生物化学和分子生物学

1．5生物化学和分子生物学

1．什么是生物化学。

生物化学（简称“生化”）是医学的重要基础学科之一。它是用化学的原理和方法探讨生命现象的科学领域，可概括称为“生命的化学”。其研究涉及生物体的化学组成；生物膜、酶、维生素、代谢、激素；遗传生化；组织与血液生化；分子病；营养与衰老的分子基础等。

2．什么是分子生物学。

分子生物学是20世纪从生物化学扩展建立的一门生命科学的新学科，它从分子水平上研究生命现象的物质基础，探讨细胞的大分子、亚细胞结构和染色体，蛋白质与核酸，并重点揭示基因的结构、复制、转录与翻译，遗传信息的维持、传递和表达，以及细胞信号的转导等。

3．生化和分子生物学与临床医学有何联系。

这两门学科与临床医学有着十分密切的联系，通过生化与分子生物学技术，有助于从分子水平阐明许多疾病的发病机制，为它们的预防和治疗提供新思路和新途径，例如近年来已发现2型糖尿病是一种多基因遗传异质性疾病，在不同患者可能由不同基因变异而发病，又如细胞癌基因，促癌基因与抑癌基因参与了某些癌肿的发生和发展。

4．细胞有哪两大类。它们的结构如何。

根据它们在进化中的低位和结构的复杂程度，可将细胞分为两大类。

（1）原核细胞：一般较小，为1~10um，其外部由细胞膜包围，膜外紧贴着细胞壁，胞质中含有一环状DNA，分布于核区。另外，还含有核糖体、中间体、糖原粒和脂肪滴，但不含线粒体和内质网。细菌、立克次体和支原体等属原核细胞。

（2）真核细胞：其结构可分为细胞膜、细胞质和细胞核3部分。真核细胞含有的亚细胞显微结构又分为膜相结构和非膜相结构。前者包括细胞膜、核膜和各种由膜包绕的细胞结构，如线粒体、高尔基复合体、溶酶体和内质网等。膜相结构的膜统称为生物膜；后者指没有膜环绕的各种细胞结构，如核糖体、染色质、核仁等。

5．生物膜的化学组成是什么。

生物膜是由脂类、蛋白质和糖类组成的复杂结构，前两者又是所有膜的主要成分。在同一细胞核不同细胞的不同生物膜中，它们的组成却相差悬殊。根据不同类膜的蛋白质和脂类含量的差异，可将膜性结构分为3种。

（1）高脂性膜：神经组织的髓鞘即属此类，其成分以脂类为主，一般可达75~80%，约含蛋白质18%，糖类3%。这类膜的通透性较差，但绝缘性良好。常以脂蛋白（磷脂、整合蛋白等）的形式组成双分子脂类层，即脂双层（lipid bilayer）。

（2）高蛋白质性膜：以线粒体内膜为代表，其蛋白质成分高达75%，脂类约25%。该膜上含有许多重要的酶系，可参与氧化磷酸化。

（3）普通膜：如一般人体细胞的细胞膜，其蛋白质与脂类的比例较为均匀。

6．试述人体的化学组成。

人体由碳、氢、氧、氮、磷和硫6种元素组成，它们以生物大分子（蛋白质、核酸）以及糖类、脂肪的形式构成细胞、组织和脏器。3种高效素（酶、维生素与激素）与无机盐（钠、钾、氯以及微量元素铁、锌、铜、碘、镁、氟锰、硒等）在以水为主要成分的体液中发辉代谢调节作用，共同维持生命的正常运转。

7．蛋白质是怎样组成的。

蛋白质是生物界普遍存在的一类重要大分子（macromolecules）化合物，是细胞的主要成分之一。它的主要组成元素为碳、氢、氧、氮，还含有磷。硫、铁、锌和铜等。各种蛋白质的含氮量较恒定，平均为16%（14~18%），每100g样品中蛋白质的克数等于每克样品含氮克数*6.25*100，蛋白质的基本组成单位是氨基酸。

8．简述氨基酸的分类和结构特点。

氨基酸是一般具有一个或两个氨基的有机酸，在人体内以游离或结合状态出现，组成人体蛋白质的天然氨基酸共20种，称为a氨基酸，但具有不同的侧链，现根据它们的侧链结构与理化性质，可将其分为4大类，各以三字母略号表示。

（1）酸性侧链的氨基酸：谷氨酸（Glu），天冬氨酸（Asp）。

（2）碱性侧链的氨基酸：组氨酸（His），赖氨酸（Lys），精氨酸（Arg）。

（3）非极性侧链的氨基酸：甘氨酸（Gly），丙氨酸（Ala），亮氨酸（Leu），缬（xie）氨酸（Val），异亮氨酸（Ile），苯丙氨酸（Phe），色氨酸（Trp），蛋氨酸（Met），脯氨酸（Pro）。其中脯氨酸属亚氨基酸。

（4）不携带电荷的极性侧链氨基酸：天冬酰胺（Asn），谷氨酰胺（Gln），半胱氨酸（Cys），丝氨酸（Ser）,苏氨酸（Thr），酪氨酸（Tyr）。

9．什么是氨基酸的两性性质和等电（pI）。

氨基酸分子既含有碱性的氨基，有含有酸性的羧基，因此是两性化合物。当在水溶液中时，氨基酸的氨基和羧基同时电离以生成双极离子。若将氨基酸的水溶液酸化，其双极离子会与H+结合而成阳离子；若向氨基酸水溶液加入碱，双极离子的氨基酸原子上一个H+就与OH-结合，生成1分子H2O，致使双极离子变成阴离子，此即氨基酸的两性性质。

在一般情况下，氨基酸的氨基和羧基的电离程度不相等，因此，纯净氨基酸的水溶液不一定呈中性。若对氨基酸水溶液的pH值进行适当调节，使其氨基和羧基的电离程度相等，此时氨基酸溶液的pH值称为其等电（isoelectric point,pI），氨基酸则为兼性离子，呈电中性，在电场中，既不向正极移动，也不向复极移动。当氨基酸所在溶液的pH值小于其pI时，氨基酸将解离成阳离子；当所在溶液的pH值大于其pI时，氨基酸则解离成阴离子。

10．列表讨论蛋白质的四级结构。

结构级别定义形式稳定因素

一级蛋白质分子中氨基酸的序列（包括氨氨基酸序列肽键（主要）、二基酸组成、数目、连接方式等）硫键（次要）二级蛋白质分子中某段肽链的局部空间结a-螺旋，b-折H键

构或该肽段主链骨架原子的空间排布叠，b-转角，

不涉及氨基酸残基的侧链构象无规卷曲

三级整条多肽链上所有原子的三维空间排单个或多个域次级键，依不同布蛋白质各异四级各亚基的空间排布，接触部位的布局多个亚基聚集次级键，依不同和相互作用等蛋白质各异11．什么是亚基。什么是域（domain）。

蛋白质的三级结构常由两条或两条以上的多肽链通过非共价键相互缔合而成，其中每条多肽链（一级机构相同或不相同）即称为亚基（subuit）。

域的概念指下列几种情况：①蛋白质二级结构中的紧密球状折叠区。②其分子结构未知时，按功能限定的蛋白质分子的一定区域，如催化区和穿膜区。③细胞的脂双层膜内由一些组分（磷脂、整合蛋白质）构成的区域。④DNA中易被DNA酶降解的表达基因的一段序列。

12．举例说明蛋白质结构与功能的关系。

蛋白质的功能决定于结构，而其一级结构又是空间结构的基础。功能不同的蛋白质具有不同的序列，一级结构相似的蛋白质，其空间构象与功能也相近。基因突变将使蛋白质的一级结构发生改变，也会引起其功能异常，并诱发“分子病”。例如，正常人血红蛋白（Hb）b亚基的第6位氨基酸残基谷氨酸（Glu）如在基因点突变时变成了缬氨酸（Val），就会使

水溶性的Hb聚集成丝，红细胞将呈镰刀状，变形功能减弱，通过狭窄的毛细血管时极易被挤压破裂而患贫血，此为镰刀形红细胞贫血（sicklemia）.

13.何谓蛋白质的变性。临床上有何应用价值。

一些物理、化学因素可破坏蛋白质的空间结构，引起其理化性质与生物活性发生显著改变，此种现象称为蛋白质的变性。蛋白质变性不涉及其一级结构，即多肽链的共价键并未断裂，而仅是蛋白质分子某些次级键被破坏，致使其原有的特定空间结构变为无规律和松散。导致蛋白质变性的化学因素有强酸、强碱、有机溶剂、去污剂、尿素等；物理因素包括加热、紫外线照射、高压、超声波、电离辐射和机械搅拌等。如致变性因素较温和/或在变性的初期，蛋白质分子尚未深度破坏，一旦移除致变性因素后，蛋白质的空间结构与原有理化性质和功能就会恢复原状，即此种变性为可逆性，称为蛋白质的复性。蛋白质变性的原理已广泛应用于临床医学，例如75%乙醇，高温高压，紫外线和电离辐射等用于消毒、灭菌，可使细菌与病毒的蛋白质变性而丧失致病与繁殖能力。

14．什么是酶。酶与一般催化剂有何区别。

酶是生物体内的高效催化剂，它与一般催化剂的区别表现在：

（1）来源和化学本质不同。酶是活细胞产生的蛋白质，凡高温、强酸、强碱、重金属盐或紫外线均易使其变性而丧失催化活性。酶催化的反应皆在较温和的条件下进行；而在上述条件下，一般催化剂则较为稳定，酶在生物体内还经常不断更新。

（2）酶的催化效率非常高。较一般催化剂高107~1012倍。

（3）酶具有高度特异性。一般可分为绝对特异性（只能催化一种或两种结构极相似化合物的某种反应）、相对特异性（对底物要求不甚严格）和立体异构特异性（如精氨酸酶只催化淀粉、脂肪与蛋白质的水解，而对D-精氨酸无作用）。一般催化剂如H+能催化淀粉、脂肪与蛋白质的水解；而生物体内消化淀粉、脂肪和蛋白质将由淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶各司其职，分解完成水解。亦即一种酶只能作用于一种或一类化合物（称为酶的底物），或作用于一定的化学键，促进一定的化学反应，生成一定的产物。

15．试述酶的分子组成。

酶和其他蛋白质一样，有其特定的1~4级结构。仅由氨基酸残基构成的酶，称为单纯酶。其中如核糖核酸酶由一种肽链组成，叫做单体酶（mono-meric enzyme）；而另一些酶含有多条肽链，则称为寡聚酶（oligomeric enzyme）。结合酶是指酶蛋白与辅助因子结合而形成的复合物（即全酶）。辅助因子又可分为辅酶和辅基。辅酶与酶蛋白呈疏松结合，可借助透析或超滤技术除去，多种辅酶是B族维生素；辅基常为金属离子或小分子有机化合物，它们与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤除去。

16．怎样构成酶的活性中心。

凡与酶活性有关的重要基因称为必需基团，这些必需基团可来自同一肽链的不同位置，甚至也可来自不同肽链，它们在形成高级结构时，可彼此靠近构成一个特定的空间结构区域，从而促进酶与底物的特异结合并将底物转化为产物。此区域即酶的活动中心。必需基团又分为结合基团和催化基团。前者为酶与底物结合所必需，决定酶对底物的特异性；后者为催化作用所必需，决定催化反应的特异性。例如，构成木瓜蛋白酶活性中心的巯（qiu）基，咪唑基和巯基分别由Asp-174,His-158和Cys-25所提供，还有一些必需基团位于活性中心以外，既不与底物结合，又不起催化作用，但在维持酶的活性构象上十分重要，故称其为活性中心外的必需基团。

17．试述酶促反应的动力学。

影响酶促反应速度的因素包括下列6种。

（1）底物浓度：在其他因素不变的情况下，底物浓度对酶反应的影响呈矩形双曲线关系。反应速度V与底物浓度【S】的关系，可用米-曼方程式表示：V=Vmax【S】/Km+【S】。

Km为米氏常数，它等于酶促反应最大速度（Vmax）一半时的底物浓度，可近似反映酶对底物的亲和力。Km值越小，酶与底物的亲和力愈大。同一酶对不同底物有不同的Km值。

（2）酶浓度：在低【S】时，酶活性中心远未被【S】饱和，V将随【S】增加而加快；当【S】＞【E】时，底物占据了全部酶活性中心，即酶被底物充分饱和，其反应速度达到Vmax，而V将与酶浓度【E】成正比。

（3）温度：温度升高，酶促反应速度加快，由于酶的化学本质是蛋白质，当温度升高达一定值时，会引起酶蛋白变性，致使其反应速度反而降低。酶促反应速度最快时的温度称为最适温度。哺乳动物体内的酶，其最适温度为35~40℃.

（4）pH酶分子含有许多极性基因，在不同的pH下呈不同的解离状态，所带电荷亦各异，只有当酶蛋白处于一定的解离状态，才能与底物结合，因此，pH的变化对酶的催化作用有很大影响，酶催化活性最大时的pH值称为最适pH，如胃蛋白酶的最适pH在1．5。

（5）激活剂：使酶由无活性变为有活性，或使酶活性增强的物质，称为酶的激活剂，它们大多为金属离子或有机化合物。

（6）抑制剂：酶的活性中心或必需基团的性质受到某些化学物质的影响，引起的酶活性降低或丧失，这种效应称为抑制作用（包括不可逆性抑制作用和可逆性抑制作用），而那些化学物质即为酶的抑制剂。

1）不可逆性抑制作用：抑制剂常与酶的必需基团呈共价结合，使酶丧失活性，它们不能用透析、超滤等方法去除，如对氯汞苯甲酸对含巯基酶的抑制。

2）可逆性抑制作用：抑制剂以非共价键与酶或ES复合物可逆地结合，使酶的活性降低或丧失，但它们可通过透析、超滤而除去。该抑制作用又包括3个主要类型：①竞争性的抑制作用。抑制剂与底物结构相似，可竞争酶的活性中心，其抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力和底物浓度。动力学特点：Vmax不变，Km增大，斜率增大。②非竞争性抑制作用。抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系，其抑制程度取决于抑制剂浓度。动力学特点：Vmax降低，Vm不变，斜率增大。③反竞争性抑制作用。抑制剂只是与酶-底物复合物结合，其抑制程度取决于抑制剂浓度和底物浓度。动力学特点：Vmax降低，Km降低，斜率不变。

18．解释下列名词：限速酶、变构酶、同工酶、酶原。

（1）限速酶、变构酶：细胞内许多代谢途径，均由一系列连续反应构成，而反应速度最慢的一步可控制全途径的总速度，称为限速步骤，催化此步骤的酶为限速酶。大多数限速酶受配体（ligands）调节，限速酶与配体结合后能引起构象改变，进而致使其催化活性改变。故限速酶即是变构酶或称别位酶（allosteric enzyme）.

（2）同工酶：指催化相同的生化反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质甚至免疫学性质不同的一组酶。同工酶的变化有助于某些疾病的临床诊断，如血清中磷酸肌酸激酶（CPK）和乳酸脱氢酶（LDH）的同工酶检测，可用于心肌梗死的早期诊断。

（3）酶原：有些酶在细胞内合成或初分泌时无活性中心或活性中心被掩盖，因此不表现酶活性。这种无活性的前身物称为酶原。从酶无活性状态转化成有活性的过程，称为酶原的激活，如胃蛋白酶原在pH值1．5时可变成胃蛋白酶。

19．试比较蛋白质和核酸者两种生物大分子的结构与功能。

项目蛋白质核酸

组成单位氨基酸核苷酸

H3+N-(H/C/R)-COO- B-R-P

组成单位的种类20种氨基酸DNA：A,T,C,G。RNA：A,U,C,G。

连接方式肽键磷酸二酯键

……P-R(-B)-P-R(-B)-P-R(-B)……

一级结构氨基酸排列顺序碱基序列

空间结构二、三、四级结构双螺旋，超螺旋，蛋白质-核酸的

非共价结合等

功能直接执行生命活动中的各种功能遗传信息的储存，传代，表达；

决定蛋白质的结构20．简述核酸的分类和分子组成。

核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两大类：

核酸①DNA-核苷酸②脱氧核苷③碱基④嘌呤（腺嘌呤A，鸟嘌呤G）

④嘧啶（胞嘧啶C，胸腺嘧啶T）

③戊糖-脱氧核糖

②磷酸

①RNA-核苷酸②核苷③碱基④嘌呤（腺嘌呤A，鸟嘌呤G）

④嘧啶（胞嘧啶C，尿嘧啶U）

③戊糖

②磷酸

21．单核苷酸与多核苷酸（即核酸）是怎样组成的。核酸的一级机构的表示规则是什么。

碱基和核糖或脱氧核糖通过糖苷键形成核苷或脱氧核苷。核苷或脱氧核苷再通过酯键与磷酸连接，组成单核苷酸或脱氧单核苷酸，核糖核苷酸有核苷一磷酸（NMP）、核苷二磷酸（NDP）和核苷三磷酸（NTP）；脱氧核糖核苷酸有脱氧核苷一磷酸（dNMP）、脱氧核苷二磷酸（dNDP）和脱氧核苷三磷酸（dNTP）。许多分子的单核苷酸之间借助磷酸二酯键连接成多核苷酸，即核酸。核苷酸相互连接时，有前一个分子核苷酸的3，-OH与下一个核苷酸的5，位磷酸之间形成3，、5，-磷酸二酯键，从而伸展成一个无分支的线性大分子，其两个末端各称为3，末端与5，末端。

核酸的一级结构，是指其分子中核苷酸的排列顺序，由于组成的碱基不同，也可称为碱基顺序。DNA和RNA一级结构的书写规则是从5，端到3，端。例如：5，ATGCCGT3，。

22．试述DNA的二级结构和空间结构。

（1）DNA的二级结构—双螺旋结构。1953年，Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构具有下列特点：

1）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成双螺旋结构，一条链的走向是5，-3，、另一条链的走向必定是3，-5，。碱基位于螺旋内侧，脱氧核糖与磷酸在螺旋外侧。一般为右手螺旋。表面有深沟、浅沟个一条。

2）螺旋直径为2nm，碱基相距0.34nm，每10对碱基形成一个螺旋，螺距3.4nm。

3）碱基平面垂直于螺旋中心轴。相邻碱基互相偏离36°，溶液中相邻碱基平面错开约20°，稳定双螺旋结构的力主要是相邻碱基平面间的碱基堆叠力，即Van der Waal力。

4）DNA分子的两条链严格按碱基配对规律，即A配T，G配C。对应碱基间靠氢键相连。A-T间2条氢键（A=T），G-C间3条氢键（G≡C），形成互补链。

5）上述结构称为B-DNA，最为稳定。DNA因含水量的不同，其二级结果也显示一定差异，向其水溶液中加入乙醇，双螺旋可从B-DNA变向C-DNA，最后变成A-DNA。1979年Rich等又发生左手螺旋的DNA存在，因螺旋曲折呈锯齿状，故称为Z-DNA。肝癌诱发黄曲霉B1，具有强烈阻碍B-DNA向Z-DNA转变的作用。

DNA的基本功能是以基因形式携带遗传信息，通过复制与转录，使遗传信息代代相传，从而成为生命遗传繁殖和个体生命活动的物质基础。基因是指DNA分子中的特定区段，其所含核苷酸序列决定了表达的蛋白质分子的氨基酸序列，亦反映出基因的功能。

（2）DNA的超螺旋结构：原核生物的DNA分子会在双螺旋的基础上进一步扭转盘曲，

形成超螺旋，形成超螺旋，使体积压缩。在真核生物的染色质中，组蛋白H2A，H2B，H3和H4各两分子组成八聚体，八聚体外绕有近两圈140~145个碱基对的DNA，构成一个核小体（nuclecsome）.各核小体之间由组蛋白H1结合25~100个碱基对的DNA进行连接，组成串珠状接结构，此即高等动物染色质的基本结构。串珠状结构进一步卷曲呈筒状，即为染色质纤维，再进一步折叠，就形成了染色单体。人类细胞核中共有46条（23对）染色体，它们的DNA总长达1.7m，但经过折叠压缩，46条染色体总长不过200nm。

23．RNA的结构有何特点。它们怎样发挥生理功能。

RNA分子的结构以单链为主，有别于DNA的双链结构。

（１）信使RNA（mRNA）：

１)5，端的帽子结构：真核生物的成熟mRNA的5，端常以下7-甲基鸟嘌呤和三磷酸腺苷为分子的起始结构，如m7GpppG…。

２)3，末端附有一段长短不一的多聚腺苷酸（polyA）尾，如m7GpppG…AAA…AAA，一般由数十个至100多个腺苷酸连接而成，称为多聚A尾。随着mRNA存在的时间延续，多聚A尾会缓慢变短。目前认为它可能与增加mRNA的转录活性，维持mRNA的稳定和对翻译起始的调控有关。生物体内，mRNA分子的长短，可决定其要翻译出的蛋白质的相对分子质量大小，在各种RNA中，mRNA的寿命最短，当它完成了功能后即被降解消失。

３)mRNA的功能，是将细胞核内DNA携有遗传信息的碱基顺序，按碱基互补的原则，抄录并转送到胞质的核糖体，以决定蛋白质合成的氨基酸序列。mRNA分子上每3个核苷酸为一组，决定多肽链上的一个氨基酸，称为三联体密码或遗传密码。如phe的一个遗传密码是UUC。大多数氨基酸具有2个以上的遗传密码。

（２）转运RNA（tRNA）：属细胞内相对分子质量最小的一类核酸，已测定其一级结构的tRNA共100多种，由70~90多个核苷酸组成，含10~20%的稀有碱基，如双清尿嘧啶（DHU）、假尿嘧啶（Ψ）和甲基化嘌呤（mG、mA）等。tDNA的二级结构呈三叶草形，其组分包括：位于上方的DHU环和TΨ环；下方的反密码环通过其中的3个碱基5，-GUA-3，识别mRNA分子上对应的互补三联体密码，然后将正确的氨基酸接合到tRNA3，末端的CCA-OH 结构上，此处称为氨基酸臂，负责携带与转运氨基酸。tRNA的共同三级结构是倒“L”形。

（３）核蛋白体RNA（rRNA）：它是细胞内含量最多的RNA，约占RNA总量的80%以上。rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体（ribosome）。原核生物和真核生物的核糖体皆由易解聚的大小两个亚基组成。它们是蛋白质生物合成的场所。

24．何谓核酶（ribozyme）。

核酶是一种具有催化活性的小分子RNA，能降解RNA，并在RNA合成后的修饰中发挥重要作用。

25．试讨论DNA的变性和复性。

往DNA溶液中添加过量的酸。碱或加热，将导致维系碱基配对的氢键断裂，DNA分子的双键会解开成两条单链，称为变性。DNA变性后A260值增高，称为增色效应。同时其粘度下降，比旋度降低，酸碱滴定曲线改变，生物活性丧失。DNA变性从开始到完全解链，只是在一个相当窄的温度范围内完成。该温度称为中点解链温度，习惯简称解链温度（Tm）。Tm值大小与DNA的C+G含量成正比关系。

在适当条件下，变性DNA的两条互补单链又可恢复成天然的双螺旋结构，称为复性。此时，DNA溶液的A260值降低，即减色效应。

26．什么是杂交。探针有何重要价值。

如将不同的DNA链放在同一溶液中作变性处理或将单链DNA与RNA放在一起，只要某些区域或链的大部分出现碱基配对的可能性，它们之间即可形成局部双链。这一过程称为核酸杂交。探针是在核酸杂交的基础上发展起来的一种用于研究和诊断的新技术工具，凡能

与特定目标核酸序列发生杂交，并含有示踪物的核酸片段，称为核酸探针。例如，将标志32P或生物素的小分子核苷酸与变性的待测DNA进行杂交，如判断结果呈阳性反应，则说明待测DNA与探针有同源性。从已确诊为珠蛋白生成障碍性贫血患者的白细胞提取DNA，制成诊断探针，即可借助同待查患者DNA的杂交，完成珠蛋白生成障碍性贫血的早期诊断。

27．人体内葡萄糖的代谢包括哪些主要途径。

葡萄糖的主要代谢途径，包括糖酵解、糖的有氧氧化、磷酸戊糖途径和糖异生等过程。

28．试述糖酵解的反应过程、特点和生理意义。

糖酵解是糖的无氧分解，指葡萄糖生成乳酸的过程。

（1）反应过程：按酶组合定位的分布情况，可将糖酵解分为4个阶段。

1）起始阶段：葡萄糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸果糖

2）释能阶段I：醛缩酶-磷酸二羟丙酮2ADP-2A TP

1,6-磷酸果糖=========3-磷酸甘油醛-1，3-二磷酸甘油酸------------------3-磷酸甘油酸3）释能阶段II：（2ADP-2ATP）

3-磷酸甘油酸-2-磷酸甘油酸-品算烯醇式丙酮酸-----------------------烯醇式丙酮酸

4）乳酸生成阶段：烯醇式丙酮酸-丙酮酸-（LDH/2h）-乳酸

（2）特点：

1）反应部位在胞浆。

2）产能过程不需要氧。

3）有三步不可逆，催化这三步反应的酶是糖酵解整个过程的限速酶（己糖激酶、磷酸果糖激酶1和丙酮酸激酶）。

4）1分子葡萄糖的无氧酵解可生成4ATP，但起始阶段中有两个耗能步骤消耗了2ATP，故净生成2ATP。糖酵解生成A TP的方式为底物磷酸化若以糖原的葡萄糖单位进行糖酵解，可从6-磷酸葡萄糖开始进入糖酵解，故能净生成3A TP。

5）丙酮酸的去路：2H--------- NADH+H+-----

无氧时丙酮酸---- --------乳酸NAD+-------3-磷酸甘油酸---1,3—二磷酸甘油酸

有氧时，丙酮酸进入线粒体进行有氧氧化，NADH+H+亦在线粒体内发生氧化磷酸化以生成ATP。

（3）生理意义：①是缺氧条件下机体获得能量的有效途径；如百米赛跑时运动员的情况。②是某些细胞的主要产能方式，如红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解供能。神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等的代谢非常活跃，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。

29．试分析糖有氧氧化的反应过程、产能特点和生理意义。

（1）反应过程：葡萄糖-（O）-CO2+H2O+能量，分为3个阶段。

1）糖酵解在胞浆中葡萄糖-丙酮酸。

2）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A：丙酮酸+NAD++HSCoA-乙酰CoA+NADH+H++CO2。此过程不可逆，由丙酮酸脱氢酶复合体催化，包括3种酶与5种辅助因子【丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺转乙酰酶、二氢硫辛酰胺脱氢酶；TPP（含维生素B1）、硫辛酸；FAD、NAD+和CoA】，该酶复合体是限速酶，属有氧氧化的关键调控点。

3）三羧酸循环：乙酰CoA+草酰乙酸-柠檬酸-异柠檬酸-a酮戊二酸琥珀酸-延胡索酸-苹果酸-草酰乙酸-回到第一步骤-循环反复。

三羧酸循环在线粒体内进行，每经过一次循环将消耗1分子乙酰CoA；发生4次脱H，两次脱羧，1次底物磷酸化；生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，3分子CO2，1分子GTP；共有3个关键的参与催化反应，即柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶与a=酮戊二酸脱氢酶复合体，而其中异柠檬酸脱氢酶为最重要的限速酶；三羧环的整个过程不可逆，反应产生的中间物起着催化剂的作用，其本身无量的变化；启动循环的草酰乙酸可决定三羧循环的运

转速率。

（2）产能特点：人体内大多数组织细胞从糖的有氧氧化获取能量，1分子葡萄糖彻底有氧氧化可生成38（或36）分子A TP。

1）第一阶段：葡萄糖-2丙酮酸+2A TP，再由脱氢产生的2（NADH+H+），通过不同的穿梭机制又生成4~6分子ATP。

2）第二阶段：2丙酮酸-2乙酰CoA+1（NADH+H+）-生成6ATP

3）第三阶段：3（NADH+H+）生成（3*3）*2=18ATP

1FADH2 生成（1*2）*2=4ATP

1GTP 生成（1）*2=2ATP 共生成=24ATP 综合3个阶段，总共产生ATP=2+（4~6）+6+24=6~8+30=36~38个。

（3）生理意义：①它是糖类、脂肪和蛋白质三大营养素的代谢联系枢纽。②它是三大营养素氧化分解的共同途径。③它是体内氧化磷酸化的主要场所，三羧酸内通过NADH+H+为ATP的生成提供还原当量。④为其他物质代谢提供小分子前体。

30．什么是磷酸戊糖途径。其生理意义如何。

它是指由葡萄糖生成磷酸戊糖和NADH+H+，磷酸戊糖继而变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应途径，其生理意义为：①为核苷酸和核酸的合成提供核糖。②其产生的NADPH 是参与各种代谢反应的供氢体，而与生物转化、羟化反应或维持红细胞膜的完整性有关。

31．何谓糖异生途径。它有什么生理意义。

从非糖物质（如乳糖、甘油与生糖氨基酸）生成葡萄糖或糖原的反应称为糖异生途径。它主要在肝脏与肾皮质进行。糖异生途径基本上是糖酵解的逆反应过程，但由于己糖激酶、磷酸果糖激酶与丙酮酸激酶所催化的反应不可逆，故该三步反应的逆过程需要另外的酶催化，即要通过三个“能障”。另外由于草酰乙酸必能自由出入线粒体内膜，因此还要涉及一个“膜障”。现举丙酮酸的糖异生为例：

（1）丙酮酸-烯醇式丙酮酸：由于丙酮酸羟化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化的两步反应，构成一条“丙酮酸羧化之路”以促进丙酮酸-草酰乙酸-磷酸烯醇式丙酮酸。

（2）1,6-二磷酸果糖-（果糖双磷酸酶1）-6-磷酸果糖

（3）6-磷酸葡萄糖-（葡萄糖-6-磷酸酶）-葡萄糖

（4）膜障：草酰乙酸-（+2H）苹果酸/-（转氨基作用）-天门氨酸-出线粒体

糖异生途径的生理意义：①主要能在机体空腹或饥饿时保持血糖水平的相对稳定。②进食后肝细胞可直接利用丙酮酸等三碳化合物以补充肝糖原，称为糖原合成的三碳途径。③调节酸碱平衡。长期饥饿时，肾的糖异生增强，有利于酸碱平衡的维持。

32．什么是血糖。血糖有哪些来源和去路。

血糖是指血中的葡萄糖，血糖浓度呈相对恒定，按葡萄糖氧化酶法则测定，正常人空腹血浆葡萄糖水平达3.9~6.1mmol/l。

血糖的来源有：①主要来自食物中所含糖类。②空腹时血糖可直接来自肝糖原分解。③由非糖物质通过糖异生途径生成葡萄糖，成长长期饥饿时的血糖来源。

血糖的去路有：①主要在各组织中氧化分解产物。②运往肝和肌肉组织以合成糖原。③转变为非糖物质，如脂肪、非必需氨基酸等。④转变成其他糖及其衍生物，如核糖、氨基酸等。⑤血糖浓度如超过8.88~9.99mmol/l，将超过肾小管的重吸收能力，即从尿液排出，称为糖尿。出现糖尿时的血糖浓度，即肾阈值。正常人进食大量糖后以及患糖尿病时，均会检出糖尿。

33．机体内有哪些激素参与血糖浓度的调节。

体内共有4个激素参与血糖浓度的调节，3个升血糖，1个降血糖。

（1）胰岛素：由胰岛的B细胞合成，是体内唯一的降低血糖的激素。开始合成出来的

是84个氨基酸组成的胰岛素原，分泌前被蛋白酶切除一段长33个氨基酸残基的C肽，剩余部分即为胰岛素。它通过五方面的作用降低血糖：①促进肌肉、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞内。②经由增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，以增强糖原合成酶活性并降低磷酸化酶活性，从而引起糖原合成的加速和糖原分解的受抑。③激活丙酮酸脱氢酶，加快糖的有氧氧化。④抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶的合成，以减少糖异生的原料而抑制糖异生。⑤抑制脂肪组织内的脂肪酶，减少脂肪运动，促进组织利用葡萄糖。

（2）胰高血糖素：由胰岛的A细胞先合成分子较大的前体，分泌时再从前体分解下由29个氨基酸组成的胰高血糖素。它是体内升高血糖的主要激素，其作用是：①抑制糖原合成酶，并激活磷酸化酶，使肝糖原分解增加，同时糖原合成降低。②减少2,6-二磷酸果糖的合成，抑制糖酵解并加速糖异生。③促进磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的合成，抑制丙酮酸激酶，从而增强糖异生。④激活脂肪组织内激素敏感脂肪酶，加速脂肪动员，从而间接升高血糖。

（3）糖皮质激素：通过促进肌肉蛋白质分解，可使分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生，另外它还能抑制丙酮酸的氧化脱羧，进而抑制肝外组织摄取与利用葡萄糖。所以血糖水平升高。

（4）肾上腺素：在应激状态下，通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP和蛋激酶的级联反应来激活磷酸化酶，使肝糖原分解为葡萄糖，肌糖原分解生成乳酸，再经由乳酸循环间接升高血糖水平。

34．何谓乳酸循环（Cori循环）。其生理意义如何。

肌肉收缩时，肌糖原分解通过糖酵解生成乳酸。但肌肉内糖异生的活性低，乳酸可经细胞膜进入血液转运到肝，在肝内异生为葡萄糖。葡萄糖释放入血后又被肌肉摄取，这样构成了一个循环，称为乳酸循环。该循环的生理意义，即在避免乳酸损失以及乳酸堆积所致酸中毒。乳酸循环为耗能过程，2分子乳酸生成1分子葡萄糖将消耗6个ATP。

35．何谓高血糖与低血糖。

临床上将空腹血糖水平高于7.22~7.78mmol/l，称为高血糖。对隐形糖尿病的确诊，需进行葡萄糖耐量试验，其方法是：于测定空腹血糖后，口服100g葡萄糖，再每隔30~60分钟测血糖1次，共2小时，正常人口服葡萄糖后2小时之内血糖可恢复到正常水平，糖尿病患者的血糖水平显著升高，且2小时内不能恢复正常。

如空腹血糖水平低于3.33~3.89mmol/l时称为低血糖，见于长期饥饿及酒精中毒。胰岛素注射过量又不及时进食，可引起低血糖昏迷。

36．脂类在机体内怎样分布。它们具有什么生理功能。

脂类一般可分成脂肪和类脂两大类。脂肪是1分子甘油与3分子脂肪酸组成的酯，故称甘油三酯（TG）。TG主要储存于脂肪组织，其含量随营养和病理生理状况有较大的变动，所以叫做“可变脂”，占体重的10~20%。类脂主要包括胆固醇、胆固醇酯、磷脂和糖脂等。它们广泛分布在各组织细胞的生物膜内，尤以神经组织含量特别高，其总量约占体重的5%，膳食、运动等因素对其影响较小，含量变动不大，因而又称为“固定脂”。

脂类的生理功能：

（1）储能和供能：甘油三酯（TG）氧化所产生能量【38.9kj/g（9.3kcal）】要比糖和蛋白质【17.2kj/g（4.1kcal/g）】多一倍。体内20~30%的能量由TG供给，又因TG具有疏水性质，故储存时不携带水分，体积较小。1gTG储存时所占体积为1.2ml，只有同质量的糖原所占体积的1/4，所以是体内主要的储能物质。

（2）构成生物膜：磷脂、胆固醇和糖脂是生物膜的组分。

（3）协助脂溶性维生素的吸收，并提供必需脂肪酸（如亚油酸、花生四烯酸等）。

（4）保护作用：皮下脂肪和某些器官周围的脂肪有保护脏器和防止散热以保持体温等功用。

（5）胆固醇可在体内转变成类固醇激素、维生素D3和胆汁酸；高度不饱和脂肪酸参与前列腺素和血栓恶烷的合成，与代谢调节和血液凝固有关。

37．简述甘油三酯的分解代谢。

（1）脂肪动员：在激素敏感脂肪酶（HSL）作用下，储存于脂库的三酰甘油（TG）被水解，释出3分子脂肪酸和甘油，供给全身各组织细胞的摄取利用，此过程称为脂肪运动。胰高血糖素、肾上腺素与促肾上腺皮质激素能增强HSL的活性，胰岛素则抑制其活性，减弱脂肪动员。

脂肪细胞内不含甘油激酶，不能重新利用释出的甘油，甘油被血流转运到肝脏，再磷酸化成3-磷酸甘油以合成TG，或转变成磷酸二羟丙酮，循糖酵解途径氧化。但是脂肪大量动员时，则主要异生为糖。

（2）脂肪酸B-氧化：体内占大多数的偶数脂肪酸均可经此途径分解和氧化，其代谢反应过程可分为3个阶段。

1）活化阶段：在线粒体外膜或内质网进行，由脂肪酸链激酶催化生成脂酰CoA，每活化1分子脂肪酸，需消耗2分子ATP。

2）进入线粒体阶段：脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜，必须在肉碱脂酰转移酶I和II催化下由肉碱携带进入线粒体。酶I是脂肪酸B-氧化的关键酶。

3）B-氧化阶段由4个连续的酶促反应组成：①脱氢。脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶催化下，生成FADH2和a，B-烯脂酰CoA（产生2ATP）。②水化。在水化酶的催化下，生成L-B羟脂酰CoA。③再脱氢。在L-B羟脂酰CoA脱氢酶的催化下，生成B-酮脂酰CoA和NADH+H+（产生3ATP。）④硫解。在硫解酶的催化下，分解生成1分子乙酰CoA和1分子已减少2个碳原子的脂酰CoA。如此由①-④反复进行，直至脂酰CoA完全分解成多个乙酰CoA。由于每轮转1次，脂酰CoA缩短了2个碳原子，所以不是简单地“循环”，Lynen 称它为“脂肪酸螺旋”。生成的乙酰CoA三羧酸循彻底氧化分解。至少体内少量奇数脂肪酸的氧化过程，也与偶数脂肪酸相同。但最后一轮硫解时生成乙酰CoA和丙酰CoA，后者先羧化成甲基丙二酸单酰CoA，继续变成琥珀酰CoA进入三羧酸循环转变为草酰乙酸，再异生成葡萄糖。

38．试计算脂肪酸B-氧化时的能量释放。

以18C硬脂酸为例计算，1分子硬脂酸可经8次B-氧化全部分解为9分子乙酰CoA，故B-氧化可生成8*5=40分子A TP。由于每1分子乙酰CoA进入三羧酸循环将产生12A TP,而9分子乙酰CoA可生成12*9=108分子A TP，故共得40+108=148分子ATP，减去活化阶段消化的2分子A TP，最后1分子硬脂酸将净生成148-2=146分子ATP。

39．何谓酮体。酮体是如何生成和利用的。

脂肪酸在肝脏中氧化生成的乙酰乙酸、B-羟丁酸和丙酮3种中间代谢产物，统称为酮体。

（1）酮体的生成：在肝脏的线粒体中，经关键酶3-羟-3-甲基戊二酰CoA（HMG-CoA）合成酶催化，可从合成原料乙酰CoA生成酮体，其反应过程是：2乙酰CoA-乙酰乙酰CoA-HMG-CoA-乙酰乙酸。乙酰乙酸-（CO2+丙酮）-+NADH+H+--B-羟丁酸（2）酮体的利用：心、肾、脑和骨骼肌的线粒体含有琥珀酰CoA转硫酶和乙酰乙酸CoA硫解酶，前者能将乙酰乙酸变成乙酰乙酰CoA，再由后者使乙酰乙酰CoA硫解，生成2分子乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化。肾、心和脑的线粒体还含有乙酰乙酰硫激酶，可直接活化乙酰乙酸并消耗2分子A TP，生成乙酰乙酰CoA，继由硫解酶催化，硫解成2分子乙酰CoA。B-羟丁酸-（B-羟丁酸脱氢酶/-2H）-乙酰乙酸-乙酰CoA 丙酮经一系列酶促反应成丙酮酸或乳酸-糖异生

肝是生成酮体的器官，但不能利用酮体，肝外组织不能生成酮体，缺可利用酮体。

（3）生理意义：①正常情况下，酮体是肝脏输出能源的形式之一。酮体溶解于水，分

子小。能通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，易被肝外组织充分利用。②长期饥饿或患糖尿病时，脂肪动员加强，产生的大量酮体将为心、脑等重要器官提供必必需的能源。③如酮体的生成超过肝外组织利用的能力，将导致血中酮体升高和酮症酸中毒，酮体大量随尿排出，称为酮尿。

40．体内脂肪酸是怎样合成的。

脂肪酸合成酶系存在于肝、肾、脑、肺、乳腺和脂肪组织的线粒体外胞液中，肝是人体合成脂肪酸的主要场所，脂肪组织是储存脂肪的仓库，乙酰CoA是合成脂肪酸的主要原料，一般来自葡萄糖。脂肪酸合成酶系所催化的合成反应，不是B-氧化的逆过程。脂肪酸合成的直接产物是软脂酸，再在线粒体/微粒体内将其加工成其他种类的脂肪酸，合成过程可分为3个步骤：

（1）乙酰CoA转运出线粒体。线粒体内生成的乙酰CoA必须进入胞液才能在其合成酶催化下参加合成反应。首先乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成酸柠檬，再穿越线粒体内膜进入胞液，裂解后重新生成乙酰CoA。释出的草酰乙酸转变成丙酮酸后重新进入线粒体，这一过程称为“柠檬酸-丙酮酸穿梭”。

（2）丙二酰CoA的合成。在乙酰CoA羧化酶的催化下，乙酰CoA被羧化成丙二酸单酰CoA，该酶属变构酶，是脂肪酸合成的限速酶。其活性受柠檬酸与异柠檬酸的变构激活，并受长链脂酰CoA的变构抑制。

（3）脂肪酸合成循环。脂肪酸合成时碳链的缩合延长是类似B-氧化逆过程的循环反应：缩合-加氢-脱水-再加氢。NADPH为供氢体，故与磷酸戊糖旁路有关。每经过一次循环反应，即延长两个碳原子。高等动物的脂肪酸合成酶系，是一条多肽链构成的多功能酶，常以二聚体存在，每个亚基都含有一个脂酰基载体蛋白（ACP）域。

41．简述胆固醇的合成与转化。

（1）胆固醇的合成：除成年动物脑组织和成熟红细胞外，全身各组织均可合成胆固醇，每天合成量约1g，合成胆固醇的原料为乙酰CoA，胆固醇的合成过程复杂，酶促反应近30个步骤，大致可划分为3个阶段。

1）甲羟戊酸（MV A）的合成：在胞液和微粒体内，2乙酰CoA-乙酰乙酸CoA-羟甲基戊二酸单酰CoA（HMG-CoA）-MV A。HMV-CoA还原酶是胆固醇合成的关键酶。

2）MV A缩合成鲨烯：此过程亦在胞液和微粒体进行，MV A-二甲丙烯焦磷酸-焦磷酸法尼酯-鲨烯。

3）鲨烯环化成胆固醇：鲨烯属含30个碳原子的多烯烃（ting），其结构与固醇母核近似，在微粒体内，鲨烯结合到胞液的固醇载体蛋白（SCP）上，经内质网单加氧酶、环化酶等催化，环化成羊毛固醇，继续经氧化、脱羧、还原等反应，以CO2形式脱去3个甲基，生成27C的胆固醇。

（2）胆固醇的转化：

1）转化成胆汁酸：每天正常人合成的胆固醇中有2/5转化成胆汁酸。

2）转化成类固醇激素：肾上腺皮质球状带可合成醛固酮（或称盐皮质激素），以调节水盐代谢；肾上腺皮质束状带可合成皮质醇和皮质酮（合称糖皮质激素），以调节糖代谢。另外，还可转化成睾酮、孕酮等性激素。

3）转化成维生素D3，在紫外线光照下，7-脱氢胆固醇的B环断裂，生成维生素D3.

42．血浆脂蛋白有哪些。试讨论其分类、组成和结构。

（1）血浆脂蛋白的二分类：

1）电泳法：根据电泳迁移率的不同，可分为4类（由慢-快）：乳糜微粒（CM）-B-脂蛋白-前B-脂蛋白-a-脂蛋白。

2）超速离心法：按脂蛋白密度由低到高，亦可分成4类：CM-级低密度脂蛋白（VLDL）

-低密度脂蛋白（LDL）-高密度脂蛋白（HDL）。

（2）血浆脂蛋白的组成和功能：

1）XM：由小肠粘膜上皮细胞合成，直径80~500mm，相对分子质量＞50*106，密度＜0.95g/cm3，含有三酰甘油（TG），胆固醇酯和一些载脂蛋白，其主要功能是运输外源性TG 和胆固醇。

2）VLDL：颗粒直径30~80mm，相对分子质量（10~80）*106，密度0.95~1.006g/cm3，约含10%蛋白质和50%TG。在血中起转运内源性TG的作用，其浓度升高可能诱发动脉粥样硬化症。

3）LDL：颗粒直径18~25nm，分子量3*106，密度1.019~1.063 g/cm3。约含25%蛋白质和49%胆固醇与胆固醇酯。只要负担血中内源性胆固醇与胆固醇酯的转运。其浓度升高亦与动脉粥样硬化症有关。

4）HDL：它从细胞膜上摄取胆固醇，经卵磷脂胆固醇酰基转移酶催化而成胆固醇酯，然后将所携带的胆固醇酯转移到VLDL和LDL上。HDL分子携带的胆固醇占人胆固醇总量的20~30%，它们被逆向运入肝脏，再清除出血液。

（3）血浆脂蛋白的结构：血浆的各种脂蛋白具有大致相似的基因结构，疏水性较强的TG及胆固醇酯均位于脂蛋白的内核，而具极性和非极性基团的载脂蛋白（apo）、磷脂及游离胆固醇则以单分子层借助其非极性疏水基团与内部的疏水链相联系。它们的极性基团朝外，覆盖在脂蛋白表面，整个构象呈球状。CM和VLDL主要以TG为内核；而LDL和HDL 则主要以胆固醇为内核。HDL的蛋白质/脂类比值最高，故大部分表面被蛋白质分子覆盖，并与磷脂交错穿插。大多数apo，如apoAI，apoAII，apoCI，apoCII，apoCIII以及apoE等均具有两亲性a-螺旋（amphipathic ahelix）结构，有利于apo与脂质的结合并稳定脂蛋白的结构。

43．何谓脂蛋白。其类别和生理功能如何。

血浆脂蛋白的蛋白质部分，称为载脂蛋白（apo）。迄今已从人血浆分离出18种apo，主要有apoA，apoB，apoC，apoD，apoE5类。不同的脂蛋白含有不同的apo，它们的生理功能是：

（1）转运脂类物质，如apoD在逆向转运胆固醇中发挥作用。

（2）参与脂蛋白受体的识别，如apoB100和apoE参与LDL受体的识别，并证明其Lys 和Arg残基是与LDL受体结合所必需的。

（3）调节脂蛋白代谢关键酶的活性。已证实apoCII是脂蛋白脂肪酶（LPL）不可缺少的激活剂。无apoCII时，LPL仅呈微弱活性，加入apoCII可使其活性增强10~50倍。

44．什么是生物氧化。

营养物在生物体内的氧化称为生物氧化。通过生物氧化可促成代谢物在分解代谢中逐步释放能量，并生成ATP。

45．何谓呼吸链。它由哪些成分组成。

代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶催化的反应逐步传递，最终与氧结合生成水，由于此过程与细胞呼吸有关，故称上述传递链为呼吸链或电子传递链。真核细胞的呼吸链则在质膜上。

呼吸链由4个具有传递电子功能的复合体组成。

（1）复合体I：NADH-CoQ还原酶。将电子从NADH传递给泛醌（CoQ），同时线粒体基质侧的4个H+被泵到线粒体胞浆侧。复合体I包括1分子黄素单核苷酸（FMN）、铁硫蛋白和CoQ。

（2）复合体II：琥珀酸-CoQ还原酶。将电子从琥珀酸传递给CoQ，并未产生H+的跨膜移动，FADH2的2H进入后继电子传递链。

（3）复合体III：CoQ-细胞色素C还原酶。将一对电子从CoQH2传给细胞色素C（CytC）,同时将2H+泵出线粒体内膜。CytC是呼吸链中唯一的水溶性细胞色素，位于线粒体内膜外侧。

（4）复合体IV：细胞色素C氧化酶（Cytaa1）。将4个电子从细胞色素C传送给1个分子氧，并将基质侧的4H+泵出线粒体内膜，同时O2与线粒体基质侧的4H+生成1H2O。

46．简述呼吸键成分的排列顺序。

（1）以复合体为单位排列：复合体-CoQ-复合体III- CytC复合体IV-O2-2H2O（2H2来自于CoQ）复合体III来自于复合体II 2H2O

（2）以辅酶为单位排列：NADH-FMN- CoQ-Cytb-CytC1-CytC-Cytaa1-O2-2H2O

~P FADH2 ~P ~P 47．何谓高能磷酸链。P/O比值的测定有何重要意义。

一般在代谢过程中出现的有机磷化合物有两类：一类如6-磷酸葡萄糖、3-磷酸甘油酸等，其磷酸酯比较稳定，水解时只可释出4184~12552J（1000~3000cal）能量，称为低能磷酸键；另一类磷酸酯化合物如ATP、ADP、磷酸肌酸等，其磷酸酯键非常不稳定，水解时可释出大量能量29288~58576J（7000~14000cal），称为高能磷酸键或高能键。

P/O比值是指1g原子氧所消耗无机磷（Pi）的克原子数，在生物氧化体系中，它也是指合成ATP的克分子数，从P/O比值的测定，可推算和确认呼吸链上发生氧化磷酸化的偶联部位。

48．讨论生物体内生成ATP的两种方式。

生物体内营养物氧化过程中释放的能量，大约有40%用于ADP的磷酸化以合成ATP，并将能量储存于高能磷酸键中。有两种生成ATP的方式。

（1）底物磷酸化：指直接将代谢物分子中的高能磷酸键（~P）转移至ADP，并合成ATP。如在糖酵解：3-磷酸甘油醛+NAD++H3PO4-1,3-二磷酸甘油酸+NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸+ADP-（3-磷酸甘油酸激酶）-3-磷酸甘油酸+A TP

（2）氧化磷酸化：根据化学渗透假说，电子经呼吸链传递时释放的能量，可将H+（质子）从线粒体内膜的机制侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度以储存能量。当质子顺浓度梯度回流时，会驱动线粒体内膜上的A TP合酶使ADP与Pi合成A TP。由于ADP 的磷酸化与呼吸链的基质氧化过程相偶联，因此称为氧化磷酸化。从NADH开始的电子传递，共生成3ATP，分别在复合体I、复合体III和复合体IV处产生。如从复合体II进入呼吸链（见于琥珀酸脱氢交给FAD），则只生成2ATP。

49．何谓氮平衡。氮平衡测定有何生理意义。

食物中的含氮物质绝大部分来自蛋白质，因此从食物的含氮量可估算出其蛋白质含量，氮平衡是指摄入食物的含氮量（摄入量）与排泄物尿和粪中含氮量（排出氮）之间的差数，它能反映人体蛋白质的代谢概况。

（1）氮总平衡：摄入氮=排出氮，见于成年人。

（2）氮正平衡：摄入氮＞排出氮，部分摄入氮已用来合成体内蛋白质，见于儿童、孕妇及恢复期病人。

（3）氮负平衡：摄入氮＜排出氮，见于饥饿或消耗性疾病。

50．什么叫做蛋白质的互补作用。

人体内有8种氨基酸，不能自身合成，必须从食物供应，称为营养必需氨基酸。它们包括缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、苏氨酸（Thr）、蛋氨酸（Met）、赖氨酸（Lys）、苯丙氨酸（Phe）、和色氨酸（Trp）8种氨基酸，其余12种氨基酸可以再体内合成，不一定需由食物供给，称为营养非必需氨基酸，蛋白质的营养价值（Biological Value,BV）决定于其所含必需氨基酸的种类是否齐全，以及必需氨基酸的含量是否符合人体需要。因此，

没有哪种食物蛋白质是完全符合人体需要的理想食物。例如，有的蛋白质含蛋氨酸多些但色氨酸却太少；反之，另一种含色氨酸较多而蛋氨酸又太少，如果混合食用该两种蛋白质则将取长补短而提高其营养效益，这称为蛋白质的互补作用。现举一例：小麦、小米、牛肉和大豆4种食物蛋白质单食时各自的BV分别为67、57、69和64，若将四者混食，其BV明显提高到89。

51．蛋白质在肠道中分解会生成哪些腐败产物。

在消化过程中，有小部分蛋白质及其消化产物不能被吸收，肠道细菌将对它们进行无氧分解，称为腐败作用。除生产的维生素K及维生素B12有一定营养意义外，其他腐败产物如毒胺产物来自一些氨基酸的脱羧作用，包括组胺酸生成的组胺，赖氨酸生成的尸胺等。酪氨酸和苯丙氨酸经脱羧生成的酪胺与苯乙胺，若不能在肝内分解而进入脑组织，可分别经B-羟化而形成B-羟酪氨（或名鱆胺）和苯乙醇胺，由于它们的结构与正常神经递质儿茶酚胺相似，称为假神经递质。假神经递质增多，可取代正常神经递质，但不能传递神经冲动，可引起大脑发生异常抑制，这可能与肝性脑病的症状有关。色氨酸经一系列变化，可生成吲哚和甲基吲哚，成为粪臭的主要来源。含硫半胱氨酸可被分解成硫醇，进而分解成甲烷和H2S。肠道中的氨主要有两个来源，即未被吸收的氨基酸在肠道细菌作用下脱氨基而成，以及血中尿素渗入肠道后被细菌尿素酶水解而生成氨，这些氨均可被吸收入血，在肝中合成尿素，上述腐败产物在肠梗阻或肝功能障碍，如肝解毒处理不力会加重病症。降低肠道的pH 值，可减少氨的吸收。

52．联合脱氨基作用有何重要的生理意义。

联合脱氨作用是转氨作用与谷氨酸的氧化脱氨基作用的联合。它是体内最主要的脱氨反应，也是肝、肾等组织的主要脱氨途径。转氨作用仅使一种氨基酸转变成为另一种氨基酸，从总体氨基酸来说，并没有氨基脱下来。联合脱氨基作用的反应过程是，现在氨基转移酶的催化下，体内绝大多数氨基酸的a-氨基被转移到a-酮戊二酸上生成谷氨酸；后者经L-谷氨酸脱氢酶催化，即可脱去氨基。它氧化脱氨生成的a-酮戊二酸，将再继续参加转氨基作用。联合脱氨基的全过程是可逆的，因此它不仅是氨基酸一般分解代谢的第一步，而且其逆反应也称为体内合成新的非必需氨基酸的主要途径。

53．按其生糖和生酮的性质可将氨基酸分成几类。

可将氨基酸分成3类。

（1）生糖氨基酸：它们在体内可转变成糖，如甘氨酸（Gly）、丝氨酸（Ser）、缬氨酸（Val）等14种氨基酸。

（2）生酮氨基酸：在体内能转变为酮体的氨基酸有亮氨酸（Leu）和赖氨酸（Lys）。

（3）生糖兼生酮氨基酸有异亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、苏氨酸（Thr）和色氨酸（Trp）5种。

54．试述体内氨的来源、去路和转运。

（1）体内氨的来源：①内源性氨，来自氨基酸及其他含氮物在组织内发生的脱氨作用。

②外源性氨，由大肠下段的细菌代谢产生，包括腐败作用产生的氨及血液尿素渗入肠道受到大肠埃希菌作用而水解产生的氨。③肾小管上皮细胞分泌的氨主要源自谷氨酰胺。

（2）体内氨的去路：①在肝内合成尿素为主要去路。②合成非必需氨基酸及其他含氮物。③合成谷氨酰胺。④肾小管泌氨：在酸性条件下生成铵盐（NH4+）随尿排出。

（3）氨的转运：

1）丙氨酸-葡萄糖循环：肌肉组织中的氨基酸经转氨基作用将丙酮酸变成丙氨酸，经血液运输到肝脏，再通过联合脱氨基作用生成丙酮酸，后者继续经糖异生作用生成葡萄糖。葡萄糖由血运至肌肉组织，沿糖的有氧氧化途径生成丙酮酸，再接受氨基生成氨基酸。这一循环途径，称为“葡萄糖-丙氨酸循环”。通过该循环，使肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到

肝；另外，肝也为肌肉提供了生成丙酮酸的葡萄糖。

2）谷氨酰胺的运氨作用：NH3+L-谷氨酸（谷氨酰胺合成酶/谷氨酰胺酶）谷氨酰胺55．试讨论鸟氨酸循环生成尿素的详细步骤。

（1）氨基甲酰磷酸的合成在Mg2+、A TP和N-乙酰谷氨酸（AGA）存在时，氨与CO2可在氨基甲酰磷酸合成酶I（CPS-1）的催化下，合成氨基甲酰磷酸。此反应不可逆，消耗2ATP、CPS-A是一种变构酶，AGA可作为该酶的变构激活剂。

（2）瓜氨酸的合成：在鸟氨酸。氨基甲酰转移酶（OCT）催化下，氨基甲酰磷酸与鸟氨酸合成瓜氨酸。OCT存在于线粒体内，此反应亦不可逆。由于瓜氨酸在胞液中生成，故必须通过一种特异的穿梭体统进入线粒体内。

（3）精氨酸的合成：反应分两步进行。首先瓜氨酸穿过线粒体膜进入胞浆，继续由精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）催化瓜氨酸的脲基与天冬氨酸的氨基缩合成精氨酸代琥珀酸，获得尿素分子的第2个氮原子。此反应需消耗1分子ATP和2个~P。该合成的酶是尿素合成的限速酶。其后，精氨酸代琥珀酸裂解酶（AS）催化精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸，而延胡索酸可进入三羧循环转变成草酰乙酸，再经谷草转氨酶催化的转氨基作用重新生成天冬氨酸，由此通过延胡索酸和天冬氨酸，将三羧酸循环与尿素循环相互联系起来。

（4）精氨酸水解生成尿素：在胞液中，精氨酸酶催化精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸，鸟氨酸再经转运进入线粒体，并参与瓜氨酸的合成。如此反复进行，完成尿素循环。

2NH3+CO2+3ATP+3H2O-NH2-CO-NH2+2ADP+AMP+2Pi+PPi

尿素的循环反应的特点：

1）尿素合成是一个耗能反应，其过程不可逆，合成1分子尿素需消耗3分子ATP和4个~P。

2）尿素分子中2个氮原子，1个来自氨，另1个来自天冬氨酸或其他氨基酸。

3）在第3步骤，通过延胡索酸-天冬氨酸的转化，可使三羧循环与尿素循环相互联系。

4）参与第3步的精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS），是尿素合成的限速酶。

56．简述一碳单位的代谢。

某些氨基酸在分解代谢过程过程中可产生含有一个碳原子的基团，称为一碳单位，体内的一碳单位有：甲基（-CH3）、甲烯基（-CH2-）、甲炔基（-CH=）、甲酰基（-CHO）和亚氨甲基（-CH=NH）等。

（1）一碳单位与四氢叶酸（FH4）：一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而转运参加代谢。FH4是一碳单位代谢的辅酶，一碳单位通常以共价键连接在FH4分子的N5、N10位上，也可单独连于N5或N10位上。

（2）一碳单位的来源及相互转变：一碳单位可分别源自Gly，His，Ser与Trp等。Gly 和Ser代谢产生N5，N10-甲烯FH4；His产生N5-亚氨甲基FH4，Trp产生N10-CHO-FH4。一碳单位的主要来源是Ser。在适当条件下，它们可以通过氧化还原反应而相互转变，但N5-CH3-FH4的生成基本属不可逆，其主要作用是提供甲基。

（3）一碳单位的生理功能：

1）一碳单位的主要生理功能是作为合成嘌呤及嘧啶的原料，在核酸的生物合成中起重要作用，如N5，N10-CH=FH4直接向脱氧核苷算Dump-dTMP的转化提供甲基，而N10-CHO-FH4和N10-CH=FH4，分别参加嘌呤碱中C2、C8的原子生成。

2）由于一碳单位可由氨基酸转变而来，而它们又可作为核酸的合成原料，因此一碳单位能将氨基酸和核算代谢密切联系起来。

（4）一碳单位代谢障碍可引起某些疾病，如巨幼红细胞贫血。磺胺药与某些抗恶性肿瘤药（甲氨蝶呤等）正是分别通过干扰细菌和恶性肿瘤细胞的叶酸、FH4的合成，影响一碳单位代谢，进而阻碍两者的核酸合成，以抑制细胞生长繁衍和肿瘤细胞的分化增殖。

57．体内嘌呤核苷酸的合成有哪两条途径。

体内嘌呤核苷酸的合成有下列两条途径：

（1）从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2等简单物质为原料，经过一些列酶促反应，合成嘌呤核苷酸，此途径在肝细胞胞液中进行，反应步骤较为复杂，可分为两阶段：

1）首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），共经历11步反应，其起始阶段的磷酸核糖焦磷酸（PRPP）合成酶和PRPP酰胺转移酶是两个关键酶。

2）IMP再转变成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鸟嘌呤核苷酸（GMP）。

反应特点：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的，IMP的合成需5个ATP、6~P。AMP或GMP的合成，再需消耗1个ATP。

（2）补救合成途径：细胞利用现成的游离嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸，称为补救合成途径，其反应过程较简单，合成部位是脑、骨髓，两种特异性不同的酶—腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）参与嘌呤核苷酸的补救合成。

58．脱氧核苷酸是怎样生成的。

它们是由相应的二磷酸核苷（NDP）直接还原而成。在核糖核苷酸还原酶的催化下，NDP的核糖分子C2上的羟基被氢原子取代，从而变成dNDP。

NDP+NADPH+H+-(核糖核苷酸还原酶)-dNDP+NADP+H2O

59．嘌呤核苷酸的分解代谢如何进行。

细胞中的嘌呤核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成嘌呤核苷，再经核苷磷酸化酶的催化，磷酸分解成自由的嘌呤碱基和I-磷酸核糖。后者在磷酸核糖变位酶催化下，转变成5-磷酸核糖，成为PRPP的原料。嘌呤碱可参加其补救合成途径，也可进一步水解。腺苷将以此生成次黄苷和次黄嘌呤。在黄嘌呤氧化酶作用下，次黄嘌呤被氧化成黄嘌呤，最后生成尿酸。鸟苷经核苷磷酸化酶催化而生成鸟嘌呤，再经鸟嘌呤酶作用变成黄嘌呤，最后也声称尿酸。痛风症患者血中尿酸含量升高，引起关节疼痛、尿酸结石和肾病，可能与嘌呤核苷酸的代谢酶缺陷有关。别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，只是分子中N1与C8互换了位置，能抑制黄嘌呤氧化酶，从而抑制尿酸的生成。

60．简述体内嘧啶核苷酸的合成与分解途径。

（１）嘧啶核苷酸的合成也有两条途径：

１）从头合成：在肝细胞的胞液中，以谷氨酰胺为氮源，由氨基甲酰磷酸合成酶II催化以生成氨基甲酰磷酸。继续在天冬氨酸氨基甲酰转移酶的催化下，氨基甲酰磷酸与天冬氨酸化合，生成氨甲酰天冬氨酸。后者再经历一系列生化反应生成了尿嘧啶核苷酸（UMP）。通过鸟苷酸激酶和二磷酸核苷激酶的连续作用，UMP可生成三磷酸尿苷（UTP），在CTP 合成酶催化下，UTP从谷氨酰胺接受氨基而变成三磷酸胞苷（CTP），其过程消耗1分子ATP。

２）补救合成：嘧啶+PRPP-（嘧啶磷酸核糖转移酶/红细胞）-磷酸嘧啶核苷+PPi

尿嘧啶核苷+ATP-（尿激酶）-UMP+ADP

脱氧胸苷+ATP-（胸苷激酶）-TMP+ADP

（２）嘧啶核苷酸的分解：通过核苷酸酶和核苷酸化酶的作用，嘧啶核苷酸分别除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱再进一步分解。胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，继而还原成二氢尿嘧啶，并水解裂开环，最终生成NH3、CO2和B-丙氨酸。胸腺嘧啶则降解成B-氨基异丁酸，再直接随尿排出或进一步分解。嘧啶碱的降解代谢主要在肝中进行。

61．代谢调节共有几个层次。细胞水平调节包括哪几方面。

代谢调节共有3个层次，即细胞水平的代谢调节、激素水平的代谢调节和整体水平的代谢调节，其中细胞水平的调节是基础。

细胞水平的代谢调节包括三方面：

（1）关键酶：其酶促反应具有3个特点，即它催化的速度最慢，故又称为限速酶；常催化单向反应，其活性可决定代谢的方向；常受多种效应剂的调节。代谢调节主要是调节关键酶的活性，有快速和迟缓调节两种方式。快速调节是通过改变酶的分子结构以改变酶活性，又分为变构调节和化学修饰调节两类；迟缓调节是通过改变酶的含量，从而改变酶活性，涉及酶的合成与分解。

（2）变构调节：是指小分子物质与酶蛋白活性中心以外的某一部位特意结合，引起酶蛋白分子的构象变化，从而改变酶的活性，这些小分子化合物称为变构效应剂，又分为变构激活剂和变构抑制剂，代谢途径中的许多关键酶均为变构酶。变构酶常由两个以上亚基组成，是具有一定构象的四级结构聚合体。变构酶分子中能与底物结合起催化作用的亚基，称为催化亚基；能与变构剂结合起调节作用的亚基，称为调节亚基。变构效应剂可以是酶的底物、产物，其他小分子代谢中间物，通过非共价键与酶的调节亚基结合，引起酶的构象改变，产生受抑或激活效应。变构调节是细胞水平代谢调节中较常见的快速调节。代谢途径的终产物常可使催化该途径起始反应的酶受抑，引起反馈抑制。多为变构抑制，所以，变构调节能避免代谢产物堆积，并使能量得到有效利用，不致浪费。

（3）化学修饰调节：是指酶蛋白肽链上某些氨基酸残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变的调节方式。

1）修饰类型：最常见的磷酸化和脱磷酸，还有乙酰化与脱乙酰化，甲基化与脱甲基，腺苷化与脱腺苷以及-SH与-S-S-互变等。

2）过程：酶蛋白分子中Ser、Thr和Tyr的羟基是磷酸化修饰位点。酶蛋白的磷酸化是在蛋白激酶的催化下，由ATP提供磷酸基和能量完成。而脱磷酸则是由磷蛋白磷酸催化的水解反应。

3）特点：绝大多数这类酶都具有无活性（或低活性）与有活性（或高活性）两种形式，并且在其他酶的催化下可以呈可逆互变；它们涉及共价键的变化，伴以级联放大效应；与酶蛋白的合成相比，其耗能少又作用快，因而经济有效。

62．何谓遗传信息的中心法则。什么是基因。

1955年，Crick提出的“中心法则”是揭示遗传信息传递规律的分子生物学基本法则。它指明了遗传信息的流向，即以DNA为模版合成DNA（复制），以DNA模版合成RNA（转录），以RNA为模版指导蛋白质的合成（翻译）。20世纪70年代反转录酶的发现，表明还存在以RNA为模版合成DNA（反转录）与RNA自我复制等过程，这是对中心法则的补充和丰富。复制DNA=（转录/反转录）=RNA（RNA复制翻译）-蛋白质（基因表达）基因（gene）是指DNA大分子上的各个功能片段，它以碱基排列顺序的方式，储存着生物体内所有遗传信息。

63．参与DNA复制的酶有哪些。

（1）DNA聚合酶：

1）种类：原核生物细胞含有复制酶（pol）I、II、III、polIII的活性比po1I大40倍，认为它是真正起复制作用的酶；真核生物中发现α，β，γ和δ4种DNA聚合酶。α和δ在真核生物DNA复制中起主要作用，β有最强的核酸外切酶活性，与修复作用有关。

2）催化反应：复制过程是在寡核苷酸引物上逐个加入dNTP使新链不断延长并显示由5，至3，方向的聚合活性：（dNMP）n+dNMPn-1+PPi-…原核生物的3种pol能从5，末端或3，末端将核苷酸从核酸链上水解下来，证实这种核酸外切酶的作用确有方向性，并能辨认错配的核苷酸，将其切除，同时利用5，-3，聚合酶活性补回正确配对的核苷酸。该功能称为及时校读。

3）复制的保真性，至少要依靠3种机制：①遵守严格的碱基配对规律。②聚合酶在复

制延长中对碱基的选择功能。③复制中出错时有即时校读的功能。

（2）解旋、解链酶：在解链过程中，领头链的解链方向与复制方向一致，而随从链的解链方向与复制方向相反。

1）解链酶：解链酶I（rep蛋白）沿3，-5，方向在领头链模板上移动；解链酶II则沿5，-3，方向移动。

2）DNA拓扑异物酶：拓扑酶I可切断DNA双链中一般，使DNA解链旋转中不致打结，适时封闭切口，使DNA变成松弛状态，它不需A TP；拓扑酶II在无A TP时的酶促作用与酶I相同，但在利用A TP时，松弛状态的DNA又进入超螺旋，其断端可由酶II催化再连接起来。

3）单链DNA结合蛋白（SSB）在DNA复制时，SSB能维持模版处于单链状态并保护该单链的完整。

（3）引物酶：它是一种催化引物合成的RNA聚合酶，但又不同于催化转录过程的RNA 聚合酶，能在模版的复制起始部位催化互补碱基的聚合，形成短片段RNA（即引物）。

（4）连接酶：它催化DNA链3，-OH末端与另一条DNA链的5，~P末端相互连接，以生成磷酸二酯键，从而将两段相邻的DNA链连成完整的链。该酶催化在原核细胞需消耗NAD+，在真核细胞则消耗ATP。

64．何谓半保留复制。

DNA复制时，亲代DNA双链间的氢键断裂，解离成两段单链。然后以每一股单链为模版，按碱基配对原则，分别合成与模板互补的子链。在两个子代DNA分子中，一股单链从亲代完整接受过来，另一股单链需完全重新合成。两个子代细胞的DNA均和亲代DNA 的碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。通过此方式的机制，遗传信息由亲代准确传递到子代细胞。

65．试简述DNA的复制过程。

（1）起始：首先在DNA模板上辨认起始点，无论真核或原核细胞DNA都有特定的复制起始部位。复制开始时，由解链酶使DNA双链解离，拓扑异构酶（主要是II型酶）在将要打结或已打结处作切口，下游的DNA穿越切口并作一定程度的旋转，直至将缠结打开或解松。随即SSB和解开的单股DNA相结合，以保持链的分离状态，裸露出一部分DNA，指导引物酶与6种前引发蛋白（prepriming proteins）组成的引发体附着其上。引发体的n，蛋白可识别DNA上的引发结构，一旦认定后，即用ATP除去SSB。继而引物酶催化引物RNA的合成，原核细胞的引物RNA含1~5个核苷酸。真核细胞DNA的复制常有多个起始部位，待引发体在前一起始部位准备就绪后，可借其自身的ATP酶活性，利用A TP释出的能量转移到下一个起始部位，如此周而复始，直至合成整个DNA分子为止。

DNA分子的每个复制单位称为复制子（replicon）,由于此时DNA双链分开而像叉的部分，称为复制叉。随着DNA双链沿复制方向逐渐解离，复制叉又将随复制方向而移动。

（2）延长：

1）真核生物：DNA的双股链呈反向平行。一股单链的复制叉前移方向为5，-3，，另一股单链则为3，-5，方向。已知DNA聚合酶只能按5，-3，方向聚合产生新DNA链，其模板链必须是3，-5，走向。因此，将3，-5，走向的这条模板链称为前导链或领头链。子链可沿复制叉前移方向连续合成。另一条5，-3，走向的模板链称为随从链，其子链的合成方向恰好与复制叉前移方向相反，所以不能连续合成。随着复制叉的移动，在随从链上合成100至数百个不连续的DNA小片段，称为冈崎片段。经DNA聚合酶I的5，-3，外切作用，除去许多冈崎片段上的引物，并催化其3，端延伸以修补缺口，最后连接酶将各片段逐个连续成一条完整的DNA新链，这种领头链的连续合成与随从链的不连续复制，称为半不连续复制。

2）原核生物：DNA链的复制往往从一定的起始点向两个方向同时进行，称为双向复制，复制叉中，领头链亦可不间断地延长，其随从链上则出现1000~2000个冈崎片段。还有一些低等生物如质粒（plasmid），复制时采取滚环复制的方式。环状DNA双链的一股先打开一个缺口，其5，端向外伸展，在伸展出的单链上进行不连续复制；未开环的另一端则可一边滚动一边完成一条新内环股的复制。

（3）复制终止：不需要特定信号，亦不需要特殊蛋白质参与，待模板阅读完毕，两个新DNA分子宣告诞生。

66．真核生物DNA复制有哪些特点。

真核生物的DNA构成体积庞大的染色体，其复制过程更为复杂，在以下3个方面与原核生物DNA复制不同。

（1）真核生物DNA聚合酶的复制速度不到4000碱基/min，低于大肠埃希菌的100000碱基/min,但真核生物含大量DNA聚合酶（2万多分子/细胞），又有多个复制子（1000多个/DNA分子），共有2000多个复制起始点，因而总的复制速度不会低于原核细胞。

（2）真核生物DNA复制的异物RNA约有10个核苷酸，原核生物只有1~5个片段，真核生物的冈崎片段长100~200个核苷酸；原核生物的冈崎片段长1000~2000个核苷酸。

（3）真核生物的DNA与组蛋白组装成染色小体。含领头链的子代DNA分子保留在亲代组蛋白八聚体上；含随从链的DNA分子则与新和成的组蛋白组装在一起。在染色小体形成过程中，表明DNA复制时半保留的，而组蛋白却以全保留方式传给子代。

67．什么是突变。突变方式有几类。

从分子水平上看，突变就是DNA分子上发生碱基改变，突变的原因可能来自遗传过程中复制的自发性改变，称为自发突变。也可能通过一些物理或化学手段的处理使DNA发生突变，这种人工手段引起的DNA突变，称为诱变。根据DNA分子的改变，可将突变分为4种方式。

（1）点突变：同型碱基的置换，如嘌呤代替另一嘌呤，叫转换；异型碱基的置换，如嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤，则叫颠换。

（2）缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。

（3）插入：一个原来没有的碱基或一段原来没有的核苷酸插入到DNA大分子中间。缺失和插入可引起移码突变，影响三联体密码的阅读方式。

（4）倒位：DNA链内部重组，使其呈段的方向反置，如从5，-3，整段颠倒为3，-5，，或大片段的链在DNA分子内迁移。

68．DNA的损伤如何修复。

（1）切除修复：这是细胞内最重要和最有效地修复机制。需要特异的核酸内切酶，polI 和DNA连接酶参加。核酸内切酶水解核酸链内损伤部位的5，端和3，端的磷酸二酯键，在链内造成一个缺口，将误配的核苷酸从链上水解下来后，再在polI催化下，按照模板的正确配对，循5，-3，方向补回空隙。最后，由DNA连接酶将最后的3，-OH与5，~P裂口接成磷酸二酯键，完成切除修复过程。

（2）重组修复：如DNA分子的损伤面较大，还来不及修复完善就进行复制时，损伤部位因无模板引导，复制出来的新子链会出现缺口边将靠重组蛋白（RecA）的核酸酶活性将另一股健康的母链与缺口部分进行变换，以填补缺口。而健康母链又出现了缺口，但它仍有健康的模板，借助polI与连接酶可将健康母链完全复原。

（3）SOS修复：当DNA的损伤程度严重到难以继续复制时，必须采用一系列复杂的应急措施，以增强其修复能力，所以SOS修复是应急修复。此时DNA单链的缺口很多，除复制、修复的酶系统外，还同RecA和调控蛋白（LecA）等组成一个庞大的调控网络参加修复反应。通过SOS修复，虽仍能进行复制和维持细胞存活，但该网络特异性低，对DNA的

碱基识别能力差，DNA保留的错误较多，可能惹致长期广泛的突变。

（4）光修复：紫外线照射可引起核酸链上相邻的两个胸腺嘧啶形成T-T二聚体，细胞、各种生物和人体细胞中含有一种光修复酶，仅需用300~600nm波长光照射即可使此酶活化。激活后的光修复酶，能将两胸腺嘧啶环之间形成的共价键断裂，使T-T二聚体复原成两分子胸腺酸。

69．什么是转录。转录和复制两者有何相似与区别。

生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。

转录与复制之间的相似点：①都以DNA为模板；②都以核苷酸为原料，都从5，-3，延长，生成磷酸二酯键以连接核苷酸；③皆遵循碱基配对规律；④都需依赖DNA的聚合酶；

⑤产物均属很长链的多核苷酸。

复制转录

模板两股链均复制模板链转录

原料dNTP NTP

配对A-T；G-C A-U；T-A；G-C

聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶

产物半保留式复制mRNA，t RNA，r RNA，70．何谓不对称转录。

转录时只以双股DNA链中一股的一段为模板，这段模板链称为有意义链。另一股中与其互补的非模板链称为反意义链，它不发生转录作用，故称为不对称转录。但有意义链与反意义链并非固定不变，而是由于基因而异。

71．作为转录模板的DNA片段据有哪些特定的功能部位。

（1）启动子或启动基因在原核细胞中，它是DNA链上使其转录开始的部位，其本身不被转录。原核生物启动子长40~60bp，共由3个部位组成：

1）转录起始部位：含有指导转录第1个核苷酸的碱基对。

2）结合部位：是与RNA聚合酶结合的部位，位于起始部位上游10bp处（即-10bp处）。它富含A、T碱基，便于DNA双链解开。其碱基顺序为5，-TA TAATG-3，，故称为TA TA 盒。

3）识别部位：为RNA聚合酶识别应转录的DNA模板段所必需，位于-35bp处，具有5，-TTGACA-3，顺序或类似顺序。

真核细胞中类似富含A、T碱基对区域，称为Hogness盒，位于-25bp处，是RNA聚合酶II与启动子结合部位。

（2）增效子（enhancer）：位于启动子上游或下游，可增强临近基因的转录速率。

（3）结构基因：为编码特异蛋白质的区域。原核生物的结构基因可重叠，而真核细胞的结构基因由编码区（即外显子）和非编码区（即内含子）镶嵌而成，固有“断裂基因”之称。它普遍存在于真核生物中，但也有例外，如组蛋白基因和人的a、B干扰素结构基因是连续的。

（4）转录终止信号：显示倒转重复顺序的富含GC区，可形成茎环结构，有抗水解及保护mRNA的作用，其后随携带含AT的节段，由于同mRNA的UA节段相互作用而特别弱，便于转录终止时释放出RNA产物。如无茎环结构，则必有蛋白ρ因子为终止信号。

72．简述RNA聚合酶的分子组成和催化作用。

RNA聚合酶的全名是DNA指导下的RNA聚合酶（DDRP）。

（1）分子组成：

1）原核生物：其RNA聚合酶只有一种，全酶是由α2ββ，σ5个亚基组成的五聚体蛋白质，相对分子质量50kDa，去掉σ亚基后，剩下的α2ββ，称为核心酶。活细胞的转