生物化学:碳水化合物合成代谢

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例子问题

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例子问题1:碳水化合物合成代谢

戊糖磷酸途径是细胞内重要的代谢途径,它能使细胞合成两种基本产物。这两种产品是什么,它们有什么作用?

可能的答案:

谷胱甘肽,有助于维持细胞内的还原环境,2,3-二磷酸甘油酸,有助于降低血红蛋白对O2

乙酰乙酸酯和-羟基丁酸酯,这两种都是酮体,当血液中葡萄糖水平低时,它们是体内细胞的燃料来源。

果糖-2,6-二磷酸,在糖酵解和糖异生中起主要调节作用,甘油-3-磷酸,在甘油三酯和磷脂的合成中起作用。

NADH和FADH2两者都是通过氧化磷酸化在细胞中产生ATP

NADPH(用于还原生物合成反应)和核糖-5-磷酸(用于生成核苷酸的主要前体)

正确答案:

NADPH(用于还原生物合成反应)和核糖-5-磷酸(用于生成核苷酸的主要前体)

解释

戊糖磷酸途径(PPP)是细胞内的一种代谢途径,根据细胞的需要,用于生成NADPH和/或5-磷酸核糖。NADPH主要用于为几个生物合成反应提供还原力,但它也可以作为一种手段,使谷胱甘肽主要保持在细胞中的还原形式。这反过来又有助于维持细胞内的还原环境。此外,5-磷酸核糖被用作合成核苷酸的主要前体。

NADH和FADH2不是由PPP产生的,而是由葡萄糖通过有氧呼吸途径氧化产生的。这两个分子是高能电子的载体,通过电子传递链产生ATP。

如前所述,谷胱甘肽不是由PPP生产的;然而,它确实使用PPP产生的NADPH来维持其在细胞内的还原形式,这反过来又维持了细胞内以还原为主的环境。2,3-二磷酸甘油酸是糖酵解的中间体,而不是PPP。2,3- bpg的一个主要功能是结合血红蛋白,降低其对O的亲和力2.这使得红细胞更容易释放O2给需要它的组织。

果糖-2,6-二磷酸不是PPP的产物。相反,它是由糖酵解中间产物果糖-6-磷酸的副反应产生的。果糖-2,6-二磷酸是糖酵解和糖异生的重要调节酶果糖-1,6-二磷酸酶的变构调节因子。胰岛素和胰高血糖素等激素可以刺激细胞改变其果糖-2,6-二磷酸的浓度,进而调节糖酵解和糖异生的活性。甘油-3-磷酸也不是由PPP生产的。相反,它可以由甘油的磷酸化或糖酵解中间体磷酸二羟丙酮的还原产生。它被用作甘油三酯和磷脂形成的主干。

乙酰乙酸酯和-羟基丁酸酯都不是由PPP产生的酮体,而是由两个乙酰辅酶a分子加上其他修饰物的缩合而成。一般来说,当身体处于禁食状态,需要储备血糖水平时,可以产生酮体作为替代能源,从而使葡萄糖大部分被节省下来。

例子问题1:碳水化合物合成代谢

下列哪一种碳水化合物不能连续线性化糖苷键?

可能的答案:

半乳糖

糖原

蔗糖

乳糖

正确答案:

蔗糖

解释

为了用a线性化连杆上,1号位上需要有一个游离的碳。然而,蔗糖是一种没有碳可以在1的位置线性化。它不是还原糖,因此不能线性化。所有其他的糖的异位碳都在1号位置它们都是可以线性化的还原糖。

示例问题3:碳水化合物合成代谢

磷酸糖化酶是一种负责葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-1-磷酸相互转化的酶。在禁食的人体内,以下哪一种代谢途径是葡萄糖-6-磷酸最可能的目的地?

可能的答案:

磷酸戊糖途径

糖酵解

糖质新生

糖原生成

正确答案:

糖质新生

解释

从题干中,我们得知磷酸糖酵素负责转化两种中间形式的葡萄糖,即葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖-6-磷酸。然后,我们被要求确定葡萄糖-6-磷酸最可能被用于禁食个体的代谢途径。

首先,重要的是要记住,一个人在禁食时,能量资源会变得更加稀缺。因此,在这种状态下,身体会尽可能多地保存能量。此外,由于大脑的新陈代谢主要依赖葡萄糖,身体试图保持血液中葡萄糖的相对稳定水平。因此,体内的许多组织从使用葡萄糖转向使用其他能量来源,如脂肪酸或酮体。为了帮助确保血液中的葡萄糖水平保持稳定,肝脏增加了糖异生的速率,糖异生是从非糖底物中产生葡萄糖,如丙酮酸、某些氨基酸和甘油。因此,我们预计葡萄糖-6-磷酸主要是漏斗进入糖异生途径。

尽管葡萄糖-6-磷酸也可以转移到其他途径,如糖酵解、甘油生成或磷酸戊糖途径,但所有这些途径都导致葡萄糖的净消耗。在禁食状态下,这与我们想要的相反,因为血糖水平需要基本稳定,以确保神经组织有足够的供应。

例子问题2:碳水化合物合成代谢

磷酸戊糖途径中的关键酶之一是葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)。该酶负责将葡萄糖-6-磷酸氧化为该途径中的下一个中间产物,同时产生NADPH。关于这种酶的调节,下列哪一项最有可能是正确的?

可能的答案:

G6PDH被激活

G6PDH被激活

G6PDH被

这些

G6PDH被

正确答案:

G6PDH被激活

解释

从题干中,我们得知葡萄糖-6-磷酸脱氢酶将葡萄糖氧化成另一种化合物,并在这个过程中产生一个NADPH分子。为了确定这种酶可能被调节的方式,考虑反馈机制很重要。

由于该酶在被打开时产生NADPH,我们预计该产物通过反馈抑制对该酶进行负调控。而且,既然我们知道是一种反应物,我们可以正确地假设高浓度的它会通过激活酶来推动反应的进行。因此,会被期望变构激活这种酶。此外,问题茎没有告诉我们这些辅助因子的未磷酸化形式,因此我们没有办法知道有多少NADH或影响这种酶,如果有的话。

示例问题5:碳水化合物合成代谢

戊糖磷酸途径中发生的一个重要的化学转化是葡萄糖-6-磷酸(G6P)转化为核酮糖-5-磷酸(R5P),如下图所示。

上面所示的转化是下面哪种反应的一个例子?

可能的答案:

的磷酸化glucose-6-phosphate

减少glucose-6-phosphate

glucose-6-phosphate氧化

异构化的glucose-6-phosphate

羧化作用的glucose-6-phosphate

正确答案:

glucose-6-phosphate氧化

解释

从问题茎中,我们展示了葡萄糖-6-磷酸转化为核酮糖-5-磷酸的反应。然后我们被要求确定在这个过程中发生了哪种类型的反应。

我们还可以从反应中注意到是反应物,和是一个产品。因此,被还原成形式了吗.为了使还原反应发生,需要同时发生氧化反应,因为电子需要从某个地方来。在这种情况下,电子来自葡萄糖-6-磷酸。因此,作为减少到,葡萄糖-6-磷酸被氧化为核酮糖-5-磷酸。因此,这是一个氧化反应。

另外,需要注意的是这不是一个羧基化反应。事实上,这实际上是一个脱羧反应,因为葡萄糖上的一个碳原子被转化为二氧化碳。

此外,这也不是一个磷酸化反应,因为反应物和生成物有相同数量的磷酸基。

最后,这不是一个异构化反应因为葡萄糖-6-磷酸和核酮糖-5-磷酸分子式不同,因此它们不可能是结构异构体。

例子问题1:碳水化合物合成代谢

在糖异生过程中,草酰乙酸在哪里被隔离,它是如何到达细胞质的?

可能的答案:

在线粒体基质中;载体蛋白与草酰乙酸结合并穿过线粒体膜进入细胞质。

在线粒体的膜间空间;苹果酸脱氢酶将草酰乙酸还原为苹果酸,苹果酸进入细胞质,通过苹果酸脱氢酶重新转化为草酰乙酸。

在线粒体的膜间空间;载体蛋白与草酰乙酸结合并穿过线粒体膜进入细胞质。

在线粒体基质中;苹果酸脱氢酶将草酰乙酸还原为苹果酸,苹果酸进入细胞质,通过苹果酸脱氢酶重新转化为草酰乙酸。

正确答案:

在线粒体基质中;苹果酸脱氢酶将草酰乙酸还原为苹果酸,苹果酸进入细胞质,通过苹果酸脱氢酶重新转化为草酰乙酸。

解释

草酰乙酸是柠檬酸循环的代谢物,发生在线粒体基质中。草酰乙酸不能扩散过线粒体基质,但苹果酸可以。所以草酰乙酸被苹果酸脱氢酶还原为苹果酸,现在可以进入细胞质。由于苹果酸脱氢酶既能催化正反应又能催化逆反应,因此可以再次用于草酰乙酸的重整。一旦进入细胞质,草酰乙酸就会转化为磷酸烯醇丙酮酸(PEP)并继续糖异生。

例子问题2:碳水化合物合成代谢

糖原是下列哪种分子的多糖?

可能的答案:

葡萄糖

纤维素

果糖

核糖

乳糖

正确答案:

葡萄糖

解释

葡萄糖在糖发生过程中转化为糖原。它的结构由许多线性alpha(14)糖苷键,也有许多支化α (16)糖苷键。这种严重的分支结构意味着有许多自由端,它们是糖原磷酸化酶的底物。需要一种去分支酶来溶解α (1)6)糖苷键。纤维素是一种葡萄糖通过β(1)连接在一起的聚合物4)糖苷键。人体缺乏酵素来催化纤维素中的这些键的裂解。

例子问题1:碳水化合物合成代谢

关于固碳反应,下列哪项是错误的?

可能的答案:

二磷酸核酮糖羧化酶是生物圈中最常见的蛋白质之一

催化这个反应的酶是二磷酸核酮糖羧化酶

在反应过程中与核酮糖1,5-二磷酸结合

为每一个2个ATP和3个NADH被转化为碳水化合物

甘油醛3-磷酸是固碳循环(也称为卡尔文循环)的产物之一。

正确答案:

为每一个2个ATP和3个NADH被转化为碳水化合物

解释

为每一个分子转化为碳水化合物,消耗3个atp和2个nadph。卡尔文循环开始于核酮糖1,5二磷酸结合。核酮糖二磷酸羧化酶催化叶绿体基质中的反应,被认为是世界上最丰富的蛋白质之一。甘油醛3-磷酸是这个循环的副产品,它是糖、脂肪酸和氨基酸合成的基本组成部分。

示例问题3:碳水化合物合成代谢

NADH和NADPH在生物化学上的主要区别是什么?

可能的答案:

NADPH在分解代谢反应中被氧化产生ATP, NADH在合成代谢反应中作为还原剂

NADH和NADPH在所有反应中起相同的作用

NADH在反应中用来产生ATP,而NADPH在反应中用来产生ADP

NADH主要由真核生物使用,而NADPH主要由原核生物使用

NADH在分解代谢反应中被氧化产生ATP, NADPH在合成代谢反应中作为还原剂

正确答案:

NADH在分解代谢反应中被氧化产生ATP, NADPH在合成代谢反应中作为还原剂

解释

NADH和NADPH的主要区别在于NADH通常用于产生ATP的分解反应。另一方面,NADPH主要用于合成代谢反应,即由小分子组成大分子。

例子问题1:碳水化合物合成代谢

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在碳水化合物代谢中的作用是什么?

可能的答案:

鸟苷三磷酸(GTP)在酶的作用下转化为鸟苷二磷酸(GDP)

这种酶将草酰乙酸转化为磷酚醇丙酮酸

所有的这些

这种酶催化的反应是糖异生的第一步

二氧化碳是它所催化的反应的副产品

正确答案:

所有的这些

解释

糖异生是从碳水化合物以外的其他来源产生葡萄糖,如丙酮酸、氨基酸、乳酸和甘油。磷酸烯醇式丙酮酸羧酸激酶将草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸和二氧化碳。它还从GTP中产生GDP。它是由荷尔蒙调节的,如胰高血糖素和皮质醇。

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