生物化学第三版课后习题答案.docx

1、生物化学第三版课后习题答案第一章1、举例说明化学与生物化学之间得关系。提示:生物化学就是应用化学得理论与方法来研究生命现象,在分子水平上解释与阐明生命现象化学本质得一门学科、化学与生物化学关系密切,相互渗透、相互促进与相互融合。一方面,生物化学得发展依赖于化学理论与技术得进步,另一方面,生物化学得发展又推动着化学学科得不断进步与创新。举例:略。2、试解释生物大分子与小分子化合物之间得相同与不同之处。提示:生物大分子一般由结构比较简单得小分子,即结构单元分子组合而成,通常具有特定得空间结构。常见得生物大分子包括蛋白质、核酸、脂类与糖类。生物大分子与小分子化合物相同之处在丁:1)共价键就是维系它们

2、结构得最主要得键;2)有一定得立休形象与空间大小;3)化学与|物理性质主要决定于分子中存在得官能团。生物大分子与小分子化合物不同之处在于:(1)生物大分子得分子量要比小分子化合物大得多,分子得粒径大小差异很大;(2)生物大分子得空间结构婴复杂得多,维系空间结构得力主要就是各种非共价作用力;(3)生物大分子特征得空间结构使其具有小分子化合物所不具有得专性识别与结合位点,这些位点通过与相应得配体特异性结合,能形成超分子,这种特性就是许多重要生理现象得分子基础。3、生物大分子得手性特征有何意义?提示:生物大分子都就是手性分子,这种结构特点在生物大分子得分子识别及其特殊得生理功能方面意义重大。主要表现

3、在:(1)分子识别就是产生生理现象得重要基础,特异性识别对于产生特定生物效应出关重要;(2)生物大分了通过特征得三维手性空间环境能特异性识别前手性得小分子配体,产生专一性得相互作用。4、指出取代物得构型:6、举例说明分子识别得概念及其意义。提示:分子识别就是指分子间发生特异性结合得相互作用,如tRNA分子与氨酰tRNA合成醉得相互作用,抗体与抗原之间得相互作用等。分子识别就是生命体产生各种生理现象得化学本质,就是保证生命活动有序地进行得分子基础。7、什么就是超分子?说明拆分超分子得方法与原理。提示:在生物化学领域中,超分子就是指生物分子问或生物分子与配体分子间相互作用与识别所形成得复合物。超分

4、子得形成过程就就是非共价键缔合得过程,就是可逆得过程。该过程受介质极性与休系温度得影响,由于缔合就是放热得过程,所以当介质极性增大与体系温度升高时,超分子就会被拆分。另外,强酸或强碱环境也可使这种非共价键作用遭到破坏,从而将超分子拆分。8、缓冲溶液得缓冲能力与哪些因素有关?提示:(1)缓冲溶液总浓度:缓冲溶液得总浓度越大,溶液中所含得抗酸抗碱成分越多,缓冲能力越强。(2)缓冲比:对于同-缓冲休系得各缓冲溶液,当缓冲溶液得总浓度一定时,缓冲溶液得缓冲能力随缓冲比得改变而改变。3H6Lope。9、如果希望某一个生物化学反应在pH5得条件下进行,应该选择哪种缓冲溶液?提示:“正丁酸酸一正丁酸钠”缓冲

5、溶液系统、“乙酸一乙酸钠”缓冲溶液系统、或“柠檬酸一柠檬酸钠”缓冲溶液系统。10、一个生物化学反应要求在plI4得条件下进行,可以选择HCOOH/HCOONa缓冲溶液。试计算配制pH0即该肽在pH=6、0时带正电GzFzwB0。6人得促肾上腺皮质激素就是一种多肽激素。它得氨基酸序列为Scr-Tyr-Scr-Met-Gilu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val-Gly-Lys-Lys-ArgArg-Pro-Val-Lys-Val-Tyr-Pro-Asp-Ala-Gly-Glu-Asp-Gln-SerAla-GluAla-PheProLeu-Glu-Phe;(1)在pH

6、=7条件下,此多肽带有何种电荷?(2)用CNBr处理此多肽,可以得到多少肽段?提示:(1)当pH=7时,此多肽带正电荷。(2)CNBr选择性切割Met羧基端肽键,故得到两个肽段。7、环亚乙基亚胺能够与蛋白质得Cys残基作用,生成(S)-乙基氨基衍生物。经修饰后,Cys得羧基所形成得肽键能够被胰蛋白酶水解,试解释原因。提示:因为胰蛋白酶能选择性地水解Lys得羧基所形成得肽键,Lys得R基为-(CH2)4NH2。Cys得侧链-CH2SH经与环亚乙、基亚胺反应后被修饰为-(CH2)-S-(CH2)2-NH2、与Lys得R基很相似,导致胰蛋白酶无法识别两者得差异,将其作为底物水解。所以经过修饰后,Cy

7、s得羧基所形成得肽键能够被胰蛋白酶水解。8、一种蛋白质在用1mmol、L+二硫苏糖醇(一种含有二硫键得糖)处理后,它得SDS凝胶电泳谱带相对位置由原来得0、67减小为0、64,试解释原因。提示:-=硫苏糖醇与肽链中得Cys巯基发生反应,经_二硫键结合到肽链上,蛋白质分子量增大,电泳速度降低,所以它得SDS凝胶电泳谱带相对位置由原米得0、67减小为0、64。9、将含有Asp、Gly、Thr,Leu与Lys得pH=3、0得缓冲溶液,加到预先用同样缓冲溶液平衡过得Dowex-50阳离子交换树脂中,然后用该缓冲溶液洗脱,这5种氨基酸洗脱得顺序如何?并说明原因。提示:阳离子交换树脂分离氨基酸得原理就是,

8、各种氨基酸在pH=3、0时带正电荷多少不同,带正电荷越多,在树胎|:吸附能力越强,氨基酸越难被洗脱出米。根据AP=pI-pH,可算出各种氨基酸得OP分别就是:Asp,AP=-0、03;Gly,AP=+2、97;Thr,AP=+2、86;Leu,AP=+2、98;Lys,AP=+6、74。因此,5种氨基酸洗脱顺序为AspGlyLcuThrLys,其中得Gly与Leu带电情况几乎相同,但Gly得分了量相对较小,先被洗脱出来。芒再考虑疏水作用得话,因为Thr侧链得疏水性弱,与树脂得结合能力不如Leu,因此比Leu更快被洗脱,最后得洗脱顺序就足AspGilyThrLeuLys、10、用CNBr与胰凝乳

9、蛋白酶断裂多肽,分别产生如下肽段,试写出该肽得氨基酸序列:CNBr断裂:(1)Arg-Ala-Tyr-Gly-Asn;(2)Leu-Phe-Met;(3)Asp-Met 胰凝乳蛋白酶断裂: (1) Mct-Arg-Ala-Tyr; (2) Asp-Mct-Lcu-Phe; (3) Gly-AsnmsC9Rbk。 提示: Asp-Met-Leu-Phe-Met-Arg-Ala-Tyr-Gly-Asn 11、-种多肽经酸水解后分析得知由Lys, Asp, His, Glu, Ala, Val, Tyr以及两个NII3组成。当用DNFB处理后,得到DNP- Asp;用羧肽酶处理可得到游离得Val。

10、此多肽用胰蛋白酶降解时,得到两个肽段,其中一个(含Lys, Asp,Glu, Ala, Tyr)在pH = 6、4时,净电荷为0;另一个(含His, Glu, Val)可生成DNP-His,在pH = 6、4时带正电荷。当多肽用胰凝乳蛋白酶降解时,也得到两个肽段,其中一个(Asp, Ala, Tyr)在pH = 6、4时呈中性,另一个(Lys,His, Glu, Val) 在pH = 6、4 带正电荷。此多肽得氨基酸序列如何?dHas3Uc。 提示: Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val 12、有一个七肽,经分析其氨基酸组成为Lys, Pro, Arg, Phe, A

11、la, Tyr与Ser。此肽与DNFB不反应。用胰凝乳蛋白酶降解,得到两个肽段,其氨基酸组成分别为Ala, Tyr,Ser与Pro, Phe, Lys,Arg。这两个肽段与DNFB反应,分别生成DNP-Ser与DNP一Lys。此肽与胰蛋白酶作用,同样生成两个肽段,它们得氨基酸组成分别为Arg, Pro与Phe,Tyr, Lys, Ser, Ala。试推测此多肽得结构与氨基酸序列。JhGbN3d。 13、说明多肽氨基酸序列自动分析法得基本原理。根据此原理,试设计一台多肽氨基酸序列自动分析仪。14、根据以下分析结果确定蛋白质得亚基数目及连接方式:(1)凝胶过滤测得分子量为200 KD;(2) SD

12、S-PAGE 测得分子量为100 KD;(3) 2-巯基乙醇存在下得SDS-PAGE测得分子量为40KD与60KD。15、试设计对下列十肽进行一级结构测定得研究方法及步骤。Val-Cys-Met-Thr-Lys-Gly-Cys-Arg-Ser-Glu提示:(1)氨基酸组成分析(2)过氧甲酸氧化法切断= =硫健。(3)末端氨基酸测定(4)测序(5)一硫键定位16、请指出2008年得“奶粉事件”中得罪魁祸首“三聚氰胺”能充当蛋白质得原因。提示:因为蛋白质占生物组织中所有含氮物质得绝大部分。因此,可以将生物组织得含氮量近似地瞧作蛋白质得含氮量、而三聚氰胺(melamine)就是一种有机含氮杂环化合物

13、,学名1、,3,5-三嗪-2,4,6-三胺,或称为2,4、6-三氨基-1,3,5-三嗪,简称三胺、蜜胺、氰脉酰胺,就是一种重要得化工原料,其化学结构如右图所示。UOxkCGE。 食品工业中常常需要检在蛋白质含量,但就是直接测量蛋白质含量技术上比较复杂,成本也比较高,不适合大范围推广,所以业界常常vJNNrQU。使用种叫傲“凯氏定氮法(Kjeldahl method)”得方法,通过食品中HN NH2氮原子得含量来间接推算蛋白质得含量。也就就是说,食品中氮原子含3moQKjj。量越高,蛋白质含量就越高。 三聚氰胶得最大得特点就是含氮量很高(66%),这样一来,三聚氰胺由于其分子中含氮原子比较多,日

14、、其生产工艺简单、成本很低,给了掺假、造假者极大得利益驱动。有人估算在植物蛋白粉与饲料中使蛋白质增加一个百分点,用二聚氰胺得花费只有真实蛋白原料得1/5、所以“增加”产品得表观蛋白质含量就是添加三聚氰胺得主要原因,三聚氰胺作为一种白色结晶粉末,没有什么气味与味道,掺杂后不易被发现等也成了掺假、造假者心存侥幸得辅助原因。pCe0RzB。17、说明蛋白质得一级结构、二级结构与三级结构得概念。提示:略18、为什么在a 螺旋片段中很少发现Pro?提示: Pro 残基中得侧链成环,当片段中存代Pro残基时,由于其不能形成链内氢键,并且五元环得刚性结构导致肽键不能自出旋转,因此a 螺旋结构会在此处中断。a

15、74J0Wz。19、如果在生理条件下,多聚赖氨酸呈现为松散得环结构。那么,在何种条件下,它会形成a 螺旋结构?提示:一条肽链能否形成a 螺旋,与它得氨基酸组成与序列有极大得关系。R基小,并且不带电荷得有利于a -螺旋得形成与稳定。多聚顿氮酸在pH=7时,赖氨酸残基侧链带有正电荷,彼此间存在静电排斥作用,难以折叠成紧密得a 螺旋二级结构形式。 随着pH升高,当pH12时,赖氨酸残基侧链上得氨基去质子化,多聚赖氨酸将从无规则线团转变形成a 螺旋结构。bTtabp2。20、您如何理解“蛋白质结构决定了它得生物功能”这句话?请简述之。提示:蛋白质结构与功能之间存代着密切得联系。 (1)一级结构与功能得

16、关系(2)高级结构与功能得关系21、试设计应用化学法与不对称合成法合成L-Val。提示:如下图所示。23、含有乳清蛋白(pI=4、6),B乳球蛋白(p=5、2),以及胰凝乳蛋白酶(pI=9、5)得溶液,用DEAE一纤维素(-种阴离子交换树脂) pII = 6、0时得色谱柱分离,然后用pH为6、0得缓冲溶液洗脱,缓冲液盐浓度逐步增加,请预测三种待分离蛋白质组分得洗脱顺序,并简要说明理由。cL5BODD。提示:这三种蚩白质被洗脱出来得顺序为:胰凝乳蛋白酶 B乳球蛋白乳清蛋白。24、写出用DCC法与固相合成法合成四肽Ser-Phe-Asp- Ala得基本反应过程,并指出它们之间得异同。pIzvO5j

17、。 提示: 不同;DCC法合成方向就是从N端到C端,固相合成法合成方向就是从C端到N端。 固相合成法不必分离纯化中间产物,合成过程可以连续进行。相同:都用DCC作为肽键形成得脱水偶联剂。 不反应基团都被保护。 25、设计合成由Gly,Leu, Tyr组成得三肽库方法。 提示:用均分法合成三肽库 26、简述蛋白质组学得概念及研究意义。 提示:货白质组就是指在一定条件下有一个特定细胞或牛物休产生得所有蛋白质。蛋白质组学就就是通过对细胞或生物体所产生得蛋白质得全面分析,系统与全面地描述细胞或生物体得功能。mWnBFFt。 研究意义:因为转水调节、RNA加工、蛋白质合成以及加工等过程使得转冰物组与蛋白

18、质组比基因组要复杂得多,因而它所提供得关于生命体系与生命活动化学本质得信息就是单-得“基因组学”所不能比拟得,亦即,通过蛋白质组得研究可以更好地、更全面地了解生命整体得性状与功能。mtMdssX。第四章酶 1、酶作为生物催化剂有什么特点? 提示:酶与化学催化剂一样,能够改变化学反应得速度,但不能改变化学反应得平衡。酶得催化特点表现为: (1)高效性。(2) 高度专一性。(3) 反应条件温与。(4) 可调控性。 2、 辅酶与金属离子在酶促反应中有何作用?水溶性维生素与辅酶有什么关系? 提示: (1)辅酶 与金属离子作为结合蛋白酶类得非蛋白部分(又称辅因子),在酶实施催化作用过程中起到非常重要得作

19、用。只有酶蛋白与辅囚子结合成得全酶才具有催化性能。kOtNHPz。 辅酶与金属酶中得金属离了在酶促反应中直接参加了反应,起到电子、原了或者某些化学基团转移得作用,决定了酶催化反应类型得专一性;而金属激酶中得金属离子主要起到激活酶得催化活性得作用。4MnAKrJ。 (2)大部分辅酶得前体都就是水溶性B族维生素,许多水溶性维生索得生理功能与辅酶得作用息息相关。 3、现有1mL乙醇脱氢酶制剂,用缓冲溶液稀释至100mL后,从中吸取500uL测定酶得活力。得知2 min使0、5 mmol乙醇转化为乙醛。请计算每毫升酶制剂每小时能转化多少乙醇? (设: 最适条件下,每小时转化I mmol乙醇所需要得酶量

20、为1个活力单位)。OCSQYaz。 提示: 500 pL得酶活力为15U。 1 mL酶制剂每小时能转化得乙醇量为3mol乙醇,即3X46= 138克乙醇。 4、称取25 mg蛋白酶粉配成25 mL溶液,取0、1mL溶液测酶活力,结果每小时可以水解酪蛋白产生1500 ug酪氨酸。假定1个酶活力单位定义为每分钟产生1ug酪氨酸得酶量,请计算: (1) 酶溶液得比活力; (2) 每克酶粉得总活力。7J5HwA5。 提示: 25 mL溶液得醇活力为6250U。 比活力为: 6250+ 25=250(U/mg) 每克酶粉得总活力为: 250 X1000=2、5X 10(U) 5、说明米氏方程得生物学意义

21、。提示: (1) 米氏方程就是酶促反应动力学最重要得一个数学表达式,根据它可以知道酶促反应速率与底物浓度之间得关系。(2) 米氏方程所规定得动力学规律,就是酶促反应得一项基本属6、某种酶遵循米氏方程,其Km= 1 umolL,当底物浓度为100 pmol:L!时,反应初速率为0、1 pumolLmin。有一-竞争性抑制剂,当S = 10 pumolLl时,其OQ20rSa。初速率为无抑制剂时得1/10。 请计算: (1) S= 1 mmol、Ll时得初速率;(2)竞争性抑制剂存在时酶得Km值。7、举例说明各种类型抑制剂得作用特点。如何判断两种抑制剂得抑制类型?提示:(1)抑制剂分两大类:可逆抑

22、制剂与不可逆抑制剂。可逆抑制剂根据抑制剂与酶结合情况,又分三类:竞争性抑制剂、反竞争性抑制剂与非抑制性抑制剂。(2)判断种抑制剂为可逆还就是不可逆抑制剂时,主要瞧能不能用透析等物理方法除去抑制剂,如果能可初步判定为可逆抑制剂,反之为不可逆抑制剂。iOKlsCR。 判断种抑制剂为竞争性,非竞争性还就是反竞争性抑制剂,可用抑制动力学研究方法进行判断,即通过抑制剂作用前后酶促反应动力学研究中得双倒数图进行判断。如果双倒数图中得直线交于纵坐标,Vmax、不变, Km变大,则为竟争性抑制剂;如果双倒数图中得直线交于横坐标或第二、三象限,且Vmax、变小,Km可变可不变,则为非竞争性抑制剂:如果双倒数图中

23、得直线为平行线,且Vmax、变小,Km变小,则可能为反竞争性抑制剂。mOUXbiL。 B、 说明酶活性中心得结构与功能特点。研究酶活性中心得主要方法及原理。 提示: (1) 酶得活性中心就是酶催化作用得核心部分。 结构特点:一个酶得活性中心就是一个空间部位。组成活性中心得氨基酸残基可能位于同一肽链得不同部位,也可能位于不同得肽链上。酶活性中心得氮基酸残基在一级结构上可以相距较远,但通过肽链得盘旋折叠,在空间结构中都处于相近位置。iO9zxAB。 功能特点:酶得活性中心含有多种不同得基团,其中一些基团就是酶得催化活性所必需得,称为必需共团。在酶得催化过程中,这些必需基团与底物分子通过非共价儿(氢

24、键、离子键等)、质子迁移或形成共价键等方式,起催化作用。Q5xeWi1。 (2)研究酶活性中心得主要方法及原理:略。 9、请简单论述为什么酶可以降低反应得活化能? 提示:酶催化作用得木质就是酶得活性中心与底物分子通过短程非共价力(如氢键,离子键与疏水键等)得作用,形成E-S反应中间物,其结果使底物得价键状态发生形变或极化,起到激活底物分子与稳定反应分子过渡态作用,即使原反应经历活化能更低得过渡态或能量更高得底物活性中间体,从而降低反应得活化能。rdOddrH。 10、请简述酶为什么可以高效催化反应?请利用胰凝乳蛋白酶得催化机理解释多功能催化作用。 提示: (1)酶之 所以具有高效催化作用特点,

25、主要有以下几方面得原因: a、 在酶促反应中,底物分子结合到酶得活性中心,- 方面底物在酶活性中心得有效浓度大大增加,有利于提高反应速率;另一方面,由于活性中心得立体结构与柑关基团得诱导与定向作用,使底物分子小参与反应得基团相互接近,并被严格定向定位,使酶促反应具有高效率与专一性特点。邻近效应与定向效应可使双分子反应速率提高104108 倍。b、 酶通过多种催化作用机制,如酸碱催化、过渡态稳定化、共价催化、金属离子催化、多功能催化等,大大降低了酶促反应得活化能,达到高效催化得日得。uABLzrZ。 (2)多功能催化作用指得就是酶得活性中心含有多个起催化作用得基团,这些基团在空间有特殊得排列与取

26、向,得以对底物价键得形变与极化及调整底物基团得位置等起到协调作用,从而使底物达到最住反应状态。如图,胰凝乳蛋白酶得活性中心得关键氨基酸残基就是Ser, His,Asp。胰凝乳蛋白酶I: 195位丝氨酸残基得羟基氧就是一个强得亲核基团,可以进攻肽键上:得羰基碳。同时,Ilis 与Asp对质子得吸引,使得Ser得1I更容易离去,亲核性更强,酶与底物能共价连接形成短暂得酶一底物中间 体。随后不稳定得肽键上发生断裂。三个活性基团在提高催化反应效率上表现为;通过协同,实施酸碱催化作用与共价催化作用。ppOBRLN。l1、有哪些因素可以影响酶催化反应得速率,如何影响得?提示: (D)底物浓度; (2)pH; (3)温度; (4)介质等。12、试解释:为什么底物与酶结合紧密对酶促反应并不利?提示:由于酶与底物结合紧密,意味着底物被酶稳定化,从而使底物更难兑服活化能,生成产物。事实上,酶与底物得过渡态结合紧密,更有利于酶促反应得进行。y8WA93a。13、举例说明酸碱催化与共价催化得基本原理。提示: (1) 酸碱催化;通过质子酸提供部分质子,或通过质子碱接受部分质子,达到降低反应活化能得催化作用。例子:酮式-烯醇式互变异构。广义酸可以将羰基氧质子化促进异构,广义碱可以结合炭基a氢使a碳带上负电促进