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1 生物化学 B 练习题参考答案 氨基酸及蛋白质 1 1 先计算各氨基酸的等电点 Gly pI 6 07 Asp pI 2 95 Lys pI 9 80 Lys pI 7 69 2 根据 pH 与 pI 关系判断各氨基酸在不同 pH 下的带电性质 如下 氨基酸 pH 1 0 pH 2 1 pH 4 0 pH 10 0 甘氨酸 Gly 天冬氨酸 Asp 赖氨酸 Lys 组氨酸 His 2 1 R 基为非极性的氨基酸 甘氨酸 Gly 丙氨酸 Ala 缬氨酸 Val 亮氨酸 Leu 异亮 氨酸 Ile 甲硫氨酸 Met 脯氨酸 Pro 苯丙氨酸 Phe 色氨酸 Trp 2 R 基为不带电荷极性的氨基酸 丝氨酸 Ser 苏氨酸 Thr 半胱氨酸 Cys 天冬酰胺 Asn 谷氨酰胺 Gln 酪氨酸 Tyr 3 R 基为带正电荷极性的氨基酸 精氨酸 Arg 赖氨酸 Lys 组氨酸 His 4 R 基为带负电荷极性的氨基酸 谷氨酸 Glu 天冬氨酸 Asp 3 脯氨酸 Pro 为亚氨基酸 除甘氨酸 Gly 外都有旋光性 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨 酸的 R 基团非极性较强 互相排斥 可使 a 螺旋变得不稳定 4 组氨酸在生理 pH 条件下具有缓冲作用 在 pH6 0 时带净正电荷的氨基酸主要有赖氨酸 精氨酸 组氨酸 5 在 pH3 左右 氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸 A2 中性氨基酸 A 酸性氨基酸 A0 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 6 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 7 pI 2 09 3 86 2 2 98 8 具有紫外吸收能力的氨基酸有 Trp Tyr Phe 其中以 Trp 的吸收最强 9 天然蛋白质在受到物理或化学因素 如热 酸 碱 紫外线 脲 表面张力等 影响时 生物活性丧失 不对称性增加及其它理化性质发性改变的现象 称为蛋白质变性 其实 质是蛋白质分子中次级键被破坏 一级结构完好 10 由 1 知 A 肽的 N 末端为 Asp 或 Asn 由 2 知 A 肽的 C 天端为 Val 2 由 3 知 其中第一个小肽因 pH6 4 时净电荷为 0 故 Glu 和 Asp 中有且仅有一个是 酰胺形式 同时由 1 及胰蛋白酶的专一性知该小肽为 Asp n Glu n Ala Tyr Lys 第二小 肽因生成 DNP His 故 N 末端为 His 又在 pH6 4 净电荷为正及 2 中结果知该小肽为 His Gln Val 由 4 知 第一小肽在 pH6 4 净电荷为 0 故 Asp 为酰胺形式 即 Asn 因此第 3 中第一小肽中 Glu 为酸性形式 此三个氨基酸序列为 Asn Ala Tyr 第二个小肽在 pH6 4 净 电荷为正 进一步验证了二个 Glu 中有一个是酰胺形式即 Gln 联合 3 中第一小肽和 4 中第一小肽的结构知 3 中第一小肽序列为 Asn Ala Tyr Glu Lys 再将此与 3 中第二小肽 His Gln Val 联合知 A 肽的序列为 Asn Ala Tyr Glu Lys His Gln Val 11 SDS 十二烷基硫酸钠 为蛋白质变性剂 它与蛋白质定量结合后使蛋白质全部带负电 荷 并且使蛋白质全部形成近似于椭球形 因此在聚丙烯酰胺凝胶电泳时蛋白质全部向 正极移动 迁移率仅取决于蛋白质分子大小 根据标准分子量大小与收集的洗脱液体积 即与迁移率对应 对数直线关系即可根据求知蛋白质的洗脱液体积求出未知蛋白质的 分子量 12 BPG 2 3 二磷酸甘油酸 对血红蛋白 氧合曲线的影响如右图所示 BPG 降低了血红蛋白 对氧的亲和力 正常人从海平面到高山上血液中的 BPG 浓度会从 5mmol L 升高到 8mmol L 这一变化 使得血红蛋白的氧合 S 形曲线向右移 即降低了血 红蛋白对氧的亲和力 从图中可知在海平面上血液从肺到组织中的 Y 0 38 若没有 BPG 效应 则在高山环境中 Y 0 30 而因有 BPG 效应后 Y 0 37 即能够提供更多的氧为 组织所用 几乎与平地 Y 0 38 差不多 从而保证人在高山环境中适应 13 C 14 蛋白质凝胶过滤的基本原理是不同大小的蛋白质流经凝胶时 分子大的不能进入凝胶孔 内的网状结构而直接随溶剂在凝胶珠之间的孔隙向下流 最后最先流出柱子 而分子小 的蛋白质因要流经网状凝胶孔 故而流经的路途相对于大分子蛋白质要长得多 因此最 后流出凝胶柱 即最后才被洗脱出来 盐溶是指向蛋白质溶液中加入少量的中性盐时会 增加蛋白质的溶解度 此现象称为盐溶 若向蛋白质溶液中加入大量中性盐时反而会因 自由水成为盐离子的水化水而降低蛋白质的溶解度合使其从溶液中析出 此现象称为盐 析 15 该肽为一环肽 结构如下 N Met Ala Phe Arg Cys Cys C 3 Gly Ala Lys Tyr Asp Cys Phe 16 N Val Lys Arg His Gly 17 N Gln Trp Lys Trp Glu 18 1 此肽未经糜蛋白酶处理时 与 FDNB 反应不产生 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 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键 由已知两肽段氨 基酸组成 Ala Tyr Ser 和 Pro Phe Lys Arg 可得 Tyr 和 Phe 3 由 2 得的两肽段分别与 FDNB 反应 分别产生 DNP Ser 和 DNP Lys 可知该两 肽段的 N 末端分别为 Ser 和 Lys 结合 2 可得 Ser Ala Tyr 和 Lys Phe 4 胰蛋白酶专一断裂 Arg 或 Lys 残基的羧基参与形成的肽键 由题生成的两肽段氨 基酸组成 Arg Pro 和 Phe Tyr Lys Ser Ala 可得 Pro Arg 和 Lys 综合 2 3 4 可得此肽一级结构为 环肽 序列为 Lys Pro Arg Phe Ser Ala Tyr 19 胰蛋白酶酶专一水解 Lys 和 Arg 残基的羧基参与形成的肽键 故该四肽中含 Lys 或 Arg 一肽段在 280nm 附近有强光吸收且 Pauly 反应和坂口反应 检测胍基的 呈阳性 说明 该肽段含 Tyr 和 Arg 溴化氰专一断裂 Met 残基的羧基参加形成的肽键 又因生成了与 茚三酮反应呈黄色的氨基酸 故该肽段为 Met Pro 所以该四肽的氨基酸组成为 Tyr Arg Met Pro 即 YRMP 20 1 用羧肽酶 A 和 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 残基的羧基参与形成的肽键 该十肽在胰蛋白酶处理 后产生了两个四肽和有利的 Lys 说明十肽中含 Lys 或 Arg Lys Lys 或 Arg Lys Lys Arg Lys 四种可能的肽段 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 残基的羧基端肽键 处理该十肽后 产生一个四肽和一个 六肽 则可知该十肽第四位为 Arg 4 溴化氰只断裂由 Met 残基的羧基参加形成的肽键 处理该十肽后产生一个八肽和 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 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键 处理该十肽 后 产生两个三肽和一个四肽 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 可知该十肽的氨基酸序列为 4 Ser Glu Tyr Arg Lys Lys Phe Met Asn Pro 21 16 25 22 氨基 氢离子 23 牛胰岛素 24 Gly Arg Met 和 Ala Pro 25 高 26 C 27 纤维状蛋白质 球状蛋白质 和 膜蛋白质 28 Lys Arg Pro 29 氢键 范德华力 疏水作用力 离子键 和 二硫键 30 疏水作用力 螺旋 折叠 转角 无规卷曲 31 氢键 疏水 32 螺旋 折叠 33 S 双曲线 S 形曲线 波尔效应 和 BPG 效应 34 盐析 有机溶剂沉淀 重金属盐沉淀 生物碱或某些酸沉淀 热变性沉淀等 35 谷氨酸 缬氨酸 36 空间结构 二硫 氢 复性 37 苯异硫氰酸酯 氨基和羧基 紫色 黄 色 38 B 39 B 40 C 41 C 42 D 43 A 44 C 45 C 46 B 47 C 48 A 49 C 50 C 51 C 52 E 53 A 54 A 55 C 56 B 57 C 58 D 59 B 60 D 61 B 62 E 64 BC 65 B 66 A 67 C 68 B 69 1 螺旋中每个残基绕轴旋转 100 沿轴上升 0 15nm 故该 螺旋的轴长为 78 0 15nm 11 7nm 2 螺旋每圈螺旋占 3 6 个氨基酸残基 故该 螺旋圈数为 78 3 6 圈 螺旋的直 径约为 0 5nm 故每圈轴长为 0 5 nm 完全伸展的 螺旋长度约为 0 5 78 3 6 34 01nm 70 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 71 贮存过时的红血球经酵解途径代谢 BPG BPG 浓度下降 Hb 对 O2的亲和力增加 致 使不能给组织供氧 接受这种 BPG 浓度低的输血 病人可能被窒息 72 1 峰高或面积代表氨基酸的丰度即含量的高低 2 Asp 和 Glu 的等电点都小于 3 25 所以阳离子交换树脂都不吸附 谷氨酸的侧链基团比天冬氨酸大 空间阻力大 所以后 被洗脱出来 73 长度 15210 120 126 个氨基酸残基 126 0 15 18 9nm 圈数 126 3 6 35 圈 5 74 对 75 对 76 错 77 对 78 错 79 错 80 错 81 错 82 错 83 错 84 对 85 对 86 错 87 错 88 对 89 错 90 错 91 对 92 错 93 错 94 对 95 错 96 错 97 错 98 错 99 对 100 错 101 错 102 错 103 对 104 对 105 错 106 对 107 错 108 错 109 对 110 错 108 错 109 错 110 对 111 对 112 对 113 错 114 对 115 错 116 错 117 错 118 错 119 错 120 天然蛋白质在受到物理或化学因素 如热 酸 碱 紫外线 脲 表面张力等 影响 时 生物活性丧失 不对称性增加及其它理化性质发性改变的现象 称为蛋白质变性 其实质是蛋白质分子中次级键被破坏 一级结构完好 121 在球状蛋白质的一级结构顺序上 相邻的二级结构单元常常在三维折叠中相互靠近 彼此作用 在局部区域形成规则的二级结构聚集体 称为超二级结构 在超二结构基础 上 多肽链可折叠成球状蛋白质的三级结构 常见的超二级结构有 等三种组合形式 122 多肽链在二级结构或超二级结构基础是形成三级结构的局部折叠区 它是相对独立的 紧密球状实体 称为结构域 123 增加二氧化碳浓度或分压或者降低 pH 值 能够提高血红蛋白亚基的协同效应 降低 血红蛋白对氧的亲和力 氧合曲线向右移动 此称为波尔效应 它对血液输送氧功能具 有重要意义 124 蛋白质的主链折叠时靠氢键来维系其稳定的形成有规则的高级结构 主要的二级结构 元件有 螺旋 折叠 转角 无规卷曲 125 蛋白质变性后 若变性因素去除 变性的蛋白质又可重新恢复其天然构象 全部或部 分恢复其生物活性 此现象称为蛋白质的复性 126 血红蛋白分子遗传缺陷造成的一种疾病 病人的大部分红细胞呈镰刀状 其特点是病 人的血红蛋白 亚基 N 端的第六个氨基酸残缺是缬氨酸 vol 而不是下正常的谷氨 酸残基 Ghe 127 也叫做分子排阻层析 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 128 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 129 在去污剂十二烷基硫酸钠存在下的聚丙烯酰氨凝胶电泳 SDS PAGE 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 13