假定你一直在筛选含有突变的磷酸丙糖异构酶(TIM)的细菌突变株,你想得到的细菌利用糖酵解途径和乳酸发酵产能。
问答题
解释为什么缺失TIM对只通过糖酵解发酵葡萄糖的生物来说是致命的?
【正确答案】TIM催化二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸之间的互变,但在热力学上有利于二羟丙酮磷酸的形成。缺失TIM将使二羟丙酮磷酸不能进入糖酵解产生ATP,只有甘油醛-3-磷酸才能进入下面的反应,产生ATP。最后净产生的ATP为0。由于无ATP的产生故TIM的突变对于只通过糖酵解发酵葡萄糖的生物来说是致命的。
【答案解析】
问答题
假定你得到一种生物能同时利用糖酵解和有氧途径产能,但在有氧的条件生长的很快。为什么?
【正确答案】有部分活性的变体毕竟能够催化一些二羟丙酮磷酸转变成甘油醛3-磷酸,因此能够为细菌产生少量的ATP,故细菌能够生长,但生长的很慢。在有氧的条件下,三羧酸循环和氧化磷酸化能产生大量的ATP,糖酵解产生的ATP对于细菌而言已无足轻重,故这样的突变体能够在有氧的条件下生长得很快。
【答案解析】
问答题
如果你构建一种含有二羟丙酮磷酸酶基因的表达质粒,预测当你将这种质粒导入上述突变的有机体之后,突变体能否在有氧或无氧的环境中生长在葡萄糖或甘油的培养之中?
【正确答案】如果细菌体内表达二羟丙酮磷酸酶,则使二羟丙酮磷酸迅速地不可逆地水解成二羟丙酮。如果上述两种变体以葡萄糖为唯一碳源,那么在无氧的条件下,都不能生存,因为甘油在细胞内是先转变成甘油磷酸,然后再转变成二羟丙酮磷酸,缺乏TIM将导致甘油醛-3-磷酸无法形成,糖酵解缺乏底物将无法为细胞产生ATP,而TIM即使有部分活性也因为磷酸酶催化的反应使绝大多数二羟丙酮磷酸转变成二羟丙酮,导致进入糖酵解的底物非常少,产生的ATP非常有限,无法满足细菌的需要。在有氧的条件下,第一种突变体仍然不能生存,第二种突变体因为有氧代谢产生更多的ATP,但由于进入糖酵解甘油醛-磷酸的量有限,故虽然能生存,但生长的缓慢。
【答案解析】
问答题
蛋白质的氨基酸排列顺序和核酸的核苷酸排列顺序有怎样的关系?蛋白质的氨基酸顺序和它们的立体结构、生理功能有什么关系?
【正确答案】(1)蛋白质的一级结构是由基因编码的。蛋白质的氨基酸排列顺序总体而言是由基因中的核苷酸序列的顺序所决定的。然而,有相当数量的基因在转录成mRNA以后,以及在翻译为肽链以后,在这两个不同的水平上都还存在着后加工,包括转录后加工和翻译后加工,因此成熟蛋白质中的氨基酸顺序和基因中的核苷酸顺序不一定是对应的。 (2)蛋白质的立体结构在很大程度上是由氨基酸的序列所决定的,但是也不能忽略环境因素对蛋白质立体结构的影响。例如疯牛病发生时,相同的氨基酸顺序的肽链却产生了不同的立体结构。蛋白质的生理功能和蛋白质的立体机构密切相关。在通常的生理条件下,可认为蛋白质的氨基酸顺序决定了蛋白质的立体结构,进而决定了蛋白质的生理功能。
【答案解析】