生物化学习题及答案

生物化学习题及答案

第一部分：名词解释(见书)

第二部分各章节习题及答案 蛋白质和氨基酸的一级结构

1、氨基酸的侧链对多肽或蛋白质的结构和生物学功能非常重要。用三字母和单字母缩写形式列出其侧链为如下要求的氨基酸： （a）含有一个羟基。 （b）含有一个氨基。

（c）含有一个具有芳香族性质的基团。 （d）含有分支的脂肪族烃链。 （e）含有硫。

（f）含有一个在pH 7－10范围内可作为亲核体的基团或原子，指出该亲核基团或原子。

答:（a）Ser（S）, Thr（T）,Tyr（Y） （b）Asn（N）, Gln（Q），Arg（R），Lys（K） （c）Phe（F）, Trp（W）, Tyr（Y）, （d）Ile（I）, Leu（L）, Val（V） （e）Cys（C）, Met（M）

（f）可以作为亲核试剂的侧链基团或原子有位于Ser（S）,Thr（T）和Tyr（Y）中的-OH；位于Cys（C）和Met（M）中的硫原子，位于Asp（D）和Glu（E）中的-COO-；以及位于His（H）和Lys（k）中的氮原子。

2、一种氨基酸的可解离基团可以带电或中性状态存在，这取决于它的pK值和溶液的pH。 （a）组氨酸有3种可解离基团，写出相应于每个pK 值的3种解离状态的平衡方程式。每种解离状态下的组氨酸分子的净电荷是多少？

（b）在pH1、4、8和12时，组氨酸的净电荷分别是多少？将每一pH下的组氨酸置于电场中，它们将向阴极还是阳极迁移？ 答: （a）、（b） 见图

3、某种溶液中含有三种三肽：Tyr - Arg - Ser , Glu - Met - Phe 和Asp - Pro - Lys , α- COOH基团的pKa 为3.8; α-NH3基团的pKa为8.5。在哪种pH（2.0,6.0或13.0）下，通过电泳分离这三种多肽的效果最好？

答：pH=6.0比pH=2.0或pH=13.0时电泳能提供更好的分辨率。因为在pH＝6.0的条件下每种肽都带有不同的净电荷(+1，-1，和0)，而在pH＝2.0的条件下净电荷分别为+2，+1和+2，在pH＝13.0的条件下净电荷分别为-2，-2和-2。

4、利用阳离子交换层析分离下列每一对氨基酸，哪一种氨基酸首先被pH7缓冲液从离子交换柱上洗脱出来。（a）Asp和Lys（b）Arg和Met（c）Glu和Val（d）Gly和Leu（e）Ser和Ala 答：（a）Asp（b）Met（c）Glu（d）Gly（e）Ser 5、氨基酸的定量分析表明牛血清白蛋白含有0.58％的色氨酸（色氨酸的分子量为204）。 （a）试计算牛血清白蛋白的最小分子量（假设每个蛋白分子只含有一个色氨酸残基）。 （b）凝胶过滤测得的牛血清白蛋白的分子量为70，000，试问血清白蛋白分子含有几个色氨酸残基？ 答：（a）32,100g/mol（b）2

6、胃液（pH＝1.5）的胃蛋白酶的等电点约为1，远比其它蛋白质低。试问等电点如

此低的胃蛋白酶必须存在有大量的什么样的官能团？什么样的氨基酸才能提供这样的基团？

答：－COO－; Asp, Glu

7、已知某蛋白是由一定数量的链内二硫键连接的两个多肽链组成的。1.00g该蛋白样品可以与25.0mg还原型谷胱甘肽（GSH，MW＝307）反应。 （a）该蛋白的最小分子量是多少？

（b）如果该蛋白的真实分子量为98240，那么每分子中含有几个二硫键？ （c）多少mg的巯基乙醇（MW＝78.0）可以与起始的1.00g该蛋白完全反应？ 答：（a）MW＝24560；（b）4个二硫键；（c）6.35mg 8、一个含有13个氨基酸残基的十三肽的氨基酸组成为：Ala, Arg,2 Asp, 2Glu, 3Gly, Leu, 3Val。部分酸水解后得到以下肽段，其序列由Edman降解确定，试推断原始寡肽的序列。

（a）Asp - Glu - Val - Gly - Gly - Glu - Ala （b）Val - Asp - Val - Asp - Glu （c）Val - Asp - Val

（d）Glu - Ala -Leu - Gly -Arg

（e）Val - Gly - Gly - Glu - Ala - Leu （f）Leu - Gly – Arg

答：该肽链的序列可以通过将肽片段的相同序列重叠排列起来获得整个序列。见图 9、下列试剂和酶常用于蛋白质化学的研究中：

CNBr 异硫氰酸苯酯 丹黄酰氯 脲 6mol/LHCl β-巯基乙醇 水合茚三酮 过甲酸 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶，其中哪一个最适合完成以下各项任务？ （a）测定小肽的氨基酸序列。 （b）鉴定肽的氨基末端残基。

（c）不含二硫键的蛋白质的可逆变性。若有二硫键存在时还需加什么试剂？ （d）在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。 （e）在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。 （f）在赖氨酸和精氨酸残基侧水解肽键。 答：（a）异硫氰酸苯酯。（b）丹黄酰氯。（c）脲；β-巯基乙醇还原二硫键。（d）胰凝乳蛋白酶。（e）CNBr。 （f）胰蛋白酶 10、由下列信息求八肽的序列。

（a）酸水解得 Ala，Arg，Leu，Met，Phe，Thr，2Val （b）Sanger试剂处理得DNP-Ala。

（c）胰蛋白酶处理得Ala，Arg，Thr 和 Leu，Met，Phe，2Val。当以Sanger试剂处理时分别得到DNP-Ala和DNP-Val。

（d）溴化氰处理得 Ala，Arg，高丝氨酸内酯，Thr，2Val，和 Leu，Phe，当用Sanger试剂处理时，分别得DNP-Ala和DNP-Leu。 答：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe

蛋白质的三维结构和功能

1、在结晶肽的X-射线研究中，Linus Pauling和Robert corey发现肽链中的肽键（C-N）长度（1.32A）介于典型的C-N单键（1.49A）和C=N双键（1.27A）之间。他们也发现肽键呈平面状（与肽键相连接的4个原子位于同一个平面）以及两个碳原子彼此呈反式（位于肽键的两侧）与肽键连接。

（a）肽键的长度与它的键的强度和键级（是单键、双键或三键）有什么关系？

（b）从Pauling等人的观察，就肽键旋转能得出什么看法？ 答:（a）键越短其强度越高，而且其键级越高（在单键以上）。肽键的强度比单键强，键的特性介于单键和双键之间。（b）在生理温度下，肽键旋转比较困难，因为它有部分双键特性。

2、羊毛衫等羊毛制品在热水中洗后在电干燥器内干燥，则收缩。但丝制品进行同样处理，却不收缩。如何解释这两种现象？

答: 羊毛纤维多肽链的主要结构单位是连续的α-螺旋圈，其螺距为5.4A。当处于热水（或蒸汽）环境下，使纤维伸展为具有β-折叠构象的多肽链。在β-折叠构象中相邻R基团之间的距离是7.0A。当干燥后，多肽链重新由β折叠转化为α螺旋构象，所以羊毛收缩了。而丝制品中的主要成分是丝心蛋白，它主要是由呈现β折叠构象的多肽链组成的，丝中的β-折叠含有一些小的、包装紧密的氨基酸侧链，所以比羊毛中的α-螺旋更稳定，水洗和干燥其构象基本不变。

3、人的头发每年以15至20cm的速度生长，头发主要是α角蛋白纤维，是在表皮细胞的里面合成和组装成\绳子\。 α角蛋白的基本结构单元是α-螺旋。如果α-螺旋的生物合成是头发生长的限速因素，计算α-螺旋链的肽键以什么样的速度（每秒钟）合成才能解释头发每年的生长长度？ 答：每秒钟大约需合成43个肽键。（要考虑到α-螺旋的每一圈含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm）。

4、合成的多肽多聚谷氨酸（（Glu）n ），当处在pH3.0以下时，在水溶液中形成α螺旋，而在pH5.0以上时却为伸展的形态。 （a）试解释该现象。

（b）在哪种PH条件下多聚赖氨酸（Lys）会形成α-螺旋？ 答：（a）由可离子化侧链的氨基酸残基构成的α-螺旋对pH值的变化非常敏感，因为溶液的pH值决定了侧链是否带有电荷，由单一一种氨基酸构成的聚合物只有当侧链不带电荷时才能形成α-螺旋，相邻残基的侧链上带有同种电荷会产生静电排斥力从而阻止多肽链堆积成α-螺旋构象。Glu侧链的pKa约为4.1，当pH值远远低于4.1（大约3左右）时，几乎所有的多聚谷氨酸侧链为不带电荷的状态，多肽链能够形成α-螺旋。在pH值为5或更高时，几乎所有的侧链都带负电荷，邻近电荷之间的静电排斥力阻止螺旋的形成，因此使同聚物呈现出一种伸展的构象。

（b）Lys侧链的pK为10.5，当pH值远远高于10.5时，多聚赖氨酸大多数侧链为不带电荷的状态，该多肽可能形成一种α-螺旋构象，在较低的pH值时带有许多正电荷的分子可能会呈现出一种伸展的构象。

5、一个α-螺旋片段含有180个氨基酸残基，该片段中有多少圈螺旋？计算该α-螺旋片段的轴长。

答：该片段中含有50圈螺旋，其轴长为27nm。 6、如何用二氧化碳与水的反应来解释Bohr效应？

（a）写出由二氧化碳和水形成碳酸氢根的方程式，并解释H＋和CO2在血红蛋白氧合中的作用。

（b）解释向休克病人静脉注射碳酸氢根的生理学依据。 答：二氧化碳与水的反应说明了为什么当CO2的浓度增加时，同时会引起pH值下降，迅速进行新陈代谢的组织所产生的CO2

(a)该反应生成的H＋降低了血液的pH值，从而稳定了血红蛋白的脱氧形式(T构象)，净结果是P50的增加，即血红蛋白对氧的亲和力降低，于是更多的氧气被释放到组织中。CO2也可以通过与四条链的N端形成氨甲酸加合物降低血红蛋白对氧气的亲和

力、该加合物使脱氧构象(T)保持稳定，因而进一步增加了P50，并且促进了氧气向组织中的释放。

(b)休克病人组织中严重缺乏氧气供应，碳酸盐静脉给药为组织提供了一种CO2的来源，通过降低血红蛋白对氧气的亲和力，CO2促使氧合血红蛋白向组织中释放氧气 7、一个寡聚蛋白（MW＝72000）是由相同亚基组成的，该蛋白可以完全解离并与2,4-二硝基氟苯反应。由100mg该蛋白可以获得5.56μM的DNP-Gly，该蛋白含有几个亚基？ 答：4个亚基。

8、对怀孕的哺乳动物中氧的转运研究显示在同样条件下测量婴儿和母亲的血液氧饱和曲线明显不同。这是因为婴儿的红细胞中含有结构不同的血红蛋白F（a2g2），而母亲的红细胞含有一般的血红蛋白A（a2g2）。

（a）在生理状况下，哪一种血红蛋白对氧有更高的亲和性。请解释。

（b）不同的氧亲和性有何生理意义？）当所有的2,3-二磷酸甘油酸（BPG）从血红蛋白A和F中移去后，测得的氧饱和曲线往左移。不过此时的血红蛋白A比血红蛋白F对氧有更高的亲和性。当加回 BPG时，氧饱和曲线又恢愎正常情形。 BPG对血红蛋白的氧亲和性有何影响？用以上资料解释婴儿和母亲的血红蛋白的不同氧亲和性？ 答：（a）当氧分压为4kPa时，HbA只有33％的氧饱和度，而HbF为58％，表明HbF比HbA对氧的亲和性更高。

（b）HbF对氧的高亲和性可确保氧可以由母体血液流向胎盘中的胎儿血液。

（c）当结合BPG时，与HbF相比，HbA氧饱和曲线发生了更大的漂移，表明HbA结合BPG比HbF结合BPG更紧密，而结合BPG就减少了对氧亲和性。 9、下列变化对肌红蛋白和血红蛋白的氧亲和性有什么影响？ （a）血液中的pH由7.4下降到7.2。

（b）肺部CO2分压由6kPa（屏息）减少到2kPa（正常）。 （c）BPG水平由5mM（平原）增加到8mM（高原）。 答：对肌红蛋白氧亲和性的影响： （a）没有影响 （b）没有影响 （c）没有影响

对血红蛋白氧亲和性的影响：（a）降低 （b）增加 （c）降低

10、蛋白质A对配体X结合的解离常数为Kd＝10－6M，而蛋白质B对X结合的Kd＝10－9M。哪个蛋白对X有更高的亲和性？

答：蛋白质B对X有更高的亲和性。蛋白质B对CX的半饱和浓度比蛋白质A的低得多。

酶

1、称取25mg蛋白酶粉配制成25毫升酶溶液，从中取出0.1毫升酶液，以酪蛋白为底物，用Folin-酚比色法测定酶活力，得知每小时产生1500微克酪氨酸。另取2毫升酶液，用凯氏定氮法测得蛋白氮为0.2毫克（蛋白质中氮的含量比较固定：16％）。若以每分钟产生l微克酪氨酸的酶量为1个活力单位计算。根据以上数据求：（a）1毫升酶液中所含蛋白质量及活力单位。（b）比活力。（c）1克酶制剂的总蛋白含量及总活力。 答:（a）0.625mg，250单位 （b）400单位/mg （c）0.625g, 2.5×105单位 2、从肝细胞中提取的一种蛋白水解酶的粗提液300ml含有150mg蛋白质，总活力为360单位。经过一系列纯化步骤以后得到的4ml酶制品（含有0.08mg蛋白），总活力为288单位。整个纯化过程的收率是多少？纯化了多少倍？ 答: 80％；1500倍。。

3、1/v对1/[S]的双倒数作图得到的直线斜率为1.2×10-3min，在1/v轴上的截距为2.0×10-2nmol-1ml min。计算Vmax和Km。

答：Vmax＝50 nmol ml-1 min-1；Km＝6.0×10－2 nmolml-1

4、一个二肽酶对二肽Ala-Gly和二肽Leu-Gly的Km分别为2.8×10-4和3.5×10-2，哪一个二肽是酶的最适底物？该酶的两个非竞争性抑制剂的Ki值分别为5.7×10-2和2.6×10-4。哪一个是最强的抑制剂？

答：Ala-Gly是最适底物；Ki值最小的那个是最强的抑制剂。

5、根据米式方程求（a）Kcat为30s-1，Km为0.005M的酶，在底物浓度为多少时，酶促反应的速度为1/4 Vmax？（b）底物浓度为1/2Km，2 Km和10 Km时，酶促反应的速率分别相当于多少Vmax？ 答：（a）1.7×10-3M（b）0.33; 0.66; 0.91

6、延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成L-苹果酸：见图

该酶由四个相同的亚基组成，分子量为194,000。下面表格中的数据是延胡索酸作为底物，初始水化速率是在pH5.7，25℃下，酶浓度2×10-6M时得到的。用双倒数作图求出延胡索酸酶在这些条件下的Vmax，kcat和Km。 见图

答：首先要分别计算出底物浓度和产物生成初始速度的倒数（注意在计算和绘图过程中选取合适的数值及单位），然后作图。1/Vmax＝0.20mmol- L min 所以Vmax＝5.0mmol L-1min-1 －1/Km＝－0.5mM-1 Km＝2.0mM或2.0×10-3M kcat可以通过用Vmax除以[E]total而得到，[E]total为酶活性中心的浓度。因为延胡索酸酶由4个相同的亚基构成，即每一个四聚体的酶分子有四个活性部位，浓度为2×10-6M的延胡索酸酶可以表示为8×10-6M浓度的活性部位，或8×10-3mmol.L－1。kcat的单位为S－1。 7、红细胞中的碳酸酐酶（Mr30000），具有很高的转换数。它催化CO2的可逆水合反应。 H2O十CO2＝＝H2CO3 此反应对CO2从组织运往肺部很重要。如果10mg的纯碳酸酐酶，37℃下一分钟内以最大速度可催化0.3g CO2的水合反应。碳酸酐酶的转换数（Kcat）是多少？。 答：2.0×107min-1或3.4×105s-1

2+2++

8、许多酶会受到重金属离子，如Hg、Cu、Ag等的不可逆抑制。这类重金属与酶中的

+++

活性巯基作用而使酶失活。 E-SH＋Ag→E-S-Ag＋H＋Ag

+

与巯基的亲和性如此之大，以至于Ag可以用于-SH的定量滴定。欲使含有1.0mg/ml纯酶的10ml酶液完全失活，需加入0.342mmol的AgNO3。计算此酶的最小分子量。为什么能用此法计算酶的最小分子量？

答：29,000; 需要假定每一个酶分子只含有一个可滴定的巯基。

9、酶溶液加热时，随着时间的推移，酶的催化活性逐渐丧失。这是由于加热导致天然酶的构象去折叠。己糖激酶溶液维持在45℃12分钟后，活性丧失百分之五十。但是若己糖激酶与大量的底物葡萄糖共同维持在 45℃12分钟，则活性丧失仅为3％。请解释，为什么在有底物存在下，己糖激酶的热变性会受到抑制？ 答：酶-底物复合物比单独的酶更稳定。

10、新掰下的玉米的甜味是由于玉米粒中的糖浓度高。可是掰下的玉米贮存几天后就不那么甜了，因为50％糖已经转化为淀粉了。如果将新鲜玉米去掉外皮后浸入沸水几分钟，然后于冷水中冷却，储存在冰箱中可保持其甜味。这是什么道理？

答：采下的玉米在沸水中浸泡数分钟，可以使其中将糖转化成淀粉的酶基本失活，而后将玉米存放在冰箱中，可以使残存的酶处于一种低活性状态，从而保持了玉米的甜度。

辅 酶

1、确定下列各种辅酶，并指出它们是由哪种维生素衍生来的。

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