生物化学王镜岩第三版课后习题解答

1第三章 氨基酸提要-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 -、-或 -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（H 3N+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 -氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应。-NH 2与 2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用产生相应的 DNP-氨基酸（Sanger 反应） ；-NH 2与苯乙硫2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 -氨基酸的 -碳是一个手性碳原子，因此 -氨基酸具有光学活性。比旋是 -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 氨基酸的简写符号名称 三字 单 名称 三 单3母符号字母符号字母符号字母符号丙氨酸(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 W4组氨酸(histidine) His H酪氨酸(tyrosine)Tyr Y异亮氨酸(isoleucine)Ile I 缬氨酸(valine) Val VAsn 和/或Asp Asx B Gln 和/或 GluGls Z2、计算赖氨酸的 -NH 3+20%被解离时的溶液PH。9.9解：pH = pKa + lg20% pKa = 10.53 (见表 3-3，P133)pH = 10.53 + lg20% = 9.833、计算谷氨酸的 -COOH 三分之二被解离时的溶液 pH。4.6解：pH = pKa + lg2/3 pKa = 4.25pH = 4.25 + 0.176 = 4.4264、计算下列物质 0.3mol/L 溶液的 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 6.0555、根据表 3-3 中氨基酸的 pKa 值，计算下列氨基酸的 pI 值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。pI:6.02;5.02;3.22;10.76解：pI = 1/2（pKa1+ pKa2）pI(Ala) = 1/2（2.34+9.69）= 6.02pI(Cys) = 1/2（1.71+10.78）= 5.02pI(Glu) = 1/2（2.19+4.25）= 3.22pI(Ala) = 1/2（9.04+12.48）= 10.766、向 1L1mol/L 的处于等电点的甘氨酸溶液加入0.3molHCl，问所得溶液的 pH 是多少？如果加入0.3mol NaOH 以代替 HCl 时，pH 将是多少？pH：2.71；9.23解：pH1=pKa1+lg(7/3)=2.71pH2=pKa2+lg(3/7)=9.237、将丙氨酸溶液（400ml）调节到 pH8.0，然后向该溶液中加入过量的甲醛，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的含量为多少克？4.45g8、计算 0.25mol/L 的组氨酸溶液在 pH6.4 时各种离子形式的浓度（mol/L） 。His 2+为 1.7810-64，His +为 0.071，His 0为 2.810-4解：由 pH=pK1+lg（His 2+/10-6.4）=pKr+lg（His +/His2+）=pK2+lg（His 0/ His+）得 His2+为 1.7810-4，His +为 0.071，His 0为 2.810-49、说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐（相对分子质量=209.6；咪唑基 pKa=6.0）和 1mol/L KOH 配制 1LpH6.5 的 0.2mol/L 组氨酸盐缓冲液的方法取组氨酸盐酸盐 41.92g(0.2mol)，加入352ml 1mol/L KOH，用水稀释至 1L10、为什么氨基酸的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 -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，定量释放的 CO2可用测压法测量，从而计算出参加反应的氨基酸量。11、L-亮氨酸溶液（3.0g/50ml 6mol/L HCl）在20cm 旋光管中测得的旋光度为+1.81。计算 L-亮氨酸在 6mol/L HCl 中的比旋（a） 。a=+15.1712、标出异亮氨酸的 4 个光学异构体的（R，S）构型名称。参考图 3-1513、甘氨酸在溶剂 A 中的溶解度为在溶剂 B 中的4 倍，苯丙氨酸在溶剂 A 中的溶解度为溶剂 B 中的两倍。利用在溶剂 A 和 B 之间的逆流分溶方法将甘氨酸和苯丙氨酸分开。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 个分溶管组成的逆流分溶系统时，甘氨酸和苯丙氨酸各在哪一号分溶管中含量最高？（2）在这样的管中每种氨基酸各为多少毫克？（1）第 4 管和第 3 管；（2）51.2mg Gly+24mg Phe 和 38.4mgGly+36mg Phe解：根据逆流分溶原理，可得：对于 Gly：Kd = CA/CB = 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 = CA/CB = 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+8/278故利用 4 个分溶管组成的分溶系统中，甘氨酸和苯丙氨酸各在 4 管和第 3 管中含量最高，其中：第 4 管：Gly：64/125100=51.2 mg Phe：8/2781=24 mg第 3 管：Gly：48/125100=38.4 mg Phe：12/2781=36 mg14、指出在正丁醇：醋酸：水的系统中进行纸层析时，下列混合物中氨基酸的相对迁移率（假定水相的 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；GluAsp；Tyr AlaSerHis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)和赖氨酸(pI=5.98)的柠檬酸缓冲液，加到预先同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中，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9的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸(A 2+)中性氨基酸( A+)酸性氨基酸(A 0)。因此氨基酸的洗出顺序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最后是碱性氨基酸，由于氨基酸和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 蛋白质的共价结构10提要蛋白质分子是由一条或多条肽链构成的生物大分子。多肽链是由氨基酸通过肽键共价连接而成的，各种多肽链都有自己特定的氨基酸序列。蛋白质的相对分子质量介于 6000 到 1000000 或更高。蛋白质分为两大类：单纯蛋白质和缀合蛋白质。根据分子形状可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质和膜蛋白质。此外还可按蛋白质的生物学功能分类。为了表示蛋白质结构的不同组织层次，经常使用一级结构、二