19.2　課后習題詳解

1．怎樣理解新陳代謝？

答：新陳代謝是生物體內一切化學變化的總稱，是生物體表現其生命活動的重要特征之一。它是由多酶體系協同作用的化學反應網絡。新陳代謝包括分解代謝和合成代謝兩個方面。新陳代謝的功能可概括為5個方面：

（1）從周圍環境中獲得營養物質；

（2）將外界引入的營養物質轉變為自身需要的結構元件；

（3）將結構元件裝配成自身的大分子；

（4）形成或分解生物體特殊功能所需的生物分子；

（5）提供機體生命活動所需的一切能量。

2．能量代謝在新陳代謝中占何等地位？

答：生物體的一切生命活動都需要能量。生物體的生長、發育（包括核酸、蛋白質的生物合成）機體運動（包括肌肉的收縮以及生物膜的傳遞、運輸功能）等，都需要消耗能量。如果沒有能量來源，生命活動也就無法進行，生命也就停止。

3．在能量儲存和傳遞中，哪些物質起著重要作用？

答：在能量儲存和傳遞中，ATP（腺苷三磷酸）、GTP（鳥苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）以及CTP（胞苷三磷酸）等起著重要作用。

4．新陳代謝有哪些調節機制？代謝調節有何生物意義？

答：（1）新陳代謝的調節機制：

新陳代謝的調節可概括地劃分為3個不同水平：分子水平、細胞水平和整體水平。

①分子水平的調節包括反應物和產物的調節（主要是濃度的調節和酶的調節）。酶的調節是最基本的代謝調節，包括酶的數量調節以及酶活性的調節等。酶的數量不只受到合成速率的調節，也受到降解速率的調節。合成速率和降解速率都備有一系列的調節機制。在酶的活性調節機制中，比較普遍的調節機制是可逆的變構調節和共價修飾兩種形式。

②細胞的特殊結構與酶結合在一起，使酶的作用具有嚴格的定位條理性，從而使代謝途徑得到分隔控制。

③多細胞生物還受到在整體水平上的調節。這主要包括激素的調節和神經的調節。高等真核生物由于分化出執行不同功能的各種器官，從而使新陳代謝受到合理的分工安排。人類還受到高級神經活動的調節。

除上述各方面的調節作用外，還有來自基因表達的調節作用。

（2）代謝調節的生物意義：

代謝調節的生物學意義在于代謝調節使生物機體能夠適應其內、外復雜的變化環境，從而得以生存。

5．從“新陳代謝總論”中建立哪些基本概念？

答：從“新陳代謝總論”中建立的基本概念主要有：代謝、分解代謝、合成代謝、遞能作用、基團轉移反應、氧化-還原反應、消除異構化及重排反應、碳-碳鍵的形成與斷裂反應等。

6．概述代謝中的有機反應機制。

答：生物代謝中的反應大體可歸納為4類，即基團轉移反應；氧化還原反應；消除異構化及重排反應；碳-碳鍵的形成與斷裂反應。

這些反應的具體反應機制包括以下幾種：?；D移、磷酰基轉移、葡糖基轉移，氧化-還原反應，消除反應、分子內氫原子的遷移（異構化反應）、分子重排反應，羥醛綜合反應、克萊森酯綜合反應、β-酮酸的氧化脫羧反應。

7．舉列說明同位素示蹤法和波譜法在生物化學研究中的重要作用。

答：同位素示蹤法和波譜法是生物化學中研究新陳代謝的兩種重要方法。

（1）同位素示蹤法在生物化學研究中的重要作用：

同位素示蹤法不改變被標記化合物的化學性質，已成為生物化學以及分子生物學的研究中一種重要的必不可少的常規先進技術。如1945年David Shemin和David Rittenberg首先成功地用14C和15N標記的乙酸和甘氨酸證明了血紅素分子中的全部碳原素和氮原子都來源于乙酸與甘氨酸；膽固醇分子中碳原子的來源也是用同樣的同位素示蹤法得到闡明的。

（2）波譜法在生物化學研究中的重要作用：

核磁共振波譜法對于樣品不加任何破壞，因此，在生物體的研究得到廣泛的應用。例如在生物化學、生理學以及醫學等方面都廣泛應用核磁共振波譜技術對生活狀態的人體進行研究，取得了重要的研究成果，其中最廣為人知的實驗是1986年用核磁共振波譜法對人體前臂肌肉在運動前和運動后的比較研究。