王镜岩版生物化学(第三版)提要及课后习题答案

第一章糖类

提要

糖类就是四大类生物分子之一,广泛存在于生物界,特别就是植物界。糖类在生物体内不仅作为结构成分与主要能源,复合糖中得糖链作为细胞识别得信息分子参与许多生命过程,并因此出现一门新得学科,糖生物学。

多数糖类具有(CH2O)n得实验式,其化学本质就是多羟醛、多羟酮及其衍生物。糖类按其聚合度分为单糖,1个单体;寡糖,含2-20个单体;多糖,含20个以上单体。同多糖就是指仅含一种单糖或单糖衍生物得多糖,杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物得多糖。糖类与蛋白质或脂质共价结合形成得结合物称复合糖或糖复合物。

单糖,除二羟丙酮外,都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子,含C*得单糖都就是不对称分子,当然也就是手性分子,因而都具有旋光性,一个C*有两种构型D-与L-型或R-与S-型。因此含n个C*得单糖有2n个旋光异构体,组成2n-1对不同得对映体。任一旋光异构体只有一个对映体,其她旋光异构体就是它得非对映体,仅有一个C*得构型不同得两个旋光异构体称为差向异构体。

单糖得构型就是指离羧基碳最远得那个C*得构型,如果与D-甘油醛构型相同,则属D系糖,反之属L系糖,大多数天然糖就是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体得立体化学,并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构得Fischer投影式。许多单糖在水溶液中有变旋现象,这就是因为开涟得单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮得缘故。这种反应经常发生在C5羟基与C1醛基之间,而形成六元环砒喃糖(如砒喃葡糖)或C5经基与C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。成环时由于羰基碳成为新得不对称中心,出现两个异头差向异构体,称α与β异头物,它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。在标准定位得Hsworth式中D-单糖异头碳得羟基在氧环面下方得为α异头物,上方得为β异头物,实际上不像Haworth式所示得那样氧环面上得所有原子都处在同一个平面,吡喃糖环一般采取椅式构象,呋喃糖环采取信封式构象。

单糖可以发生很多化学反应。醛基或伯醇基或两者氧化成羧酸,羰基还原成醇;一般得羟基参与成脂、成醚、氨基化与脱氧等反应;异头羟基能通过糖苷键与醇与胺连接,形成糖苷化合物。例如,在寡糖与多糖中单糖与另一单糖通过O-糖苷键相连,在核苷酸与核酸中戊糖经N-糖苷键与心嘧啶或嘌呤碱相连。

生物学上重要得单糖及其衍生物有Glc, Gal,Man, Fru,GlcNAc, GalNAc,L-Fuc,NeuNAc (Sia),GlcUA 等它们就是寡糖与多糖得组分,许多单糖衍生物参与复合糖聚糖链得组成,此外单糖得磷酸脂,如6-磷酸葡糖,就是重要得代谢中间物。

蔗糖、乳糖与麦芽糖就是常见得二糖。蔗糖就是由α-Gla与β- Fru在两个异头碳之间通过糖苷键连接而成,它已无潜在得自由醛基,因而失去还原,成脎、变旋等性质,并称它为非还原糖。乳糖得结构就是Gal β(1-4)Glc,麦芽糖就是Glcα(1-4)Glc,它们得末端葡萄搪残基仍有潜在得自由醛基,属还原糖。环糊精由环糊精葡糖基转移酶作用于直链淀粉生成含6,7或8个葡萄糖残基,通过α-1,4糖苷键连接成环,属非还原糖,由于它得特殊结构被用作稳定剂、抗氧化剂与增溶剂等。

淀粉、糖原与纤维素就是最常见得多糖,都就是葡萄糖得聚合物。淀粉就是植物得贮存养料,属贮能多糖,就是人类食物得主要成分之一。糖原就是人与动物体内得贮能多糖。淀粉可分直链淀粉与支链淀粉。直链淀粉分子只有α-1,4连键,支链淀粉与糖原除α-1,4连键外尚有α-1,6连键形成分支,糖原得分支程度比支链淀粉高。纤维素与淀粉、糖原不同,它就是由葡萄糖通过β-1、4糖苷键连接而成得,这一结构特点使纤维素具有适于作为结构成分得物理特性,它属于结构多糖。

肽聚糖就是细菌细胞壁得成分,也属结构多糖。它可瞧成由一种称胞壁肽得基本结构单位重复排列构成。胞壁肽就是一个含四有序侧链得二糖单位,G1cNAcβ(1-4)MurNAc,二糖单位问通过β-1,4连接成多糖,链相邻得多糖链通过转肽作用交联成一个大得囊状分子。青霉素就就是通过抑制转肽干扰新得细胞壁形成而起抑菌作用得。磷壁酸就是革兰氏阳性细菌细胞壁得特有成分;脂多糖就是阴性细菌细胞壁得特有成分。

糖蛋白就是一类复合糖或一类缀合蛋白质。许多膜内在蛋白质加分泌蛋白质都就是糖蛋白糖蛋白与糖

脂中得寡糖链,序列多变,结构信息丰富,甚至超过核酸与蛋白质。一个寡搪链中单糖种类、连接位置、异头碳构型与糖环类型得可能排列组合数目就是一个天文数字。糖蛋白中寡糖链得还原端残基与多肽链氨基酸残基之间得连接方式有:N-糖太键,如β- GlcNAc-Asn与O-糖肽链,如α-GalNAc-Thr/Ser, β-Gal-Hyl, β-L-Araf-Hyp,N-连接得寡糖链(N-糖链)都含有一个共同得结构花式称核心五糖或三甘露糖基核心,N-糖链可分为复杂型、高甘露糖型与杂合型三类,它们得区别王要在外周链,O-糖链得结构比N-糖链简单,但连接形式比N-糖链得多。

糖蛋白中得寡糖链在细胞识别包括细胞粘着、淋巴细胞归巢与精卵识别等生物学过程中起重要作用。

在人红细胞表面上存在很多血型抗原决定簇,其中多数就是寡糖链。在ABO血型系统中A,B,O(H)三个抗原决定簇只差一个单糖残基,A型在寡糖基得非还原端有一个GalNAc,B型有一个Gal,O型这两个残基均无。

凝集素就是一类非抗体得能与糖类专一结合得蛋白质或糖蛋白,伴刀豆凝集素A(ConA),花生凝集素等属植物凝集素;细菌与病毒也有凝集素,如流感病毒含红细胞凝集素。作为各类白细胞CAM得选择蛋白家族也属于凝集素。此家族中已知有L、E、P三种选择蛋白,它们通过细胞粘着产生多种生物学效应,如免疫应答、炎症反应、肿瘤转移等。

糖胺聚糖与蛋白聚糖就是动物细胞外基质得重要成分。糖胺聚糖就是由己糖醛酸与己糖胺组成得二糖单位重复构成。多数糖胺聚糖都不同程度地被硫酸化如4-硫酸软骨素、硫酸角质素等。糖胺聚搪多以蛋白聚糖形式存在,但透明质酸就是例外。蛋白聚糖就是一类特殊得糖蛋白,由一条或多条糖胺聚糖链与一个核心蛋白共价连接而成。有得蛋白聚糖以聚集体(透明质酸分子为核心)形式存在。它们就是高度亲水得多价阴离子,在维持皮肤、关节、软骨等结缔组织得形态与功能方面起重要作用。

寡糖链结构分析得一般步骤就是:分离提纯待测定得完整糖链,对获得得均一样品用GLC法测定单糖组成,根据高碘酸氧化或甲基化分析确定糖苷键得位置,用专一性糖苷酶确定糖苷键得构型。糖链序列可采用外切糖苷酶连续断裂或FA B - MS等方法加以测定。

习题

1.环状己醛糖有多少个可能得旋光异构体,为什么？[25=32]

解:考虑到C1、C2、C3、C4、C5各有两种构象,故总得旋光异构体为25=32个。

2.含D-吡喃半乳糖与D-吡喃葡萄糖得双糖可能有多少个异构体(不包括异头物)?含同样残基得糖蛋白上得二糖链将有多少个异构体?[20;32]

解:一个单糖得C1可以与另一单糖得C1、C2、C3、C4、C6形成糖苷键,于就是α-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、β-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、α-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、β-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷各有5种,共5×4=20个异构体。

糖蛋白上得二糖链其中一个单糖得C1用于连接多肽,C2、C3、C4、C6用于与另一单糖得C1形成糖苷键,算法同上,共有4×4=16个,考虑到二糖与多肽相连时得异头构象,异构体数目为16×2=32个。

3.写出β-D-脱氧核糖、α-D-半乳糖、β- L-山梨糖与β-D-N-乙酰神经氨酸(唾液酸)得Fischer投影式,Haworth式与构象式。

4.写出下面所示得(A)、(B)两个单糖得正规名称(D/L,α/β,f/p),指出(C)、(D)两个结构用RS系统表示得构型(R/S)

[A、β- D-f-Fru;B、α-L- p-Glc; C、R; D、S]

5、 L7-葡萄糖得α与β异头物得比旋[αD20]分别为+112、2°与+18、70°。当α-D-吡喃葡糖晶体样品溶于水时,比旋将由+112、2°降至平衡值+52、70°。计算平衡混合液中α与β异头物得比率。假设开链形

式与呋喃形式可忽略。[α异头物得比率为36、5%,β异头物为63、5%]

解:设α异头物得比率为x,则有112、2x+18、7(1－x)=52、7,解得x=36、5%,于就是(1－x)= 63、5%。

6.将500 mg糖原样品用放射性氰化钾(K14CN)处理,被结合得14CN—正好就是0、193μmol,另一500 mg同一糖原样品,用含3% HCl得无水甲醇处理,使之形成还原末端得甲基葡糖苷。然后用高碘酸处理这个还原端成为甲基葡糖苷得糖原,新产生得甲酸准确值就是347μmol。计算(a)糖原得平均相对分子质量、(b)分支得程度(分支点%)[(a)2、59×106; (b)11、24%]

解:(a)Mr=0、5/(0、193×10-6)= 2、59×106

(b)347×10-6×163/0、5=11、3%

7. D-葡萄糖在31℃水中平衡时,α-吡喃葡糖与β-吡喃葡糖得相对摩尔含量分别为37、3 %与62、7%。计算D-葡萄糖在31℃时由α异头物转变为β异头物得标准自由能变化。气体常数R为8、314J /molK。[ΔG0= -1、 31kJ /mol]

解:ΔG0= -RTln(c2/c1)=-8、314×300×ln(62、7/37、3)=-1、30 kJ /mol

8.竹子系热带禾本科植物,在最适条件下竹子生长得速度达0、3 m/d高,假定竹茎几乎完全由纤维素纤维组成,纤维沿生长方向定位。计算每秒钟酶促加入生长着得纤维素链得单糖残基数目。纤维素分子中每一葡萄糖单位约长0、45 nm。[7800残基/s]

解:[0、3/(24×3600)]/0、45×10-9=7800残基/s

9.经还原可生成山梨醇(D-葡萄醇)得单糖有哪些?[L-山梨糖;D-葡萄糖;L-古洛糖;D-果糖]

10.写出麦芽糖(α型)、纤维二糖(β型)、龙胆糖与水苏糖得正规(系统)名称得简单形式,并指出其中哪些(个)就是还原糖,哪些(个)就是非还原糖。

解:麦芽糖(α型):Glcα(1→4)Glc

纤维二糖(β型):Glcβ(1→4)Glc

龙胆糖:Glcβ(1→6)Glc

水苏糖:Galα(1→6)Galα(1→6)Glc(α1←→β2)Fru

11.纤维素与糖原虽然在物理性质上有很大得不同,但这两种多糖都就是1-4连接得D-葡萄糖聚合物,相对分子质量也相当,就是什么结构特点造成它们在物理性质上得如此差别?解释它们各自性质得生物学优点。

12.革兰氏阳性细菌与阴性细菌得细胞壁在化学组成上有什么异同?肽聚糖中得糖肽键与糖蛋白中得糖肽键就是否有区别?

答:肽聚糖:革兰氏阳性细菌与阴性细菌共有;磷壁酸:革兰氏阳性细菌特有;脂多糖:革兰氏阴性细菌特有。两种糖肽键有区别:肽聚糖中为NAM得C3羟基与D-Ala羧基相连;糖蛋白中就是糖得C1羟基与多肽Asn γ-氨基N或Thr/Ser/Hyl/Hyp羟基O相连。

13.假设一个细胞表面糖蛋白得一个三糖单位在介导细胞与细胞粘着中起关键作用。试设计一个简单试验以检验这一假设。[如果糖蛋白得这个三糖单位在细胞相互作用中就是关键得,则此三糖本身应就是细胞粘着得竞争性抑制剂]

14.糖蛋白中N-连接得聚糖链有哪典类型?它们在结构上有什么共同点与不同点?

答:(1)复杂型( plex type)这类N-糖链,除三甘露糖基核心外,不含其她甘露糖残基。还原端残基为GlcNAcβ1→得外链与三甘露糖基核心得两个α-甘露糖残基相连,在三类N-糖链中复杂型结构变化最大。

(2)高甘露糖型(high-mannose type)此型N-糖链除核心五糖外只含α-甘露糖残基。

(3)杂合型(hybrid type )此型糖链具有复杂型与高甘露糖型这两类糖链得结构元件。

15.举出两个例子说明糖蛋白寡糖链得生物学作用。

答:(1)糖链在糖蛋白新生肽链折叠与缔合中得作用;

(2)糖链影响糖蛋白得分泌与稳定性。(例见教材P60~P61)

16.写出人ABH血型抗原决定簇得前体结构,指出A抗原、B抗原与O抗原(H物质)之间得结构关系,[答案见表1-9]

17.具有重复二糖单位,GlcUAβ(1→3)GlcNA,而单位间通过β(1→4)连接得天然多糖就是什么?[透明质酸]

18.糖胺聚糖如硫酸软骨素,其生物功能之一与该分子在水中所占得体积远比脱水时大这一生质有关。为什么这些分子在溶液中所占体积会这样大?

答:由于分子表面含有很多亲水基团,能结合大量得水,形成透明得高粘性水合凝胶,如一个透明质酸(HA)分子在水中将占据1000~10000倍于自身体积得空间。

19.举例说明内切糖苷酶与外切糖苷酶在聚糖链结构测定中得作用。(见教材P73)

20.一种三糖经β-半乳糖苷酶完全水解后,得到D-半乳糖与D-葡萄糖,其比例为2:1,将原有得三糖用NaBH4还原,继而使其完全甲基化与酸水解,然后再进行一次NaBH4还原,最后用醋酸酐乙酸化,得到二种产物:①2,3,4,6-四甲基1,5二乙酰基-半乳糖醇,② 2、3、4-三甲基-1,5,6-三乙酸基-半乳糖醇,③1、2、3、5、6-五甲基-4-乙酰基-山梨醇。分析并写出此三糖得结构。[D -Galβ(1→6)D-Galβ(1→4)D-Glc]

第二章脂质

提要

脂质就是细胞得水不溶性成分,能用有机溶剂如乙醚、氯仿等进行提取。

脂质按化学组成可分为单纯脂质、复合脂质与衍生脂质;按生物功能可分为贮存脂质、结构脂质与活性脂质。

天然脂肪酸通常具有偶数碳原子,链长一般为12-22碳。脂肪酸可分为饱与、单不饱与与多不饱与脂肪酸。不饱与脂肪酸得双键位置,有一个双键几乎总就是处于C9-C10之间(△9)并且一般就是顺式得。脂肪酸得物理性质主要决定于其烃链得长度与不饱与程度。

必需脂肪酸就是指对人体得功能不可缺少,但必须由膳食提供得两个多不饱与脂肪酸,亚油酸与α-亚麻酸;前者属ω-6家族,后者ω-3家族。

类二十碳烷主要就是由20碳得花生四烯酸衍生而来并因此得名,包括前列腺素、凝血恶烷与白三烯,它们就是体内得局部激素。

三酰甘油或甘油三脂 (TG)就是由脂肪酸与甘油形成得三脂。三酰甘油可分简单三酰甘油与混合三酰甘油。天然油脂就是简单与混合三酰甘油得混合物。三酰甘油与碱共热可发生皂化,生成脂肪酸盐(皂)与甘油。三酰甘油也与游离脂肪酸一样,它得不饱与键能发生氢化、卤化与过氧化作用。测定天然油脂得皂化值、碘值、酸值与乙酰化值,可确定所给油脂得特性。三酰甘油主要作为贮存燃料,以油滴形式存在于细胞中。

蜡就是指长链脂肪酸与长链一元醇或固醇形成得酯。天然蜡如蜂蜡就是多种蜡酯得混合物。蜡就是海洋浮游生物中代谢燃料得主要贮存形式。蜡还有其她得生物功能如防水、防侵袭等。

脂质过氧化定义为多不饱与脂肪酸或多不饱与脂质得氧化变质。它就是典型得活性氧参与得自由基链式反应。活性氧(O-2、·OH、H2O2、ˉO2等)使生物膜发生脂质过氧化,造成膜得损伤、蛋白质与核酸等大分子得异常。脂质过氧化与多种疾病有关。体内得抗氧化剂如超氧化物歧化酶(SOD)、维生素E等就是与脂

质过氧化坑衡得保护系统。

磷脂包括甘油磷脂与鞘磷脂。甘油磷脂就是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来,最简单得甘油磷脂就是3-sn-磷脂酸,它就是其她甘油磷脂得母体。磷脂酸进一步被一个极性醇(如胆碱、乙醇胺等)酯化,则形成各种甘油磷脂如磷脂酰胆碱与磷脂酰乙醇胺。鞘磷脂就是由鞘氨醇代替甘油磷脂中得甘油形成得磷脂。鞘氨醇就是种长链得氨基醇。其2-位氨基以酰胺键与脂肪酸连接形成神经酰胺,这就是这类磷脂得母体。神经酰胺得1-位羟基被磷酰胆碱或磷酰乙醇胺脂化则形成鞘磷脂。磷脂就是两亲分子,有一个极性头基与一个非极性尾,在水介质中能形成脂双层;它们主要参与膜得组成。

糖脂主要就是鞘糖脂,它也就是神经酰胺得衍生物,在神经酰胺得1-位羟基通过糖苷键与糖基连接而成鞘糖脂。重要得鞘糖脂有脑苷脂与神经节苷脂,后者含有唾液酸。作为膜脂得鞘糖脂与细胞识别以及组织、器官得特异性有关。

萜类可瞧成就是异戊二烯(CS)得聚合物,有倍半萜、双萜、三萜、四萜等。萜得结构有线形得,也有环状得。许多植物精油、光合色素与甾类得前体鲨烯都就是萜。

类固醇或称甾类,就是环戊烷多氢菲得衍生物。固醇或甾醇就是类固醇中得一大类,其结构特点就是在甾核得C3上有一个β羟基,C17上有一个含8~10个碳得烃链。固醇存在于大多数真核细胞得膜中但细菌不含固醇。胆固醇就是最常见得一种动物固醇,参与动物细胞膜得组成。胆固醇也就是体内类固醇激素与胆汁酸(胆酸、鹅胆酸与脱氧胆酸)得前体。胆固醇与动脉粥样硬化有关。植物固醇如谷固醇、豆固醇,它们自身不易被肠粘膜吸收并能抑制胆固醇吸收。

脂蛋白就是由脂质与蛋白质以非共价键结合而成得复合体。脂蛋白中得蛋白质部分称载脂蛋白。血浆脂蛋白就是血浆中转运脂质得脂蛋白颗粒。由于各种血浆脂蛋白得密度不同可用超离心法把它们分成5个组分(按密度增加为序):乳糜微粒,极低密度脂蛋白(VLDL),中间密度脂蛋白(IDL),低密度脂蛋白(LDL)与高密度脂蛋白(HDL)。血浆脂蛋白都就是球形颗粒,有一个由三酰甘油与胆固醇脂组成得疏水核

心与一个由磷脂、胆固醇与载脂蛋白参与得极性外壳。载脂蛋白得主要作用就是增溶疏水脂质与作为脂蛋白受体得识别部位。

测定脂质组成时,脂质可用有机溶剂从组织中提取,用薄层层析或气液色谱进行分离。单个得脂质可根据其层析行为,对专一性酶水解得敏感性或质谱分析加以鉴定。

习题

1.天然脂肪酸在结构上有哪些共同得特点?

答:天然脂肪酸通常具有偶数碳原子,链长一般为12-22碳。脂肪酸可分为饱与、单不饱与与多不饱与脂肪酸。不饱与脂肪酸得双键位置,有一个双键几乎总就是处于C9-C10之间(△9),并且一般就是顺式得。

2.(a)由甘油与三种不同得脂肪酸(如豆蔻酸、棕榈酸与硬脂酸)可形成多少种不同得三酰甘油(包括简单型与混合型在内)？(b)其中定量上不同组成得三酰甘油可有多少种？[(a) 27种;(b) 10种]

解:(a) 33=27种;

(b) 3×3+1=10种

3.(a)为什么饱与得18碳脂肪酸——硬脂酸得熔点比18碳不饱与脂肪酸——油酸得熔点高？ (b)干酪乳杆菌产生得乳杯菌酸(19碳脂肪酸)得熔点更接近硬脂酸得熔点还就是更接近油酸得熔点？为什么？

答:(a)油酸有一个△9顺式双键,有序性校差;而硬脂酸有序性高,故熔点也高;

(b)硬脂酸。因为熔点随链长得增加而增加。

4.从植物种子中提取出１g油脂,把它等分为两份,分别用于测定该油脂得皂化值与碘值。测定皂化值得一份样品消耗KOH 65 mg,测定碘值得一份样品消耗I２ 510 mg、试计算该油脂得平均相对分子质量与碘值。[1292;102]

解:Mr=(3×56×1000)/(2×65)=1292

I２值=0、51×100/0、5=102 (100g油脂卤化时吸收I２得克数)

5.某油脂得碘值为68,皂化值为210。计算每个油脂分子平均含多少个双健。[2个]

解:100g油脂得物质得量=(210×100)/(3×56×1000)=0、125mol

平均双键数=(68/254)/0、125≈2个

6. (a)解释与脂质过氧化育关得几个术语:自由基、活性氧、自由基链反应与抗氧化剂;(b)为什么ＰUFA容易发生脂质过氧化?

答:(a)

自由基:自由基也称游离基,就是指含有奇数价电子并因此在一个轨道上具有一个未(不)成对电子(unpaired electron)得原子或原子团。

活性氧:氧或含氧得高反应活性分子,如O-2、·OH、H2O2、ˉO2 (单线态氧)等统称为活性氧。

自由基链反应:自由基化学性质活泼,能发生抽氢、歧化、化合、取代、加成等多种反应,但就是自由基反应得最大特点就是倾向于进行链「式」反应〔chain reaction ) ,链反应一般包括3个阶段:引发、增长与终止。

抗氧化剂:凡具有还原性而能抑制靶分子自动氧化即抑制自由基链反应得物质称为抗氧化剂(antioxidant ) 。

(b)多不饱与脂肪酸(PUFA)中得双键具有潜在得还原性,容易发生过氧化作用。

7.为解决甘油磷脂构型上得不明确性,国际生物化学命名委员会建议采取立体专一编号命名原则。试以磷酸甘油为例说明此命名原则。

8.写出下列化合物得名称:

(a)在低pH时,携带一个正净电荷得甘油磷脂;(b)在中性pH时携带负净电荷得甘油磷脂;(c)在中性pH 时,净电荷为零得甘油磷脂。

答:(a)磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺;(b)磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油,-1;双磷脂酰甘油(心磷脂),-2;(c) 磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺。

9.给定下列分子成分:甘油、脂肪酸、磷酸、长链醇与糖。试问(a)哪两个成分在蜡与鞘脂脂中都存在?(b)哪两个成分在脂肪与磷脂酰胆碱中都存在?(c)哪些(个)成分只在神经节苷脂而不在脂肪中存在?［(a)脂肪酸,长链醇;(b)甘油,脂肪酸;(c)糖,长链醇］

10.指出下列膜脂得亲水成分与疏水成分:(a) 磷脂酰乙醇胺;(b)鞘磷脂;(c) 半乳糖基脑苷脂;(d)神经节苷脂;(e)胆固醇。

答:(a)乙醇胺;脂肪酸

(b)磷酰胆碱或磷酰乙醇胺;脂肪酸与烃链

(c)半乳糖;脂肪酸与烃链

(d)连有唾液酸得寡糖链;脂肪酸与烃链

(e)C3羟基;甾核与C17烷烃侧链

11. (a)造成类固醇化合物种类很多得原因就是什么?(b)人与动物体内胆固醇可转变为哪些具有重要生理意义得类固醇物质?

答:(a)①环上得双键数日与位置不同;②取代基得种类、数目、位置与取向(αβ)不同;③环与环稠合得构型(顺反异构)不同。

(b)动物中从胆固醇衍生来得类固醇包括5类激素:雄激素、雌激素、孕酮、糖皮质激素与盐皮质激素,维生素D与胆汁酸。

12.胆酸就是人胆汁中发现得A-B顺式类固醇(图2-18) 。请按图2-15所求椅式构象画出胆酸得构象式,并以直立键或平伏键标出 C3, C7与C12上3个羟基。

13.一种血浆脂蛋白得密度为l、08g/cm3,载脂蛋白得平均密度为1、35 g/cm3,脂质得平均密度为0、90 g/cm3。问该脂蛋白中载脂蛋白与脂质得质量分数就是多少？[48、6%载脂蛋白,51、4%脂质]

解:设载脂蛋白得体积分数就是x,则有1、35x+0、90(1－x)=1、08,解得x=0、4

于就是质量分数为(0、4×1、35)/[ 0、4×1、35+(1－0、4)×0、90]=0、5

14.一种低密度脂蛋白(LDL含apoB- 100(M为500000)与总胆固醇(假设平均Mr为590)得质量分数分别为25%与50%。试汁算apo B- 100与总胆固醇得摩尔比[1:1695]

解:设摩尔比为1/x,则有500000/590x=25/50,解得x=1695

15.用化学方法把鞘磷脂与磷脂酰胆碱区分开来。

第三章氨基酸

提要

α-氨基酸就是蛋白质得构件分子,当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们。蛋白质中得氨基酸都就是L型得。但碱水解得到得氨基酸就是D型与L型得消旋混合物。

参与蛋白质组成得基本氨基酸只有20种。此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在,但它们都就是在蛋白质生物合成后由相应就是基本氨基酸(残基)经化学修饰而成。除参与蛋白质组成得氨基酸外,还有很多种其她氨基酸存在与各种组织与细胞中,有得就是β-、γ-或δ-氨基酸,有些就是D型氨基酸。

氨基酸就是两性电解质。当pH接近1时,氨基酸得可解离基团全部质子化,当pH在13左右时,则全部去质子化。在这中间得某一pH(因不同氨基酸而异),氨基酸以等电得兼性离子(H3N+CHRCOO-)状态存在。某一氨基酸处于净电荷为零得兼性离子状态时得介质pH称为该氨基酸得等电点,用pI表示。

所有得α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应。α-NH2与2,4-二硝基氟苯(DNFB)作用产生相应得DNP-氨基酸(Sanger反应);α-NH2与苯乙硫氰酸酯(PITC)作用形成相应氨基酸得苯胺基硫甲酰衍生物( Edman 反应)。胱氨酸中得二硫键可用氧化剂(如过甲酸)或还原剂(如巯基乙醇)断裂。半胱氨酸得SH基在空气中氧化则成二硫键。这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要地位。

除甘氨酸外α-氨基酸得α-碳就是一个手性碳原子,因此α-氨基酸具有光学活性。比旋就是α-氨基酸得物理常数之一,它就是鉴别各种氨基酸得一种根据。

参与蛋白质组成得氨基酸中色氨酸、酪氨酸与苯丙氨酸在紫外区有光吸收,这就是紫外吸收法定量蛋白质得依据。核磁共振(NMR)波谱技术在氨基酸与蛋白质得化学表征方面起重要作用。

氨基酸分析分离方法主要就是基于氨基酸得酸碱性质与极性大小。常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析(HPLC)等。

习题

1、写出下列氨基酸得单字母与三字母得缩写符号:精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸与酪氨酸。[见表3-1]

表3-1 氨基酸得简写符号

名称三字母符

号

单字母

符号

名称

三字

母符

号

单字母

符号

丙氨酸(alanine) Ala A 亮氨酸(leucine) Leu L 精氨酸(arginine) Arg R 赖氨酸(lysine) Lys K

天冬酰氨(asparagines) Asn N 甲硫氨酸(蛋氨

酸)(methionine)

Met M

天冬氨酸(aspartic acid) Asp D 苯丙氨酸(phenylalanine) Phe F 半胱氨酸(cysteine) Cys C 脯氨酸(praline) Pro P 谷氨酰氨(glutamine) Gln Q 丝氨酸(serine) Ser S 谷氨酸(glutamic acid) Glu E 苏氨酸(threonine) Thr T 甘氨酸(glycine) Gly G 色氨酸(tryptophan) Trp W 组氨酸(histidine) His H 酪氨酸(tyrosine) Tyr Y 异亮氨酸(isoleucine) Ile I 缬氨酸(valine) Val V Asn与/或Asp Asx B Gln与/或Glu Gls Z 2、计算赖氨酸得εα-NH3+20%被解离时得溶液PH。[9、9]

解:pH = pKa + lg20% pKa = 10、53 (见表3-3,P133)

pH = 10、53 + lg20% = 9、83

3、计算谷氨酸得γ-COOH三分之二被解离时得溶液pH。[

4、6]

解:pH = pKa + lg2/3 pKa = 4、25

pH = 4、25 + 0、176 = 4、426

4、计算下列物质0、3mol/L溶液得pH:(a)亮氨酸盐酸盐;(b)亮氨酸钠盐;(c)等电亮氨酸。[(a)约1、46,(b)约11、5, (c)约6、05]

5、根据表3-3中氨基酸得pKa值,计算下列氨基酸得pI值:丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸与精氨酸。[pI:

6、02;5、02;3、22;10、76]

解:pI = 1/2(pKa1+ pKa2)

pI(Ala) = 1/2(2、34+9、69)= 6、02

pI(Cys) = 1/2(1、71+10、78)= 5、02

pI(Glu) = 1/2(2、19+4、25)= 3、22

pI(Ala) = 1/2(9、04+12、48)= 10、76

6、向1L1mol/L得处于等电点得甘氨酸溶液加入0、3molHCl,问所得溶液得pH就是多少？如果加入0、3mol NaOH以代替HCl时,pH将就是多少？[pH:2、71;9、23]

解:pH1=pKa1+lg(7/3)=2、71

pH2=pKa2+lg(3/7)=9、23

7、将丙氨酸溶液(400ml)调节到pH8、0,然后向该溶液中加入过量得甲醛,当所得溶液用碱反滴定至Ph8、0时,消耗0、2mol/L NaOH溶液250ml。问起始溶液中丙氨酸得含量为多少克？[4、45g]

8、计算0、25mol/L得组氨酸溶液在pH6、4时各种离子形式得浓度(mol/L)。[His2+为1、78×10-4,His+为0、071,His0为2、8×10-4]

解:由pH=pK1+lg(His2+/10-6、4)=pKr+lg(His+/His2+)=pK2+lg(His0/ His+)

得His2+为1、78×10-4,His+为0、071,His0为2、8×10-4

9、说明用含一个结晶水得固体组氨酸盐酸盐(相对分子质量=209、6;咪唑基pKa=6、0)与1mol/L KOH配制1LpH6、5得0、2mol/L组氨酸盐缓冲液得方法[取组氨酸盐酸盐41、92g(0、2mol),加入352ml 1mol/L KOH,用水稀释至1L]

10、为什么氨基酸得茚三酮反应液能用测压法定量氨基酸？

解:茚三酮在弱酸性溶液中与α-氨基酸共热,引起氨基酸氧化脱氨脱羧反映,(其反应化学式见P139),其中,定量释放得CO2可用测压法测量,从而计算出参加反应得氨基酸量。

11、L-亮氨酸溶液(3、0g/50ml 6mol/L HCl)在20cm旋光管中测得得旋光度为+1、81o。计算L-亮氨酸在6mol/L HCl中得比旋([a])。[[a]=+15、1o]

12、标出异亮氨酸得4个光学异构体得(R,S)构型名称。[参考图3-15]

13、甘氨酸在溶剂A中得溶解度为在溶剂B中得4倍,苯丙氨酸在溶剂A中得溶解度为溶剂B中得两倍。利用在溶剂A与B之间得逆流分溶方法将甘氨酸与苯丙氨酸分开。在起始溶液中甘氨酸含量为100mg ,苯丙氨酸为81mg ,试回答下列问题:(1)利用由4个分溶管组成得逆流分溶系统时,甘氨酸与苯丙氨酸各在哪一号分溶管中含量最高？(2)在这样得管中每种氨基酸各为多少毫克？[(1)第4管与第3管;(2)51、2mg Gly+24mg Phe与38、4mgGly+36mg Phe]

解:根据逆流分溶原理,可得:

对于Gly:Kd = C A/C B = 4 = q(动相)/p(静相) p+q = 1 = (1/5 + 4/5)

4个分溶管分溶3次:(1/5 + 4/5)3=1/125+2/125+48/125+64/125

对于Phe:Kd = C A/C B = 2 = q(动相)/p(静相) p+q = 1 = (1/3 + 2/3)

4个分溶管分溶3次:(1/3 + 2/3)3=1/27+6/27+12/27+8/27

故利用4个分溶管组成得分溶系统中,甘氨酸与苯丙氨酸各在4管与第3管中含量最高,其中:

第4管:Gly:64/125×100=51、2 mg Phe:8/27×81=24 mg

第3管:Gly:48/125×100=38、4 mg Phe:12/27×81=36 mg

14、指出在正丁醇:醋酸:水得系统中进行纸层析时,下列混合物中氨基酸得相对迁移率(假定水相得pH为4、5):(1)Ile, Lys; (2)Phe, Ser (3)Ala, Val, Leu; (4)Pro, Val (5)Glu, Asp; (6)Tyr, Ala, Ser, His、

[Ile> lys;Phe,> Ser;Leu> Val > Ala,;Val >Pro;Glu>Asp;Tyr> Ala>Ser≌His]

解:根据P151 图3-25可得结果。

15.将含有天冬氨酸(pI=2、98)、甘氨酸(pI=5、97)、亮氨酸(pI=6、53)与赖氨酸(pI=5、98)得柠檬酸缓冲液,加到预先同样缓冲液平衡过得强阳离交换树脂中,随后用爱缓冲液析脱此柱,并分别收集洗出液,这5种氨基酸将按什么次序洗脱下来？[Asp, Thr, Gly, Leu, Lys]

解:在pH3左右,氨基酸与阳离子交换树脂之间得静电吸引得大小次序就是减刑氨基酸(A2+)>中性氨基酸(A+)>酸性氨基酸(A0)。因此氨基酸得洗出顺序大体上就是酸性氨基酸、中性氨基酸,最后就是碱性氨基酸,由于氨基酸与树脂之间还存在疏水相互作用,所以其洗脱顺序为:Asp, Thr, Gly, Leu, Lys。

第四章蛋白质得共价结构

提要

蛋白质分子就是由一条或多条肽链构成得生物大分子。多肽链就是由氨基酸通过肽键共价连接而成得,各种多肽链都有自己特定得氨基酸序列。蛋白质得相对分子质量介于6000到1000000或更高。

蛋白质分为两大类:单纯蛋白质与缀合蛋白质。根据分子形状可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质与膜蛋白质。此外还可按蛋白质得生物学功能分类。

为了表示蛋白质结构得不同组织层次,经常使用一级结构、二级结构、三级结构与四级结构这样一些专门术语。一级结构就就是共价主链得氨基酸序列,有时也称化学结构。二、三与四级结构又称空间结构(即三维结构)或高级结构。

蛋白质得生物功能决定于它得高级结构,高级结构就是由一级结构即氨基酸序列决定得,二氨基酸序列就是由遗传物质DNA得核苷酸序列规定得。

肽键(CO—NH)就是连接多肽链主链中氨基酸残缺得共价键,二硫键就是使多肽链之间交联或使多肽链成环得共价键。

多肽链或蛋白质当发生部分水解时,可形成长短不一得肽段。除部分水解可以产生小肽之外,生物界还存在许多游离得小肽,如谷胱甘肽等。小肽晶体得熔点都很高,这说明短肽得晶体就是离子晶格、在水溶液中也就是以偶极离子存在得。

测定蛋白质一级结构得策略就是:(1)测定蛋白质分子中多肽链数目;(2)拆分蛋白质分子得多肽链;(3)断开多肽链内得二硫桥;(4)分析每一多肽链得氨基酸组成;(5)鉴定多肽链得N-末端与C-末端残基;(6)断裂多肽链成较小得肽段,并将它们分离开来;(7)测定各肽段得氨基酸序列;(8)利用重叠肽重建完整多肽链得一级结构;(9)确定半胱氨酸残基形成得S-S交联桥得位置。

序列分析中得重要方法与技术有:测定N-末端基得苯异硫氰酸酯(PITC)法,分析C-末端基得羧肽酶法,用于多肽链局部断裂得酶裂解与CNBr化学裂解,断裂二硫桥得巯基乙醇处理,测定肽段氨基酸序列得Edman 化学降解与电喷射串联质谱技术,重建多肽链一级序列得重叠肽拼凑法以及用于二硫桥定位得对角线电泳等。

在不同生物体中行使相同或相似功能得蛋白质称同源蛋白质。同源蛋白质具有明显得序列相似性(称序列同源),两个物种得同源蛋白质,其序列间得氨基酸差异数目与这些物种间得系统发生差异就是成比例得。并根据同源蛋白质得氨基酸序列资料建立起进化树。同源蛋白质具有共同得进化起源。

在生物体内有些蛋白质常以前体形试合成,只有按一定方式裂解除去部分肽链之后才出现生物活性,这一现象称蛋白质得激活。血液凝固就是涉及氨基酸序列断裂得一系列酶原被激活得结果,酶促激活得级联放大,使血凝块迅速形成成为可能。凝血酶原与血清蛋白原就是两个最重要得血凝因子。血纤蛋白蛋白原在凝血酶得作用下转变为血清蛋白凝块(血块得主要成分)。

我国在20世纪60年代首次在世界上人工合成了蛋白质——结晶牛胰岛素。近二、三十年发展起来得固相肽合成就是控制合成技术上得一个巨大进步,它对分子生物学与基因工程也就具有重要影响与意义。至今利用Merrifield固相肽合成仪已成功地合成了许多肽与蛋白质。

习题

1、如果一个相对分子质量为12000得蛋白质,含10种氨基酸,并假设每种氨基酸在该蛋白质分子中得数目相等,问这种蛋白质有多少种可能得排列顺序？[10100]

解:1012000/120=10100

2、有一个A肽,经酸解分析得知为Lys、His、Asp、Glu2、Ala以及Val、Tyr与两个NH3分子组成。当A 肽与FDNB试剂反应后得DNP-Asp;当用羧肽酶处理后得游离缬氨酸。如果我们在实验中将A肽用胰蛋白酶降解时,得到两种肽,其中一种(Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr)在pH6、4时,净电荷为零,另一种(His、Glu以及Val)可给除DNP-His,在pH6、4时,带正电荷。此外,A肽用糜蛋白酶降解时,也得到两种肽,其中一种(Asp、Ala、Tyr)在pH6、4时全中性,另一种(Lys、His、Glu2以及Val)在pH6、4时带正电荷。问A肽得氨基酸序列如何？[Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val]

解:1、N-末端分析:FDNB法得:Asp-;

2、C-末端分析:羧肽酶法得:-Val;

3、胰蛋白酶只断裂赖氨酸或精氨酸残基得羧基形成得肽键,得到得就是以Arg与Lys为C-末端残基得肽断。酸水解使Asn→Asp+ NH4+,由已知条件(Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr)可得:Asn-( )-( )-( )-Lys-( )-( )-Val;

4、FDNB法分析N-末端得DNP-His,酸水解使Gln→Glu+NH4+由已知条件(His、Glu、Val)可得:Asn-( )-( )-( )-Lys-His-Gln-Val;

5、糜蛋白酶断裂Phe、Trp与Tyr等疏水氨基酸残基得羧基端肽键。由题,得到得一条肽(Asp、Ala、Tyr)结合(3)、(4)可得该肽得氨基酸序列为:Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val

3、某多肽得氨基酸序列如下:Glu-Val-Lys-Asn-Cys-Phe-Arg-Trp-Asp-Leu-Gly-Ser-Leu-Glu- Ala-Thr-Cys-Arg-His-Met-Asp-Gln-Cys-Tyr-Pro-Gly-Glu_Glu-Lys。(1)如用胰蛋白酶处理,此多肽将产生几个肽？并解释原因(假设没有二硫键存在);(2)在pH7、5时,此多肽得净电荷就是多少单位？说明理由(假设pKa值:α-COOH

4、0;α- NH3+6、0;Glu与Asp侧链基4、0;Lys与Arg侧链基11、0;His侧链基7、5;Cys侧链基9、0;Tyr侧链基11、0);(3)如何判断此多肽就是否含有二硫键？假如有二硫键存在,请设计实验确定5,17与23位上得Cys哪两个参与形成？[(1)4个肽;(2)-2、5单位;(3)如果多肽中无二硫键存在,经胰蛋白酶水解后应得4个肽段;如果存在一个二硫键应得3个肽段并且个肽段所带电荷不同,因此可用离子交换层析、电泳等方法将肽段分开,鉴定出含二硫键得肽段,测定其氨基酸顺序,便可确定二硫键得位置]

4、今有一个七肽,经分析它得氨基酸组成就是:Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr与Ser。此肽未经糜蛋白酶处理时,与FDNB反应不产生α-DNP-氨基酸。经糜蛋白酶作用后,此肽断裂城两个肽段,其氨基酸组成分别为Ala、Tyr、Ser与Pro、Phe、Lys、Arg。这两个肽段分别与FDNB反应,可分别产生DNP-Ser与DNP-Lys。此肽与胰蛋白酶反应能生成两个肽段,它们得氨基酸组成分别就是Arg、Pro与Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。试问此七肽得一级结构怎样？[它就是一个环肽,序列为:-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg-]

解:(1)此肽未经糜蛋白酶处理时,与FDNB反应不产生α-DNP-氨基酸,说明此肽不含游离末端NH2,即此肽为一环肽;

(2)糜蛋白酶断裂Phe、Trp与Tyr等疏水氨基酸残基得羧基端肽键,由已知两肽段氨基酸组成(Ala、Tyr、Ser与Pro、Phe、Lys、Arg)可得:-( )-( )-Tyr-与-( )-( )-( )-Phe-;

(3)由(2)得得两肽段分别与FDNB反应,分别产生DNP-Ser与DNP-Lys可知该两肽段得N-末端分别为

-Ser-与-Lys-,结合(2)可得:-Ser-Ala-Tyr-与-Lys-( )-( )-Phe-;

(4)胰蛋白酶专一断裂Arg或Lys残基得羧基参与形成得肽键,由题生成得两肽段氨基酸组成(Arg、Pro 与Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala)可得:-Pro-Arg-与-( )-( )-( )-( )-Lys;

综合(2)、(3)、(4)可得此肽一级结构为:-Lys-Pro-Arg-Phe-Ser-Ala-Tyr-

5、三肽Lys- Lys- Lys得pI值必定大于它得任何一个个别基团得pKa值,这种说法就是否正确？为什么？[正确,因为此三肽处于等电点时,七解离集团所处得状态就是C-末端COO-(pKa=3、0),N末端NH2(pKa≌8、0),3个侧链3(1/3ε- NH3+)(pKa=10、53),因此pI>最大得pKa值(10、53)]

6、一个多肽可还原为两个肽段,它们得序列如下:链1为Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-

Arg-

Val-Cys;链2为Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys。当用嗜热菌蛋白酶消化原多肽(具有完整得二硫键)时可用下列各肽:(1)(Ala、Cys2、Val);(2)(Arg、Lys、Phe、Pro);(3)(Arg2、Cys2、Trp、Tyr);(4)(Cys2、Phe)。试指出在该天然多肽中二硫键得位置。(结构如下图)

S-S

Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val_Cys

S

S

Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys

S-S

解:嗜热菌蛋白酶作用专一性较差,根据题中已知条件:

(1)消化原多肽得到(Ala、Cys2、Val),说明链1在2位Cys 后及11位Val前发生断裂,2位Cys与12位Cys之间有二硫键;

(2)由链1序列可得该肽段序列为:-Phe-Pro-Lys-Arg-;

(3)由(1)(2)可知该肽段(Arg2、Cys2、Trp、Tyr)中必有一Cys来自链2,另一Cys为链1中8位Cys,即链1中8位Cys与链2中得一个Cys有二硫键;

(4)嗜热菌蛋白酶能水解Tyr、Phe等疏水氨基酸残基,故此肽(Cys2、Phe)来自链2,结合(3)中含Tyr,可知(3)中形成得二硫键为链1 8位Cys与链2中3位Cys与链2中3位Cys之间;(4)中(Cys2、Phe)说明链2中1位Cys与5位Cys中有二硫键。

综合(1)、(2)、(3)、(4)可得结果。

7、一个十肽得氨基酸分析表明其水解液中存在下列产物:

NH4+ Asp Glu Tyr Arg

Met Pro Lys Ser Phe

并观察下列事实:(1)用羧肽酶A与B处理该十肽无效;(2)胰蛋白酶处理产生两个四肽与游离得Lys;(3)梭菌蛋白酶处理产生一个四肽与一个六肽;(4)溴化氢处理产生一个八肽与一个二肽,用单字母符号表示其序列为NP;(5)胰凝乳蛋白酶处理产生两个三肽与一个四肽,N-末端得胰凝乳蛋白酶水解肽段在中性pH时携带-1净电荷,在pH12时携带-3净电荷;(6)一轮Edman降解给出下面得PTH衍生物:

写出该十肽得氨基酸序列。[Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro]

解:(1)用羧肽酶A与B处理十肽无效说明该十肽C-末端残基为-Pro;

(2)胰蛋白酶专一断裂Lys或Arg残基得羧基参与形成得肽键,该十肽在胰蛋白酶处理后产生了两个四肽与有利得Lys,说明十肽中含Lys-…或-Arg-…-Lys-Lys-…或-Arg-Lys-…-Lys-…Arg-Lys-…四种可能得肽段,且水解位置在4与5、5与6或4与5、8与9、9与10之间;

(3)梭菌蛋白酶专一裂解Arg残基得羧基端肽键,处理该十肽后,产生一个四肽与一个六肽,则可知该十肽第四位为-Arg-;

(4)溴化氰只断裂由Met残基得羧基参加形成得肽键,处理该十肽后产生一个八肽与一个二肽,说明该十肽第八位或第二位为-Met-;用单字母表示二肽为NP,即-Asn-Pro-,故该十肽第八位为-Met-;

(5)胰凝乳蛋白酶断裂Phe、Trp与Tyr等疏水氨基酸残基得羧基端肽键,处理该十肽后,产生两个三肽与一个四肽,说明该十肽第三位、第六位或第七位为Trp或Phe;

(6)一轮Edman降解分析N-末端,根据其反应规律,可得N-末端氨基酸残疾结构式

为:-NH-CH(-CH2OH)-C(=O)-,还原为-NH-CH(-CH2OH)-COOH-,可知此为Ser;

结合(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)可知该十肽得氨基酸序列为:

Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro

8、一个四肽,经胰蛋白酶水解得两个片段,一个片段在280nm附近有强得光吸收,并且Pauly反应与坂口反应(检测胍基得)呈阳性。另一片段用溴化氰处理释放出一个与茚三酮反应呈黄色得氨基酸。写出此四肽得氨基酸序列。[YRMP]

解:胰蛋白酶酶专一水解Lys与Arg残基得羧基参与形成得肽键,故该四肽中含Lys或Arg;一肽段在280nm 附近有强光吸收且Pauly反应与坂口反应(检测胍基得)呈阳性,说明该肽段含Tyr与Arg;溴化氰专一断裂Met残基得羧基参加形成得肽键,又因生成了与茚三酮反应呈黄色得氨基酸,故该肽段为-Met-Pro-;所以该四肽得氨基酸组成为Tyr-Arg-Met-Pro,即YRMP。

9、蜂毒明肽(apamin)就是存在蜜蜂毒液中得一个十八肽,其序列为CNCKAPETALCARRCQQH,已知蜂毒明肽形成二硫键,不与碘乙酸发生反应,(1)问此肽中存在多少个二硫键？(2)请设计确定这些(个)二硫键位置得策略。

[(1)两个;(2)二硫键得位置可能就是1-3与11-15或1-11与3-15或1-15与3-11,第一种情况,用胰蛋白酶断裂将产生两个肽加Arg;第二种情况与第三种,将产生一个肽加Arg,通过二硫键部分氧化可以把后两种情况区别开来。]

10、叙述用Mernfield固相化学方法合成二肽Lys-Ala。如果您打算向Lys-Ala加入一个亮氨酸残基使成三肽,可能会掉进什么样得“陷坑”？

解:(1)用BOC保护Ala氨基端,然后将其羧基挂接在树脂上;

(2)除去N端保护,将用BOC保护得Arg用缩合剂DDC与Ala相连;

(3)将把树脂悬浮在无水三氟乙酸中,通人干燥得HBr,使肽与树脂脱离,同时保护基也被切除。

若打算向Lys-Ala加入一个亮氨酸残基使成三肽,可能得坑为:Leu可能接在Arg得非α-氨基上。

第五章蛋白质得三维结构

提要

每一种蛋白质至少都有一种构像在生理条件下就是稳定得,并具有生物活性,这种构像称为蛋白质得天然构像。研究蛋白质构像得主要方法就是X射线晶体结构分析。此外紫外差光谱、荧光与荧光偏振、圆二色性、核磁共振与重氢交换等被用于研究溶液中得蛋白质构像。

稳定蛋白质构像得作用有氢键、范德华力、疏水相互作用与离子键。此外二硫键在稳定某些蛋白质得构像种也起重要作用。

多肽链折叠成特定得构像受到空间上得许多限制。就其主链而言,由于肽链就是由多个相邻得肽平面构成得,主链上只有α-碳得二平面角Φ与Ψ能自由旋转,但也受到很大限制。某些Φ与Ψ值就是立体化学所允许得,其她值则不被允许。并因此提出了拉氏构像,它表明蛋白质主链构象在图上所占得位置就是很有限得(7、7%-20、3%)。

蛋白质主链得折叠形成由氢键维系得重复性结构称为二级结构。最常见得二级结构元件有α螺旋、β转角等。α螺旋就是蛋白质中最典型、含量最丰富得二级结构。α螺旋结构中每个肽平面上得羰氧与酰氨氢都参与氢键得形成,因此这种构象就是相当稳定得。氢键大体上与螺旋轴平行,每圈螺旋占3、6个氨基酸残基,每个残基绕轴旋转100°,螺距为0、54nm。α-角蛋白就是毛、发、甲、蹄中得纤维状蛋白质,它几乎完全由α螺旋构成得多肽链构成。β折叠片中肽链主链处于较伸展得曲折(锯齿)形式,肽链之间或一条肽链得肽段之间借助氢键彼此连接成片状结构,故称为β折叠片,每条肽链或肽段称为β折叠股或β股。肽链得走向可以有平行与反平行两种形式。平行折叠片构象得伸展程度略小于反平行折叠片,它们得重复周期分别为0、65nm与0、70nm。大多数β折叠股与β折叠片都有右手扭曲得倾向,以缓解侧链之间得空间应力(steric strain)。蚕丝心蛋白几乎完全由扭曲得反平行β折叠片构成。胶原蛋白就是动物结缔组织中最丰富得结构蛋白,有若干原胶原分子组成。原胶原就是一种右手超螺旋结构,称三股螺旋。弹性蛋白就是结缔组织中另一主要得结构蛋白质。

蛋白质按其外形与溶解度可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质与膜蛋白。α-角蛋白、丝心蛋白(β-角蛋白)、胶原蛋白与弹性蛋白就是不溶性纤维状蛋白质;肌球蛋白与原肌球蛋白就是可溶性纤维状蛋白质,就是肌纤维中最丰富得蛋白质。球状蛋白质就是一类可溶性得功能蛋白,如酶、抗体、转运蛋白、蛋白质激素等,膜蛋白就是一类与膜结构与功能紧密相关得蛋白质,它们又可分为膜内在蛋白质、脂锚定蛋白质以及膜周边蛋白质。

蛋白质结构一般被分为4个组织层次(折叠层次),一级、二级、三级与四级结构。细分时可在二、三级与四级结构。细分时可在二、三级之间增加超二级结构与结构域两个层次。超二级结构就是指在一级序列上相邻得二级结构在三维折叠中彼此靠近并相互作用形成得组合体。超二级结构有3种基本形式:αα(螺旋束)、βαβ(如Rossman折叠)、ββ(β曲折与希腊钥匙拓扑结构)。结构域就是在二级结构与超二级结构得基础上形成并相对独立得三级结构局部折叠区。结构域常常也就就是功能域。结构域得基本类型有:全平行α螺旋结构域、平行或混合型β折叠片结构域、反平行β折叠片结构域与富含金属或二硫键结构域等4类。

球状蛋白质可根据它们得结构分为全α-结构蛋白质、α、β-结构蛋白质、全β-结构蛋白质与富含金属或二硫键蛋白质等。球状蛋白质有些就是单亚基得,称单体蛋白质,有些就是多亚基得,称寡聚或多聚蛋白质。亚基一般就是一条多肽链。亚基(包括单体蛋白质)得总三维结构称三级结构。球状蛋白质种类很多,结构也很复杂,各有自己独特得三维结构。但球状蛋白质分子仍有某些共同得结构特征:①一种分子可含多种二级结构元件,②具有明显得折叠层次,③紧密折叠成球状或椭球状结构,④疏水测链埋藏在分子内部,亲水基团暴露在分子表面,⑤分子表面往往有一个空穴(活性部位)。

蛋白质受到某些物理或化学因素作用时,引起生物活性丢失,溶解度降低以及其她得物理化学常数得改变,这种现象称为蛋白质变性。变性实质就是非共价键破裂,天然构象解体,但共价键未遭破裂。有些变性就是可逆得。蛋白质变性与复性实验表明,一级结构规定它得三维结构。蛋白质得生物学功能就是蛋白质天然构象所具有得性质。天然构象就是在生理条件下热力学上最稳定得即自由能最低得三维结构。

蛋白质折叠不就是通过随机搜索找到自由能最低构象得。折叠动力学研究表明,多肽链折叠过程中存在熔球态得中间体,并有异构酶与伴侣蛋白质等参加。

寡聚蛋白就是由两个或多个亚基通过非共价相互作用缔合而成得聚集体。缔合形成聚集体得方式构成蛋白质得四级结构,它涉及亚级在聚集体中得空间排列(对称性)以及亚基之间得接触位点(结构互补)与作用力(非共价相互作用得类型)。

习题

1、(1)计算一个含有78个氨基酸得α螺旋得轴长。(2)此多肽得α螺旋完全伸展时多长？[11、7nm;28、08nm]

解:(1)考虑到α螺旋中每3、6个氨基酸残基上升0、54nm,故该α螺旋得轴长为:

78×0、54/3、6=11、7nm

(2) 考虑到完全伸展时每个氨基酸残基约占0、36nm,故此时长为:

78×0、36=28、08nm

2、某一蛋白质得多肽链除一些区段为α螺旋构想外,其她区段均为β折叠片构象。该蛋白质相对分子质量为240000,多肽链外形得长度为5、06×10-5cm。试计算:α螺旋占该多肽链得百分数。(假设β折叠构象中每氨基酸残疾得长度为0、35nm)[59%]

解:一般来讲氨基酸得平均分子量为120Da,此蛋白质得分子量为240000Da,所以氨基酸残基数为240000÷120=2000个。设有X个氨基酸残基呈α螺旋结构,则:

X·0、15+(2000-X)×0、35=5、06×10-5×107=506nm

解之得X=970,α螺旋得长度为970×0、15=145、5,故α-螺旋占该蛋白质分子得百分比为: 145、5/536×100%=29%

3、虽然在真空中氢键键能约为20kj/mol,但在折叠得蛋白质中它对蛋白质得稳定焓贡献却要小得多(<5kj/mol)。试解释这种差别得原因。[在伸展得蛋白质中大多数氢键得供体与接纳体都与水形成氢键。

这就就是氢键能量对稳定焓贡献小得原因。]

4、多聚甘氨酸就是一个简单得多肽,能形成一个具有φ=-80°ψ=+120°得螺旋,根据拉氏构象图(图5-13),描述该螺旋得(a)手性;(b)每圈得碱基数。[(a)左手;(b)3、0]

解:据P206图5-13拉氏构象图, =φ-80°ψ=+120°时可知该螺旋为左手性,每圈残基数为3、0。

5、α螺旋得稳定性不仅取决于肽链间得氢键形成,而且还取决于肽链得氨基酸侧链得性质。试预测在室温下得溶液中下列多聚氨基酸那些种将形成α螺旋,那些种形成其她得有规则得结构,那些种不能形成有规则得结构？并说明理由。(1)多聚亮氨酸,pH=7、0;(2)多聚异亮氨酸,pH=7、0;(3)多聚精氨酸,pH=7、0;(4)多聚精氨酸,pH=13;(5)多聚谷氨酸,pH=1、5;(6)多聚苏氨酸,pH=7、0;(7)多聚脯氨酸,pH=7、0;[(1)(4)与

(5)能形成α螺旋;(2)(3)与(6)不能形成有规则得结构;(7)有规则,但不就是α螺旋]

6、多聚甘氨酸得右手或左手α螺旋中哪一个比较稳定？为什么？[因为甘氨酸就是在α-碳原子上呈对称得特殊氨基酸,因此可以预料多聚甘氨酸得左右手α螺旋(她们就是对映体)在能量上就是相当得,因而也就是同等稳定得。]

7、考虑一个小得含101残基得蛋白质。该蛋白质将有200个可旋转得键。并假设对每个键φ与ψ有两个定向。问:(a)这个蛋白质可能有多种随机构象(W)？(b)根据(a)得答案计算在当使1mol该蛋白质折叠成只有一种构想得结构时构想熵得变化(ΔS折叠);(c)如果蛋白质完全折叠成由H键作为稳定焓得唯一来源得α螺旋,并且每mol H键对焓得贡献为-5kj/mol,试计算ΔH折叠;(d)根据逆得(b)与(c)得答案,计算25℃时蛋白质得ΔG折叠。该蛋白质得折叠形式在25℃时就是否稳定？

[(a)W=2200=1、61×1060;(b)ΔS折叠=1、15 kj/(K·mol)(c)ΔH折叠100×(-5 kj/mol)=-500 kj/mol;注意,这里我们没有考虑在螺旋末端处某些氢键不能形成这一事实,但考虑与否差别很小。(d)ΔG折叠=-157、3 kj/mol、由于在25℃时ΔG折叠<0,因此折叠得蛋白质就是稳定得。]

8、两个多肽链A与B,有着相似得三级结构。但就是在正常情况下A就是以单体形式存在得,而B就是以四聚体(B4)形式存在得,问A与B得氨基酸组成可能有什么差别。[在亚基-亚基相互作用中疏水相互作用经常起主要作用,参与四聚体B4得亚基-亚基相互作用得表面可能比单体A得对应表面具有较多得疏水残基。]

9、下面得序列就是一个球状蛋白质得一部分。利用表5-6中得数据与Chou-Faman得经验规则,预测此区域得二级结构。RRPVVLMAACLRPVVFITYGDGGTYYHWYH

[残基4-11就是一个α螺旋,残基14-19与24-30就是β折叠片。残基20-23很可能形成β转角]

10、从热力学考虑,完全暴露在水环境中与完全埋藏在蛋白质分子非极性内部得两种多肽片段,哪一种更容易形成α螺旋？为什么？[埋藏在蛋白质得非极性内部时更容易形成α螺旋。因为在水环境中多肽对稳定焓(ΔH折叠)得贡献要小些。]

11、一种酶相对分子质量为300000,在酸性环境中可解离成两个不同组分,其中一个组分得相对分子质量为100000,另一个为50000。大得组分占总蛋白质得三分之二,具有催化活性。用β-巯基乙醇(能还原二硫桥)处理时,大得失去催化能力,并且它得沉降速度减小,但沉降图案上只呈现一个峰(参见第7章)。关于该酶得结构作出什么结论？[此酶含4个亚基,两个无活性亚基得相对分子质量为50000,两个催化亚基得相对分子质量为100000,每个催化亚基就是由两条无活性得多肽链(相对分子质量为50000)组成。彼此间由二硫键交联在一起。]

12、今有一种植物得毒素蛋白,直接用SDS凝胶电泳分析(见第7章)时,它得区带位于肌红蛋白(相对分子质量为16900)与β-乳球蛋白(相对分子质量37100)两种蛋白之间,当这个毒素蛋白用β-巯基乙醇与碘乙酸处理后,在SDS凝胶电泳中仍得到一条区带,但其位置靠近标记蛋白细胞素(相对分子质量为13370),进一步实验表明,该毒素蛋白与FDNB反应并酸水解后,释放出游离得DNP-Gly与DNP-Tyr。关于此蛋白得结构,您能做出什么结论？[该毒素蛋白由两条不同得多肽链通过链间二硫键交联而成,每条多肽链得相对分子质量各在13000左右。]

13、一种蛋白质就是由相同亚基组成得四聚体。(a)对该分子说出两各种可能得对称性。稳定缔合得就是哪种类型得相互作用(同种或异种)？(b)假设四聚体,如血红蛋白,就是由两个相同得单位(每个单位含α与β两种链)组成得。问它得最高对称性就是什么？[(a)C4与D2,C4就是通过异种相互作用缔合在一起,D2就是通过同种相互作用缔合在一起,(b)C2因为每个αβ二聚体就是一个不对称得原聚体]

14、证明一个多阶段装配过程比一个单阶段装配过程更容易控制蛋白质得质量。考虑一个多聚体酶复合物得合成,此复合物含6个相同得二聚体,每个二聚体由一个多肽A与一个B组成,多肽A与B得长度分别为300个与700个氨基酸残基。假设从氨基酸合成多肽链,多肽链组成二聚体,再从二聚体聚集成多聚体酶,在这一建造过程中每次操作得错误频率为10-8,假设氨基酸序列没有错误得话,多肽得折叠总就是正确得,并假设在每一装配阶段剔除有缺陷得亚结构效率为100%,试比较在下列情况下有缺陷复合物得频率:(1)该复合物以一条6000个氨基酸连续得多肽链一步合成,链内含有6个多肽A与6个多肽B。(2)该复合物分3个阶段形成:第一阶段,多肽A与B得合成;第二阶段,AB二聚体得形成;第三阶段,6个AB二聚体装配成复合物。

[(1)有缺陷复合物得平均频率就是6000×10-8=6×10-5]

[(2)由于有缺陷得二聚体可被剔除,因此有缺陷复合物得平均率只就是最后阶段得操作次数(5次操作装配6个亚基)乘以错误频率,即:5×10-8。因此它比一步合成所产生得缺陷频率约低1000倍。]

第六章蛋白质结构与功能得关系

提要

肌红蛋白(Mb)与血红蛋白(Hb)就是脊椎动物中得载氧蛋白质。肌红蛋白便于氧在肌肉中转运,并作为氧得可逆性贮库。而血红蛋白就是血液中得氧载体。这些蛋白质含有一个结合得很紧得血红素辅基。它就是一个取代得卟啉,在其中央有一个铁原子。亚铁(Fe2+)态得血红素能结合氧,但高铁(+3)态得不能结合氧。红血素中得铁原子还能结合其她小分子如CO、NO等。

肌红蛋白就是一个单一得多肽链,含153个残基,外形紧凑。Mb内部几乎都就是非极性残基。多肽链中约75%就是α螺旋,共分八个螺旋段。一个亚铁血红素即位于疏水得空穴内,它可以保护铁不被氧化成高铁。血红素铁离子直接与一个His侧链得氮原子结合。此近侧His(H8)占据5个配位位置。第6个配位位置就是O2得结合部位。在此附近得远侧His(E7)降低在氧结合部位上CO得结合,并抑制血红素氧化或高铁态。

氧与Mb结合就是可逆得。对单体蛋白质如Mb来说,被配体(如)O2占据得结合部位得分数就是配体浓度得双曲线函数,如Mb得氧集合曲线。血红蛋白由4个亚基(多肽链)组成,每个亚基都有一个血红素基。Hb A 就是成人中主要得血红蛋白,具有α2β2得亚基结构。四聚体血红蛋白中出现了单体血红蛋白所不具有得新性质,Hb除运载氧外还能转运H+与CO2。血红蛋白以两种可以相互转化得构象态存在,称T(紧张)与R(松弛)态。T态就是通过几个盐桥稳定得。无氧结合时达到最稳定。氧得结合促进T态转变为R态。

氧与血红蛋白得结合就是别构结合行为得一个典型例证。T态与R态之间得构象变化就是由亚基-亚基相互作用所介导得,它导致血红蛋白出现别构现象。Hb呈现3种别构效应。第一,血红蛋白得氧结合曲线就是S形得,这以为着氧得结合就是协同性得。氧与一个血红素结合有助于氧与同一分子中得其她血红素结合。第二,H+与CO2促进O2从血红蛋白中释放,这就是生理上得一个重要效应,它提高O2在代谢活跃得组织如肌肉得释放。相反得,O2促进H+与CO2在肺泡毛细血管中得释放。H+、CO2与O2得结合之间得别构联系称为Bohr效应。第三,血红蛋白对O2得亲与力还受2、3-二磷酸甘油酸(BPG)调节,BPG就是一个负电荷密度很高得小分子。BPG能与去氧血红蛋白结合,但不能与氧合血红蛋白结合。因此,BPG就是降低血红蛋白对氧得亲与力得。胎儿血红蛋白(α2β2)比成年人得血红蛋白 (α2β2)有较高得氧亲与力,就就是因为它结合BPG较少。

导致一个蛋白质中氨基酸改变得基因突变能产生所谓分子病,这就是一种遗传病。了解最清楚得分子病就是镰刀状细胞贫血病。这种病人得步正常血红蛋白称为Hb S,它只就是在两条β链第六位置上得Glu 倍置换乘Val。这一改变在血红蛋白表面上产生一个疏水小区,因而导致血红蛋白聚集成不溶性得纤维束,并引起红细胞镰刀状化与输氧能力降低。纯合子得病人出现慢性贫血而死亡。地中海贫血就是由于缺失一个或多个编码血红蛋白链得基因造成得。

棉衣反映就是由特化得白细胞——淋巴细胞与巨噬细胞及其相关得蛋白质之间得相互作用介导得。T 淋巴细胞产生T细胞受体,B淋巴细胞产生免疫球蛋白,即抗体。所有得细胞都能产生MHC蛋白,它们在细胞表面展示宿主(自我)肽或抗原(非自我)肽。助T细胞诱导那些产生免疫球蛋白得B细胞与产生T细胞受体

得胞毒T细胞增殖。免疫球蛋白或T细胞受体能与特异得抗原结合。一个特定得祖先细胞通过刺激繁殖,产生一个具有同样免疫能力得细胞群得过程称为克隆选择。

人类具有5个类别得免疫球蛋白,每一类别得生物学功能都就是不同得。最丰富得就是IgG类,它由4条多肽链组成,两条重链,两条轻链,通过二硫键连接成Y形结构得分子。靠近Y得两“臂”顶端得结构域就是多变区,形成来年各个抗原结合部位。一个给顶得免疫球蛋白一般只结合一个大抗原分子得一部分,称为表位。结合经常涉及IgG得构象变化,以便与抗原诱导契合。由于抗体容易制取并具有高度特异性,它成为许多分析与制备生化方法得核心,如酶联免疫吸附测定(ELISA)、Western印迹与单克隆抗体技术等都得到广泛应用。

在发动机蛋白质中蛋白质-配体相互作用上空间与时间得组织达到相当完善得程度。肌肉收缩就是由于肌球蛋白与肌动蛋白“精心安排”得相互作用得结果。肌球蛋白就是由纤维状得尾与球状得头组成得棒状分子,在肌肉中倍组织成粗丝。G-肌动蛋白就是一种单体,由它聚集成纤维状得F-肌动蛋白,后者就是细丝得主体。由粗丝与细丝构成肌肉收缩单位——肌节。肌球蛋白上得ATP水解与肌球蛋白头片得系列构象变化相偶联,引起肌球蛋白头从 F-肌动蛋白亚基上解离并与细丝前方得另一F-肌动蛋白亚基再结合。因此肌球蛋白沿肌动蛋白细丝滑动。肌肉收缩受从肌质网释放得Ga2+刺激。Ga2+与肌钙蛋白结合导致肌钙蛋白-原肌球蛋白复合体得构象变化,引发肌动蛋白-肌球蛋白相互作用得循环发生。

习题

1、蛋白质A与B各有一个配体X得结合部位,前者得解离常数K d为10-6mol/L,后者K d为10-9mol/L。(a)哪个蛋白质对配体X得亲与力更高？(b)将这两个蛋白质得K d转换为结合常数K a。[(a)蛋白质B;(b)蛋白质A 得K a=106(mol/L)-1,蛋白质B得K a=109(mol/L)-1

2、下列变化对肌红蛋白与血红蛋白得O2亲与力有什么影响？(a)血浆得pH从7、4降到7、2;(b)肺中CO2分压从45torr(屏息)降到15torr(正常);(c)BPG水平从4、5mmol/L(海平面)增至7、5mmol(高空)。[对肌红蛋白:(a)无;(b)无;(c)无。对血红蛋白:(a)降低;(b)增加;(c)降低]

3、在37℃,pH7、4,CO2分压40 torr与BPG正常胜利水平(

4、5mmol/L血)条件下,人全血得氧结合测定给出下列数据:

p(O2) %饱与度(=100×Y)

10、6 10

19、5 30

27、4 50

37、5 70

50、4 85

77、3 96

92、3 98

根据这些数据,绘制氧结合曲线;估算在(1)100torr p(O2)(肺中)与(2)30 torr p(O2)(静脉血中)下血得氧百分饱与度。

（b）肺中[100 torr p(O2)]结合得氧有百分之多少输送给组织[30 torr p(O2)]？

（c）如果在毛细血管中pH降到7、0,利用图6-17数据重新估算(b)部分。

[(a)(1)98%,(2)58%;(b)约40%;(c)约50%]

解:(a)图略,从图中克知分别为98%与58%;

(b)98%-58%=40%,故约40%;

(c)当pH降到7、0时,据图6-17可知:96%-46%=50%。

4、如果已知P50与n,可利用方程(6-15)Y/(1-Y)=[ p(O2)/ P50]n计算Y(血红蛋白氧分数饱与度)。设P50=26 torr,n=2、8,计算肺(这里p(O2)=100 torr)中得Y与毛细血管(这里p(O2)=40 torr)中得Y。在这些条件下输氧效率(Y肺-Y毛细血管=ΔY)就是多少？除n=1、0外,重复上面计算。比较n=2、8与n=1、0时得ΔY 值。并说出协同氧结合对血红蛋白输氧效率得影响。[n=2、8时,Y肺=0、98,Y毛细血管=0、77,所以,ΔY=0、21,n=1、0时,Y肺=0、79,Y毛细血管=0、61,所以,ΔY=0、18,两ΔY之差0、21-0、18=0、03,差值似乎不

大,但在代谢活跃得组织中p(O2)<40 torr,因此潜在输氧效率不小,参见图6-15]

解:Y肺/(1-Y肺)=[100/26]2、8 Y肺=0、98

Y毛/(1-Y毛)=[40/26]2、8 Y毛=0、77

ΔY=0、98-0、77=0、21

当n=1、0时,同理,Y肺=0、79 Y毛=0、61 ΔY=0、18

5、如果不采取措施,贮存相当时间得血,2、3-BPG得含量会下降。如果这样得血用于输血可能会产生什么

后果？[贮存过时得红血球经酵解途径代谢BPG。BPG浓度下降,Hb对O2得亲与力增加,致使不能给组织供氧。

接受这种BPG浓度低得输血,病人可能被窒息。]

6、HbA能抑制HbS形成细长纤维与红细胞在脱氧后得镰刀状化。为什么HbA具有这一效应？[去氧HbA含

有一个互补部位,因而它能加到去氧HbS纤维上。这样得纤维不能继续延长,因为末端得去氧HbA分子缺少

“粘性”区。]

7、一个单克隆抗体与G-肌动蛋白结合但不与F-肌动蛋白结合,这对于抗体识别抗原表位能告诉您什么？

[该表位可能就是当G-肌动蛋白聚合成F-肌动蛋白时被埋藏得那部分结构。]

8.假设一个Fab-半抗原复合体得解离常数在25℃与pH7时为5×10-7mol/L。(a)结合得标准自由能(25℃与

pH7时)就是多少？(b)此Fab得亲与力结合常数就是多少？(c)从该复合体中释放半抗原得速度常数为

120S-1。结合得速度常数就是多少？此说明在结合半抗原时抗体中得结构变化就是大还就是小？[(a)ΔG0

ˊ=35、9kJ/mol;(b)Ka=2×106mol-1L;(c)结合速度常数k=2×108mol-1S-1L,此值接近于小分子与蛋白质相遇

(结合)得扩散控制限制(108至109mol-1S-1L)]

解:(a)ΔG0ˊ=-RTlnKa=-8、31×298×ln2000000=-35、9kJ/mol

(b)Ka=1/Keq=1/5×10-7=2×106mol-1L

9、抗原与抗体得结合方式与血红蛋白得氧结合相似。假设抗原就是一价,抗体就是n价,即抗体分子有n

个结合部位,且各结合部位得结合常数K a值就是相同得,则可证明当游离抗原浓度为[L]时,结合到抗体上

得抗原浓度[Lp]与抗体得总浓度[Pr]之比值:N =[Lp]/[Pr]=(nK a [L])/(1+K a [L]),N实际上表示被一个抗

体分子结合得抗原分子平均数。

(a)证明上面得方程可重排为N /[L]=K a n-K a N

此方程式称Scatchard方程,方程表明,N /[L]对N作图将就是一条直线。

(b)根据Scatchard方程,利用下列数据作图求出抗体-抗原反应得n与K a值。

[L] mol/L N

1、43×10-50、5

2、57×10-50、77

6、00×10-51、20

1、68×10-41、68

3、70×10-41、85

[(a)第一个方程两边各乘(1+K a [L]),然后两边各除以[L],并重排第2个方程;(b)根据第二方程, N /[L]对N作图得斜率就是-K a,N /[L]=0时得截距给出n。利用数据作图得K a =2、2×10-4 mol/L,n=2、1。

因为结合部位数目只可能就是整数,所以n=2]

10、一个典型得松弛肌节中细丝长约2μm,粗丝长约为1、5μm。

（a）估算在松弛与收缩时粗丝与细丝得重叠情况。

（b）一次循环中肌球蛋白沿细丝滑行“一步”移动约7、5nm,问一次收缩中每个肌动蛋白纤维需要进行多少个步？

[(a)约0、75nm,(b)约67步]

解:(a)根据P281图6-35A所示,

当松弛时重叠总长度为:(1+1)-(3-1、5)=0、5μm 0、5/2=0、25μm

当收缩时重叠总长度为:(1+1)-(2-1、5)=1、5μm 1、5/2=0、75μm

(b)(3-2)÷2×103÷7、5≈67步

第七章蛋白质得分离、纯化与表征

提要

蛋白质也就是一种两性电解质。它得酸碱性质主要决定于肽链上可解离得R基团。对某些蛋白质说,在某一pH下它所带得正电荷与负电荷相等,即净电荷为零,此pH称为蛋白质得等电点。各种蛋白质都有自己特定得等电点。在等电点以上得pH时蛋白质分子带净负电荷,在等电点以下得pH时带净正电荷。蛋白质处于等电点时溶解度最小。在无盐类干扰情况下,一种蛋白质得质子供体基团解离出来得质子数与质子受体基团结合得质子数相等时得pH就是它得真正等电点,称为等离子点,它就是该蛋白质得特征常数。

测定蛋白质相对分子质量(M r)得最重要得方法就是利用超速离心机得沉降速度法与沉降平衡法。沉降系数(s)得定义就是单位离心场强度得沉降速度。s也常用来近似地描述生物大分子得大小。凝胶过滤就是一种简便得测定蛋白质M r得方法。SDS-聚丙乙酰胺凝胶电泳(PAEG)用于测定单体蛋白质或亚基得M r。

蛋白质溶液就是亲水胶体系统。蛋白质分子颗粒(直径1～100nm)就是系统得分散相,水就是分散介质。蛋白质分子颗粒周围得双电层与水化层就是稳定蛋白质胶体系统得主要因素。

分离蛋白质混合物得各种方法主要根据蛋白质在溶液中得下列性质:(1)分子大小;(2)溶解度;(3)电荷;(4)吸附性质;(5)对配体分子特异得生物学亲与力。透析与超过滤就是利用蛋白质不能通过半透膜得性质使蛋白质分子与小分子分开,常用于浓缩与脱盐。密度梯度离心与凝胶过滤层析都已成功地用于分离蛋白质混合物。等电点沉淀、盐析与有机溶剂分级分离等方法常用于蛋白质分离得头几步。移动界面电泳、各种形式得区带电泳,特别就是圆盘凝胶电泳、毛细血管电泳以及等电聚焦具有很高得分辨率。纤维素离子交换剂与Sephadex离子交换剂得离子交换柱层析已广泛地用于蛋白质得分离纯化。HPLC与亲与层析法就是十分有效得分离纯化方法。

蛋白质制品得纯度鉴定通常采用分辨率高得物理化学方法,例如PAGE、等电聚焦、毛细血管电泳、沉降分析与HPLC等。如果制品就是纯得,在这些分析得图谱上只呈现一个峰或一条带。必须指出,任何单独鉴定只能认为就是蛋白质分子均一性得必要条件而不就是充分条件。

习题

1、测得一种血红素蛋白质含0、426%铁,计算最低相对分子质量。一种纯酶按重量计算含亮氨酸1、65%与异亮氨酸

2、48%,问其最低相对分子质量就是多少？[13110;15870]

解:(1)蛋白质Mr=55、8÷0、426%=13100

(2)亮氨酸与异亮氨酸得分子质量都就是131Da,根据两种氨基酸得含量来瞧,异亮氨酸:亮氨酸=2、48%:1、65%=3:2,所以在此蛋白质中得亮氨酸至少有两个,异亮氨酸至少有三个,那么:蛋白质Mr =2×(131-18)/1、65%=13697Da

2、超速离心机得转速为58000r/min时,(1)计算角速度ω,以rad/s表示;(2)计算距旋转中心6、2cm处得离心加速度a;(3)此离心加速度相当于重力加速度“g”得多少倍？

[(1)ω=6070、7rad/s (2)a=2、284×108cm/s2;(3)a=233061g]

解:(1)ω=58000×2π/60=6070、7rad/s

(2)a=(6070、7)2×6、2=2、284×108cm/s2

(3)2、285×106/9、8=233061

3、一种蛋白质得偏微比容为0、707cm2/g,当温度校正为20℃,溶剂校正为水时扩散系数(D20、W)为13、1×10-7cm2/s、沉降系数(S20、W)为2、05S。20℃时水得密度为0、998g/ cm3,根据斯维德贝格公式计算该蛋白质得相对分子质量。[13000]

解:Mr=(RTS)/[D(1-υρ)]=8、314×(273+20)×2、05/[13、1×10-7(1-0、707×0、998)]=13000

4、一个层析柱中固定相体积(Vs)为流动相体积(Vm)得1/5。假设某化合物得分配系数,(a)Kd=1;(b)Kd=50。计算该化合物得有效分配系数(Keff),也称容量因子(capacity)。[(a)Keff=0、2;(b)Keff=10]

5、指出从分子排阻层析柱上洗脱下列蛋白质时得顺序。分离蛋白质得范围就是5000到400000;肌红蛋白、

过氧化氢酶、细胞色素C、肌球蛋白、胰凝乳蛋白酶原与血清清蛋白(它们得Mr见表7-4)。[肌球蛋白、过氧化氢酶、血清清蛋白、胰凝乳蛋白酶原、肌红蛋白、细胞色素C]

6、由第5题所述得,从分子排阻层析柱上洗脱细胞色素C、β-乳球蛋白、未知蛋白与血清红蛋白时,其洗脱体积分别为118、58、37与24ml,问未知蛋白得Mr就是多少？假定所有蛋白质都就是球形得,并且都处于柱得分级分离范围。[52000]

7、在下面指出得pH下,下述蛋白质在电场中相哪个方向移动,即向正极、负极还就是不动？(根据表7-2得数据判断。)(1)血清蛋白,pH5、0;(2)β-乳球蛋白,pH5、0与7、0;(3)胰凝乳蛋白酶原,pH5、0、9、1与11。[(1)正极;(2)负极、正极;(3)负极、不动、正极]

解:(1)卵清蛋白pI=4、6,pH=5、0>4、6 带负电,向正极移动;

(2)β-乳球蛋白pI=5、2,pH=5、0<5、2 带正电,向负极移动;

pH=7、0>5、2 带负电,向正极移动;

(3)胰凝乳蛋白酶原pI=9、1,pH=5、0<9、1 带正电,向负极移动;

pH=9、1=pI 净电荷为零,不移动;

pH=11>9、1 带负电,向正极移动;

8、(1)当Ala、Ser、Phe、Leu、Arg、Asp与His得混合物在pH3、9进行纸电泳时,哪些氨基酸移向正极？哪些氨基酸移向负极？(2)纸电泳时,带有相同电荷得氨基酸常有少许分开,例如Gly可与Leu分开,试说明为什么？(3)设Ala、Val、Glu、Lys与Thr得混合物pH为6、0,试指出纸电泳后氨基酸得分离情况。

PI值:Ala:6、02 Ser:5、68 Phe:5、48 Leu:5、98 Arg:10、76 Asp:2、97 His:7、59

[(1)Ala、Ser、Phe与Leu以及Arg与His向负极,Asp移向正极;(2)电泳时,具有相同电荷得较大分子比较小分子移动得慢,因为电荷/质量之比较小,因而引起每单位质量迁移得驱动力也较小。(3)Glu移向正极,Lys移向负极,Val、Ala与Thr则留在原点。]

9、凝胶过滤层析与凝胶电泳中得分子筛效应有什么不同？为什么？

答:凝胶过滤层析中每一个凝胶珠相当于一个分子筛,故小分子所经过得路径长,落在大分子后面;而凝胶电泳中整块胶板相当于一个分子筛,故大分子受到得阻力大而迁移慢,落在小分子后面。

10、配制一系列牛血清清蛋白(BSA)稀释液,每一种溶液取0、1ml进行Bradford法测定。对适当得空白测定595nm波长处得光吸收(A595)。结果如下表所示:

BSA浓度(mg·L-1) A595

1、5 1、4

1、0 0、97

0、8 0、79

0、6 0、59

0、4 0、37

0、2 0、17

BSA浓度对A595作图得标准曲线。E、coli得蛋白质提取液样品(0、1ml)测得得A595为0、84。根据标准曲线算出E、coli提取液中得蛋白质浓度。[0、85mg/ml]

解:标准曲线略。由标准曲线可知,当A595为0、84时,BSA浓度为0、85mg/ml。

第八章酶通论

提要

生物体内得各种化学变化都就是在酶催化下进行得。酶就是由生物细胞产生得,受多种因素调节控制得具有催化能力得生物催化剂。与一般催化剂相比有其共同性,但又有显著得特点,酶得催化效率高,具有高度得专一性,酶得活性受多种因素调节控制,酶作用条件温与,但不够稳定。

酶得化学本质除有催化活性得RNA分子之外都就是蛋白质。根据酶得化学组成可分为单纯蛋白质与缀合蛋白质两类。缀合蛋白质就是由不表现酶活力得脱辅酶及辅因子(包括辅酶、辅基及某些金属离子)两部分组成。脱辅酶部分决定酶催化得专一性,而辅酶(或辅基)在酶催化作用中通常起传递电子、原子或某些

化学基团得作用。

根据各种酶所催化反应得类型,把酶分为六大类,即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类与连接酶类。按规定每种酶都有一个习惯名称与国际系统名称,并且有一个编号。

酶对催化得底物有高度得选择性,即专一性。酶往往只能催化一种或一类反应,作用于一种或一类物质。酶得专一性可分为结构专一性与立体异构专一性两种类型。用“诱导契合说”解释酶得专一性已被人们所接受。

酶得分离纯化就是酶学研究得基础。已知大多数酶得本质就是蛋白质,因此用分离纯化蛋白质得方法纯化酶,不过要注意选择合适得材料,操作条件要温与。在酶得制备过程中,每一步都要测定酶得活力与比活力,以了解酶得回收率及提纯倍数,以便判断提纯得效果。酶活力就是指在一定条件下酶催化某一化学反应得能力,可用反应初速率来表示。测定酶活力及测酶反应得初速率。酶活力大小来表示酶含量得多少。

20世纪80年代初,Cech与Altmsn分别发现了某些RNA分子具有催化作用,定名为核酶(ribozyme)。有催化分子内与分子间反应得核酶。具有催化功能RNA得发现,开辟了生物化学研究得新领域,提出了生命起源得新概念。根据发夹状或锤头状二级结构原理,可以设计出各种人工核酶,用作抗病毒与抗肿瘤得防治药物将会有良好得应用前景。

抗体酶就是一种具有催化能力得蛋白质,本质上就是免疫球蛋白,但就是在易变区赋予了酶得属性。根据酶催化得过度态理论,设计各种过度态类似物作为半抗原免疫动物,筛选具有催化活性得单抗。抗体酶具有酶得一切性质。现已研制出催化多种反应得抗体酶。抗体酶得发现,不仅为酶得过度态理论提供了有力得实验证据,而且抗体酶将会得到广泛得应用。

酶工程就是将酶学原理与化学工程技术及基因重组技术有机结合而形成得新型应用技术,就是生物工程得支柱。根据研究与解决问题得手段不同将酶工程分为化学酶工程与生物酶工程。随着化学工程技术及基因工程技术得发展,酶工程发展更为迅速,必将成为一个很大得生物技术产业。

习题

1、酶作为生物催化剂有哪些特点？

答:酶就是细胞所产生得,受多种因素调节控制得具有催化能力得生物催化剂,与一般非生物催化剂相比较有以下几个特点:1、酶易失活;2、具有很高得催化效率;3、具有高度专一性;4、酶活性受到调节与控制。

2、何谓酶得专一性？酶得专一性有哪些？如何解释酶作用得专一性？研究酶得专一性有何意义？

答:酶得专一性就是指酶对催化得反应与反映物有严格得选择性。酶得专一性分为两种类型:1、结构专一性,包括绝对专一性、相对专一性(族专一性或基团专一性、键专一性);2、立体异构专一性,包括旋光异构专一性、几何异构专一性。

通过对酶结构与功能得研究,确信酶与底物作用得专一性就是由于酶与底物分子得结构互补,诱导契合,通过分子得相互识别而产生得。

对酶得专一性研究具有重要得生物学意义。它有利于阐明生物体内有序得代谢过程,酶得作用机制等。

3、酶得活性受那些因素调节,试说明之。

答:酶得调节与控制有多种方式,主要有:

（1）调节酶得浓度:主要有2种方式:诱导或抑制酶得合成;调节酶得降解;

（2）通过激素调节酶活性、激素通过与细胞膜或细胞内受体相结合而引起一系列生物学效应,以此来调节酶活性;

反馈抑制调节酶活性:许多小分子物质得合成就是由一连串得反应组成得,催化此物质合成得

第一步得酶,往往被她们终端产物抑制;

（4）抑制剂与激活剂对酶活性得调节:酶受大分子抑制剂或小分子物质抑制,从而影响酶活性;

（5）其她调节方式:通过别构酶、酶原得激活、酶得可逆共价修饰与同工酶来调节酶活性。

４、辅基与辅酶有何不同？在酶催化反应种起什么作用？

答:辅酶通常指与脱辅酶结合比较松弛得小分子有机物质。通过透析方法可以除去,如辅酶Ⅰ与辅酶Ⅱ

生物化学王镜岩(第三版)课后习题解答

第一章糖类 提要 糖类是四大类生物分子之一，广泛存在于生物界，特别是植物界。糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源，复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程，并因此出现一门新的学科，糖生物学。 多数糖类具有(CH2O)n的实验式，其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。糖类按其聚合度分为单糖，1个单体；寡糖，含2-20个单体；多糖，含20个以上单体。同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖，杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。 单糖，除二羟丙酮外，都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子，含C*的单糖都是不对称分子，当然也是手性分子，因而都具有旋光性，一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体，组成2n-1对不同的对映体。任一旋光异构体只有一个对映体，其他旋光异构体是它的非对映体，仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。 单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型，如果与D-甘油醛构型相同，则属D系糖，反之属L 系糖，大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学，并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。许多单糖在水溶液中有变旋现象，这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。这种反应经常发生在C5羟基和C1醛基之间，而形成六元环吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。成环时由于羰基碳成为新的不对称中心，出现两个异头差向异构体，称α和β异头物，它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物，上方的为β异头物，实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面，吡喃糖环一般采取椅式构象，呋喃糖环采取信封式构象。 单糖可以发生很多化学反应。醛基或伯醇基或两者氧化成羧酸，羰基还原成醇；一般的羟基参与成脂、成醚、氨基化和脱氧等反应；异头羟基能通过糖苷键与醇和胺连接，形成糖苷化合物。例如，在寡糖和多糖中单糖与另一单糖通过O-糖苷键相连，在核苷酸和核酸中戊糖经N-糖苷键与心嘧啶或嘌呤碱相连。 生物学上重要的单糖及其衍生物有Glc, Gal，Man, Fru,GlcNAc, GalNAc,L-Fuc,NeuNAc (Sia),GlcUA 等它们是寡糖和多糖的组分,许多单糖衍生物参与复合糖聚糖链的组成，此外单糖的磷酸脂，如6-磷酸葡糖，是重要的代谢中间物。 蔗糖、乳糖和麦芽糖是常见的二糖。蔗糖是由α-Glc和β- Fru在两个异头碳之间通过糖苷键连接而成，它已无潜在的自由醛基，因而失去还原，成脎、变旋等性质，并称它为非还原糖。乳糖的结构是Gal β(1-4)Glc，麦芽糖是Glcα(1-4)Glc,它们的末端葡萄搪残基仍有潜在的自由醛基，属还原糖。环糊精由环糊精葡糖基转移酶作用于直链淀粉生成含6,7或8个葡萄糖残基，通过α-1,4糖苷键连接成环，属非还原糖，由于它的特殊结构被用作稳定剂、抗氧化剂和增溶剂等。 淀粉、糖原和纤维素是最常见的多糖，都是葡萄糖的聚合物。淀粉是植物的贮存养料，属贮能多糖，是人类食物的主要成分之一。糖原是人和动物体内的贮能多糖。淀粉可分直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉分子只有α-1,4连键，支链淀粉和糖原除α-1,4连键外尚有α-1,6连键形成分支，糖原的分支程度比支链淀粉高。纤维素与淀粉、糖原不同，它是由葡萄糖通过β-1.4糖苷键连接而成的，这一结构特点使纤维素具有适于作为结构成分的物理特性，它属于结构多糖。 肽聚糖是细菌细胞壁的成分，也属结构多糖。它可看成由一种称胞壁肽的基本结构单位重复排列构成。胞壁肽是一个含四有序侧链的二糖单位，G1cNAcβ(1-4)MurNAc，二糖单位问通过β-1,4连接成多糖，链相邻的多糖链通过转肽作用交联成一个大的囊状分子。青霉素就是通过抑制转肽干扰新的细胞壁形成而起抑菌作用的。磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁的特有成分;脂多糖是阴性细菌细胞壁的特有成分。 糖蛋白是一类复合糖或一类缀合蛋白质。许多内在膜蛋白质和分泌蛋白质都是糖蛋白。糖蛋白和糖脂中的寡糖链，序列多变，结构信息丰富，甚至超过核酸和蛋白质。一个寡糖链中单糖种类、连接位置、异

王镜岩(第三版)生物化学下册课后习题答案

王镜岩(第三版)生物化学下册课后习题答案第34章DNA的复制和修复 ⒈生物的遗传信息如何由亲代传给子代？ 答：在细胞分裂间期，DNA分子边解旋边复制，分别以亲代DNA的两条母链为模板，以核中游离的脱氧核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则，合成两条子链，它们分别与相应的模板链螺旋化就形成了两个与亲代DNA 一样的子代DNA，在生物传种接代的过程中，亲代将复制出的一份DNA通过配子传给子代，从而实现了亲子代间遗传信息的传递。接下来，在子代个体发育的过程中，将利用DNA(gene)来指导自身蛋白质的合成，从而表现出与亲代相似的性状。 也有一些生物如某些病毒，是通过将亲代的RNA复制后传给子代的方式进行遗传信息的传递。 ⒉何谓DNA的半保留复制？是否所有的DNA复制都以半保留的方式进行？（双链DNA通常都以半保留方式复制。） 答：DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制(semiconservative replication)。 并非所有的DNA复制都以半保留的方式进行，但双链DNA通常都以半保留方式复制。 ⒊若使15N标记的大肠杆菌在14N培养基中生长三代，提取

DNA，并用平衡沉降法测定DNA密度，其14N-DNA分子与14N-15N 杂合DNA分子之比应为多少？答：这两者之比为1:3。 ⒋比较DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ性质的异同。DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ的功能是什么？有何生物学意义？ 答：在E.coli中，共发现了3种DNA聚合酶，即DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。 DNA聚合酶Ⅰ是个多功能酶，具有5’--→ 3’聚合功能；3’--→ 5’外切功能以及3’--→ 5’外切功能。DNA聚合酶Ⅱ与DNA聚合酶Ⅰ功能相似，但没有5’--→ 3’外切功能。DNA聚合酶Ⅲ与DNA 聚合酶Ⅱ功能相同，但其聚合活性比DNA聚合酶Ⅰ高1000倍，是E.coliDNA复制中的最主要酶。 DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ是在1999年才被发现的,它涉及DNA的错误倾向修复(errorprone repair)。当DNA受到较严重损伤时, 即可诱导产生这两个酶,使修复缺乏准确性(accuracy),因而出现高突变率。其生物学意义在于高突变率虽会杀死许多细胞,但至少可以克服复制障碍, 使少数突变的细胞得以存活。 ⒌DNA复制的精确性、持续性和协同性是通过怎样的机制实现的？ 答：DNA聚合酶Ⅲ由10个亚基组成，这些亚基将催化DNA合成、校对和夹位DNA等功能有机地组合在一起，保证了DNA复制的精确性、持续性和协同性。 ⒍何谓DNA的半不连续复制？何谓冈崎片断？试述冈崎片断合

王镜岩生物化学名词解释#精选.

生物化学名词解释 1 .氨基酸（ i ）：是含有一个碱性氨基（ H 2）和一个酸性羧基()的有机化合物，氨基一般连在α -碳上。氨基酸是蛋白质的构件分子 2.必需氨基酸（ i ）：指人（或其它脊椎动物）（赖氨酸，苏氨酸等）自己不能合成，需要从食物中获得的氨基酸。 3.非必需氨基酸（n i d）：指人（或其它脊椎动物）自己能由简单的前体合成,不需要从食物中获得的氨基酸。 4.等电点（）：使氨基酸处于兼性离子状态，在电场中不迁移（分子的静电荷为零）的值。 5.茚三酮反应（）：在加热条件下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫色（与脯氨酸及羟脯氨酸反应生成黄色）化合物的反应。 6.层析（） :按照在移动相和固定相（可以是气体或液体）之间的分配比例将混合成分分开的技术。 7.离子交换层析（ n）：一种用离子交换树脂作支持剂的层析技术。 8.透析（）：利用蛋白质分子不能通过半透膜的性质，使蛋白质和其他小分子物质如无机盐、单糖等分开的一种分离纯化技术。 9.凝胶过滤层析（，）：也叫做分子排阻层析/凝胶渗透层析。一种利用带孔凝胶珠作基质，按照分子大小分离蛋白

质或其它分子混合物的层析技术。 10.亲合层析（）：利用共价连接有特异配体的层析介质，分离蛋白质混合物中能特异结合配体的目的蛋白质或其它分子的层析技术。 11.高压液相层析（）：使用颗粒极细的介质，在高压下分离蛋白质或其他分子混合物的层析技术。 12.凝胶电泳（）：以凝胶为介质，在电场作用下分离蛋白质或核酸的分离纯化技术。 13聚丙烯酰氨凝胶电泳（）：在去污剂十二烷基硫酸钠存在下的聚丙烯酰氨凝胶电泳。只是按照分子的大小，而不是根据分子所带的电荷大小分离的。 14.等电聚焦电泳（）：利用一种特殊的缓冲液（两性电解质）在聚丙烯酰氨凝胶制造一个梯度，电泳时，每种蛋白质迁移到它的等电点（）处，即梯度为某一时，就不再带有净的正或负电荷了。 1 5.双向电泳（）：等电聚焦电泳和的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照）分离，然后再进行（按照分子大小分离）。经染色得到的电泳图是二维分布的蛋白质图。 1 6 降解（）：从多肽链游离的 N 末端测定氨基酸残基的序列的过程。N 末端氨基酸残基被苯异硫氰酸酯()修饰，然后从多肽链上切下修饰的残基，再经层析鉴定，余下的多肽链（少了一个残基）被回收再进行下一轮降解循环。

王镜岩(第三版)生物化学下册课后习题答案

第19章代谢总论 ⒈怎样理解新陈代谢？ 答：新陈代谢是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。新陈代谢包括分解代谢和合成代谢两个方面。新陈代谢的功能可概括为五个方而：①从周围环境中获得营养物质。②将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件。③将结构元件装配成自身的大分子。④形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。⑤提供机体生命活动所需的一切能量。 ⒉能量代谢在新陈代谢中占何等地位？ 答：生物体的一切生命活动都需要能量。生物体的生长、发育，包括核酸、蛋白质的生物合成，机体运动，包括肌肉的收缩以及生物膜的传递、运输功能等等，都需要消耗能量。如果没有能量来源生命活动也就无法进行．生命也就停止。 ⒊在能量储存和传递中，哪些物质起着重要作用？ 答：在能量储存和传递中，ATP（腺苷三磷酸）、GTP（鸟苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）以及CTP（胞苷三磷酸）等起着重要作用。 ⒋新陈代谢有哪些调节机制？代谢调节有何生物意义？ 答：新陈代谢的调节可慨括地划分为三个不同水平：分子水平、细胞水平和整体水平。 分子水平的调节包括反应物和产物的调节（主要是浓度的调节和酶的调节）。酶的调节是最基本的代谢调节，包括酶的数量调节以及酶活性的调节等。酶的数量不只受到合成速率的调节，也受到降解速率的调节。合成速率和降解速率都备有一系列的调节机制。在酶的活性调节机制中，比较普遍的调节机制是可逆的变构调节和共价修饰两种形式。 细胞的特殊结构与酶结合在一起，使酶的作用具有严格的定位条理性，从而使代谢途径得到分隔控制。 多细胞生物还受到在整体水平上的调节。这主要包括激素的调节和神经的调节。高等真核生物由于分化出执行不同功能的各种器官，而使新陈代谢受到合理的分工安排。人类还受到高级神经活动的调节。 除上述各方面的调节作用外，还有来自基因表达的调节作用。 代谢调节的生物学意义在于代谢调节使生物机体能够适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。 ⒌从“新陈代谢总论”中建立哪些基本概念？ 答：从“新陈代谢总论”中建立的基本概念主要有：代谢、分解代谢、合成代谢、递能作用、基团转移反应、氧化和还原反应、消除异构及重排反应、碳－碳键的形成与断裂反应等。 ⒍概述代谢中的有机反应机制。 答：生物代谢中的反应大体可归纳为四类，即基团转移反应；氧化－还原反应；消除、异构化和重排反应；碳－碳键的形成或断裂反应。这些反应的具体反应机制包括以下几种：酰基转移，磷酰基转移，葡糖基基转移；氧化－还原反应；消除反应，分子内氢原子的迁移（异构化反应），分子重排反应；羟醛综合反应，克莱森酯综合反应，β-酮酸的氧化脱羧反应。

王镜岩《生物化学》课后习题详细解答

生物化学(第三版)课后习题详细解答 第三章氨基酸 提要 α-氨基酸是蛋白质的构件分子,当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们.蛋白质中的氨基酸都是L型的.但碱水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。 参与蛋白质组成的基本氨基酸只有20种。此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在，但它们都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸(残基）经化学修饰而成.除参与蛋白质组成的氨基酸外,还有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中，有的是β-、γ-或δ—氨基酸，有些是D型氨基酸。 氨基酸是两性电解质。当pH接近1时，氨基酸的可解离基团全部质子化，当pH在13左右时，则全部去质子化.在这中间的某一pH（因不同氨基酸而异）,氨基酸以等电的兼性离子（H3N+CHRCOO-)状态存在。某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质pH称为该氨基酸的等电点,用pI表示。 所有的α—氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应。α—NH2与2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用产生相应的DNP-氨基酸（Sanger反应）;α—NH2与苯乙硫氰酸酯(PITC）作用形成相应氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物（ Edman反应）.胱氨酸中的二硫键可用氧化剂（如过甲酸）或还原剂（如巯基乙醇）断裂.半胱氨酸的SH基在空气中氧化则成二硫键.这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要地位。 除甘氨酸外α—氨基酸的α-碳是一个手性碳原子,因此α-氨基酸具有光学活性.比旋是α-氨基酸的物理常数之一，它是鉴别各种氨基酸的一种根据. 参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有光吸收，这是紫外吸收法定量蛋白质的依据。核磁共振（NMR）波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用。 氨基酸分析分离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小。常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析（HPLC)等。 习题 1。写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号:精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。［见表3-1］

封面、目录、 概要 王镜岩《生物化学》第三版笔记(打印版)

生物化学笔记王镜岩等《生物化学》第三版 适合以王镜岩《生物化学》第三版为考研指导 教材的各高校的生物类考生备考

目录 第一章概述------------------------------01 第二章糖类------------------------------06 第三章脂类------------------------------14 第四章蛋白质（注1）-------------------------21 第五章酶类（注2）-------------------------36 第六章核酸（注3）--------------------------------------45 第七章维生素（注4）-------------------------52 第八章抗生素------------------------------55 第九章激素------------------------------58 第十章代谢总论------------------------------63 第十一章糖类代谢（注5）--------------------------------------65 第十二章生物氧化------------------------------73 第十三章脂类代谢（注6）--------------------------------------75 第十四章蛋白质代谢（注7）-----------------------------------80 第十五章核苷酸的降解和核苷酸代谢--------------86 第十六章 DNA的复制与修复（注8）---------------------------88 第十七章 RNA的合成与加工（注9）---------------------------93 第十八章蛋白质的合成与运转--------------------96 第十九章代谢调空------------------------------98 第二十章生物膜（补充部分）---------------------102

生物化学知识点汇总(王镜岩版)

生物化学知识点汇总(王镜岩版)

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

生物化学讲义（2003） 孟祥红 绪论(preface) 一、生物化学(biochemistry)的含义： 生物化学可以认为是生命的化学(chemistryoflife)。 生物化学是用化学的理论和方法来研究生命现象。 1、生物体是有哪些物质组成的？它们的结构和性质如何？容易回答。 2、这些物质在生物体内发生什么变化？是怎样变化的？变化过程中能量是怎样转换的？（即这些物质在生物体 内怎样进行物质代谢和能量代谢？）大部分已解决。 3、这些物质结构、代谢和生物功能及复杂的生命现象（如生长、生殖、遗传、运动等）之间有什么关系？最复 杂。 二、生物化学的分类 根据不同的研究对象：植物生化；动物生化；人体生化；微生物生化 从不同的研究目的上分：临床生物化学；工业生物化学；病理生物化学；农业生物化学；生物物理化学等。 糖的生物化学、蛋白质化学、核酸化学、酶学、代谢调控等。 三、生物化学的发展史 1、历史背景：从十八世下半叶开始，物理学、化学、生物学取得了一系列的重要的成果（1）化学方面 法国化学家拉瓦锡推翻“燃素说”并认为动物呼吸是像蜡烛一样的燃烧，只是动物体内燃烧是缓慢不发光的 燃烧——生物有氧化理论的雏形 瑞典化学家舍勒——发现了柠檬酸、苹果酸是生物氧化的中间代谢产物，为三羧酸循环的发现提供了线索。 （2）物理学方面：原子论、x-射线的发现。 （3）生物学方面：《物种起源——进化论》发现。 2、生物化学的诞生：在19世纪末20世纪初，生物化学才成为一门独立的科学。 德国化学家李比希： 1842年撰写的《有机化学在生理与病理学上的应用》一书中，首次提出了新陈代谢名词。另一位是德国医生霍佩赛勒： 1877年他第一次提出Biochemie这个名词英文译名是Biochemistry(orBiologicalchemistry)汉语翻译成 生物化学。 3、生物化学的建立： 从生物化发展历史来看，20世纪前半叶，在蛋白质、酶、维生素、激素、物质代谢及生物氧化方面有了长足 进步。成就主要集中于英、美、德等国。 英国，代表人物是霍普金斯——创立了普通生物化学学派。

王镜岩《生物化学》笔记(整理版)第一章

导入：100年前，恩格斯指出“蛋白体是生命的存在形式”；今天人们如何认识蛋白 质的概念和重要性？ 1839年荷兰化学家马尔德（G.J.Mulder）研究了乳和蛋中的清蛋白,并按瑞典化学家Berzelius的提议把提取的物质命名为蛋白质（Protein，源自希腊语，意指“第一重要的”）。德国化学家费希尔(E.Fischer)研究了蛋白质的组成和结构，在1907年奠立蛋白质化学。英国的鲍林(L.Pauling)在1951年推引出蛋白质的螺旋；桑格(F.Sanger)在1953 年测出胰岛素的一级结构。佩鲁茨(M.F.Perutz)和肯德鲁(J.C.kendrew) 在1960年测定血红蛋白和肌红蛋白的晶体结构。1965年，我国生化学者首先合成了具有生物活性的蛋白质——胰岛素（insulin）。 蛋白质是由L-α-氨基酸通过肽键缩合而成的，具有较稳定的构象和一定生物功能的 生物大分子（biomacromolecule）。蛋白质是生命活动所依赖的物质基础，是生物体中含 量最丰富的大分子。 单细胞的大肠杆菌含有3000多种蛋白质，而人体有10万种以上结构和功能各异的蛋 白质，人体干重的45%是蛋白质。生命是物质运动的高级形式，是通过蛋白质的多种功能 来实现的。新陈代谢的所有的化学反应几乎都是在酶的催化下进行的，已发现的酶绝大多 数是蛋白质。生命活动所需要的许多小分子物质和离子，它们的运输由蛋白质来完成。生 物的运动、生物体的防御体系离不开蛋白质。蛋白质在遗传信息的控制、细胞膜的通透性，以及高等动物的记忆、识别机构等方面都起着重要的作用。随着蛋白质工程和蛋白质组学 的兴起和发展，人们对蛋白质的结构与功能的认识越来越深刻。 第一节蛋白质的分子组成 一、蛋白质的元素组成 经元素分析，主要有 C（50%～55%）、H（6%～7%）、O（19%～24%）、N（13%～19%）、S（0%～4%）。有些蛋白质还含微量的P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I等。 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。因此，可以用定氮法来推算样品中蛋白质 的大致含量。

生物化学王镜岩(三版)单元测试蛋白质章节

生物化学单元测试二（蛋白质3～7章） 一、名词解释 1、必需氨基酸 2、氨基酸等电点（pI） 3、肽键 4、蛋白质的一级结构 5、二级结构 6、超二级结构 7、结构域 8、三级结构 9、四级结构 10、蛋白质变性与复性 11、蛋白质的沉淀作用 12、肽平面 二、填空题： 1.谷氨酸的pK1（α-COOH）= 2.19，pK2（α-NH3）=9.67，pK3（R基）=4.25，其pI值应为（）。 2.组成蛋白质分子的碱性氨基酸有（）、（）和（）；酸性氨基酸有（）和（）；组成蛋白质的氨基酸中含硫的氨基酸有（）和（）。能形成二硫键的氨基酸是（），分子量最小的氨基酸是（），具有羟基的氨基酸是（）和（），属于亚氨基酸是（）。不同蛋白质的含氮量较恒定，平均含量为（），如测得1克样品含氮量为10mg,则蛋白质含量为（）% 3.蛋白质具有两性电离性质，当蛋白质处在某一pH值溶液中时，它所带的正负电荷数相等，此时的蛋白质溶液的pH值称为蛋白质的（）。此时蛋白质其净电荷为0，此时它的溶解度最小。当氨基酸溶液的pH=pI时，氨基酸以（）离子形式存在，当pH>pI时，氨基酸以（）离子形式存在，当pH

王镜岩生物化学第三版考研笔记-共122页(2)(2)

王镜岩 第一章糖 一、糖的概念 糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，以及它们的衍生物或聚合物。 据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。 还可根据碳层子数分为丙糖(triose)，丁糖(terose)，戊糖(pentose)、己糖(hexose)。 最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮) 由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示，所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物，称为碳水化合物。现在已经这种称呼并恰当，只是沿用已久，仍有许多人称之为碳水化合物。 二、糖的种类 根据糖的结构单元数目多少分为： （1）单糖：不能被水解称更小分子的糖。 （2）寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成，以双糖最为普遍，意义也较大。 （3）多糖： 均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖) 不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等) （4）结合糖(复合糖，糖缀合物，glycoconjugate)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等 （5）糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷 三、糖类的生物学功能 (1) 提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。 (2) 物质代谢的碳骨架，为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。 (3) 细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是细胞壁的主要成分。 (4) 细胞间识别和生物分子间的识别。 细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。 红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。 第一节单糖 一、单糖的结构 1、单糖的链状结构 确定链状结构的方法（葡萄糖）： a. 与Fehling试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。 b. 与乙酸酐反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。 c. 用钠、汞剂作用，生成山梨醇。 图2 最简单的单糖之一是甘油醛(glyceraldehydes)，它有两种立体异构形式(Stereoismeric form)，图7.3。 这两种立体异构体在旋光性上刚好相反，一种异构体使平面偏振光(Plane polarized liyot)的偏振面沿顺时针方向偏转，称为右旋型异构体(dextrorotary)，或D型异构体。另一种异构体则使平面偏振不的编振机逆时针编转，称左旋异构体(levorotary,L)或L型异构体。 像甘油醛这样具有旋光性差异的立体异构体又称为光学异构体(Cptical lsmer)，常用D，L表示。 以甘油醛的两种光学异构体作对照，其他单糖的光学异构构与之比较而规定为D型或L型。 差向异构体(epimer)：又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基因排列方式不同的非对映异构体，如D-等等糖与D-半乳糖。 链状结构一般用Fisher投影式表示：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方， 2、单糖的环状结构 在溶液中，含有4个以上碳原子的单糖主要以环状结构。 单糖分子中的羟基能与醛基或酮基可逆缩合成环状的半缩醛(emiacetal)。环化后，羰基C就成为一个手性C原子称为端异构性碳原子(anomeric carbon -型头异构体。β-型及αatom)，环化后形成的两种非对映异构体称为端基异构体，或头异构体(anomer)，分别称为 环状结构一般用Havorth结构式表示：

王镜岩《生物化学》第三版考研资料(配套习题023页)

王镜岩《生物化学》第三版考研资料（配套习题023页） 王镜岩, 习题, 生化 第一章蛋白质化学测试题－－ 一、单项选择题 1．测得某一蛋白质样品的氮含量为0．40g，此样品约含蛋白质多少？ A．2．00g B．2．50g C．6．40g D．3．00g E．6．25g 2．下列含有两羧基的氨基酸是： A．精氨酸B．赖氨酸C．甘氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸 3．维持蛋白质二级结构的主要化学键是： A．盐键 B．疏水键 C．肽键D．氢键 E．二硫键 4．关于蛋白质分子三级结构的描述，其中错误的是： A．天然蛋白质分子均有的种结构 B．具有三级结构的多肽链都具有生物学活性 C．三级结构的稳定性主要是次级键维系 D．亲水基团聚集在三级结构的表面biooo E．决定盘曲折叠的因素是氨基酸残基 5．具有四级结构的蛋白质特征是： A．分子中必定含有辅基 B．在两条或两条以上具有三级结构多肽链的基础上，肽链进一步折叠，盘曲形成 C．每条多肽链都具有独立的生物学活性 D．依赖肽键维系四级结构的稳定性 E．由两条或两条以上具在三级结构的多肽链组成 6．蛋白质所形成的胶体颗粒，在下列哪种条件下不稳定： A．溶液pH值大于pI B．溶液pH值小于pI C．溶液pH值等于pI D．溶液pH值等于7．4 E．在水溶液中 7．蛋白质变性是由于：biooo A．氨基酸排列顺序的改变B．氨基酸组成的改变C．肽键的断裂D．蛋白 质空间构象的破坏E．蛋白质的水解

8．变性蛋白质的主要特点是： A．粘度下降B．溶解度增加C．不易被蛋白酶水解 D．生物学活性丧失 E．容易被盐析出现沉淀 9．若用重金属沉淀pI为8的蛋白质时，该溶液的pH值应为： A．8 B．＞8 C．＜8 D．≤8E．≥8 10．蛋白质分子组成中不含有下列哪种氨基酸？ A．半胱氨酸 B．蛋氨酸 C．胱氨酸 D．丝氨酸 E．瓜氨酸 二、多项选择题 （在备选答案中有二个或二个以上是正确的，错选或未选全的均不给分） 1．含硫氨基酸包括： A．蛋氨酸 B．苏氨酸 C．组氨酸D．半胖氨酸 2．下列哪些是碱性氨基酸： A．组氨酸B．蛋氨酸C．精氨酸D．赖氨酸 3．芳香族氨基酸是： A．苯丙氨酸 B．酪氨酸 C．色氨酸 D．脯氨酸 4．关于α-螺旋正确的是： A．螺旋中每3．6个氨基酸残基为一周 B．为右手螺旋结构 C．两螺旋之间借二硫键维持其稳定 D．氨基酸侧链R基团分布在螺旋外侧 5．蛋白质的二级结构包括： A．α-螺旋 B．β-片层C．β-转角 D．无规卷曲 6．下列关于β-片层结构的论述哪些是正确的： A．是伸展的肽链结构 B．肽键平面折叠成锯齿状 C．也可由两条以上多肽链顺向或逆向平行排列而成 D．两链间形成离子键以使结构稳定 7．维持蛋白质三级结构的主要键是： A．肽键B．疏水键C．离子键D．范德华引力 8．下列哪种蛋白质在pH5的溶液中带正电荷？ A．pI为4．5的蛋白质B．pI为7．4的蛋白质 C．pI为7的蛋白质D．pI为6．5的蛋白质 9．使蛋白质沉淀但不变性的方法有： A．中性盐沉淀蛋白 B．鞣酸沉淀蛋白 C．低温乙醇沉淀蛋白D．重金属盐沉淀蛋白 10．变性蛋白质的特性有：

第十一章 糖类代谢--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)

第十一章糖类代谢 第一节概述 一、特点 糖代谢可分为分解与合成两方面，前者包括酵解与三羧酸循环，后者包括糖的异生、糖原与结构多糖的合成等，中间代谢还有磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。 糖代谢受神经、激素和酶的调节。同一生物体内的不同组织，其代谢情况有很大差异。脑组织始终以同一速度分解糖，心肌和骨骼肌在正常情况下降解速度较低，但当心肌缺氧和骨骼肌痉挛时可达到很高的速度。葡萄糖的合成主要在肝脏进行。不同组织的糖代谢情况反映了它们的不同功能。 二、糖的消化和吸收 （一）消化 淀粉是动物的主要糖类来源，直链淀粉由300-400个葡萄糖构成，支链淀粉由上千个葡萄糖构成，每24-30个残基中有一个分支。糖类只有消化成单糖以后才能被吸收。 主要的酶有以下几种： 1.α-淀粉酶哺乳动物的消化道中较多，是内切酶，随机水解链内α1，4糖苷键，产生α-构型的还原末端。产物主要是糊精及少量麦芽糖、葡萄糖。最适底物是含5个葡萄糖的寡糖。 2.β-淀粉酶在豆、麦种子中含量较多。是外切酶，作用于非还原端，水解α-1，4糖苷键，放出β-麦芽糖。水解到分支点则停止，支链淀粉只能水解50%。 3.葡萄糖淀粉酶存在于微生物及哺乳动物消化道内，作用于非还原端，水解α-1，4糖苷键，放出β-葡萄糖。可水解α-1，6键，但速度慢。链长大于5时速度快。 4.其他α-葡萄糖苷酶水解蔗糖，β-半乳糖苷酶水解乳糖。 二、吸收 D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸收，不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由肠细菌分解，以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢。 三、转运 1.主动转运小肠上皮细胞有协助扩散系统，通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与钠离子转运进入细胞。此过程由离子梯度提供能量，离子梯度则由Na-K-ATP酶维持。细菌中有些糖与氢离子协同转运，如乳糖。另一种是基团运送，如大肠杆菌先将葡萄糖磷酸化再转运，由磷酸烯醇式丙酮酸供能。果糖通过一种不需要钠的易化扩散转运。需要钠的转运可被根皮苷抑制，不需要钠的易化扩散被细胞松驰素抑制。 2.葡萄糖进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过被动转运。其膜上有专一受体。红细胞受体可转运多种D-糖，葡萄糖的Km最小，L型不转运。此受体是蛋白质，其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度。心肌缺氧和肌肉做工时转运加速，胰岛素也可促进转运，可能是通过改变膜结构。 第二节糖酵解 一、定义 1.酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并生成ATP的过程。它是动植物及微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。有氧时丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环彻底氧化生成CO2和水，酵解生成的NADH则经呼吸链氧化产生ATP和水。缺氧时NADH把丙酮酸还原生成乳酸。 2.发酵也是葡萄糖或有机物降解产生ATP的过程，其中有机物既是电子供体，又是电子受体。根据产物不同，可分为乙醇发酵、乳酸发酵、乙酸、丙酸、丙酮、丁醇、丁酸、琥珀酸、丁二醇等。 二、途径 共10步，前5步是准备阶段，葡萄糖分解为三碳糖，消耗2分子ATP；后5步是放能阶段，

王镜岩-生物化学(第三版)配套练习及详解

生物化学学习指导及习题 1

第一章蛋白质化学 I 主要内容 一、蛋白质的生物学意义 蛋白质是生物体内最为重要的有机化学物质之一，它几乎参与了生物体所有的生命活动，如生物体的构成、机体的运动、化学催化、机体的免疫保护、生物遗传信息的传递与表达等等，可以说蛋白质是一切生命活动的重要支柱，没有蛋白质就没有生命现象的存在，因此，蛋白质化学是生物化学中一个重要的研究方面。 二、蛋白质的元素组成 蛋白质是由C、H、O、N、S等几种元素构成，其中C 50-55%、H 6-8%、O 20-30%、N 15-17%、S 0-4%，且含量基本相同，因此通过测定蛋白质样品中元素含量就可以推测出样品中蛋白质的含量。 三、蛋白质的氨基酸组成 （一）氨基酸的结构及特点 一般的蛋白质都是由20种氨基酸构成，这些氨基酸都是在蛋白质的合成过程中直接加进去的，并有专门的遗传密码与其对应，这些构成蛋白质的基本氨基酸称为天然氨基酸(通用氨基酸)。天然氨基酸具有如下特点： 1. 20种天然氨基酸均有专门的遗传密码与其对应，它们在蛋白质的合成中是直接加上去的。 2. 除甘氨酸外，其它氨基酸至少含有一个手性碳原子。 3. 除脯氨酸外，其它氨基酸均为 -氨基酸。 4. 氨基酸虽有D、L–型之分，但存在于天然蛋白质中的氨基酸均为L-型氨基酸。 （二）天然氨基酸的分类 2

1.根据氨基酸分子中氨基和羧基的相对数量进行分类 2.根据氨基酸分子结构分类 3.根据氨基酸侧链基团极性分类 氨基酸根据其侧链基团在近中性的pH条件下是否带电荷以及带电荷的种类分成四类：非极性氨基酸、极性不带电荷氨基酸、极性带正电荷氨基酸、极性带负电荷氨基酸。 （三）稀有蛋白质氨基酸 这部分主要是指虽然在蛋白质中有所存在，含量却较少的一类氨基酸。蛋白质中的稀有氨基酸是在蛋白质合成后的加工过程中通过化学的方法在天然氨基酸的基础上增加某些基团而形成的。 （四）非蛋白质氨基酸 非蛋白质氨基酸是细胞中不参与天然蛋白质合成的一类氨基酸。 （五）氨基酸的重要理化性质 1. 一般理化性质 2. 氨基酸的酸碱性质与等电点 3. 氨基酸的主要化学性质 （1）茚三酮反应 （2）桑格反应（Sanger reaction） （3）埃德曼反应（Edman reaction ） 3

【精品】王镜岩生物化学第三版课后习题详细解答

生物化学（第三版）课后习题详细解答 第三章氨基酸 提要 α-氨基酸是蛋白质的构件分子，当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们.蛋白质中的氨基酸都是L型的.但碱水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。 参与蛋白质组成的基本氨基酸只有20种。此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在，但它们都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸（残基)经化学修饰而成。除参与蛋白质组成的氨基酸外,还有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中，有的是β—、γ—或δ—氨基酸，有些是D型氨基酸。 氨基酸是两性电解质。当pH接近1时，氨基酸的可解离基团全部质子化,当pH在13左右时，则全部去质子化。在这中间的某一pH（因不同氨基酸而异)，氨基酸以等电N+CHRCOO—）状态存在。某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的 的兼性离子（H 3 介质pH称为该氨基酸的等电点，用pI表示. 与2,4—二硝基氟苯（DNFB）所有的α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应.α—NH 2 与苯乙硫氰酸酯（PITC)作用形成作用产生相应的DNP—氨基酸（Sanger反应);α-NH 2 相应氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物（Edman反应）。胱氨酸中的二硫键可用氧化剂（如过甲酸)或还原剂（如巯基乙醇）断裂。半胱氨酸的SH基在空气中氧化则成二硫键.这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要地位。

除甘氨酸外α—氨基酸的α—碳是一个手性碳原子，因此α—氨基酸具有光学活性.比旋是α—氨基酸的物理常数之一,它是鉴别各种氨基酸的一种根据。 参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有光吸收，这是紫外吸收法定量蛋白质的依据。核磁共振(NMR)波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用. 氨基酸分析分离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小。常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析（HPLC）等. 习题 1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。［见表3-1］ 表3—1氨基酸的简写符号

生物化学试题(适合沉同,王镜岩第二和第三版)

一．选择题（从下面四个备选答案中选择一个或两个正确答案，并将其题号写在括号内。选错或未全选对者，该题无分。每小题1分，共15分。） 1．下列属于生酮氨基酸的是（BD ）A．V al B. Leu C. Thr D. Lys 2.下列属于生酮兼生糖氨基酸的是（AC ）A．Tyr B. His C. Phe D. Glu 3．以FAD为辅基的脱氢酶是（BD ） A．异柠檬酸脱氢酶 B. 脂酰CoA脱氢酶 C．β-羟丁酸脱氢酶 D. 琥珀酸脱氢酶 4. 下列以NADP+为辅酶的脱氢酶是(B ) A. 3-磷酸甘油醛脱氢酶 B. 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 C. 乳酸脱氢酶 D. 脂酰CoA脱氢酶 5．参与尿素合成的氨基酸是（B ） A．精氨酸 B. 天冬氨酸 C. 谷氨酸 D. 丙氨酸 6．嘧啶环上第1位N来源于下列( C )A. Gln B. Gly C. Asp D. His 7. 嘌呤环上第1位N和第7位N来源于下列( AD ) A. Asp B. Met C. Glu D. Gly 8．糖异生过程中克服第2和第3个能障的酶是(BC ) A. 丙酮酸激酶 B. 果糖二磷酸酶 C. 葡萄糖-6-磷酸酶 D. 烯醇化酶 9．HMGCoA是下列( AD )化合物合成过程中的共同中间产物。 A. 胆固醇 B. 脂肪酸Ｃ. 甘油 D. 酮体 10．丙酮酸脱氢酶系中所需的辅因子有( BC ) A. FMN B. NAD+ C. HSCoA D. ACP 11．脂肪酸每经一次β-氧化, 由脱氢反应生成的ATP数为( B ) A. 6 B. 5 C. 4 D. 3 12．合成糖原时,葡萄糖的供体形式为( B ) A. CDPG B. UDPG C. ADPG D. GDPG 13．下列物质在体内彻底氧化时, 产生ATP数最多的是( C ) A. 丙酮酸 B. 乳酸 C. 己酸 D. 苹果酸 14．Tyr在生物体内可转变为( AB ) A. 甲状腺素 B. 肾上腺素 C. 胰岛素 D. 性激素 12．脂肪酸合成的原料和供氧体分别是( BD ) A. 琥珀酰COA B. 乙酰COA C. NADH+H+ D. NADPH+H+ 13．参与嘌呤核苷酸循环的化合物有( D ) A. GMP B. CMP C. AMP D. IMP 14．能转运内源性和外源性TG的脂蛋白分别是(D A ) A. CM B. LDL C. HDL D. VLDL 15 .三羧酸循环中, 以NAD+为辅酶的脱氢酶有( D ) A.异柠檬酸脱氢酶 B. 琥珀酸脱氢酶 C. β-羟丁酸脱氢酶 D. 苹果酸脱氢酶 16．胆固醇和酮体合成过程中相同的中间产物有( A. B. ) A. 乙酰乙酰COA B. 羟甲戊二酰COA C. 二羟甲基戊酸 D.β-羟丁酸 17．尿素分子中两个NH2分别来源于是( C和氨) A. 丙氨酸 B. 谷氨酸 C. 天冬氨酸 D.鸟氨酸 18．核苷酸从头合成中, 嘌呤环上第3位和第9位N是由( C )提供的A. Gly B. Asp C. Gln D.Ala 19．下列属于生糖氨基酸的是( AB )

《生物化学》精要速讲 王镜岩版

1 《生物化学》（第三版）精要速览 第一章绪论 一、生物化学的的概念： 生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理 学之间的一门边缘学科。 二、生物化学的发展： 1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及 生物体的分泌物和排泄物。 2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主 要化学物质的代谢途径。 3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。 三、生物化学研究的主要方面： 1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含 有一些低分子物质。 2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。其中，中间代谢 过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控， 能量代谢几方面的内容。 3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起， 从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。 4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重 要内容。 第二章蛋白质的结构与功能 一、氨基酸： 1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20 种，除脯氨酸为α 亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为Lα 氨基酸。 2．分类：根据氨基酸的R 基团的极性大小可将氨基酸分为四类：①非极性中性氨基酸(8 种)；②极性中 性氨基酸(7 种)；③酸性氨基酸(Glu 和Asp)；④碱性氨基酸(Lys、Arg 和His)。 二、肽键与肽链： 肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α