生物化学：第七章 生物代谢参考答案

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++CO26-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：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α−酮戊二酸脱氢酶系中，作为一种酰基载体，在α−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哪一步反应生成CO2？答：10、比较糖酵解途径和糖异生途径，分别指出两个途径的能量产生或消耗情况。

试从热力学观点分析糖异生途径不能是糖酵解途径的逆过程。

答：（1）糖酵解过程如下：葡萄糖→ 6-磷酸葡萄糖→ 6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖→磷酸二羟丙酮↔ 3-磷酸甘油醛→ 1,3-二磷酸甘油酸→ 3-磷酸甘油酸→ 2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸↔丙酮酸在此过程中：葡萄糖→ 6-磷酸葡萄糖，消耗1个ATP6-磷酸果糖→ 1,6-二磷酸果糖，消耗1个ATP3-磷酸甘油醛→ 1,3-二磷酸甘油醛，由1个NAD+生成1个NADH，NADH 分解可得到3个ATP1,3-二磷酸甘油醛→ 3-磷酸甘油酸，生成1个ATP磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸，生成1个ATP由于1个葡萄糖能生成两个3-磷酸甘油醛，所以总的能量产生为：-1+(-1)+2(3+1+1) = 8个ATP（2）糖异生途径基本是糖酵解的逆反应，但糖酵解途径中有三处是不可逆过程，因此糖异生途径有三个过程与糖酵解不同：A. 丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸：丙酮酸+ ATP + CO2→草酰乙酸 + ADP草酰乙酸 + GTP →磷酸烯醇式丙酮酸+ GDP + CO2此过程消耗1个ATP和1个GTPB. 1,6-二磷酸果糖→磷酸葡萄糖此过程不消耗ATPC. 6-磷酸葡萄糖→葡萄糖此过程不消耗ATP由于两个丙酮酸生成1个葡萄糖，因此总的能量消耗为：2(1+1+3)-1-1 = 8 个ATP 和2个GTP（3）由（2）可知，糖酵解有三个不可逆过程，因此在糖异生过程中必须通过别的途径绕过这三步。

在这三步中：糖酵解产生的能量为：-1+(-1)+2×1 = 0 个ATP而糖异生消耗为：2个ATP和2个GTP其余反应均可逆因此，葡萄糖→丙酮酸→葡萄糖这一循环净消耗2个ATP和2个GTP，所以ΔG不为零，因此糖异生非糖酵解的逆过程。

11、计算甘油完全氧化可以合成多少ATP？答：12、什么是光合作用？答：光合作用是指绿色植物等以CO2为碳源，水为供氢体，利用叶绿素分子捕获的光能为能源，合成以糖类物质为主的有机化合物，同时释放出氧气的过程。

光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介，也是糖类代谢的主要途径。

13、说明光反应和暗反应的基本过程及其之间的联系。

答：植物的光合作用可分为光反应和暗反应两个步骤，其中光反应是光能转变成化学能的反应，植物中的叶绿素吸收光能进行光化学反应，使水活化裂解出氧气、氢离子，释放电子，并产生NADPH和ATP，具体过程如下：①水的光解：H2O→2H+ + 2e- + 1/2O2↑②光合磷酸化：ADP + Pi→ ATP③ NADPH合成：NADP+ + 2e- + H+→NADPH暗反应是有光反应产生的NADPH在ATP供能的条件下，二氧化碳被还原为简单糖类，具体过程如下：6CO2 + 12H2O + 18ATP + 12NADPH + 12H+→C6H12O6 + 18ADP + 18Pi +12NADP+联系：光反应中的NADPH及ATP是暗反应中所需的物质，同样地，暗反应过程中产生的NADP+及ADP也是光反应的原料。

14、叙述C3和C4途径的过程及其相互之间的关系。

答：（1）C3途径：第一阶段： CO2与1，5-二磷酸核酮糖加合后在二磷酸核酮糖羧化酶的催化下，产生2分子3-磷酸甘油酸。

第二阶段：3-磷酸甘油酸消耗1个ATP，在3-磷酸甘油酸激酶的作用下形成1,3二磷酸甘油酸，又消耗1个NADPH,形成3-磷酸甘油醛。

第三阶段：3-磷酸甘油醛在磷酸丙糖酶的作用下，生成二磷酸核酮糖，1分子的二磷酸核酮糖固定1分子CO2，生成6-磷酸果糖，其中5/6分子的6-磷酸果糖参与再循环，1/6分子的6-磷酸果糖则转变成葡萄糖。

第四阶段：6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛在转酮酶催化作用下，生成4-磷酸赤藓糖和5-磷酸木酮糖。

5-磷酸木酮糖在磷酸戊糖异构酶催化下转化为5-磷酸核酮糖。

第五阶段：4-磷酸赤藓糖→7-磷酸庚酮糖。

第六阶段：7-磷酸庚酮糖→5-磷酸核酮糖。

第七阶段：5-磷酸核酮糖→1，5-二磷酸核酮糖。

（2）C4途径：第一阶段：大气中的CO2在叶肉细胞中与在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下草酰乙酸。

第二阶段：草酰乙酸被NADPH还原成苹果酸。

第三阶段：苹果酸从叶肉细胞运输到维管束鞘细胞，在苹果酸酶催化下脱羧生成CO2和丙酮酸。

第四阶段：CO2在维管束鞘细胞中通过与1，5-二磷酸核酮糖结合进入C3循环，丙酮酸再运回叶肉细胞再生成磷酸烯醇式丙酮酸。