曹开源副教授
中文摘要 研究背景与目的
前列腺特异膜抗原(PSMA)是一种II型跨膜糖蛋白，主要表达于前列腺上皮 细胞，具有较高的前列腺特异性和膜结合特性，是近年前列腺癌研究的热点之一。 PSMA在正常前列腺中低表达，在大多数前列腺癌组织中高表达，并随肿瘤的进展 而表达增高，在转移癌及激素不敏感型前列腺癌中表达进一步增高，提示PSMA可 能与肿瘤的发生发展相关，是目前公认的前列腺癌诊断及治疗靶标之一。
PSMA存在多种剪接变异现象，目前发现并报道的PSMA剪接变异体己有四个。 诸多研究提示，PSMA的选择剪接与前列腺癌的发生发展密切相关。深入该领域的 研究有利于揭示前列腺癌的发牛机制，对寻求更加特异有效的前列腺癌诊治靶标 具有重要意义。
既往有关PSMA剪接变异的研究多聚焦于对某单一变异体的表达鉴定及临床意 义的阐述。由于缺乏系统有效的研究方法和手段，对其剪接机制多样性的认识存 在一定的片面性。为了从整体上了解PSMA的剪接变异现象，本研究拟建立以RACE 技术为基础的有关PSMA剪接变异体多样性的分析方法，旨在最大程度地发现可能 存在的PSMA剪接变异体，并对新发现变异体进行鉴定证实。在此基础上构建其真 核表达载体，为后续的相关研究垫定实验基础。
前列腺特异膜抗原新剪接变异体PSM-F的发现与真核表达载体构建
中山大学硕士学位论文 材精与方法
1．在PSMA各变异体的相对公共区序列设计锚定引物，应用RACE技术在LNcap
细胞中进行扩增。
2．RACE产物经测序后，应用计算机软件进行测定序列的拼接、比对分析。选取
拼接序列的来源RACE片段作为模板，采用重叠PCR进行完整序列的重构。
3．设计重构序列的特异性引物，在LNcap细胞中进行PCR扩增，验证其天然表达。
序列，并克隆入真核表达载体pcDNA3．0。 结果与讨论
应用RACE技术在LNcap细胞进行扩增，产物经计算机软件拼接分析及重叠PCR 重构，我们得到一条不同于以往PSMA各变异体序列的完整新序列。经证实该序列 管该新变异体的临床及生物学意义尚有待进一步研究证实，但它的发现无疑证实 和丰富了PSMA剪接变异的多样性，为深入研究前列腺癌的发生机制，寻求有效的 诊断标志和治疗靶点拓展了思路，提供了新的线索。
在上述研究的基础上，我们构建了PSM-F的真核表达载体pcDNA3．0／PSM．F。 新构建的重组子经测序鉴定证实，目的基因与模板序列100％同源，且插入方向及 读码框架准确无误，表明PSM．F真核表达载体构建成功。此为PSM．F在真核细胞中 的表达及后续相关研究打下了基础。
然而，有关PSMA变异体研究的一个重要方向及内容就是阐明它的临床及生 物学意义，以确定其临床及研究中的理论价值与应用前景。而这些又有赖于对其 在不同组织来源细胞及不同病理改变前列腺组织中表达差异和生物学功能的了 解，以及对不同PSMA变异体之间相互作用及关系的认识。有关工作本实验组正 加紧研究，相关结果将另文报道。关于PSMA的选择性剪接机制，也是值得研究 者们深入探究的问题，这对于了解前列腺癌的发生发展机制或有裨益。
前列腺特异膜抗原新剪接变异体PsH-F的发现与真核表达载体构建
中山大学硕士学位论文 结论 1．建立了以RACE为基础的PSMA剪接变异体多样性研究的系统分析方法。 2．发现并证实了一种新的PSMA剪接变异体PSM—F。 3．成功构建了PSM．F的真核表达载体，为PSM．F的相关后续研究垫定了基础。 关键词：
前列腺特异膜抗原； 选择性剪接；
RACE技术；PSM—F
前列腺特异膜抗原新剪接变异体I)sM-F的发现与真核表达载体构建
中山大学硕士学位论文
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生物化学（下册）课后习题答案第 19 章 代谢总论 ⒈怎样理解新陈代谢？ 答：新陈代谢是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。 它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。新陈代谢包括分解代谢和合成代谢两个方面。 新陈代谢的功能可概括为五个方而： ①从周围环境中获得营养物质。 ②将外界引入的营养物 质转变为自身需要的结构元件。 ③将结构元件装配成自身的大分子。 ④形成或分解生物体特 殊功能所需的生物分子。⑤提供机体生命活动所需的一切能量。 ⒉能量代谢在新陈代谢中占何等地位？ 答：生物体的一切生命活动都需要能量。生物体的生长、发育，包括核酸、蛋白质的生物合 成，机体运动，包括肌肉的收缩以及生物膜的传递、运输功能等等，都需要消耗能量。如果 没有能量来源生命活动也就无法进行．生命也就停止。 ⒊在能量储存和传递中，哪些物质起着重要作用？ 答：在能量储存和传递中， ATP（腺苷三磷酸） 、GTP（鸟苷三磷酸） 、UTP（尿苷三磷 酸）以及 CTP（胞苷三磷酸）等起着重要作用。 ⒋新陈代谢有哪些调节机制？代谢调节有何生物意义？ 答： 新陈代谢的调节可慨括地划分为三个不同水平： 分子水平、 细胞水平和整体水平。 分子水平的调节包括反应物和产物的调节（主要是浓度的调节和酶的调节） 。酶的调节 是最基本的代谢调节， 包括酶的数量调节以及酶活性的调节等。 酶的数量不只受到合成速率 的调节，也受到降解速率的调节。合成速率和降解速率都备有一系列的调节机制。在酶的活 性调节机制中，比较普遍的调节机制是可逆的变构调节和共价修饰两种形式。 细胞的特殊结构与酶结合在一起， 使酶的作用具有严格的定位条理性， 从而使代谢途径 得到分隔控制。 多细胞生物还受到在整体水平上的调节。 这主要包括激素的调节和神经的调节。 高等真 核生物由于分化出执行不同功能的各种器官， 而使新陈代谢受到合理的分工安排。 人类还受 到高级神经活动的调节。 除上述各方面的调节作用外，还有来自基因表达的调节作用。 代谢调节的生物学意义在于代谢调节使生物机体能够适应其内、 外复杂的变化环境， 从而得 以生存。 ⒌ 从“新陈代谢总论”中建立哪些基本概念？ 答：从“新陈代谢总论”中建立的基本概念主要有：代谢、分解代谢、合成代谢、递 能作用、基团转移反应、氧化和还原反应、消除异构及重排反应、碳－碳键的形成与断裂反 应等。 ⒍ 概述代谢中的有机反应机制。 答： 生物代谢中的反应大体可归纳为四类， 即基团转移反应； 氧化－还原反应； 消除、 异构化和重排反应；碳－碳键的形成或断裂反应。这些反应的具体反应机制包括以下几种： 酰基转移，磷酰基转移，葡糖基基转移；氧化－还原反应；消除反应，分子内氢原子的迁移 （异构化反应） ，分子重排反应；羟醛综合反应，克莱森酯综合反应，β -酮酸的氧化脱羧反 应。生物化学（下册）课后习题答案⒎举列说明同位素示踪法和波谱法在生物化学研究中的重要作用。 答：同位素示踪法和波谱法生物化学中研究新陈代谢的两种重要方法。 同位素示踪法不改变被标记化合物的化学性质，已成为生物化学以及分子生物学的研 完中一种重要的必不可少的常规先进技术。如：1945 年 David Shemin 和 David Rittenberg 首先成功地用 14C 和 15N 标记的乙酸和甘氨酸怔明了血红素分子中的全部碳原子和氮原子 都来源于乙酸利甘氨酸； 胆固醇分子中碳原子的来源也是用同样的同位空示踪法得到闸明 的。 核磁共振波谱法对于样品不加任何破坏，因此，在生物体的研究得到广泛的应用。例如 在生物化学、 生理学以及医学等方面都广泛位用核磁共振波谱技术对生活状态的人体进行研 究，取得了重要的研究成果，其中最为人知的实验是 1986 年用核磁共振波谱法对人体前臂 肌肉在运动前和运动后的比较研究。 第 20 章 生物能学 ⒈就某方面而言，热力学对生物化学工作者更为重要，为什么？ 答：生物能学是深人理解生物化学特别是理解主物机体新陈代谢规律不可缺少的基本知识。 它是生物化学中涉及生活细胞转移和能量利用的基本间题。 生物能学完全建立在热力学的基 础上，因此，从这个角度看，热力学对生物化学工作者更为重要。 ⒉考虑下面提法是否正确？ ①在生物圈内，能量只是从光养生物到异养生物，而物质却能在这两类生物之间循环。 ②生物机体可利用体内较热部位的热能传递到较冷的部位而做功。 ③ 当一个系统的熵值降低到最低时，该系统处于热力学平衡状态。 ④当Δ G0’值为 0.0 时，说明反应处于平衡状态。 ⑤ ATP 水解成 ADP 的反应，Δ G0’约等于Δ G0。 答：①-是， ②- 非，③-非 ，④- 非，⑤-非 ⒊怎样可判断一个化学反应能够自发进行？ 答：一个化学反应的自由能是否降低是判断它是否可以自发进行的标准。只有自由能 变化为负值的化学反应，才能自发进行。 ⒋怎样判断一个化学反应进行的方向？当反应物和产物的起始浓度都为 1mol 时，请判断下 列反应的进行方向。 （参看表 20-3 中的数据） 。 ①磷酸肌酸+ADP ????→ ATP+肌酸 ② 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP ????→丙酮酸+ATP ③葡萄糖 6-磷酸+ADP ????→ATP+葡萄糖 答：一个化学反应是从总能量高的体系向总能量低的体系变化，即可根据化学反应式 两边体系总能量的大小来判断其方向。 根据表 20-3 中的数据：①-向右， ②-向右 ，③-向左。 ⒌ 解释 ATP 的γ -磷酸基团转运到葡萄糖 6-磷酸的磷酸脂键（Δ G0’=13.8kJ/mol）上,一 般情况下，为什么在热力学上可行？逆反应是否可行？ 答：由于 ATP 的γ -磷酸基团的Δ G0’=32.2kJ/mol 大于葡萄糖 6-磷酸的磷酸脂键的 Δ G0’=13.8kJ/mol,因此，一般情况下，ATP 的γ -磷酸基团转运到葡萄糖 6-磷酸的磷酸脂 键上在热力学上可行的。 在某些情况下， 当该反应的Δ G 值为正值时， 该反应的逆反应可行。生物化学（下册）课后习题答案⒍从 ATP 的结构特点说明 ATP 在能量传递中的作用。 答：ATP 也叫做腺苷三磷酸、三磷酸腺苷、腺三磷，是高能磷酸化合物的典型代表。高能磷 酸化合物的特点是：它的高能磷酸键（也即酸酐键，用“～”表示） ，水解时释放出的化学 能是正常化学键释放化学能的 2 倍以上 （一般在 20.92 kJ/mol 以上） 。 ATP 是由一分子腺嘌呤、 一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的。这三个磷酸基团从与分子中腺苷基团连接处算 起，依次分别称为 α 、β 、γ 磷酸基团。ATP 的结构式是：分析 ATP 的结构式可以看出，腺嘌呤与核糖结合形成腺苷，腺苷通过核糖中的第 5 位羟基， 与 3 个相连的磷酸基团结合，形成 ATP。ATP 分子既可以水解一个磷酸基团（γ 磷酸基团） ， 而形成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸（Pi） ；又可以同时水解两个磷酸基团（β 磷酸基团和γ 磷 酸基团） ，而形成一磷酸腺苷（AMP）和焦磷酸（PPi；AMP 可以在腺苷酸激酶的作用下，由 ATP 提供一个磷酸基团而形成 ADP，ADP 又可以迅速地接受另外的磷酸基团而形成 ATP。另 外， ATP 的Δ G0’值在所有含磷酸基团的化合物中处于中间位置。这使 ATP 有可能在磷酸 基团转移中作为中间传递体而起作用。 ⒎ATP 水解成 ADP+Pi 的Δ G0’是-30.5kJ/mol， ①试计算此反应中的平衡常数。 ②此反应在细胞内是否处于平衡状态？ 答：①K'eq=2.2×105 ； ②否] ⒏在细胞内是否 ATP 水解的Δ G0 通常比Δ G0’ 更负？为什么？[是， Δ G'=Δ G0’ +RTInK, Δ G'≈-41.84kJ/mol] ⒐利用表 20-3 的数据试计算： ATP+丙酮酸????→磷酸烯醇式丙酮酸+ADP 的反应在 25℃下，其Δ G0’和 K'eq 值。若 ATP 与 ADP 之比为 10 时，求丙酮酸与磷酸烯醇式丙酮酸的平衡比。 答：Δ G0’=+31.38kJ/mol，K'eq=3.06×106，平衡比是 3.82×104。 ⒑假设有一个 由 A 向 B 的转化反应(A?→B)，它的Δ G0’=20kJ/mol 请计算： ①在达到平衡时[B]/[A]的比值。 ②假设 A 和 B 参加的反应与 ATP 水解为 ADP 和 Pi 同时进行，总反应是： A+ATP+H2O ???→B+ADP+Pi 请计算此反应达平衡时[B]/[A]的比值，假设 ATP 、ADP 和 Pi 都是 1mol 浓度，请问在什么时 候反应才达到到平衡？ ③ 已知[ATP] 、[ADP]和[Pi]在生理条件下都远非 1mol 浓度。当和浓度依次为[ATP] 、[ADP] 和[Pi]8.05mmol,0.93mmol 和 8.05mmol 时，求出一个与偶联反应的[B]/[A]比值。 答：① 比值=3.1×10-4 ② [B]/[A]=69.4 ③[B]/[A]=7.5×104 第 21 章 生物膜与物质运输 ⒈试述物质的被动运输和主动运输的基本特点。研究物质运输的意义是什么？生物化学（下册）课后习题答案答： 主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高浓度 的一侧进行跨膜转运的方式，需要与某种释放能量的过程相偶联。主动运输过程可分为由 ATP 直接提供能量和间接提供能量等基本类型。 被动运输包括简单扩散和载体介导的协助扩散， 运输方向是由高浓度向低浓度， 运输的动力 来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。 ⒉什么是 Na+泵和 Ca+泵，其生理作用是什么？ 答：Na+/K+泵是动物细胞中由 ATP 驱动的将 Na+ 输出到细胞外同时将 K+输入细胞内的运输 泵，又称 Na+泵或 Na+/K+交换泵。实际上是一种 Na+ /K+ ATPase。Na+ /K+ ATPase 是由两个 大亚基(α 亚基)和两个小亚基(β 亚基)组成。α 亚基是跨膜蛋白，在膜的内侧有 ATP 结合位 点，细胞外侧有乌本苷(ouabain)结合位点;在α 亚基上有 Na+和 K+结合位点。其生理意义: Na+/K+ 泵具有三个重要作用， 一是维持了细胞 Na+离子的平衡，抵消了 Na+离子的渗透作 用;二是在建立细胞质膜两侧 Na+离子浓度梯度的同时，为葡萄糖协同运输泵提供了驱动力; 三是 Na+泵建立的细胞外电位，为神经和肌肉电脉冲传导提供了基础。 Ca2+-ATPase 有 10 个跨膜结构域，在细胞膜内侧有两个大的细胞质环状结构，第一个环位于 跨膜结构域 2 和 3 之间，第二个环位于跨膜结构域 4 和 5 之间。在第一个环上有 Ca2+离子 结合位点;在第二个环上有激活位点，包括 ATP 的结合位点。Ca2+-ATPase 的氨基端和羧基端 都在细胞膜的内侧，羧基端含有抑制区域。在静息状态，羧基端的抑制区域同环 2 的激活位 点结合，使泵失去功能，这就是自我抑制。 Ca2+-ATPase 泵有两种激活机制，一种是受激活的 Ca2+/钙调蛋白(CaM)复合物的激活，另一 种是被蛋白激酶 C 激活。 当细胞内 Ca2+浓度升高时， Ca2+同钙调蛋白结合， 形成激活的 Ca2+/ 钙调蛋白复合物，该复合物同抑制区结合，释放激活位点，泵开始工作。当细胞内 Ca2+浓 度下降时，CaM 同抑制区脱离，抑制区又同激活位点结合，使泵处于静息状态。在另一种 情况下，蛋白激酶 C 使抑制区磷酸化，从而失去抑制作用；当磷酸酶使抑制区脱磷酸，抑制 区又同激活位点结合，起抑制作用。 Ca2+ 泵的工作原理类似于 Na+/K+ ATPase。在细胞质膜的一侧有同 Ca2+结合的位点，一次 可以结合两个 Ca2+， Ca2+结合后使酶激活，并结合上一分子 ATP，伴随 ATP 的水解和酶被 磷酸化，Ca2+泵构型发生改变，结合 Ca2+的一面转到细胞外侧，由于结合亲和力低 Ca2+离 子被释放，此时酶发生去磷酸化，构型恢复到原始的静息状态。 Ca2+ -ATPase 每水解一个 ATP 将两个 Ca2+离子从胞质溶胶输出到细胞外。 ⒊试述 Na+泵的生理机制。 答：Na+/K+ ATPase 运输分为六个过程: ①在静息状态，Na+/K+泵的构型使得 Na+ 结合位点 暴露在膜内侧。当细胞内 Na+浓度升高时，3 个 Na+ 与该位点结合；② 由于 Na+的结合， 激活了 ATP 酶的活性， 使 ATP 分解， 释放 ADP， α 亚基被磷酸化; ③由于α 亚基被磷酸化， 引起酶发生构型变化， 于是与 Na+ 结合的部位转向膜外侧，并向胞外释放 3 个 Na+ ；④ 膜外的两个 K+同α 亚基结合; ⑤ K+ 与磷酸化的 Na+/K+ ATPase 结合后， 促使酶去磷酸化; ⑥ 去磷酸化后的酶恢复原构型， 于是将结合的 K+ 释放到细胞内。每水解一个 ATP， 运出 3 个 Na+ ， 输入 2 个 K+ 。Na+ /K+泵工作的结果，使细胞内的 Na+浓度比细胞外低 10～30 倍，而细胞内的 K+浓度比细胞外高 10～30 倍。由于细胞外的 Na+浓度高，且 Na+是带正电 的，所以 Na+ /K+泵使细胞外带上正电荷。 ⒋什么是胞吐作用和胞吞作用？它们有何共同特点？ 答：细胞膜将外来物包起来送入细胞，称胞吞作用；某些代谢废物及细胞分泌物形成生物化学（下册）课后习题答案小泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融合后将物质排出，称胞吐作用。它们的共同特点是 物质是通过胞膜的包裹来出入细胞的。 ⒌试举列说明受体介导的胞吞作用的重要性。 答：某些大分子的内吞往往首先同质膜上的受体结合，然后质膜内陷形成衣被小窝， 继之形成衣被小泡，这种内吞方式称受体介导的胞吞作用。 受体介导的胞吞作用对细胞非常重要，它是一种选择浓缩机制，既可保证细胞大量地 摄入特定的大分子，同时又可避免吸入细胞外大量的液体。如低密脂蛋白、运铁蛋白、生长 因子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的胞吞作用进入细胞的。 ⒍生物膜运输的分子机制有几种主要假设？它们相互关系如何？ 答：物质跨膜运输的分子机制大致可概括为 3 种主要假设模型：移动性载体模型、 孔道或通道模型和构象变化模型。 生物膜运输是生物膜研究中一个重要的而内容又非常广泛的领域， 不可能用一种模型去根括 迄今己知的多种运输体系的功能。 这 3 种假设模型有许多不同点， 如参与运输的实体在形态、 结构以及运输方式等方面各有特点； 但它们又有许多共同性和相关性， 主要表现在这 3 种运 输方式都有选择性和方向性。 第 22 章 糖酵解作用 ⒈为什么应用蔗糖保存食品而不用葡萄糖？ 答：糖酵解是生物最古老、最原始获得能量的一种方式。绝大多数微生物都具有利用糖酵解 分解葡萄糖的能力，而蔗糖是一种非还原性二糖，许多微生物不能直接将其分解，因此，可 利用蔗糖的高渗透压来抑制食品中细菌等有害微生物的生长。 ⒉用 14C 标记葡萄糖的第一个碳原子， 用做糖酵解底物， 写出标记碳原子在酵解各步骤中的 位置。 答：见 P67 图 22-1 糖酵解和发酵的全过程 ⒊写出从葡萄糖转变为丙酮酸的化学平衡式。 答：由葡萄糖转变为两分子丙酮酸包括能量的产生总的化学反应式为： 葡萄糖 + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ 2 丙酮酸 + 2ATP + 2NADH + 2H+ +2H2O 该反应的化学平衡式为： K/eq=[丙酮酸]2[ATP]2[NADH]2[H+]2/[葡萄糖][Pi]2[ADP]2[NAD+]2 ⒋已知 ATP 和葡萄糖 6-磷酸在 pH7 和 25 ℃时水解的标准自由能变化Δ G0’分别为-7.3 和 -3.183kcal/mol（1kcal=4.184kJ） ，计算己糖激酶催化的葡萄糖和 ATP 反应的Δ G0’和 K'eq。 答： Δ G0’=-17.44KJ/mol=-4.162 K'eq=1.125×103 ⒌由丙酮酸转变为乳酸的标准自由能变化Δ G0’=-25.10KJ/mol，计算出由葡萄糖转变为乳 酸的标准自由能变化。 答：Δ G0’=-56.48KJ/mol ⒍当葡萄糖的浓度为 5mmol/L，乳酸的浓度为 0.05mmol/L，ATP 和 ADP 浓度都为 2mmol/L， 无机磷酸(Pi)的浓度为 1mmol/L 时，计算该由葡萄糖转变为乳酸的自由能（Δ G0’ ）变化。生物化学（下册）课后习题答案答：Δ G0’=-113.80KJ/mol] ⒎参考表(22-2)，计算在标准状况下当时， 磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸的平衡比。 答：3.06×10-5 ⒏若以 14C 标记葡萄糖的 C3 作为酵母的底物，经发酵产生的 CO2 和乙醇，试问 14C 将在何 出发现？ 答：14C 将在 CO2 中。 ⒐总结一下在糖酵解过程磷酸基团参与了哪些反应，它所参与的反应有何意义？ 答：在糖酵解过程磷酸基团参与 5 步反应。 （1）葡萄糖在已糖激酶的催化下，消耗一分子 ATP，生成葡萄糖-6-磷酸； （2）果糖-6-磷酸 在磷酸果糖激酶的催化下，消耗 1 分子 ATP，生成果糖-1,6- 二磷酸； （3）甘油醛-3-磷酸在 甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化下，氧化为 1,3 二磷酸甘油酸； （4）1，3-二磷酸甘油酸在 3-磷酸 甘油酸激酶催化下，生成 3-磷酸甘油酸和 1 分子的 ATP； （5）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯 醇式丙酮酸并在丙酮酸激酶催化下，生成丙酮酸和 1 分子的 ATP。 在磷酸基团参与的这 5 步反应中， 前 3 步是将高能磷酸键转移到相应的底物上， 使底物的势 能提高， 使后续反应成为可能； 后 2 步是将底物上的高能磷酸键转移到 ADP 分子上形成 ATP， 将糖酵解产生有能量贮存在 ATP 中。 ⒑为什么砷酸是糖酵解作用的毒物？氟化物和碘乙酸对糖酵解过程有什么作用？ 答：砷酸盐在结构和反应方面都和无机磷酸极为相似，因此．能代替磷酸进攻硫酯中间产物 的高能键．产生 1-砷酸-3-磷酸甘油酸。 砷酸化合物是很不稳定的化合物。它迅速地进行水 解。其结果是：砷酸盐代替磷酸与甘油醛-3-磷酸结合并氧化，生成的不是 1，3-二磷酸甘油 酸，而是 3-磷酸甘油酸。在砷酸盐存在下，虽然酵解过程照样进行，但是却没有形成高能 磷酸键。即解除了氧化和磷酸化的偶联作用。因此说砷酸是糖酵解作用的毒物。 氟化物及碘乙酸是巯基酶的不可逆抑制剂，糖代谢中甘油醛 -3-磷酸脱氢酶可被其抑制，从 而抑制糖酵解。 ⒒总结一下参与糖酵解作用的酶有些什么特点？ 答： 参与糖酵解作用的酶的催化过程表现出严格的立体专一性， 其中两种激酶由底物引起酶 分子的构象变化，防止了底物上高能磷酸基团向水分子的转移而且直接转移到 ADP 分子上。 ⒓糖酵解过程有哪些金属离子参加反应，它们起什么作用？ 答：糖酵解过程主要有镁离子等二价金属离子参加反应。它们的作用是与 ATP 或 ADP 分子 结合，形成亲电中心，使 ATP 或 ADP 更易接受孤电子对的亲核进攻。 ⒔概括除葡萄糖以外的其他单糖如何进入分解代谢的？ 答：除葡萄糖以外的其他单糖如果糖、半乳糖、甘露糖等单糖都是通过转变为糖酵解的中间 物之一而进入糖酵解的共同途径的。 如果糖磷酸化形成果糖-6-磷酸；半乳糖经多步反应，形成葡萄糖-6-磷酸；甘露糖经 2 步反 应生成果糖-6-磷酸。 第 23 章 柠檬酸循环生物化学（下册）课后习题答案⒈从柠檬酸循环的发现历史中受到什么启发？ 答：柠檬酸循环的发现历史表明，任何一项重大科学发现都绝非是一个人的成果。它凝聚着 许许多多科学家的艰辛劳动和成果积累。 科技工作者只有在认真总结、 分析前人工作的基础 上不断发现问题，解决问题，才能在科学研究上有所成就。 ⒉画出柠檬酸概貌图，包括起催化作用的酶和辅助因子。 答：见 P98 图 23－3 柠檬酸循环 ⒊总结柠檬酸循环在机体代谢中的作用和地位。 答： 柠檬酸循环是绝大多数生物体主要的分解代谢途径， 也是准备提供大量自由能的重要代 谢系统， 在许多合成代谢中都利用柠檬酸循环的中间产物作为生物合成的前体来源， 从这个 意义上看， 柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重性或称两用性。 柠檬酸循环是新陈代谢 的中心环节。它们在循环过程中产生的还原型 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。 柠檬酸循环的中间产物在许多生物合 成中充当前体原料。 ⒋用标记丙酮酸的甲基碳原子（ *CH3-C-COO- ）当其进入柠檬酸循环转运一周后，标记 碳 ‖ O 原子的命运如何？ 答：标记碳原子出现在草酰乙酸的 C2 和 C3 部位。 ⒌写出由乙酰-CoA 形成草酰乙酸的反应平衡式。 答：2 乙酰-CoA+2NAD++FAD+3H2O??→草酰乙酸+2CoA+NADH2+3H+ ⒍在标准状况下苹果酸由 NAD+氧化形成草酰乙酸的Δ G0’=+29.29kJ/mol。在生理条件下 这一反应极易由苹果酸向草酰乙酸的方向进行。假定[NAD+]/[NADH]=8,PH=7，计算由苹果酸 形成草酰乙酸两种化合物最低的浓度比值应是多少？ 答： （苹果酸）/（草酰乙酸）&1.75×104 ⒎乙酰-CoA 的乙酰基在柠檬酸循环中氧化推动力是什么？计算其数值。 答：乙酰-CoA 的乙酰基在柠檬酸循环中氧化推动力是释放出的标准自由能变化Δ G0’ ，其 数值是-41kJ/mol。 ⒏如果将柠檬酸和琥珀酸加入到柠檬酸循环中，当完全氧化为 CO2、形成还原型 NADH 和 FADH2，并最后形成 H2O 时需经过多少次循环？ 答：柠檬酸 3 次需经过循环，琥珀酸需经过 2 次循环。 ⒐丙二酸对柠檬酸循环有什么作用？为什么？ 答：丙二酸进入柠檬酸循环后，会引起琥珀酸、α -酮戊二酸和柠檬酸的堆积，中止柠檬酸 循环反应。 这是由于丙二酸结构类似于琥珀酸，也是个二羧酸，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可以 与琥珀酸脱氢酶的活性部位的碱性氨基酸残基结合， 但由于丙二酸不能被氧化， 使得循环反 应不能继续进行。生物化学（下册）课后习题答案第 24 章 生物氧化－电子传递链和氧化磷酸化作用 ⒈什么是氧化-还原电势？怎样计算氧化-还原电势？ 答：还原剂失掉电子的倾向（氧化剂得到电子的倾向）称为氧化-还原电势。 氧化-还原电势等于正极的电极势减去负极的电极势。 ⒉将下列物质按照容易接受电子的顺序加以排列： a：α -酮戊二酸+ CO2 c：O2 b： 草酰乙酸 d：NADP+ 答：c&b&d&a ⒊在电子传递链中各个成员的排列顺序根据什么原则？ 答： 电子传递链中各个成员的排列顺序根据的原则是电子从氧化还原势较低的成员传递到氧 化还原势较高的成员。 ⒋在一个具有全部细胞功能的哺乳动物细胞匀浆中加入下列不同的底物， 当每种底物完全被 氧化为 CO2 和 H2O 时，能产生多少 ATP 分子？ ①葡萄糖 ⑤磷酸烯醇式丙酮酸 ②丙酮酸 ⑥柠檬酸 ③ 乳酸 ⑦二羟丙酮磷酸 ④果糖-1,6-二磷酸 ⑧NADH 答：根据 P142 表 24－5 计算可得：上述 8 种物质完全被氧化 CO2 和 H2O 时，能产生 的 ATP 分子数分别为：①葡萄糖（30） ，②丙酮酸（12.5） ，③ 乳酸（15） ，④果糖-1,6-二磷 酸 （32） ， ⑤磷酸烯醇式丙酮酸 （15） ， ⑥柠檬酸 （10） ， ⑦二羟丙酮磷酸 （15） ， ⑧NADH （2.5） 。 ⒌在生物化学中 O2 形成 H2O 所测得的标准氧化-还原电势为 0.82V， 而在化学测定中测得的 数值为 1.23V，这种差异是怎样产生的？ 答：这种差异是由于在生物化学反应中，氧的还原不完全造成的。 ⒍电子传递链和氧化磷酸化之间有何关系？ 答：生物氧化亦称细胞呼吸，指各类有机物质在细胞内进行氧化分解，最终产生 CO2 和 H2O，同时释放能量（ATP）的过程。包括 TCA 循环、电子传递和氧化磷酸化三个步骤， 分别是在线粒体的不同部位进行的。 其中电子传递链和氧化磷酸化之间关系密切， 电子传递 和氧化磷酸化偶联在一起。根据化学渗透学说（电化学偶联学说） ，在电子传递过程中所释 放的能量转化成了跨膜的氢离子浓度梯度的势能， 这种势能驱动氧化磷酸化反应， 合成 ATP。 即葡萄糖等在 TCA 循环中产生的 NADH 和 FADH2 只有通过电子传递链，才能氧化磷酸化， 将氧化产生的能量以 ATP 的形式贮藏起来。 ⒎解释下列的化合物对电子传递和氧化呼吸链有何作用？当供给充分的底物包括异柠檬酸、 Pi、ADP、O2，并分别加入下列化合物时，估计线粒体中的氧化呼吸链各个成员所处的氧化 还原状态。 ①DNP ⑤N3②鱼藤酮 ⑥CO ③抗霉素 A ⑦寡霉素生物化学（下册）课后习题答案④CN答：DNP（二硝基苯酚，dinitrophenol） ：破坏线粒体内膜两侧的电化学梯度，而使氧化 与磷酸化偶联脱离，是最常见的解偶联剂；鱼藤酮：抑制 NADH→CoQ 的电子传递；抗霉素 A：抑制 Cyt b→Cyt c1 的电子传递；CN- 、N3- 、CO:抑制细胞色素氧化酶→O2；寡霉素 : 与 F0 结合结合，阻断 H+通道，从而抑制 ATP 合成。 当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入 DNP 时,电子传递链照常运转，但 不能形成 ATP；当供给充分的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入鱼藤酮时,会阻断电 子从 NADH 到 CoQ 的传递，NADH 处于还原状态，其后的各组分处于氧化状态；当供给充分 的底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入抗霉素 A 时,会阻断电子从 Cyt b 到 Cyt c1 的传 递，Cyt b 及其上游组分处于还原状态，Cyt c1 及其下游组分处于氧化状态；当供给充分的 底物包括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入 CN- 、N3- 、CO 时,会阻断电子从细胞色素氧化 酶到 O2 的传递，Cyt c 及其上游组分处于还原状态, O2 处于氧化状态；当供给充分的底物包 括异柠檬酸、Pi、ADP、O2，并加入寡霉素时,抑制氧的利用和 ATP 的形成，使电子传递链不 能正常进行,各组分均处于还原状态。 ⒏什么是磷/氧比（P/O 比） ，测定磷/氧比有何意义？ 答： 磷氧比(P/O ratio) 指每吸收一个氧原子所酯化的无机磷分子数， 即有几个 ADP 变成 ATP， 实质是伴随 ADP 磷酸化所消耗的无机磷酸的分子数与消耗分子氧的氧原子数之比。 测定磷/氧比的意义在于可以知道不同呼吸链氧化磷酸化的活力。 ⒐P/O 比、每对电子转运质子数之比(H+/2e)、形成一分子 ATP 所需质子数的比例、将 ATP 转 运到细胞溶胶所需质子数之比(~ P/H+)，它们之间是否有相关性？ 答：这些比值之间是有关联的，但并不绝对。虽然电子转移伴随着 ATP 的合成，但不能仅以 P/O 比值作为 ATP 生成数的依据，而应考虑一对电子从 NADH 或 FADH2 传递到氧的过程中， 有多少质子从线粒体基质泵出， 以及有多少质子必须通过 ATP 合酶返回基质以用于 ATP 的合 成，这样才能从本质上确定 ATP 的生成数量。目前被广泛接受的观点是：ATP、ADP 和无机 磷酸通过线粒体内膜的转运是由 ATP-ADP 载体和磷酸转位酶催化的。已知每合成 1 个 ATP 需要 3 个质子通过 ATP 合酶。 与此同时， 把一个 ATP 分子从线粒体基质转运到胞液需要消耗 1 个质子，所以每形成 1 个分子的 ATP 就需要 4 个质子的流动。因此，如果一对电子通过 NADH 电子传递链可泵出 10 个质子，则可形成 2.5 个分子 ATP；如果一对电子通过 FADH2 电子传递链有 6 个质子泵出，则可形成 1.5 个 ATP 分子。 ⒑计算琥珀酸由 FAD 氧化和由 NAD+氧化的 Δ G0'值（利用表 24-1 的数据） 。设 FAD/FADH2 氧-还对的Δ E'0 接近于 0V。解释为什么在琥珀酸脱氢酶催化的反应中只有 FAD 能作为电子 受体而不是 NAD+？ 答： 据表 24-1 的数据， 琥珀酸由 FAD 氧化时， Δ G0'＝-nF△E/0=-2*2+0.18)=-45.89 Kcal，琥珀酸由 NAD+氧化时，Δ G0'＝-nF△E/0=-2*2+0.32)=-52.35 Kcal，琥珀酸脱 氢酶催化琥珀酸生成延胡索酸，其Δ G0'＝-nF△E/0=-2*2+0.031)=-39.02 Kcal, 而 当设 FAD/FADH2 氧-还对的Δ E'0 接近于 0V 时，其Δ G0'＝-nF△E/0=-2*2+0.0)＝ -37.59, 琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸生成延胡索酸产生的自由能略大于 FAD/FADH2 氧-还对氧 化时产生的自由能，小于 NAD+氧化时产生的自由能，因此琥珀酸在琥珀酸脱氢酶催化的反 应中只有 FAD 能作为电子受体而不是 NAD+。 ⒒电子传递链产生的质子电动势为 0.2V，转运 2、3、4 个质子，温度为 25℃,所得到的有效生物化学（下册）课后习题答案自由能为多少？用这些能可合成多少 ATP 分子？ 答：根据公式Δ G0'＝nF△E/0?? , 电子传递链产生的质子电动势为 0.2V，转运 2、3、4 个质 子所能得到的有效自由能分别为：38.56 KJ/mol、57.84 KJ/mol、77.11 KJ/mol。由于在生理条 件下合成一分子 ATP 大约需要 40-50 KJ/mol 的自由能，因此，转运 2 至 3 个质子，可合成 1 个 ATP 分子，转运 4 个质子大约可合成 1-2 个 ATP 分子。 第 25 章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 ⒈向含有戊糖磷酸途径全部有关酶和辅助因子的溶液中，加入在 C6 上具有放射性标记的葡 萄糖，请问哪些物质上会有放射性标记？ 答：核糖-5-磷酸 C5 出现放射性标记 ⒉写出由葡萄糖-6-磷酸转变为核糖-5-磷酸，不必同时计算 NADPH 的化学方程式。 答：5 葡萄糖-6-磷酸 ??→核糖-5-磷酸+ADP+H+） ⒊写出葡萄糖-6-磷酸合成 NADPH 而不涉及戊糖的化学方程式。 答：葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+7H20 ??→ CO2+12NADPH+12H++Pi ⒋鸡蛋清中有一种对生物素亲和力极高的抗生物素蛋白。 它是含生物素酶的高度专一的抑制 剂，请考虑它对下列反应有无影响： ①葡萄糖 ??→丙酮酸 ②丙酮酸??→葡萄糖 ③核糖-5-磷酸??→葡萄糖 ④丙酮酸??→草酰乙酸 答： 生物素是丙酮酸羧化酶的辅基， 该酶可羧化丙酮酸生成草酰乙酸并进而逐步生成葡萄糖。 因此，鸡蛋清中对生物素亲和力极高的抗生物素蛋白对反应 1 和 3 无影响，对反应 2 和 4 有影响。 ⒌计算从丙酮酸合成葡萄糖需提供多少高能磷酸键？ 答：需 6 个高能磷酸键。 ⒍维持还原型谷胱苷肽[GSH]的浓度为 10mmol/L，氧化型[GSSH]的浓度为 1mmol/L，所需的 NADPH/NADP+比例应是多少？（参看第 24 章氧还电势表） 答：谷胱苷肽由 NADPH 还原的Δ E0'=+0.09V，因此Δ G0'=-4.15kcal/mol。相应的平衡常数为 1126 所需的[NADPH]/[NADP+]比值等于 8.9×10-2。 ⒎比较柠檬酸循环途径和戊糖磷酸途径的脱羧反应机制。 答：在柠檬酸循环途径有 2 步脱羧反应，其机制分别是：在异柠檬酸脱氢酶催化下，异柠檬 酸脱氢被氧化成草酰琥珀酸，然后脱掉 CO2 并加上一 H+,生成α -酮戊二酸；α -酮戊二酸地 α -酮戊二酸脱氢酶系催化下， 脱掉 CO2， 生成羟丁基-TPP， 羟丁基-TPP 与硫辛酰胺及 CoA-SH 反应，生成琥珀酰-CoA。 戊糖磷酸途径的脱羧反应发生在 6-磷酸葡萄糖生成核酮糖-5-磷酸的反应中，其机制为：葡 萄糖-6-磷酸脱氢酶催化下，葡萄糖-6-磷酸形成 6-磷酸葡萄糖酸-δ -内酯，6-磷酸葡萄糖酸δ -内酯在一专一内酯酶作用下水解，形成 6-磷酸葡萄糖酸，6-磷酸葡萄糖酸在 6-磷酸葡萄 糖酸脱氢酶作用下，形成核酮糖-5-磷酸。生物化学（下册）课后习题答案⒏糖酵解 、戊糖磷酸途径和葡糖异生途径之间如何联系？ 答：磷酸戊糖途径以葡萄糖-6-磷酸为起始物进入一个循环过程。该途径的第一阶段涉 及氧化性脱羧反应，生成 5-磷酸核酮糖和 NADPH。第二阶段是非氧化性的糖磷酸酯的相互 转换。 由于转酮醇酶和转醛醇酶催化反应的可逆性， 使磷酸戊糖途径与糖酵解以及糖的异生 作用发生了密切的联系，各途径中的中间物如果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸等可以根据细胞 的需要进入到对方代谢途径中去。 ⒐比较糖醛酸循环和柠檬酸循环。糖醛酸的存在有何特殊意义？ 答：糖醛酸途径(glucuronate pathway)是指从葡萄糖-6-磷酸或葡萄糖-1-磷酸开始，经 UDP-葡 萄糖醛酸生成葡萄糖醛酸和抗坏血酸的途径。柠檬酸循环（citric acid cycle）是用于乙酰 CoA 中的乙酰基氧化成 CO2 的酶促反应的循环系统，该循环的第一步是由乙酰 CoA 经草酰乙酸 缩合形成柠檬酸。 糖醛酸的存在有何特殊意义有：在肝中糖醛酸与药物（含芳环的苯酚、苯甲酸）或含-OH、 -COOH、-NH2、-SH 基的异物结合成可溶于水的化合物，随尿、胆汁排出，起解毒作用；UDP 糖醛酸是糖醛酸基的供体，用于合成粘多糖（硫酸软骨素、透明质酸、肝素等） ；从糖醛酸 可以转变成抗坏血酸（人及灵长动物不能，缺少 L-古洛糖酸内酯氧化酶） ；从糖醛酸可以生 成 5-磷酸木酮糖，可与磷酸戊糖途径连接。 ⒑为什么有人不能耐受乳糖？而乳婴却靠乳汁维持生命？ 答：有些人小肠中的乳糖酶活性很低或是没有，致使乳糖不能消化或是消化不完全，不能被 小肠吸收。乳糖在小肠内会产生很强的渗透效应，流向大肠。在大肠内，乳糖被细菌转变为 有毒物质，出现腹胀、恶心、绞痛以及腹泻等所谓乳糖不耐受症状。 由于绝大多数乳婴小肠中含有足够活性的乳糖酶，因此能消化乳糖，可能靠乳汁为生。 ⒒糖蛋白中寡糖与多肽链的连接形式有几种类型？ 答：糖蛋白中寡糖与多肽链的，简称糖肽键。糖肽链的类型可以概况为： ①N-糖苷键型：寡糖链（GlcNAC 的β -羟基）与 Asn 的酰胺基、N-未端的 a-氨基、Lys 或 Arg 的 W-氨基相连。 ② O-糖苷键型：寡糖链（GalNAC 的α -羟基）与 Ser、Thr 和羟基赖氨酸、羟脯氨酸的羟基 相连。 ③ S-糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。 ④ 酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。 ⒓N-连寡糖和 O-连寡糖的生物合成有何特点？ 答： N-连寡糖和 O-连寡糖的生物合成特点分别是 N-糖链的合成是和肽链的生物合成同时 进行的，而 O-糖链的合成是在肽链合成后，对肽链进行修饰加工时将糖基逐个连接上去的。 第 26 章 糖原的分解和生物合成 ⒈写出糖原分子中葡萄糖残基的连接方式。 答：糖原分子中葡萄糖残基的连接方式有两种，一种是以α （1,4）糖苷键连接，另一种是 在多糖分子的分支处，以α （1,6）糖苷键连接。 ⒉糖原降解为游离的葡萄糖需要什么酶？生物化学（下册）课后习题答案答：糖原降解为游离的葡萄糖需要的酶有：糖原磷酸化酶、糖原脱支酶、磷酸葡萄糖变位酶 和葡萄糖-6-磷酸酶。 ⒊糖原合成需要什么酶？ 答：糖原合成需要的酶有：UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、糖原合成酶和糖原分支酶。 ⒋从“O”开始合成糖原需要什么条件？ 答： 由于糖原合成酶只能催化将葡萄糖残基加到已经具有 4 个以上葡萄糖残基的葡聚糖分子 上，因此，从“O”开始合成糖原需要有一种被叫做生糖原蛋白的“引物”存在。 ⒌肾上腺素 、胰高血糖素对糖原的代谢怎样起调节作用？ 答：机体血糖降低可引起胰高血糖素和肾上腺素分泌增加，此时细胞内 cAMP 含量增加，促 使有活性的 a 激酶增加。a 激酶一方面时糖原合酶磷酸化失去活性，一方面通过磷酸化酶 b 激酶使磷酸化酶变成有活性的磷酸化酶 a，最终结果使糖原合成减少，糖原分解增加，使血 糖升高。 当激素水平降低时，一方面由于已生成的 cAMP 被磷酸二酯酶分解为 5、AMP，从而停止对 糖原降解的刺激作用； 另一方面又由于磷酸化酶 a 去磷酸化转变为磷酸化酶 b 而使糖原降解 停止。 ⒍血糖浓度如何维持相对稳定？ 答： 维持正常的血糖浓度对于维持机体的正常生命活动， 特别是脑细胞的功能具有极其 重要的意义。 血糖的来源主要是糖类食物（主要是淀粉）消化吸收后进入血液，其次为肝糖原和肌糖 原分解为葡萄糖（糖原为多糖，又称动物淀粉） ，在饥饿时主要依靠糖异生，即从非糖物质 （如氨基酸、甘油、乳酸等）转变为葡萄糖。糖类食物消化后的产物葡萄糖吸收入血后，在 胰岛素的作用下，一部分进入组织细胞氧化分解释放出能量，供细胞利用；剩余部分在肝脏 和肌肉合成肝糖原和肌糖原贮存起来，因此，血糖不断被组织细胞利用，肝糖原和肌糖原又 不断分解释放葡萄糖入血，维持血糖浓度的相对稳定。 但肝脏和肌肉贮存糖原的量有限，如果消化道不继续吸收葡萄糖入血（饥饿不进食时） ，血 糖势必要降低。在这种情况下体内的脂肪便开始分解，成为体内能量的主要来源。脂肪分解 产生的甘油经糖异生转变为葡萄糖，产生的脂肪酸可被体内大多数组织细胞（脑细胞除外） 利用，这样又可节省部分葡萄糖为脑细胞利用，也可减少或不动用蛋白质。如果饥饿时间较 长，不但脂肪分解，而且体内蛋白质也分解，分解产生的氨基酸也经糖异生转变为葡萄糖， 以维持基本的血糖水平。通过糖原分解、糖异生及动用脂肪，即使饥饿几天后，血糖浓度也 仅降低百分之几。 ⒎将一肝病患者的糖原样品与正磷酸 、磷酸化酶 、脱支酶（包括转移酶）共同保温，结果 得到葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖的混合物二者的比值： 葡萄糖-1-磷酸 ??????? =100，试推测该患者可能缺乏哪种酶？ 葡萄糖 答：患者缺乏脱支酶。 第 27 章 光合磷酸化生物化学（下册）课后习题答案⒈根据放氧测定绿色植物的光合作用速率当用 680nm 波长的光照射时比用 700nm 光时高， 但用这两种光一起照射时给出的光合作用速率比单独使用这两种波长光中的任一种光时高。 请解释。 答：这是由于放氧的光合细胞有两个光反应的参与，一个是利用 700 nm 波长的光，另一个 利用 680 nm 波长的光。当用这两种光一起照射时，这两种波长的光互相协作，产生 “Emerson 增益效应” ，使给出的光合作用速率比单独使用这两种波长光中的任一种光时 高。 ⒉光系统 I 中处于基态的 P700， E0'为+0.4V， 当受 700nm 光激发时转变为 P700*， E0'为-1.0V。 在此光反应中 P700 为捕获光能的效率是多少？ 答：在此光反应中 P700 为捕获光能的效率是 79%。 ⒊当光系统 I 在标准条件下吸收 700nm 红光时 P700 的标准还原电势 E0'由+0.4V 变为-1.2V。 被吸收的光能有百分之多少以 NADPH（E0'=-0.32V）形式被储存？ 答：被吸收的光能有 45%以 NADPH（E0'=-0.32V）形式被储存。 ⒋在无 ADP 和 Pi 存在下用光照射菠菜叶绿体，然后停止光照（在暗处） ，加入 ADP 和 Pi。 发现在短时间内有 ATP 合成。请解释原因。 答：这是由于用光照射菠菜叶绿体时，质子通过叶绿体的类囊体膜，进入类囊体腔，形 成跨膜 pH 梯度。在暗处加入 ADP 和 Pi 后，质子通过 ATP 合酶从膜内流向膜外，推动 ADP 和 Pi 合成 ATP。 ⒌如果水的光诱导氧化反应（引起放氧）的Δ G0'为-25kJ/mol。光系统Ⅱ中光产生的最初氧 化剂的 E0'值是多少？ 答：光系统Ⅱ中光产生的最初氧化剂的 E0'值是+0.88V。 ⒍在充分阳光下， 25℃， pH7 的离体叶绿体中 ATP 、 ADP 和 Pi 的稳态浓度分别为 3mmol/L 、 0.1mmolL 和 10mmol/L。 ① 在这些条件下，合成 ATP 反应的Δ G 是多少？②在此叶绿体中 光诱导的电子传递提供 ATP 合成所需的能量（通过质子动势） ，在这些条件下合成 ATP 所需 的最小电势差（Δ E0'）是多少？假设每产生 1 分子 ATP 要求 2e-通过电子传递链。 答：①在这些条件下，合成 ATP 反应的Δ G 是 50.3 kJ/②在这些条件下合成 ATP 所需的 最小电势差（Δ E0'）是 0.26V。 ⒎如果非循环光合电子传递导致 3H+/e-的跨膜转移，循环光合电子传递导致 2H+/e-的跨膜 转移。问①非循环光合磷酸化的和 ②循环光合磷酸化的 ATP 合成效应（以合成一个 ATP 所 需吸收的光子表示）是多少？（假设 CF1CF0ATP 合酶产生 1ATP/3H+） 。 答：① 2hv/ATP；②1.5hv/ATP。 ⒏真核光养生物非循环光合电子传递中 ATP/2e-的实际比值并不确定。试计算从光系统Ⅱ到 光系统Ⅰ的光合电子传递中 ATP/2e-的最大理论比值。假设在细胞条件下，生成 ATP 的Δ G 为+50kJ/mol，并假设Δ E≈Δ E0'。 （提示：P680+/P680 电对和 P700+/P700 电对的Δ E0'分别 为-0.6V 和+0.4V） 答：从光系统Ⅱ到光系统Ⅰ的光合电子传递中 ATP/2e-的最大理论比值是 3.9。生物化学（下册）课后习题答案⒐如果使用碳 1 位上标记 14C 的核酮糖-5-磷酸作为暗反应底物。 3-磷酸甘油酸的哪位碳将被 标记？ 答：碳 3 将被标记。 ⒑在 1 轮循环中将有 6μ molCO2 和 6μ mol 未表标记的核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)发生反应， 产生 1μ mol 葡糖-6-磷酸，并重新生成 6μ molRuBP。问： ① 在重新生成的 RuBP 哪两个碳 原子将不被标记； ②在重新生成的 RuBP 中其它 3 个碳原子各自被标记的百分数是多少？ 答：①C3 和 C4 不被标记； ②1/6 在 C1，1/6 在 C2，3/6 在 C3。其余 1/6 被等分地标记在葡糖 -6-磷酸的 C3 和 C4 上。 第 28 章 脂肪酸的分解代谢 ⒈说明经典的 Knoop 对脂肪酸氧化的实验和结论。比较他的假说与现代β -氧化学说的异 同。 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β -位碳原子开始的，释下一个乙酸单位。 现代β -氧化学说支持 Knoop 的基本观点，但与现代β -氧化学说相比，Knoop 的假说有以 下差异：切下的两个碳原子单元是乙酰-C0A,而不是醋酸分子；反应系列中的全部中间产物 是结合在辅酶 A 上的；降解的起始需要 ATP 的水解。 ⒉计算一分子硬脂肪酸彻底氧化成 CO2 及 H2O 产生的 ATP 分子数，并计算每克硬脂肪酸彻 底氧化的自由能。 答：一分子硬脂酸需要经过 8 轮β 氧化，生成 9 个乙酰 CoA，8 个 FADH2 和 8NADH，9 个 乙酰 CoA 可生成 ATP：10×9=90 个；8 个 FADH2 可生成 ATP ：1.5×8=12 个；8 个 NADH 可 生成 ATP：2.5×8=20 个；以上总计为 122 个 ATP，但是硬脂酸活化为硬脂酰 CoA 时消耗了 两个高能磷酸键，一分子硬脂肪酸净生成 120 个 ATP。 （2）120 个 ATP 水解的标准自由能为 120×（－30.54）KJ=－3664.8KJ，硬脂肪酸的相对分子质量为 256。故 1 克硬脂肪酸彻底氧 化产生的自由能为－=－13.5KJ。 ⒊说明肉碱酰基转移酶在脂肪酸氧化过程中的作用。 答：脂酰-C0A 不能直接进入线粒体，它必须在肉碱酰基转移酶的催化下，转化为脂酰肉碱 才能穿越线粒体内膜进行氧化。 因此， 肉碱酰基转移酶在脂肪酸氧化过程中起着重要的调控 作用。 ⒋说明辅酶维生素 B12 在奇数碳原子氧化途径中的功能。 答：奇数碳原子脂肪酸的氧化中，最后一步反应 L-甲基丙二酰-CoA 在甲基丙二酰变位酶作 用下转化为琥珀酰 - CoA，这一酶促反应需要同时有维生素 B12 作为辅酶存在。 ⒌说明在植烷酸的氧化中，α -氧化是必然的。 答：由于在 C-3 位上有一甲基取代基，因此植烷酸不属于β - 氧化的底物，它必须在α - 羟生物化学（下册）课后习题答案化酶作用下，在α 位发生羟基化并脱羧形成植烷酸后才能进行氧化，即植烷酸的氧化中，α -氧化是必然的。 ⒍如若膳食中只有肉 、蛋和蔬菜，完全排除脂质，会不会发生脂肪酸缺欠症？ 答：由于有些脂肪酸在机体内不能合成或合成的量不足，因此，若膳食中只有肉 、蛋和蔬 菜，完全排除脂质，会发生脂肪酸缺欠症。 ⒎患者体内发生脂质积聚，经检测，脂质中具有半乳糖-葡萄糖神经酰胺的结构。试问是哪 一步酶反映不能正常运行？ 答：这是由于欠缺α - 半乳糖苷酶，导致三已糖神经酰氨不能降解造成的。 ⒏是说明“酮尿症”的生化机制。 答：酮体是乙酰乙酸、β 羟丁酸及丙酮的总称。 酮体为人体利用脂肪氧化物产生的中间的代谢产物 ,正常人产生的酮体很快被利用,在血中 含量极微,约为 2.0-4.0mg/L 其中乙酰乙酸\β 羟丁酸\丙酮各种分加约占 20%、78%、2%。尿 中酮体（以丙酮计）约为 50mg/24h。定性测试为阴性。但在饥饿、各种原因引起的糖代谢 发生障碍，脂分解增加及糖尿病酸中毒时，因产生酮体速度大于组织利用速度，可出现酮血 症，继而发生酮尿（ketonuria,KET） 。 ⒐说明无活性维生素 D3 和活性维生素 D3 的结构关系。 答：活性维生素 D3 是指 25-羟基维生素 D3 和 1,25-羟基维生素 D3，它们是由维生素 D3（无 活性）羟基化而成的。 第 29 章 脂类的生物合成 ⒈试解释“三羧酸运送系统（tricarboxylate transport system）的作用机制和功能。 答：合成脂肪酸的原料是乙酰 CoA，主要来自糖的氧化分解。此外，某些氨基酸分解也 可提供部分乙酰 CoA。 以上过程都是在线粒体内进行的， 而合成脂肪酸的酶却存在于胞液中， 因此乙酰 CoA 必须进入胞液才能用于合成脂肪酸。乙酰 CoA 不能自由通过线粒体内膜，需 借助于柠檬酸-丙酮酸循环（citrate pyruvate cycle）将乙酰 CoA 从线粒体内运出到胞液中。 首先在线粒体内，乙酰 CoA 与草酰乙酸经柠檬酸合酶催化缩合生成柠檬酸，再由线粒 体内膜上相应载体协助进入胞液。在胞液内存在的柠檬酸裂解酶可使柠檬酸裂解产生乙酰 CoA 及草酰乙酸，前者可用于合成脂肪酸，后者可返回线粒体补充合成柠檬酸时的消耗。但 草酰乙酸也不能自由通透线粒体内膜， 故必需先经苹果酸脱氢酶催化， 还原成苹果酸再经线 粒体内膜上的载体转运入线粒体，经氧化后补充草酰乙酸。也可在苹果酸酶作用下，氧化脱 羧生成丙酮酸，同时伴有 NADPH 的生成。丙酮酸可经内膜载体被转运入线粒体内，此时丙 酮酸可再羧化转变为草酰乙酸。每经柠檬酸-丙酮酸循环一次，可使一分子乙酰 CoA 由线粒 体进入胞液，同时消耗两分子 ATP，还为机体提供了 NADPH 以补充合成反应的需要。 乙酰 CoA 需先羧化生成丙二酰 CoA 后才能进入合成脂肪酸的途径。乙酰 CoA 羧化酶是 脂肪酸合成过程中的限速酶。 此酶是变构酶。 其无活性的单体与有活性的多聚体之间可以互 变。柠檬酸与异柠檬酸可促进单体聚合成多聚体，增强酶活性，而长链脂肪酸可加速解聚， 从而抑制该酶活性。 乙酰 CoA 羧化酶还可依赖于 cAMP 的磷酸化及去磷酸化修饰来调节酶活 性。此酶经磷酸化后活性丧失。如胰高血糖素及肾上腺素等能促进这种磷酸化作用。从而抑 制脂肪酸的合成；而胰岛素则能促进酶的去磷酸化作用，故可增强乙酰 CoA 羧化酶活性，生物化学（下册）课后习题答案加速脂肪酸合成。 ⒉说明真核生物体内脂肪酸合酶的结构与功能。 答：真核生物体内脂肪酸合酶是多肽紧密协同的一个整体，共同作用完成脂酰 CoA 和丙二 酸单酰 CoA 合成脂肪酸的催化过程，多肽链包括一个 ACP 和七个酶。 ACP 的作用：以硫酯键的形式把脂酰基连接在复合物上。 七个酶及其作用分别是： （1）乙酰 CoA：ACP 转酰酶(AT)(催化脂酰基转移) （2）丙二酸单酰 CoA：ACP 转酰酶(MT)（催化丙二酰基转移） （3）β -酮酰-ACP 合酶(KS)（催化脂酰基与丙二酰基缩合） （4）β -酮酰-ACP 还原酶(KR)（催化酮基还原为羟基） （5）β -羟酰-ACP 脱水酶(HD)（催化脱水） （6） 烯酰-ACP 还原酶(ER)（催化双键还原） （7） 脂酰-ACP 硫酯酶 (催化释放脂肪酸) ⒊试比较脂肪酸合成与脂肪酸β -氧化的异同。 答：脂肪酸合成与脂肪酸β -氧化的差异主要表现在以下几个方面 （1）细胞定位不同：胞质中；线粒体 （2）酰基载体不同：ACP；COA （3）发生的反应不同：缩合、还原、脱水、再还原；脱氢、水化、再脱氢、硫解 （4）参与酶类不同：2 种酶系；5 种 （5）辅因子不同：NADPH；FAD，NAD+ （6）ATP 不同：耗 7ATP；生成 130ATP （7）方向不同：甲基端向羧基端；相反 ⒋脂肪酸合成中的碳链延长在线粒体中和在内质网中的机制有何不同？ 答：生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长，一是线粒体中的延长酶系，另一 个是粗糙内质网中的延长酶系。 线粒体脂肪酸延长酶系：以乙酰 CoA 为 C2 供体，不需要酰基载体，由软脂酰 CoA 与乙酰 CoA 直接缩合。线粒体的基质中进行，只能在 C12,C14,C16 的基础上逐步添加 C2 物，生成 长链脂肪酸。需 acetyl CoA, NADH, NADPH。反应为?β -氧化的逆过程，只有个别反应不同， 即脂酰 CoA 脱氢酶不参与逆反应，合成时由烯脂酰 CoA 还原酶催化，需 NADPH 而不是 FADH2。 内质网脂肪酸延长酶系：用丙二酸单酰 CoA 作为 C2 的供体，NADPH 作为 H 的供体，中间过 程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同。 ⒌乙酰-CoA 羧化酶脂肪酸合成中起着调控作用，试述这个调控的机制。 答：乙酰 CoA 需先羧化生成丙二酰 CoA 后才能进入合成脂肪酸的途径。乙酰 CoA 羧化酶是 脂肪酸合成过程中的限速酶，是脂肪酸合成调控的关键所在。 乙酰 CoA 羧化酶是变构酶。其无活性的单体与有活性的多聚体之间可以互变。柠檬酸与异 柠檬酸可促进单体聚合成多聚体，增强酶活性，而长链脂肪酸可加速解聚，从而抑制该酶活 性。 乙酰 CoA 羧化酶还可依赖于 cAMP 的磷酸化及去磷酸化修饰来调节酶活性。 此酶经磷酸 化后活性丧失。 如胰高血糖素及肾上腺素等能促进这种磷酸化作用， 从而抑制脂肪酸的合成； 而胰岛素则能促进酶的去磷酸化作用，故可增强乙酰 CoA 羧化酶活性，加速脂肪酸合成。生物化学（下册）课后习题答案⒍磷脂的特征是在 C2 位上有一不饱和脂肪酸。举一磷脂实例。它在 C2 位上是饱和脂肪酸， 这样的结构是怎样合成的？ 答：二软脂酰磷脂在 C2 位上有一不饱和脂肪酸。这样的结构是通过在磷脂酰胆碱的 sn1 和 sn2 上发生脂肪酸取代反应形成的。 ⒎试述以 CDP 二脂酰甘油为起始物，3 种甘油磷脂（磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、二磷脂酰 甘油）的生物合成路线。 答：CDP -二脂酰甘油在磷脂酰苷油磷酸合酶催化下，生成磷脂酰丝氨酸，磷脂酰丝氨酸在 磷脂酰丝氨酸脱羧酶催化下，脱羧生成磷脂酰乙醇胺； CDP -二脂酰甘油在磷脂酰丝氨酸合酶催化下，生成磷脂酰苷油酸，磷脂酰苷油酸在磷脂酰 苷油酸磷酸酶催化下，生成磷脂酰苷油； 磷脂酰苷油在二磷脂酰苷油合酶催化下，生成二磷脂酰苷油。 ⒏&血小板活化因子(platelet activating factor,PAF)&为何物？用二羟丙酮磷酸为原料如何实现 它？ 答：血小板活化因子是 1- 烷基 C 2 - 乙酰基 C 苷油磷酸胆碱。 血小板活化因子的合成过程与上述磷脂合成过程类似，二羟丙酮磷酸在酰基转移酶催化下， 转变生成脂酰磷酸二羟丙酮以后， 由一分子长链脂肪醇取代其第一位脂酰基， 其后再经还原 (由 NADPH 供 H)、转酰基等步骤合成磷脂酸的衍生物。此产物替代磷脂酸为起始物，沿甘油 三酯途径合成胆碱或乙醇胺缩醛磷脂。 血小板活化因子与缩醛磷脂的不同在于长链脂肪醇是 饱和长链醇，第 2 位的脂酰基为最简单的乙酰基。 ⒐试述以软脂酰-CoA 和丝氨酸为起始物，鞘磷脂和葡糖-神经下酰胺的生物合成路线。 答：P277 图 29-30 。 ⒑低剂量的阿司匹林（如隔日一粒）有防止心脏病突发的功能。如每日服用 3-4 粒，为什么 反而事得其反？（揭示：TXA2 生成于血小板中，PGI2 生成于动脉壁上） 答：由于阿司匹林能抑制环加氧酶的活性，进而减少血栓烷如 TXA2 等的生成，从而可 防止心脏病的突发。同时，大剂量的阿司匹林可降低动脉 6 一酮一前列腺素 F 的水平，使血 管血流量增大，增加心脏的负担，因此有可能导致心脏病的突发。 ⒒培养肝细胞时加入 2-[14C]醋酸。14C 标记在 HMG-CoA 什么位置上？ 答：14C 标记在 HMG-CoA 中异戊二烯单元的 C2 和 C4 的位置上。 ⒓试述 Wolman's 病的症候和病因。将患者的皮肤的成纤维细胞进行培养，HMG-CoA 的活性 变高，还是变低？在培养基中 LDL-受体的数量是减？ 答：Wolman's 病的特征是在不同组织中胆固醇酯和三脂酰苷油的积聚。其病因是溶酶体中 酸性脂肪酶的完全缺乏。 将患者的皮肤的成纤维细胞进行培养，HMG-CoA 的活性变高。在培养基中 LDL-受体的数量 是减少的。 ⒔乙酰-CoA 如何转化为甲羟戊酸？试述甲羟戊酸转化为（角）鲨烯的立体化学问题。 答：乙酰 -CoA 在硫解酶的反向催化下形成乙酰乙酰 -CoA ，乙酰乙酰 -CoA 和乙酰 -CoA 在生物化学（下册）课后习题答案HNG-CoA 合酶催化下生成 3-羟-3-甲基戊二酰-CoA，3-羟-3-甲基戊二酰-CoA 在 3-羟-3-甲基戊 二酰-CoA 还原酶催化下，生成甲羟戊酸。 甲羟戊酸转化为（角）鲨烯的过程中，有 14 步反应涉及到立本化学问题，从理论上讲，自 甲羟戊酸到（角）鲨烯，有 16384 种异构件出现的可能性，但在生物体内实际上只有一种途 径在出现， 这是由于在反应中通过顺式消除、 反式消除以及异构化反应中消除等方式解决了 这些立体化问题。 ⒕试综述低密度脂蛋白(LDL)的大体组成，体内的运送和生物功能。 答：低密度脂蛋白(LDL)由蛋白质、三脂酰苷油、胆固醇、胆固醇酯、磷脂类以及载脂蛋白 等组成，密度在 1.019-1.063 克/毫升之间。 在动物体内，低密度脂蛋白可随血浆转移到肝脏、肾上腺和脂肪组织。其主要功能是把胆固 醇从肝脏运送到全身组织。 第 30 章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢 ⒈动物体内有哪些主要的酶参加蛋白质水解反应？总结这些酶的作用特点。 答：动物体内参加蛋白质水解的酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶 及氨肽酶等。 胃蛋白酶催化具有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等肽键的断裂； 胰蛋白酶水解由赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键；糜蛋白酶水解含有苯丙氨酸、酪氨酸、 色氨酸等残基羧基形成的肽键；羧肽酶和氨肽酶则分别从肽段的 C 端和 N 端水解下氨基酸 残基。 ⒉氨基酸脱氨基后的碳链如何进入柠檬酸循环？ 答：氨基酸脱氨基后的碳链分别经形成乙酰-CoA 的途径、α - 酮戊二酸的途径、琥珀酰 C CoA 的途径、延胡索酸途径及草酰乙酸途径进入柠檬酸循环。 ⒊有一种遗传病人， 在血浆中异戊酸的含量增高， 可能影响了哪种氨基酸的代谢？如果这种 氨基酸及其酮酸在血液中含量是正常的，可能缺乏哪一种酶？ 答：① 亮氨酸；②异亮氨酰脱氢酶。 ⒋写出苯丙氨酸在排氨动物和排尿苏动物体内完全氧化的平衡式， 包括全部活化和能量储存 步骤。 答：苯丙氨酸+10O2+46ADP+46Pi?→9CO2+NH2+45ATP+AMP+PPI+45H2O ⒌组氨酸分解代谢时，下面标出的原子会出现在谷氨酸的什么位置上？ 答：1 为氨基氮，5 为а C碳原子，6 为β C碳原子，8 为γ C羧基碳原子，2,3 原子不参加 谷氨酸。 ⒍写出丙氨酸转变为乙酰乙酸和尿素的总平衡式： 答：2 丙氨酸+4NAD++3ATP+4H2O?→乙酰乙酸+尿素+CO2+4NADH+4H++2ADP+AMP+4Pi ⒎根据化学计算，在尿素合成中消耗了 4 个高能磷酸键能(-P)，在此反应中天冬氨酸转变为 延胡索酸， 假设延胡索酸又转回天冬氨酸， 尿素合成的化学计算结果如何？消耗了几个高能生物化学（下册）课后习题答案磷酸键？ 答：延胡索酸形成天冬氨酸不影响尿素合成的化学计算，因此尿素合成的化学反应时仍为： CO2+N+H4+3ATP+3H2O+NAD++天冬氨酸?→尿素 +2ATP+2Pi+PPi+NADH+H++草酰乙酸，因此 共消耗了 4 个高能磷酸键。 ⒏用成年大白鼠做同位素示踪实验， 得到下面结果： 肌酸分子中的标记原子是由下面所列的 一些前体而来，从这样的实验结果设计一条肌酸合成的可能途径。 答：精氨酸和甘氨酸在左旋精氨酸－甘氨酸转脒基酶（L-AGAT）的催化下，合成胍乙酸，胍 乙酸再经 S-腺苷蛋氨酸－胍乙酸 N-甲基转移酶（MT）的催化，甲基化形成肌酸。 ⒐说明尿素形成的机制和意义。 答：尿素是通过尿素循环形成的。尿素循环亦称鸟氨酸循环，是排尿素动物在肝脏中合成尿 素的一个循环机制。肝细胞胞浆中的氨基酸经转氨作用与α -酮戊二酸形成的谷氨酸，透过 线粒体膜进入线粒体基质，在谷氨酸脱氢酶作用下脱氨形成游离氨。形成的氨（NH+4）与 三羧酸循环产生的二氧化碳、2 分子 ATP，在氨基甲酰合成酶 I 的催化下生成氨基甲酰磷酸。 氨基甲酰磷酸在线粒体的鸟氨酸转氨基甲酰酶的催化下， 将氨基甲酰基转移给鸟氨酸生成瓜 氨酸。瓜氨酸形成后即离开线粒体进入胞浆，在 ATP 的存在下，由精氨酸代琥珀酸合成酶的 催化，与天冬氨酸缩合成精氨酸代琥珀酸。天冬氨酸在反应中作为氨基的供体。精氨酸代琥 珀酸通过裂解酶的催化生成精氨酸和延胡索酸。 精氨酸在胞浆精氨酸酶的催化下水解产生尿 素和鸟氨酸。鸟氨酸可重新进入尿素循环。 蛋白质在体内分解成氨基酸 ,再分解产生氨,过量的氨具有神经毒性,氨的解毒是在肝内合成 尿素,再随尿排出。因此，通过合成尿素可以维持正常的血氨水平。 第 31 章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成 ⒈那些氨基酸对人体是必需氨基酸？为什么有些氨基酸称为非必需氨基酸？ 答：人体必需氨基酸共有 8 种:赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、 亮氨酸、缬氨酸。 有些氨基酸在人体中能够合成，不一定非要从外界补充，这些氨基酸叫做非必需氨基酸。 ⒉写出葡萄糖合成丙氨酸的总平衡式。 答：葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD++2 谷氨酸???→2 丙氨酸+2α -酮戊二酸+2ATP+2NADP+H+。 ⒊在氨基酸生物合成中哪些氨基酸和柠檬酸循环有联系？哪些氨基酸和糖酵解过程以及五 碳糖途径有直接联系？ 答：在氨基酸生物合成中，谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸、天冬氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸赖氨 酸、天冬酰胺及谷氨酸和柠檬酸循环有联系。 丝氨酸、胱氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸和糖酵解 过程以及五碳糖途径有直接联系。 ⒋在下面的每个转变中是哪种叶酸的中间产物参与反应？ ①甘氨酸???→丝氨酸（四氢叶酸） ② 组氨酸???→谷氨酰胺（四氢叶酸） ③高半胱氨酸???→甲硫氨酸（N5-甲基四氢叶酸）生物化学（下册）课后习题答案⒌芳香族氨基酸生物合成的共同前体是什么？它们以哪种中间产物作为合成路线的分支 点？ 答：芳香族氨基酸生物合成的共同前体是莽草酸。它们以分支酸作为合成路线的分支点。 ⒍缺乏苯丙氨酸羟化酶（苯丙氨酸单加氧酶）的病人为什么出现苯丙酮酸尿症？ 答：苯丙酮酸不能形成酪氨酸则积累，经转氨形成苯丙酮酸，随尿排出。 ⒎从漂白过的面粉中有时可分离到一种甲硫氨酸衍生物甲硫氨酸亚砜亚胺（ methionine sulfoximine） ，它的结构如下： NH2 H ‖ O O=S-CH2-CH2-C-COOO CH3 O NH2 甲硫氨酸亚砜亚胺 它可引起机体抽搐，是谷氨酸合成酶的强烈抑制剂。请提出这一抑制剂可能的作用机制。 O ‖ 答：甲硫氨酸亚砜亚胺与谷氨酸的差异仅在γ 位，一个是在亚砜亚胺{CH3-S=NH}，一个是 在 O ‖ 羧基{-C-OH}，甲硫氨酸亚砜亚胺经酶催化转变为甲硫氨酸亚砜亚胺磷酸，后者与谷氨酰胺 结合成酶结合牢固。 ⒏由 N2 到血红素（heme）在氮的流程中有哪些中间产物？ 答：N2??→NH4+??→谷氨酸??→丝氨酸??→甘氨酸??→α - 氨基-β -酮己 二酸（或称δ -氨基-γ -酮戊酸)??→5-氨基乙酰丙酸??→ 红血素。 第 32 章 生物固氮 ⒈什么叫生物固氮？有何重要意义？ 答：生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。 氮是植物生长所必需的主要营养元素。 在农业生产中， 氮被视为衡量土壤肥力的一个重要指 标，它是农作物获得长期稳定高产的基本条件。氮气占空气体积的 80％，每平方米空气柱 里就有 8 吨氮。然而对于绝大多数的生物来说，这些分子态氮是不能被利用的，只有通过工 业或生物固定转化成其他化合物， 才能进入生物体系统。 有些微生物利用自己独特的固氮酶 系统．将从光合作用产物或其他碳水化合物得到的电子和能量传递给氮（N2） ，使其还原成 氨，这就是生物固氮。生物固氮与工业固氮（即氮肥工业）相比，具有成本低、不消耗能源 及无环境污染的特点，并在维持全球生态系统氮素平衡中起重要作用。 ⒉固氮生物的种类及特点。生物化学（下册）课后习题答案答： 生物固氮主要包括自生固氮和共生固氮两大类。 自生固氮是指有些固氮微生物在土壤或 培养基中能够独立地完成固定大气中的分子态氮的作用， 其固氮量远远低于共生固氮。 共生 固氮是指固氮微生物和寄生植物生活在一起，直接从寄生植物获取能源，完成固氮作用。 ⒊固氮酶的结构组成、催化反应及可能过程。 答：含两种铁-硫蛋白。其一为铁蛋白，分子量较小，除蛋白质外含铁、硫原子，为电子传 递体。另一为钼铁蛋白，分子量很大，除蛋白质外含钼、铁、硫原子，为活性部位。结构尚 未确定。已从钼铁蛋白中分离出 Fe-Mo 铺因子，既怕氧又怕水，是固氮酶特有的结构成分。 此外，还有 Fe4S4，原子簇（图中 Cys 表示半胱氨酸）等。 固氮酶催化的反应是将空气中的 N2 还原为 NH4+。其可能过程为固氮酶从还原剂如 NADPH 等接受电子并将电子传递给分子氮使之还原。 ⒋共生固氮过程中的基因表达调控过程。 答：共生固氮过程中的基因表达调控比较复杂，涉及根瘤菌及植物本身众多基因。 （这方面的研究成果颇多，进展很快，限于篇幅，难以一一道来，请参阅相关综述文章） ⒌生物固氮的基因工程有哪些工作可做？ 答：生物固氮的基因工程可做的工作主要有：使非豆科植物转变为固氮作物；提高现有固氮 作物的固氮能力；培育具抗药基因的根瘤菌。 第 33 章 核酸的降解和核苷酸代谢 ⒈解聚核酸的酶有哪几类？举例说明它们的作用方式和特异性. 答：在生物体内能催化磷酸二酯键水解而使核酸解聚的酶，称为核酸酶。其中专一作用于 RNA 的称为核糖核酸酶（RNase） ；专一水解 DNA 的称为脱氧核糖核酸酶（DNase） 。核糖核 酸酶和脱氧核糖核酸酶中，能水解核酸分子内部磷酸二酯键的酶称为核酸内切酶 （Endonuclease） ；而能从 DNA 或 RNA 以及低聚多核苷链的一端逐个水解下单核苷酸的酶称 为核酸外切酶（Exonuclease)。 如蛇毒磷酸二酯酶，可从多核苷酸链的 3、端逐个水解下 5、-核苷酸。 ⒉比较不同生物对嘌呤分解代谢产物的差别。 答：由于不同生物体内存在的酶不一样，嘌呤分解的终产物不同： 人类和排尿酸动物（鸟类、昆虫）――尿酸为终产物；其它哺乳动物――尿囊素； 鱼类两栖类――尿囊；无脊椎动物甲壳类――NH3+CO2。 ⒊生物体内嘌呤和嘧啶环是如何形成的？有哪些氨基酸直接参与核苷酸的合成？ 答：生物体内嘌呤环是利用天冬氨酸、苷氨酸、谷氨酰胺、甲酸盐及 CO2 等简单物质 为原料，经过一系列酶促反应合成的。生物体内嘧啶环是以谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、磷 酸核糖为合成原料，经过一系列酶促反应合成的。 天冬氨酸、苷氨酸、谷氨酰胺直接参与了核苷酸的合成。 ⒋简要说明嘌呤和嘧啶核苷酸生物合成的反馈控制机制。 答：嘌呤核苷酸生物合成受两个终产物的反馈控制，这两个终产物分别为腺苷酸和鸟苷酸。 主要有 3 个控制点。第一个控制点在合成途径的第一步反应，即氨基被转移到 5- 磷酸核 糖焦磷酸上，以形成 5- 磷酸核糖胺。此反应是由一种变构酶，即磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶生物化学（下册）课后习题答案所催化， 它可被终产物 IMP （ inosine monophosphate ， 次黄苷酸， 也称肌苷酸） 、 AMP 和 GMP 所 抑 制 。 因 此 ， 无 论 是 IMP 、 AMP 或 是 GMP 的 过 量 积 累 均 会 导 致 由 PRPP （ phosphoribosyl pyrophosphate ，磷酸核糖焦磷酸）开始的合成途径中第一步反应受到抑 制。 另两个控制点分别位于次黄苷酸后分支途径中的第一步反应， 当 GMP 过量时，GMP 可 使催化该步的酶，即次黄嘌呤核苷酸脱氢酶发生变构效应，但仅抑制 GMP 的形成，而不影 响 AMP 的形成。反之， AMP 的积累抑制腺苷酸琥珀酸合成酶，从而抑制其自身的形成， 而不影响 GMP 的生物合成。 嘧啶核苷酸的生物合成， 受到终产物反馈控制的点有三个： 合成途径的第一个调节酶是氨甲 酰磷酸合成酶，它受 UMP 的反馈抑制；另两个调节酶是天冬氨酸转氨甲酰酶和 CTP 合成 酶，它们都受 CTP 的反馈抑制。前者被抑制将影响尿苷酸和胞苷酸的合成，后者被抑制只 与胞苷酸的合成有关。 ⒌说明下列抗代谢物抑制核苷酸生物合成的原理和主要作用点。 重氮丝氨酸 6-重氮-5-氧-正亮氨酸 羽田杀菌素 氨基蝶呤 氨甲蝶 呤 答：重氮丝氨酸，6-重氮-5-氧-正亮氨酸：在嘌呤合成上不可逆地抑制甲酰甘氨脒核苷酸合 成酶的活性，从而阻抑谷氨酰胺的酰氨基转换；羽田杀菌素：是 Asp 的结构类似物，可强烈 抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，阻止 AMP 生成；氨基蝶呤，氨甲蝶呤：氨甲蝶呤是叶酸 的类似物，能与二氢叶酸还原酶不可逆结合，阻止 FH4 的生成，从而抑制 FH4 参与的一碳 单位的转移。 ⒍分析巯基嘌呤（次黄嘌呤的类似物）和溴尿嘧啶（胸腺嘧啶的类似物）进入体内后可能的 转变途径和作用机制。 答： 巯基嘌呤的结构与次黄嘌呤类似， 次黄嘌呤一鸟嘌呤磷酸核糖转移酶可催化巯基嘌呤与 PRPP 缩合形成巯基嘌呤核苷酸。因巯基嘌呤核苷酸是次黄嘌呤核苷酸（IMP）的类似物，可 抑制 PRPP 和 5'一磷酸核糖胺的形成（即嘌呤核苷酸从头合成途径中的前两步反应，它们 受 IMP 的反馈抑制） 。同时，巯基嘌呤核苷酸还可抑制从 IMP 向 AMP 或 GMP 的转变反应。 溴尿嘧啶是胸腺嘧啶的类似物， 进入体内后可形成溴尿嘧啶核苷酸， 取代胸腺嘧啶核苷酸进 入 DNA，引起基因的突变。 ⒎简要说明糖 、脂肪 、氨基酸和核苷酸代谢之间的相互联系。 答：糖，脂肪、蛋白质和核酸等有机物的代谢，它们在生物体内各有独特的代谢过程和 途径。但彼此之间也并非互不相干的狐立过程，实际上，各类有机物质的代谢都是错综复杂 而又不协调统一的完整体系， 各个代谢途径之间既相互沟通， 各种中间产物也可以相互转变， 因此， 各个代谢过程及途径既相互依存又相互制约， 使生物体内错综复杂的生物化学反应和 生理活（性）动能够有条不紊，井然有序地协调进行。 （1）碳水化合物代谢和脂肪代谢之间的关系 在生物体内碳水化合物和脂类化合物之间的相互转变现象很多，例如：植物体内，特别是油 料作物，叶片内进行的光合作用大量合成碳水化合物，并以糖的形式运输到种子之后，便转 变成脂类化合物贮存起来。 而当油料种子萌发时， 其中贮存的脂肪又转变为糖转运到生长中 的根和芽中去了。 转变过程为：糖经 EMP 过程，可生成磷酸二羟丙酮和丙酮酸等物质，磷酸-二羟丙酮可被还 原成甘油、 丙酮酸经氧化脱羧之后转变为乙酰 COA， 然后在脂肪酸合成酶系的作用下合成脂生物化学（下册）课后习题答案肪酸。再与甘油合成脂肪。 脂转化成糖的过程：脂肪水解的产物为甘油和脂肪酸，甘油氧化成磷酸二羟丙酮，然后合成 己糖，脂肪酸经过β -氧化作用生成乙酰 COA，然后通过乙醛酸循环生成琥珀酸，再被氧化 成草酰乙酸，经脱羧形成丙酮酸，逆酵解途径合成糖。 （2）碳水化合物与蛋白质代谢之间的关系 碳水化合物是生物的重要碳源和能量，糖可以转变为各种 AA 分子的碳架，经氨基化或转氨 基作用而生成相应的 AA， AA 合成多肽链并形成蛋白质， 另一方面也可以转变为碳水化合物， 蛋白质水解作用而产生氨基酸， 氨基酸脱氨而产生酮酸， 再转变为丙酮酸之后又可以合成糖 类化合物，连接碳水化合物和蛋白南代谢之间起桥梁作用的是酮酸，它在糖 代谢过程中的 糖 酵解途径和三羧酸循环中都 可以产生，也可以在 AA 脱氨过程中形成。 （3）脂肪代谢与蛋白质代谢之间的关系 脂肪代谢的水解产物甘油可以转变为丙酮酸，丙酮酸接受 NH3 生成 AA，丙酮酸也可以进一 步转变成草酰乙酸，α -酮戊二酸，这些酮酸接受 NH3 生成相应的 AA，脂肪水解的另一产物 脂肪酸经β -氧化生成乙酰 COA、乙酰 COA 一方面可以进入三羧酸循环而产生酮酸，以合成 AA，另一方面又可以进入乙醛酸循环产生琥珀酸来补充三羧酸循环的碳源，这在油料作物 种子萌发期间嗫这明显，相反，蛋白质也可以转变为脂肪。如蛋白质的水解产物 AA，经脱 氨生成酮酸，生成乙酰 COA，乙酰 COA 经缩合成脂肪酸→脂肪。 （4）核酸代谢与糖、脂、蛋白质三者之间的代谢联系 核酸在代谢过程中虽然不是重要的碳源， 氮源的能源， 但是在生物的遗传过程中是非常重要 的物质，按“中心法则”的观点，核酸能控制蛋白质生物合成，进而影响到细胞的组成成分 和代谢类型。 核酸的降解产物核苷酸在代谢中有极其重要的作用。 如 ATP 中能量和磷酸基团 转移的重要物质，UTP 及 UDP 在淀粉代谢、蔗糖代谢中是糖基转移的重要物质，CTP 则参与 磷酸脂的合成，AMP 还可以转变为组 aa，此外，在许多代谢中的重要辅酶 NAD+、NADP+、 FAD、HSCoA 等都是腺嘌呤核苷酸衍生物。另一方面，核酸的代谢也依赖其它代谢并受其它 代谢的制约。例如：核酸本身的合成需要糖代谢提供核糖，也需要蛋质代谢提供甘氨酸,天 门冬氨酸和谷氨酰胺参加嘌呤和嘧啶的合成。 综上所述，可见碳水化合物、脂肪、蛋白质和核酸等物质在代谢过程中彼此都有相互密切的 联系，其中糖的酵解（EMP）途径和三羧酸 TCA 循环更是沟通各代谢之间的重要环节，所以 EMP 途径和 TCA 循环又被称之为“中心代谢途径或称之为不定向代谢途径” 。 第 34 章 DNA 的复制和修复 ⒈生物的遗传信息如何由亲代传给子代？ 答：在细胞分裂间期，DNA 分子边 解旋边复制，分别以亲代 DNA 的两条母链为模板，以核 中游离的脱氧核苷酸为原料，根据碱 基互补配对原则，合成两条子链，它们分别与相应的 模板链螺旋化就形成了两个与亲代 DNA 一样的子代 DNA，在生物传种接代的过程中，亲代 将复制出的一份 DNA 通过配子传给子代，从 而实现了亲子代间遗传信息的传递。接下来， 在子代个体发育的过程中，将利用 DNA(gene)来指导自身蛋白质的合成，从而表现出与 亲 代相似的性状。 也有一些生物如某些病毒，是通过将亲代的 RNA 复制后传给子代的方式进行遗传信息的传 递。生物化学（下册）课后习题答案⒉何谓 DNA 的半保留复制？是否所有的 DNA 复制都以半保留的方式进行？ （双链 DNA 通常 都以半保留方式复制。 ） 答：DNA 在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各 自合成一条新的 DNA 链，这样新合成的子代 DNA 分子中一条链来自亲代 DNA，另一条链是 新合成的，这种复制方式为半保留复制(semiconservative replication)。 并非所有的 DNA 复制都以半保留的方式进行，但双链 DNA 通常都以半保留方式复制。 ⒊若使 15N 标记的大肠杆菌在 14N 培养基中生长三代， 提取 DNA， 并用平衡沉降法测定 DNA 密度，其 14N-DNA 分子与 14N-15N 杂合 DNA 分子之比应为多少？ 答：这两者之比为 1:3。 ⒋比较 DNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ性质的异同。DNA 聚合酶Ⅳ和Ⅴ的功能是什么？有何生物学 意义？ 答：在 E.coli 中，共发现了 3 种 DNA 聚合酶，即 DNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。 DNA 聚合酶Ⅰ是个多功能酶，具有 5’--→ 3’聚合功能；3’--→ 5’外切功能以及 3’-→ 5’外切功能。DNA 聚合酶Ⅱ与 DNA 聚合酶Ⅰ功能相似，但没有 5’--→ 3’外切功能。 DNA 聚合酶Ⅲ与 DNA 聚合酶Ⅱ功能相同，但其聚合活性比 DNA 聚合酶Ⅰ高 1000 倍，是 E.coliDNA 复制中的最主要酶。 DNA 聚合酶Ⅳ和Ⅴ是在 1999 年才被发现的,它涉及 DNA 的错误倾向修复(errorprone repair)。当 DNA 受到较严重损伤时, 即可诱导产生这两个酶,使修复缺乏准确性(accuracy),因 而出现高突变率。其生物学意义在于高突变率虽会杀死许多细胞,但至少可以克服复制障碍, 使少数突变的细胞得以存活。 ⒌DNA 复制的精确性、持续性和协同性是通过怎样的机制实现的？ 答：DNA 聚合酶Ⅲ由 10 个亚基组成，这些亚基将催化 DNA 合成、校对和夹位 DNA 等功能 有机地组合在一起，保证了 DNA 复制的精确性、持续性和协同性。 ⒍何谓 DNA 的半不连续复制？何谓冈崎片断？试述冈崎片断合成的过程？ 答：DNA 的双螺旋结构中的两条链是反向平行的，当复制开始解链时，亲代 DNA 分子中一 条母链的方向为 5′～3′，另一条母链的方向为 3′～5′。DNA 聚合酶只能催化 5′～3′ 合成方向。在以 3′～5′方向的母链为模板时，复制合成出一条 5′～3′方向的前导链， 前导链的前进方向与复制叉的行进方向一致， 前导链的合成是连续进行的。 而另一条母链仍 以 3′～5′方向作为模板，复制合成一条 5′～3′方向的随从链，因此随从链会成方向是 与复制叉的行进方向相反的。 随从链的合成是不连续进行的， 先合成许多片段， 即冈崎片段。 最后各段再连接成为一条长链。 由于前导链的合成连续进行的， 而随从链的合成是不连续进 行的，所以从总体上看 DNA 的复制是半不连续复制。 DNA 复制时，在滞后链上，较短的 DNA 片段（大约
个核苷酸）是在分段合成引 物的基础上，非连续合成的，这些不连续的 DNA 片段最先由日本科学家冈崎在电子显微镜 下发现，故称为冈崎片断(Okazaki fragment)。 引发体在滞后链上沿 5'→3'方向不停的移动(这是一种相对移动，也可能是滞后链模板在移 动)，在一定距离上反复合成 RNA 引物。DNA 聚合酶Ⅲ从 RNA 引物的 3，-OH 端合成冈崎片 段。生物化学（下册）课后习题答案⒎DNA 复制时双链是如何解开的？比较类型Ⅰ和类型Ⅱ拓扑异构酶的作用特点和生理功能。 答：DNA 复制起始的体外实验表明需要 6 种蛋白,Dna A、Dna B、Dna C、组蛋白样蛋白(HU) 回旋酶及单链结合蛋白(SSB)形成起始复合物。Dna A 单体首先结合到复制起始点上 4 个含 9 bp 的重复顺序上。然后 20～40 个 Dna A 单体结合到复制起始点形成一个核心。在 Dna A 蛋 白的作用下位于复制起始点右侧的 3 个含 13 bp 的重复顺序开始解链形成开放复合体。Dna B/Dna C 在复制起始区充当了起始的引发体（primosome） 。Dna B?Dna C 复合体转变为 Dna B 六聚物，形成复制叉。Dna B 提供解旋酶（helicase）活性，使 DNA 解旋，可能它识别复制 叉上潜在的单链结构，从 13 bp 的重复顺序上取代出 Dna A，并开始解螺旋。Dna B 在复制 起始区域以很少的量（1－2 六聚物）担负着催化作用。在那儿 Dna B 还具有激活 Dna G 引 发酶的能力。解旋反应还需要另外两种蛋白，旋转酶（Gyrase）和 SSB（单链结合蛋白） 。旋 转酶也就是 Top Ⅱ，其作用是解旋，即让一条链绕着另一条链旋转。若没有这步反应，解 开双链就会产生 DNA 的扭曲。SSB 可使已形成的单链处于稳定状态。 拓扑异构酶Ⅰ（Topo Ⅰ） ，将环状双链 DNA 的一条链切开一个口，切口处链的末端绕螺旋 轴按照松弛超螺旋的方向转动，然后再将切口封起。拓扑酶 I 松弛超螺旋不需 ATP 参与。 拓扑异构酶Ⅱ（Topo Ⅱ） ，它的作用特点是切开环状双链 DNA 的两条链，分子中的断端经 切口穿过而旋转，然后封闭切口。Topo Ⅱ在 ATP 参与下，将 DNA 分子从松弛状态转变为负 超螺旋，为 DNA 分子解链后进行复制及转录作好准备。 ⒏天然双链闭环 DNA(cccDNA)的比超螺旋(δ )为-0.05，复制时解螺旋酶将双链撑开，如果反 应系统中无旋转酶，当比超螺旋达到+0.05 时，DNA 的扭曲张力将阻止双链解开，此时已解 开的双链占 DNA 分子的百分数是多少？ 答：此时已解开的双链占 DNA 分子的百分数是 9.52%。 ⒐何谓复制体？试述其主要成分的功能。 答：与 DNA 复制有关的酶和蛋白质因子由 30 多种，他们在复制叉上形成离散的复合物，彼 此配合，进行高度精确的复制，这种结构称为复制体。 复制体的主要成分有,Dna A、Dna B、Dna C、组蛋白样蛋白(HU)回旋酶、单链结合蛋白(SSB)、 引物合成酶、RNA 聚合酶、DNA 旋转酶，Dam 甲基化酶以及 DNA 聚合酶等。复制体在 DNA 复制叉上进行的基本活动包括： 双链的解开，RNA 引物的合成，DNA 链的延长，切除引物， 填补缺口，连接相邻的 DNA 片断，切除和修复尿嘧啶和错配碱基。 ⒑DNA 的复制过程可分为哪几个阶段？其主要特点是什么？复制的起始是怎样控制的？ 答：DNA 的复制过程包括复制的起始、延伸和终止三个阶段。 （1）复制的起始 引发：当 DNA 的双螺旋解开后，合成 RNA 引物。 引发体沿着模板链 5’→3’方向移动（与冈崎片段合成的方向正好相反，而与复制叉移动 的方向相同） ，移到一定位置上即可引发 RNA 引物的合成。 （2）DNA 链的延伸 前导链只需要一个 RNA 引物，后随链的每一个冈崎片段都需要一个 RNA 引物，链的延长反 应由 DNA pol.Ⅲ催化。 复制体沿着复制叉方向前进合成 DNA。 DNA polⅠ的 5，→ 3，外切活力，切除 RNA 引物。 DNApolⅠ的 5，→ 3，合成活性补齐缺口。 DNA ligase，动物、真核由 ATP 供能，原核由 NAD 供能。生物化学（下册）课后习题答案（3）DNA 合成的终止 环状 DNA、线性 DNA，复制叉相遇即终止。 DNA 复制的调控主要是起始阶段的调控。原核生物 DNA 复制的调控与其生长环境有关，真 核生物 DNA 复制的调控与细胞周期蛋白等多种蛋白质因子有关，机制十分复杂，但复制起 始点必须全甲基化后复制才能发生。 ⒒真核生物 DNA 聚合酶有哪几种?它们主要功能是什么？ 答：真核生物 DNA 聚合酶有α 、β 、γ 、δ 等五种。 真核生物的 DNA 复制是在 DNA 聚合酶α 与 DNA 聚合酶δ 互配合下催化进行的，还有一 些酶及蛋白质因子参与反应。DNA Polα 与引发酶共同起引发作用，然后由 DNA Polδ 催化前 导链及随从链的合成。在链的延长中，有 PCNA（增殖细胞核抗原）参与，保障连续性 DNA Pol 的性质与 DNA Polδ 有相似之处，在有些情况下，它可代替 DNA Polδ 起作用，例如在 DNA 损伤时，催化修复合成。DNA Polγ 是线粒体中 DNA 复制酶。 DNA Polδ 及?均有外切酶活性，因此也有编辑功能，校正复制中的错误。它们的 5′→ 3′外切酶活性可能在切除引物 RNA 中有作用。 真核生物 DNA 聚合酶的主要功能见下表： 酶活性? 5′→3′聚合作用 3′→5′外切作用 α β γ δ e + + + + + + + + 细胞内定位功能 核 复制、引发 核 修复 线粒体 复制 核 复制 核 复制 ⒓真核生物染色体 DNA 的端粒有何功能？它们是如何合成的？ 答：真核生物线形染色体的末端具有一种特殊的结构，称为端区或端粒。端区结构中有 核苷酸重复序列，一般在一条链上为 TxGy，互补链为 CyAx，x 与 y 大约在 1-4 范围内，人的 端粒区含有 TTAGGG 重复序列。 端区具有保护 DNA 双链末端，使其免遭降解及彼此融合的功能。端区的平均长度随着 细胞分裂次数的增多及年龄的增长而变短，可导致核生物染色体稳定性下降，并导致衰老。 其分子机制在于，线形 DNA 分子不能从末端核苷酸外合成 RNA 引物，如此染色体将逐代缩 短。但是在生殖细胞、胚胎细胞和肿瘤细胞中，由于有端粒酶，所以并不出现这种情况。 端粒酶是一种由 RNA 和蛋白质组成的酶，RNA 和蛋白质都是酶活性必不可少的组分。 可看作是一种反转录酶。此酶组成中的 RNA 可作为模板，催化合成端区的 DNA 片段。端粒 酶催化合成端区，在保证染色体复制的完整性上有重要意义。生物化学（下册）课后习题答案⒔哪些因素能引起 DNA 损伤？生物机体是如何修复的？这些机制对生物机体有何意义？ 答：一些物理化学因子如紫外线、电离辐射和化学诱变剂均可引起 DNA 损伤，破坏其结构 与功能。然而在一定条件下，生物机体能使这种损伤得到修复。 紫外线可使 DNA 分子中同一条链上两个相邻的胸腺嘧啶碱基之间形成二聚体（TT） ，两个 T 以共价键形成环丁烷结构。CT、CC 间也可形成少量二聚体（CT、CC） ，使复制、转录受阻。 细胞内具有一系列起修复作用的酶系统， 可以除去 DNA 上的损伤， 恢复 DNA 的双螺旋结构。 目前已知有 4 种酶修复系统：光复活、切除修复、重组修复、SOS 反应诱导的修复，后三种 不需要光，又称为暗修复。 1.直接修复 1949 年已发现光复活现象，可见光（最有效 400nm）可激活光复活酶，此酶能分解由于紫 外线形成的嘧啶二聚体。高等哺乳动物没有此酶。 2.切除修复 在一系列酶的作用下，将 DNA 分子中受损伤部分切除，并以完整的那一条链为模板，合成 出切去部分，DNA 恢复正常结构。 3.结构缺陷的修复： （1）核酸内切酶识别 DNA 损伤部位，在其附近将其切开。 （2）核酸外切酶切除损伤的 DNA。 （3）DNA 聚合酶修复。 （4）DNA 连接酶连接。 4.无嘌呤无嘧啶――碱基缺陷或错配――脱碱基（N-糖苷酶） ： 甲基磺酸甲酯可使鸟嘌呤第 7 位氮原子烷基化，活化β -糖苷键，造成脱嘌呤作用；酸也能 使 DNA 脱嘌呤。 DNA 复制时，DNA 聚合酶对 dTTP 和 dUTP 分辨力不高，有少量 dUTP 掺入 DNA 链。细胞中 的尿嘧啶-N-糖苷酶可以切掉尿嘧啶。腺嘌呤脱氨形成次黄嘌呤时也可以被次黄嘌呤-N-糖苷 酶切掉次黄嘌呤。对于无嘌呤无嘧啶的损伤有两种修复方法： （1）AP 核酸内切酶切开，核酸外切酶切除，DNA 聚合酶修复，DNA 连接酶连接。 （2）插入酶插入正确碱基。 5.重组修复 切除修复发生在 DNA 复制之前，而当 DNA 发动复制时尚未修复的损伤部位，可以先复制， 再重组修复。 在重组修复过程中，DNA 链的损伤并未除去。 重组修复至少需要 4 种酶组分。重组基因 recA 编码一种分子量为 40000 的蛋白质，它具有 交换 DN