四川理工学院生物化学脂代谢参考答案

参考: (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A TP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.A TP-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;A TP;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A TP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2A TP和3A TP。乙酰CoA进入柠檬酸循环彻底氧化生成12A TP。所以共生成17A TP。 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. 对: 2. 错: 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. 对: 5. 错:脂肪酸β-氧化酶系存在于线粒体。 6. 错:肉毒碱可促进脂肪酸的氧化分解。 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. 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. 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A TP,为不可逆反应 (五)完成反应式 1. 脂肪酸+ A TP +(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 + A TP → (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.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A TP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.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.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.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.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A TP, 所以12×8=96A TP,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 A TP,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-1A TP 磷酸甘油醛脱氢,FADH2,生成 2 A TP 磷酸二羟丙酮酵解生成 2 A TP 磷酸甘油醛脱氢NAD、NADH(H+)穿梭生成2或3 A TP 丙酮酸完全氧化15 A TP 20或21 mol/LATP