生物代谢

第七章生物代谢

1、说明糖酵解的主要过程。

答：共分为以下四个阶段（1）磷酸己糖激酶催化葡萄糖与ATP反应，生成6-磷酸葡萄糖；磷酸己糖异构酶催化6-磷酸葡萄糖异构化，转变成6-磷酸果糖→磷酸果糖激酶催化6-磷酸果糖与ATP反应，生成1, 6-二磷酸果糖。（2）醛缩酶催化下1,6- 二磷酸果糖分解为3- 磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。（3）3-磷酸甘油醛脱氢酶催化3-磷酸甘油醛脱氢氧化生成1,3- 二磷酸甘油酸；磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸将其高能磷酰基转移给ADP，生成3-磷酸甘油酸和ATP；磷酸甘油酸变位酶催化3-磷酸甘油酸的变位反应，产物为2-磷酸甘油酸。（4）2-磷酸甘油酸烯醇酶催化脱水反应，得到另一个高能磷酸酯类化合物磷酸烯醇式丙酮酸；丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸上的高能磷酰基转移到ADP上，形成ATP和烯醇式丙酮酸。

2、举例说明什么是底物水平磷酸化。

答：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接与ATP或GTP的合成相偶联，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。如在糖的分解代谢过程中，3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1, 3-二磷酸甘油酸，在分子中形成一个高能磷酸基团，在酶的催化下，1, 3-二磷酸甘油酸可将高能磷酸基团转给ADP，生成3-磷酸甘油酸与ATP。又如2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸时，也能在分子内部形成一个高能磷酸基团，然后再转移到ADP生成ATP。

3、说明三羧酸循环的主要过程。

答：丙酮酸氧化脱羧产物乙酰CoA与草酰乙酸（三羧酸循环中与乙酰CoA结合点）结合生成柠檬酸进入循环。在循环过程中，乙酰CoA被氧化成H2O和CO2 ,并释放出大量能量。主要分以下几步进行：

①乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸：这是循环的起始步骤。在柠檬酸合成酶催化下，乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸。

②柠檬酸异构化形成异柠檬酸：在乌头酸酶催化下，柠檬酸经过脱水，然后再加水过程，生成异柠檬酸。催化脱水和加水过程在同一种酶的催化下进行，中间产物为顺乌头酸。

③异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸：催化此反应的酶为异柠檬酸脱氢酶。反映的中间产物为草酰琥珀酸。

④α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA：催化此反应的酶为α-酮戊二酸脱氢酶系。

⑤琥珀酰CoA转变成琥珀酸：琥珀酰CoA中的硫酯键是一个高能磷酸键。在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的反应与GDP磷酸化反应偶联，直接产生高能磷酸酯类化合物GTP。

⑥琥珀酸脱氢生成延胡索酸：催化此反应的酶为琥珀酸脱氢酶，氢受体是酶的辅机FAD。

⑦延胡索酸水化成苹果酸：在延胡索酸酶催化下，延胡索酸加水生成L-苹果酸。

⑧苹果酸脱氢生成草酰乙酸：苹果酸在L-苹果酸脱氢酶催化下，脱氢氧化生成草酰乙酸。氢受体为NAD+。此反应是三羧酸循环的终点。

4、说明磷酸戊糖途径的主要过程及其意义。

答：磷酸戊糖途径是糖分解代谢的另一条途径，此代谢途径的主要特点是产生NADPH和戊糖。在磷酸戊糖循环中，还能够发生三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖和七碳糖之间的相互转化。磷酸戊糖途径的起始物质是6-磷酸葡萄糖，主要包括如下三个阶段：

①第一阶段：6-磷酸葡萄糖→5-磷酸戊糖

6-磷酸葡萄糖+2NADP++H2O→5-磷酸戊糖+2NADPH+2H++CO2

6-磷酸葡萄糖经脱氢、水解和氧化脱羧生成5-磷酸核酮糖。5-磷酸核酮糖在异构酶的催化下，转变成5-磷酸核糖或5-磷酸木酮糖。

②第二阶段：5-磷酸戊糖→6-磷酸果糖

3×5—磷酸戊糖→2×6—磷酸果糖+3—磷酸甘油醛

第一阶段产生的5—磷酸核糖和5—磷酸木酮糖相互作用，生成7—磷酸庚酮糖和3—磷酸甘油醛。催化此反应的酶是转酮酶。上述转酮反应产物7—磷酸庚酮糖和3—磷酸甘油醛在转醛酶的作用下能够进一步反应，生成4—磷酸赤藓糖和6—磷酸果糖。

③第三阶段：6-磷酸果糖→6-磷酸葡萄糖

此反应生成的6-磷酸葡萄糖又可以作为磷酸戊糖途径的起点。

意义：磷酸戊糖代谢广泛存在于动物、植物及微生物中。此途径除了为机体提供生物合成所需要的NADPH和核糖等外，同时也是组织细胞的重要供能形式之一。磷酸戊糖途径是糖酵解和三羧酸循环的重要补充。动物体中，大约有30%的葡萄糖经过磷酸戊糖途径分解代谢。

5、说明由糖发酵生成乙醇的主要过程.

答：葡萄糖转化为酒精，主要是依靠酵母菌的发酵，也就是无氧呼吸的过程产生

的。

总反应式：C6H12O6 →2CH3CH2OH+2CO2↑

具体变化过程为：C6H12O6+H2O→CH3COCOOH(丙酮酸)→ C2H5OH(酒精)

这是一个生化过程，是在一系列酶的作用下，在无氧条件下通过发酵作用而完成的。具体来说是：葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脱羧酶的作用下生成乙醛，进一步在乙醇脱氢酶的催化下生成乙醇。

6、葡萄糖到乳酸的总反应式。当葡萄糖浓度为5 mmol/L，乳酸0.05 mmol/L，ATP 2 mmol/L，ADP 0.2 mmol/L时，此反应的自由能变化（ΔG0′）为多少？

答：C6H12O6+2ADP+2Pi → 2CH3CH(OH)COOH+2ATP+2H2O

ΔG0′ = -2.303 RT lg K eq

= -2.303×8.315×10-3×298×lg[乳酸]2[ATP]2/[葡萄糖][ADP]2[Pi]2如果[Pi]= [ADP]=0.2 mol/L，则：

ΔG0′ = -5.7×lg[0.05×10-3]2[2×10-3]2/[5×10-3][ 0.2×10-3]2[0.2×10-3]2

= -5.7×（+3.7）= -21.1 kJ/mol

7、写出辅酶硫辛酸的结构，并说明硫辛酸的生理功能。

答：有图为氧化型硫辛酸的化学结构。分子中的二硫

键是起作用的关键部位，它通过还原断开及氧化重新

结合为二硫键，起到辅酶的作用。例如，硫辛酸存在

于丙酮酸脱氢酶系和 酮戊二酸脱氢酶系中，作

为一种酰基载体，在 酮酸氧化作用和脱羧作用

时起酰基转移和电子转移的功能。

8、甲醇本身是无毒的物质。但是当它转变成甲醛后则表现出强的毒性。试说明饮用甲醇产生中毒的原因，常用的救治甲醇中毒方法是让患者喝酒，试解释原因。

答：由于甲醇与乙醇结构极其类似，会与乙醇竞争同乙醇脱氢酶的结合。但是乙醇是乙醇脱氢酶的最佳底物，因此，增加乙醇的量可以有效的阻止乙醇脱氢酶与甲醇的结合，从而减少甲醇代谢为有害的甲醛。

9、用14C标记葡萄糖的第三个碳原子，将这种标记的葡萄糖在无氧条件下与肝组织匀浆、保温，产生的乳酸中哪一个碳原子是14C？如果此匀浆液通入氧气，则乳酸将进一步氧化，所含的标记碳原子将在