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第18章 物质代谢的联系与调节

【教学目标】

第一节物质代谢的特点

了解:物质代谢的特点。

第二节物质代谢的相互联系

了解:物质代谢的相互联系;三大营养物质之间通过三羧酸循环相互联系、相互沟通、 相互转变。

第三节体内重点组织器官的代谢特点及联系

了解:组织器官的代谢特点及联系;肝、心、脑、肾脏代谢特点,不同情况时的能量来源。

第四节代谢调节方式

掌握:细胞水平的代谢调节;酶的亚细胞定位,酶活性调节(变构调节、共价修饰调节)及酶含量调节。

了解:激素水平的代谢调节;两类激素(膜受体激素及胞内受体激素)对细胞代谢的调节;整体调节;饥饿及应激时物质代谢的整体调节。

【考评测试】

一、单项选择题

1.只通过一个酶或一个多酶复合体催化的一步反应,****酸不能转变为下列哪个化合物( )

A.丙二酰CoA

B.草酰乙酸

C.乳酸

D.****CoA

E.丙氨酸

2.一分子丙氨酸脱去氨基后,其α-酮酸在体内彻底氧化能产生ATP的分子数为( )

A.2B.10

C.12.5

D.20

E.30

3.下列哪个化合物不能转变为葡萄糖( )

A.丙酰CoA

B.****CoA

C.草酰乙酸

D.****

E.α-磷酸甘油

4.三羧酸循环与尿素循环共有的中间代谢物是( )

A.精氨酸

B.天冬氨酸

C.鸟氨酸

D.延胡索酸

E.柠檬酸

5.下列关于哺乳动物细胞内磷酸二羟****的作用的叙述中,不正确的是( )

A.作为转移NADH进入线粒体穿梭系统的一部分

B.作为甘油三酯中甘油部分的前体

C.作为3磷酸甘油醛的前体

D.作为1,6二磷酸果糖的前体

E.作为亮氨酸的前体

6.哺乳动物肝脏葡萄糖分子中的6个碳原子能够组合进入酮体的最多碳原子数为( )

A.0

B.2

C.3

D.4

E.6

7.谷氨酸可直接来自于三羧酸循环中的下列哪个化合物的转变( )

A.苹果酸

B.琥珀酸

C.α-酮戊二酸

D.草酰乙酸

E.延胡索酸

8.下列哪种化合物的碳原子用于转变为葡萄糖时,草酰乙酸是必经的中间物质( )

A.****CoA

B.磷酸烯醇式****酸

C.丙氨酸

D.糖原

E.甘油

9.每克重量的下列化合物氧化提供能量最多的是( )

A.淀粉

B.脂肪酸

C.胆固醇

D.蛋白质

E.核酸

10.晚期消瘦患者体内最不可能发生的是( )

A.脑组织使用酮体

B.肝糖原耗竭

C.肝脏脂肪合成加速

D.肝脏糖异生

E.肝脏脂肪酸氧化

11.不能被蛋白激酶A激活的酶为( )

A.激素敏感脂肪酶

B.磷酸化酶

C.果糖2,6二磷酸酶

D.磷酸化酶b激酶

E.糖原合酶

12.在对一代谢途径进行调控时,最可能被变构效应剂调节的反应为( )

A.所有反应有着相同的可能性

B.最后一步反应

C.最初的关键步骤

D.最快的反应

E.平衡常数为1的反应

13.关于变构调节错误的是( )

A.变构效应剂与酶的调节部位结合

B.酶的调节亚基位于活性中心外

C.酶对底物的亲和力因为变构激活剂的存在而降低

D.常见于反馈抑制调节

E.常出现“S”动力学特征

14.变构抑制剂影响变构酶的活性可能是通过下列哪个作用( )

A.诱导酶的构象改变

B.促进酶的共价修饰

C.与酶的活性中心结合

D.与底物反应

E.促进酶的脱磷酸化

15.酶的变构调节需要( )

A.来自于维生素的辅助因子

B.金属离子

C.蛋白水解酶作用下酶由一种形式转变为另一种形式

D.一种酶的构象改变导致其催化活性的改变

E.酶促反应的产物作为效应剂与底物竞争酶的活性中心

16.下列哪项以不可逆方式修饰蛋白质而改变酶的活性( )

A.竞争性抑制

B.酶原激活

C.酶蛋白磷酸化

D.辅酶激活

E.变构激活

17.下列关于饥饿时能量及葡萄糖来源的叙述中,错误的是( )

A.骨骼肌释放的丙氨酸在肝脏用于糖异生

B.脂肪酸氧化为糖异生提供ATP

C.脂肪水解释放的甘油在肝脏用于糖异生

D.脂肪水解产生的脂肪酸在肝脏用于糖异生

E.大量的脂肪酸分解产物转变为酮体,作为脑、肌肉组织的能量来源

18.既存在于胞液又存在于线粒体的酶系为( )

A.酵解酶系

B.尿素合成酶系

C.胆固醇酶系

D.糖原合成酶系

E.脂肪酸合成酶系

19.关于共价修饰叙述错误的是( )

A.受共价修饰调节的酶一般存在有活性(高活性)和无活性(低活性)两种形式

B.有活性及无活性两种形式之间可通过共价修饰相互转变

C.通常有级联放大作用

D.属于慢速调节

E.需要酶的参与

20.酶促化学修饰的主要方式为( )

A.磷酸化与脱磷酸化

B.****化与脱****化

C.甲基化与脱甲基化

D.腺苷化与脱腺苷化

E.亚基的聚合与解聚

二、多项选择题

1.不能转变为糖的氨基酸有( )

A.丝氨酸

B.丙氨酸

C.亮氨酸

D.天冬氨酸

E.赖氨酸

2.在脂肪组织甘油三酯合成中,葡萄糖代谢主要提供下列哪些化合物( )

A.5磷酸核糖

B.****CoA

C.α-甘油磷酸

D.琥珀酰CoA

E.NADPH

3.关于三大营养物质代谢,正确的是( )

A.****CoA是三大营养物质代谢的共同中间产物

B.三大营养物质相互转变通过三羧酸循环中间产物而实现

C.大多数氨基酸都可转变为糖,但糖只能为非必需氨基酸提供碳源

D.糖、蛋白质都很容易转变为脂肪

E.脂肪可转变为糖,也可转变为氨基酸

4.在蛋白激酶催化下通过磷酸化活性降低或失活的酶有( )

A.磷酸化酶

B.HMG‐CoA还原酶

C.糖原合酶

D.****酸脱氢酶复合体

E.****CoA羧化酶

5.磷酸果糖激酶1的变构激活剂包括( )

A.ATP

B.AMP

C.果糖2,6二磷酸

D.柠檬酸

E.果糖1,6二磷酸

6.脂肪酸生物合成所需的还原当量直接来自下列哪些酶的作用( )

A.6磷酸葡萄糖脱氢酶

B.苹果酸脱氢酶

C.苹果酸酶

D.琥珀酸脱氢酶

E.异柠檬酸脱氢酶

7.饥饿时大脑的能量来源包括( )

A.葡萄糖

B.脂肪酸

C.酮体

D.糖原

E.蛋白质

8.机体对物质代谢的调节包括( )

A.酶的亚细胞定位

B.酶的化学修饰

C.酶的变构调节

D.酶蛋白降解

E.激素调节

9.在线粒体进行的代谢途径包括( )

A.脂肪酸β-氧化

B.糖原分解

C.糖异生

D.有氧氧化

E.脂肪酸合成

10.草酰乙酸转变为葡萄糖,穿出线粒体膜时( )

A.转变为磷酸甘油

B.直接穿过线粒体膜

C.与肉碱反应

D.转变为天冬氨酸

E.还原为苹果酸

三、名词解释

1.变构酶

2.限速酶

3.酶的化学修饰

四、简答题

1.一位处于半昏迷状态的胰岛素依赖型糖尿病患者被送到急诊室。该病人因旅游时不慎丢失了胰岛素,两天后被送到医院。该病人已两天没用胰岛素,由于胰岛素的不足及胰高血糖素的相对过度分泌,估计她血清胰岛素/胰高血糖素比率大大降低。

(1)下列各组织中不同的代谢途径将会出现什么改变?请简单阐述。

①肝脏中糖酵解、糖异生、糖原合成及脂肪酸合成。

②肌肉糖酵解、三羧酸循环及脂肪酸合成。

③脂肪组织糖原合成及脂肪酸合成。

(2)请预测该病人血中下列物质将会出现什么变化,并解释原因。

①葡萄糖。

②酮体。

③自由脂肪酸。

2.简述****CoA的来源及去路。

3.一位胰岛素依赖型糖尿病患者通过胰岛素泵持续给予胰岛素,但胰岛素泵出现故障而停止工作。简单解释24小时后下列代谢将会出现什么改变,至少包括一个主要的代谢调节部位。

(1)肌肉糖酵解。

(2)肝脏脂肪酸合成。

(3)酮体合成。

4.三羧酸循环的中间物质与分解代谢及合成代谢均有关,请解释下列现象。

(1)禁食时,三羧酸循环中间物质草酰乙酸的代谢将会出现什么改变?用一特定反应解释原因。

(2)长期饥饿引起酮症酸中毒时,哪种代谢中间物质是引起酮症酸中毒的主要因素?

(3)草酰乙酸含量的改变怎样导致酮症酸中毒?

【科学素养读物】

蛋白质可逆磷酸化调节的发现者

EdmondH.Fischer

EdmondH.Fischer是出生于中国上海的瑞士裔美国生物化学家,他和他的合作者EdwinG.Krebs,因为阐明可逆的蛋白质磷酸化作用作为一种生物调节机制以调节细胞内不同的代谢过程而获得1992年诺贝尔生理学或医学奖。

1920年,EdmondH.Fischer出生于中国上海,7岁时他与他的两个哥哥被送到瑞士寄宿学校读书。高中时他与他的一个非常要好的同学有一个愿望及约定:他们两人将来一个要成为科学家,另一个要成为医生,因而他们能够一道整治世界万物。高中时Fischer被音乐所吸引,他曾考虑成为职业音乐家。高中毕业后,Fischer想学习微生物学,但被建议学习化学。第二次世界大战期间,Fischer在Geneva大学获得有机化学博士学位。

1950年,Fischer来到美国西雅图华盛顿大学做博士后研究。与Ed.Krebs一道研究糖原磷酸化酶,他们设计了一系列由激素和钙离子触发的导致该酶激活与灭活的反应,由此发现了蛋白质可逆的磷酸化与脱磷酸化调节以控制细胞内许多代谢过程。

EdwinG.KrebsEdwinG.Krebs是美国生物化学家。1918年,Krebs出生于美国,他的父亲是长老会会长。1936年,Krebs进入Illinois大学学习。大学第四年,他徘徊在学习有机化学还是医学之间。由于获得华盛顿大学医学院的奖学金,他选择了后者。

医学院的学习在培养Krebs成为临床医生的同时也赋予其医学研究的能力。1943年毕业,Krebs进行了为期18个月的住院医生训练后作为医官来到海军工作。1946年,从部队回来,Krebs不能立即进入临床医院工作,在等待期间,他来到CarlandGertyCori生化实验室进行博士后研究。两年后,他决定留在生物化学领域。

1948年,Krebs作为助教来到华盛顿大学生物化学教研室。五年后,EdmondH.

Fischer来到华盛顿大学和他一起工作。早在Cori实验室工作时就已经明确,磷酸化酶存在有活性及无活性两种形式,但控制两种形式转变的机制还不清楚,他们决定一起研究磷酸化酶。实验中他们发现,一种蛋白激酶转移来自ATP的磷酸给蛋白质使之磷酸化,磷酸化的蛋白质形状及功能改变并参与许多生物过程。当此生物过程完成后,另一蛋白磷酸酶使蛋白质脱磷酸而恢复原貌,这样一个循环过程控制细胞内许多代谢过程。由于这种对蛋白质可逆磷酸化以调节细胞代谢过程的重要发现,使Fischer和Krebs获1992年诺贝尔生理学或医学奖。

蛋白质可逆磷酸化调节被确定为细胞内一种代谢调节的普遍机制,Fischer和Krebs的研究成果在世界范围内影响越来越大,成为生物技术及基因工程领域的奠基石,为生物化学开辟了新的领域。

(唐敬兰)

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