生化大题

1、 为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路?
三羧酸循环的底物是乙酰辅酶A,而糖和脂类在进行分解时的最终底物正是这个乙酰辅酶A。

同时,三羧酸循环中间还有10步反应,每一步都可以接受外来的正确分子进入循环,这就为脱去氨基的氨基酸(即蛋白质分解后的产物)的进一步氧化提供了途径。

需要进一步理解的是,这三类物质的代谢终产物都是二氧化碳和水(蛋白质要加上尿素),而这正是三羧酸循环的作用:将含碳骨架氧化成二氧化碳和水。使用共同的途径,就可以减少参加不同反应所需要的酶,不仅可以减少细胞内蛋白质成分的混乱程度(实际上已经非常混乱了),还可以减少表达这些蛋白质的压力(即需要的原料和酶),更可以减小基因组的大小。
所以,可以说,三羧酸循环是糖、脂、蛋白质的代谢共同通路。




糖经过糖酵解生成丙酮酸,后者进入线粒体脱氢后生成乙酰COA,进入三羧酸循环(TCA循环);脂肪水解成脂酸和甘油,前者经β氧化生成大量的乙酰COA,进入TCA 循环,而甘油经磷酸化并脱氢后成磷酸甘油醛,进入糖酵解,最终还是要通过TCA循环完全氧化;蛋白质水解得到的氨基酸,通过脱氨基反应后,生糖,或者生酮,生糖即生成可 糖异生成葡萄糖的中间物,如琥珀酰COA等,生酮则以生成可以转化为乙酰COA的中间物,但是最终的氧化,都是要通过TCA循环的。



1、糖类转化为丙酮酸,而后生成乙酰CoA进入三羧酸循环。
2、脂类生成甘油或者乙酰CoA进入三羧酸循环。
3、蛋白质分解为氨基酸,而后脱氨基或者转氨基生成三羧酸循环及其它糖代谢中间产物,进入三羧酸循环。
1、三羧酸循环中间产物又可转氨基生成氨基酸,再生成蛋白质。
2、乙酰CoA又可以参与脂酸的合成。
3、草酰乙酸可以糖异生生成糖或者甘油。
2、举例说明核苷酸类化合物在代谢中起的作用?
例1:多磷酸核苷酸——核苷酸进一步磷酸化可以形成核苷二磷酸、核苷三磷酸,如腺苷二磷酸(ADP)、腺苷三磷酸(ATP),常参与细胞代谢的能量转化。UDP、ADP、GDP还是多糖合成过程中糖基的供体,CDP参与甘油的生物磷脂合成。
例2:环核苷酸——最重要的就是3,5-环腺苷酸,其有放大或缩小激素作用信号的作用,成为“第二信使”。
例3:辅酶类核苷酸——如烟酰胺腺嘌呤核苷酸(NAD+)是很多酶的辅基。
3试比较变构调节与化学修饰调节作用异同
1)相同点:都属于细胞水平的调节,属酶活性的快速调节方式。
(2)不同点:①影响因素:变构调节是由细胞内变构效应剂浓度的改变而影响酶的活性;化学

修饰调节是激素等信息分子通过酶的作用而引起共价修饰。②酶分子改变:变构效应剂通过非共价键与酶的调节亚基或调节部位可逆结合,引起酶分子构像改变,常表现为变构酶亚基的聚合或解聚;化学修饰调节是酶蛋白的某些基团在其他酶的催化下发生共价修饰而改变酶活性。③特点及生理意义:变构调节的动力学特征为S型曲线,在反馈调节中可防止产物堆积和能源的浪费;化学修饰调节耗能少,作用快,有放大效应,是经济有效的调节方式。
4、试以大肠杆菌乳糖操纵子说明酶合成的诱导和阻遏
乳糖(lac)操纵子由调节基因I,启动基因P、操纵基因O和三个结构基因lacZ、lacY、lacA组成。
调节基因lacI组成型表达,编码阻遏蛋白,既有与操纵基因lacO结合的位点,也有与诱导物结合的位点。当诱导物与阻遏蛋白结合时,可改变阻遏蛋白的构象,使其无法与lacO结合。阻遏蛋白具有阻止转录和识别小分子诱导物的双重性,因此它的活性状态直接决定启动基因是开启或关闭。
当缺乏乳糖时,阻遏蛋白以活性状态结合在lacO上,这就影响了RNA聚合酶与lacP的结合,并阻碍RNA聚合酶通过lacO,这样结构基因就无法转录;当乳糖存在时,因作为诱导物的乳糖与阻遏蛋白结合,改变了它的构象,成为失活构象而脱离lacO,于是RNA聚合酶就可以与启动基因结合并开始转录。




调节乳糖催化酶产生的操纵子就称为乳糖操纵子。其调控机制简述如下:
抑制作用:调节基因转录出mRNA,合成阻遏蛋白,因缺少乳糖,阻遏蛋白因其构象能够识别操纵基因并结合到操纵基因上,因此RNA聚合酶就不能与启动基因结合,结构基因也被抑制,结果结构基因不能转录出mRNA,不能翻译酶蛋白。
诱导作用:乳糖的存在情况下,乳糖代谢产生别乳糖(alloLactose),别乳糖能和调节基因产生的阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白改变构象,不能在和操纵基因结合,失去阻遏作用,结果RNA聚合酶便与启动基因结合,并使结构基因活化,转录出mRNA,翻译出酶蛋白。
负反馈:细胞质中有了β—半乳糖苷酶后,便催化分解乳糖为半乳糖和葡萄糖。乳糖被分解后,又造成了阻遏蛋白与操纵基因结合,使结构基因关闭




1961年,法国科学家莫诺(J?L?Monod,1910-1976)与雅可布(F?Jacob)发表“蛋白质合成中的遗传调节机制”一文,提出操纵子学说,开创了基因调控的研究。
(1)乳糖操纵子的负调控
当无乳糖时,乳糖操纵子中调节基因I编码的阻遏蛋白与操纵序列结合,阻碍RNA聚合酶与P结合,结构基因无表达。因此,这种调节称为负调控。负调控的关键是调节基因I的产物阻遏蛋白与操

纵序列的结合。当阻遏蛋白与一些小分子化合物结合后会影响其与操纵基因的亲和力。这些小分子化合物称为效应物(effectors)。乳糖操纵子的效应物就是诱导物。当诱导物与阻遏蛋白结合时,能降低阻遏蛋白与操纵基因的亲和力,从而促进操纵子中结构基因的表达。当有乳糖存在时,乳糖经透酶催化、转运进入细胞,再经原先存在于细胞中的少量β-半乳糖苷酶催化,转变为半乳糖。生成的半乳糖作为诱导物,可以形成阻遏蛋白-诱导物复合物。诱导物的结合改变了阻遏蛋白的构象,降低了它与操纵基因的亲和力。当阻遏蛋白不与操纵基因结合时,有利于RNA聚合酶与启动子形成起始复合物以及RNA聚合酶沿着DNA模板移动,最终促成结构基因的转录。
(2)乳糖操纵子的正调控
正调控蛋白结合于特异DNA序列后促进基因的转录。该蛋白可与RNA聚合酶作用,促进转录的启动。如果没有调节蛋白时结构基因的活性是关闭的,而加入调节蛋白后结构基因的活性被开启。cAMP结合于CAP,促进CAP与DNA结合,促进RNA聚合酶与启动子结合,转录被激活。
lac操纵子的正调控与CAP直接相关。当培养基中葡萄糖耗尽时,E.coli经过一段停滞期后,在培养基中存在乳糖的情况下诱导产生代谢乳糖的酶,而降解乳糖总是与cAMP浓度呈正相关。当没有cAMP时,CAP处于非活性状态。当CAP与cAMP结合后,CAP构象改变,成为活性形式的cAMP-CAP,然后提高对DNA位点的亲和性,激活RNA聚合酶,促进结构基因表达。cAMP-CAP是所有对葡萄糖代谢敏感的操纵子的一个正调控因子,在lac、gal(半乳糖操纵子)、ara(阿拉伯糖操纵子)等操纵子中均起着正调控作用,促进这些分解代谢有关酶系的合成。cAMP浓度的高低与细胞内葡萄糖浓度的高低有关,当有葡萄糖时,cAMP的浓度是低的,CAP的活性也低;相反,当没有葡萄糖时,cAMP的浓度是高的,而CAP的活性也高。







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