生化讨论题

1.有人用丙酮酸（钠）来减肥。试用丙酮酸的来源去路、三羧酸循环及脂肪合成与分解代谢知识分析这一方法的原理、适用对象及局限性。答：葡萄糖由己糖激酶催化，磷酸化生成6-磷酸葡萄糖，之后异构为6-磷酸果糖，由磷酸果糖激酶1催化磷酸化生成1,6-磷酸果糖，进而生成两分子3-磷酸甘油醛，进而经过一系列变化形成丙酮酸，这是丙酮酸的来源。丙酮酸可形成乳酸，也可参与有氧氧化途径，氧化脱羧生成乙酰CoA，此时进入线粒体完成这一过程。丙酮酸是有机体内糖代谢过程中的中间产物，也是蛋白质类与脂类代谢的必经中转站，其具有α-酮酸的特性，极易透过细胞膜进入细胞内，通过渗透作用进入线粒体。脂肪水解产生的甘油转化成磷酸二羟丙酮，进一步氧化乙酰CoA进入三羧酸循环，脂肪酸经过β氧化分解成乙酰CoA进入三羧酸循环。以丙酮酸为主要机体能源物质会导致磷酸戊糖减少和糖原生成减少，磷酸戊糖代谢提供NADPH为重要H来源，可致甘油三酯合成降低，糖原减少可致脂肪更快动员起来以达到减肥的目的。补充丙酮酸钠会促进因缺氧或缺血而受到损伤的心脏功能，特别是机械功能。2.电影《罗伦佐的油》观后感（e.g:你从中学到了什么与罗伦佐的病相关的生化知识？罗伦佐的油的配方研制原理？为何罗伦佐服用了改配方的油之后血浆中长链脂肪酸量下降，但他得疾病并没有治愈？…）答：罗伦佐所患的是X连锁肾上腺脑白质营养不良症（ALD）。儿童起病的X-连锁ALD最为多见。其临床特点是神经、心理、行为异常。从影片中我们可以看到罗伦佐出现了一系列的症状包括多动、攻击性行为、记忆障碍、视听障碍、步态不稳、痉挛性瘫痪以及癫痫发作等。ALD是一种X染色体隐性遗传病。其生理代谢特点是血浆中超长链饱和性脂肪酸异常增高。脂肪酸的堆积而导致的病理现象为神经系统中的白质进行性脱髓鞘（VLCFA的亲油端会插入髓鞘中，造成髓鞘结构的不稳定，而亲水端则露出外面，会造成髓鞘脱失的情况发生，今儿侵害脑神经系统的髓鞘质，致使中枢神经发展迟滞退化，产生神经传递功能障碍）以及肾上腺皮质萎缩或发育不良。该病的遗传表现为细胞中过氧化物酶体有结构的或是酶活性缺失。过氧化物酶体主要功能就是催化脂肪酸的β-氧化，将超长链脂肪酸（VLCFA）分解为短链脂肪酸。而本病的酶异常为二十四酰辅酶A连接酶（lignoceroylCo-Aligase）的缺陷，导致超长链脂肪酸分解障碍。罗伦佐父母对他的治疗分为两个阶段。第一阶段，罗伦佐接受了饮食治疗，严格控制超长链饱和脂肪酸的饮食摄入后，体内的负反馈调节的“矫枉过正”导致脂肪酸的生物合成超额增加，最终导式，恢复脂类的食物摄取量，从而进一步使体内脂肪酸的合成量恢复到正常水平，因此罗伦佐体内的超长链饱和脂肪酸含量有所下降。罗伦佐体内C24、C26脂肪酸正常合成，但由于二十四酰辅酶A连接酶的缺陷，他自身无法分解C24、C26脂肪酸，于是导致其体内的C24和C26的含量仍然偏高。第二阶段，在维持体内脂肪酸正常合成的同时，罗伦佐的父亲着手解决进一步降低罗伦佐体内C24和C26的含量的问题。通过学习和研究他提出设想——催化延长不饱和脂肪酸链的酶与催化延长饱和脂肪酸链的酶是同一种酶。因为超长链不饱和脂肪酸相对来说是无害的。因此他们通过竞争性抑制的方法即提供较多的不饱和C22脂肪酸——芥酸，使脂肪酸延长酶更多地去催化不饱和脂肪酸链的延长，从而抑制饱和的C22脂肪酸链的进一步延长。罗伦佐的油的确将罗伦佐体内的VLCFA含量降低了，但VLCFA造成的中枢神经髓鞘的破坏却是不可逆的，因此他的病无法痊愈。3.一个失去知觉的23岁女子，自从10岁起就发现患有糖尿病，体检时显示其血压80/40mmHg，心率124/分，呼吸率35次/分（正常成人平静呼吸时12~18次/分）。呼吸中可闻到水果的味道。血糖7500mg/L。该女子体内可能的糖代谢情况？为何会在呼吸中可闻到水果的味道？什么酶最有可能其呼出来的气体有水果味道的激励中起关键作用？答：1.可能的糖代谢情况？根据病例，可以判断该女子为糖尿病酮症酸中毒（DKA）。糖尿病酮症酸中毒，是由于胰岛素不足以及升血糖激素不适当升高，引起糖、脂肪和蛋白质的代谢紊乱，以至水、电解质和酸碱平衡失调，以高血糖、高血酮和代谢性酸中毒为主要表现的临床综合症。DKA其实是一种“双激素病”。引起酮症酸中毒的原因，一方面是胰岛素分泌相对或绝对不足，高血糖不能刺激胰岛素的进一步分泌；另一方面是胰岛素反调节激素(即升糖激素，包括胰升糖素、肾上腺素、糖皮质激素和生长激素，其中，胰升糖素的作用最强，是引起酮症酸中毒发病的主要原因。)增加导致糖代谢障碍血糖不能正常利用结果血糖增高脂肪分解增加血酮增多和继发代谢性酸中毒与水电解质平衡紊乱等一系列改变。由于胰岛素及升糖激素分泌双重障碍，患者体内葡萄糖运转功能降低，糖原合成与糖的利用率降低，糖原分解及糖异生加强，血糖显著增高。同时由于脂肪代谢紊乱，游离脂肪酸水平增加，给酮体的产生提供了大量前体，最终形成了酮症酸中毒。2.血压低，心率高，由于糖尿病，所以其体内酮体合成增加，超过肝外组织利用酮体的能力，导致血液中酮体积累。正常情况下，丙酮不能被利用，主要随尿液排出。当血中酮体水平异常升高是，丙酮也可以由肺呼出，所以，从患者在呼吸中，闻到水果味（烂苹果味）。严重的酮症病人（即酮症酸中毒），酮酸、乳酸等有机酸以及硫酸磷酸等无机酸生产增多，肾脏排酸失碱加重，再加上脱水和休克造成机体排酸障碍，最终导致酸中毒的发生。血pH值下降至7.35以下，就发展到了酸中毒阶段，这时患者表现为食欲减退、恶心、呕吐、常伴头痛、嗜睡或烦躁、呼吸加深加快有酮味(烂苹果味即水果味)，由于严重脱水，出现尿量减少，血压下降（该患者血压低至80/40mmHg）甚至休克，最终发生昏迷。3、限速酶HSL（HSL）和琥珀酰CoA转硫酶起关键作用。在正常的在糖尿病患者由于胰岛素绝对或相对不足，葡萄糖利用出现障碍，机体必须依赖氧化脂肪酸供能，因而脂肪动员加强。脂肪分解加速，生成大量脂肪酸。脂肪酸涌进肝脏，但不能彻底氧化，生成大量酮体，酮体在血循环中的浓度显著升高，而肝外组织对酮体的利用大大减少。尿中出现酮体。血浆中乙酰乙酸和β羟丁酸大量增加，使血浆pH降低到7.3～6.8，CO2结合力也明显降低，表现为代谢性酸中毒。一方面，由于患者胰岛素绝对或相对缺乏，而胰高血糖素异常增高，作为脂解激素可激活脂肪动员的限速酶HSL，加速脂肪细胞中甘油三酯的水解，使血液中脂肪酸浓度升高。肝细胞可摄取更多的脂肪酸，经β-氧化产生大量的乙酰CoA可进一步在肝细胞中合成酮体。另一方面，由于脂肪动员加强，产生的脂酰CoA别构抑制脂肪酸合成的限速酶乙酰CoA羧化酶；增高的胰高血糖素使乙酰CoA羧化酶磷酸化而抑制其活性，不仅使脂肪酸合成受阻，同时使丙二酰CoA生成较少，后者可抑制脂肪酸β-氧化的限速酶，从而促进脂酰CoA进入线粒体分解产生酮体。脑组织利用酮体的能力与血糖水平有关，只有血糖水平降低时才利用酮体。肝细胞中没有琥珀酰CoA转硫酶和乙酰乙酸硫激酶，所以肝细胞不能利用酮体。酮体生成后迅速透过肝线粒体膜和细胞膜进入血液，转运至肝外组织利用。丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺呼出。4.分析回答下面选择题并阐述理由：MusclecellswereincubatedinthepresenceofO2andthenquicklymadeanoxic.TheconcentrationsofvariousmetabolitesweremeasuredimmediatelyfollowingtheremovalofO2.Theresultsareshowninthefigurebelow.(1).Thechangeintheglucose6-phosephateconcentrationcanbeexplainedbestbywhichofthefollowing?(A)Increasedsynthesisofglycogen.(B)Increasedconversiontofreeglucose.(C)Increasedrateofglycolysis.(D)Decreasedsynthesisofglucose6-phosphate.(E)Accelerationofthecitricacid(Krebs)cycle.答：C。理由：由图看，6-磷酸葡萄糖浓度发生降低，由题目可知，氧气浓度快速下降，肌肉细胞内糖酵解增加，又因为糖酵解产生的ATP比有氧氧化少，所以，在维持ATP不作出大幅度改变下，糖酵解幅度增加，所以，此过程中对6-磷酸葡萄糖消耗量增加。而糖酵解增加的同时，6-磷酸葡萄糖产生也增加，所以不选D(2).Theinitialincreaseintheconcentrationoffructose1,6-bisphosphateismostlikelydueto(A)Activationofgluconeogenesis.(B)Activationofphosphofructokinase.(C)Inhibitionofthecitricacid(Krebs)cycle.(D)Inhibitionofaldolase.(E)IncreaseintheconcentrationofATP.答：B。理由：一开始1,6-二磷酸果糖浓度是增加的，是由于肌肉细胞内糖酵解增加，因而葡萄糖生成1,6-二磷酸果糖等一系列反应速率加快，6-磷酸果糖在磷酸果糖激酶1催化下，生成得1,6-二磷酸果糖增加，因而1,6-二磷酸果糖浓度上升。随之，由于醛缩酶催化裂解，浓度又降低。因为催化裂解，所以醛缩酶浓度也会上升，因此不选D(3).Whichofthefollowingismostlikelytohappentotheconcentrationoflactateinthecell?(A)Itwillremainthesame.(B)Itwillincreaseinitiallyandthendecreasetocontrolvaluesasequilibriumisachieved.(C)Itwillincreasetoanewsteady-statelevel.(D)Itwilldecreasebecausethecellsecretsthelactate.(E)Itwilldecreasebecausethecelluseslactatetosynthesizeglucose.答：Ｂ。理由：糖酵解不断进行，后使得各种过程中的产物（乳酸除外）保持在动态平衡状态。而乳酸则不断产生，因此乳酸会上升——排除所有含有下降的选项。随着时间的推移，肌细胞内的乳酸被排出、并运输到肝脏经糖异生作用消耗掉，因此乳酸浓度会先上升再下降。