第16章　物质代谢的相互联系和调节控制

一、选择题

1IPTG能够诱导β-半乳糖苷酶表达的原因是（　　）。[南开大学研]

A．IPTG可与操纵序列结合，诱导酶的表达

B．IPTG抑制lacI基因产物的活性

C．IPTG是β-半乳糖苷酶的别构激活剂

D．IPTG与阻遏蛋白结合使乳糖操纵子开启

【答案】B

2阻遏蛋白识别操纵子中的（　　）。[南京师范大学2003研]

A．结构基因

B．调节基因

C．启动基因

D．操纵基因

【答案】D

【解析】E.coli的乳糖操纵子含Z、Y及A三个结构基因，此外还有一个操纵序列O；一个启动序列P及一个调节基因I。I基因编码一种阻遏蛋白，它与O序列结合，使乳糖操纵子受阻遏而处于关闭状态。

3乳糖操纵子的安慰诱导物是（　　）。[华中科技大学2005研]

A．乳糖

B．半乳糖

C．异构乳糖

D．异丙基巯基半乳糖苷

【答案】D

【解析】安慰诱导物是指一类能诱导酶的合成，但又不被分解的分子。异丙基巯基半乳糖苷（IPTG）、巯基半乳糖苷（TMG）和O-硝基半乳糖苷（ONPG）都不是半乳糖苷酶的底物，不会被β-半乳糖苷酶所降解，而且还能诱导β-半乳糖苷酶的合成，所以实验室里常用它们作为乳糖操纵子的安慰诱导物。

4在分支代谢中，任何一个终产物过多时，可部分抑制关键酶，所有终产物过多时，其抑制程度大于各自单独存在时抑制作用的总和，这种调节方式称为（　　）。[四川大学1998研]

A．累积反馈抑制

B．协调反馈抑制

C．多价反馈制

D．合作反馈抑制

【答案】A

【解析】在分支代谢中，有多种代谢终产物，这些终产物中任何一种浓度达到一定水平就可以对关键部分进行抑制，只有当所有分支代谢的各种终积产物积累到相当水平时，才能发挥最大限度的抑制调节作用。这种调节作用称为累积反馈抑制。

5下列哪种类型的酶不需要诱导物？（　　）[中国科学技术大学1999研]

A．变构酶

B．结构酶

C．同工酶

D．抑制酶

E．协同酶

【答案】B

【解析】结构酶是一种在生理条件下合成的酶，它的活性高低不受诱导或阻遏的影响。例如，代谢途径中的许多非调节酶不受诱导，可持续地，高水平地合成，以保证其最低需要量。这样的酶在代谢途径中其速度不受限制。变构酶或协同酶属于能被少量效应剂分子调节的酶。无论酶是否是诱导酶或结构酶，任何酶在一定的条件下都可能是一种抑制酶。

6下列物质代谢调节方式中，属于快速调节的是（　　）。[西医统考2013研]

A．产物对酶合成的阻遏作用

B．酶蛋白的诱导合成

C．酶蛋白的降解作用

D．酶的别构调节

【答案】D

【解析】细胞水平的代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节实现的。对关键酶的调节方式分为两类：①快速调节：是指通过改变酶的分子结构，从而改变细胞已有酶的活性米调节酶促反应的速率。这类调节作用较快，在数秒或数分钟内完成，因此称为快速调节，如别构调节和化学修饰调节等。②迟缓调节：是指通过调节酶蛋白分子的合成或降解以改变细胞内酶的含量来调节酶促反应的速率。这类调节一般需数小时或数天才能完成，因此称为迟缓调节。ABC三项均属于迟缓调节。

二、填空题

糖类除了作为能源之外，它还与生物大分子间的______有关，也是合成______、______、______等的碳骨架的供体。[天津大学2002研]

【答案】识别；蛋白质；核酸；脂肪

三、判断题

1细菌代谢酶的诱导和合成途径中酶的阻遏，调节蛋白都对操纵子起负调控作用。（　　）[中国科学院2005研]

【答案】错

【解析】根据操纵子对于能调节它们表达的小分子的应答反应的性质不同，可将操纵子分为可诱导的操纵子和可阻遏的操纵子。可诱导的操纵子（如乳糖操纵子）的调控机制：有诱导物存在时，诱导物与调节蛋白（阻遏蛋白）结合使之变构，使调节蛋白无活性，不能与操纵基因结合，促使结构基因转录；无诱导物存在时，调节蛋白（阻遏蛋白）有活性，调节蛋白与操纵基因结合，阻止结构基因转录。可阻遏的操纵子（如色氨酸操纵子）的调控机制：辅阻遏物存在时，与调节蛋白结合使之变构，使调节蛋白有活性，与操纵基因结合，阻止结构基因转录；辅阻遏物不存在时，调节蛋白无活性，不能与操纵基因结合，促使结构基因转录。

2人体正常代谢过程中，糖、脂、蛋白质可以相互转变。（　　）[南开大学2009研]

【答案】对

四、论述题

1试阐述生物体内的代谢调控机制。[南京师范大学研]

答：细胞是生物体的结构和功能的基本单位，细胞代谢是一切生命活动的基础。

根据生物的进化程度不同，代谢调节大体上可在整体、激素和细胞三种水平上进行，其中：

（1）整体水平的调节是生物体通过神经纤维及神经递质直接对靶细胞发生作用，或通过激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的相互协调而对生物体进行综合调节。

（2）激素水平的调节是生物体通过内分泌系统分泌的激素对其他细胞发挥的代谢调节作用。激素水平的代谢调控主要分为以下三个方面：

①通过激素的生物合成调节代谢；

②通过激素对酶活性的影响调节代谢；

③通过激素对酶合成的诱导作用调节代谢。

（3）细胞水平的调节是生物体通过细胞内代谢物的浓度变化而影响细胞内酶的活性及含量的一种代谢调节方式，其本质是酶调节。酶活性的调节主要通过抑制作用、活化作用、别构作用和共价修饰来完成的。

在上述三种水平的代谢调节中，细胞水平的调节是最基本的调节方式，是一切代谢调节的基础，整体和激素水平的代谢调节最终也通过酶起作用。

酶调节是通过控制生物细胞内酶的活性和酶的浓度来调节酶促反应的速度和方向，即调节代谢的速度和方向，具体包括酶的区域化分布、酶的活性调节、酶含量的改变等。

2为什么糖易转变成脂肪，而脂肪难转变成糖？[武汉大学2015研]

答：（1）糖易转变成脂肪的原因：葡萄糖在体内容易转变成脂肪酸（乙酰辅酶A）和甘油（α-磷酸甘油），进而合成脂肪，且效率很高。

（2）脂肪难转变成糖的原因：体内一分子脂肪（甘油三酯）可水解成一分子甘油和三分子脂肪酸。只有甘油部分经活化成α-磷酸甘油，再脱氢成磷酸二羟丙酮后，可经糖异生途径合成葡萄糖或糖原。而脂肪酸（占大部分碳源）经β-氧化成乙酰辅酶A后，乙酰辅酶A不能逆行合成葡萄糖或糖原。即

该反应不可逆，即脂肪分解产生的乙酰CoA不能转变为丙酮酸，故脂肪酸不能转变为葡萄糖。

因此体内糖易转变成脂肪，而脂肪难转变成糖。

（3）此外，只有动物体内的糖易转变成脂肪，而脂肪难转变成糖，这是因为植物和绝大多数微生物都有乙醛酸途径，该途径能将脂肪酸的代谢产物乙酰辅酶A转化形成草酰乙酸，进而通过糖异生形成葡萄糖，而动物细胞内没有该途径，这是因为动物体内缺乏乙醛酸循环途径中所需的两种关键酶：异柠檬酸裂合酶和苹果酸合酶。

3分析说明生物体糖代谢与氨基酸代谢之间的相互关系。[中国农业大学2010研]

答：（1）糖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-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。

（2）氨基酸可以在体内转变为糖。许多种氨基酸在脱氨后转变为丙酮酸、α-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、谷氨酞胺、天冬氨酸、夭冬酞胺、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。

7请写出草酰乙酸（OAA）参与生物体内代谢过程的四个不同反应，写明参与的酶、底物和生成物。[中国科学技术大学2010研]

答：草酰乙酸（OAA）参与生物体内代谢过程的四个不同反应分别如下：

（1）三羧酸循环：草酰乙酸与乙酰CoA在柠檬酸合酶的催化下生成柠檬酸（乙醛酸循环也有这步反应）；而苹果酸在苹果酸脱氢酶的催化下生成草酰乙酸，草酰乙酸的再生又可以继续进入三羧酸循环进行下一轮。

（2）糖异生反应：丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸的过程中，丙酮酸要先在丙酮酸羧化酶的催化下羧化成草酰乙酸，草酰乙酸再在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶作用下转变为磷酸烯醇式丙酮酸。

（3）丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下转化为草酰乙酸，这是三羧酸循环的一个重要回补途径。

（4）天冬氨酸与α-酮戊二酸可以在天冬氨酸氨基转移酶的作用下生成草酰乙酸和谷氨酸，这个反应是可逆的。