代谢

context: 代謝是生物體維持生命的化學反應總稱。這些反應使得生物體能夠生長和繁殖、保持它們的結構以及對環境作出反應。代謝通常被分為兩類：分解代謝可以對大的分子進行分解以獲得能量；合成代謝則可以利用能量來合成細胞中的各個組分，如蛋白質和核酸等。代謝是生物體不斷進行物質和能量的交換過程，一旦物質和能量交換停止，生物體的生命就會結束。代謝中的化學反應可以歸納為代謝途徑，通過一系列酶的作用將一種化學物質轉化為另一種化學物質。酶對於代謝反應來說是非常重要的，因為酶可以通過一個熱力學上易於發生的反應來驅動另一個難以進行的反應，使之變得可行；例如，利用三磷酸腺苷的水解所產生的能量來驅動其他化學反應。一個生物體的代謝機制決定了哪些物質對於此生物體是有營養的，而哪些是有毒的。例如，一些原核生物利用硫化氫作為營養物質，但這種氣體對於動物來說卻是致命的。代謝速度，或者說代謝率，也影響了一個生物體對於食物的需求量。
qas: answers: text: 生命就會結束
question: 代謝如果停止的話生物體會怎樣？

answers: text: 酶
question: 哪種物質在代謝反應中是非常重要的？

answers: text: 硫化氫
question: 哪一對動物致命的物質被原核生物作為營養物質？

context: 氧化磷酸化中，通過如檸檬酸循環等代謝途徑，電子從被消化吸收的食物分子上轉移到氧氣上，並將產生的能量以三磷酸腺苷的方式儲存起來。在真核生物中，這一過程是由位於粒線體膜上的一系列膜蛋白來完成的，被稱為電子傳遞鏈。而在原核生物中，對應的蛋白質則位於細胞內膜上。這些蛋白質利用從電子還原性分子傳遞到氧氣的反應所產生的能量將質子進行跨膜運輸。將質子泵出粒線體的結果就會在粒線體膜的兩邊產生質子的濃度差，從而在膜的兩邊形成一個電化學梯度。通過電化學梯度所產生的驅動力使得質子通過粒線體膜上的三磷酸腺苷合酶重新進入粒線體。這樣的一個質子流會促使三磷酸腺苷合酶的亞基發生轉動，並進一步帶動合酶結構域上的活性位點發生形變並將腺苷二磷酸磷酸化，最終產生三磷酸腺苷。
qas: answers: text: 氧化磷酸化中，通過如檸檬酸循環等代謝途徑，電子從被消化吸收的食物分子上轉移到氧氣上，並將產生的能量以三磷酸腺苷的方式儲存起來。
question: 什麼過程在真核生物中被稱為電子傳遞鏈？

answers: text: 濃度
question: 將質子泵出粒線體會在粒線體膜的兩邊產生質子並造成什麼部分有所差異？

answers: text: 通過電化學梯度所產生的驅動力
question: 為何質子可以通過粒線體膜上的三磷酸腺苷合酶並重新進入粒線體？

context: 化能無機營養是一種發現於一些原核生物中的代謝類型，這些原核生物通過氧化無機物來獲得能量。它們能夠利用氫氣、還原性的含硫化合物、二價鐵化合物或氨作為還原能的來源；這些還原性物質氧化過程的電子受體常常為氧氣或亞硝酸鹽。這些進程對於整體的生物地質化學循環，如乙酸生成作用以及硝化和反硝化作用都很重要，並且對土壤的肥沃十分關鍵。太陽光中的能量可以被植物、藍藻、紫細菌、綠菌和一些原生生物所捕獲。這一獲取光能的進程常常與二氧化碳轉化為有機物相偶聯，成為光合作用的一部分。光能獲取和碳固定系統在原核生物中卻能夠分開運行的，因為紫細菌和綠菌無論在碳固定或是在有機物酵解之時，都可以利用陽光作為能量來源。
qas: answers: text: 氧氣
question: 在氧化還原性物質的過程中除了亞硝酸鹽可以作為受體還有什麼也可以？

answers: text: 乙酸生成作用
question: 對於土壤的肥沃十分重要的除了硝化和反硝化作用還有？

answers: text: 因為紫細菌和綠菌無論在碳固定或是在有機物酵解之時，都可以利用陽光作為能量來源
question: 為何在原核生物中光能獲取和碳固定系統可以分開運行？

context: 捕獲太陽能的過程與氧化磷酸化在本質上是相似的，因為兩者都包括了能量以質子濃度梯度形式存在以及這種濃度差所驅動的三磷酸腺苷的合成。用於驅動電子傳遞鏈的電子是來自於被稱為光合反應中心的捕光蛋白。根據所含的光合色素類型的不同，可以將反應中心體分為兩類：去鎂葉綠素-醌型和鐵-硫型；大多數的光合細菌只含有一類反應中心體，而植物和藍藻則含有兩類。此外，光系統是在光合作用中發揮主要作用的蛋白質複合物，包括光系統1和2。在植物中，光系統2可以利用光能從水中獲得電子，並釋放出氧氣。電子隨後流入細胞色素某複合物，該複合物用能量將質子泵出類囊體膜。被泵出的質子又通過膜回到類囊體內，從而驅動三磷酸腺苷的合成。當電子繼續流過光系統1時，它們可以被用於還原輔酶乙醛酸還原酶、用於卡爾文循環或回收後用於合成更多的三磷酸腺苷。
qas: answers: text: 兩者都包括了能量以質子濃度梯度形式存在以及這種濃度差所驅動的三磷酸腺苷的合成
question: 為何氧化磷酸化的本質會和捕獲太陽能的過程類似？

answers: text: 光系統2
question: 哪種光系統可以在水中得到電子？

answers: text: 三磷酸腺苷
question: 電子繼續流過光系統1時會有更多的什麼有機會被合成？

context: 合成代謝是一系列合成型代謝進程的總稱。一般而言，用於組成細胞結構的複雜分子都是從小且簡單的前體一步一步地構建而來。合成代謝包括三個基本階段：首先生成前體分子，如胺基酸、單醣、類異戊二烯和核苷酸；其次，利用三磷酸腺苷水解所提供的能量，這些分子被活化而形成活性形式；最後，它們被組裝成複雜的分子，如蛋白質、多醣、脂類和核酸。不同的生物體所需要合成的各類複雜分子也互不相同。自營生物，如植物，可以在細胞中利用簡單的小分子，如二氧化碳和水，來合成複雜的有機分子如多醣和蛋白質。異營生物則需要更複雜的物質來源，如單醣和胺基酸，來生產對應的複雜分子。生物體還可以根據它們所獲得的能量來源的不同而被細分為：獲取光能的光能自營生物和光能異營生物，以及從無機物氧化過程或的能量的化能自營生物和化能異營生物。
qas: answers: text: 利用三磷酸腺苷水解所提供的能量，這些分子被活化而形成活性形式
question: 合成代謝的第二階段為？

answers: text: 自營生物
question: 哪種生物可以用二氧化碳和水來合成多糖和蛋白質？

answers: text: 需要更複雜的物質來源
question: 異營生物和自營生物要產生複雜分子的差異中異營生物為？

context: 光合作用是利用陽光、二氧化碳和水來合成醣類並釋放出氧氣的過程。在光合型原核生物中，碳固定的機制只見差異性更大。此外，原核的化能自營菌也可以通過卡爾文-本森循環來固定二氧化碳，但卻使用來自無機化合物的能量來驅動反應。醣類的合成代謝中，簡單的有機酸可以被轉化為單醣，然後單醣再聚合在一起形成多醣。從包括丙酮酸鹽、乳酸鹽、甘油、3-磷酸甘油酸和胺基酸在內的化合物來生成葡萄糖的過程被稱為葡萄糖新生。葡萄糖新生將丙酮酸鹽通過一系列的中間物轉化為葡萄糖-6-磷酸，其中的許多中間物可以與糖解過程共享。然而，葡萄糖新生過程不是簡單的糖解過程的逆反應，其中多個步驟是由不在糖解中發揮作用的酶來催化的。這樣就使得葡萄糖的合成和分解可以被分別調控，以防止這兩個途徑進入無效循環。
qas: answers: text: 使用來自無機化合物的能量
question: 原核的化能自營菌如何驅動反應？

answers: text: 糖解
question: 葡萄糖新生的過程中的許多中間物可以和什麼作用在進行時共用？

answers: text: 不在糖解中發揮作用
question: 葡萄糖新生的過程中很多步驟中用來催化的酶有甚麼特徵？

context: 雖然脂肪是通用的儲存能量的方式，但在脊椎動物，如人類中，儲存的脂肪酸不能通過葡萄糖新生作用而被轉化為葡萄糖，因為這些生物體無法將乙醯輔酶轉變為丙酮酸鹽。因此，在長期飢餓後，脊椎動物需要從脂肪酸來製造酮體來代替組織中的葡萄糖，因為像腦這樣的組織不能夠代謝脂肪酸。在其它生物體，如植物和細菌中，由於存在乙醛酸循環，可以跳過檸檬酸循環中的脫羧反應，使得乙醯輔酶可以被轉化為草醯乙酸鹽，而草醯乙酸鹽可以被用於葡萄糖的生產，因此解決了脊椎動物中存在的這一代謝問題。多醣和聚糖是通過逐步加入單醣來合成的，加入單醣的過程是由糖基轉移酶將糖基從一個活化的糖-磷酸供體上轉移到作為受體的羥基上。由於糖環上的任一羥基都可以作為受體，因此多醣鏈可以是直鏈結構，也可以含有多個支鏈。這些生成的多醣自身可以具有結構或代謝功能，或者可以在寡醣鏈轉移酶的作用下被轉接到脂類和蛋白質上。
qas: answers: text: 儲存的脂肪酸不能通過葡萄糖新生作用而被轉化為葡萄糖
question: 人類因為無法將乙醯輔酶轉變為丙酮酸鹽導致什麼結果？

answers: text: 存在乙醛酸循環
question: 植物和細菌中為何可以跳過脫羧反應？

answers: text: 在寡醣鏈轉移酶的作用下
question: 多醣要如何轉接到蛋白質？

context: 脂肪酸合成是一個將乙醯輔酶多聚化並還原的過程。脂肪酸上的乙醯基鏈是通過一個反應循環來延伸的，包括加入乙醯基、將其還原為乙醇和繼續還原為烷烴的過程。在脂肪酸的生物合成中發揮作用的酶可以被分為兩類：動物和真菌中，所有的脂肪酸合成反應由一個單一的多功能酶來完成；而在植物質體和細菌中，有多個不同的酶分別催化每一個反應。萜烯和異戊二烯類化合物是脂類中的一個大家族，它們組成了植物天然化合物中的最大的一類。這些化合物是以異戊二烯為單位，聚合和修飾而成的；其中，異戊二烯是由具反應活性的前體，異戊烯焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸提供的。這兩個前體可以在不同的途徑中被合成。動物和古菌利用甲瓦龍酸途徑來從乙醯輔酶生產這兩個化合物；而植物和細菌則通過非甲瓦龍酸途徑利用丙酮酸和甘油醛-3-磷酸作為受質來生產它們。另一個利用這些活化的異戊二烯供體的重要反應是類固醇的生物合成。其中，異戊二烯單位連接在一起聚成角鯊烯，然後摺疊起來，經過一個質子引發的連續成環反應得到羊毛脂甾醇。而羊毛脂甾醇能夠被繼續轉化為其他類固醇，如膽固醇和麥角甾醇。
qas: answers: text: 植物質體
question: 細菌一樣都是有多個不同的酶分別催化每一個反應的是？

answers: text: 萜烯
question: 可以在不同的途徑中被合成分別為異戊二烯和？

answers: text: 異戊二烯
question: 聚成角鯊烯是由何種物質聚集而成的？

context: 生物體之間合成20種基本胺基酸的能力各不相同。大多數的細菌和植物可以合成所有這20種胺基酸，而哺乳動物只能合成10種非必需胺基酸。因此對於包括人在內的哺乳動物，獲取必需胺基酸的途徑只能是攝入富含這些胺基酸的食物。所有胺基酸都可以從糖解、檸檬酸循環或磷酸戊醣循環中的中間產物生成。其中，合成過程所需的氮由麩胺酸和麩胺醯胺來提供。胺基酸合成需要先有適當的阿爾法－酮酸形成，然後通過轉氨作用形成胺基酸。核苷酸是由胺基酸、二氧化碳以及甲酸來合成的。由於其合成途徑需要消耗大量的代謝能量，大多數的生物體內都有有效的系統來進行核苷酸補救。嘌呤是以核苷為基礎合成的。腺嘌呤和鳥嘌呤是由前體核苷分子肌苷單磷酸衍生而來，而次黃苷酸則是由來自甘胺酸、麩胺醯胺和麩胺醯胺的原子以及從輔酶四氫葉酸鹽上轉移來的甲酸基來合成的。嘧啶是由鹼基乳清酸鹽合成的，乳清酸鹽則由麩胺醯胺和麩胺醯胺轉化而來。
qas: answers: text: 細菌
question: 可以合成所有基本胺基酸的物種除了大部分的植物還有？

answers: text: 阿爾法－酮酸
question: 胺基酸在使用轉氨作用形成之前是什麼物質？

answers: text: 核苷
question: 次黃苷酸和甲酸基的關係就如同嘌呤和什麼？

context: 胺基酸是通過肽鍵連接在一起並進一步形成蛋白質。每種不同的蛋白質都對應著自己獨特的胺基酸序列。如同20多個字母就能排列組合成數以萬計的單詞一般，不同的胺基酸連接在一起能夠形成數量龐大的蛋白質種類。胺基酸通過連接到對應轉運核糖核酸分子上形成氨醯轉運核糖核酸而被活化，然後才可以被連接在一起。這種氨醯轉運核糖核酸前體是通過一個三磷酸腺苷依賴的反應來合成，該反應由氨醯轉運核糖核酸合成酶進行催化。然後，以信使核糖核酸中的序列資訊為指導，帶有正確胺基酸的氨醯轉運核糖核酸分子就可以結合到核糖體的對應位置，在核糖體的作用下將胺基酸連接到正在延長的蛋白質鏈上。
qas: answers: text: 胺基酸
question: 組成蛋白質的基本物質為？

answers: text: 通過連接到對應轉運核糖核酸分子上形成氨醯轉運核糖核酸而被活化
question: 要怎樣才可以使胺基酸連接在一起？

answers: text: 以信使核糖核酸中的序列資訊為指導
question: 帶有正確胺基酸的氨醯轉運核糖核酸分子要如何知道欲結合到核糖體的對應位置？

context: 所有的生物體如果持續攝入非食物類物質而沒有相應的代謝途徑，這些物質就會在細胞中積累並造成危害。這些存在於機體內可能造成損害的物質被稱為異型生物質。異型生物質包括合成藥物、天然毒藥和抗生素，所幸的是它們可以在一系列異型生物質代謝酶的作用下被去毒化。這一酶系統的功能發揮有三個階段：首先氧化異型生物質，然後在該物質分子上連接一個水溶性基團，最後修飾過的含水溶性基團的異型生物質被運出細胞。在生態學中，這些反應對於污染物的微生物降解和污染土壤的生物修復具有極為重要的作用。許多這樣的微生物反應在多細胞生物體中也同樣存在，但由於微生物種類的多樣性使得它們能夠代謝的物質比多細胞生物體要廣泛的多，它們甚至可以降解包括有機氯在內的持久性有機污染物。
qas: answers: text: 在細胞中積累並造成危害
question: 如果生物體內沒有合成藥物的代謝途徑則合成藥物會如何？

answers: text: 在該物質分子上連接一個水溶性基團
question: 異型生物質代謝酶的作用的系統當中的第二階段為？

answers: text: 由於微生物種類的多樣性
question: 為何微生物所能代謝的物質會比多細胞生物體還要多種？

context: 代謝有一個特點：無論是任何大小的物種，基本代謝途徑也是相似的。例如，羧酸，作為檸檬酸循環中的最為人們所知的中間產物，存在於所有的生物體，無論是微小的單細胞的細菌還是巨大的多細胞生物如大象。代謝中所存在的這樣的相似性很可能是由於相關代謝途徑的高效率以及這些途徑在進化史早期就出現而形成的結果。動植物和微生物的大部分組成結構是由三類基本生物分子所構成，這3類分子是胺基酸、醣類和脂類。由於這些分子是維持生命所必需的，代謝既製造這些分子以用於構建細胞和組織，又在攝入食物後將食物中的這些分子消化降解以提供維持生命所需的能量。許多重要的生化物質可以聚合在一起形成多聚體，如去氧核醣核酸和蛋白質。這些生物大分子對於所有的生物體都是必要的組分。
qas: answers: text: 很可能是由於相關代謝途徑的高效率以及這些途徑在進化史早期就出現而形成的結果
question: 為什麼代謝途徑在不管什麼生物都非常相似？

answers: text: 胺基酸
question: 除了醣類和脂類組成動植物跟微生物還有哪一個主要成分？

answers: text: 代謝
question: 什麼機制可以維持生命所需的能量？

context: 在需氧生物中還存在氧化應激的問題。其中，需要對包括氧化磷酸化和蛋白質摺疊中二硫鍵形成所產生的活性氧進行處理。這些能夠損害機體的氧化活性物質由抗氧化代謝物和相關酶來清除。生物體也必須遵守熱力學定律。熱力學第二定律指出，在任何封閉系統中，熵值總是趨向於增加。雖然生物體的高度複雜性看起來似乎與這一定律相反，但生物體實際上是開放系統，能夠與周圍環境進行物質和能量交換；因此，生命系統不是處於平衡之中，而是表現為耗散結構來維持它們的高度複雜性，同時增加周圍環境的熵值。細胞中的代謝則是通過將分解代謝的自發過程和合成代謝的非自發過程偶聯來達到保持複雜性的目的。用熱力學來解釋，代謝實際上就是通過製造無序來保持有序。
qas: answers: text: 抗氧化代謝物
question: 會損害機體的氧化活性物質會由除了酶以外還有什麼來進行移除作業？

answers: text: 能夠與周圍環境進行物質和能量交換
question: 為何生物體不是封閉系統？

answers: text: 分解代謝
question: 用細胞中的代謝來維持複雜性的過程中自發的為？

context: 由於生物體的外界環境處於不斷的變化之中，因此代謝反應必須能夠被精確的調控，以保持細胞內各組分的穩定，即體內平衡。代謝調控也使得生物體能夠對外界信號產生反饋並能夠與其周圍環境進行互動。其中，兩個緊密聯繫的概念對於了解代謝途徑的調控機制非常重要：其一，一個酶在代謝途徑中的調節就是它的酶活性是如何根據信號來增加或降低的；其二，由這個酶所施加的控制即是它的活性的變化對於代謝途徑整體速率的影響。例如，一個酶可以在活性上發生很大的變化，但如果這些變化對於其所在的代謝途徑的通量基本沒有影響，那麼這個酶就不能夠對於這一途徑發揮控制作用。
qas: answers: text: 代謝調控
question: 什麼機制讓生物體能夠與周圍環境進行互動？

answers: text: 酶活性
question: 酶在代謝途徑中會對什麼的調節？

answers: text: 活性
question: 一個酶會於什麼部分發生頗大變化？

context: 代謝調控可分為多個層次。在自身調節中，代謝途徑可以自調節以對受質或產物水平的變化做出反應；例如，產物量降低可以引起途徑通量的增加，從而使產物量得到補償。這種類型的調節包含對於途徑中多個酶的活性的變構調節。多細胞生物中，細胞在接收到來自其他細胞的信號後作出反應來改變它的代謝情況，而這就屬於外部調控。這些信號通常是通過可溶性分子來傳遞的，如激素和生長因子，它們能夠特異性地與細胞表面特定的受體分子結合。在與受體結合之後，信號就會通過第二信使系統被傳遞到細胞內部，此過程中通常含有蛋白質的磷酸化。由胰島素調節的葡萄糖代謝是一個研究得比較透徹的外部調控的例子。機體合成胰島素是用於對血液中葡萄糖水平的升高做出反應。胰島素與細胞表面的胰島素受體結合，然後活化一系列蛋白激酶級聯反應，使細胞能夠攝入葡萄糖並將其轉化為能量儲存分子，如脂肪酸和肝糖。肝糖的代謝是由磷酸化酶和肝糖合酶來控制的，前者可以降解肝糖，而後者可以合成肝糖。這些酶是相互調控的：磷酸化作用可以抑制肝糖合酶的活性，卻活化磷酸化酶的活性。胰島素通過活化蛋白磷酸酶而降低酶的磷酸化，從而使肝糖得以合成。
qas: answers: text: 可溶性分子
question: 要傳遞外部調控的訊號會透過哪一類的介質？

answers: text: 胰島素
question: 如果血液中葡萄糖水平的升高什麼物質會發出反應？

answers: text: 磷酸化酶
question: 磷酸化作用中什麼物質會被活化？

context: 如前所述，代謝的中心途徑，如糖解和三羧酸循環，存在於三域中的所有生物體中，也曾存在於「最後的共同祖先」中。共同祖先細胞是原核生物，並且很可能是一種具有廣泛的胺基酸、醣類和脂類代謝的產甲烷菌。這些古老的代謝途徑之所以沒有進一步進化，其原因可能是途徑中的反應對於特定的代謝問題已經是一個優化的解決辦法，可以以很少的步驟達而到很高的效率。第一個基於酶的代謝途徑和之前的代謝途徑是原始的核糖核酸世界的組成部分。在進化出新的代謝途徑的同時，進化也可能造成代謝功能的降低或喪失。例如，一些寄生物失去了對於生存非關鍵的代謝進程，代之以直接從宿主體內獲取胺基酸、核苷酸和醣類。類似的代謝能力退化的現象在一些內共生生物體中也被觀察到。
qas: answers: text: 可能是途徑中的反應對於特定的代謝問題已經是一個優化的解決辦法，可以以很少的步驟達而到很高的效率
question: 為何古老的代謝途徑沒有進一步進化？

answers: text: 可能造成代謝功能的降低或喪失
question: 進化新的代謝途徑會有什麼風險？

answers: text: 直接從宿主體內獲取胺基酸、核苷酸和醣類
question: 雖然有一些寄生物失去了對於生存非關鍵的代謝進程但是有以什麼作為取代？

context: 研究者們提出了多種模型來描述新的代謝途徑是如何進化而來的：如添加新的酶到一個較短的原始途徑，或是複製而後分化整個途徑，並將已存在的酶和它們的複合體帶入新的反應途徑中。這些進化機制中，哪一種更為重要目前還不清楚，但基因組研究顯示在同一個途徑中的酶可能具有一個共同「祖先」，這就提示許多途徑是通過一步接一步的演化方式利用已存在的反應步驟來獲得新的功能。另一種較為合理的模型來自於對代謝網絡中蛋白質結構的演化研究，其結果提示酶具有普適性，同樣的酶能夠在不同的代謝途徑中被利用並發揮相似的作用。這些利用的進程就導致進化，酶在途徑中以類似於馬賽克排列的方式進行拼接。第三種可能性是代謝中的一些部分可以以「模塊」的方式存在，而模塊可以被用於不同的途徑並對不同的分子執行相似的功能。
qas: answers: text: 酶
question: 進化成新的代謝途徑當中將什麼物質加到一個較短的原始途徑？

answers: text: 具有一個共同「祖先」
question: 目前的研究結果顯示在同一個途徑中的酶可能有什麼關聯？

answers: text: 馬賽克排列
question: 酶在途徑中的拼接方式與哪種方式類似？

context: 代謝的經典研究方法是還原法，即對單個代謝途徑進行研究。放射性示蹤是一個非常有用的研究手段，它通過定位放射性標記的中間物和產物來追蹤代謝過程，從而可以在整個生物體、組織或細胞等不同水平上對代謝進行研究。隨後，對催化這些化學反應的酶進行純化，並鑑定它們的動力學性質和對應的抑制劑。另一種研究方法是在一個細胞或組織中鑑定代謝相關的小分子，其中所有的這些小分子被稱為一個組織細胞的代謝物組。綜上，這些研究給出了單個代謝途徑的組成結構和功能；但這些方法卻無法有效應用於更為複雜的系統，如一個完整細胞中的所有代謝。
qas: answers: text: 定位放射性標記的中間物和產物
question: 用文中提到的非常有用的研究手段來追蹤代謝過程時會透過什麼？

answers: text: 在一個細胞或組織中鑑定代謝相關的小分子
question: 除了放射性示蹤還有哪一種研究方法？

answers: text: 一個完整細胞中的所有代謝
question: 還原法雖然可以研究單個代謝途徑但是例如什麼是不適用的？

context: 細胞中代謝網絡的複雜性是極高的。但現在，利用基因組資料來構建完整的代謝化學反應網絡並生成更整體化的數學模型來解釋和預測各種代謝行為已經成為可能。特別是將從經典研究方法中所獲得的代謝途徑和代謝物的資料以及從蛋白質組學和去氧核醣核酸微陣列研究中獲得的資料整合到這些數學模型中，則可以極大地完善這些模型。利用所有這些技術，一個人體代謝模型已經被提出，這一模型將對未來的藥物和生物化學研究提供指導。代謝資訊的一項主要的技術應用是代謝工程。在代謝工程中，諸如酵母、植物和細菌等生物體被遺傳工程改造為生物技術中的高效工具，用於包括抗生素在內的藥物或工業用化學品的生產。這些改造通常有助於降低產物合成中的能量消耗，增加產量和減少廢物的產生。
qas: answers: text: 利用基因組資料來構建完整的代謝化學反應網絡並生成更整體化的數學模型
question: 現在會如何解釋和預測各種代謝行為？

answers: text: 人體代謝模型
question: 什麼東西未來可以用於藥物的研究？

answers: text: 代謝工程
question: 酵母被改造成為為生物技術中的高效工具是利用什麼技術？

context: 對於代謝的科學研究已經跨越了數個世紀，從早期對於動物整體代謝的研究一直到現代生物化學中對於單個代謝反應機制的探索。代謝的概念的出現可以追溯到13世紀，阿拉伯醫學家伊本·納菲斯提出「身體和它的各個部分是處於一個分解和接受營養的連續狀態，因此它們不可避免地一直發生著變化」。第一個關於人體代謝的實驗由義大利人桑托里奧·桑托里奧於1614年完成並發表在他的著作《醫學統計方法》中。在書中，他描述了他如何在進食、睡覺、工作、性生活、齋戒、飲酒以及排泄等各項活動前後對自己的體重進行秤量；他發現大多數他所攝入的食物最終都通過他所稱的「無知覺排汗」被消耗掉了。在這些早期研究中，代謝進程的機制還沒有被揭示，人們普遍認為存在一種「活力」可以活化器官。20世紀初，酶首次被愛德華·比希納所發現，這一發現使得對代謝中化學反應的研究從對細胞的生物學研究中獨立出來，同時這也標誌著生物化學研究的開始。
qas: answers: text: 13世紀
question: 代謝的概念最早於什麼時候開始有？

answers: text: 無知覺排汗
question: 《醫學統計方法》中作者描述他的所攝入的食物會透過什麼排出？

answers: text: 20世紀初
question: 什麼時候開始才對代謝有獨立的研究？

context: 到了19世紀，在對糖被酵母酵解為酒精的研究中，法國科學家路易斯·巴斯德總結出酵解過程是由酵母細胞內他稱為「酵素」的物質來催化的。他寫道：「酒精酵解是一種與生命以及酵母細胞的組織相關的，而與細胞的死亡和腐化無關的一種行為。」這一發現與弗里德里希·維勒在1828年發表的關於尿素的化學合成證明了細胞中發現的化學反應和有機物與其他化學無異，都遵循化學的基本原則。從20世紀初開始，人們對於生物化學的了解迅速增加。在現代生物化學家中，漢斯·克雷布斯是最多產的研究者之一，他對代謝的研究做出了重大的貢獻：他發現了尿素循環，隨後又與漢斯·科恩伯格合作發現了三羧酸循環和乙醛酸循環。現代生物化學研究受益於大量新技術的應用，諸如色譜分析、X射線晶體學、核磁共振、電子顯微學、同位素標記、質譜分析和分子動力學模擬等。這些技術使得研究者可以發現並具體分析細胞中與代謝途徑相關的分子。
qas: answers: text: 酵素
question: 路易斯·巴斯德認為糖被酵母酵解的過程中被什麼所催化？

answers: text: 漢斯·克雷布斯
question: 是哪一位科學家發現了尿素循環？

answers: text: 受益於大量新技術的應用
question: 現代生物化學的研究為何可以史研究者發現並分析細胞中與代謝途徑相關的分子？

context: 蛋白質是由線性排列胺基酸所組成，胺基酸之間通過肽鍵相互連接。酶是最常見的蛋白質，它們催化代謝中的各類化學反應。一些蛋白質具有結構或機械功能，如參與形成細胞骨架以維持細胞形態。還有許多蛋白質在細胞信號傳導、免疫反應、細胞黏附和細胞周期調控中扮演重要角色。脂類是類別最多的生物分子。它們主要的結構用途是形成生物膜，如細胞膜；此外，它們也可以作為機體能量來源。脂類通常被定義為疏水性或兩性生物分子，可溶於諸如苯或氯仿等有機溶劑中。脂肪是由脂肪酸基團和甘油基團所組成的一大類脂類化合物；其結構為一個甘油分子上以酯鍵連接了3個脂肪酸分子形成甘油三酯。在此基本結構基礎上，還存在有多種變型，包括不同大小長度的疏水骨架和不同類型的親水基團。類固醇是另一類由細胞合成的主要的脂類分子。
qas: answers: text: 通過肽鍵
question: 蛋白質組成的基本單位之間是如何連接的？

answers: text: 脂類
question: 生物分子中哪一個主要用來形成細胞膜？

answers: text: 脂肪酸分子
question: 甘油三酯的酯是指？

context: 醣類為多羥基的醛或酮，可以以直鏈或環的形式存在。醣類是含量最為豐富的生物分子，具有多種功能，如儲存和運輸能量以及作為結構性組分。醣類的基本組成單位為單醣，包括半乳糖、果糖以及十分重要的葡萄糖。單醣可以通過糖苷鍵連接在一起形成多醣，而連接的方式極為多樣，也就造成了多醣種類的多樣性。去氧核糖核酸和核糖核酸是主要的兩類核酸，它們都是由核苷酸連接形成的直鏈分子。核酸分子對於遺傳資訊的儲存和利用是必不可少的，通過轉錄和轉譯來完成從遺傳資訊到蛋白質的過程。這些遺傳資訊由去氧核糖核酸修復機制來進行保護，並通過去氧核糖核酸複製來進行擴增。一些病毒含有核糖核酸基因組，它們可以利用反轉錄來從病毒核糖核酸合成去氧核糖核酸模板。核酶中的核糖核酸還具有類似酶的特性，可以催化化學反應。單個核苷酸是由一個核糖分子連接上一個鹼基來形成。其中，鹼基是含氮的雜環，可以被分為兩類：嘌呤和嘧啶。核苷酸也可以作為輔酶參與代謝基團的轉移反應。
qas: answers: text: 糖苷鍵
question: 多糖是將很多單醣以什麼來連接而成的？

answers: text: 核酸分子
question: 要儲存遺傳資訊時哪一種物質是必要的？

answers: text: 核糖核酸
question: 核酶裡的哪一部份可以用來催化化學反應？

context: 代謝中包含了種類廣泛的化學反應，但其中大多數反應都屬於幾類基本的含有功能性基團的轉移的反應類型。這些反應中，細胞利用一系列小分子代謝中間物來在不同的反應之間攜帶化學基團。這些基團轉移的中間物被稱為輔酶。每一類基團轉移反應都由一個特定的輔酶來執行，輔酶同時是合成它和消耗它的一系列酶的受質。這些輔酶不斷地被生成、消耗、再被回收利用。三磷酸腺苷是生命體中最重要的輔酶之一，它是細胞中能量流通的普遍形式。三磷酸腺苷被用於在不同的化學反應之間進行化學能的傳遞。雖然細胞中只有少量的三磷酸腺苷存在，但它被不斷地合成，人體一天所消耗的三磷酸腺苷的量積累起來可以達到自身的體重。三磷酸腺苷是連接合成代謝和分解代謝的橋樑：分解代謝反應生成三磷酸腺苷，而合成代謝反應消耗三磷酸腺苷。它也可以作為磷酸基團的攜帶者參與磷酸化反應。
qas: answers: text: 輔酶
question: 要執行基團轉移反應的必要物質為？

answers: text: 三磷酸腺苷
question: 哪一個物質在人體中的一天消耗量可以達到自己的體重？

answers: text: 合成代謝反應
question: 什麼反應會消耗分解代謝反應中生成的物質？

context: 維生素是一類生命所需的微量有機化合物，但細胞自身無法合成。在人類營養學中，大多數的維生素可以在被修飾後發揮輔酶的功能；例如，細胞所利用的所有的水溶性維生素都是被磷酸化或偶聯到核苷酸上的。菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸是核黃素的一種衍生物，它也是一種重要的輔酶，可以作為氫受體。數百種不同類型的去氫酶可以從它們的受質上移去電子。無機元素在代謝中也發揮著重要的作用；其中一些在機體內含量豐富，而另一些則為微量元素。大約99%的哺乳動物的質量為碳、氮、鈣、鈉、氯、鉀、氫、磷、氧和硫元素。絕大多數的碳和氮存在於有機物中，而氫和氧則主要存在於水中。
qas: answers: text: 維生素
question: 哪種物質雖然細胞無法自己合成卻可以在被修飾後發揮輔梅的功能？

answers: text: 核黃素
question: 菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸來自什麼物質的衍伸物？

answers: text: 碳
question: 有機物中大部分組成的元素除了氮還有？

context: 含量豐富的無機元素都是作為電解質的離子。體內最重要的離子有鈉、鉀、鈣、鎂等金屬離子和氯離子、磷酸根離子以及碳酸氫根離子。在細胞膜的內外維持準確的離子梯度，可以保持滲透壓和酸鹼值的穩定。離子對於神經和肌肉組織也同樣不可缺少，這是因為這些組織中的動作電位是由細胞外液和細胞原生質之間的電解質交換來產生的。電解質進入和離開細胞是通過細胞膜上的離子通道蛋白來完成的。例如，肌肉收縮依賴於位於細胞膜和橫行小管上的離子通道對於鈣離子、鉀離子和鈉離子的流動的控制。過渡金屬在生物體體內通常是作為微量元素存在的，其中鋅和鐵的含量最為豐富。這些金屬元素被一些蛋白質用作輔因子或者對於酶活性的發揮具有關鍵作用，例如攜氧的血紅素和過氧化氫酶。這些輔因子可以與特定蛋白質緊密結合；雖然酶的輔因子會在催化過程中被修飾，這些輔因子總是能夠在催化完成後回到起始狀態。
qas: answers: text: 這些組織中的動作電位是由細胞外液和細胞原生質之間的電解質交換來產生的
question: 為何神經和肌肉組織離不開離子？

answers: text: 依賴於位於細胞膜和橫行小管上的離子通道
question: 肌肉收縮的動作中是如何控制電解質的？

answers: text: 過渡金屬
question: 哪種金屬元素在酶活性的發揮具有不可或缺的作用？

context: 分解代謝是一系列裂解大分子的反應過程的總稱，包括裂解和氧化食物分子。分解代謝反應的目的是為合成代謝反應提供所需的能量和反應物。分解代謝的機制在生物體中不盡相同，如有機營養菌分解有機分子來獲得能量，而無機營養菌利用無機物作為能量來源，光能利用菌則能夠吸收陽光並轉化為可利用的化學能。然而，所有這些代謝形式都需要氧化還原反應的參與，反應主要是將電子從還原性的供體分子轉移到受體分子。在動物中，這些反應還包括將複雜的有機分子分解為簡單分子。在光合生物中，這些電子轉移反應並不釋放能量，而是用作儲存所吸收光能的一種方式。動物中最普遍的分解代謝反應可以被分為三個主要步驟：首先，大分子有機化合物，如蛋白質、多醣或脂類被消化分解為小分子組分；然後，這些小分子被細胞攝入並被轉化為更小的分子，此過程中會釋放出部分能量；最後，乙醯基團通過檸檬酸循環和電子傳遞鏈被氧化為水和二氧化碳，並釋放出能量，這些能量可以通過將菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸還原為菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸而以化學能的形式被儲存起來。
qas: answers: text: 分解代謝
question: 裂解和氧化食物分子可以統稱作什麼？

answers: text: 光能利用菌
question: 哪種生物可以將陽光轉成可以是用的化學能？

answers: text: 通過將菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸還原為菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸而以化學能的形式被儲存起來
question: 動物中會如何儲存能量？

context: 澱粉、蛋白質和纖維素等大分子多聚體不能很快被細胞所吸收，需要先被分解為小分子單體然後才能被用於細胞代謝。有多種消化性酶能夠降解這些多聚體，如蛋白酶可以將但蛋白質降解為多肽片斷或胺基酸，糖苷水解酶可以將多醣分解為單醣。微生物只是簡單地分泌消化性酶到周圍環境中，而動物則只能由其消化系統中的特定細胞來分泌這些酶。由這些位於細胞外的酶分解獲得的胺基酸或單醣接著通過主動運輸蛋白被運送到細胞內。胺基酸既可以被用於合成蛋白質或其他生物分子，又可以被氧化為尿素和二氧化碳以提供能量。氧化的第一步是由轉氨酶將胺基酸上的胺基除去，胺基隨後被送入尿素循環，而留下的脫去胺基的碳骨架以酮酸的形式存在。有多種酮酸是檸檬酸循環的中間物。此外，生糖胺基酸能夠通過葡萄糖新生作用被轉化為葡萄糖。
qas: answers: text: 蛋白質
question: 胺基酸是由什麼物質分解而來的？

answers: text: 將多醣分解為單醣
question: 糖苷水解酶的作用為？

answers: text: 只能由其消化系統中的特定細胞來分泌這些酶
question: 分泌梅時動物跟微生物的差別在於動物為？