2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述伯、仲、叔醇與氫溴酸反應(yīng)生成鹵代烷的主要反應(yīng)機(jī)理區(qū)別。請(qǐng)重點(diǎn)說(shuō)明活性中心、反應(yīng)步驟以及立體化學(xué)方面的差異。二、寫出檸檬酸在酶催化下通過(guò)蘋果酸生成琥珀酸的主要反應(yīng)步驟。對(duì)于每一步，請(qǐng)指出催化的主要類型（氧化、還原、脫水等），涉及的關(guān)鍵官能團(tuán)變化，并簡(jiǎn)要說(shuō)明該步反應(yīng)的生物學(xué)意義。三、比較脂肪酰輔酶A脫氫酶與琥珀酸脫氫酶在催化機(jī)理上的主要異同點(diǎn)。請(qǐng)從催化策略（如共價(jià)中間體）、輔酶類型與功能、以及對(duì)底物立體化學(xué)的要求等方面進(jìn)行闡述。四、某生物堿分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)手性中心，其藥理活性與該手性中心的構(gòu)型密切相關(guān)。請(qǐng)解釋手性中心構(gòu)型對(duì)該生物堿生理活性的可能影響機(jī)制，并舉例說(shuō)明在藥物設(shè)計(jì)中利用手性影響活性的策略。五、以DNA復(fù)制過(guò)程中引物酶催化的核苷酸聚合反應(yīng)為例，簡(jiǎn)述其反應(yīng)機(jī)理。請(qǐng)說(shuō)明引物酶如何克服正常核苷三磷酸聚合反應(yīng)的能壘，描述關(guān)鍵的反應(yīng)步驟和中間體，并提及該反應(yīng)對(duì)DNA鏈延伸的生物學(xué)意義。六、糖酵解途徑中，磷酸甘油醛脫氫酶催化一個(gè)重要的氧化還原反應(yīng)。請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述該酶催化的反應(yīng)機(jī)理，包括氧化劑/還原劑的識(shí)別與傳遞、活性位點(diǎn)酸堿催化作用的具體體現(xiàn)、以及如何通過(guò)共價(jià)催化穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)。說(shuō)明該步反應(yīng)在能量轉(zhuǎn)換中的作用。七、試述丙酮酸脫氫復(fù)合體（PDC）如何實(shí)現(xiàn)丙酮酸氧化成乙酰輔酶A的反應(yīng)。該復(fù)合體由哪些不同的酶亞基組成？請(qǐng)簡(jiǎn)述各亞基在整體反應(yīng)機(jī)理中所扮演的角色，并解釋其結(jié)構(gòu)組織對(duì)于高效催化的重要性。八、設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用于區(qū)分某未知醇A是伯醇、仲醇還是叔醇，并確定其是否能被過(guò)氧化氫氧化。請(qǐng)列出所需的試劑、主要反應(yīng)步驟以及預(yù)期觀察到的現(xiàn)象和結(jié)論。試卷答案一、伯醇主要發(fā)生SN2反應(yīng)，親核試劑（Br?）從離去基團(tuán)（OH）背面進(jìn)攻碳原子，反應(yīng)是逐步進(jìn)行的，沒有明顯的碳正離子中間體，反應(yīng)對(duì)立體化學(xué)有要求。仲醇可以發(fā)生SN1和SN2反應(yīng)，SN1途徑會(huì)生成碳正離子中間體，碳正離子可以與Br?發(fā)生SN1親核取代，也可以與溶劑發(fā)生SN1溶劑化取代，反應(yīng)對(duì)立體化學(xué)要求較低，可能產(chǎn)生消旋化。叔醇由于空間位阻大，主要發(fā)生SN1反應(yīng)，生成穩(wěn)定的叔碳正離子中間體，親核試劑從離去基團(tuán)正面進(jìn)攻碳正離子，反應(yīng)幾乎不發(fā)生SN2，產(chǎn)物通常是對(duì)稱的鹵代烷，反應(yīng)對(duì)立體化學(xué)要求最低。二、1.檸檬酸→琥珀酰輔酶A(脫羧，氧化):檸檬酸在丙酮酸羧化酶作用下，失去一個(gè)羧基生成丙酮酸，同時(shí)釋放CO?。丙酮酸在丙酮酸脫氫酶復(fù)合體作用下，氧化脫羧生成乙酰輔酶A，同時(shí)產(chǎn)生NADH。2.乙酰輔酶A→琥珀酰輔酶A(氧化):乙酰輔酶A與草酰乙酸進(jìn)入克雷布斯循環(huán)，在琥珀酰輔酶A合成酶催化下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成琥珀酰輔酶A，同時(shí)產(chǎn)生GTP或ATP，并使NADH氧化為NAD?。三、相同點(diǎn)：兩者均屬于輔酶A連接的脫氫酶，催化α-羥?；o酶A的脫氫反應(yīng)，均利用FAD作為輔酶，參與電子傳遞鏈。不同點(diǎn)：脂肪酰輔酶A脫氫酶催化長(zhǎng)鏈脂肪酸的β-氧化，生成β-羥酰輔酶A；琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸氧化為延胡索酸，是克雷布斯循環(huán)中的一步。脂肪酰輔酶A脫氫酶活性位點(diǎn)通常有共價(jià)中間體形成；琥珀酸脫氫酶活性位點(diǎn)無(wú)共價(jià)中間體，通過(guò)直接氧化方式催化。兩者對(duì)底物立體化學(xué)要求不同，脂肪酰輔酶A脫氫酶要求β-位碳上有氫。四、手性中心構(gòu)型影響生物堿與生物靶點(diǎn)（如受體、酶）之間的相互作用，包括氫鍵、范德華力、疏水作用等，進(jìn)而影響結(jié)合親和力和生理活性。例如，手性藥物的不同對(duì)映異構(gòu)體可能具有不同的藥效、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)或毒副作用。藥物設(shè)計(jì)中常利用手性影響活性策略，如合成單一對(duì)映異構(gòu)體以提高療效和降低副作用，或設(shè)計(jì)手性探針用于研究生物靶點(diǎn)。五、引物酶利用其RNA聚合活性，以dNTP為原料，在DNA模板3'-OH端延伸合成RNA引物。其機(jī)理與DNA聚合酶類似，但具有不同專一性。引物酶通過(guò)誘導(dǎo)契合機(jī)制識(shí)別dNTP，并催化磷酸二酯鍵的形成。它不需要Mg2?作為輔因子，而是利用模板DNA的Mg2?。引物合成是DNA復(fù)制起始所必需的，為DNA聚合酶提供起始點(diǎn)，并確保新合成的DNA鏈與模板鏈互補(bǔ)。六、磷酸甘油醛脫氫酶催化磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸，同時(shí)NAD?被還原為NADH。機(jī)理包括：1）磷酸甘油醛與酶活性位點(diǎn)醛基形成共價(jià)Schiff堿中間體；2）NAD?的腺苷酸基團(tuán)攻擊醛基，生成烯醇式Schiff堿并釋放NADH；3）烯醇式中間體異構(gòu)化為酮式，酮式水解，再生醛基活性位點(diǎn)。該酶利用活性位點(diǎn)酸堿催化，如組氨酸作為酸催化劑質(zhì)子化醛基，天冬氨酸作為堿催化劑促進(jìn)NAD?腺苷酸基團(tuán)進(jìn)攻。共價(jià)催化通過(guò)Schiff堿中間體穩(wěn)定反應(yīng)過(guò)渡態(tài)。此步反應(yīng)是糖酵解中產(chǎn)生NADH和ATP（后續(xù)磷酸甘油酸激酶催化）的關(guān)鍵步驟，為細(xì)胞提供能量。七、丙酮酸脫氫復(fù)合體由E1（丙酮酸脫氫酶）、E2（二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙?；福?、E3（二氫硫辛酰胺脫氫酶）三個(gè)不同的酶亞基組成。E1催化丙酮酸脫羧生成乙?；?，并與輔酶A結(jié)合形成乙酰輔酶A，同時(shí)產(chǎn)生硫辛酰胺乙?；虚g體。E2接受乙?；⑥D(zhuǎn)移到活性位點(diǎn)二氫硫辛酰胺上。E2催化乙?；鶑亩淞蛐刘０忿D(zhuǎn)移到輔酶A，生成乙酰輔酶A，同時(shí)二氫硫辛酰胺被氧化。E3催化氧化型二氫硫辛酰胺被NADH還原為還原型，并再生E2的活性位點(diǎn)。該復(fù)合體結(jié)構(gòu)組織緊湊，確保底物在亞基間高效轉(zhuǎn)移，并通過(guò)構(gòu)象變化和協(xié)同催化提高整體反應(yīng)速率和效率。八、實(shí)驗(yàn)方案：1)用新制Cu(OH)?懸濁液與醇A混合，加熱。若產(chǎn)生紅色沉淀（氧化亞銅），則為還原性醇（伯醇或部分仲醇），叔醇和不能被氧化的醇無(wú)現(xiàn)象。2)另取醇A樣品，用酸性高錳酸鉀(KMnO?)溶液氧化。若紫紅