19.2　课后习题详解

1．怎样理解新陈代谢？

答：新陈代谢是生物体内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：

（1）从周围环境中获得营养物质；

（2）将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件；

（3）将结构元件装配成自身的大分子；

（4）形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子；

（5）提供机体生命活动所需的一切能量。

2．能量代谢在新陈代谢中占何等地位？

答：生物体的一切生命活动都需要能量。生物体的生长、发育（包括核酸、蛋白质的生物合成）机体运动（包括肌肉的收缩以及生物膜的传递、运输功能）等，都需要消耗能量。如果没有能量来源，生命活动也就无法进行，生命也就停止。

3．在能量储存和传递中，哪些物质起着重要作用？

答：在能量储存和传递中，ATP（腺苷三磷酸）、GTP（鸟苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）以及CTP（胞苷三磷酸）等起着重要作用。

4．新陈代谢有哪些调节机制？代谢调节有何生物意义？

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。

①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。

②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。

③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。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。

5．从“新陈代谢总论”中建立哪些基本概念？

答：从“新陈代谢总论”中建立的基本概念主要有：代谢、分解代谢、合成代谢、递能作用、基团转移反应、氧化-还原反应、消除异构化及重排反应、碳-碳键的形成与断裂反应等。

6．概述代谢中的有机反应机制。

答：生物代谢中的反应大体可归纳为4类，即基团转移反应；氧化还原反应；消除异构化及重排反应；碳-碳键的形成与断裂反应。

这些反应的具体反应机制包括以下几种：酰基转移、磷酰基转移、葡糖基转移，氧化-还原反应，消除反应、分子内氢原子的迁移（异构化反应）、分子重排反应，羟醛综合反应、克莱森酯综合反应、β-酮酸的氧化脱羧反应。

7．举列说明同位素示踪法和波谱法在生物化学研究中的重要作用。

答：同位素示踪法和波谱法是生物化学中研究新陈代谢的两种重要方法。

（1）同位素示踪法在生物化学研究中的重要作用：

同位素示踪法不改变被标记化合物的化学性质，已成为生物化学以及分子生物学的研究中一种重要的必不可少的常规先进技术。如1945年David Shemin和David Rittenberg首先成功地用14C和15N标记的乙酸和甘氨酸证明了血红素分子中的全部碳原素和氮原子都来源于乙酸与甘氨酸；胆固醇分子中碳原子的来源也是用同样的同位素示踪法得到阐明的。

（2）波谱法在生物化学研究中的重要作用：

核磁共振波谱法对于样品不加任何破坏，因此，在生物体的研究得到广泛的应用。例如在生物化学、生理学以及医学等方面都广泛应用核磁共振波谱技术对生活状态的人体进行研究，取得了重要的研究成果，其中最广为人知的实验是1986年用核磁共振波谱法对人体前臂肌肉在运动前和运动后的比较研究。