生物化学简答题及答案.doc

1说明动物体内氨的来源、转运和去路。答:（一）体内氨的来源1.氨基酸脱氨氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。2.肠道吸收的氨一是肠道细菌通过腐败作用分解蛋白质和氨基酸产生氨，二是血中尿素扩散入肠道后经细菌尿素酶作用下水解产生氨。3.肾小管上皮细胞分泌氨在肾小管上皮细胞内，谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺水解生成谷氨酸和氨。肠道和原尿中的pH对氨的来源有一定的影响，NH3易吸收入血，NH+4不易透过生物膜，在碱性环境中，NH+4易转变为NH3，所以肠道pH偏碱时，氨的吸收增加。（二）氨的转运1.丙氨酸一葡萄糖循环肌肉中的氨基酸经转氨基作用将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，丙氨酸经血液运到肝。在肝中，丙氨酸通过联合脱氨基作用，释放出氨，用于合成尿素。转氨基后生成的丙酮酸可经糖异生途径生成葡萄糖，葡萄糖由血液输送到肌组织，沿糖分解途径转变成丙酮酸，后者再接受氨基而生成丙氨酸。这一途径称为丙氨酸一葡萄糖循环。通过这个循环，即使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。2.谷氨酰胺的生成作用在脑、心脏及肌肉等组织中，谷氨酸与氨由谷氨酰胺合成酶催化生成谷氨酰胺。谷氨酰胺生成后可及时经血液运向肾、小肠及肝等组织，以便利用。在肾由谷氨酰胺酶水解为谷氨酸与氨，氨被释放到肾小管腔中和肾小管腔的H以增进机体排泄多余的酸。所以，谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输的形式。（三）氨的去路1.尿素合成这是氨的主要代谢去路。肝是合成尿素最主要的器官，通过鸟氨酸循环过程完成的。首先NH3和CO2在ATP、Mg2+及N|乙酰谷氨酸存在时，合成氨基甲酰磷酸，氨基甲酰磷酸在线粒体中与鸟氨酸氨在鸟氨酸氨基甲酰基转移酶催化下，生成瓜氨酸，然后瓜氨酸与另一分子的氨结合生成精氨酸，最后在精氨酸酶的作用下，水解生成尿素和鸟氨酸。鸟氨酸再重复上述反应。尿素合成是一个耗能过程，每生成一分子尿素需要4个高能键，尿素中的两个氮原子，一个来自氨基酸脱氨基生成的氨，另一个则来自天冬氨酸。精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶。2.合成谷氨酰胺在脑和肌肉等组织中，氨与谷氨酸合成谷氨酰胺，后者经血液循环运到肝和肾进一步处理。合成谷氨酰胺是体内储氨、运氨以及解毒的一种重要方式。3.参与非必须氨基酸及嘌呤、嘧啶的合成。2试说明氨基酸脱氨基后生成的-酮酸的代谢去向。答：氨基酸脱氨基后生成的酮酸主要代谢途径有三：(1)通过转氨基作用合成非必需氨基酸。(2)转变成糖、脂类。体内能转变成糖的氨基酸称生糖氨基酸；能转变成酮体的称生酮氨基酸；二者兼备的称生糖兼生酮氨基酸。大多数氨基酸为生糖氨基酸。(3)氧化供能。3动物体内可生成游离氨的氨基酸脱氨方式有哪些？各有何特点？答：氧化脱氨基作用：人体内只有L谷氨酸脱氢酶催化反应，其他D氨基酸氧化酶，L氨基酸氧化酶不起作用。联合脱氨基作用：转氨基作用和L谷氨酸氧化脱氨基同时作用，是肝脏等器官的主要作用方式。嘌呤核苷酸循环：骨骼肌和心肌作用方式，原因是肌肉缺乏L谷氨酸脱氢酶，而腺苷酸脱氨酶活性高，催化氨基酸脱氨基反应。4写出鸟氨酸循环过程，说明尿素分子中C、N原子的来源？答：鸟氨酸循环又称“尿素循环”，是机体对氨的一种解毒方式。肝脏是鸟氨酸循环的重要器官。NH3、CO2、ATP缩合生成氨基甲酰磷酸瓜氨酸的合成精氨酸的合成 精氨酸水解生成尿素总反应式：NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸该循环要点： 尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3），另一个来自天冬氨酸（Asp）；尿素分子中的碳来源于二氧化碳。 每合成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键。 循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他a-氨基酸获得氨基而再生。 在鸟氨酸循环中，精氨酸代琥珀酸合成酶活性相对较小，所以该酶被认为是鸟氨酸循环的限速酶。5说明糖、脂类、氨基酸和核苷酸代谢的相互联系和相互影响？答：（一）糖代谢与脂肪代谢的相互关系 1、糖可以在生物体内变成脂肪。2、脂肪不能大量转变为糖，除了油料作物种子。（二）糖代谢与蛋白质代谢的关系 1、糖可以转变为非必需氨基酸。 2、蛋白质可以转变为糖。（三）脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系1、由脂肪合成蛋白质的可能性是有限的，实际上仅限于谷氨酸。2、蛋白质间接地转变为脂肪。（四）核酸与其他物质代谢的相互关系1、蛋白质代谢为嘌呤和嘧啶的合成提供许多原料；2、糖类产生二羧基氨基酸的酮酸前身，又是戊糖的来源。3、核酸是细胞内的重要遗传物质，可通过控制蛋白质的合成影响细胞的组成成分和代谢类型。（五）核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系1、核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成， 影响细胞的成分和代谢类型 。2、核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。3、各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。4、核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。 6真核生物RNA转录生成后，是如何进行加工修饰的？答：真核生物mRNA的加工修饰，主要包括对5端和3端的修饰以及对中间部分进行剪接。1在5端加帽成熟的真核生物mRNA，其结构的5端都有一个m7G-PPNmN结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子。如图17-9所示。鸟苷通过5-5焦磷酸键与初级转录物的5端相连。当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时，此时形成的帽子被称为“帽0”，如果附m7G-PPNmN外，这个核糖的第“2”号碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，称为“帽1”，如果5末端N1和N2中的两个核糖均甲基化，成为m7G-PPNmPNm2，称为“帽2”。从真核生物帽子结构形成的复杂可以看出，生物进化程度越高，其帽子结构越复杂。真核生物mRNA 5端帽子结构的重要性在于它是mRNa 做为翻译起始的必要的结构，对核糖体对mRNA的识别提供了信号，这种帽子结构还可能增加mRNA的稳定性，保护mRNa 免遭5外切核酸酶的攻击。2在3端加尾大多数的真核mRNA 都有3端的多聚尾巴（A)，多聚（A)尾巴大约为200bp。多聚（A)屠巴不是由DNA编码的，而是转录后在核内加上去的。受polyA聚合酶催化，该酶能识别，mRNa 的游离3-OH端，并加上约200个A残基。近年来已知，在大多数真核基因的3一端有一个AATAA序列，这个序列是mRNa 3-端加polyA尾的信号。靠核酸酶在此信号下游10-15碱基外切断磷酸二酯键，在polyA聚合酶催化下，在3-OH上逐一引入100-200个A碱基。3.mRNA前体（hnRNA）的拼接原核生物的结构基因是连续编码序列，而真核生物基因往往是断裂基因，即编码一个蛋白质分子的核苷酸序列被多个插入片断所隔开，一个真核生物结构基因中内含子的数量，往往与这个基因的大小有关，例如胰岛素是一个很小的蛋白质，它结构基因只有两个内含子，而有些很大的蛋白质，它的结构基因中可以有几十个内含子。经过复杂的过程后，切去内元，将有编码意义的核苷酸片段连接起来。7简要说明摆动学说的主要内容。答：Crick对于tRNA能识别几种密码子的现象，提出碱基配对的“摆动学说”。摆动学说认为，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基（密码子3位碱基和反密码子5位碱基，也称为摆动位置）有一定的自由度，可以“摆动”，他认为除A-U、G-C配对外，还有非标准配对，I-A、I-C、I-U，由于存在摆动现象，所以使得一个tRNA反密码子可以和一个以上的mRNA密码子结合。8说明DNA聚合酶I的功能。答： (1)通过核苷酸聚合反应，使DNA链沿53方向延长（DNA聚合酶活性） (2)催化由3端水解DNA链（3 5核酸外切酶活性）(3)催化由5端水解DNA链（5 3核酸外切酶活性）(4)催化由3端使DNA链发生焦磷酸解(5)催化无机焦磷酸盐与脱氧核糖核苷酸三磷酸之间的焦磷酸基的交换9简述遗传密码的特点。答：（1）方向性 ：密码子是对mRNA分子的碱基序列而言的，它的阅读方向是与mRNA的合成方向或mRNA编码方向一致的，即从5端至3端。（2）连续性 ：mRNA的读码方向从5端至3端方向，两个密码子之间无任何核苷酸隔开。mRNA链上碱基的插入、缺失和重叠，均造成框移突变。（3）简并性：指一个氨基酸具有两个或两个以上的密码子。密码子的第三位碱基改变往往不影响氨基酸翻译。（4）摆动性：mRNA上的密码子与转移RNA(tRNA)J上的反密码子配对辨认时，大多数情况遵守碱基互补配对原则，但也可出现不严格配对，尤其是密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补，这种现象称为摆动配对。（5）通用性：蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。10说明DNA的复制过程。答：DNA复制过程大致可以分为复制的引发，DNA链的延伸和DNA复制的终止三个阶段。(一)DNA复制的引发复制的引发阶段包括DNA复制起点双链解开，通过转录激活步骤合成RNA分子，RNA引物的合成，DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA的3-OH末端复制引发的关键步骤就是前导链DNA的合成，一旦前导链DNA的聚合作用开始，滞后链上的DNA合成也随着开始，在所有前导链开始聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滞后链模板转录一短的RNA分子。在有些DNA复制中，(如质粒ColE)，该RNA分子经过加式成为DNA复制的引物。但是，在大部分DNA复制中，该RNA分子没有引物作用。它的作用只是分开两条DNA链，暴露出某些特定序列以便引发体与之结合，在前导链模板DNA上开始合成RNA引物，这个过程称为转录激活。DNA复制开始时，DNA螺旋酶首先在复制起点处将双链DNA解开，通过转录激活合成的RNA分子也起分离两条DNA链的作用，然后单链DNA结合蛋白质结合在被解开的链上。(二)DNA链的延伸DNA新生链的合成由DNA聚合酶所催化，然而，DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链，在DNA双链区势必产生正超螺旋，在环状DNA中更为明显，当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进，从而终止DNA复制。但是，在细胞内DNA复制不会因出现拓扑学问题而停止。有两种机制可以防止这种现象发生：DNA在生物细胞中本身就是超螺旋，当DNA解链而产生正超螺旋时，可以被原来存在的负超螺旋所中和；DNA拓扑异构酶要以打开一条链，使正超螺旋状态转变成松弛状态，而DNA拓扑异构酶(旋转酶)可以在DNA解链前方不停地继续将负超螺旋引入双链DNA。这两种机制保证了无论是环状DNA还是开环DNA的复制顺利的解链，再由DNA聚合酶合成新的DNA链。(三)DNA复制的终止过去认为，DNA一旦复制开始，就会将该DNA分子全部复制完毕，才终止其DNA复制。但最近的实验表明，在DNA上也存在着复制终止位点，DNA复制将在复制终止位点处终止，并不一定等全部DNA合成完毕。但目前对复制终止位点的结构和功能了解甚少在NDA复制终止阶段令人困惑的一个问题是，线性DNA分子两端是如何完成其复制的?已知DNA复制都要有RNA引物参与。当RNA引物被切除后，中间所遗留的间隙由DNA聚合所填充。但是，在线性分子的两端以53为模板的滞后链的合成，其末端的RNA引物被切除后是无法被DNA聚合酶所填充的。11与原核生物相比，真核生物的转录有何特点？答：真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断的、不连续的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的信使RNA必须经过加工，将内含子转录部分剪切掉，将外显子转录部分拼接起来，才能成为有功能的成熟的信使RNA。而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子，因此，转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工过程。 再有，原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。如大肠杆菌乳糖分解代谢过程中，三个结构基因的转录和翻译就是同时在细胞质中进行的。真核生物由于有细胞核，核膜将核质与细胞质分隔开来，因此，转录是在细胞核中进行的，翻译则是在细胞质中进行的。可见,真核生物基因的转录和翻译具有时间和空间上的分隔。上述真核生物基因转录后的剪切、拼接和转移等过程，都需要有调控序列的调控，这种调控作用是原核生物所没有的。12说明RNA的转录生成过程。答：转录全过程分起始、延长、终止3个阶段1转录起始：转录起始的第一步是先由s因子辨认DNA的启动子，并由RNA-pol全酶与启动子结合，DNA双链打开1020个碱基对，形成转录空泡(transcription bubble)。RNA-pol按模板链上核苷酸的序列，以四种NTP为原料，按碱基互补原则依次与模板链上的相应碱基配对(AT，UA，GC)。在起始点处，两个与模板配对的核苷酸，在RNA-pol的催化下，以3-5磷酸二酯键相连，形成RNA聚合酶全酶、模板和转录5端首位的四磷酸二核苷组成的转录起始复合物。RNA 5端总是三磷酸嘌呤核苷酸，GTP或ATP。以GTP最常见所以起始复合物是由RNA聚合酶全酶、DNA、pppGpN-OH 3所构成。起始复合物生成后，s因子即脱落。脱落的s因子可再次与核心酶结合，开始下一次转录开始，所以s因子可反复使用于转录起始过程的。2转录延长：是在转录起始复合物3-OH端逐个加入NTP形成RNA链。：延长阶段的化学反应主要是催化与模板相配对的核苷三磷酸(NTP)相聚合，形成3，5-磷酸二酯键。因此，转录延长的方向也是3到5。s因子脱落以后，核心酶向模板链下游移动，在核心酶的催化下，与DNA摸板链互补的NTP逐个聚合到新生的RNA链上。聚合时，是与前一个核苷酸以3-5磷酸二酯键相连，合成方向5到3，这样RNA链不断延长。形成核心酶-DNA-RNA转录复合物。随着反应的进行，核心酶沿着DNA链向前移动，继续催化下一个核苷酸的聚合，这样逐渐形成一条RNA新链，新链与DNA模板构成杂化双链，它们与转录酶共同构成转录复合物。随着转录的进一步延长，RNA与模板逐渐分离，DNA重新形成双螺旋结构。另外发现，在同一DNA模板上，可以有相当多的RNA聚合酶在同时催化转录，生成相应的RNA，而且在较长的RNA链上可以看到核糖体附着，说明转录过程未完全终止，就可以开始进行翻译。3转录终止：核心酶移动到DNA模板的的转录终止部位，就停顿下来不再向前移动，转录产物RNA从转录复合物上脱落下来。转录终止有依赖r因子的转录终止和非依赖r因子的转录终止两种机制。r因子可以识别井结合转录终止信号，还有ATP酶和解螺旋酶的两种活性，与终止信号结合后，可以使RNA聚合酶停止移动，聚合反应停止，利用两种酶的活性，可使产物RNA脱离DNA模板，完成转录终止。非依赖r因子的转录终止是通过RNA产物的特殊结构实现的。模板链终止部位的一些特殊的碱基序列转录出来的RNA产物的3端常常形成茎环结构以及后随的一连串的寡聚U，茎环结构可使RNA聚合酶核心酶变构不再前移，而寡聚U则有利于RNA链与摸板链脱离，因为U-A碱基配对是所有碱基配对中最不稳定的配对。13简要说明原核生物蛋白质的生物合成过程。 答：蛋白质生物合成也叫核蛋白体循环，分起始、延长、终止三个阶段。1翻译起始：就是把起始氨基酰-tRNA、mRNA和核蛋白体组装在一起，形成起始氨基酰-tRNA-mRNA-核蛋白体起始复合物，这一过程需要GTP。具体步骤分为以下4步：核蛋白体大小亚基分离；mRNA与核蛋白体小亚基结合； 起始氨基酰-tRNA对应于mRNA的起始密码子并进入核蛋白体的P位。原核生物起始氨基酰-tRNA是N-甲酰蛋氨酰-tRNA(fmet-tRNAimet)。核糖体大小亚基结合。2肽链的延长：翻译过程的肽链延长，狭义上也称核蛋白体循环。每次循环又包括进位或注册、成肽和转位。具体步骤如下：进位：第二个氨基酸进入受位，此步需要延长因子EFTu和EFrs及GTP、M2+参加。氨基酰-tRNA靠tRNA上的反密子与在A位上的mRNA密码子相互辨认配对的。转肽：50S大亚基给位有转肽酶的存在，可催化肽键形成。经转肽酶催化，P位上的甲酰蛋氨酸被转移到A位上，与A位的氨基酰(第二次以后是肽酰-tRNA)的氨基(以后是肽酰基)形成肽键，P位上空载的tRNA随即脱落，P位留空。此步需要Mg2+和K+。转位：在转位酶(EFG)的作用下，A位上的肽酰-tRNA-mRNA与核蛋白体相对移位一个密码子的距离，使其从A位转至P位，A位留空，而mRNA的下一个密码子到达A位，开始下一个氨基酰-tRNA的进位。核蛋白体阅读mRNA密码子从5向3方向进行，肽链合成是从N-端向C-端方向进行的，核蛋白体循环每进行一次，肽链在C一端就增加一个氨基酸残基，直至mRNA上出现终止密码，延长终止。3肽链合成的终止：当A位上出现终止信号，即转入终止阶段。此阶段包括新生肽链的水解释放，tRNA，mRNA从核蛋白体上脱落。当A位出现终止密码以后，由RF辨认并结合到A位，并激活酯酶，促使P位上的肽与tRNA分离。在RR的作用下，空载的tRNA，mRNA及RF与核蛋白体解离。脱落的核蛋白体又可在IF作用下，解离出大小亚基，进入下轮的翻译。蛋白质的生物合成是消耗能量的。氨基酸活化生成氨基酰一tRNA消耗2个高能磷酸键，延长阶段的进位，转位各消耗1个高能磷酸键，所以在肽链每生成一个肽键，消耗4个高能磷酸键。