1．解答：这种病人缺乏糖原分支酶。正常人的糖原样品被降解时，葡萄糖-1-磷酸与葡萄糖的比例大约是10︰1。葡萄糖-1-磷酸与葡萄糖的高比例表明该病人含有由α(1→4)糖苷键连结的长糖链和很少的由α(1→6)糖苷键连结的分支点。

2．解答：肌肉糖原磷酸化酶的缺乏阻止了糖原转变成葡萄糖。葡萄糖的不足阻止ATP经由糖酵解产生。现存ATP用于肌肉收缩而得不到补充，从而导致ADP和Pi的增加。由于肌肉组织的糖原不能提供可用的葡萄糖，因此没有乳酸的产生。

3．解答：当这1分子的葡萄糖经过糖原的合成和降解，最终净产生得到ATP分子数是31，损失了1分子的ATP，损失份额约为3%。这损失的部分用在了UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化的反应中。

4．解答：①葡萄糖-6-磷酸酶活性（葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖＋Pi）的缺乏导致细胞内葡萄糖-6-磷酸的积累。葡萄糖-6-磷酸能抑制糖原磷酸化酶的活性并激活糖原合酶的活性，这将阻止肝脏糖原的代谢，其结果是糖原储存增加和肝脏肿大并且血糖水平降低（低血糖症）。②脱支酶的缺乏将导致外层短分支的糖原分子增多。这些分子不能被降解，因此将只有非常少量的糖原降解形成葡萄糖，进而导致血糖水平降低。

5．解答: 这两种激素都能与靶细胞膜上的专一性受体结合，通过G蛋白的介导激活腺苷酸环化酶，导致cAMP水平升高。cAMP使蛋白激酶激活，后者催化磷酸基从ATP转移到磷酸化酶激酶的丝氨酸残基上。被激活的磷酸化酶激酶催化磷酸基从ATP转移到糖元磷酸化酶。糖元磷酸化酶的磷酸化，便使该酶从低活性b形式转变成高活性的a形式。净结果是糖元降解速度增高。

蛋白激酶也能催化糖元合酶的磷酸化(磷酸基从ATP转移至合成酶的丝氨酸残基上)。这种磷酸化使糖元合酶从有活性的a形式转变成低活性的b形式。其净结果是糖元合成的速度降低。从这里我们可以看出，磷酸化作用对糖元磷酸化酶和糖元合酶的活性有相反的影响。

6．解答：①由于细胞缺乏胰岛素受体，不能从循环着的血液中吸收葡萄糖，因而循环着的葡萄糖的水平升高。②胰岛素不能激活肌肉磷蛋白磷酸酶-1的活性，因此糖原的合成不会受到刺激，而且由于细胞缺乏可用的葡萄糖，从而造成糖原的合成极大地减少。

7．解答：①这种高昂代价的生理意义是将能量上不利的反应(糖酵解的逆反应，△G0'

－－

＝+ 83.6kJ·mol1)转变成能量上有利的反应(糖异生△G0'=﹣37.6 kJ·mol1)，从而升高血糖的浓度，或将细胞内生糖物质前体转变成葡萄糖，以糖元的形式贮存起来，达到维持生理平衡和正常运转的目的。

②在由丙酮酸转变成葡萄糖的糖异生过程中，丙酮酸不能在丙酮酸激酶的催化下转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，因为该反应在能量上是不可逆的。丙酮酸经过丙酮酸羧化酶以及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化，经过一个迂回过程转变成磷酸烯醇式丙酮酸：

－1

丙酮酸＋CO2＋ATP＋H2O → 草酰乙酸＋ADP＋Pi △G0'＝﹣2.09 kJ·mol 草酰乙酸＋GTP → 磷酸烯醇式丙酮酸＋CO2＋GDP △G0'＝﹢2.93 kJ·mol 丙酮酸＋ATP＋GTP＋H2O → 磷酸烯醇式丙酮酸＋ADP＋GDP＋Pi

－1

△G0'＝﹢0.64 kJ·mol

这一迂回反应在热力学上是可行的，因为丙酮酸激酶催化的逆反应需要输入31.35 kJ·mol-1自由能。ATP和GTP降解产生的能量输入到了磷酸烯醇式丙酮酸分子中。若以2分子的丙酮酸计，至此已经消耗了2分子ATP和2分子的GTP。

此外，3-磷酸甘油酸转变成1,3-二磷酸甘油酸需要消耗1分子的ATP。这一反应是由磷酸甘油酸激酶催化的。若以2分子的丙酮酸计的话，这里又消耗了2分于的ATP。至此，总共消耗了4分子的ATP和2分子的GTP。

8．解答：由丙酮酸形成葡萄糖需要还原力NADH、以及ATP和GTP。NADH和GTP直接由

－1

柠檬酸循环产生，而ATP则可由该循环产生的NADH和FADH2在氧化磷酸化发生时提供。

9．解答：乳酸脱氢酶催化的反应是：

丙酮酸 + NADH + H+ ←→ 乳酸 + NAD+

在上面的反应中，除了丙酮酸和乳酸外，还有三种其他成员存在，即NADH、H+和NAD+。代谢物流动方向由△G决定，即由所有参加者的各自的浓度决定：

△G＝△G0'＋2.303RTlog([乳酸][ NAD+]/[丙酮酸][ NADH][ H+])

在紧长活动时，肌肉NADH的浓度高，并且环境是酸性的(因为[H+]也高)，这就使得△G比较负，代谢物的流动按丙酮酸还原的方向进行。在恢复时，氧是充足的，肝脏中的NAD+浓度高，并且环境是低酸性的。这些条件有利于肝脏的糖异生作用，降低丙酮酸的浓度。这些浓度的变化使得△G比较正，代谢物的流动是以乳酸氧化的方向进行。

10．解答：果糖-2,6-二磷酸水平的降低导致糖酵解速度降低和糖异生作用的速度的升高。果糖-2,6-二磷酸是糖酵解的磷酸果糖激酶-1的激活剂，降低果糖-2,6-二磷酸的水平将导致糖酵解速度的降低；同时也是糖异生酶果糖-1,6-二磷酸酶的抑制剂。因此，降低果糖-2,6-二磷酸的水平将有利于糖异生作用，增加葡萄糖的合成，从而升高血糖的浓度。

第十四章 脂类代谢

内容提要

三酰甘油的消化取决于胆汁酸的乳化活性和脂肪﹣水界面的脂肪酶的活性。当消化的产物被吸收之后，它们被包装成脂蛋白的形式，经流动着的血液被转移到各组织。储存在脂肪组织的三酰甘油被激素敏感的三酰甘油酯酶水解，释放出的脂肪酸与血液中的白蛋白结合以复合物的形式转运到它们的氧化部位。

脂肪酸的氧化从酰基的激活开始。脂酰CoA是其激活形式。脂酰CoA通过线粒体内膜上的肉碱酰基载体蛋白的转移进入到线粒体基质中。脂肪酸的β氧化分为４步反应，包括α和β位的双键的形成、双键的水化、脱氢形成β酮酰CoA并被CoA硫解产生乙酰CoA和缩短了两个碳原子的脂酰CoA。这个过程重复进行，直到脂肪酸完全降解转变成乙酰CoA为止。乙酰CoA进入柠檬酸循环被氧化，产生的还原性辅酶进入电子传递系统，产生的能量经ATP合酶催化生成ATP。

奇数碳脂肪酸除降解产生乙酰CoA外，最后产生的一分子丙酰CoA转变成柠檬酸循环的中间物琥珀酰CoA。这一转变过程需要Ｂ12辅酶。不饱和脂肪酸的氧化除需要β氧化的酶以外，还需要额外的酶参与。

动物肝细胞线粒体能利用乙酰CoA合成乙酰乙酸和β羟基丁酸，然后被释放进入血液。能利用这些酮体的肝外组织可将其重新转变成乙酰CoA被氧化利用。

脂肪酸的从头合成发生在胞液中，线粒体中产生的乙酰CoA经三羧酸转运系统进入到胞液。在乙酰CoA羧化酶催化下，乙酰CoA羧化成它的活化形式——丙二酸单酰CoA。在脂肪酸合酶的催化下，以丙二酸单酰CoA的形式把乙酰基（二碳单位）参入到脂肪酸合成的中间物上。脂肪酸的生物合成所需的NADPH可由磷酸戊糖途径；此外，转运乙酰CoA的柠檬酸﹣丙酮酸穿梭（三羧酸转运）系统也是提供NADPH的重要途径，该系统能将糖酵解产生的NADH转变成NADPH。胞液脂肪酸合成系统所合成的脂肪酸是软脂酸。

乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合酶是催化脂肪酸合成的两种基本的酶。在不同的生物体内，这两种酶的组织结构是不同的。在哺乳动物中，催化脂肪酸合成的７种酶活性和一个酰基载体蛋白区都包含在由两个相同亚基构成的多功能二聚体中。

其他种类的脂肪酸的合成则可在与碳氢链延长或脱饱和有关的酶的催化下产生。

人体三酰甘油合成的前体物是脂酰CoA和甘油醛-3-磷酸或者磷酸二羟丙酮。通常在三酰甘油的C-1位含一个饱和脂肪酸，在它的C-2位含一个不饱和脂肪酸。

乙酰CoA羧化酶是调节脂肪酸合成的关键酶。在动物体内，柠檬酸是该酶的重要别构激活剂，而软脂酰CoA是该酶的别构抑制剂。软脂酰CoA也是脂酸合酶、柠檬酸合酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶等酶的抑制剂。

柠檬酸除作为乙酰CoA羧化酶的重要激活剂外，并且在转运乙酰CoA跨越线粒体内膜中起关键作用。柠檬酸水平的升高表明乙酰CoA和ATP可以用来合成脂酸。