问答题
(湖南大学2007年考研试题)为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路?哪些化合物可以被认为是联系糖、脂、蛋白质和核酸代谢的重要环节?为什么?
【正确答案】正确答案:(1)三羧酸循环是丙酮酸彻底氧化分解生成CO
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和H
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O的途径。三羧酸循环是绝大多数牛物体主要的分解代谢途径,也是准备提供大量自由能的重要代谢系统,许多合成代谢中都利用三羧酸循环的中间产物作为生物合成的前提来源。 糖代谢过程中一分子葡萄糖经糖酵解分解成二分子丙酮酸,在有氧的情况下丙酮酸进入线粒体,通过三羧酸循环彻底氧化分解;脂肪分解的脂肪酸经β-氧化产生乙酰CoA可进入三羧酸循环彻底氧化,脂肪分解的甘油也可进入三羧酸循环氧化分解;同时,三羧酸循环中产生的乙酰CoA和其他中间产物也可用于合成脂肪;蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后的碳骨架可进入三羧酸循环,同时,三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受NH
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后合成氨基酸。例如草酰乙酸和α酮戊二酸分别是天冬氨酸和谷氨酸合成的碳架,延胡索酸是苯丙氨酸和酪氨酸合成的前体等。所以,三羧酸循环是三大物质代谢的共同通路。 (2)联系糖、脂、蛋白质和核酸代谢的重要环节的化合物有:6-磷酸葡萄糖、丙酮酸、乙酰CoA、草酰乙酸、α-酮戊二酸、磷酸二羟丙酮、ATP、柠檬酸等。 1)糖与脂肪代谢的相互联系。糖先经酵解过程,生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸,磷酸二羟丙酮可还原为甘油,丙酮酸经氧化脱羧后转变为乙酰辅酶A,然后再缩合生成脂肪酸。脂类分解产生的甘油可以经过磷酸化生成α一甘油磷酸,再转变为磷酸二经丙酮。后者沿酵解过程逆行即可生成糖。至于脂肪酸转变为糖的过程,则有一定的限度。脂肪酸通过β-氧化,生成乙酰辅酶A。在植物或微生物体内,乙酰辅酶A可缩合成三羧酸循环中的有机酸,如羟乙醛酸循环生成琥珀酸,琥珀酸再参加三羧酸循环,转变成草酰乙酸,由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸,丙酮酸即可转变成糖。但在动物体内,不存在乙醛酸循环,通常情况下,乙酸辅酶A都是经三羧酸循环而氧化成二氧化碳和水,生成糖的机会很少。 2)糖代谢与蛋白代谢的相互联系。糖是生物机体重要的碳源和能源,可用于合成各种氨基酸的碳链结构,经氨基化或转氨后,即生成相应的氨基酸。例如,糖在分解代谢过程中可产生丙酮酸,丙酮酸经三羧酸循环,转变成α一酮戊二酸和草酰乙酸。这三种酮酸均可加氨基或经氨基移换作用,分别形成丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。此外,在糖分解过程中产生的能量,尚可供氨基酸和蛋白质合成之用。 蛋白质可以分解为氨基酸,在体内转变为糖。许多种氨基酸在脱氨后转变为丙酮酸、α一酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸而生成葡萄糖和糖原。这类氨基酸称为生糖氨基酸。例如,甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、绷氨酸、组氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸及脯氨酸等,都是生糖氨基酸。此外,苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸和色氨酸也能产生糖。 3)脂肪代谢与蛋白代谢的相互联系。细胞膜由类脂和蛋白质组成。脂类在分解过程中能释放出较多的能量,因此可作为体内贮藏能量的物质。脂类与蛋白质之间可以互相转变。脂类分子中的甘油可先转变为丙酮酸,再转变为草酰乙酸及α-酮戊二酸,然后接受氨基而转变为丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸。脂肪酸可以通过β-氧化生成乙酰辅酶A,乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合进入三羧酸循环,从而跟天冬氨酸及谷氨酸相联系。 蛋白质转变成脂肪,则在动物体内也能进行。生酮氨基酸有亮氨酸、异亮氨酸及色氨酸等,这些生酮氨基酸在代谢过程中能生成乙酰乙酸。由乙酰乙酸再缩合成脂肪酸。至于生糖氨基酸,通过丙酮酸,可以转变为甘油,也可以在氧化脱羧后转变为乙酰辅酶A,再经丙二酸单酰途径合成脂肪酸。 4)核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的相互联系。核酸是细胞中重要的遗传物质,它通过控制蛋白质的合成,影响细胞的组成成分和代谢类型。许多核苷酸在代谢中起着重要的作用。例如,ATP是能量和磷酸基团转移的重要物质。ATP参与单糖的转变和多糖的合成。ATP参与卵磷脂的合成。ATP供给合成蛋白质肽链时所需要的能量。另一方面,核酸本身的合成,又受到其他物质特别是蛋白质的作用和控制。例如,甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺参加嘌呤和嘧啶环的合成。核酸的合成除需要酶催化外,还需要多种蛋白质因子参与作用。
【答案解析】