1、目 录第 1 5 章 新 陈 代 谢 总 论1 5 .1 复 习 笔 记1 5 .2 课 后 习 题 详 解1 5 .3 考 研 真 题 详 解第 1 6 章 生 物 能 学1 6 .1 复 习 笔 记1 6 .2 课 后 习 题 详 解1 6 .3 考 研 真 题 详 解第 1 7 章 六 碳 糖 的 分 解 和 糖 酵 解 作 用1 7 .1 复 习 笔 记1 7 .2 课 后 习 题 详 解1 7 .3 考 研 真 题 详 解第 1 8 章 柠 檬 酸 循 环1 8 .1 复 习 笔 记1 8 .2 课 后 习 题 详 解1 8 .3 考 研 真 题 详 解第 1 9 章 氧 化 磷 酸
2、 化 作 用1 9 .1 复 习 笔 记1 9 .2 课 后 习 题 详 解1 9 .3 考 研 真 题 详 解第 2 0 章 戊 糖 磷 酸 途 径2 0 .1 复 习 笔 记2 0 .2 课 后 习 题 详 解2 0 .3 考 研 真 题 详 解第 2 1 章 糖 异 生 和 糖 的 其 他 代 谢 途 径2 1 .1 复 习 笔 记2 1 .2 课 后 习 题 详 解2 1 .3 考 研 真 题 详 解第 2 2 章 糖 原 的 分 解 和 生 物 合 成2 2 .1 复 习 笔 记2 2 .2 课 后 习 题 详 解2 2 .3 考 研 真 题 详 解第 2 3 章 光 合 作 用2
3、3 .1 复 习 笔 记2 3 .2 课 后 习 题 详 解2 3 .3 考 研 真 题 详 解第 2 4 章 脂 质 的 代 谢2 4 .1 复 习 笔 记2 4 .2 课 后 习 题 详 解2 4 .3 考 研 真 题 详 解第 2 5 章 蛋 白 质 降 解 和 氨 基 酸 的 分 解 代 谢2 5 .1 复 习 笔 记2 5 .2 课 后 习 题 详 解2 5 .3 考 研 真 题 详 解第 2 6 章 氨 基 酸 的 生 物 合 成 和 生 物 固 氮2 6 .1 复 习 笔 记2 6 .2 课 后 习 题 详 解2 6 .3 考 研 真 题 详 解第 2 7 章 核 酸 的 降 解
4、 和 核 苷 酸 代 谢2 7 .1 复 习 笔 记2 7 .2 课 后 习 题 详 解2 7 .3 考 研 真 题 详 解第 2 8 章 新 陈 代 谢 的 调 节 控 制2 8 .1 复 习 笔 记2 8 .2 课 后 习 题 详 解2 8 .3 考 研 真 题 详 解第 2 9 章 基 因 与 染 色 体2 9 .1 复 习 笔 记2 9 .2 课 后 习 题 详 解2 9 .3 考 研 真 题 详 解第 3 0 章 DNA的 复 制 和 修 复3 0 .1 复 习 笔 记3 0 .2 课 后 习 题 详 解3 0 .3 考 研 真 题 详 解第 3 1 章 DNA的 重 组3 1 .1
5、 复 习 笔 记3 1 .2 课 后 习 题 详 解3 1 .3 考 研 真 题 详 解第 3 2 章 RNA的 生 物 合 成 和 加 工3 2 .1 复 习 笔 记3 2 .2 课 后 习 题 详 解3 2 .3 考 研 真 题 详 解第 3 3 章 蛋 白 质 合 成 、 加 工 和 定 位3 3 .1 复 习 笔 记3 3 .2 课 后 习 题 详 解3 3 .3 考 研 真 题 详 解第 3 4 章 基 因 表 达 调 控3 4 .1 复 习 笔 记3 4 .2 课 后 习 题 详 解3 4 .3 考 研 真 题 详 解第 3 5 章 基 因 工 程 、 蛋 白 质 工 程 及 相
6、关 技 术3 5 .1 复 习 笔 记3 5 .2 课 后 习 题 详 解3 5 .3 考 研 真 题 详 解第 3 6 章 基 因 组 学 及 蛋 白 质 组 学3 6 .1 复 习 笔 记3 6 .2 课 后 习 题 详 解3 6 .3 考 研 真 题 详 解第 1 5 章 新 陈 代 谢 总 论1 5 .1 复 习 笔 记一 、 新 陈 代 谢1 概 念新 陈 代 谢 是 生 物 体 内 全 部 有 序 化 学 变 化 的 总 称 ， 是 机 体 与 环 境 之 间 的 物质 和 能 量 交 换 以 及 生 物 体 内 物 质 和 能 量 的 自 我 更 新 过 程 ， 是 一 切 生
7、命 活动 的 基 础 。 细 胞 是 进 行 新 陈 代 谢 的 基 本 单 位 。2 新 陈 代 谢 的 分 类3 物 质 代 谢 与 能 量 代 谢4 新 陈 代 谢 的 基 本 要 略新 陈 代 谢 的 基 本 要 略 是 将 分 解 代 谢 产 生 的 ATP、 还 原 力 和 构 造 元 件 用 于生 物 合 成 。（ 1 ） 自 由 能 驱 动 代 谢自 由 能 是 指 能 够 用 于 机 体 做 功 的 那 部 分 能 量 。 能 够 直 接 通 过 提 供 自 由 能推 动 生 物 体 多 种 化 学 反 应 的 是 腺 嘌 呤 核 苷 三 磷 酸 分 子 即 ATP。（ 2
8、） ATP供 能 的 基 本 方 式当 ATP提 供 能 量 时 ， ATP分 子 失 掉 一 个 -磷 酰 基 而 变 为 ADP和 磷 酸 分子 。 ADP又 可 在 捕 获 能 量 的 前 提 下 ， 再 与 无 机 磷 酸 结 合 形 成 ATP。 ATP和 ADP的 相 互 转 化 是 生 物 机 体 利 用 能 量 的 基 本 方 式 。（ 3 ） 辅 酶和 辅 酶的 递 能 作 用物 质 氧 化 产 生 的 高 能 位 电 子 和 脱 下 的 氢 原 子 通 过 辅 酶（ NAD ） 或 辅酶（ NADP ） 传 递 给 生 物 合 成 中 需 要 还 原 力 的 反 应 。 N
9、ADH是 辅 酶的 还 原 形 式 ， 它 能 进 入 呼 吸 链 传 递 质 子 和 电 子 给 氧 ，偶 联 ATP的 形 成 ， 起 到 氧 化 供 能 的 作 用 ， 是 线 粒 体 中 能 量 产 生 链 中 的 控制 标 志 物 。 NADPH是 辅 酶的 还 原 形 式 ， 它 不 进 入 呼 吸 链 ， 为 生 物 大 分 子 化 合物 的 合 成 提 供 还 原 力 ， 在 还 原 性 生 物 合 成 中 起 氢 负 离 子 供 体 的 作 用 。（ 4 ） FMN和 FAD的 递 能 作 用 （ 表 1 5 -1 ）表 1 5 -1 FMN和 FAD的 递 能 作 用（ 5
10、 ） 辅 酶 A在 能 量 代 谢 中 的 作 用 （ 表 1 5 -2 ）表 1 5 -2 辅 酶 A的 结 构 与 作 用5 新 陈 代 谢 的 调 节二 、 代 谢 中 常 见 的 有 机 反 应 机 制代 谢 过 程 几 乎 都 是 酶 促 有 机 反 应 ， 机 体 的 新 陈 代 谢 反 应 大 体 可 以 分 为 五大 类 ：1 基 团 转 移 反 应在 生 化 反 应 中 ， 基 团 转 移 （ 或 称 亲 核 体 的 取 代 反 应 ） 是 指 亲 电 子 基 团 从一 个 亲 核 体 转 移 到 另 一 亲 核 体 的 过 程 。表 1 5 -3 常 见 的 基 团 转 移
11、 反 应2 氧 化 反 应 和 还 原 反 应氧 化 还 原 反 应 的 实 质 是 电 子 的 得 失 ， 在 生 物 体 的 能 量 代 谢 反 应 中 ， 从 代谢 物 转 移 的 电 子 ， 通 过 一 系 列 的 传 递 体 转 移 到 氧 ， 并 伴 随 能 量 的 释 放 ，电 子 的 传 递 通 过 辅 酶 来 完 成 。反 应 中 NADH为 电 子 供 体 ， NAD 为 电 子 受 体 。NAD H 2 e NADH在 生 物 体 的 能 量 代 谢 中 ， NADH提 供 出 两 个 电 子 ， 进 入 电 子 传 递 链 。更多各类考试资料 v：344647 公众号：
12、顺通考试资料 3 消 除 、 异 构 化 及 重 排 反 应（ 1 ） 消 除 反 应单 键 饱 和 中 心 发 生 消 除 反 应 后 形 成 双 键 ， 消 除 掉 的 分 子 通 常 是 H2 O、NH3 、 R-OH、 或 R-NH2 。消 除 反 应 有 三 种 反 应 机 制 ：（ 2 ） 异 构 化 反 应异 构 化 反 应 是 指 质 子 从 一 个 碳 原 子 转 移 到 另 一 个 碳 原 子 上 ， 由 此 发 生 了双 键 位 置 的 改 变 。 醛 糖 -酮 糖 互 变 反 应 是 代 谢 中 最 常 见 的 异 构 化 反 应 。（ 3 ） 分 子 重 排 反 应重
13、 排 是 C-C键 断 裂 ， 随 即 又 重 新 形 成 的 反 应 ， 其 结 果 是 碳 骨 架 发 生 了 变化 。 例 如 奇 数 碳 原 子 脂 肪 酸 的 氧 化 和 某 些 氨 基 酸 的 降 解 反 应 。4 C-C键 的 形 成 与 断 裂 反 应C-C键 的 形 成 与 断 裂 是 分 解 代 谢 与 合 成 代 谢 的 实 质 ， 这 类 反 应 主 要 有 三种 类 型 。（ 1 ） 羟 醛 缩 合 反 应羟 醛 缩 合 反 应 也 称 醛 醇 缩 合 反 应 ， 如 醛 缩 酶 所 催 化 的 果 糖 -1 ,6 -二 磷 酸 反应 。（ 2 ） 克 莱 森 酯 缩
14、 合 反 应 （ 醇 醛 -克 莱 森 酯 缩 合 反 应 ）此 反 应 由 柠 檬 酸 合 酶 催 化 ， 是 一 个 羟 醛 -克 莱 森 酯 缩 合 的 反 应 。（ 3 ） -酮 酸 的 氧 化 脱 羧 反 应此 类 反 应 由 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 或 脂 肪 酸 合 酶 催 化 。 例 如 ， 在 TCA循 环 中 由异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 催 化 的 脱 羧 过 程 中 ， NAD 被 还 原 成 NADH， 异 柠 檬 酸氧 化 后 形 成 -酮 酸 的 中 间 体 草 酰 琥 珀 酸 ， 此 -酮 酸 脱 羧 形 成 -酮 戊二 酸 。5 自 由 基 反 应自 由
15、基 反 应 是 指 化 合 物 分 子 中 的 共 价 键 均 裂 成 游 离 基 而 进 行 的 反 应 。 例如 ， 光 照 会 破 坏 辅 酶 B1 2 ， 当 Co -C键 均 裂 时 ， 产 生 5 -脱 氧 腺 苷 自 由 基 和钴 胺 素 。三 、 新 陈 代 谢 的 研 究 方 法表 1 5 -4 新 陈 代 谢 的 研 究 方 法 1 5 .2 课 后 习 题 详 解1 什 么 是 新 陈 代 谢 ？ 什 么 是 同 化 作 用 和 异 化 作 用 ？ 研 究 新 陈 代 谢 有 何理 论 意 义 和 实 践 意 义 ？答 ： （ 1 ） 新 陈 代 谢 是 生 物 体 内
16、一 切 化 学 变 化 的 总 称 ， 是 生 物 体 表 现 其生 命 活 动 的 重 要 特 征 之 一 。 它 是 由 多 酶 体 系 协 同 作 用 的 化 学 反 应 网 络 。新 陈 代 谢 包 括 分 解 代 谢 和 合 成 代 谢 两 个 方 面 。 新 陈 代 谢 的 功 能 可 概 括 为5 个 方 面 ： 从 周 围 环 境 中 获 得 营 养 物 质 ； 将 外 界 引 入 的 营 养 物 质 转 变 为 自 身 需 要 的 结 构 元 件 ； 将 结 构 元 件 装 配 成 自 身 的 大 分 子 ； 形 成 或 分 解 生 物 体 特 殊 功 能 所 需 的 生 物
17、 分 子 ； 提 供 机 体 生 命 活 动 所 需 的 一 切 能 量 。（ 2 ） 同 化 作 用 ： 是 指 生 物 体 利 用 能 量 将 小 分 子 物 质 合 成 自 身 大 分 子 物 质的 全 部 代 谢 过 程 。异 化 作 用 ： 是 指 生 物 体 分 解 体 内 较 大 较 复 杂 的 物 质 为 轻 小 简 单 物 质 并 释放 能 量 的 过 程 。（ 3 ） 从 理 论 上 讲 ， 研 究 新 陈 代 谢 有 助 于 理 解 生 命 的 化 学 本 质 ， 生 命 进 化的 进 程 ， 以 及 各 种 生 命 现 象 之 间 的 关 联 ； 从 实 践 上 讲 ，
18、 研 究 新 陈 代 谢 可为 人 类 干 预 生 命 活 动 进 程 ， 理 解 疾 病 发 生 原 因 并 开 发 相 应 的 治 疗 药 物 ，制 定 相 应 的 治 疗 措 施 等 提 供 重 要 的 指 导 。2 如 何 理 解 物 质 代 谢 和 能 量 代 谢 之 间 的 关 系 ？ 哪 些 物 质 在 传 递 和 贮 存能 量 中 起 重 要 作 用 ？答 ： （ 1 ） 物 质 代 谢 和 能 量 代 谢 是 新 陈 代 谢 的 两 个 不 可 分 割 的 方 面 ， 物质 代 谢 是 能 量 代 谢 的 载 体 ， 能 量 代 谢 是 伴 随 物 质 代 谢 发 生 的 。
19、（ 2 ） 在 能 量 储 存 和 传 递 中 ， 高 能 化 合 物 、 核 苷 酸 衍 生 物 如 ATP、 辅 酶、 辅 酶、 乙 酰 Co A等 在 传 递 和 贮 存 能 量 中 起 着 重 要 作 用 。 高 能 化 合 物 如 磷 酸 肌 酸 、 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 等 可 将 高 能 磷 酸 基 团 转 移给 ADP生 成 ATP， 生 成 的 ATP分 子 又 将 其 高 能 磷 酸 基 团 转 移 给 其 他 化 合物 使 之 获 得 能 量 ， 所 以 ATP不 仅 是 机 体 和 细 胞 最 直 接 的 能 源 ， 同 时 ATP在 能 量 的 传 递 中
20、又 起 中 间 体 的 作 用 。 物 质 氧 化 产 生 的 高 能 位 电 子 和 脱 下 的 氢 原 子 通 过 辅 酶和 辅 酶传 递给 生 物 合 成 中 需 要 还 原 力 的 反 应 。 FMN和 FAD都 能 接 受 两 个 电 子 和 两 个氢 原 子 ， 它 们 在 氧 化 还 原 反 应 中 ， 特 别 是 在 氧 化 呼 吸 链 中 起 着 传 递 电 子和 氢 原 子 的 作 用 。 乙 酰 Co A形 成 的 硫 酯 键 和 ATP的 高 能 磷 酸 键 相 似 ， 都 在 水 解 时 释 放 出大 量 的 自 由 能 。 因 此 乙 酰 Co A具 有 很 高 的
21、 乙 酰 基 转 移 势 能 。3 生 物 的 代 谢 格 局 是 如 何 形 成 的 ？答 ： 当 今 生 物 体 的 代 谢 格 局 是 在 长 期 进 化 过 程 中 形 成 的 。（ 1 ） 现 今 的 代 谢 途 径 是 在 生 物 进 化 过 程 中 形 成 的 ， 反 映 了 进 化 的 历 程 。（ 2 ） 物 在 形 成 当 今 代 谢 格 局 中 尽 可 能 减 少 物 质 、 能 量 和 负 熵 的 耗 费 。（ 3 ） 所 有 格 局 要 有 利 于 细 胞 对 代 谢 的 调 节 控 制 。总 之 ， 生 物 新 陈 代 谢 格 局 的 形 成 是 为 了 能 够 更
22、 好 的 适 应 环 境 ， 为 自 身 的生 存 提 供 更 好 的 保 障 。4 为 什 么 生 物 在 进 化 过 程 中 选 择 核 苷 酸 衍 生 物 作 为 能 量 和 活 性 基 团 的载 体 ？答 ： 生 物 在 进 化 过 程 中 选 择 核 苷 酸 衍 生 物 作 为 能 量 和 活 性 基 团 的 载 体 的原 因 ： 生 物 的 生 存 需 要 能 量 ， ATP、 GTP、 UTP和 CTP等 多 磷 酸 核 苷 酸均 含 有 高 能 磷 酸 键 ， 其 水 解 时 能 释 放 出 大 量 自 由 能 。 它 们 能 通 过 转 移 磷酸 基 团 、 焦 磷 酸 基
23、团 或 腺 苷 酸 基 团 而 转 移 能 量 ， 以 提 供 生 物 合 成 和 其 他各 种 生 命 活 动 所 需 的 自 由 能 。5 新 陈 代 谢 的 基 本 要 略 是 什 么 ？答 ： 新 陈 代 谢 的 基 本 要 略 是 将 分 解 代 谢 产 生 的 ATP、 还 原 力 和 构 造 元 件用 于 生 物 合 成 。（ 1 ） 自 由 能 驱 动 代 谢自 由 能 是 指 能 够 用 于 机 体 做 功 的 那 部 分 能 量 。 能 够 直 接 通 过 提 供 自 由 能推 动 生 物 体 多 种 化 学 反 应 的 是 腺 嘌 呤 核 苷 三 磷 酸 分 子 即 AT
24、P。（ 2 ） ATP供 能 的 基 本 方 式当 ATP提 供 能 量 时 ， ATP分 子 失 掉 一 个 -磷 酰 基 而 变 为 ADP和 磷 酸 分子 。 ADP又 可 在 捕 获 能 量 的 前 提 下 ， 再 与 无 机 磷 酸 结 合 形 成 ATP。 ATP和 ADP的 相 互 转 化 是 生 物 机 体 利 用 能 量 的 基 本 方 式 。（ 3 ） 辅 酶和 辅 酶的 递 能 作 用物 质 氧 化 产 生 的 高 能 位 电 子 和 脱 下 的 氢 原 子 通 过 辅 酶（ NAD ） 或 辅酶（ NADP ） 传 递 给 生 物 合 成 中 需 要 还 原 力 的 反
25、 应 。 NADH是 辅 酶的 还 原 形 式 ， 它 能 进 入 呼 吸 链 传 递 质 子 和 电 子 给 氧 ，偶 联 ATP的 形 成 ， 起 到 氧 化 供 能 的 作 用 ， 是 线 粒 体 中 能 量 产 生 链 中 的 控制 标 志 物 。 NADPH是 辅 酶的 还 原 形 式 ， 它 不 进 入 呼 吸 链 ， 为 生 物 大 分 子 化 合物 的 合 成 提 供 还 原 力 ， 在 还 原 性 生 物 合 成 中 起 氢 负 离 子 供 体 的 作 用 。（ 4 ） 通 过 以 上 过 程 将 外 界 吸 收 的 物 质 转 化 为 用 于 自 身 生 物 合 成 的 构
26、 造 元件 。6 新 陈 代 谢 有 何 调 节 机 制 ？ 有 何 生 物 学 意 义 ？答 ： （ 1 ） 新 陈 代 谢 的 调 节 机 制新 陈 代 谢 的 调 节 可 概 括 地 划 分 为 3 个 不 同 水 平 ： 分 子 水 平 、 细 胞 水 平 和整 体 水 平 。 分 子 水 平 的 调 节 包 括 反 应 物 和 产 物 的 调 节 （ 主 要 是 浓 度 的 调 节 和 酶 的调 节 ） 。 酶 的 调 节 是 最 基 本 的 代 谢 调 节 ， 包 括 酶 的 数 量 调 节 以 及 酶 活 性的 调 节 等 。 酶 的 数 量 不 只 受 到 合 成 速 率 的
27、调 节 ， 也 受 到 降 解 速 率 的 调节 。 合 成 速 率 和 降 解 速 率 都 备 有 一 系 列 的 调 节 机 制 。 在 酶 的 活 性 调 节 机制 中 ， 比 较 普 遍 的 调 节 机 制 是 可 逆 的 变 构 调 节 和 共 价 修 饰 两 种 形 式 。 细 胞 的 特 殊 结 构 与 酶 结 合 在 一 起 ， 使 酶 的 作 用 具 有 严 格 的 定 位 条 理性 ， 从 而 使 代 谢 途 径 得 到 分 隔 控 制 。 多 细 胞 生 物 还 受 到 在 整 体 水 平 上 的 调 节 。 这 主 要 包 括 激 素 的 调 节 和 神经 的 调 节
28、。 高 等 真 核 生 物 由 于 分 化 出 执 行 不 同 功 能 的 各 种 器 官 ， 从 而 使新 陈 代 谢 受 到 合 理 的 分 工 安 排 。 人 类 还 受 到 高 级 神 经 活 动 的 调 节 。 除 上 述 各 方 面 的 调 节 作 用 外 ， 还 有 来 自 基 因 表 达 的 调 节 作 用 。（ 2 ） 代 谢 调 节 的 生 物 学 意 义代 谢 调 节 的 生 物 学 意 义 在 于 代 谢 调 节 使 生 物 机 体 能 够 适 应 其 内 、 外 复 杂的 变 化 环 境 ， 从 而 得 以 生 存 。7 何 谓 亲 电 子 体 ？ 何 谓 亲 核 体
29、 ？ 何 谓 自 由 基 ？ 是 否 所 有 代 谢 反 应 都 包含 上 述 三 类 物 质 间 的 反 应 ？答 ： （ 1 ） 亲 电 子 体 是 指 在 化 学 反 应 中 对 含 有 可 成 键 电 子 对 的 原 子 或 分子 有 亲 和 作 用 的 原 子 或 分 子 。（ 2 ） 亲 核 体 是 指 具 有 亲 核 性 质 的 化 学 试 剂 ， 一 些 带 有 未 共 享 电 子 对 的 分子 或 负 离 子 与 正 电 性 碳 反 应 时 称 为 亲 核 体 。（ 3 ） 自 由 基 是 指 化 合 物 的 分 子 在 光 热 等 外 界 条 件 下 ， 共 价 键 发 生
30、 均 裂 而形 成 的 具 有 不 成 对 电 子 的 原 子 或 基 团 。（ 4 ） 几 乎 所 有 代 谢 反 应 都 包 含 上 述 三 类 物 质 。8 是 否 所 有 基 团 转 移 反 应 都 是 由 亲 电 子 基 团 从 一 个 亲 核 体 转 移 到 另 一个 亲 核 体 ？答 ： 生 物 体 中 所 有 的 基 团 转 移 反 应 都 是 亲 电 基 团 从 一 个 亲 核 体 转 移 到 另一 个 亲 核 体 。9 试 述 氧 化 还 原 反 应 中 电 子 的 转 移 过 程 。答 ： NAD 、 和 碱 从 醇 分 子 上 各 移 去 一 个 氢 ， NAD 形 成
31、 NADH。 也 可看 作 是 NAD 的 H： 接 受 了 一 对 电 子 形 成 NADH； 或 反 过 来 NADH提 供了 一 对 电 子 ， 形 成 NAD ， 即 NADH为 电 子 供 体 ， NAD 为 电 子 受 体 。概 括 为 ：NAD H 2 e NADH在 生 物 体 的 能 量 代 谢 中 ， NADH提 供 出 两 个 电 子 ， 进 入 电 子 传 递 链 。1 0 简 要 说 明 消 除 、 异 构 化 及 分 子 重 排 反 应 。答 ： （ 1 ） 消 除 反 应双 键 的 形 成 是 单 键 饱 和 中 心 发 生 消 除 反 应 后 形 成 的 ， 消
32、 除 掉 的 分 子 一 般是 H2 O、 NH3 、 R-OH、 或 R-NH2 。（ 2 ） 异 构 化 反 应生 物 化 学 中 的 异 构 化 反 应 是 指 一 个 氢 原 子 在 分 子 内 迁 移 ， 即 质 子 从 一 个碳 原 子 脱 离 转 移 到 另 一 个 碳 原 子 上 ， 由 此 发 生 了 双 键 位 置 的 改 变 。 在 代谢 中 ， 存 在 最 多 的 异 构 化 反 应 是 醛 糖 -酮 糖 互 变 反 应 。（ 3 ） 分 子 重 排 反 应重 排 是 C-C键 断 裂 ， 随 即 又 重 新 形 成 的 反 应 ， 其 结 果 是 碳 骨 架 发 生
33、了 变化 。 例 如 奇 数 碳 原 子 脂 肪 酸 的 氧 化 和 某 些 氨 基 酸 的 降 解 反 应 。1 1 碳 -碳 键 的 形 成 和 断 裂 主 要 有 哪 些 种 类 反 应 ？ 它 们 在 代 谢 中 占 何 地位 ？答 ： （ 1 ） 碳 -碳 键 的 形 成 与 断 裂 是 分 解 代 谢 与 合 成 代 谢 的 实 质 。 这 类 反应 主 要 有 三 种 类 型 。 主 要 包 括 羟 醛 缩 合 反 应 、 克 莱 森 酯 缩 合 反 应 以 及 -酮 酸 的 氧 化 脱 羧 反 应 。 羟 醛 缩 合 反 应羟 醛 缩 合 反 应 也 称 醛 醇 缩 合 反 应
34、 ， 如 醛 缩 酶 所 催 化 的 果 糖 -1 ,6 -二 磷 酸 反应 。 克 莱 森 酯 缩 合 反 应此 反 应 是 在 柠 檬 酸 合 酶 的 作 用 下 发 生 的 ， 是 一 个 羟 醛 -克 莱 森 酯 缩 合 的反 应 。 -酮 酸 的 氧 化 脱 羧 反 应此 类 反 应 是 在 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 或 脂 肪 酸 合 酶 的 催 化 下 发 生 的 。 例 如 ， 在柠 檬 酸 循 环 中 由 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 催 化 的 脱 羧 过 程 中 ， NAD 被 还 原 成NADH， 异 柠 檬 酸 氧 化 后 形 成 -酮 酸 的 中 间 体 草 酰 琥
35、 珀 酸 ， 此 -酮酸 发 生 脱 羧 反 应 ， 形 成 -酮 戊 二 酸 。（ 2 ） 代 谢 中 的 地 位通 过 羟 醛 缩 合 及 克 莱 森 酯 缩 和 反 应 ， 可 以 在 分 子 中 形 成 新 的 C-C键 ， 并增 长 碳 链 ； 通 过 -酸 的 氧 化 脱 羧 反 应 可 以 在 分 子 中 去 掉 C-C键 ， 缩 短 碳链 。1 2 举 例 说 明 自 由 基 反 应 在 代 谢 中 的 重 要 性 。答 ： 自 由 基 反 应 是 通 过 化 合 物 分 子 中 的 共 价 键 均 裂 成 自 由 基 而 进 行 的 反应 。 自 由 基 反 应 形 成 的
36、自 由 基 化 学 性 质 活 泼 ， 可 引 发 连 锁 反 应 （ 包 括 裂解 、 重 排 、 氧 化 还 原 、 歧 化 反 应 等 ） ， 因 此 在 代 谢 中 十 分 重 要 ， 例 如 甲烷 和 氯 气 的 取 代 反 应 ， 先 是 氯 气 分 解 为 氯 原 子 ， 这 就 是 第 一 个 自 由 基 ，然 后 氯 原 子 连 到 碳 原 子 上 ， 并 挤 下 一 个 氢 原 子 ， 这 是 第 二 个 自 由 基 ， 然后 这 个 氢 原 子 和 另 一 个 氯 原 子 结 合 生 成 氯 化 氢 。1 3 什 么 是 “体 内 ”研 究 ？ 什 么 是 “体 外 ”研
37、 究 ？答 ： “体 内 ”研 究 是 指 用 生 物 整 体 、 “灌 注 器 官 ”或 微 生 物 群 体 进 行 研究 ； “体 外 ”研 究 是 指 用 组 织 切 片 、 匀 浆 、 提 取 液 、 或 是 用 分 离 的 细 胞器 、 酶 和 代 谢 物 进 行 研 究 。1 4 举 例 说 明 如 何 利 用 酶 的 抑 制 剂 研 究 代 谢 途 径 。答 ： （ 1 ） 酶 的 抑 制 剂 可 使 代 谢 途 径 受 到 阻 断 ， 从 而 造 成 某 种 代 谢 中 间物 积 累 ， 以 此 测 定 该 中 间 代 谢 物 ， 可 以 通 过 改 中 间 代 谢 物 的 浓
38、 度 变 化 研究 改 代 谢 途 径 。（ 2 ） 例 如 碘 乙 酸 抑 制 醛 缩 酶 作 用 ， 使 酵 母 发 酵 液 中 积 累 果 糖 -1 ,6 -二 磷酸 ， 通 过 对 该 代 谢 产 物 的 分 离 、 纯 化 和 鉴 定 ， 为 阐 明 糖 酵 解 途 径 提 供 了直 接 证 据 。1 5 是 否 所 有 代 谢 途 径 都 可 以 用 基 因 突 变 的 方 法 进 行 研 究 ？ 为 什 么 ？答 ： 利 用 微 生 物 的 遗 传 突 变 型 研 究 新 陈 代 谢 机 制 ， 比 利 用 其 他 生 物 有 很多 优 越 性 。 它 不 仅 容 易 引 起 突
39、 变 ， 而 且 经 济 、 简 便 。 许 多 代 谢 途 径 的 中间 步 骤 都 是 利 用 这 种 方 法 得 以 阐 明 的 。但 不 是 所 有 代 谢 途 径 都 可 以 用 基 因 突 变 的 方 式 研 究 ， 因 为 有 些 基 因 突 变是 致 死 性 的 ， 突 变 后 代 无 法 存 活 ， 无 法 进 行 代 谢 研 究 。1 6 简 要 说 明 核 磁 共 振 波 谱 技 术 的 原 理 。 它 对 代 谢 研 究 有 何 意 义 ？答 ： （ 1 ） 核 磁 共 振 波 谱 技 术 的 原 理 ： 磁 性 原 子 核 在 高 强 磁 场 作 用 下 ，产 生 不
40、 同 的 核 自 旋 能 级 ， 当 自 旋 核 吸 取 电 磁 波 能 量 后 由 低 能 态 跃 迁 到 高能 态 ， 为 维 持 核 磁 共 振 信 号 的 检 测 ， 高 能 态 的 核 必 须 放 出 能 量 回 到 低 能态 。 两 个 能 级 的 能 量 差 能 够 给 出 共 振 波 谱 。（ 2 ） 它 对 代 谢 研 究 的 意 义 ： 核 磁 共 振 波 谱 可 用 于 测 定 分 子 中 某 些 原 子 的数 目 、 类 型 和 相 对 位 置 ， 是 研 究 生 命 物 质 结 构 的 有 力 手 段 ， 并 可 用 来 分析 活 组 织 和 活 细 胞 中 代 谢
41、物 的 变 化 。1 7 简 要 说 明 色 谱 和 质 谱 技 术 的 原 理 。 举 例 说 明 如 何 用 色 谱 -质 谱 技 术研 究 代 谢 。答 ： （ 1 ） 谱 和 质 谱 技 术 的 原 理 色 谱 技 术 是 利 用 生 化 物 质 在 流 动 相 和 固 定 相 之 间 分 配 系 数 的 差 别 而 将各 类 物 质 分 开 的 技 术 。 流 动 相 一 般 是 气 体 或 液 体 ， 固 定 相 一 般 都 是 固体 。 流 动 相 携 带 样 品 通 过 与 固 定 相 间 不 断 吸 附 与 解 吸 而 将 各 组 分 分 开 吸附 作 用 是 通 过 固 定
42、 相 的 极 性 或 生 物 亲 和 力 （ 如 抗 原 -抗 体 、 配 体 -受 体 、生 物 素 -亲 和 素 等 ） 来 分 离 样 品 。 质 谱 技 术 是 利 用 电 场 和 磁 场 将 运 动 的 离 子 （ 带 电 荷 原 于 、 分 于 或 分 子碎 片 ） 按 它 们 的 质 荷 比 分 开 并 检 测 其 强 度 的 一 种 技 术 。 若 将 离 子 的 质 荷比 m/z（ 横 坐 标 ） 对 离 子 流 的 强 度 （ 纵 坐 标 ） 作 图 即 得 到 质 谱 图 。 色 谱 -质 谱 技 术 中 样 品 经 气 相 色 谱 柱 分 离 后 的 样 品 呈 气 态
43、 ， 流 动 相 也是 气 体 ， 与 质 谱 的 进 样 要 求 相 匹 配 ， 最 容 易 将 这 两 种 仪 器 联 用 ； 它 具有 灵 敏 度 高 、 分 离 效 率 高 、 易 用 、 耐 用 、 成 本 低 、 可 选 择 性 地 分 离 和 检测 大 量 痕 量 代 谢 物 质 和 同 质 异 构 体 等 优 点 。 由 于 其 高 标 准 化 地 应 用 了 电子 电 离 ， 能 产 生 广 泛 的 和 高 重 复 性 的 破 裂 片 段 ， 亦 可 用 于 获 得 更 多 关 于代 谢 产 物 定 性 或 化 合 物 种 类 的 信 息 。 故 色 谱 -质 谱 技 术 已
44、 成 为 代 谢 组 学中 广 泛 应 用 的 重 要 分 析 技 术 。 代 谢 组 学 分 析 可 通 过 代 谢 物 差 异 有 效 鉴 定微 生 物 在 不 同 环 境 下 细 胞 的 代 谢 差 异 ， 从 而 更 深 入 地 了 解 外 界 环 境 所 造成 的 微 观 物 质 变 化 。（ 2 ） 色 谱 -质 谱 技 术 研 究 代 谢 的 实 例采 用 气 相 色 谱 质 谱 联 用 技 术 分 析 2 2 例 PNS患 儿 及 2 2 例 健 康 儿 童 血 浆 代 谢物 ， 利 用 预 处 理 软 件 XCMS进 行 数 据 预 处 理 ， 主 成 分 分 析 与 偏 最
45、 小 二 乘判 别 分 析 对 两 组 差 异 性 代 谢 产 物 进 行 分 析 。 共 筛 选 出 1 5 种 差 异 性 代 谢物 ， 主 要 有 胆 固 醇 、 柠 檬 酸 、 亚 油 酸 及 氨 基 酸 等 ， 其 中 乳 酸 盐 、 亚 油酸 、 软 脂 酸 、 丙 酮 酸 、 胆 固 醇 含 量 升 高 ， 其 余 1 0 种 代 谢 物 含 量 降 低 。 这1 5 种 差 异 性 代 谢 物 变 化 导 致 糖 酵 解 、 糖 异 生 、 脂 类 代 谢 和 蛋 白 质 代 谢 减弱 ,三 羧 酸 循 环 紊 乱 。 为 进 一 步 明 确 PNS发 病 机 制 提 供 了
46、新 的 科 学 依 据 ，并 有 助 于 疾 病 诊 断 和 预 后 评 估 。1 8 什 么 是 代 谢 组 学 ？ 研 究 代 谢 组 有 何 理 论 和 实 践 意 义 ？答 ： （ 1 ） 代 谢 组 学 主 要 研 究 不 同 生 理 、 病 理 条 件 下 各 种 代 谢 途 径 底 物和 产 物 （ 即 代 谢 物 ） 的 变 化 ， 研 究 生 物 机 体 对 内 外 环 境 条 件 扰 动 后 应 答的 不 同 ， 以 及 不 同 个 体 间 表 型 的 差 异 。 其 研 究 对 象 大 都 是 相 对 分 子 质 量1 0 0 0 以 内 的 小 分 子 物 质 。 先
47、进 分 析 检 测 技 术 结 合 模 式 识 别 和 专 家 系 统 等计 算 分 析 方 法 是 代 谢 组 学 研 究 的 基 本 方 法 。（ 2 ） 代 谢 组 学 对 医 学 、 农 学 、 生 理 学 、 生 态 学 、 微 生 物 发 酵 等 学 科 有 广泛 理 论 和 生 产 实 践 意 义 。 代 谢 组 学 将 提 供 一 种 较 好 的 疾 病 诊 断 方 法 ， 疾病 导 致 机 体 病 理 生 理 过 程 变 化 ， 最 终 引 起 代 谢 产 物 发 生 相 应 的 改 变 ， 通过 对 某 些 代 谢 产 物 进 行 分 析 ， 并 与 正 常 人 的 代 谢
48、 产 物 比 较 ， 寻 找 疾 病 的生 物 标 记 物 。1 5 .3 考 研 真 题 详 解一 、 选 择 题1 下 列 哪 一 个 代 谢 途 径 是 细 菌 和 人 共 有 的 ？ （ ） 湖 南 农 业 大 学2 0 1 8 研 A 嘌 呤 核 苷 酸 的 合 成B 氮 的 固 定C 乙 醇 发 酵D 细 胞 壁 粘 肽 的 合 成A【 答 案 】人 和 细 菌 的 遗 传 物 质 均 是 核 酸 ， 在 表 达 的 过 程 中 都 会 合 成 嘌 呤核 苷 酸 。 B项 ， 人 体 没 有 固 定 N的 代 谢 途 径 ， 固 氮 细 菌 有 固 定 N的 代 谢 途径 。 C项
49、 ， 乙 醇 发 酵 是 指 在 厌 氧 条 件 下 ， 微 生 物 通 过 糖 酵 解 过 程 （ 又 称EM途 径 ） 将 葡 萄 糖 转 化 为 丙 酮 酸 ， 丙 酮 酸 进 一 步 脱 羧 形 成 乙 醛 ， 乙 醛最 终 被 还 原 成 乙 醇 的 过 程 ， 其 主 要 代 表 是 酵 母 菌 。 D项 ， 人 体 的 细 胞 壁不 含 有 粘 肽 ， 因 此 也 没 有 此 代 谢 途 径 。【 解 析 】2 生 物 合 成 过 程 中 最 主 要 的 还 原 剂 是 （ ） 。 华 中 师 范 大 学 2 0 0 7研 A NADHB NADPHC FMNH2D FADH2B
50、【 答 案 】NADPH通 常 作 为 生 物 合 成 的 还 原 剂 ， 并 不 能 直 接 进 入 呼 吸 链 接受 氧 化 ， 只 是 在 特 殊 酶 的 作 用 下 ， NADPH上 的 H被 转 移 到 NAD 上 ， 然后 以 NADH的 形 式 进 入 呼 吸 链 。 因 此 答 案 选 B。【 解 析 】3 人 体 活 动 的 直 接 供 能 物 质 是 （ ） 。 华 东 理 工 大 学 2 0 0 7 研 A 葡 萄 糖B 脂 肪 酸C 磷 酸 肌 酸D GTPE ATPE【 答 案 】人 体 直 接 供 能 物 质 是 ATP， ATP是 高 能 磷 酸 化 合 物 ，
