生化复习资料
第一章 蛋 白 质一、知识要点
（一）氨基酸的结构
蛋白质是重要的生物大分子，其组成单位是氨基酸。组成蛋白质的氨基酸有20种，均为α-氨基酸。每个氨基酸的α-碳上连接一个羧基，一个氨基，一个氢原子和一个侧链R基团。20种氨基酸结构的差别就在于它们的R基团结构的不同。
根据20种氨基酸侧链R基团的极性，可将其分为四大类：非极性R基氨基酸（8种）；不带电荷的极性R基氨基酸（7种）；带负电荷的R基氨基酸（2种）；带正电荷的R基氨基酸（3种）。
（二）氨基酸的性质
氨基酸是两性电解质。由于氨基酸含有酸性的羧基和碱性的氨基，所以既是酸又是碱，是两性电解质。有些氨基酸的侧链还含有可解离的基团，其带电状况取决于它们的pK值。由于不同氨基酸所带的可解离基团不同，所以等电点不同。
除甘氨酸外，其它都有不对称碳原子，所以具有D-型和L-型2种构型，具有旋光性，天然蛋白质中存在的氨基酸都是L-型的。酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸具有紫外吸收特性，在280nm处有最大吸收值，大多数蛋白质都具有这些氨基酸，所以蛋白质在280nm处也有特征吸收，这是紫外吸收法定量测定蛋白质的基础。
氨基酸的α-羧基和α-氨基具有化学反应性，另外，许多氨基酸的侧链还含有羟基、氨基、羧基等可解离基团，也具有化学反应性。较重要的化学反应有：（1）茚三酮反应，除脯氨酸外，所有的α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应，生成蓝紫色化合物，脯氨酸与茚三酮生成黄色化合物。（2）Sanger反应，α-NH2与2,4-二硝基氟苯作用产生相应的DNB-氨基酸。（3）Edman反应，α-NH2与苯异硫氰酸酯作用产生相应的氨基酸的苯氨基硫甲酰衍生物（PIT-氨基酸）。Sanger反应和Edmen反应均可用于蛋白质多肽链N端氨基酸的测定。
氨基酸通过肽键相互连接而成的化合物称为肽，由2个氨基酸组成的肽称为二肽，由3个氨基酸组成的肽称为三肽，少于10个氨基酸肽称为寡肽，由10个以上氨基酸组成的肽称为多肽。
（三）蛋白质的结构
蛋白质是具有特定构象的大分子，为研究方便，将蛋白质结构分为四个结构水平，包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。一般将二级结构、三级结构和四级结构称为三维构象或高级结构。
一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。肽键是蛋白质中氨基酸之间的主要连接方式，即由一个氨基酸的α-氨基和另一个氨基酸的α-之间脱去一分子水相互连接。肽键具有部分双键的性质，所以整个肽单位是一个刚性的平面结构。在多肽链的含有游离氨基的一端称为肽链的氨基端或N端，而另一端含有一个游离羧基的一端称为肽链的羧基端或C端。
蛋白质的二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构。最基本的二级结构类型有α-螺旋结构和β-折叠结构，此外还有β-转角和自由回转。右手α-螺旋结构是在纤维蛋白和球蛋白中发现的最常见的二级结构,每圈螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,螺旋中的每个肽键均参与氢键的形成以维持螺旋的稳定。β-折叠结构也是一种常见的二级结构，在此结构中，多肽链以较伸展的曲折形式存在，肽链（或肽段）的排列可以有平行和反平行两种方式。氨基酸之间的轴心距为0.35nm,相邻肽链之间借助氢键彼此连成片层结构。
结构域是介于二级结构和三级结构之间的一种结构层次，是指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域。
超二级结构是指蛋白质分子 中的多肽链在三维折叠中形成有规则的三级结构聚集体。
蛋白质的三级结构是整个多肽链的三维构象，它是在二级结构的基础上，多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构。具有三级结构的蛋白质一般都是球蛋白，这类蛋白质的多肽链在三维空间中沿多个方向进行盘绕折叠，形成十分紧密的近似球形的结构，分子内部的空间只能容纳少数水分子，几乎所有的极性R基都分布在分子外表面，形成亲水的分子外壳，而非极性的基团则被埋在分子内部，不与水接触。蛋白质分子中侧链R基团的相互作用对稳定球状蛋白质的三级结构起着重要作用。
蛋白质的四级结构指数条具有独立的三级结构的多肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构。在具有四级结构的蛋白质中，每一条具有三级结构的皑链称为亚基或亚单位，缺少一个亚基或亚基单独存在都不具有活性。四级结构涉及亚基在整个分子中的空间排布以及亚基之间的相互关系。
维持蛋白质空间结构的作用力主要是氢键、离子键、疏水作用力和范德华力等非共价键，又称次级键。此外，在某些蛋白质中还有二硫键，二硫键在维持蛋白质构象方面也起着重要作用。
蛋白质的空间结构取决于它的一级结构，多肽离岸主链上的氨基酸排列顺序包含了形成复杂的三维结构（即正确的空间结构）所需要的全部信息。
（四）蛋白质结构与功能的关系
不同的蛋白质，由于结构不同而具有不同的生物学功能。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的性质，功能与结构密切相关。
1．一级结构与功能的关系
蛋白质的一级结构与蛋白质功能有相适应性和统一性，可从以下几个方面说明：
（1）一级结构的变异与分子病
蛋白质中的氨基酸序列与生物功能密切相关，一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。如镰刀型细胞贫血症，其病因是血红蛋白基因中的一个核苷酸的突变导致该蛋白分子中β-链第6位谷氨酸被缬氨酸取代。这个一级结构上的细微差别使患者的血红蛋白分子容易发生凝聚，导致红细胞变成镰刀状，容易破裂引起贫血，即血红蛋白的功能发生了变化。
（2）一级结构与生物进化
研究发现，同源蛋白质中有许多位置的氨基酸是相同的，而其它氨基酸差异较大。如比较不同生物的细胞色素C的一级结构，发现与人类亲缘关系接近，其氨基酸组成的差异越小，亲缘关系越远差异越大。
（3）蛋白质的激活作用
在生物体内，有些蛋白质常以前体的形式合成，只有按一 定方式裂解除去部分肽链之后才具有生物活性，如酶原的激活。
2．蛋白质空间结构与功能的关系
蛋白质的空间结构与功能之间有密切相关性，其特定的空间结构是行使生物功能的基础。以下两方面均可说明这种相关性。
（1）.核糖核酸酶的变性与复性及其功能的丧失与恢复
核糖核酸酶是由124个氨基酸组成的一条多肽链，含有四对二硫键，空间构象为球状分子。将天然核糖核酸酶在8mol/L脲中用β-巯基乙醇处理，则分子内的四对二硫键断裂，分子变成一条松散的肽链，此时酶活性完全丧失。但用透析法除去β-巯基乙醇和脲后，此酶经氧化又自发地折叠成原有的天然构象，同时酶活性又恢复。
（2）血红蛋白的变构现象
血红蛋白是一个四聚体蛋白质，具有氧合功能，可在血液中运输氧。研究发现，脱氧血红蛋白与氧的亲和力很低，不易与氧结合。一旦血红蛋白分子中的一个亚基与O2结合，就会引起该亚基构象发生改变，并引起其它三个亚基的构象相继发生变化，使它们易于和氧结合，说明变化后的构象最适合与氧结合。
从以上例子可以看出，只有当蛋白质以特定的适当空间构象存在时才具有生物活性。
（五）蛋白质的重要性质
蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质取决于肽链上的可解离的R基团。不同蛋白质所含有的氨基酸的种类、数目不同，所以具有不同的等电点。当蛋白质所处环境的pH大于pI时，蛋白质分子带负电荷，pH小于pI时，蛋白质带正电荷，pH等于pI时，蛋白质所带净电荷为零，此时溶解度最小。
蛋白质分子表面带有许多亲水基团，使蛋白质成为亲水的胶体溶液。蛋白质颗粒周围的水化膜（水化层）以及非等电状态时蛋白质颗粒所带的同性电荷的互相排斥是使蛋白质胶体系统稳定的主要因素。当这些稳定因素被破坏时，蛋白质会产生沉淀。高浓度中性盐可使蛋白质分子脱水并中和其所带电荷，从而降低蛋白质的溶解度并沉淀析出，即盐析。但这种作用并不引起蛋白质的变性。这个性质可用于蛋白质的分离。
蛋白质受到某些物理或化学因素作用时，引起生物活性的丧失，溶解度的降低以及其它性质的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用。变性作用的实质是由于维持蛋白质高级结构的次级键遭到破坏而造成天然构象的解体，但未涉及共价键的断裂。有些变性是可逆的，有些变性是不可逆的。当变性条件不剧烈时，变性是可逆的，除去变性因素后，变性蛋白又可从新回复到原有的天然构象，恢复或部分恢复其原有的生物活性，这种现象称为蛋白质的复性。
（六）测定蛋白质分子量的方法
1．凝胶过滤法
凝胶过滤法分离蛋白质的原理是根据蛋白质分子量的大小。由于不同排阻范围的葡聚糖凝胶有一特定的蛋白质分子量范围，在此范围内，分子量的对数和洗脱体积之间成线性关系。因此，用几种已知分子量的蛋白质为标准，进行凝胶层析，以每种蛋白质的洗脱体积对它们的分子量的对数作图，绘制出标准洗脱曲线。未知蛋白质在同样的条件下进行凝胶层析，根据其所用的洗脱体积，从标准洗脱曲线上可求出此未知蛋白质对应的分子量。
2．SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法
蛋白质在普通聚丙烯酰胺凝胶中的电泳速度取决于蛋白质分子的大小、分子形状和所带电荷的多少。SDS（十二烷基磺酸钠）是一种去污剂，可使蛋白质变性并解离成亚基。当蛋白质样品中加入SDS后，SDS与蛋白质分子结合，使蛋白质分子带上大量的强负电荷，并且使蛋白质分子的形状都变成短棒状，从而消除了蛋白质分子之间原有的带电荷量和分子形状的差异。这样电泳的速度只取决于蛋白质分子量的大小，蛋白质分子在电泳中的相对迁移率和分子质量的对数成直线关系。以标准蛋白质分子质量的对数和其相对迁移率作图，得到标准曲线，根据所测样品的相对迁移率，从标准曲线上便可查出其分子质量。
3．沉降法（超速离心法）
沉降系数（S）是指单位离心场强度溶质的沉降速度。S也常用于近似地描述生物大分子的大小。蛋白质溶液经高速离心分离时，由于比重关系，蛋白质分子趋于下沉，沉降速度与蛋白质颗粒大小成正比，应用光学方法观察离心过程中蛋白质颗粒的沉降行为，可判断出蛋白质的沉降速度。根据沉降速度可求出沉降系数，将S带入公式，即可计算出蛋白质的分子质量。
二、习 题
（一）名词解释
1． 1． 两性离子（dipolarion）
2． 2． 必需氨基酸（essential amino acid）
3． 3． 等电点(isoelectric point,pI)
4． 4． 稀有氨基酸(rare amino acid)
5． 5． 非蛋白质氨基酸(nonprotein amino acid)
6． 6． 构型(configuration)
7． 7． 蛋白质的一级结构(protein primary structure)
8． 8． 构象(conformation)
9． 9． 蛋白质的二级结构(protein secondary structure)
10．结构域(domain)
11．蛋白质的三级结构(protein tertiary structure)
12．氢键(hydrogen bond)
13．蛋白质的四级结构(protein quaternary structure)
14．离子键(ionic bond)
15．超二级结构(super-secondary structure)
16．疏水键(hydrophobic bond)
17．范德华力( van der Waals force)
18．盐析(salting out)
19．盐溶(salting in)
20．蛋白质的变性(denaturation)
21．蛋白质的复性(renaturation)
22．蛋白质的沉淀作用(precipitation)
23．凝胶电泳（gel electrophoresis）
24．层析（chromatography）
(二) 填空题
1．蛋白质多肽链中的肽键是通过一个氨基酸的_____基和另一氨基酸的_____基连接而形成的。
2．大多数蛋白质中氮的含量较恒定，平均为___%，如测得1克样品含氮量为10mg,则蛋白质含量为____%。
3．在20种氨基酸中，酸性氨基酸有_________和________2种，具有羟基的氨基酸是________和_________，能形成二硫键的氨基酸是__________.
4．蛋白质中的_________、___________和__________3种氨基酸具有紫外吸收特性，因而使蛋白质在280nm处有最大吸收值。
5．精氨酸的pI值为10.76,将其溶于pH7的缓冲液中，并置于电场中，则精氨酸应向电场的_______方向移动。
6．组成蛋白质的20种氨基酸中，含有咪唑环的氨基酸是________，含硫的氨基酸有_________和___________。
7．蛋白质的二级结构最基本的有两种类型，它们是_____________和______________。
8．α-螺旋结构是由同一肽链的_______和 ________间的___键维持的，螺距为______,每圈螺旋含_______个氨基酸残基，每个氨基酸残基沿轴上升高度为_________。天然蛋白质分子中的α-螺旋大都属于___手螺旋。
9．在蛋白质的α-螺旋结构中，在环状氨基酸________存在处局部螺旋结构中断。
10．球状蛋白质中有_____侧链的氨基酸残基常位于分子表面而与水结合，而有_______侧链的氨基酸位于分子的内部。
11．氨基酸与茚三酮发生氧化脱羧脱氨反应生成______色化合物，而________与茚三酮反应生成黄色化合物。
12．维持蛋白质的一级结构的化学键有_______和_______；维持二级结构靠________键；维持三级结构和四级结构靠_________键，其中包括________、________、________和_________.
13．稳定蛋白质胶体的因素是__________________和______________________。
14．GSH的中文名称是____________，它的活性基团是__________，它的生化功能是____________________。
15．加入低浓度的中性盐可使蛋白质溶解度________，这种现象称为________，而加入高浓度的中性盐，当达到一定的盐饱和度时，可使蛋白质的溶解度______并__________,这种现象称为_______,蛋白质的这种性质常用于_____________。
16．用电泳方法分离蛋白质的原理，是在一定的pH条件下，不同蛋白质的________、_________和___________不同，因而在电场中移动的_______和_______不同，从而使蛋白质得到分离。
17．氨基酸处于等电状态时，主要是以________形式存在，此时它的溶解度最小。
18．鉴定蛋白质多肽链氨基末端常用的方法有__________和_______________。
19．测定蛋白质分子量的方法有_________、____________和__________________。
20．今有甲、乙、丙三种蛋白质，它们的等电点分别为8.0、4.5和10.0,当在pH8.0缓冲液中，它们在电场中电泳的情况为：甲_______，乙_______，丙________。
21．当氨基酸溶液的pH=pI时，氨基酸以_____离子形式存在，当pH>pI时，氨基酸以_______离子形式存在。
22．谷氨酸的pK1(α-COOH)＝2.19, pK2 (α-NH+3 ) = 9.67, pKR(R基)= 4.25,谷氨酸的等电点为__________。
23．天然蛋白质中的α—螺旋结构，其主链上所有的羰基氧与亚氨基氢都参与了链内_____键的形成，因此构象相当稳定。
24．将分子量分别为a（90 000）、b（45 000）、c（110 000）的三种蛋白质混合溶液进行凝胶过滤层析，它们被洗脱下来的先后顺序是_____________。
25．肌红蛋白的含铁量为0.34%，其最小分子量是______.血红蛋白的含铁量也是0.34%，但每分子含有4个铁原子，血红蛋白的分子量是________.
26．一个α-螺旋片段含有180个氨基酸残基，该片段中有_____圈螺旋？该α-螺旋片段的轴长为_____.
(三) 选择题
1．在生理pH条件下，下列哪种氨基酸带正电荷？
A．丙氨酸 B．酪氨酸 C．赖氨酸
D．蛋氨酸 E．异亮氨酸
2．下列氨基酸中哪一种是非必需氨基酸？
A．亮氨酸 B．酪氨酸 C．赖氨酸
D．蛋氨酸 E．苏氨酸
3．蛋白质的组成成分中，在280nm处有最大吸收值的最主要成分是：
A．酪氨酸的酚环 B．半胱氨酸的硫原子
C．肽键 D．苯丙氨酸
4．下列4种氨基酸中哪个有碱性侧链？
A．脯氨酸 B．苯丙氨酸 C．异亮氨酸 D．赖氨酸
5．下列哪种氨基酸属于亚氨基酸？
A．丝氨酸 B．脯氨酸 C．亮氨酸 D．组氨酸
6．下列哪一项不是蛋白质α-螺旋结构的特点？
A．天然蛋白质多为右手螺旋
B．肽链平面充分伸展
C．每隔3.6个氨基酸螺旋上升一圈。
D．每个氨基酸残基上升高度为0.15nm.
7．下列哪一项不是蛋白质的性质之一？
A．处于等电状态时溶解度最小 B．加入少量中性盐溶解度增加
C．变性蛋白质的溶解度增加 D．有紫外吸收特性
8．下列氨基酸中哪一种不具有旋光性？
A．Leu B．Ala C．Gly D．Ser E．Val
9．在下列检测蛋白质的方法中，哪一种取决于完整的肽链？
A．凯氏定氮法 B．双缩尿反应 C．紫外吸收法 D．茚三酮法
10．下列哪种酶作用于由碱性氨基酸的羧基形成的肽键？
A．糜蛋白酶 B．羧肽酶 C．氨肽酶 D．胰蛋白酶
11．下列有关蛋白质的叙述哪项是正确的？
A．蛋白质分子的净电荷为零时的pH值是它的等电点
B．大多数蛋白质在含有中性盐的溶液中会沉淀析出
C．由于蛋白质在等电点时溶解度最大，所以沉淀蛋白质时应远离等电点
D．以上各项均不正确
12．下列关于蛋白质结构的叙述，哪一项是错误的？
A．氨基酸的疏水侧链很少埋在分子的中心部位
B．电荷的氨基酸侧链常在分子的外侧，面向水相
C．白质的一级结构在决定高级结构方面是重要因素之一
D．白质的空间结构主要靠次级键维持
13．列哪些因素妨碍蛋白质形成α-螺旋结构？
A．脯氨酸的存在 B．氨基酸残基的大的支链
C．性氨基酸的相邻存在 D．性氨基酸的相邻存在
E．以上各项都是
14．于β-折叠片的叙述，下列哪项是错误的？
A．β-折叠片的肽链处于曲折的伸展状态
B．的结构是借助于链内氢键稳定的
C．有的β-折叠片结构都是通过几段肽链平行排列而形成的
D．基酸之间的轴距为0.35nm
15．持蛋白质二级结构稳定的主要作用力是：
A．盐键 B．疏水键 C．氢键 D．二硫键
16．维持蛋白质三级结构稳定的因素是：
A．肽键 B．二硫键 C．离子键 D．氢键 E．次级键
17．凝胶过滤法分离蛋白质时，从层析柱上先被洗脱下来的是：
A．分子量大的 B．分子量小的
C．电荷多的 D．带电荷少的
18. 下列哪项与蛋白质的变性无关？
A. 肽键断裂 B．氢键被破坏
C．离子键被破坏 D．疏水键被破坏
19．蛋白质空间构象的特征主要取决于下列哪一项？
A．多肽链中氨基酸的排列顺序 B．次级键
C．链内及链间的二硫键 D．温度及pH
20．下列哪个性质是氨基酸和蛋白质所共有的？
A．胶体性质 B．两性性质
C．沉淀反应 D．变性性质
E．双缩脲反应
21．氨基酸在等电点时具有的特点是：
A．不带正电荷 B．不带负电荷
C．A和B D．溶解度最大
E．在电场中不泳动
22．蛋白质的一级结构是指：
A．蛋白质氨基酸的种类和数目 B．蛋白质中氨基酸的排列顺序
C．蛋白质分子中多肽链的折叠和盘绕 D．包括A,B和C
(四) 是非判断题
( ) 1．氨基酸与茚三酮反应都产生蓝紫色化合物。
( ) 2．因为羧基碳和亚氨基氮之间的部分双键性质，所以肽键不能自由旋转。
( ) 3．所有的蛋白质都有酶活性。
( ) 4．α-碳和羧基碳之间的键不能自由旋转。
( ) 5．多数氨基酸有D-和L-两种不同构型，而构型的改变涉及共价键的破裂。
( ) 6．所有氨基酸都具有旋光性。
( ) 7．构成蛋白质的20种氨基酸都是必需氨基酸。
( ) 8．蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序在很大程度上决定了它的构象。
( ) 9．一氨基一羧基氨基酸的pI为中性，因为-COOH和-NH2 的解离度相同。
( ) 10．蛋白质的变性是蛋白质立体结构的破坏，因此涉及肽键的断裂。
( ) 11．蛋白质是生物大分子，但并不都具有四级结构。
( ) 12．血红蛋白和肌红蛋白都是氧的载体，前者是一个典型的变构蛋白，在与氧结合过程中呈现变构效应，而后者却不是。
( ) 13.．用FDNB法和Edman降解法测定蛋白质多肽链N-端氨基酸的原理是相同的。
( ) 14．并非所有构成蛋白质的20种氨基酸的α-碳原子上都有一个自由羧基和一个自由氨基。
( ) 15．蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质主要取决于肽链上可解离的R基团。
( ) 16．在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是一个亚基。
( ) 17．所有的肽和蛋白质都能和硫酸铜的碱性溶液发生双缩尿反应。
( ) 18．一个蛋白质分子中有两个半胱氨酸存在时，它们之间可以形成两个二硫键。
( ) 19．盐析法可使蛋白质沉淀，但不引起变性，所以盐析法常用于蛋白质的分离制备。
( ) 20．蛋白质的空间结构就是它的三级结构。
( ) 21．维持蛋白质三级结构最重要的作用力是氢键。
( )22．具有四级结构的蛋白质，它的每个亚基单独存在时仍能保存蛋白质原有的生物活性。
( )23．变性蛋白质的溶解度降低，是由于中和了蛋白质分子表面的电荷及破 坏了外层的水膜所引起的。
( )24．蛋白质二级结构的稳定性是靠链内氢键维持的，肽链上每个肽键都参与氢键的形成。
（五）问答题
1．什么是蛋白质的一级结构？为什么说蛋白质的一级结构决定其空间结构？
2．什么是蛋白质的空间结构？蛋白质的空间结构与其生物功能有何关系？
3．蛋白质的α—螺旋结构有何特点？
4．蛋白质的β—折叠结构有何特点？
5．举例说明蛋白质的结构与其功能之间的关系。
6．什么是蛋白质的变性作用和复性作用？蛋白质变性后哪些性质会发生改变？
7．简述蛋白质变性作用的机制。
8．蛋白质有哪些重要功能
9．下列试剂和酶常用于蛋白质化学的研究中：CNBr、异硫氰酸苯酯、丹黄酰氯、脲、6mol/L HCl、β-巯基乙醇、水合茚三酮、过甲酸、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶。其中哪一个最适合完成以下各项任务？
（1）测定小肽的氨基酸序列。
（2）鉴定肽的氨基末端残基。
（3）不含二硫键的蛋白质的可逆变性；如有二硫键存在时还需加什么试剂？
（4）在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。
（4）在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。
（5）在赖氨酸和精氨酸残基羧基侧水解肽键。
10．根据蛋白质一级氨基酸序列可以预测蛋白质的空间结构。假设有下列氨基酸序列（如图）：
1 5 10 15
Ile-Ala-His-Thr-Tyr-Gly-Pro-Glu-Ala-Ala-Met-Cys-Lys-Try-Glu-Ala-Gln-
20 25 27
Pro-Asp-Gly-Met-Glu-Cys-Ala-Phe-His-Arg
（1）预测在该序列的哪一部位可能会出弯或β-转角。
（2）何处可能形成链内二硫键？
（3）假设该序列只是大的球蛋白的一部分，下面氨基酸残基中哪些可能分布在蛋白的外表面，哪些分布在内部？
天冬氨酸；异亮氨酸；苏氨酸；缬氨酸；谷氨酰胺；赖氨酸
三、 习题解答
（一）名词解释
1．两性离子：指在同一氨基酸分子上含有等量的正负两种电荷，又称兼性离子或偶极离子。
2．必需氨基酸：指人体（和其它哺乳动物）自身不能合成，机体又必需，需要从饮食中获得的氨基酸。
3. 氨基酸的等电点：指氨基酸的正离子浓度和负离子浓度相等时的pH值，用符号pI表示。
4．稀有氨基酸：指存在于蛋白质中的20种常见氨基酸以外的其它罕见氨基酸，它们是正常氨基酸的衍生物。
5．非蛋白质氨基酸：指不存在于蛋白质分子中而以游离状态和结合状态存在于生物体的各种组织和细胞的氨基酸。
6．构型：指在立体异构体中不对称碳原子上相连的各原子或取代基团的空间排布。构型的转变伴随着共价键的断裂和重新形成。
7．蛋白质的一级结构：指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，以及二硫键的位置。
8．构象：指有机分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。一种构象改变为另一种构象时，不涉及共价键的断裂和重新形成。构象改变不会改变分子的光学活性。
9．蛋白质的二级结构：指在蛋白质分子中的局部区域内，多肽链沿一定方向盘绕和折叠的方式。
10．结构域：指蛋白质多肽链在二级结构的基础上进一步卷曲折叠成几个相对独立的近似球形的组装体。
11．蛋白质的三级结构：指蛋白质在二级结构的基础上借助各种次级键卷曲折叠成特定的球状分子结构的构象。
12．氢键：指负电性很强的氧原子或氮原子与N-H或O-H的氢原子间的相互吸引力。
13．蛋白质的四级结构：指多亚基蛋白质分子中各个具有三级结构的多肽链以适当方式聚合所呈现的三维结构。
14．离子键：带相反电荷的基团之间的静电引力，也称为静电键或盐键。
15．超二级结构：指蛋白质分子中相邻的二级结构单位组合在一起所形成的有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。
16．疏水键：非极性分子之间的一种弱的、非共价的相互作用。如蛋白质分子中的疏水侧链避开水相而相互聚集而形成的作用力。
17．范德华力：中性原子之间通过瞬间静电相互作用产生的一种弱的分子间的力。当两个原子之间的距离为它们的范德华半径之和时，范德华力最强。
18．盐析：在蛋白质溶液中加入一定量的高浓度中性盐（如硫酸氨），使蛋白质溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析。
19．盐溶：在蛋白质溶液中加入少量中性盐使蛋白质溶解度增加的现象。
20．蛋白质的变性作用：蛋白质分子的天然构象遭到破坏导致其生物活性丧失的现象。蛋白质在受到光照、热、有机溶剂以及一些变性剂的作用时，次级键遭到破坏导致天然构象的破坏，但其一级结构不发生改变。
21．蛋白质的复性：指在一定条件下，变性的蛋白质分子恢复其原有的天然构象并恢复生物活性的现象。
22．蛋白质的沉淀作用：在外界因素影响下，蛋白质分子失去水化膜或被中和其所带电荷，导致溶解度降低从而使蛋白质变得不稳定而沉淀的现象称为蛋白质的沉淀作用。
23．凝胶电泳：以凝胶为介质，在电场作用下分离蛋白质或核酸等分子的分离纯化技术。
24．层析：按照在移动相（可以是气体或液体）和固定相（可以是液体或固体）之间的分配比例将混合成分分开的技术。
（二）填空题
1． 1． 氨；羧基；
2． 2． 16 ；6.25
3． 3． 谷氨酸；天冬氨酸；丝氨酸；苏氨酸
4． 4． 苯丙氨酸；酪氨酸；色氨酸；紫外吸收
5． 5． 负极
6． 6． 组氨酸；半胱氨酸；蛋氨酸
7． 7． α-螺旋结构；β-折叠结构
8． C=O；N=H；氢；0.54nm； 3.6；0.15nm；右
9． 脯氨酸；羟脯氨酸
10．极性；疏水性
11．蓝紫色；脯氨酸
12．肽键；二硫键；氢键；次级键；氢键；离子键；疏水键；范德华力
13．表面的水化膜；同性电荷
14．谷胱甘肽；巯基
15．增加；盐溶；减小；沉淀析出；盐析；蛋白质分离
16．带电荷量；分子大小；分子形状；方向；速率
17．两性离子；最小
18．FDNB法（2,4-二硝基氟苯法）；Edman降解法（苯异硫氢酸酯法）
19．沉降法；凝胶过滤法；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法（SDS-PAGE法）
20．不动；向正极移动；向负极移动；
21．两性离子；负；
22．3.22
23．氢键；
24．C；a；b
25．16 672； 66 687；
26．50圈；27nm
（三） 选择题
1．D：5种氨基酸中只有赖氨酸为碱性氨基酸，其等电点为9.74,大于生理pH值，所以带正电荷。
2．B：人（或哺乳动物）的必需氨基酸包括赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸8种，酪氨酸不是必需氨基酸。
3．A：酪氨酸和苯丙氨酸在280nm处的克分子消光系数分别为540何120,所以酪氨酸比苯丙氨酸有较大吸收，而且大多数蛋白质中都含有酪氨酸。肽键的最大吸收在215nm,半胱氨酸的硫原子在280nm和215nm均无明显吸收。
4．D：在此4种氨基酸中，只有赖氨酸的R基团可接受氢质子，作为碱，而其它3种氨基酸均无可解离的R侧链。
5．B：氨基酸的α-碳上连接的是亚氨基而不是氨基，所以实际上属于一种亚氨基酸，而其它氨基酸的α-碳上都连接有氨基，是氨基酸。
6．B：天然蛋白质的α-螺旋结构的特点是，肽链围绕中心轴旋转形成螺旋结构，而不是充分伸展的结构。另外在每个螺旋中含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,每个氨基酸残基上升高度为0.15nm,所以B不是α-螺旋结构的特点。
7．C：蛋白质处于等电点时，净电荷为零，失去蛋白质分子表面的同性电荷互相排斥的稳定因素，此时溶解度最小；加入少量中性盐可增加蛋白质的溶解度，即盐溶现象；因为蛋白质中含有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸，所以具有紫外吸收特性；变性蛋白质的溶解度减小而不是增加，因为蛋白质变性后，近似于球状的空间构象被破坏，变成松散的结构，原来处于分子内部的疏水性氨基酸侧链暴露于分子表面，减小了与水分子的作用，从而使蛋白质溶解度减小并沉淀。
8．C：甘氨酸的α-碳原子连接的4个原子和基团中有2个是氢原子，所以不是不对称碳原子，没有立体异构体，所以不具有旋光性。
9．B：双缩脲反应是指含有两个或两个以上肽键的化合物（肽及蛋白质）与稀硫酸铜的碱性溶液反应生成紫色（或青紫色）化合物的反应，产生颜色的深浅与蛋白质的含量成正比，所以可用于蛋白质的定量测定。茚三酮反应是氨基酸的游离的α-NH与茚三酮之间的反应；凯氏定氮法是测定蛋白质消化后产生的氨；紫外吸收法是通过测定蛋白质的紫外消光值定量测定蛋白质的方法，因为大多数蛋白质都含有酪氨酸，有些还含有色氨酸或苯丙氨酸，这三种氨基酸具有紫外吸收特性，所以紫外吸收值与蛋白质含量成正比。
10．D：靡蛋白酶即胰凝乳蛋白酶作用于酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸的羧基参与形成的肽键；羧肽酶是从肽链的羧基端开始水解肽键的外肽酶；氨肽酶是从肽链的氨基端开始水解肽键的外肽酶；胰蛋白酶可以专一地水解碱性氨基酸的羧基参与形成的肽键。
11．A：蛋白质的等电点是指蛋白质分子内的正电荷桌能总数与负电荷总数相等时的pH值。蛋白质盐析的条件是加入足量的中性盐，如果加入少量中性盐不但不会使蛋白质沉淀析出反而会增加其溶解度，即盐溶。在等电点时，蛋白质的净电荷为零，分子间的净电斥力最小，所以溶解度最小，在溶液中易于沉淀，所以通常沉淀蛋白质应调pH至等电点。
12．A：在蛋白质的空间结构中，通常是疏水性氨基酸的侧链存在于分子的内部，因为疏水性基团避开水相而聚集在一起，而亲水侧链分布在分子的表面以充分地与水作用；蛋白质的一级结构是多肽链中氨基酸的排列顺序，此顺序即决定了肽链形成二级结构的类型以及更高层次的结构；维持蛋白质空间结构的作用力主要是次级键。
13．E：脯氨酸是亚氨基酸,参与形成肽键后不能再与C=O 氧形成氢键，因此不能形成α-螺旋结构;氨基酸残基的支链大时，空间位阻大，妨碍螺旋结构的形成；连续出现多个酸性氨基酸或碱性氨基酸时，同性电荷会互相排斥，所以不能形成稳定的螺旋结构。
14．C：β-折叠结构是一种常见的蛋白质二级结构的类型，分为平行和反平行两种排列方式，所以题中C项的说法是错误的。在β-折叠结构中肽链处于曲折的伸展状态，氨基酸残基之间的轴心距离为0.35nm, 相邻肽链（或同一肽链中的几个肽段）之间形成氢键而使结构稳定。
15．C：蛋白质二级结构的两种主要类型是α-螺旋结构和β-折叠结构。在α-螺旋结构中肽链上的所有氨基酸残基均参与氢键的形成以维持螺旋结构的稳定。在β-折叠结构中，相邻肽链或肽段之间形成氢键以维持结构的稳定，所以氢键是维持蛋白质二级结构稳定的主要作用力。离子键、疏水键和范德华力在维持蛋白质的三级结构和四级结构中起重要作用，而二硫键在稳定蛋白质的三级结构中起一定作用。
16．E：肽键是连接氨基酸的共价键，它是维持蛋白质一级结构的作用力；而硫键是2分子半胱氨酸的巯基脱氢氧化形成的共价键，它可以存在于2条肽链之间也可以由存在于同一条肽链的2个不相邻的半胱氨酸之间，它在维持蛋白质三级结构中起一定作用，但不是最主要的。离子键和氢键都是维持蛋白质三级结构稳定的因素之一，但此项选择不全面，也不确切。次级键包括氢键、离子键、疏水键和范德华力，所以次项选择最全面、确切。
17．A：用凝胶过滤柱层析分离蛋白质是根据蛋白质分子大小不同进行分离的方法，与蛋白质分子的带电状况无关。在进行凝胶过滤柱层析过程中，比凝胶网眼大的分子不能进入网眼内，被排阻在凝胶颗粒之外。比凝胶网眼小的颗粒可以进入网眼内，分子越小进入网眼的机会越多，因此不同大小的分子通过凝胶层析柱时所经的路程距离不同，大分子物质经过的距离短而先被洗出，小分子物质经过的距离长，后被洗脱，从而使蛋白质得到分离。
18．A：蛋白质的变性是其空间结构被破坏，从而引起理化性质的改变以及生物活性的丧失，但其一级结构不发生改变，所以肽键没有断裂。蛋白质变性的机理是维持其空间结构稳定的作用力被破坏，氢键、离子键和疏水键都是维持蛋白质空间结构的作用力，当这些作用力被破坏时空间结构就被破坏并引起变性，所以与变性有关。
19．A：蛋白质的一级结构即蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序决定蛋白质的空间构象，因为一级结构中包含着形成空间结构所需要的所有信息，氨基酸残基的结构和化学性质决定了所组成的蛋白质的二级结构的类型以及三级、四级结构的构象；二硫键和次级键都是维持蛋白质空间构象稳定的作用力，但不决定蛋白质的构象；温度及pH影响蛋白质的溶解度、解离状态、生物活性等性质，但不决定蛋白质的构象。
20．B：氨基酸即有羧基又有氨基，可以提供氢质子也可以接受氢质子，所以即是酸又是碱，是两性电解质。由氨基酸组成的蛋白质分子上也有可解离基团，如谷氨酸和天冬氨酸侧链基团的羧基以及赖氨酸的侧链氨基，所以也是两性电解质，这是氨基酸和蛋白质所共有的性质；胶体性质是蛋白质所具有的性质，沉淀反应是蛋白质的胶体性质被破坏产生的现象；变性是蛋白质的空间结构被破坏后性质发生改变并丧失生物活性的现象，这三种现象均与氨基酸无关。
21．E： 氨基酸分子上的正电荷数和负电荷数相等时的pH值是其等电点，即净电荷为零，此时在电场中不泳动。由于净电荷为零，分子间的净电斥力最小，所以溶解度最小。
22．B：蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，蛋白质中所含氨基酸的种类和数目相同但排列顺序不同时，其一级结构以及在此基础上形成的空间结构均有很大不同。蛋白质分子中多肽链的折叠和盘绕是蛋白质二级结构的内容，所以B项是正确的。
（四）是非判断题
1．错：脯氨酸与茚三酮反应产生黄色化合物，其它氨基酸与茚三酮反应产生蓝色化合物。
2．对：在肽平面中，羧基碳和亚氨基氮之间的键长为0.132nm，介于C—N 单键和C＝N 双键之间，具有部分双键的性质，不能自由旋转。
3．错：蛋白质具有重要的生物功能，有些蛋白质是酶，可催化特定的生化反应，有些蛋白质则具有其它的生物功能而不具有催化活性，所以不是所有的蛋白质都具有酶的活性。
4．错：α-碳和羧基碳之间的键是C—C单键，可以自由旋转。
5．对：在20种氨基酸中，除甘氨酸外都具有不对称碳原子，所以具有L-型和D-型2种不同构型，这两种不同构型的转变涉及到共价键的断裂和从新形成。
6．错：由于甘氨酸的α-碳上连接有2个氢原子，所以不是不对称碳原子，没有2种不同的立体异构体，所以不具有旋光性。其它常见的氨基酸都具有不对称碳原子，因此具有旋光性。
7．错：必需氨基酸是指人（或哺乳动物）自身不能合成机体又必需的氨基酸，包括8种氨基酸。其它氨基酸人体自身可以合成，称为非必需氨基酸。
8．对：蛋白质的一级结构是蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，不同氨基酸的结构和化学性质不同，因而决定了多肽链形成二级结构的类型以及不同类型之间的比例以及在此基础上形成的更高层次的空间结构。如在脯氨酸存在的地方α-螺旋中断，R侧链具有大的支链的氨基酸聚集的地方妨碍螺旋结构的形成，所以一级结构在很大程度上决定了蛋白质的空间构象。
9．错：一氨基一羧基氨基酸为中性氨基酸，其等电点为中性或接近中性，但氨基和羧基的解离度，即pK值不同。
10．错：蛋白质的变性是蛋白质空间结构的破坏，这是由于维持蛋白质构象稳定的作用力次级键被破坏所造成的，但变性不引起多肽链的降解，即肽链不断裂。
11．对：有些蛋白质是由一条多肽链构成的，只具有三级结构，不具有四级结构，如肌红蛋白。
12．对：血红蛋白是由4个亚基组成的具有4级结构的蛋白质，当血红蛋白的一个亚基与氧结合后可加速其它亚基与氧的结合，所以具有变构效应。肌红蛋白是仅有一条多肽链的蛋白质，具有三级结构，不具有四级结构，所以在与氧的结合过程中不表现出变构效应。
13．错：Edman降解法是多肽链N端氨基酸残基被苯异硫氢酸酯修饰，然后从多肽链上切下修饰的残基，经层析鉴定可知N端氨基酸的种类，而余下的多肽链仍为一条完整的多肽链，被回收后可继续进行下一轮Edman反应，测定N末端第二个氨基酸。反应重复多次就可连续测出多肽链的氨基酸顺序。FDNB法（Sanger反应）是多肽链N末端氨基酸与FDNB（2,4-二硝基氟苯）反应生成二硝基苯衍生物（DNP-蛋白），然后将其进行酸水解，打断所有肽键，N末端氨基酸与二硝基苯基结合牢固，不易被酸水解。水解产物为黄色的N端DNP-氨基酸和各种游离氨基酸。将DNP-氨基酸抽提出来并进行鉴定可知N端氨基酸的种类，但不能测出其后氨基酸的序列。
14．对：大多数氨基酸的α-碳原子上都有一个自由氨基和一个自由羧基，但脯氨酸和羟脯氨酸的α-碳原子上连接的氨基氮与侧链的末端碳共价结合形成环式结构，所以不是自由氨基。
15．对：蛋白质是由氨基酸组成的大分子，有些氨基酸的R侧链具有可解离基团，如羧基、氨基、咪唑基等等。这些基团有的可释放H+ ,有的可接受H+ ,所以使得蛋白质分子即是酸又是碱，是两性电解质。蛋白质分子中可解离R基团的种类和数量决定了蛋白质提供和接受H+ 的能力，即决定了它的酸碱性质。
16．对：在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是一个亚基。
17．错：具有两个或两个以上肽键的物质才具有类似于双缩脲的结构，具有双缩脲反应，而二肽只具有一个肽键，所以不具有双缩脲反应。
18．错：二硫键是由两个半胱氨酸的巯基脱氢氧化而形成的，所以两个半胱氨酸只能形成一个二硫键。
19．对：盐析引起的蛋白质沉淀是由于大量的中性盐破坏了蛋白质胶体的稳定因素（蛋白质分子表面的水化膜及所带同性电荷互相排斥），从而使蛋白质溶解度降低并沉淀，但并未破坏蛋白质的空间结构，所以不引起变性。根据不同蛋白质盐析所需的盐饱和度分段盐析可将蛋白质进行分离和纯化。
20．错：蛋白质的空间结构包括二级结构、三级结构和四级结构三个层次，三级结构只是其中一个层次。
21．错：维持蛋白质三级结构的作用力有氢键、离子键、疏水键、范德华力以及二硫键，其中最重要的是疏水键。
22．错：具有四级结构的蛋白质，只有所有的亚基以特定的适当方式组装在一起时才具有生物活性，缺少一个亚基或单独一个亚基存在时都不具有生物活性。
23．错：蛋白质变性是由于维持蛋白质构象稳定的作用力（次级键和而硫键）被破坏从而使蛋白质空间结构被破坏并山个丧失生物活性的现象。次级键被破坏以后，蛋白质结构松散，原来聚集在分子内部的疏水性氨基酸侧链伸向外部，减弱了蛋白质分子与水分子的相互作用，因而使溶解度将低。
24．错：蛋白质二级结构的稳定性是由链内氢键维持的，如α-螺旋结构和β-折叠结构中的氢键均起到稳定结构的作用。但并非肽链中所有的肽键都参与氢键的形成，如脯氨酸与相邻氨基酸形成的肽键，以及自由回转中的有些肽键不能形成链内氢键。
（五） 问答题（解题要点）
1．答：蛋白质一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序。因为蛋白质分子肽链的排列顺序包含了自动形成复杂的三维结构（即正确的空间构象）所需要的全部信息，所以一级结构决定其高级结构。
2．答：蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链走向。蛋白质的空间结构决定蛋白质的功能。空间结构与蛋白质各自的功能是相适应的。
3．答：（1）多肽链主链绕中心轴旋转，形成棒状螺旋结构，每个螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,氨基酸之间的轴心距为0.15nm.。
（2）α-螺旋结构的稳定主要靠链内氢键，每个氨基酸的N—H与前面第四个氨基酸的C＝O 形成氢键。
（3）天然蛋白质的α-螺旋结构大都为右手螺旋。
4．答：β-折叠结构又称为β-片层结构，它是肽链主链或某一肽段的一种相当伸展的结构，多肽链呈扇面状折叠。
（1）两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或肽段）侧向聚集在一起，通过相邻肽链主链上的氨基和羰基之间形成的氢键连接成片层结构并维持结构的稳定。
（2）氨基酸之间的轴心距为0.35nm（反平行式）和0.325nm（平行式）。
（3）β-折叠结构有平行排列和反平行排列两种。
5．答：蛋白质的生物学功能从根本上来说取决于它的一级结构。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的属性或所表现的性质。一级结构相同的蛋白质，其功能也相同，二者之间有统一性和相适应性。
6．答：蛋白质变性作用是指在某些因素的影响下，蛋白质分子的空间构象被破坏，并导致其性质和生物活性改变的现象。蛋白质变性后会发生以下几方面的变化：
（1）生物活性丧失；
（2）理化性质的改变，包括：溶解度降低，因为疏水侧链基团暴露；结晶能力丧失；分子形状改变，由球状分子变成松散结构，分子不对称性加大；粘度增加；光学性质发生改变，如旋光性、紫外吸收光谱等均有所改变。
（3）生物化学性质的改变，分子结构伸展松散，易被蛋白酶分解。
7．答：维持蛋白质空间构象稳定的作用力是次级键，此外，二硫键也起一定的作用。当某些因素破坏了这些作用力时，蛋白质的空间构象即遭到破坏，引起变性。
8．答：蛋白质的重要作用主要有以下几方面：
（1）生物催化作用 酶是蛋白质，具有催化能力，新陈代谢的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。
（2）结构蛋白 有些蛋白质的功能是参与细胞和组织的建成。
（3）运输功能 如血红蛋白具有运输氧的功能。
（4）收缩运动 收缩蛋白（如肌动蛋白和肌球蛋白）与肌肉收缩和细胞运动密切相关。
（5）激素功能 动物体内的激素许多是蛋白质或多肽，是调节新陈代谢的生理活性物质。
（6）免疫保护功能 抗体是蛋白质，能与特异抗原结合以清除抗原的作用，具有免疫功能。
（7）贮藏蛋白 有些蛋白质具有贮藏功能，如植物种子的谷蛋白可供种子萌发时利用。
（8）接受和传递信息 生物体中的受体蛋白能专一地接受和传递外界的信息。
（9）控制生长与分化 有些蛋白参与细胞生长与分化的调控。
（10）毒蛋白 能引起机体中毒症状和死亡的异体蛋白，如细菌毒素、蛇毒、蝎毒、蓖麻毒素等。
9．答：（a）异硫氢酸苯酯；（b）丹黄酰氯；（c）脲、β-巯基乙醇；（d）胰凝乳蛋白酶；（e）CNBr; （f）胰蛋白酶。
10．答：（1）可能在7位和19位打弯，因为脯氨酸常出现在打弯处。
（2）13位和24位的半胱氨酸可形成二硫键。
（3）分布在外表面的为极性和带电荷的残基：Asp、Gln和Lys；分布在内部的是非极性的氨基酸残基：Try、Leu和Val；Thr尽管有极性，但疏水性也很强，因此，它出现在外表面和内部的可能性都有。
第二章 第二章 核 酸
一、知识要点
核酸分两大类：DNA和RNA。所有生物细胞都含有这两类核酸。但病毒不同，DNA病毒只含有DNA，RNA病毒只含RNA。
核酸的基本结构单位是核苷酸。核苷酸由一个含氮碱基（嘌呤或嘧啶），一个戊糖（核糖或脱氧核糖）和一个或几个磷酸组成。核酸是一种多聚核苷酸，核苷酸靠磷酸二酯键彼此连接在一起。核酸中还有少量的稀有碱基。RNA中的核苷酸残基含有核糖，其嘧啶碱基一般是尿嘧啶和胞嘧啶，而DNA中其核苷酸含有2′-脱氧核糖，其嘧啶碱基一般是胸腺嘧啶和胞嘧啶。在RNA和DNA中所含的嘌呤基本上都是鸟嘌呤和腺嘌呤。核苷酸在细胞内有许多重要功能：它们用于合成核酸以携带遗传信息；它们还是细胞中主要的化学能载体；是许多种酶的辅因子的结构成分，而且有些（如cAMP、cGMP）还是细胞的第二信使。
DNA的空间结构模型是在1953年由Watson和Crick两个人提出的。建立DNA空间结构模型的依据主要有两方面：一是由Chargaff发现的DNA中碱基的等价性，提示A=T、G≡C间碱基互补的可能性；二是DNA纤维的X-射线衍射分析资料，提示了双螺旋结构的可能性。DNA是由两条反向直线型多核苷酸组成的双螺旋分子。单链多核苷酸中两个核苷酸之间的唯一连键是3′,5′-磷酸二酯键。按Watson-Crick模型，DNA的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧，而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行。两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，两核酸之间的夹角是36°，每对螺旋由10对碱基组成；碱基按A=T，G≡C配对互补，彼此以氢键相连系。维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟，一大一小。
DNA能够以几种不同的结构形式存在。从B型DNA转变而来的两种结构A型和Z型结构巳在结晶研究中得到证实。在顺序相同的情况下A型螺旋较B型更短，具有稍大的直径。DNA中的一些特殊顺序能引起DNA弯曲。带有同一条链自身互补的颠倒重复能形成发卡或十字架结构，以镜影排列的多嘧啶序列可以通过分子内折叠形成三股螺旋，被称为H -DNA的三链螺旋结构。由于它存在于基因调控区，因而有重要的生物学意义。
不同类型的RNA分子可自身回折形成发卡、局部双螺旋区，形成二级结构，并折叠产生三级结构，RNA与蛋白质复合物则是四级结构。tRNA的二级结构为三叶草形，三级结构为倒L形。mRNA则是把遗传信息从DNA转移到核糖体以进行蛋白质合成的载体。
核酸的糖苷键和磷酸二酯键可被酸、碱和酶水解，产生碱基、核苷、核苷酸和寡核苷酸。酸水解时，糖苷键比磷酸酯键易于水解；嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键易于水解；嘌呤碱与脱氧核糖的糖苷键最不稳定。RNA易被稀碱水解，产生2’-和3’-核苷酸，DNA对碱比较稳定。细胞内有各种核酸酶可以分解核酸。其中限制性内切酶是基因工程的重要工具酶。
核酸的碱基和磷酸基均能解离，因此核酸具有酸碱性。碱基杂环中的氮具有结合和释放质子的能力。核苷和核苷酸的碱基与游离碱基的解离性质相近，它们是兼性离子。
核酸的碱基具有共轭双键，因而有紫外吸收的性质。各种碱基、核苷和核苷酸的吸收光谱略有区别。核酸的紫外吸收峰在260nm附近，可用于测定核酸。根据260nm与280nm的吸收光度（A260）可判断核酸纯度。
变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏，双链解开，但共价键并未断裂。引起变性的因素很多，升高温度、过酸、过碱、纯水以及加入变性剂等都能造成核酸变性。核酸变性时，物理化学性质将发生改变，表现出增色效应。热变性一半时的温度称为熔点或变性温度，以Tm来表示。DNA的G+C含量影响Tm值。由于G≡C比A＝T碱基对更稳定，因此富含G≡C的DNA比富含A＝T的DNA具有更高的熔解温度。根据经验公式xG+C =（Tm - 69.3）× 2.44可以由DNA的Tm值计算G+C含量，或由G+C含量计算Tm值。
变性DNA在适当条件下可以复性，物化性质得到恢复，具有减色效应。用不同来源的DNA进行退火，可得到杂交分子。也可以由DNA链与互补RNA链得到杂交分子。杂交的程度依赖于序列同源性。分子杂交是用于研究和分离特殊基因和RNA的重要分子生物学技术。
染色体中的DNA分子是细胞内最大的大分子。许多较小的DNA分子，如病毒DNA、质粒DNA、线粒体DNA和叶绿体[]NA也存在于细胞中。许多DNA分子，特别是细菌的染色体DNA和线粒体、叶绿体DNA是环形的。病毒和染色体DNA有一个共同的特点，就是它们比包装它们的病毒颗粒和细胞器要长得多，真核细胞所含的DNA要比细菌细胞多得多。
真核细胞染色质组织的基本单位是核小体，它由DNA和8个组蛋白分子构成的蛋白质核心颗粒组成。其中H2A，H2B，H3，H4各占两个分子，有一段DNA（约146bp）围绕着组蛋白核心形成左手性的线圈型超螺旋。细菌染色体也被高度折叠，压缩成拟核结构，但它们比真核细胞染色体更富动态和不规则，这反映了原核生物细胞周期短和极活跃的细胞代谢。
二、习 题
(一)名词解释
1．单核苷酸(mononucleotide)
2．磷酸二酯键（phosphodiester bonds）
3．不对称比率（dissymmetry ratio）
4．碱基互补规律(complementary base pairing)
5．反密码子（anticodon）
6．顺反子（cistron）
7．核酸的变性与复性（denaturation、renaturation）
8．退火（annealing）
9．增色效应（hyper chromic effect）
10．减色效应（hypo chromic effect）
11．噬菌体（phage）
12．发夹结构（hairpin structure）
13．DNA的熔解温度（melting temperature Tm）
14．分子杂交（molecular hybridization）
15．环化核苷酸(cyclic nucleotide)
（二）填空题
1．DNA双螺旋结构模型是琠________于____年提出的。
2．核酸的基本结构单位是_____。
3．脱氧核糖核酸在糖环______位置不带羟基。
4．两类核酸在细胞中的分布不同，DNA主要位于____中，RNA主要位于____中。
5．核酸分子中的糖苷键均为_____型糖苷键。糖环与碱基之间的连键为_____键。核苷与核苷之间通过_____键连接成多聚体。
6．核酸的特征元素____。
7．碱基与戊糖间是C-C连接的是______核苷。
8．DNA中的____嘧啶碱与RNA中的_____嘧啶碱的氢键结合性质是相似的。
9．DNA中的____嘧啶碱与RNA中的_____嘧啶碱的氢键结合性质是相似的。
10．DNA双螺旋的两股链的顺序是______关系。
11．给动物食用3H标记的_______，可使DNA带有放射性，而RNA不带放射性。
12．B型DNA双螺旋的螺距为___，每匝螺旋有___对碱基，每对碱基的转角是___。
13．在DNA分子中，一般来说G-C含量高时，比重___，Tm（熔解温度）则___，分子比较稳定。
14．在_ __条件下，互补的单股核苷酸序列将缔结成双链分子。
15．____RNA分子指导蛋白质合成，_____RNA分子用作蛋白质合成中活化氨基酸的载体。
16．DNA分子的沉降系数决定于_____、_____。
17．DNA变性后，紫外吸收__ _，粘度_ __、浮力密度_ __，生物活性将__ _。
18．因为核酸分子具有_ __、__ _，所以在___nm处有吸收峰，可用紫外分光光度计测定。
19．双链DNA热变性后，或在pH2以下，或在pH12以上时，其OD260______，同样条件下，单链DNA的OD260______。
20．DNA样品的均一性愈高，其熔解过程的温度范围愈______。
21．DNA所在介质的离子强度越低，其熔解过程的温度范围愈___，熔解温度愈___，所以DNA应保存在较_____浓度的盐溶液中，通常为_____mol/L的NaCI溶液。
22．mRNA在细胞内的种类___，但只占RNA总量的____，它是以_____为模板合成的，又是_______合成的模板。
23．变性DNA 的复性与许多因素有关，包括____，____，____，____，_____，等。
24．维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是_____，其次，大量存在于DNA分子中的弱作用力如_____，______和_____也起一定作用。
25．mRNA的二级结构呈___形，三级结构呈___形，其3＇末端有一共同碱基序列___其功能是___。
26．常见的环化核苷酸有___和___。其作用是___，他们核糖上的___位与___位磷酸-OH环化。
27．真核细胞的mRNA帽子由___组成，其尾部由___组成，他们的功能分别是______，_______。
28． 28．DNA在水溶解中热变性之后，如果将溶液迅速冷却，则DNA保持____状态；若使溶液缓慢冷却，则DNA重新形成___。
（三）选择题
1．ATP分子中各组分的连接方式是：
A．R-A-P-P-P B．A-R-P-P-P C．P-A-R-P-P D．P-R-A-P-P
2．hnRNA是下列哪种RNA的前体？
A．tRNA B．rRNA C．mRNA D．SnRNA
3．决定tRNA携带氨基酸特异性的关键部位是：
A．–XCCA3`末端 B．TψC环；
C．DHU环 D．额外环 E．反密码子环
4．根据Watson-Crick模型，求得每一微米DNA双螺旋含核苷酸对的平均数为：:
A．25400 B．2540 C．29411 D．2941 E．3505
5．构成多核苷酸链骨架的关键是：
A．2′3′-磷酸二酯键 B． 2′4′-磷酸二酯键
C．2′5′-磷酸二酯键 D． 3′4′-磷酸二酯键 E．3′5′-磷酸二酯键
6．与片段TAGAp互补的片段为：
A．AGATp B．ATCTp C．TCTAp D．UAUAp
7．含有稀有碱基比例较多的核酸是：
A．胞核DNA B．线粒体DNA C．tRNA D． mRNA
8．真核细胞mRNA帽子结构最多见的是：
A．m7APPPNmPNmP B． m7GPPPNmPNmP
C．m7UPPPNmPNmP D．m7CPPPNmPNmP E． m7TPPPNmPNmP
9． 9． DNA变性后理化性质有下述改变：
A．对260nm紫外吸收减少 B．溶液粘度下降
C．磷酸二酯键断裂 D．核苷酸断裂
10．双链DNA的Tm较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致：
A．A+G B．C+T C．A+T D．G+C E．A+C
11．密码子GψA，所识别的密码子是：
A．CAU B．UGC C．CGU D．UAC E．都不对
12．真核生物mRNA的帽子结构中，m7G与多核苷酸链通过三个磷酸基连接，连接方式是：
A．2′-5′ B．3′-5′ C．3′-3′ D．5′-5′ E．3′-3′
13．在pH3.5的缓冲液中带正电荷最多的是：
A．AMP B．GMP C．CMP D．UMP
14．下列对于环核苷酸的叙述，哪一项是错误的？
A．cAMP与cGMP的生物学作用相反
B． 重要的环核苷酸有cAMP与cGMP
C．cAMP是一种第二信使
D．cAMP分子内有环化的磷酸二酯键
15．真核生物DNA缠绕在组蛋白上构成核小体，核小体含有的蛋白质是
A．H1、H2、 H3、H4各两分子 B．H1A、H1B、H2B、H2A各两分子
C．H2A、H2B、H3A、H3B各两分子 D．H2A、H2B、H3、H4各两分子
E．H2A、H2B、H4A、H4B各两分子
（四）是非判断题
（ ）1．DNA是生物遗传物质，RNA则不是。
（ ）2．脱氧核糖核苷中的糖环3’位没有羟基。
（ ）3．原核生物和真核生物的染色体均为DNA与组蛋白的复合体。
（ ）4．核酸的紫外吸收与溶液的pH值无关。
（ ）5．生物体的不同组织中的DNA，其碱基组成也不同。
（ ）6．核酸中的修饰成分（也叫稀有成分）大部分是在tRNA中发现的。
（ ）7．DNA的Tm值和AT含量有关，AT含量高则Tm高。
（ ）8．真核生物mRNA的5`端有一个多聚A的结构。
（ ）9．DNA的Tm值随（A+T）/（G+C）比值的增加而减少。
（ ）10．B-DNA代表细胞内DNA的基本构象，在某些情况下，还会呈现A型、Z型和三股螺旋的局部构象。
（ ）11．DNA复性（退火）一般在低于其Tm值约20℃的温度下进行的。
（ ）12．用碱水解核酸时，可以得到2’和3’-核苷酸的混合物。
（ ）13．生物体内，天然存在的DNA分子多为负超螺旋。
（ ）14．mRNA是细胞内种类最多、含量最丰富的RNA。
（ ）15．tRNA的二级结构中的额外环是tRNA分类的重要指标。
（ ）16．对于提纯的DNA样品，测得OD260/OD280<1.8，则说明样品中含有RNA。
（ ）17．基因表达的最终产物都是蛋白质。
（ ）18．两个核酸样品A和B，如果A的OD260/OD280大于B的OD260/OD280，那么A的纯度大于B的纯度。
（ ）19．毫无例外，从结构基因中DNA序列可以推出相应的蛋白质序列。
（ ）20．真核生物成熟mRNA的两端均带有游离的3’-OH。
（五）简答题
1．将核酸完全水解后可得到哪些组分?DNA和RNA的水解产物有何不同？
2．计算下列各题：
（1）T7噬菌体DNA，其双螺旋链的相对分子质量为2.5×10 第四章 生物氧化与氧化磷酸化
一、知识要点
生物氧化的实质是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧生成CO2和H2O，与体外有机物的化学氧化（如燃烧）相同，释放总能量都相同。生物氧化的特点是：作用条件温和，通常在常温、常压、近中性pH及有水环境下进行；有酶、辅酶、电子传递体参与，在氧化还原过程中逐步放能；放出能量大多转换为ATP分子中活跃化学能，供生物体利用。体外燃烧则是在高温、干燥条件下进行的剧烈游离基反应，能量爆发释放，并且释放的能量转为光、热散失于环境中。
（一）氧化还原电势和自由能变化
1．自由能
生物氧化过程中发生的生化反应的能量变化与一般化学反应一样可用热力学上的自由能变化来描述。自由能（free energy）是指一个体系的总能量中，在恒温恒压条件下能够做功的那一部分能量，又称为Gibbs自由能，用符号G表示。物质中的自由能（G）含量是不易测定的，但化学反应的自由能变化（ΔG）是可以测定的。ΔG很有用，它表示从某反应可以得到多少有用功，也是衡量化学反应的自发性的标准。例如，物质A转变为物质B的反应：
ΔG＝GB—GA
当ΔG为负值时，是放能反应，可以产生有用功，反应可自发进行；若ΔG为正值时，是吸能反应，为非自发反应，必须供给能量反应才可进行，其逆反应是自发的。
如果ΔG＝0时，表明反应体系处于动态平衡状态。此时，平衡常数为Keq，由已知的Keq可求得ΔG°：
ΔG°＝－RTlnKeq
2． 2．化还原电势
在氧化还原反应中，失去电子的物质称为还原剂，得到电子的物质称为氧化剂。还原剂失去电子的倾向（或氧化剂得到电子的倾向）的大小，则称为氧化还原电势。将任何一对氧化还原物质的氧化还原对连在一起，都有氧化还原电位的产生。如果将氧化还原物质与标准氢电极组成原电池，即可测出氧化还原电势。标准氧还原电势用E°表示。E°值愈大，获得电子的倾向愈大；E°愈小，失去电子的倾向愈大。
3．氧化还原电势与自由能的关系
在一个氧化还原反应中，可从反应物的氧还电势E 0＇，计算出这个氧化还原反应的自由能变化（ΔG）。ΔG°与氧化还原电势的关系如下：
ΔG°= － nFΔE°
n表示转移的电子数，F为法拉第常数（1法拉第＝96485库仑／摩尔）。ΔE°的单位为伏特，ΔG°的单位为焦耳／摩尔。当ΔE°为正值时，ΔG°为负值，是放能反应，反应能自发进行。ΔE°为负值时，ΔG°为正值，是吸能反应，反应不能自发进行。
（二）高能磷酸化合物
生物体内有许多磷酸化合物，其磷酸基团水解时可释放出20.92kJ／mol以上自由能的化合物称为高能磷酸化合物。按键型的特点可分为：
1．磷氧键型：焦磷酸化合物如腺三磷（ATP）是高能磷酸化合物的典型代表。ATP磷酸酐键水解时，释放出30.54kJ／mol能量，它有两个高能磷酸键，在能量转换中极为重要；酰基磷酸化合物如1,3二磷酸甘油酸以及烯醇式磷酸化合物如磷酸烯醇式丙酮酸都属此类。
2． 2．磷键型化合物如磷酸肌酸、磷酸精氨酸。
3． 3．酯键型化合物如乙酰辅酶A。
4． 4．甲硫健型化合物如S-腺苷甲硫氨酸。
此外，脊椎动物中的磷酸肌酸和无脊椎动物中的磷酸精氨酸，是ATP的能量贮存库，作为贮能物质又称为磷酸原。
（三）电子传递链
电子传递链是在生物氧化中，底物脱下的氢（H+ + eˉ），经过一系列传递体传递，最后与氧结合生成H2O的电子传递系统，又称呼吸链。呼吸链上电子传递载体的排列是有一定顺序和方向的，电子传递的方向是从氧还电势较负的化合物流向氧化还原电势较正的化合物，直到氧。氧是氧化还原电势最高的受体，最后氧被还原成水。
电子传递链在原核细胞存在于质膜上，在真核细胞存在于线粒体的内膜上。线粒体内膜上的呼吸链有NADH呼吸链和FADH2呼吸链。
1．构成电子传递链的电子传递体成员分五类：
（1）烟酰胺核苷酸（NAD＋） 多种底物脱氢酶以NAD＋为辅酶，接受底物上脱下的氢成为还原态的NADH+ ＋H＋，是氢（H＋和eˉ）传递体。
（2）黄素蛋白 黄素蛋白以FAD和FMN为辅基，接受NADH+ ＋H＋或底物（如琥珀酸）上的质子和电子，形成FADH2或FMNH2，传递质子和电子。
（3）铁硫蛋白或铁硫中心 也称非血红素蛋白，是单电子传递体，氧化态为Fe3＋，还原态为Fe2＋。
（4）辅酶Q又称泛醌，是脂溶性化合物。它不仅能接受脱氢酶的氢，还能接受琥珀酸脱氢酶等的氢（H＋＋eˉ）。是处于电子传递链中心地位的载氢体。
（5）细胞色素类是含铁的单电子传递载体。铁原子处于卟啉的中心，构成血红素。它是细胞色素类的辅基。细胞色素类是呼吸链中将电子从辅酶Q传递到氧的专一酶类。线粒体的电子至少含有5种不同的细胞色素（即b、c、c1、a、a 第五章 糖 代 谢
一、知识要点
（一）糖酵解途径：
糖酵解途径中，葡萄糖在一系列酶的催化下，经10步反应降解为2分子丙酮酸，同时产生2分子NADH+H+和2分子ATP。
主要步骤为（1）葡萄糖磷酸化形成二磷酸果糖；（2）二磷酸果糖分解成为磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮，二者可以互变；（3）磷酸甘油醛脱去2H及磷酸变成丙酮酸，脱去的2H被NAD+所接受，形成NADH+H+。
（二）丙酮酸的去路：
（1）有氧条件下，丙酮酸进入线粒体氧化脱羧转变为乙酰辅酶A，同时产生1分子NADH+H+。乙酰辅酶A进入三羧酸循环，最后氧化为CO2和H2O。
（2）在厌氧条件下，可生成乳酸和乙醇。同时NAD+得到再生，使酵解过程持续进行。
（三）三羧酸循环：
在线粒体基质中，丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A，再与草酰乙酸缩合成柠檬酸，进入三羧酸循环。柠檬酸经脱水加水转变成异柠檬酸，异柠檬酸经连续两次脱羧和脱羧生成琥珀酰CoA；琥珀酰CoA发生底物水平磷酸化产生1分子GTP和琥珀酸；琥珀酸再脱氢，加水及再脱氢作用依次变成延胡索酸，苹果酸及循环开始的草酰乙酸。三羧酸循环每循环一次放出2分子CO2，产生3分子NADH+H+，和一分子FADH2。
（四）磷酸戊糖途径：
在胞质中，在磷酸戊糖途径中磷酸葡萄糖经氧化阶段和非氧化阶段被氧化分解为CO2，同时产生NADPH + H+。
其主要过程是G-6-P脱氧生成6-磷酸葡萄糖酸，再脱氢，脱羧生成核酮糖-5-磷酸。6分子核酮糖-5-磷酸经转酮反应和转醛反应生成5分子6-磷酸葡萄糖。中间产物甘油醛-3-磷酸，果糖-6-磷酸与糖酵解相衔接；核糖-5-磷酸是合成核酸的原料，4-磷酸赤藓糖参与芳香族氨基酸的合成；NADPH+H+提供各种合成代谢所需要的还原力。
（五）糖异生作用：
非糖物质如丙酮酸，草酰乙酸和乳酸等在一系列酶的作用下合成糖的过程，称为糖异生作用。糖异生作用不是糖酵解的逆反应，因为要克服糖酵解的三个不可逆反应，且反应过程是在线粒体和细胞液中进行的。2分子乳酸经糖异生转变为1分子葡萄糖需消耗4分子ATP和2分子GTP。
（六）蔗糖和淀粉的生物合成
在蔗糖和多糖合成代谢中糖核苷酸起重要作用，糖核苷酸是单糖与核苷酸通过磷酸酯键结合所形成的化合物。在植物体中主要以UDPG为葡萄糖供体，由蔗糖磷酸合酶催化蔗糖的合成；淀粉的合成以ADPG或UDPG为葡萄糖供体，小分子寡糖引物为葡萄糖受体，淀粉合酶催化直链淀粉合成，Q酶催化分枝淀粉合成。
糖代谢中有很多变构酶可以调节代谢的速度。酵解途径中的调控酶是己糖激酶，6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶，其中6-磷酸果糖激酶是关键反应的限速酶；三羧酸反应的调控酶是柠檬酸合酶，柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶，柠檬酸合酶是关键的限速酶。糖异生作用的调控酶有丙酮酸羧激酶，二磷酸果糖磷酸酯酶，磷酸葡萄糖磷酸酯酶。磷酸戊糖途径的调控酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶；它们受可逆共价修饰、变构调控及能荷的调控。
二、习 题
（一）名词解释：
1．糖异生 (glycogenolysis)
2．Q酶 (Q-enzyme)
3．乳酸循环 (lactate cycle)
4．发酵 (fermentation)
5．变构调节 (allosteric regulation)
6．糖酵解途径 (glycolytic pathway)
7．糖的有氧氧化 (aerobic oxidation)
8．肝糖原分解 (glycogenolysis)
9．磷酸戊糖途径 (pentose phosphate pathway)
10．D-酶（D-enzyme）
11．糖核苷酸（sugar-nucleotide）
（二）英文缩写符号：
1．UDPG（uridine diphosphate-glucose）
2．ADPG（adenosine diphosphate-glucose）
3．F-D-P（fructose-1,6-bisphosphate）
4．F-1-P（fructose-1-phosphate）
5．G-1-P（glucose-1-phosphate）
6．PEP（phosphoenolpyruvate）
（三）填空题
1．α淀粉酶和 β–淀粉酶只能水解淀粉的_________键，所以不能够使支链淀粉完全水解。
2．1分子葡萄糖转化为2分子乳酸净生成______________分子ATP
3．糖酵解过程中有3个不可逆的酶促反应，这些酶是__________、 ____________ 和_____________。
4．糖酵解抑制剂碘乙酸主要作用于___________酶。
5．调节三羧酸循环最主要的酶是____________、__________ _、______________。
6．2分子乳酸异升为葡萄糖要消耗_________ATP。
7．丙酮酸还原为乳酸，反应中的NADH来自于________的氧化。
8．延胡索酸在________________酶作用下，可生成苹果酸，该酶属于EC分类中的_________酶类。
9 磷酸戊糖途径可分为______阶段，分别称为_________和_______，其中两种脱氢酶是_______和_________，它们的辅酶是_______。
10 ________是碳水化合物在植物体内运输的主要方式。
11．植物体内蔗糖合成酶催化的蔗糖生物合成中葡萄糖的供体是__________ ，葡萄糖基的受体是___________ ；
12．糖酵解在细胞的_________中进行，该途径是将_________转变为_______，同时生成________和_______的一系列酶促反应。
13．淀粉的磷酸解过程通过_______酶降解 α–1，4糖苷键，靠 ________和________ 酶降解α–1，6糖苷键。
14．TCA循环中有两次脱羧反应，分别是由__ _____和________催化。
15．乙醛酸循环中不同于TCA循环的两个关键酶是_________和________。
16．乳酸脱氢酶在体内有5种同工酶，其中肌肉中的乳酸脱氢酶对__________ 亲和力特别高，主要催化___________反应。
17在糖酵解中提供高能磷酸基团，使ADP磷酸化成ATP的高能化合物是_______________ 和________________
18．糖异生的主要原料为______________、_______________和________________。
19．参与 α-酮戊二酸氧化脱羧反应的辅酶为___________，_______________，_______________，_______________和_______________。
20．在磷酸戊糖途径中催化由酮糖向醛糖转移二碳单位的酶为_____________，其辅酶为______________；催化由酮糖向醛糖转移三碳单位的酶为___________。
21．α–酮戊二酸脱氢酶系包括3种酶，它们是__________，____________，_____________。
22．催化丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的酶是__________，它需要______________和__________作为辅因子。
23．合成糖原的前体分子是_________，糖原分解的产物是______________。
24．植物中淀粉彻底水解为葡萄糖需要多种酶协同作用，它们是__________，___________，_____________，____________。
25．将淀粉磷酸解为G-1-P，需_________，__________，__________三种酶协同作用。
26．糖类除了作为能源之外，它还与生物大分子间___________有关，也是合成__________，___________，_____________等的碳骨架的共体。
（四）选择题
1．由己糖激酶催化的反应的逆反应所需要的酶是：
A．果糖二磷酸酶 B．葡萄糖-6-磷酸酶
C．磷酸果糖激酶 D．磷酸化酶
2．正常情况下，肝获得能量的主要途径：
A．葡萄糖进行糖酵解氧化 B．脂肪酸氧化
C．葡萄糖的有氧氧化 D．磷酸戊糖途径 E．以上都是。
3．糖的有氧氧化的最终产物是：
A．CO2+H2O+ATP B．乳酸
C．丙酮酸 D．乙酰CoA
4．需要引物分子参与生物合成反应的有：
A．酮体生成 B．脂肪合成
C．糖异生合成葡萄糖 D．糖原合成 E．以上都是
5．在原核生物中，一摩尔葡萄糖经糖有氧氧化可产生ATP摩尔数：
A．12 B．24 C．36 D．38
6．植物合成蔗糖的主要酶是：
A．蔗糖合酶 B．蔗糖磷酸化酶
C．蔗糖磷酸合酶 D．转化酶
7．不能经糖异生合成葡萄糖的物质是：
A．α-磷酸甘油 B．丙酮酸
C．乳酸 D．乙酰CoA E．生糖氨基酸
8．丙酮酸激酶是何途径的关键酶：
A．磷酸戊糖途径 B．糖异生
C．糖的有氧氧化 D．糖原合成与分解 E．糖酵解
9．丙酮酸羧化酶是那一个途径的关键酶：
A．糖异生 B．磷酸戊糖途径
C．胆固醇合成 D．血红素合成 E．脂肪酸合成
10．动物饥饿后摄食，其肝细胞主要糖代谢途径：
A．糖异生 B．糖有氧氧化
C．糖酵解 D．糖原分解 E．磷酸戊糖途径
11．下列各中间产物中，那一个是磷酸戊糖途径所特有的？
A．丙酮酸 B．3-磷酸甘油醛
C．6-磷酸果糖 D．1，3-二磷酸甘油酸 E．6-磷酸葡萄糖酸
12．糖蛋白中蛋白质与糖分子结合的键称：
A．二硫键 B．肽键
C．脂键 D．糖肽键 E．糖苷键，
13．三碳糖、六碳糖与七碳糖之间相互转变的糖代谢途径是：
A．糖异生 B．糖酵解
C．三羧酸循环 D．磷酸戊糖途径 E．糖的有氧氧化
14．关于三羧酸循环那个是错误的
A．是糖、脂肪及蛋白质分解的最终途径
B．受ATP/ADP比值的调节
C．NADH可抑制柠檬酸合酶
D．NADH氧经需要线粒体穿梭系统。
15．三羧酸循环中哪一个化合物前后各放出一个分子CO2：
A．柠檬酸 B．乙酰CoA C．琥珀酸 D．α-酮戊二酸
16．磷酸果糖激酶所催化的反应产物是：
A．F-1-P B．F-6-P C．F-D-P D．G-6-P
17．醛缩酶的产物是：
A．G-6-P B．F-6-P C．F-D-P D．1，3-二磷酸甘油酸
18．TCA循环中发生底物水平磷酸化的化合物是？
A．α-酮戊二酸 B．琥珀酰
C．琥珀酸CoA D．苹果酸
19．丙酮酸脱氢酶系催化的反应不涉及下述哪种物质？
A．乙酰CoA B．硫辛酸
C．TPP D．生物素 E．NAD+
20．三羧酸循环的限速酶是：
A．丙酮酸脱氢酶 B．顺乌头酸酶
C．琥珀酸脱氢酶 D．延胡索酸酶 E．异柠檬酸脱氢酶
21．生物素是哪个酶的辅酶：
A．丙酮酸脱氢酶 B．丙酮酸羧化酶
C．烯醇化酶 D．醛缩酶 E．磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
22．三羧酸循环中催化琥珀酸形成延胡索酸的酶是琥珀酸脱氢酶，此酶的辅因子是
A．NAD+ B．CoASH
C．FAD D．TPP E．NADP+
23．下面哪种酶在糖酵解和糖异生中都起作用：
A．丙酮酸激酶 B．丙酮酸羧化酶
C．3-磷酸甘油醛脱氢酶 D．己糖激酶 E．果糖1，6-二磷酸酯酶
24．原核生物中，有氧条件下，利用1摩尔葡萄糖生成的净ATP摩尔数与在无氧条件下利用1摩尔生成的净ATP摩尔数的最近比值是：
A．2：1 B．9：1 C．18：1 D．19：1 E．25：1
25．催化直链淀粉转化为支链淀粉的酶是：
A．R-酶 B．D-酶
C．Q-酶 D．α-1，6-糖苷酶 E．淀粉磷酸化酶
26．淀粉酶的特征是：
A．耐70℃左右的高温 B．不耐70℃左右的高温
C．属巯基酶 D．在pH3时稳定
27．糖酵解时哪一对代谢物提供P使ADP生成ATP：
A．3-磷酸甘油醛及磷酸烯醇式丙酮酸
B．1，3-二磷酸甘油酸及磷酸烯醇式丙酮酸
C．1-磷酸葡萄糖及1，6-二磷酸果糖
D．6-磷酸葡萄糖及2-磷酸甘油酸
28．在有氧条件下，线粒体内下述反应中能产生FADH2步骤是：
A．琥珀酸→延胡索酸 B．异柠檬酸→α-酮戊二酸
（C）α-戊二酸→琥珀酰CoA （D）苹果酸→草酰乙酸
29．丙二酸能阻断糖的有氧氧化，因为它：
（A）抑制柠檬酸合成酶 （B）抑制琥珀酸脱氢酶
（C）阻断电子传递 （D）抑制丙酮酸脱氢酶
30．由葡萄糖合成糖原时，每增加一个葡萄糖单位消耗高能磷酸键数为：
（A）1 （B）2 （C）3 （D）4 （E）5
（五）是非判断题
（ ）1．α-淀粉酶和-淀粉酶的区别在于α-淀粉酶水解-1，4糖苷键，β-淀粉酶水解β-1，4糖苷键。
（ ）2．麦芽糖是由葡萄糖与果糖构成的双糖。
（ ）3．ATP是果糖磷酸激酶的变构抑制剂。
（ ）4．沿糖酵解途径简单逆行，可从丙酮酸等小分子前体物质合成葡萄糖。
（ ）5．所有来自磷酸戊糖途径的还原能都是在该循环的前三步反应中产生的。
（ ）6．发酵可以在活细胞外进行。
（ ）7．催化ATP分子中的磷酰基转移到受体上的酶称为激酶。
（ ）8．动物体内的乙酰CoA不能作为糖异生的物质。
（ ）9．柠檬酸循环是分解与合成的两用途径。
（ ）10．在糖类物质代谢中最重要的糖核苷酸是CDPG。
（ ）11．淀粉，糖原，纤维素的生物合成均需要“引物”存在。
（ ）12．联系糖原异生作用与三羧酸循环的酶是丙酮酸羧化酶。
（ ）13．糖异生作用的关键反应是草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸的反应。
（ ）14．糖酵解过程在有氧无氧条件下都能进行。
（ ）15．在缺氧条件下，丙酮酸还原为乳酸的意义是使NAD+再生。
（ ）16．在高等植物中淀粉磷酸化酶既可催化α-1，4糖苷键的形成，又可催化α-1，4糖苷键的分解。
（ ）17．TCA中底物水平磷酸化直接生成的是ATP。
（ ）18．三羧酸循环的中间产物可以形成谷氨酸。
（ ）19．在植物体内，蔗糖的合成主要是通过蔗糖磷酸化酶催化的。
（六）完成反应式：
1．丙酮酸 + CoASH + NAD+ → 乙酰CoA + CO2 +（ ）
催化此反应的酶和其它辅因子：（ ）（ ）（ ）（ ）
2．α-酮戊二酸 + NAD+ + CoASH → （ ）+ NADH + CO2
催化此反应的酶和其它辅因子：（ ）（ ）（ ）（ ）
3．7-磷酸景天庚酮糖 + 3-磷酸甘油醛 → 6-磷酸-果糖 + （ ）
催化此反应的酶：（ ）
4．丙酮酸 + CO2 + （ ） + H2O → （ ） + ADP + Pi + 2H
催化此反应的酶：（ ）
5．（ ） + F-6-P → 磷酸蔗糖 + UDP
催化此反应的酶是：（ ）
（七）问答题
1．糖类物质在生物体内起什么作用？
2．为什么说三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的共通路？
3．糖代谢和脂代谢是通过那些反应联系起来的？
4．什么是乙醛酸循环？有何意义？
5．磷酸戊糖途径有什么生理意义？
6．为什么糖酵解途径中产生的NADH必须被氧化成NAD+才能被循环利用？
7．糖分解代谢可按EMP-TCA途径进行，也可按磷酸戊糖途径，决定因素是什么？
8．试说明丙氨酸的成糖过程。
9．糖酵解的中间物在其它代谢中有何应用？
10．琥珀酰CoA的代谢来源与去路有哪些？
三、参考答案
（一）名词解释：
1．糖异生：非糖物质（如丙酮酸 乳酸 甘油 生糖氨基酸等）转变为葡萄糖的过程。
2．Q酶：Q酶是参与支链淀粉合成的酶。功能是在直链淀粉分子上催化合成 （α-1， 6）糖苷键，形成支链淀粉。
3．乳酸循环乳：酸循环是指肌肉缺氧时产生大量乳酸，大部分经血液运到肝脏，通过糖异生作用肝糖原或葡萄糖补充血糖，血糖可再被肌肉利用，这样形成的循环称乳酸循环。
4．发酵：厌氧有机体把糖酵解生成NADH中的氢交给丙酮酸脱羧后的产物乙醛，使之生成乙醇的过程称之为酒精发酵。如果将氢交给病酮酸丙生成乳酸则叫乳酸发酵。
5．变构调节：变构调节是指某些调节物能与酶的调节部位结合使酶分子的构象发生改变，从而改变酶的活性，称酶的变构调节。
6．糖酵解途径：糖酵解途径指糖原或葡萄糖分子分解至生成丙酮酸的阶段，是体内糖代谢最主要途径。
7．糖的有氧氧化：糖的有氧氧化指葡萄糖或糖原在有氧条件下氧化成水和二氧化碳的过程。是糖氧化的主要方式。
8．肝糖原分解：肝糖原分解指肝糖原分解为葡萄糖的过程。
9．磷酸戊糖途径：磷酸戊糖途径指机体某些组织（如肝、脂肪组织等）以6-磷酸葡萄糖为起始物在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，又称为磷酸已糖旁路。
10．D-酶：一种糖苷转移酶，作用于α-1，4糖苷键，将一个麦芽多糖的片段转移到葡萄糖、麦芽糖或其它多糖上。
11．糖核苷酸：单糖与核苷酸通过磷酸酯键结合的化合物，是双糖和多糖合成中单糖的活化形式与供体。
（二）英文缩写符号：
1． 1．UDPG：尿苷二磷酸葡萄糖，是合成蔗糖时葡萄糖的供体。
2． 2．ADPG：腺苷二磷酸葡萄糖，是合成淀粉时葡萄糖的供体。
3． 3．F-D-P：1，6-二磷酸果糖，由磷酸果糖激酶催化果糖-1-磷酸生成，属于高能磷酸化合物，在糖酵解过程生成。
4． 4．F-1-P：果糖-1-磷酸，由果糖激酶催化果糖生成，不含高能磷酸键。
5． 5．G-1-P：葡萄糖-1-磷酸。由葡萄糖激酶催化葡萄糖生成，不含高能键。
6． 6．PEP：磷酸烯醇式丙酮酸，含高能磷酸键，属于高能磷酸化合物，在糖酵解过程生成。
（三）填空题
1．α-1，4糖苷键
2．2个ATP
3．己糖激酶；果糖磷酸激酶；丙酮酸激酶
4．磷酸甘油醛脱氢酶
5．柠檬酸合成酶；异柠檬酸脱氢酶；α– 酮戊二酸脱氢酶
6．6个ATP
7．甘油醛3-磷酸
8．延胡索酸酶；氧化还原酶
9．两个；氧化阶段；非氧化阶段；6-磷酸葡萄糖脱氢酶；6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶；NADP
10．蔗糖
11．UDPG；果糖
12．细胞质；葡萄糖；丙酮酸；ATP NADH
13．淀粉磷酸化酶；转移酶；α-1 第六章 脂类代谢
一、 一、 知识要点
（一）脂肪的生物功能：
脂类是指一类在化学组成和结构上有很大差异,但都有一个共同特性,即不溶于水而易溶于乙醚、氯仿等非极性溶剂中的物质。通常脂类可按不同组成分为五类，即单纯脂、复合脂、萜类和类固醇及其衍生物、衍生脂类及结合脂类。
脂类物质具有重要的生物功能。脂肪是生物体的能量提供者。
脂肪也是组成生物体的重要成分，如磷脂是构成生物膜的重要组分，油脂是机体代谢所需燃料的贮存和运输形式。脂类物质也可为动物机体提供溶解于其中的必需脂肪酸和脂溶性维生素。某些萜类及类固醇类物质如维生素A、D、E、K、胆酸及固醇类激素具有营养、代谢及调节功能。有机体表面的脂类物质有防止机械损伤与防止热量散发等保护作用。脂类作为细胞的表面物质，与细胞识别，种特异性和组织免疫等有密切关系。
（二）脂肪的降解
在脂肪酶的作用下，脂肪水解成甘油和脂肪酸。甘油经磷酸化和脱氢反应，转变成磷酸二羟丙酮，纳入糖代谢途径。脂肪酸与ATP和CoA在脂酰CoA合成酶的作用下，生成脂酰CoA。脂酰CoA在线粒体内膜上肉毒碱：脂酰CoA转移酶系统的帮助下进入线粒体衬质，经β-氧化降解成乙酰CoA，在进入三羧酸循环彻底氧化。β-氧化过程包括脱氢、水合、再脱氢和硫解四个步骤，每次β-氧化循环生成FADH2、NADH、乙酰CoA和比原先少两个碳原子的脂酰CoA。此外，某些组织细胞中还存在α-氧化生成α羟脂肪酸或CO2和少一个碳原子的脂肪酸；经ω-氧化生成相应的二羧酸。
萌发的油料种子和某些微生物拥有乙醛酸循环途径。可利用脂肪酸β-氧化生成的乙酰CoA合成苹果酸，为糖异生和其它生物合成提供碳源。乙醛酸循环的两个关键酶是异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶前者催化异柠檬酸裂解成琥珀酸和乙醛酸，后者催化乙醛酸与乙酰CoA生成苹果酸。
（三）脂肪的生物合成
脂肪的生物合成包括三个方面：饱和脂肪酸的从头合成，脂肪酸碳链的延长和不饱和脂肪酸的生成。脂肪酸从头合成的场所是细胞液，需要CO2和柠檬酸的参与，C2供体是糖代谢产生的乙酰CoA。反应有二个酶系参与，分别是乙酰CoA羧化酶系和脂肪酸合成酶系。首先，乙酰CoA在乙酰CoA羧化酶催化下生成，然后在脂肪酸合成酶系的催化下，以ACP作酰基载体，乙酰CoA为C2受体，丙二酸单酰CoA为C2供体，经过缩合、还原、脱水、再还原几个反应步骤，先生成含4个碳原子的丁酰ACP，每次延伸循环消耗一分子丙二酸单酰CoA、两分子NADPH，直至生成软脂酰ACP。产物再活化成软脂酰CoA，参与脂肪合成或在微粒体系统或线粒体系统延长成C18、C20和少量碳链更长的脂肪酸。在真核细胞内，饱和脂肪酸在O2的参与和专一的去饱和酶系统催化下，进一步生成各种不饱和脂肪酸。高等动物不能合成亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸，必须依赖食物供给。
3-磷酸甘油与两分子脂酰CoA在磷酸甘油转酰酶作用下生成磷脂酸，在经磷酸酶催化变成二酰甘油，最后经二酰甘油转酰酶催化生成脂肪。
（四）磷脂的生成
磷脂酸是最简单的磷脂，也是其他甘油磷脂的前体。磷脂酸与CTP反应生成CDP-二酰甘油，在分别与肌醇、丝氨酸、磷酸甘油反应，生成相应的磷脂。磷脂酸水解成二酰甘油，再与CDP-胆碱或CDP-乙醇胺反应，分别生成磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺。
二、习 题
（一）名词解释
1． 1． 必需脂肪酸（essential fatty acid）
2． 2． 脂肪酸的α-氧化(α- oxidation)
3． 3． 脂肪酸的β-氧化(β- oxidation)
4． 4． 脂肪酸的ω-氧化(ω- oxidation)
5． 5． 乙醛酸循环（glyoxylate cycle）
6． 6． 柠檬酸穿梭(citriate shuttle)
7． 7． 乙酰CoA羧化酶系（acetyl-CoA carnoxylase）
8． 8． 脂肪酸合成酶系统（fatty acid synthase system）
9． 9．
（二）填空题：
1． 是动物和许多植物主要的能源贮存形式，是由 与3分子
酯化而成的。
2．在线粒体外膜脂酰CoA合成酶催化下，游离脂肪酸与 和 反应，生成脂肪酸的活化形式 ，再经线粒体内膜 进入线粒体衬质。
3．一个碳原子数为n（n为偶数）的脂肪酸在β-氧化中需经 次β-氧化循环，生成 个乙酰CoA， 个FADH2和 个 NADH+H+。
4.乙醛酸循环中两个关键酶是 和 ,使异柠檬酸避免了在 循环中的两次 反应,实现从乙酰CoA净合成 循环的中间物。
5．脂肪酸从头合成的C2供体是 ，活化的C2供体是 ，还原剂是
。
6．乙酰CoA羧化酶是脂肪酸从头合成的限速酶，该酶以 为辅基，消耗
，催化 与 生成 ，柠檬酸为其 ，长链脂酰CoA为其 ..
7．脂肪酸从头合成中，缩合、两次还原和脱水反应时酰基都连接在 上，它有一个与 一样的 长臂。
8．脂肪酸合成酶复合物一般只合成 ，动物中脂肪酸碳链延长由 或 酶系统催化；植物的脂肪酸碳链延长酶系定位于 。
9．真核细胞中，不饱和脂肪酸都是通过 途径合成的；许多细菌的单烯脂肪酸则是经由 途径合成的。
10．三酰甘油是由 和 在磷酸甘油转酰酶的作用下先形成 ，再由磷酸酶转变成 ，最后在 催化下生成三酰甘油。
11．磷脂合成中活化的二酰甘油供体为 ，在功能上类似于糖原合成中的 或淀粉合成中的 。
（三）选择题
下列哪项叙述符合脂肪酸的β氧化：
A．仅在线粒体中进行
B．产生的NADPH用于合成脂肪酸
C．被胞浆酶催化
D．产生的NADPH用于葡萄糖转变成丙酮酸
E．需要酰基载体蛋白参与
脂肪酸在细胞中氧化降解
A．从酰基CoA开始
B．产生的能量不能为细胞所利用
C．被肉毒碱抑制
D．主要在细胞核中进行
E．在降解过程中反复脱下三碳单位使脂肪酸链变短
3．下列哪些辅因子参与脂肪酸的β氧化：
A ACP B FMN C 生物素 D NAD+
4．下列关于乙醛酸循环的论述哪些是正确的（多选）？
A 它对于以乙酸为唯一碳源的微生物是必要的；
B 它还存在于油料种子萌发时形成的乙醛酸循环体；
C 乙醛酸循环主要的生理功能就是从乙酰CoA合成三羧酸循环的中间产物；
D 动物体内不存在乙醛酸循环，因此不能利用乙酰CoA为糖异生提供原料。
5．脂肪酸从头合成的酰基载体是：
A．ACP B．CoA C．生物素 D．TPP
6．下列关于脂肪酸碳链延长系统的叙述哪些是正确的（多选）？
A．动物的内质网酶系统催化的脂肪酸链延长，除以CoA为酰基载体外，与从头合成相同；
B．动物的线粒体酶系统可以通过β氧化的逆反应把软脂酸延长为硬脂酸；
C．植物的Ⅱ型脂肪酸碳链延长系统分布于叶绿体间质和胞液中，催化软脂酸ACP延长为硬脂酸ACP，以丙二酸单酰ACP为C2供体，NADPH为还原剂；
D．植物的Ⅲ型延长系统结合于内质网，可把C18和C18以上的脂肪酸进一步延长。
7．下列哪些是人类膳食的必需脂肪酸（多选）？
A．油酸 B．亚油酸 C．亚麻酸 D．花生四烯酸
8．下述关于从乙酰CoA合成软脂酸的说法，哪些是正确的（多选）？
A．所有的氧化还原反应都以NADPH做辅助因子；
B．在合成途径中涉及许多物质，其中辅酶A是唯一含有泛酰巯基乙胺的物质；
C．丙二酰单酰CoA是一种“被活化的“中间物；
D．反应在线粒体内进行。
9．下列哪些是关于脂类的真实叙述（多选）？
A．它们是细胞内能源物质；
B．它们很难溶于水
C．是细胞膜的结构成分；
D．它们仅由碳、氢、氧三种元素组成。
10．脂肪酸从头合成的限速酶是：
A．乙酰CoA羧化酶 B．缩合酶
C．β-酮脂酰-ACP还原酶 D．α，β-烯脂酰-ACP还原酶
11．下列关于不饱和脂肪酸生物合成的叙述哪些是正确的（多选）？
A．细菌一般通过厌氧途径合成单烯脂肪酸；
B．真核生物都通过氧化脱氢途径合成单烯脂肪酸，该途径由去饱和酶催化，以NADPH为电子供体，O2的参与；
C．植物体内还存在Δ12-、Δ15 -去饱和酶，可催化油酰基进一步去饱和，生成亚油酸和亚麻酸。
D．植物体内有Δ6-去饱和酶、转移地催化油酰基Δ9 与羧基间进一步去饱和。
12．以干重计量，脂肪比糖完全氧化产生更多的能量。下面那种比例最接近糖对脂肪的产能比例：
A．1:2 B．1:3 C．1:4 D．2:3 E．3:4
13．软脂酰CoA在β-氧化第一次循环中以及生成的二碳代谢物彻底氧化时，ATP的总量是：
A．3ATP B．13ATP C．14 ATP D．17ATP E．18ATP
14．下述酶中哪个是多酶复合体？
A．ACP-转酰基酶
B．丙二酰单酰CoA- ACP-转酰基酶
C．β-酮脂酰-ACP还原酶
D．β-羟脂酰-ACP脱水酶
E．脂肪酸合成酶
15．由3-磷酸甘油和酰基CoA合成甘油三酯过程中，生成的第一个中间产物是下列那种？
A．2-甘油单酯 B．1，2-甘油二酯 C．溶血磷脂酸
D．磷脂酸 E．酰基肉毒碱
16．下述哪种说法最准确地描述了肉毒碱的功能？
A．转运中链脂肪酸进入肠上皮细胞
B．转运中链脂肪酸越过线粒体内膜
C．参与转移酶催化的酰基反应
D．是脂肪酸合成代谢中需要的一种辅酶
（四）是非判断题
（）1. 脂肪酸的β-氧化和α-氧化都是从羧基端开始的。
（）2. 只有偶数碳原子的脂肪才能经β-氧化降解成乙酰CoA.。
（ ）3．脂肪酸从头合成中，将糖代谢生成的乙酰CoA从线粒体内转移到胞液中的化合物是苹果酸。
（）4．脂肪酸的从头合成需要柠檬酸裂解提供乙酰CoA.。
（）5．脂肪酸β-氧化酶系存在于胞浆中。
（）6．肉毒碱可抑制脂肪酸的氧化分解。
（ ）7．萌发的油料种子和某些微生物拥有乙醛酸循环途径，可利用脂肪酸α-氧化生成的乙酰CoA合成苹果酸，为糖异生和其它生物合成提供碳源。
（ ）8．在真核细胞内，饱和脂肪酸在O2的参与下和专一的去饱和酶系统催化下进一步生成各种长链脂肪酸。
（ ）9．脂肪酸的生物合成包括二个方面：饱和脂肪酸的从头合成及不饱和脂肪酸的合成。
（）10．甘油在甘油激酶的催化下，生成α-磷酸甘油，反应消耗ATP，为可逆反应。
（五）完成反应式
1. 脂肪酸 + ATP +（ ）→ （ ）+（ ）+（ ）
催化此反应的酶是：脂酰CoA合成酶
2．甘油二酯 + R3CO-S-CoA → （ ）+ HSCoA
催化此反应的酶是：（ ）
3．乙酰CoA + CO2 + ATP → （ ）+ ADP + Pi
催化此反应的酶是：( )
4．3-磷酸甘油 + （ ）→ （ ）+ NADH + H+
催化此反应的酶是：磷酸甘油脱氢酶
（六）问答题及计算题
1. 按下述几方面，比较脂肪酸氧化和合成的差异：
（1） （1）进行部位；
（2） （2）酰基载体；
（3） （3）所需辅酶
（4） （4）β-羟基中间物的构型
（5） （5）促进过程的能量状态
（6） （6）合成或降解的方向
（7） （7）酶系统
2. 在脂肪生物合成过程中，软脂酸和硬脂酸是怎样合成的？
3. 什么是乙醛酸循环，有何生物学意义？
4. 在脂肪酸合成中，乙酰CoA.羧化酶起什么作用？
5．说明动物、植物、细菌在合成不饱和脂肪酸方面的差异。
6．1mol软脂酸完全氧化成CO2和H2O可生成多少mol ATP？若1g软脂酸完全氧化时的ΔG0ˊ=9kcal,软脂酸的分子量位56.4，试求能量转化为ATP的效率。
7．1mol甘油完全氧化成CO2和H2O时净生成可生成多少mol ATP？假设在外生成NADH都通过磷酸甘油穿梭进入线粒体。
三、习题解答
（一、）名词解释：
1．必需脂肪酸：为人体生长所必需但有不能自身合成，必须从事物中摄取的脂肪酸。在脂肪中有三种脂肪酸是人体所必需的，即亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸。
2.α-氧化：α-氧化作用是以具有3-18碳原子的游离脂肪酸作为底物，有分子氧间接参与，经脂肪酸过氧化物酶催化作用，由α碳原子开始氧化，氧化产物是D-α-羟脂肪酸或少一个碳原子的脂肪酸。
3. 脂肪酸的β-氧化：脂肪酸的β-氧化作用是脂肪酸在一系列酶的作用下，在α碳原子和β碳原子之间断裂，β碳原子氧化成羧基生成含2个碳原子的乙酰CoA和比原来少2个碳原子的脂肪酸。
4. 脂肪酸ω-氧化：ω-氧化是C5、C6、C10、C12脂肪酸在远离羧基的烷基末端碳原子被氧化成羟基，再进一步氧化而成为羧基，生成α,ω-二羧酸的过程。
5. 乙醛酸循环：一种被修改的柠檬酸循环，在其异柠檬酸和苹果酸之间反应顺序有改变，以及乙酸是用作能量和中间物的一个来源。某些植物和微生物体内有此循环，他需要二分子乙酰辅酶A的参与；并导致一分子琥珀酸的合成。
6. 柠檬酸穿梭：就是线粒体内的乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸，然后经内膜上的三羧酸载体运至胞液中，在柠檬酸裂解酶催化下，需消耗ATP将柠檬酸裂解回草酰乙酸和，后者就可用于脂肪酸合成，而草酰乙酸经还原后再氧化脱羧成丙酮酸，丙酮酸经内膜载体运回线粒体，在丙酮酸羧化酶作用下重新生成草酰乙酸，这样就可又一次参与转运乙酰CoA的循环。
7．乙酰CoA羧化酶系：大肠杆菌乙酰CoA羧化酶含生物素羧化酶、生物素羧基载体蛋白（BCCP）和转羧基酶三种组份，它们共同作用催化乙酰CoA的羧化反应，生成丙二酸单酰-CoA。
8．脂肪酸合酶系统：脂肪酸合酶系统包括酰基载体蛋白（ACP）和6种酶，它们分别是：乙酰转酰酶；丙二酸单酰转酰酶；β-酮脂酰ACP合成酶；β-酮脂酰ACP还原酶；β-羟；脂酰ACP脱水酶；烯脂酰ACP还原酶。
（二）填空题
1．脂肪；甘油；脂肪酸
2．ATP-Mg2+ ；CoA-SH；脂酰S-CoA；肉毒碱-脂酰转移酶系统
3．0.5n-1；0.5n；0.5n-1；0.5n-1
4．异柠檬酸裂解酶；苹果酸合成酶；三羧酸；脱羧；三羧酸
5．乙酰CoA；丙二酸单酰CoA；NADPH+H+
6．生物素；ATP；乙酰CoA；HCO3- ；丙二酸单酰CoA；激活剂；抑制剂
7．ACP；CoA；4’-磷酸泛酰巯基乙胺
8．软脂酸；线粒体；内质网；细胞溶质
9．氧化脱氢；厌氧；
10．3-磷酸甘油；脂酰-CoA；磷脂酸；二酰甘油；二酰甘油转移酶
11．CDP-二酰甘油；UDP-G；ADP-G
（三）选择题
1．A： 脂肪酸β-氧化酶系分布于线粒体基质内。酰基载体蛋白是脂肪酸合成酶系的蛋白辅酶。脂肪酸β-氧化生成NADH，而葡萄糖转变成丙酮酸需要NAD+。
2．A：脂肪酸氧化在线粒体进行，连续脱下二碳单位使烃链变短。产生的ATP供细胞利用。肉毒碱能促进而不是抑制脂肪酸氧化降解。脂肪酸形成酰基CoA后才能氧化降解。
3．D：参与脂肪酸β-氧化的辅因子有CoASH, FAD ,NAD+, FAD。
4．ABCD：
5．A：脂肪酸从头合成的整个反应过程需要一种脂酰基载体蛋白即ACP的参与。
6．ABCD：
7．BCD：必需脂肪酸一般都是不饱和脂肪酸，它们是亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸。
8．AC：在脂肪酸合成中以NADPH为供氢体，在脂肪酸氧化时以FAD和NAD+两者做辅助因子。在脂肪酸合成中，酰基载体蛋白和辅酶A都含有泛酰基乙胺，乙酰CoA羧化成丙二酸单酰CoA，从而活化了其中乙酰基部分，以便加在延长中的脂肪酸碳键上。脂肪酸合成是在线粒体外，而氧化分解则在线粒体内进行。
9．ABC：脂类是难溶于水、易溶于有机溶剂的一类物质。脂类除含有碳、氢、氧外还含有氮及磷。脂类的主要储存形式是甘油三酯，后者完全不能在水中溶解。脂类主要的结构形式是磷脂，磷脂能部分溶解于水。
10．A：乙酰CoA羧化酶催化的反应为不可逆反应。
11．ABC：
12．A：甘油三酯完全氧化，每克产能为9.3千卡；糖或蛋白质为4.1千卡/克。则脂类产能约为糖或蛋白质的二倍。
13．D：软脂酰CoA在β-氧化第一次循环中产生乙酰CoA、FADH2、NADH+H+以及十四碳的活化脂肪酸个一分子。十四碳脂肪酸不能直接进入柠檬酸循环彻底氧化。FADH2和NADH+H+进入呼吸链分别生成2ATP和3ATP。乙酰CoA进入柠檬酸循环彻底氧化生成12ATP。所以共生成17ATP。
14．E：
15．D：3-磷酸甘油和两分子酰基辅酶A反应生成磷脂酸。磷脂酸在磷脂酸磷酸酶的催化下水解生成磷酸和甘油二酯，后者与另一分子酰基辅酶A反应生成甘油三酯。
16．C：肉毒碱转运胞浆中活化的长链脂肪酸越过线粒体内膜。位于线粒体内膜外侧的肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ催化脂酰基由辅酶A转给肉毒碱，位于线粒体内膜内侧的肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ催化脂酰基还给辅酶A。中链脂肪酸不需借助肉毒碱就能通过线粒体内膜或细胞质膜。
（四）是非题
1. 1. 对：
2. 2. 错：
3. 3. 错：脂肪酸从头合成中，将糖代谢生成的乙酰CoA从线粒体内转移到胞液中的化合物 是柠檬酸
4. 4. 对：
5. 5. 错：脂肪酸β-氧化酶系存在于线粒体。
6. 6. 错：肉毒碱可促进脂肪酸的氧化分解。
7. 7. 错：萌发的油料种子和某些微生物拥有乙醛酸循环途径，可利用脂肪酸β-氧化生成 的乙酰CoA合成苹果酸，为糖异生和其它生物合成提供碳源。
8. 8. 错：在真核细胞内，饱和脂肪酸在O2的参与下和专一的去饱和酶系统催化下进一步生成各种不饱和脂肪酸。
9. 9. 错：脂肪酸的生物合成包括三个方面：饱和脂肪酸的从头合成、脂肪酸碳链的延长及不饱和脂肪酸的合成。
10．错：甘油在甘油激酶的催化下，生成α-磷酸甘油，反应消耗ATP，为不可逆反应
（五）完成反应式
1. 脂肪酸 + ATP +（CoA）→ （脂酰-S-CoA）+（AMP）+（PPi）
催化此反应的酶是：脂酰CoA合成酶
2．甘油二酯 + R3CO-S-CoA → （甘油三酯）+ HSCoA
催化此反应的酶是：（甘油三酯转酰基酶）
3．乙酰CoA + CO2 + ATP → （丙二酰单酰CoA ）+ ADP + Pi
催化此反应的酶是：（丙二酰单酰CoA 羧化酶）
4．3-磷酸甘油 + （NAD+）→ （磷酸二羟丙酮）+ NADH + H+
催化此反应的酶是：磷酸甘油脱氢酶
（六）问答题及计算题（解题要点）
1． 1． 答：氧化在线粒体，合成在胞液；氧化的酰基载体是辅酶A，合成的酰基载体是酰基载体蛋白；氧化是FAD和NAD+，合成是NADPH；氧化是L型，合成是D型。氧化不需要CO2，合成需要CO2；氧化为高ADP水平，合成为高ATP水平。氧化是羧基端向甲基端，合成是甲基端向羧基端；脂肪酸合成酶系为多酶复合体，而不是氧化酶。
2． 2． 答：（1）软脂酸合成：软脂酸是十六碳饱和脂肪酸，在细胞液中合成，合成软脂酸需要两个酶系统参加。一个是乙酰CoA羧化酶，他包括三种成分，生物素羧化酶、生物素羧基载体蛋白、转羧基酶。由它们共同作用，催化乙酰CoA转变为丙二酸单酰CoA。另一个是脂肪酸合成酶，该酶是一个多酶复合体，包括6种酶和一个酰基载体蛋白，在它们的共同作用下，催化乙酰CoA和丙二酸单酰CoA，合成软脂酸其反应包括4步，即缩合、还原、脱水、再缩合，每经过4步循环，可延长2个碳。如此进行，经过7次循环即可合成软脂酰—ACP。软脂酰—ACP在硫激酶作用下分解，形成游离的软脂酸。软脂酸的合成是从原始材料乙酰CoA开始的所以称之为从头合成途径。
（2）硬脂酸的合成，在动物和植物中有所不同。在动物中，合成地点有两处，
即线粒体和粗糙内质网。在线粒体中，合成硬脂酸的碳原子受体是软脂酰CoA，碳原子的给体是乙酰CoA。在内质网中，碳原子的受体也是软脂酰CoA，但碳原子的给体是丙二酸单酰CoA。在植物中，合成地点是细胞溶质。碳原子的受体不同于动物，是软脂酰ACP；碳原子的给体也不同与动物，是丙二酸单酰ACP。在两种生物中，合成硬脂酸的还原剂都是一样的。
1． 1．答：乙醛酸循环是一个有机酸代谢环，它存在于植物和微生物中，在动物组织中尚未发现。乙醛酸循环反应分为五步（略）。总反应说明，循环每转1圈需要消耗2分子乙酰CoA，同时产生1分子琥珀酸。琥珀酸产生后，可进入三羧酸循环代谢，或者变为葡萄糖。
乙醛酸循环的意义有如下几点：（1）乙酰CoA经乙醛酸循环可琥珀酸等有机酸，这些有机酸可作为三羧酸循环中的基质。（2）乙醛酸循环是微生物利用乙酸作为碳源建造自身机体的途径之一。（3）乙醛酸循环是油料植物将脂肪酸转变为糖的途径。
2． 2．答：在饱和脂肪酸的生物合成中，脂肪酸碳链的延长需要丙二酸单酰CoA。乙酰CoA羧化酶的作用就是催化乙酰CoA和HCO3-合成丙二酸单酰CoA，为脂肪酸合成提供三碳化合物。乙酰CoA羧化酶催化反应（略）。乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成反应中的一种限速调节酶，它受柠檬酸的激活，但受棕榈酸的反馈抑制。
3． 3．答：在植物中，不仅可以合成单不饱和脂肪酸，而且可以合成多不饱和脂肪酸，例如亚油酸、亚麻酸和桐油酸等。植物体中单不饱和脂肪酸的合成，主要是通过氧化脱氢途径进行。这个氧化脱氢反应需要氧分子和NADPH+H+参加，另外还需要黄素蛋白和铁氧还蛋白参加，由去饱和酶催化。植物体中多不饱和脂肪酸的合成，主要是在单不饱和脂肪酸基础上进一步氧化脱氢，可生成二烯酸和三烯酸，由专一的去饱和酶催化并需氧分子和NADPH+H+参加。
在哺乳动物中，仅能合成单不饱和脂肪酸，如油酸，不能合成多不饱和脂肪酸，动物体内存在的多不饱和脂肪酸，如亚油酸等，完全来自植物油脂，由食物中摄取。动物体内单不饱和脂肪酸的合成，是通过氧化脱氢途径进行的。由去饱和酶催化，该酶存在于内质网膜上，反应需要氧分子和NADPH+H+参与，此外还需要细胞色素b5和细胞色素b5还原酶存在，作为电子的传递体。整个过程传递4个电子，所形成的产物含顺式—9—烯键。
细菌中，不饱和脂肪酸的合成不同于动、植物，动植物是通过有氧途径，而细菌是通过厌氧途径，细菌先通过脂肪酸合成酶系，合成十碳的β-羟癸酰-SACP；然后在脱水酶作用下，形成顺—β，γ癸烯酰SACP;再在此化合物基础上，形成不同长度的单烯酰酸.
（七）计算题
1．答：软脂酸经β-氧化，则生成8个乙酰CoA，7个FADH2和7个NADH+H+。
乙酰CoA在三羧酸循环中氧化分解，一个乙酰CoA生成12个ATP，
所以 12×8=96ATP，7个FADH2经呼吸链氧化可生成2×7=14 ATP，
7NADH+H+经呼吸链氧化可生成3×7=21 ATP，三者相加，减去消耗掉1个ATP，实得96+14+21-1=130mol/LATP。
每有1mol/L软脂酸氧化，即可生成130mol/LATP。
软脂酸的分子量为256.4，所以软脂酸氧化时的ΔG0ˊ=256.4×9000=2.31×106cal/mol,130molATP贮存能量7.3×130=949Kcal
贮存效率=949×100/2.31×103=41.08%
2. 答：甘油磷酸化消耗 -1ATP
磷酸甘油醛脱氢，FADH2，生成 2 ATP
磷酸二羟丙酮酵解生成 2 ATP
磷酸甘油醛脱氢NAD、NADH（H+）穿梭生成 2或3 ATP
丙酮酸完全氧化 15 ATP
20或21 mol/LATP 第八章 含氮化合物代谢
一、知识要点
蛋白质和核酸是生物体中有重要功能的含氮有机化合物，它们共同决定和参与多种多样的生命活动。在自然界的氮素循环中，大气是氮的主要储库，微生物通过固氮酶的作用将大气中的分子态氮转化成氨，硝酸还原酶和亚硝酸还原酶也可以将硝态氮还原为氨，在生物体中氨通过同化作用和转氨基作用等方式转化成有机氮，进而参与蛋白质和核酸的合成。
（一）蛋白质和氨基酸的酶促降解
在蛋白质分解过程中，蛋白质被蛋白酶和肽酶降解成氨基酸。氨基酸用于合成新的蛋白质或转变成其它含氮化合物（如卟啉、激素等），也有部分氨基酸通过脱氨和脱羧作用产生其它活性物质或为机体提供能量，脱下的氨可被重新利用或经尿素循环转变成尿素排出体外。
（二）氨基酸的生物合成
转氨基作用是氨基酸合成的主要方式。转氨酶以磷酸吡哆醛为辅酶，谷氨酸是主要的氨基供体，氨基酸的碳架主要来自糖代谢的中间物。不同的氨基酸生物合成途径各不相同，但它们都有一个共同的特征，就是所有氨基酸都不是以CO2和NH3为起始原料从头合成的，而是起始于三羧酸循环、糖酵解途径和磷酸戊糖途径的中间物。不同生物合成氨基酸的能力不同，植物和大部分微生物能合成全部20种氨基酸，而人和其它哺乳动物及昆虫等只能合成部分氨基酸，机体不能合成的氨基酸称为必须氨基酸，人有八种必需氨基酸，它们是：Lys、Trp、Phe、Val、Thr、Leu、Ile和Met。
（三）核酸的酶促降解
核酸通过核酸酶降解成核苷酸，核苷酸在核苷酸酶的作用下可进一步降解为碱基、戊糖和磷酸。戊糖参与糖代谢，嘌呤碱经脱氨、氧化生成尿酸，尿酸是人类和灵长类动物嘌呤代谢的终产物。其它哺乳动物可将尿酸进一步氧化生成尿囊酸。植物体内嘌呤代谢途径与动物相似，但产生的尿囊酸不是被排出体外，而是经运输并贮藏起来，被重新利用。
嘧啶的降解过程比较复杂。胞嘧啶脱氨后转变成尿嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧啶经还原、水解、脱氨、脱羧分别产生β-丙氨酸和β-氨基异丁酸，两者经脱氨后转变成相应的酮酸，进入TCA循环进行分解和转化。β-丙氨酸还参与辅酶A的合成。
（四）核苷酸的生物合成
生物能利用一些简单的前体物质从头合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸。嘌呤核苷酸的合成起始于5-磷酸核糖经磷酸化产生的5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。合成原料是二氧化碳、甲酸盐、甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酰氨。首先合成次黄嘌呤核苷酸，再转变成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。嘧啶核苷酸的合成原料是二氧化碳、氨、天冬氨酸和PRPP，首先合成尿苷酸，再转变成UDP、UTP和CTP。
在二磷酸核苷水平上，核糖核苷二磷酸（NDP）可转变成相应的脱氧核糖核苷二磷酸。催化此反应的酶为核糖核苷酸还原酶系，此酶由核苷二磷酸还原酶、硫氧还蛋白和硫氧还蛋白还原酶组成。脱氧胸苷酸（dTMP）的合成是由脱氧尿苷酸（dUMP）经甲基化生成的。
二、习 题
（一）名词解释
1．蛋白酶（Proteinase）
2．肽酶（Peptidase）
3．氮平衡（Nitrogen balance）
4．生物固氮（Biological nitrogen fixation）
5．硝酸还原作用（Nitrate reduction）
6．氨的同化（Incorporation of ammonium ions into organic molecules）
7．转氨作用（Transamination）
8．尿素循环（Urea cycle）
9．生糖氨基酸（Glucogenic amino acid）
10．生酮氨基酸（Ketogenic amino acid）
11．核酸酶（Nuclease）
12．限制性核酸内切酶（Restriction endonuclease）
13．氨基蝶呤（Aminopterin）
14．一碳单位（One carbon unit）
（二）英文缩写符号
1．GOT 2．GPT 3．APS 4．PAL 5．PRPP
6．SAM 7．GDH 8．IMP
（三）填空
1．生物体内的蛋白质可被 和 共同作用降解成氨基酸。
2．多肽链经胰蛋白酶降解后，产生新肽段羧基端主要是 和 氨基酸残基。
3．胰凝乳蛋白酶专一性水解多肽链由 族氨基酸 端形成的肽键。
4．氨基酸的降解反应包括 、 和 作用。
5．转氨酶和脱羧酶的辅酶通常是 。
6．谷氨酸经脱氨后产生 和氨，前者进入 进一步代谢。
7．尿素循环中产生的 和 两种氨基酸不是蛋白质氨基酸。
8．尿素分子中两个N原子，分别来自 和 。
9．生物固氮作用是将空气中的 转化为 的过程。
10．固氮酶由 和 两种蛋白质组成，固氮酶要求的反应条件是 、 和 。
11．硝酸还原酶和亚硝酸还原酶通常以 或 为还原剂。
12．芳香族氨基酸碳架主要来自糖酵解中间代谢物 和磷酸戊糖途径的中间代谢物 。
13．组氨酸合成的碳架来自糖代谢的中间物 。
14．氨基酸脱下氨的主要去路有 、 和 。
15．胞嘧啶和尿嘧啶经脱氨、还原和水解产生的终产物为 。
16．参与嘌呤核苷酸合成的氨基酸有 、 和 。
17．尿苷酸转变为胞苷酸是在 水平上进行的。
18．脱氧核糖核苷酸的合成是由 酶催化的，被还原的底物是 。
19．在嘌呤核苷酸的合成中,腺苷酸的C-6氨基来自 ；鸟苷酸的C-2氨基来自 。
20．对某些碱基顺序有专一性的核酸内切酶称为 。
21．多巴是 经 作用生成的。
22．生物体中活性蛋氨酸是 ，它是活泼 的供应者。
（四）选择题
1．转氨酶的辅酶是：
A．NAD+ B．NADP+ C．FAD D．磷酸吡哆醛
2．下列哪种酶对有多肽链中赖氨酸和精氨酸的羧基参与形成的肽键有专一性：
A．羧肽酶 B．胰蛋白酶
C．胃蛋白酶 D．胰凝乳蛋白酶
3．参与尿素循环的氨基酸是：
A．组氨酸 B．鸟氨酸 C．蛋氨酸 D．赖氨酸
4．γ-氨基丁酸由哪种氨基酸脱羧而来:
A．Gln B．His C．Glu D．Phe
5．经脱羧后能生成吲哚乙酸的氨基酸是：
A．Glu B． His C． Tyr D． Trp
6．L-谷氨酸脱氢酶的辅酶含有哪种维生素：
A．VB1 B． VB2 C． VB3 D． VB5
7．磷脂合成中甲基的直接供体是：
A．半胱氨酸 B．S-腺苷蛋氨酸 C．蛋氨酸 D．胆碱
8．在尿素循环中，尿素由下列哪种物质产生：
A．鸟氨酸 B．精氨酸 C．瓜氨酸 D．半胱氨酸
9．需要硫酸还原作用合成的氨基酸是：
A．Cys B．Leu C．Pro D．Val
10．下列哪种氨基酸是其前体参入多肽后生成的：
A．脯氨酸 B．羟脯氨酸 C．天冬氨酸 D．异亮氨酸
11．组氨酸经过下列哪种作用生成组胺的：
A．还原作用 B．羟化作用
C．转氨基作用 D．脱羧基作用
12．氨基酸脱下的氨基通常以哪种化合物的形式暂存和运输：
A．尿素 B．氨甲酰磷酸 C．谷氨酰胺 D．天冬酰胺
13．丙氨酸族氨基酸不包括下列哪种氨基酸：
A．Ala B．Cys C．Val D．Leu
14．组氨酸的合成不需要下列哪种物质：
A．PRPP B．Glu C．Gln D．Asp
15．合成嘌呤和嘧啶都需要的一种氨基酸是：
A．Asp B．Gln C．Gly D．Asn
16．生物体嘌呤核苷酸合成途径中首先合成的核苷酸是：
A．AMP B．GMP C．IMP D．XMP
17．人类和灵长类嘌呤代谢的终产物是：
A．尿酸 B．尿囊素 C．尿囊酸 D．尿素
18．从核糖核苷酸生成脱氧核糖核苷酸的反应发生在：
A．一磷酸水平 B．二磷酸水平
C．三磷酸水平 D．以上都不是
19．在嘧啶核苷酸的生物合成中不需要下列哪种物质：
A．氨甲酰磷酸 B．天冬氨酸
C．谷氨酰氨 D．核糖焦磷酸
20．用胰核糖核酸酶降解RNA，可产生下列哪种物质：
A．3′-嘧啶核苷酸 B．5′-嘧啶核苷酸
C．3′-嘌呤核苷酸 D．5′-嘌呤核苷酸
（五）是非判断题
（ ）1．蛋白质的营养价值主要决定于氨基酸酸的组成和比例。
（ ）2．谷氨酸在转氨作用和使游离氨再利用方面都是重要分子。
（ ）3．氨甲酰磷酸可以合成尿素和嘌呤。
（ ）4．半胱氨酸和甲硫氨酸都是体内硫酸根的主要供体。
（ ）5．生物固氮作用需要厌氧环境，是因为钼铁蛋白对氧十分敏感。
（ ）6．磷酸吡哆醛只作为转氨酶的辅酶。
（ ）7．在动物体内，酪氨酸可以经羟化作用产生去甲肾上腺素和肾上腺素。
（ ）8．固氮酶不仅能使氮还原为氨，也能使质子还原放出氢气。
（ ）9．芳香族氨基酸都是通过莽草酸途径合成的。
（ ）10．丝氨酸能用乙醛酸为原料来合成。
（ ）11．限制性内切酶的催化活性比非限制性内切酶的催化活性低。
（ ）12．尿嘧啶的分解产物β-丙氨酸能转化成脂肪酸。
（ ）13．嘌呤核苷酸的合成顺序是，首先合成次黄嘌呤核苷酸，再进一步转化为腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。
（ ）14．嘧啶核苷酸的合成伴随着脱氢和脱羧反应。
（ ）15．脱氧核糖核苷酸的合成是在核糖核苷三磷酸水平上完成的。
（六）反应方程式
1. 谷氨酸 + NAD(P)+ + H2O 一→（ ） + NAD(P)H +NH3
催化此反应的酶是：（ ）
2．谷氨酸 + NH3 + ATP 一→ （ ） + （ ） + Pi + H2O
催化此反应的酶是：（ ）
3．谷氨酸 + （ ） 一→（ ） + 丙氨酸
催化此反应的酶是：谷丙转氨酶
4． 5′磷酸核糖 + ATP 一→ （ ）+（ ）
催化此反应的酶是：PRPP合成酶：
5． NMP + ATP → （ ） + ADP
催化此反应的酶是：（ ）
1． 1．dUMP + N5,10亚甲四氢叶酸 → （ ） + （ ）
催化此反应的酶是：胸腺嘧啶核苷酸合酶：
（七）问答题
1．举例说明氨基酸的降解通常包括哪些方式？
2．用反应式说明α-酮戊二酸是如何转变成谷氨酸的，有哪些酶和辅因子参与？
3．什么是尿素循环，有何生物学意义？
4．什么是必需氨基酸和非必需氨基酸？
5．为什么说转氨基反应在氨基酸合成和降解过程中都起重要作用？
6．核酸酶包括哪几种主要类型？
7．嘌呤核苷酸分子中各原子的来源及合成特点怎样？
8．嘧啶核苷酸分子中各原子的来源及合成特点怎样？
三、参考答案
（一）名词解释
1．蛋白酶：以称肽链内切酶（Endopeptidase），作用于多肽链内部的肽键，生成较原来含氨基酸数少的肽段，不同来源的蛋白酶水解专一性不同。
2．肽酶：只作用于多肽链的末端，根据专一性不同，可在多肽的N-端或C-端水解下氨基酸，如氨肽酶、羧肽酶、二肽酶等。
3．氮平衡：正常人摄入的氮与排出氮达到平衡时的状态，反应正常人的蛋白质代谢情况。
4．生物固氮：利用微生物中固氮酶的作用，在常温常压条件下将大气中的氮还原为氨的过程（N2 + 3H2→ 2 NH3）。
5．硝酸还原作用：在硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的催化下，将硝态氮转变成氨态氮的过程，植物体内硝酸还原作用主要在叶和根进行。
6．氨的同化：由生物固氮和硝酸还原作用产生的氨，进入生物体后被转变为含氮有机化合物的过程。
7．转氨作用：在转氨酶的作用下，把一种氨基酸上的氨基转移到α-酮酸上，形成另一种氨基酸。
8．尿素循环：尿素循环也称鸟氨酸循环，是将含氮化合物分解产生的氨转变成尿素的过程，有解除氨毒害的作用。
9．生糖氨基酸：在分解过程中能转变成丙酮酸、α-酮戊二酸乙、琥珀酰辅酶A、延胡索酸和草酰乙酸的氨基酸称为生糖氨基酸。
10．生酮氨基酸：在分解过程中能转变成乙酰辅酶A和乙酰乙酰辅酶A的氨基酸称为生酮氨基酸。
11．核酸酶：作用于核酸分子中的磷酸二酯键的酶，分解产物为寡核苷酸或核苷酸，根据作用位置不同可分为核酸外切酶和核酸内切酶。
12．限制性核酸内切酶：能作用于核酸分子内部，并对某些碱基顺序有专一性的核酸内切酶，是基因工程中的重要工具酶。
13．氨基蝶呤：对嘌呤核苷酸的生物合成起竞争性抑制作用的化合物，与四氢叶酸结构相似，又称氨基叶酸。
14．一碳单位：仅含一个碳原子的基团如甲基（CH3-、亚甲基（CH2=）、次甲基（CH≡）、甲酰基（O=CH-)、亚氨甲基（HN=CH-）等，一碳单位可来源于甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸等氨基酸，一碳单位的载体主要是四氢叶酸，功能是参与生物分子的修饰。
（二）英文缩写符号
1．GOT（Glutamate-oxaloacetate transaminase）：谷草转氨酶，
2．GPT（Glutamate-pyruvate transaminase）：谷丙转氨酶
3．APS（Adenosine phosphosulfate）：腺苷酰硫酸
4．PAL（Pheny-lalanine ammonia lyase）：苯丙氨酸解氨酶
5．PRPP（Phosphoribosyl pyrophosate）：5-磷酸核糖焦磷酸
6．SAM （S-adenoymethionine）：S-腺苷蛋氨酸
7．GDH （Glutamate drhyddrogenase）：谷氨酸脱氢酶
8．IMP（Inosinic acid）：次黄嘌呤核苷酸
（三）填空
1．蛋白酶；肽酶
2．赖氨酸；精氨酸
3．芳香；羧基
4．脱氨；脱羧；羟化
5．磷酸吡哆醛
6．α-酮戊二酸；三羧酸循环；
7．鸟氨酸；瓜氨酸
8．氨甲酰磷酸；天冬氨酸
9．N2；HN3
10．钼铁蛋白；铁蛋白；还原剂；ATP；厌氧环境
11．NAD（P）；铁氧还蛋白
12．磷酸烯醇式丙酮酸；4-磷酸赤藓糖
13．核糖
14．生成尿素；合成谷氨酰胺；再合成氨基酸
15．β-丙氨酸
16．甘氨酸；天冬氨酸；谷氨酰胺
17．尿苷三磷酸
18．核糖核苷二磷酸还原酶；核苷二磷酸
19．天冬氨酸；谷氨酰胺
20．限制性核酸内切酶
21．酪氨酸；羟化
22．S-腺苷蛋氨酸；甲基
（四）选择题
1．（D）A、B和C通常作为脱氢酶的辅酶，磷酸吡哆醛可作为转氨酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶。
2．（B）胰蛋白酶属于肽链内切酶，专一水解带正电荷的碱性氨基酸羧基参与形成的肽键；羧肽酶是外肽酶，在蛋白质的羧基端逐个水解氨基酸；胰凝乳蛋白酶能专一水解芳香族氨基酸羧基参与形成的肽键；胃蛋白质酶水解专一性不强。
3．（B）氨基酸降解后产生的氨累积过多会产生毒性。游离的氨先经同化作用生成氨甲酰磷酸，再与鸟氨酸反应进入尿素循环（也称鸟氨酸循环），产生尿素排出体外。
4．（C）
5．（D）
6．（D）谷氨酸脱氢酶催化的反应要求NAD+和NADP+，NAD+和NADP+是含有维生素B5（烟酰胺）的辅酶。焦磷酸硫胺素是维生素B1的衍生物，常作为α-酮酸脱羧酶和转酮酶的辅酶。FMN和FAD是维生素B2的衍生物，是多种氧化还原酶的辅酶。辅酶A是含有维生素B3的辅酶，是许多酰基转移酶的辅酶。
7．（B）S-腺苷蛋氨酸是生物体内甲基的直接供体。
8．（B）尿素循环中产生的精氨酸在精氨酸酶的作用下水解生成尿素和鸟氨酸。
9．（A）半胱氨酸的合成需要硫酸还原作用提供硫原子。半胱氨酸降解也是生物体内生成硫酸根的主要来源。
10．（B）羟脯氨酸不直接参与多肽合成，而是多肽形成后在脯氨酸上经脯氨酸羟化酶催化形成的。是胶原蛋白中存在的一种稀有氨基酸。
11．（D）组氨是组氨酸经脱羧基作用生成的。催化此反应的酶是组氨酸脱羧酶，此酶与其它氨基酸脱羧酶不同，它的辅酶不是磷酸吡哆醛。
12．（C）谷氨酰胺可以利用谷氨酸和游离氨为原料，经谷氨酰胺合酶催化生成，反应消耗一分子ATP。
13．（B）
14．（D）
15．（A）
16．（C）在嘌呤核苷酸生物合成中首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），次黄嘌呤核苷酸氨基化生成嘌呤核苷酸，次黄嘌呤核苷酸先氧化成黄嘌呤核苷酸（XMP），再氨基化生成鸟嘌呤核苷酸。
17．（A）人类、灵长类、鸟类及大多数昆虫嘌呤代谢的最终产物是尿酸，其它哺乳动物是尿囊素，某些硬骨鱼可将尿囊素继续分解为尿囊酸，大多数鱼类生成尿素。
18．（B）脱氧核糖核苷酸的合成，是以核糖核苷二磷酸为底物，在核糖核苷二磷酸还原酶催化下生成的。
19．（C）
20．（A）胰核糖核酸酶是具有高度专一性的核酸内切酶，基作用位点为嘧啶核苷-3′磷酸基与下一个核苷酸的-5′羟基形成的酯键。因此，产物是3′嘧啶核苷酸或以3′嘧啶核苷酸结尾的寡核苷酸。
（五）是非判断题
1．对：摄入蛋白质的营养价值，在很大程度上决定于蛋白质中必需氨基酸的组成和比例，必需氨基酸的组成齐全，且比例合理的蛋白质营养价值高。
2．对：在转氨基作用中谷氨酸是最主要的氨基供体，用于合成其它氨基酸；谷氨酸也可在谷氨酰氨合成酶的催化下结合游离氨形成谷氨酰氨，谷氨酰氨再与α-酮戊二酸反应生成二分子谷氨酸，使游离氨得到再利用。
3．错：氨甲酰磷酸可以经尿素循环生成尿素，也参与嘧啶核苷酸的合成，但与嘌呤核苷酸的合成无关。
4．错：半胱氨酸体内硫酸根的主要供体，甲硫氨酸是体内甲基的主要供体。
5．错：固氮酶包括钼铁蛋白和铁蛋白二种蛋白质组分，其中铁蛋白对氧十分敏感，要求严格厌氧环境，以便有较低的氧化还原电位还原钼铁蛋白。
6．错：磷酸吡哆醛徐作为转氨酶的辅酶外，还可作为脱羧酶和消旋酶的辅酶。
7．对：酪氨酸在酪氨酸酶催化下发生羟化生成多巴（3，4-二羟苯丙氨酸），多巴脱羧生成多巴胺（3 第九章 核酸的生物合成
一、知识要点
在细胞分裂过程中通过DNA的复制把遗传信息由亲代传递给子代，在子代的个体发育过程中遗传信息由DNA传递到RNA，最后翻译成特异的蛋白质；在RNA病毒中RNA具有自我复制的能力，并同时作为mRNA，指导病毒蛋白质的生物合成；在致癌RNA病毒中，RNA还以逆转录的方式将遗传信息传递给DNA分子。这种遗传信息的流向称为中心法则。
复制是指以原来DNA分子为模板，合成出相同DNA分子的过程；转录是在DNA（或RNA）分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA（或DNA）的过程；翻译是在以rRNA和蛋白质组成的核糖核蛋白体上，以mRNA为模板，根据每三个相邻核苷酸决定一种氨基酸的三联体密码规则，由tRNA运送氨基酸，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程。
（一） DNA的生物合成
在DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先行解旋和分开，然后以每条链为模板，按照碱基配对原则，在这两条链上各形成一条互补链，这样从亲代DNA的分子可以精确地复制成2个子代DNA分子。每个子代DNA分子中，有一条链是从亲代DNA来的，另一条则是新形成的，这叫做半保留复制。通过14N和15N标记大肠杆菌实验证实了半保留复制。
1．复制的起始点与方向
DNA分子复制时，在亲代分子一个特定区域内双链打开，随之以两股链为模板复制生成两个子代DNA双链分子。开始时复制起始点呈现一叉形（或Y形），称之为复制叉。DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此特定部位称为复制起始点（origin of replication），可以用ori表示。在原核生物中复制起始点常位于染色体的一个特定部位，即只有一个起始点。真核生物的染色体是在几个特定部位上进行DNA复制的，有几个复制起始点的。酵母基因组与真核生物基因组相同，具有多个复制起始点。
复制的方向可以有三种不同的机制。其一是从两个起始点开始，各以相反的单一方向生长出一条新链，形成两个复制叉。其二是从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉。其三是从一个起始点开始，沿两个相反的方向各生长出两条链，形成两个复制叉。
2．DNA聚合反应有关的酶及相关蛋白因子
DNA的合成是以四种三磷酸脱氧核糖核苷为底物的聚合反应，该过程除了需要酶的催化之外，还需要适量的DNA为模板，RNA（或DNA）为引物和镁离子的参与。催化这个反应的酶也有多种：DNA聚合酶、RNA引物合成酶（即引发酶）、DNA连接酶、拓扑异构酶、解螺旋酶及多种蛋白质因子参与。
3．DNA的复制过程
DNA的复制按一定的规律进行，双螺旋的DNA是边解开边合成新链的。复制从特定位点开始，可以单向或双向进行，但是以双向复制为主。由于DNA双链的合成延伸均为5′→3′的方向，因此复制是以半不连续的方式进行，即其中一条链相对地连续合成，称之为领头链，另一条链的合成是不连续的，称为随后链。在DNA复制叉上进行的基本活动包括双链的解开；RNA引物的合成；DNA链的延长；切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段。
（二）逆向转录
在逆转录酶作用下，以RNA为模板，按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称为逆向转录。逆转录酶需要以RNA（或DNA）为模板，以四种dNTP为原料，要求短链RNA（或DNA）作为引物，此外还需要适当浓度的二价阳离子Mg2+和Mn2+，沿5′→3′方向合成DNA，形成RNA-DNA杂交分子（或DNA双链分子）。逆转录酶是一种多功能酶，它除了具有以RNA为模板的DNA聚合酶和以DNA为模板的DNA聚合酶活性外还兼有RNaseH、DNA内切酶、DNA拓扑异构酶、DNA解链酶和tRNA结合的活性。
几乎所有真核生物的mRNA分子的3′末端都有一段多聚腺苷酸。当加入寡聚dT作引物时，mRNA就可以成为逆转录酶的模板，在体外合成与其互补的DNA，称为cDNA。
（三）DNA突变
DNA突变 是指DNA的碱基顺序发生突然而永久性地变化，从而影响DNA的复制，并使DNA的转录和翻译也跟着改变，表现出异常的遗传特征。DNA的突变可以有几种形式：（1）一个或几个碱基对被置换；（2）插入一个或几个碱基对；（3）一个或多个碱基对缺失。置换和插入的变化是可逆的，缺失则是不可逆的。最常见的突变形式是碱基对的置换。嘌呤碱之间或嘧啶碱之间的置换称为转换，嘌呤和嘧啶之间的置换称为颠换。突变有自发突变和诱发突变。在DNA的合成中，自发突变的机率很低，大约每109个碱基对发生一次突变；各种RNA肿瘤病毒具有很高的自发突变频率。诱发突变可以由物理因素或化学因素引起，物理因素如电离辐射和紫外光等均可以诱发突变。化学因素的诱变，如脱氨剂和烷化试剂均可诱发突变。亚硝酸为强脱氨剂，可使腺嘌呤转变为次黄嘌呤，鸟嘌呤转变为黄嘌呤，胞嘧啶转变为尿嘧啶，而导致碱基配对错误。烷化剂如硫酸二甲酯（DMS）可使鸟嘌呤的N7位氮原子甲基化，使之成为带一个正电荷的季铵基团，减弱N9位上的N-糖苷键，至使脱氧核糖苷键不稳定，发生水解而丢失嘌呤碱，以后可被其它碱基取代，或引起DNA的链断裂。
（四）DNA损伤与修复
某些物理化学因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，都能引起生物突变和致死。因为它们均能作用于DNA，造成其结构和功能的破坏。但细胞内具有一系列起修复作用的酶系统，可以除去DNA上的损伤，恢复DNA的正常双螺旋结构。目前已经知道有四种修复系统：光复活，切除修复，重组修复和诱导修复。后三种机制不需要光照，因此又称为暗修复。
1．光复活
光复活的机制是可见光（最有效波长为400nm左右）激活了光复活酶，它能分解由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体。光复活作用是一种高度专一的修复方式。
2．切除修复
又称为复制前修复。所谓切除修复，即是在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢复正常结构的过程。这是比较普遍的一种修复机制，它对多种损伤均能起修复作用。参与切除修复的酶主要有：特异的核酸内切酶、外切酶、聚合酶和连接酶。
3．重组修复
遗传信息有缺损的子代DNA分子可通过遗传重组而加以弥补，即从完整的母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再合成的序列来补上母链的空缺。此过程称为重组修复，因为发生在复制之后，又称为复制后修复。
参与重组修复的酶系统包括与重组有关的主要酶类以及修复合成的酶类。重组基因rec A编码的蛋白质，具有交换DNA链的活力。rec A蛋白被认为在DNA重组和重组修复中均起着关键的作用。rec B和rec C基因分别编码核酸外切酶V的两个亚基，该酶亦为重组和重组修复所必需。修复合成时需要DNA聚合酶和连接酶。
4．诱导修复
许多能造成DNA损伤或抑制复制的处理均能引起一系列复杂的诱导效应，称为应急反应（SOS response）。SOS反应包括诱导出现的DNA损伤修复效应、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等等。
（五）RNA的生物合成
以DNA的一条链为模板在RNA聚合酶催化下，以四种核糖核苷磷酸为底物按照碱基配对原则，形成3′→5′磷酸二酯键，合成一条与DNA链的一定区段互补的RNA链的过程称为转录。RNA的转录起始于DNA模板的一个特定位点，并在另一位点处终止。在生物体内，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，这称为转录的不对称性。用作模板的链称为反义链，另一条链称为有义链，因为有义链的脱氧核苷酸序列正好与转录出的RNA的核苷酸序列相同（只是T与U的区别），所以也称编码链。但各个基因的有义链不一定位于同一条DNA链。RNA的合成沿5′→3′方向进行（DNA模板链方向为3′→5′），5′未端为核糖核苷三磷酸，即5′位保留PPP。
在真核生物细胞里，转录是在细胞核内进行的。合成的RNA包括mRNA、rRNA和tRNA的前体。rRNA的合成发生在核仁内，而合成mRNA和tRNA的酶则定位在核质中。另外叶绿体和线粒体也进行转录。原核细胞中转录酶类存在于细胞液中。
1．RNA聚合酶
原核细胞大肠杆菌的RNA聚合酶研究的较深入。这个酶的全酶由5种亚基（α2ββ′δω）组成，还含有2个Zn原子。在RNA合成起始之后，δ因子便与全酶分离。不含δ因子的酶仍有催化活性，称为核心酶。δ亚基具有与启动子结合的功能，β亚基催化效率很低，而且可以利用别的DNA的任何部位作模板合成RNA。加入δ因子后，则具有了选择起始部位的作用，δ因子可能与核心酶结合，改变其构象，从而使它能特异地识别DNA模板链上的起始信号。
真核细胞的细胞核内有RNA聚合酶I、II和III，通常由4～6种亚基组成，并含有Zn2+。RNA聚合酶I存在于核仁中，主要催化rRNA前体的转录。RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ存在于核质中，分别催化mRNA前体和小分子量RNA的转录。此外线粒体和叶绿体也含有RNA聚合酶，其特性类似原核细胞的RNA聚合酶。
2．RNA的转录过程
RNA转录过程为起始位点的识别、起始、延伸、终止。
起始位点的识别：RNA聚合酶先与DNA模板上的特殊启动子部位结合，σ因子起着识别DNA分子上的起始信号的作用。在σ亚基作用下帮助全酶迅速找到启动子，并与之结合生成较松弛的封闭型启动子复合物。这时酶与DNA外部结合，识别部位大约在启动子的-35位点处。接着是DNA构象改变活化，得到开放型的启动子复合物，此时酶与启动子紧密结合，在-10位点处解开DNA双链，识别其中的模板链。由于该部位富含A-T碱基对，故有利于DNA解链。开放型复合物一旦形成，DNA就继续解链，酶移动到起始位点。
3．起始：在起始位点的全酶结合第一个核苷三磷酸。第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷酸掺入的位置称为转录起始点。这时σ亚基被释放脱离核心酶。
4．延伸：从起始到延伸的转变过程，包括σ因子由缔合向解离的转变。DNA分子和酶分子发生构象的变化，核心酶与DNA的结合松弛，核心酶可沿模板移动，并按模板序列选择下一个核苷酸，将核苷三磷酸加到生长的RNA链的3′-OH端，催化形成磷酸二酯键。转录延伸方向是沿DNA模板链的3′→5′方向按碱基酸对原则生成5′→3′的RNA产物。RNA链延伸时，RNA聚合酶继续解开一段DNA双链，长度约17个碱基对，使模板链暴露出来。新合成的RNA链与模板形成RNA-DNA的杂交区，当新生的RNA链离开模板DNA后，两条DNA链则重新形成双股螺旋结构。
4．终止 在DNA分子上有终止转录的特殊碱基顺序称为终止子（terminators），它具有使RNA聚合酶停止合成RNA和释放RNA链的作用。这些终止信号有的能被RNA聚合酶自身识别，而有的则需要有ρ因子的帮助。ρ因子是一个四聚体蛋白质，它能与RNA聚合酶结合但不是酶的组分。它的作用是阻RNA聚合酶向前移动，于是转录终止，并释放出已转录完成的RNA链。对于不依赖于ρ因子的终止子序列的分析，发现有两个明显的特征：即在DNA上有一个15～20个核苷酸的二重对称区，位于RNA链结束之前，形成富含G-C的发夹结构。接着有一串大约6个A的碱基序列它们转录的RNA链的末端为一连串的U。寡聚U可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板。在真核细胞内，RNA的合成要比原核细胞中的复杂得多。
（六）转录后加工
在转录中新合成的RNA往往是较大的前体分子，需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物学活性的、成熟的RNA分子，这一过程称为转录后加工。主要包括剪接、剪切和化学修饰。
1．mRNA的加工 在原核生物中转录翻译相随进行，多基因的mRNA生成后，绝大部分直接作为模板去翻译各个基因所编码的蛋白质，不再需要加工。但真核生物里转录和翻译的时间和空间都不相同，mRNA的合成是在细胞核内，而蛋白质的翻译是在胞质中进行，而且许多真核生物的基因是不连续的。不连续基因中的插入序列，称为内含子；被内含子隔开的基因序列称为外显子。一个基因的外显子和内含子都转录在一条很大的原初转录本RNA分子中,故称为核内不均一RNA（hnRNA）。它们首先降解为分子较小的RNA，再经其它修饰转化为mRNA。真核细胞mRNA的加工包括：（1）hnRNA被剪接，除去由内含子转录来的序列，将外显子的转录序列连接起来。（2）在3′末端连接上一段约有20～200个腺苷酸的多聚腺苷酸（poly A）的“尾巴”结构。不同mRNA的长度有很大差异。（3）在5′末端连接上一个“帽子”结构m7GpppmNP。（4）在内部少数腺苷酸的腺嘌呤6位氨基发生甲基化（m6A）.
2．tRNA的加工 原核生物的tRNA基因的转录单元大多数是多基因的。不但相同或不同的tRNA的几个基因可转录在一条RNA中，有的tRNA还与rRNA组成转录单元，因此tRNA前体的加工过程包括剪切、剪接，在3′-末端添加CCAOH、以及核苷酸修饰转化为成熟的tRNA。tRNA中含有许多稀有碱基，所有这些碱基均是在转录后由四种常见碱基经修饰酶催化，发生脱氨、甲基化、羟基化等化学修饰而生成的。
3．rRNA的加工 原核细胞首先生成的是30S前体rRNA，经核糖核酸酶作用，逐步裂解为16S、23S和5S的rRNA，其裂解过程可归纳如下：
17.5S →16S rRNA
30S 25S →23S rRNA
小碎片→5S rRNA
原核生物16S rRNA和23S rRNA含有较多的甲基化修饰成分，特别是2-甲基核糖。一般5S rRNA中无修饰成分。在真核细胞中rRNA的转录后加工与原核细胞类似，但更为复杂。rRNA在核仁中合成，生成一个更大35～45S前体rRNA。前体分裂而转变为28S、18S和5.8S的rRNA分子。真核生物5S rRNA前体是由独立于上述三种rRNA之外的基因转录的。真核生物rRNA中与含有较多的甲基化成分。
有关RNA剪接、剪切机制的研究不仅发现了RNA分子本身具有催化功能，这种具有剪接功能的RNA催化剂命名为核酶。目前已发现的具有催化功能的RNA有磷酸二酯酶（核糖核酸酶）、磷酸单酯酶、核苷酸转移酶、磷酸转移酶、RNA限制性内切酶、 tRNA 5′端成熟酶、α-1,4-葡聚糖分支酶和肽基转移酶等。目前研究表明核酶催化rRNA、tRNA、mRNA的剪接机理是不相同的。RNA内含子有四种类型，即Ⅰ型自我拼接内含子、Ⅱ型自我拼接内含子、核mRNA内含子和核tRNA内含子。
（七）RNA的复制
大多数生物的遗传信息贮藏的DNA中，遗传信息按中心法则由DNA 转录成RNA， 再由RNA翻译成蛋白质的。对RNA病毒的研究表明，某些RNA病毒是以RNA作模板复制出病毒RNA分子。
Qβ噬菌体RNA的复制可分为两个阶段：（1）当Qβ噬菌体侵染大肠杆菌细胞后，其单链RNA充当mRNA，利用宿主细胞中的核糖体合成噬菌体外壳蛋白质和复制酶β亚基；（2）当复制酶的β亚基和宿主细胞原有的α、γ、δ亚基自动装配成RNA复制酶以后，就进行RNA复制。以侵染的噬菌体RNA作模板，通过RNA复制酶合成互补的RNA链。常把具有mRNA功能的链称为正链，与它互补的链称为负链。在噬菌体特异的复制酶装配好后不久酶就吸附到正链RNA的3′末端，以它为模板合成出负链，至合成结束，然后负链从正链模板上释放出来。同一个酶又吸附到负链RNA的3′末端，合成出病毒正链RNA，正链RNA与外壳蛋白装配成噬菌体颗粒，所以正链和负链的合成方向都是由5′→3′。
（八）基因工程的操作技术
1．目的基因
体外操作DNA的主要步骤之一是提取载体DNA和所需要的外源目的基因。在细胞中DNA并非以游离态分子存在，而是和RNA及蛋白质结合在一起形成复合体。DNA纯化的基本步骤是：（1）从破坏的细胞壁和膜里释放出可溶性的DNA；（2）通过变性或蛋白质分解，使DNA和蛋白质的复合体解离；（3）将DNA从其它大分子中分离出来；（4）DNA浓度和纯度的光学测定。
2．载体
外源DNA片段（目的基因）要进入受体细胞，必须有一个适当的运载工具将带入细胞内，并载着外源DNA一起进行复制与表达，这种运载工具称为载体。
载体必须具备下列条件：（1）在受体细胞中，载体可以独立地进行复制。所以载体本身必须是一个复制单位，称复制子（replicon），具有复制起点。而且插入外源DNA后不会影响载体本身复制的能力。（2）易于鉴定、筛选。也就是说，容易将带有外源DNA的重组体与不带外源DNA的载体区别开来。（3）易于引入受体细胞。
常用的载体主要有以下几类：细菌和酵母的质粒，λ噬菌体和M13以及病毒。
3．连接
外源DNA与载体DNA之间可以通过多种方式相连接，主要有以下几种(1) 粘性末端连接；(2) 平头末端连接；(3) 接头连接等。
4．转化
任何外源DNA重组到载体上，然后转入受体细胞中复制繁殖，这一过程称为DNA的克隆。外源DNA进入受体细胞并使它获得新遗传特性的过程称为转化。转化作用是将外源DNA引入细胞的过程。
5．筛选 由于细胞转化的频率较低，所以从大量的宿主细胞中筛选出带有重组体的细胞并不是很容易的，当前，在实验室中，常用的筛选手段有以下几种：(1) 插入失活；(2) 菌落原位杂交；(3) 免疫学方法．此外，对重组体转化的鉴定还可以采用表现型的鉴定；对重组质粒纯化并重新转化；限制性酶切图谱的绘制；重组质粒上的基因定位等更深入的方法。
二、习 题
（一）名词解释
1．半保留复制（semiconservative replication）
2．不对称转录（asymmetric trancription）
3．逆转录（reverse transcription）
4．冈崎片段（Okazaki fragment）
5．复制叉（replication fork）
6．领头链（leading strand）
7．随后链（lagging strand）
8．有意义链（sense strand）
9．光复活（photoreactivation）
10．重组修复（recombination repair）
11．内含子（intron）
12．外显子（exon）
13．基因载体（genonic vector）
14．质粒（plasmid）
（二）填空题
1．DNA复制是定点双向进行的， 股的合成是 ，并且合成方向和复制叉移动方向相同； 股的合成是 的，合成方向与复制叉移动的方向相反。每个冈崎片段是借助于连在它的 末端上的一小段 而合成的；所有冈崎片段链的增长都是按 方向进行。
2．DNA连接酶催化的连接反应需要能量，大肠杆菌由 供能，动物细胞由 供能。
3．大肠杆菌RNA聚合酶全酶由 组成；核心酶的组成是 。参与识别起始信号的是 因子。
4．基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称 链。
5．以RNA为模板合成DNA称 ，由 酶催化。
6．DNA或UpGpCpA分别经0.3NKOHR、NaseT1和牛胰RNaseI处理所得结果：
DNA: 0.3NKOH： ；RNaseT1： ；RNase I： ;
UpGpCpA：0.3NKOH： ；RNaseT1： ；RNase I ： 。
7．基因突变形式分为： ， ， 和 四类。
8．亚硝酸是一个非常有效的诱变剂，因为它可直接作用于DNA，使碱基中 基氧化成 基，造成碱基对的 。
9．所有冈崎片段的延伸都是按 方向进行的。
10．前导链的合成是 的，其合成方向与复制叉移动方向 ；随后链的合成是 的，其合成方向与复制叉移动方向 。
11．引物酶与转录中的RNA聚合酶之间的差别在于它对 不敏感，并可以 作为底物。
12．DNA聚合酶I的催化功能有 、 、 、 和 。
13．DNA回旋酶又叫 ，它的功能是 。
14．细菌的环状DNA通常在一个 开始复制，而真核生物染色体中的线形DNA可以在 起始复制。
15．大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的 活性使之具有 功能，极大地提高了DNA复制的保真度。
16．大肠杆菌中已发现 种DNA聚合酶，其中 负责DNA复制， 负责DNA损伤修复。
17．DNA切除修复需要的酶有 、 、 和 。
18．在DNA复制中， 可防止单链模板重新缔合和核酸酶的攻击。
19．DNA合成时，先由引物酶合成 ，再由 在其3′ 端合成DNA链，然后由 切除引物并填补空隙，最后由 连接成完整的链。
20．原核细胞中各种RNA是 催化生成的，而真核细胞核基因的转录分别由 种RNA聚合酶催化，其中rRNA基因由 转录，hnRNA基因由 转录，各类小分子量RAN则是 的产物。
21．一个转录单位一般应包括 序列、 序列和 顺序。
22．真核细胞中编码蛋白质的基因多为 。编码的序列还保留在成熟mRNA中的是 ，编码的序列在前体分子转录后加工中被切除的是 。在基因中 被
分隔，而在成熟的mRNA序列被拼接起来。
23．染色质中的 蛋白和 蛋白对转录均有调节作用，其中 的调节作用具有组织特异性。
（三）选择题
1．DNA按半保留方式复制。如果一个完全放射标记的双链DNA分子，放在不含有放射标记物的溶液中，进行两轮复制，所产生的四个DNA分子的放射活性将会怎样：
A．半数分子没有放射性 B．所有分子均有放射性
C．半数分子的两条链均有放射性 D．一个分子的两条链均有放射性
E．四个分子均无放射性
2．参加DNA复制的酶类包括：（1）DNA聚合酶Ⅲ；（2）解链酶；（3）DNA聚合酶Ⅰ；（4）RNA聚合酶（引物酶）；（5）DNA连接酶。其作用顺序是：
A．（4）、（3）、（1）、（2）、（5） B．（2）、（3）、（4）、（1）、（5）
C．（4）、（2）、（1）、（5）、（3） D．（4）、（2）、（1）、（3）、（5）
E．（2）、（4）、（1）、（3）、（5）
3．如果15N标记的大肠杆菌转入14N培养基中生长了三代，其各种状况的DNA分子比例应是下列哪一项：
纯15N 15N－14N 纯14N
－DNA 杂种DNA －DNA
A． 1/8 1/8 6/8
B． 1/8 0 7/8
C． 0 1/8 7/8
D． 0 2/8 6/8
E． 0 4/8 4/8
4．下列关于DNA复制特点的叙述哪一项错误的：
A．RNA与DNA链共价相连 B．新生DNA链沿5′→3′方向合成
C．DNA链的合成是不连续的 D．复制总是定点双向进行的
E．DNA在一条母链上沿5′→3′方向合成，而在另一条母链上则沿3′→5′方向合成
5．DNA复制时， 5′—TpApGpAp－3′序列产生的互补结构是下列哪一种：
A．5′—TpCpTpAp－3′ B．5′—ApTpCpTp－3′
C．5′—UpCpUpAp－3′ D．5′—GpCpGpAp－3′
E．3′ —TpCpTpAp－5′
6．下列关于DNA聚合酶I的叙述哪一项是正确的：
A．它起DNA修复酶的作用但不参加DNA复制过程
B．它催化dNTP聚合时需要模板和引物
C．在DNA复制时把冈崎片段连接成完整的随从链
D．它催化产生的冈崎片段与RNA引物链相连
E．有些细菌突变体其正常生长不需要它
7．下列关于真核细胞DNA聚合酶活性的叙述哪一项是正确的：
A．它仅有一种 B它不具有核酸酶活性
C．它的底物是二磷酸脱氧核苷 D它不需要引物
E．它按3′-5′方向合成新生链
8．从正在进行DNA复制的细胞分离出的短链核酸——冈崎片段，具有下列哪项特性：
A．它们是双链的 B．它们是一组短的单链DNA片段
C．它