01第一章蛋白质化学 华中农业大学微生物考研生物化学.docx

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01第一章蛋白质化学华中农业大学微生物考研生物化学

第一章蛋白质化学

蛋白质是最重要的生物大分子，同时蛋白质化学在生物化学中也是第一重要的部分。

要学好生物化学就一定要首先学好蛋白质化学。

蛋白质化学这一章内容很多，重点是蛋白质的结构和功能，其难点是掌握蛋白质或氨基酸的两性解离。

为使读者更好地掌握两性解离，本章以氨基酸的两性解离为例进行较详细的解释。

当可解离基团HA或A-发生解离时：

其中Ka与Kb分别为酸式解离常与碱式解离常数：

Ka=[H+]×[A-]/[HA]

Kb=[HA]×[OH-]/（[A-]×[H2O]）

由于[H2O]可近似看作为1，而[OH-）×[H+]=10-14；

[OH-]=10-14/[H+]

Kb=[HA]×[OH-]/[A-]

=（[HA]/[A-]×（10-14/[H+]）

=[[HA]/（[A-]×[H+]）]10-14

=10-14×1/Ka

Ka×Kb=10-14

为了使用上的方便，我们把X的负对数用pX表示，把上式两边取负对数：

pKa+pKb=14

这样我们就可以清楚地看到对于同一对解离基团的pKa与pKb之间的关系。

一般情况下我们都使用pKa，而pKb使用则较少。

在处理pH值与某一可解离基团解离程度之间的关系时，我们就要使用Henderson-Hasselbalch方程，此方程是怎样来的呢，请看：

各成分的摩尔浓度为[HA][H+][A-]

Ka=（[H+]×[A-]/[HA]=[H+]×（[A-]/[HA]）

两边取负对数：

pKa=pH-Ig（[A-]/[HA]）

Ph=pKa+1g（[A-]/[HA]）=pKa+1g（[碱]/[碱]）

上式即为Hendreson-Hasselbalch方程。

在这里，可以接受H+的A-被看作是广义碱，而能释放H+的HA被看作是广义的酸。

一般来说在一定条件下某一可解离基团解离常数是不变的，pKa也是定值。

PH与基团解离之间的关系为：

当pH＞pKa（[碱]/[酸]）为正值、[碱]＞[酸]；当pH=pKa时1g（[碱]/[酸]为0、[碱]=[酸]（各占50%）；当pH＜pKa时1g（[碱]/[酸]）为负值、[碱]＜[酸]。

[例1]（a）Tris是一个弱酸（Ka=8.3×10-9mol/L，它是生化实验中常用的缓冲剂。

问在pH8.00时，Tris有其共轭酸（Tris-H+）的比值是多少？

（b）若上述溶液中Tris的总浓度为100mmol/L，在加入5mmol/L（H+）后，溶液pH值是多少？

若Tris的总浓度减少到20mmol/L，pH变化又是多少？

解：

（a）因为pH=pKa+1g（[Tris-H+]）

pKa=-1gKa=8.08

所以8.00=8.08+1g（[Tris]/[Tris-H+]）

[Tris]/[Tris-H+]=0.83

（b）若[Tris]+[Tris-H+]=100mmol/L

则根据（a）中结果可得：

[Tris]=45mmol/L

[Tris-H+]=55mmol/L

当加入5mmol/LH+后，则[Tris]减少5mmol/L，而[Tris-H+]增加5mmol/L，即：

[Tris]=40mmol/L

[Tris-H+]=60mmol/L

因此pH=pKa+1g（[Tris]/[Tris-H+]）

8.08+1g（40/60）=7.9

即加入5mmol/LH+可使pH降低0.1单位。

若Tris的总浓度为20mmol/L，则

[Tris]+[Tris-H+]=20mmol/L

[Tris]/[Tris-H+]=0.83

所以

[Tris]=9mmol/L

[Tris-H+]=11mmol/L

加入5mmol/LH+后，则[Tris]减少4mmol/L，而[Tris-H+]增加16mmol/L，

pH=pKa+1g（[Tris]/[Tris-H+]）

8.08+1g4/16）=7.48

即此时加入5mmol/L可使pH降低0.52个单位。

[例2]2mmol/L酸性缓冲液中含1mmol/LHA和1mmol/LA-，pH=pKa=5（Ka=10-5）。

若向1L缓冲液中加入0.5pH=pKa+1g量的H+（假定缓冲液体积仍是1L）。

（a）求A-和HA的准确浓度和溶液的pH值。

（b）假设HA的增另（A的减少）刚好等于加入H+的数量，计算A-和HA的浓度和溶液的pH值。

解：

（a）设加入H+后有Y量的H+被A-结合成HA，则

[A-]最终=10×10-4-5×10-4=5×10-4mol/L

[HA]最终=10×10-4+5×10-4=5×10-4mol/L

pH=pKa+1g（[A-]/[HA]）

=5.00+1g（5×10-4/15×10-4）

=4.532

即pH下降0.477个单位.

由此可见简化后的计算结果与原来精确的计算结果差别很小。

在这个韪中缓冲液浓度相对来说是很稀的，所加入的H+量与原来A-的量的数量级相同，而实际应用中缓冲液的常用浓度比所加入H+的量要高得多。

因此，缓冲液的计算就可以用简化的方法来计算，而不会引起太大误差。

在氨基酸或蛋白质多肽分子中有两个或两个以上的可解离基团，有些基团可以解离释放H+（酸式解离），而使基团带负电。

另一些基团则解离结合H+（碱式解离），而使基团带正电。

当然，每个基团的解离程度都可以根据其本身的pKa及溶液的pH值来计算。

当调节溶液的pH值使氨基酸或肽分子所带的正负电荷数正好相等，些进分子所带的净电荷为零，在电场中不发生泳动现象，此时溶液的pH值即为此氨基酸或肽分子的等电点，用pI来表示。

当要计算某一分子的等电点时，应该把所有的可解离基团考虑在内。

一般来讲无论溶液的pH怎样变化，上式的三种分子形态都不可能为零，只是它们之间的比例会发生改变。

当甘氨基酸处于等电点时，R+-应占绝大多数，而R+与R-占少数相等。

[R-]=[R+]

K1×K2=[H+]2

两边取负对数

pK1+pK2=2pH

Ph=（pK1+Pk2）/2

=（2.34+9.60）/2=5.97

所以甘氨酸的等电点为5.97。

对于氨基酸或肽分子等电点的计算一般都可以用此法进行，但当一个分子有三个以上的可解离基团时，应先抒解离方程写出，然后找到净电荷为零的分子形式，取净电荷为零的分子形式前后的两个pK值来进行计算。

[例4]请计算天冬氨酸（Pk1=2.09,Pk2=3.86,Pk3=9.82）及赖氨酸（Pk1=2.18,Pk2=8.95,Pk3=10.53）的pI值.

解:

天冬氨酸解离如下:

天冬氨酸净电荷为零的分子形态为R+-，取其两边的pK值进行计算：

取净电荷为零的分子形式R+-两边的pK值进行计算：

pI=（Pk2+pK3）/2

=（8.95+10.53）/2=9.74

有时pI的计算或推测要复杂的多,但无论是多么复杂的情况下,只要找出净电荷为零的分子形式,这个问题就很容易解决.

[例5]求出二肽Lys-lys及三肽Lys-Lys-Lys有pI值.

解:

二肽Lys-Lys的解离为:

由以上解离式中找不到我们所关心的R+-的分子形式，但请注意：

Lys-Lys中的两个侧链-NH2基是相同的，其pK值都是pK3。

此时要把R++-变成R+-就必须要考虑R+-与R（+/2，+/2，-）等同。

因此，侧链-NH2的解离则为50%，而符合此条件的pH一定等于pK3，所以pI=pK3=10.53。

三肽Lys-Lys-Lys的解离为：

与上述计算相似由于Lys-Lys-Lys分子中含有3个侧链可解离基团，所以它的R+-实际上相对于R（+/3，+/3,+/3）。

这时每个侧链解离后带有1/3个正屯荷，此时pH为：

pH=pK3+1g（[—NH2][-N+H3]）

=10.53+lg（[2/3]/[1/3]

=10.53+0.30

=10.83

三肽Lys-Lys-Lys的pI值为10.83，它的pI值实际上比任何一个pK值都要高。

[例6]把一个氨基酸结晶加入到pH7.0的纯水中，得到了pH6.0的溶液，问此氨基酸的pI值是大于6.07小于6.07还是等于6．07

解：

由于氨基酸的加入使水溶液的pH值由pH7.0下降到pH6.0，溶液中H+浓度增加了，而这些增加H+的唯一来源是

由氨基酸解离下来的，由于氨基酸的解离释放了H+，所以此时氨基酸必带上了负电荷。

要使此带负电的氨基酸所带的净电荷为零，则必须向溶液中加入H+。

加入H+后溶液的pH一定小于pH6.0，所以此氨基酸的pI值一定小于pH6.0。

一、习题

（一）选择题

1．下列氨基酸哪个含有吲哚环?

a．Metb．Phec．Trpd．Vale．His

2．含有咪唑环的氨基酸是：

a．Trpb．Tyrc．Hisd．Phee．Arg

3．下列哪一种氨基酸?

a．Valb．Leuc．Phed．Glye．Glu

4．下列氨基酸中，哪一种含氮量最高?

a.Argb.Hisc.G1nd.Lyse.Pro

5．下列哪一类氨基酸对于人体全部是必需氨基酸?

a．碱性氨基酸b．酸性氨基酸C.分枝氨基酸

d.芳香氨基酸e．含S氨基酸

6.下列哪一类氨基酸只含非必需氨基酸?

a．碱性氨基酸b.酸性氨基酸c．分枝氨基酸

d.芳香氨基酸e.含S氨基酸

7．在蛋白质成分中，在280nm波长处有最大光吸收的成分是：

a.Tyr酚环b．Phe苯环c．His咪唑环

d.Trp吲哚环e．肽键

8.在pH6.0时，带正净电荷的氨基酸为：

a.Glub.Argc.Leud.Alae．Trp

9．在生理pH条件下，具有缓冲作用的氨基酸残基是：

a.Tyrb.Trpc．Hisd.Lyse.Thr

10．溶液的H+浓度是以pH来表示的，下列哪一式与pH相当?

a.lg[H+]b.1g[H+]c.ln[H+]

d．-In[H+]e．1/lg[H+]

11．对于哺乳动物来讲，下列哪一种氨基酸不是必需氨基酸7

a．pheb.LysC.Tyrd.Leue．Met

12.甲状腺素是哪一种物质的衍生物?

a.Thrb．Trpc.Tyrd.硫胺素e.酪胺

13.下列氨基酸中，哪种是天然氨基酸?

a.Orn（鸟氨酸）b.Git（瓜氨酸）c.Pro（脯氨酸）

d.HyPro（羟脯氨酸）e．胱氨酸

14.氨基酸在等电点时，应具有的特点是：

a.不具正电荷b.不具负电荷c.a+b

d．溶解度最大e．在电场中不泳动

15.在pH10的谷氨酸溶液中，下列哪一种结构形式占优势?

a.羧基氨基都解离

b．羧基氨基都不解离

c．只α—羧基解离

d．只γ—羧基解离

e．α—羧基与β—羧基都解离

16．天冬氨酸的pKl=2.09，pK2=3.86，pK3=9.82，则其等电点为：

a．2.09b．2.97c．3.86d．6.84e．9.82

17．分子中含有两个不对称碳原子的氨基酸是：

a．Prob．Tyrc．Setd．Arge．Thr

18．氨基酸不具有的化学反应是：

a．双缩脲反应

b．茚三酮反应

c．DNFB反应

d．PITC反应

e．甲醛滴定

19．用纸层析法分离丙氨酸、亮氨酸和赖氨酸的混合物，则它们之间m的关系应为：

a．Ala>Leu>Lys

b．Lys>Ala>Leu

c．Leu>Ala>Lys

d．Lys>Leu>Ala

e．Leu>Lys>Ala

20．氨基酸与亚硝酸反应所释放的N2中，氨基酸的贡献是：

a．25％b．50％c．75％d．100％e．0％

21．将400mlAla溶液调pH8．0，然后用过量甲醛处理，所得溶液需加入0.2mol/LNaOH250ml后才能反滴定到pH8.0，试问原溶液含有多少克Ala?

a．2.25b．3.45c．3.95d．4.45e．5.00

22．应该加入多少克NaOH到500ml已完全质子化的0.01mol/LHis溶液中，才能配成pH7.0的缓冲液?

（pKl=2.1，pK2=6.0，pK3=9.17）

a.0.382b.0.764c．0.857d．0.982e.0.136

23．向1.0L，1.0mol/L处于等电点pH的甘氨酸溶液中加入0.3mol的NaOH，所得溶液的pH值是多少?

（pKl=2.34，pK2=9.60）

a．2.34b．9.60c．1.97d．9.23e．8.86

24．三肽Lys-Lys-Lys的pI值为：

（pKl=2.18，pK2=8.95，pK3=10.53）

a.5.57b.8.95c．9.74d．10.53e．大于10.53

25．测定一个五肽的氨基酸顺序的最好方法是：

a．DNFB法b．氨肽酶法c．PITC法

d．羧肽酶法e．片段重叠法

26．下列关于还原型谷胱甘肽结构或性质的叙述，哪一种是错误的?

a．含有两个肽键

b．“胱”代表半胱氨酸

c．谷氨酸的γ—COOH参与了肽键的形成

d.含有一个巯基

e．变成氧化型谷胱甘肽时脱去的两个氢原子是由同一个还原型谷胱甘肽分子所提供的

27．兼于催产素和加压素功能方面的叙述，正确的是：

a．催产素具有减少排尿之功效

b．加压素可以促进子宫和乳腺平滑肌收缩

c．加压素参与记忆过程

d．催产素可使血压升高

e．催产素可促进血管平滑肌收缩

28．可使二硫键氧化断裂的试剂是：

a．尿素b．巯基乙醇c．溴化氰

d．过甲酸e．以上都不是

29．在一个肽平面中含有的原子数为：

a．3b．4c．5d．6e．7

30．在一个肽平面中，能自由旋转的价键有几个?

a．2b．3c．4d．5e．6

31．典型的α—螺旋是：

a．2.610b.3.613c．4.015d.4.416e．310

32．下列有关α—螺旋的叙述，哪一项是错误的?

a．氨基酸残基之间形成的=C=O与H-N=之间的氢键使α—螺旋稳定

b．减弱侧链基团R之间不利的相互作用，可使α—螺旋稳定

c．疏水作用使α—螺旋稳定

d．在某些蛋白中，α—螺旋是二级结构中的一种结构类型

e．脯氨酸和甘氨酸的出现可使α—螺旋中断

33．2．610表示的是蛋白质二级结构中何种类型?

a．β—转角b．β—折叠c．α—螺旋

d．自由回转e．以上都不是

34．下列关于二硫键的叙述，哪一项是错误的?

a．二硫键是两条肽链或者同一条肽链的两分子半胱氨酸之间氧化后形成的

b．多肽链中的一个二硫键与巯基乙醇反应可形成两个巯基

c．二硫键对稳定蛋白质的构象起重要作用

d．在某些蛋白质中，二硫键是一级结构所必需的（如胰岛素）

e．二硫键对于所有蛋白质的四级结构是必需的

35．下列关于维持蛋白质分子空间结构的化学键的叙述，哪个是错误的?

a．疏水作用是非极性氨基酸残基的侧链基团避开水、相互聚积在一起的现象

b．在蛋白质分子中只存在=C=O与H—N=之间形成氢键

c．带负电的羧基与氨基、胍基、咪唑基等基团之间可形成盐键

d．在羧基与羟基之间也可以形成酯键

e．—CH2OH与—CH2OH之间存在着范德华作用力

36．一摩尔血红蛋白可以携带O2的摩尔数为：

a．3b．4c．5d．6e．1

37．下列蛋白质分子中富含脯氨酸的是哪一种?

a．血红蛋白b．肌红蛋白c．细胞色素C

d．胶原蛋白e．胰岛素

38．下列哪一种说法对蛋白质结构的描述是错误的：

a．都有一级结构b．都有二级结构

c．都有三级结构d．都有四级结构

e．二级及二级以上的结构统称空间结构

39．在一个HbS分子中，有几个谷氨酸变成了缬氨酸?

a．0b．1c．2d．3e．4

40．下列蛋白质中，具有四级结构的是：

a.胰岛素b．细胞色素Cc．RNA酶

d．血红蛋白e．肌红蛋白

41．一条含有105个氨基酸残基的多肽链，若只存在α—螺旋，则其长度为：

a．15.75nmb．37.80nlilc．25.75nm

d．30.50nnle．12.50nm

42．若含有105个氨基酸残基的多肽链充分伸展呈线形，则长度为：

a．15.75nmb．37.80nlnc．25.75nm

d．30.50nlTIe．12.50nm

43．一纯品血红素蛋白含铁0.426％，其最小分子量为多少道尔顿（Fe56）?

a．11500b.12500c.13059d.13146e.14015

44．在pH5.12时进行电泳，哪种蛋白质既不向正极移动也不向负极移动7．

a．血红蛋白（pI=7.07）

b．鱼精蛋白（pI=12.20）

c．清蛋白（pI=4.64）

d．αl—球蛋白（pI=5.06）

e．p—球蛋白（pI=5.12）

45．下面关于多肽Glu-His-Arg-Val-Lys-Asp的叙述，哪一条是错误的?

a．在pHl2时电泳，向正极移动

b．在pHl2时电泳，向负极移动

c．在pH3时电泳，向负极移动

d．在pH8时电泳，基本不移动

e．该多肽的等电点大约是8

46．用下列方法测定蛋白质含量时，哪种方法需要完整的肽键?

a．双缩脲法b．凯氏定氮c．紫外吸收

d．茚三酮反应e．氨试剂反应

47．桑格尔（Sanger）试剂是指：

a．PITCb．DNFBc．DNS-C1

d．对氯苯甲酸e．巯基乙醇

48．血红蛋白的氧合曲线形状为：

a．双曲线b．抛物线c．S—形曲线

d．直线e．钟罩形曲线，

49．煤气（指其中的CO）中毒的主要原理是：

a．CD抑制了—SH2酶活力

b．CO抑制了胆碱酯酶活性

c．CO与血红蛋白结合导致机体缺氧

d．CO抑制体内所有酶活性

e．以上说法都不对

50．下列哪条对蛋白质变性的描述是正确的?

a．蛋白质变性后溶解度增加

b．蛋白质变性后不易被蛋白酶水解

c．蛋白质变性后理化性质不变

d．蛋白质变性后丧失原有的生物活性

e．蛋白质变性后导致分子量的下降

51．氨基酸与蛋白质共有的性质是：

a．胶体性质b．沉淀反应c．变性性质

d．两性性质e．双缩脲反应

52．不能与茚三酮反应的化合物是下面哪种?

a．氨气b．多肽c．脯氨酸

d．α-氨基酸e．β-氨基酸

53．丝心蛋白的主要构象形式是：

a．α-螺旋b．β-片层c．β-转角

d．无规卷曲e．以上都有

54．下列哪种多聚氨基酸（p1广aa），在生理条件下易形成α-螺旋?

a．poly-Valb.poly-Gluc．poly-Lys

d．poly-Proe．poly-A1a

55．维持蛋白质三级结构主要靠：

a．疏水相互作用b．氢键c．盐键

d．二硫键e．范德华力

56．下列哪种蛋白质是水不溶性的?

a．血红蛋白b．酶蛋白c．卵清蛋白

d．骨胶原蛋白e．抗体蛋白

57．免疫球蛋白是一种：

a．糖蛋白b．脂蛋白c．简单蛋白

d．铜蛋白e．核蛋白

58．加入哪种试剂不会导致蛋白质的变性?

a．尿素b．盐酸胍c．S1）Sd．硫酸铵e．二氯化汞

59．不含铁卟啉辅基的蛋白质是：

a．过氧化氢酶b．细胞色素Cc．肌红蛋白

d．血红蛋白e．珠蛋白

60．在生理状态下，血红蛋白中与O2可逆结合的铁离子处于何种状态?

a．Fe2+b.Fe3+

c．结合O2时Fe3+，去氧后Fe2+

d．Fe2+，Fe3+均可与O2结合

e．结合O2时Fe2+，去氧后Fe3+

61．下列哪组的物质与颜色反应的组合是错误的?

a．Arg——坂口反应

b．多肽——双缩脲反应

c．氨基酸——茚三酮反应

d．Trp-——乙醛酸反应

e．Phe——偶氮反应

62．下列何种变化不是蛋白质变性引起的?

a．氢键断裂b．疏水作用的破坏c．亚基解聚

d．生物学性质丧失e．分子量变小

63.蛋白质用（NH4）2SO4沉淀后，可选用透析法除去（NH4）2SO4。

（NH4）2SO4是否从透析袋中除净，你选用哪一种试剂检查?

a．茚三酮试剂

b．奈氏试剂（铵试剂）

c．双缩脲试剂

d．酚试剂

e．以上试剂都不行

64．下列哪种蛋白质具有三股螺旋结构?

a．α-角蛋白

b．血红蛋白

c．多聚赖氨酸

d．原胶原蛋白

e．丝心蛋白

65．血红蛋白的氧合曲线呈S—形，这是由于：

a.氧与血红蛋白各亚基的结合是互不相关的独立过程

b．第一个亚基与氧结合后增加其余亚基与氧的亲和力

c．第一个亚基与氧结合后降低其余亚基与氧的亲和力

d．因为氧使铁变成高价铁

e．与上述各项均无关

66．稳定蛋白质空间结构的几种作用力中，哪种与酰胺氮的存在有关?

a．氢键b．位阻效应c．离子作用

d．疏水作用e．共价键

67．下列哪一项因素不影响蛋白质α—螺旋的形成?

a．碱性氨基酸相近排列

b.酸性氨基酸相近排列

c．脯氨酸的存在

d．丙氨酸的存在

e．甘氨酸的存在

68．蛋白质中多肽链形成α—螺旋时，主要靠下列哪种键?

a．疏水键b．氢键c．离子键

d．范德华力e．都不是

69．下列关于抗体分子的形式，哪项是错误的?

a．轻链的N—末端及重链的N—末端侧的四分之一是可变区

b．重链的恒定区在同一类的免疫球蛋白中是相同的

c.抗原结合部位位于轻链的N—末端可变区

d．木瓜蛋白酶消化可将其轻重链分开

e．C是血浆中含量最高的免疫球蛋白

70．聚L-亮氨酸在二氧己环中呈α-螺旋，而聚L-异亮氨酸则不能形成α-螺旋，这是因为与亮氨酸相比：

a．L—异亮氨酸链短

b．L—异亮氨酸有一个甲基在β-碳上

c．L—异亮氨酸多一个甲基

d.L—异亮氨酸少一个甲基

e．以上都不对

71．下列关于β-折叠片层结构的叙述，哪项是正确的?

a．β-片层常呈左手螺旋

b.β-片层只在两条不同的肽链间形成

c．β-片层主要靠链间的氢键来稳定

d．β-片层主要靠链间的疏水作用来稳定

e．β-片层主要靠链内的氢键来稳定

72．下列关于肽平面的叙述，哪一项是错误的?

d．肽键中的C—N键具有部分双键性质

e．α-碳原子参与形成的单键可以旋转

73．下列关于蛋白质的α-螺旋的叙述，哪一项是正确的?

a．属于蛋白质的三级结构

b．多为右手α-螺旋，3.6个氨基酸残基升高一圈

c．二硫键起稳定作用

d．盐键起稳定作用

e．以上都不对

74．下列关于人胰岛素的叙述，哪项是正确的?

a．由60个氨基酸残基组成，分成A、B和C三条链

b．由51个氨基酸残基组成，分成A、B两条链

c．由46个氨基酸残基组成，分成A、B两条链

d．由65个氨基酸残基组成，分成A、B和C三条链

e．由86个氨基酸残基组成，分成A、B两条链

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