生物化学 问答题.doc

蛋白质化学四、问答题1什么是蛋白质的一级结构？为什么说蛋白质的一级结构决定其空间结构？2什么是蛋白质的空间结构？蛋白质的空间结构与其生物功能有何关系？3举例说明蛋白质的结构与其功能之间的关系。4蛋白质的螺旋结构有何特点？5蛋白质的折叠结构有何特点？6简述蛋白质变性作用的机制。7什么是蛋白质的变性作用？蛋白质变性后哪些性质会发生改变？8蛋白质有哪些重要功能。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/L HCl、-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？（1）测定小肽的氨基酸序列。（2）鉴定肽的氨基末端残基。（3）不含二硫键的蛋白质的可逆变性；如有二硫键存在时还需加什么试剂？（4）在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。（4）在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。（5）在赖氨酸和精氨酸残基羧基侧水解肽键。10分别指出下列酶能否水解与其对应排列的肽，如能，则指出其水解部位。肽 酶(1)Phe-Arg-Pro 胰蛋白酶(2)Phe-Met-Leu 羧肽酶B(3)Ala-Gly-Phe 胰凝乳蛋白酶(4)Pro-Arg-Met 胰蛋白酶11用下列哪种试剂最适合完成以下工作:溴化氰、尿素、-巯基乙醇、胰蛋白酶、过酸、丹磺酰氯(DNS-Cl)、6mol/L盐酸、茚三酮、苯异硫氰酸(异硫氰酸苯酯)、胰凝乳蛋白酶。(1)测定一段小肽的氨基酸排列顺序(2)鉴定小于10-7克肽的N-端氨基酸(3)使没有二硫键的蛋白质可逆变性。如有二硫键，应加何种试剂？(4)水解由芳香族氨基酸羧基形成的肽键(5)水解由甲硫氨酸羧基形成的肽键(6)水解由碱性氨基酸羧基形成的肽键12扼要解释为什么大多数球状蛋白质在溶液中具有下列性质。(1)在低pH时沉淀。(2)当离子强度从零逐渐增加时，其溶解度开始增加，然后下降，最后出现沉淀。(3)在一定的离子强度下，达到等电点pH值时，表现出最小的溶解度。(4)加热时沉淀。(5)加入一种可和水混溶的非极性溶剂减小其介质的介电常数，而导致溶解度的减小。(6)如果加入一种非极性强的溶剂，使介电常数大大地下降会导致变性。13某种溶液中含有三种三肽：A肽：Tyr - Arg - Ser , B肽：Glu - Met - Phe 和C肽：Asp - Pro - Lys , - COOH基团的pKa 为3.8； -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？14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Ala15. 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？16. 胃液（pH1.5）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？何种氨基酸才能提供这样的基团？17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 丹磺酰氯 脲 6mol/LHCl -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。18. 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。19. 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）。20什么是蛋白质的沉淀作用？有哪些沉淀蛋白质的方法？各方法沉淀的机理是什么？21将Asp（pI2.98）、Gly（pI5.97）、Thr（pI6.53）、Lys（pI9.74）的pH为3.0的柠檬酸缓冲液，加到预先用同样缓冲液平衡过的阳离子交换树脂上，然后用该缓冲液洗脱此柱，问这四种氨基酸将按何种顺序洗脱？22何谓蛋白质的变性？哪些因素会导致蛋白质的变性？蛋白质变性的机理是什么？变性蛋白质有何特征？举例说明蛋白质变性的应用。23从Anfinsen的核糖核酸酶进行的变性与复性实验可得到哪些结论？参考答案四、问答题参考答案1答：蛋白质一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序。因为蛋白质分子肽链的排列顺序包含了自动形成复杂的三维结构（即正确的空间构象）所需要的全部信息，所以一级结构决定其高级结构。2答：蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链走向。蛋白质的空间结构决定蛋白质的功能。空间结构与蛋白质各自的功能是相适应的。3答：蛋白质的生物学功能从根本上来说取决于它的一级结构。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的属性或所表现的性质。一级结构相同的蛋白质，其功能也相同，二者之间有统一性和相适应性。4答：（1）多肽链主链绕中心轴旋转，形成棒状螺旋结构，每个螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm，氨基酸之间的轴心距为0.15nm。（2）-螺旋结构的稳定主要靠链内氢键，每个氨基酸的NH与前面第四个氨基酸的CO 形成氢键。（3）天然蛋白质的-螺旋结构大都为右手螺旋。5答：-折叠结构又称为-片层结构，它是肽链主链或某一肽段的一种相当伸展的结构，多肽链呈扇面状折叠。（1）两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或肽段）侧向聚集在一起，通过相邻肽链主链上的氨基和羰基之间形成的氢键连接成片层结构并维持结构的稳定。（2）-折叠结构有平行排列和反平行排列两种。（3）氨基酸之间的轴心距为0.35nm（反平行式）和0.325nm（平行式）。6答：维持蛋白质空间构象稳定的作用力是次级键，此外，二硫键也起一定的作用。当某些因素破坏了这些作用力时，蛋白质的空间构象即遭到破坏，引起变性，但共价键不破坏，即二硫健与肽键保持完好。7答：蛋白质变性作用是指在某些因素的影响下，蛋白质分子的空间构象被破坏，并导致其性质和生物活性改变的现象。蛋白质变性后会发生以下几方面的变化：（1）生物活性丧失；（2）理化性质的改变，包括：溶解度降低，因为疏水侧链基团暴露；结晶能力丧失；分子形状改变，由球状分子变成松散结构，分子不对称性加大；粘度增加；光学性质发生改变，如旋光性、紫外吸收光谱等均有所改变。（3）生物化学性质的改变，分子结构伸展松散，易被蛋白酶分解。8 答：蛋白质的重要作用主要有以下几方面：（1）生物催化作用：酶是蛋白质，具有催化能力，新陈代谢的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。（2）结构蛋白：有些蛋白质的功能是参与细胞和组织的建成。（3）运输功能：如血红蛋白具有运输氧的功能。（4）运动功能：收缩蛋白（如肌动蛋白和肌球蛋白）与肌肉收缩和细胞运动密切相关。（5）激素功能：动物体内有些激素是蛋白质或多肽，是调节新陈代谢的生理活性物质。（6）免疫功能：抗体是蛋白质，能与特异抗原结合以清除抗原的作用，具有免疫功能。（7）贮藏蛋白：有些蛋白质具有贮藏功能，如植物种子的谷蛋白可供种子萌发时利用。（8）接受和传递信息：生物体中的受体蛋白能专一地接受和传递外界的信息。（9）控制生长与分化：有些蛋白参与细胞生长与分化的调控。（10）毒蛋白：能引起机体中毒症状和死亡的异体蛋白，如细菌毒素、蛇毒、蝎毒、蓖麻毒素等。9 答：（a）异硫氢酸苯酯；（b）丹磺酰氯；（c）脲、-巯基乙醇；（d）胰凝乳蛋白酶；（e）CNBr; （f）胰蛋白酶。10 答：（1）不能，因为Arg与Pro连接。（2）不能，因为羧肽酶B仅仅水解C-末端为Arg或Lys的肽。（3）不能，因为胰凝乳蛋白酶主要水解Phe，Trp，Tyr和Leu的羧基形成的肽键。（4）能，胰蛋白酶可作用于Arg和Met之间的肽键，产物为Pro-Arg和Met.11 答 (1)苯异硫氰酸（2）丹磺酰氯（3）尿素，如有二硫键应加-巯基乙醇使二硫键还原。（4）胰凝乳蛋白酶（5）溴化氰（6）胰蛋白酶12答（1）在低pH时，羧基质子化，这样蛋白质分子带有大量的净正电荷，分子内正电荷相斥使许多蛋白质变性，并随着蛋白质分子内部疏水基团向外暴露使蛋白质溶解度降低，因而产生沉淀。（2）加入少量盐时，对稳定带电基团有利，增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐离子浓度的增加，盐离子夺取了与蛋白质结合的水分子，降低了蛋白质的水合程度，使蛋白质水化层破坏，而使蛋白质沉淀。（3）在等电点时，蛋白质分子之间的静电斥力最小，所以其溶解度最小。（4）加热会使蛋白质变性，蛋白质内部的疏水基团被暴露，溶解度降低。从而引起蛋白质沉淀。（5）非极性溶剂减少了表面极性基团的溶剂化作用，促使蛋白质分子之间形成氢键，从而取代了蛋白质分子与水之间的氢键。（6）介电常数的下降对暴露在溶剂中的非极性基团有稳定作用，结果促使蛋白质肽链展开而导致变性。13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pH6.0的条件下各肽带有的净电荷为：A肽+1，B肽1，C肽0；在pH2.0的条件下净电荷分别为A肽+2，B肽+1，C肽+2，在pH13.0的条件下净电荷分别为A肽2，B肽2，C肽2。14答：（a）Asp（b）Met（c）Glu（d）Gly（e）Ser15 答：（a）32,100g/mol（b）2 16.答：COO- ；Asp与Glu 17 答：（a）异硫氰酸苯酯。（b）丹磺酰氯。（c）脲；-巯基乙醇还原二硫键。（d）胰凝乳蛋白酶。（e）CNBr。 （f）胰蛋白酶18答：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe 19答：对肌红蛋白氧亲和性的影响：（a）降低 （b）增加 （c）降低20答：蛋白质在水溶液中可形成亲水的胶体，蛋白质从胶体溶液析出的现象称为蛋白质沉淀作用。沉淀蛋白质的方法有： 盐析法：在蛋白质溶液中加入高浓度的强电解质溶液如硫酸铵、硫酸钠等，蛋白质从溶液中产生沉淀。 机理：破坏了蛋白质分子表面的水化膜和双电层（净电荷），蛋白质溶液失去稳定性而产生沉淀。 有机溶剂沉淀法：乙醇、丙酮等有机溶剂可使蛋白质产生沉淀。 机理：降低溶液的介电常数，也破坏了蛋白质的水化膜，蛋白质产生沉淀，但必须低温操作，以防止蛋白质的变性。等电点沉淀法：用稀酸或稀碱调节蛋白质的溶液于某蛋白质等电点处，该蛋白质沉淀析出。机理：中和蛋白质表面水化膜。 重金属沉淀法：蛋白质在等电点以上的pH下，易于重金属产生沉淀。机理：重金属与带负电的蛋白质羧基结合产生不可逆沉淀。21答：在pH为3.0上述四种氨基酸带电状态分别为Asp（0）、Gly（）、Thr（）、Lys（），因而与阳离子交换树脂结合的牢固程度从小到大排列为：Asp、GlyThr、Lys；因Thr为亲水氨基酸，随洗脱液的流动较Gly更易洗脱，故四种氨基酸的洗脱顺序为：Asp Thr Gly Lys。22答：蛋白质变性作用是指天然的蛋白质在一些物理或化学因素的影响下，使其失去原有的生物学活性，并伴随着其物理、化学性质的改变称为蛋白质的变性。使蛋白质变性的因素有：（1）物理因素：加热、剧烈的机械搅拌、辐射、超声波处理等；（2）化学因素：强酸、强碱、重金属、盐酸胍、尿素、表面活性剂等。蛋白质变性的机理：维持蛋白质高级结构的次级键破坏，二级以上的结构破坏，蛋白质从天然的紧密有序的状态变成松散无序的状态，但一级结构保持不变。蛋白质变性后会发生以下几方面的变化：（1）生物活性丧失；（2）理化性质的改变，包括：溶解度降低，结晶能力丧失；粘度增加；光学性质发生改变，如旋光性改变、紫外吸收增加； （3）侧链反应增强； （4）对酶作用敏感，易被蛋白酶水解。蛋白质变性的应用： （1）加热煮熟食物时食物蛋白质变性既有利于食物蛋白质的消化吸收，也可使食物中的致病菌中的蛋白质变性使其失去原有的生物学活性达到消毒灭菌的目的，使食物安全可靠；（2）酒精消毒也是微生物蛋白质在酒精作用下产生变性；（3）剧烈地搅打蛋清，蛋清变稠也是由于蛋清蛋白发生变性；（4）面团在搓揉过程中面筋蛋白质发生变性，体积增加，易混入气体使面团变得松软有弹性等。23答：Anfinsen的核糖核酸酶进行的变性与复性实验证明：蛋白质的一级结构决定其高级结构，而特定的高级结构是蛋白质具有活性的基础。核酸化学四、问答题1DNA热变性有何特点？Tm值表示什么？2将核酸完全水解后可得到哪些组分?DNA和RNA的水解产物有何不同？3计算：T7噬菌体DNA，其双螺旋链的相对分子质量为2.5107。计算DNA链的长度（设核苷酸的平均相对分子质量为650）。4在稳定的DNA双螺旋中，哪两种力在维系分子立体结构方面起主要作用？5有二个DNA样品，分别来自两种未确认的细菌，两种DNA样品中的腺嘌呤碱基含量分别占它们DNA总碱基的32和17。这两个DNA样品的腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶的相对比例是多少？其中哪一种DNA是取自温泉（64）环境下的细菌，哪一种DNA是取自嗜热菌？答案的依据是什么？6简述tRNA二级结构的组成特点及其每一部分的功能。7简述下列因素如何影响DNA的复性过程：（1）阳离子的存在；（2）低于Tm的温度；（2）高浓度的DNA链。8计算(1)分子量为3105的双股DNA分子的长度。（2）这种DNA一分子占有的螺旋圈数。（一个互补的脱氧核苷酸残基对的平均分子量为618）.9试述与蛋白质生物合成有关的三种主要的RNA的生物功能。10如果人体有1014个细胞，每个体细胞的DNA量为6.4109个碱基对。试计算人体DNA的总长度是多少？是太阳-地球之间距离（2.2109公里）的多少倍？11列述DNA双螺旋结构要点，并说明该螺旋模型提出的意义。12RNA的功能多样性表现在哪几方面？13以克为单位计算从地球延伸到月亮（约320,000km）这么长的双链DNA的重量：已知双链DNA每1000对核苷酸重110-18克，每对碱基对长0.34nm。14.解释为什么双链DNA变性时紫外吸收增加？参考答案四、问答题参考答案：1答：将DNA的稀盐溶液加热到70100几分钟后，双螺旋结构即发生破坏，氢键断裂，两条链彼此分开，形成无规则线团状，此过程为DNA的热变性，有以下特点：变性温度范围很窄，260nm处的紫外吸收增加；粘度下降；生物活性丧失。Tm值代表核酸的变性温度（熔解温度、熔点）。在数值上等于DNA变性时摩尔磷消光值（紫外吸收）达到最大变化值半数时所对应的温度。2答： (2.5107/650) 0.34 = 1.3 104nm = 13m。3. 答：（5）GCGCAATATTTTGAGAAATATTGCGC-3，含有回文序列；单链内可形成发卡结构；双链可形成十字结构。4答：在稳定的DNA双螺旋中，碱基堆积力和碱基配对氢键在维系分子立体结构方面起主要作用。5. 答：一个DNA含量为32A、32T、18G和18C，另一个为17A、17T、33G和33C，均为双链DNA。前一种取自温泉的细菌，后一种取自嗜热菌，因为其GC含量高，变性温度高因而在高温下更稳定。6答：tRNA的二级结构为三叶草结构。其结构特征为：（1）tRNA的二级结构由四臂、四环组成。已配对的片断称为臂，未配对的片断称为环。（2）叶柄是氨基酸臂。其上含有CCA-OH3，此结构是接受氨基酸的位置。（3）氨基酸臂对面是反密码子环。在它的中部含有三个相邻碱基组成的反密码子，可与mRNA上的密码子相互识别。（4）左环是二氢尿嘧啶环（D环），它与氨基酰-tRNA合成酶的结合有关。（5）右环是假尿嘧啶环（TC环），它与核糖体的结合有关。（6）在反密码子与假尿嘧啶环之间的是可变环，它的大小决定着tRNA分子大小。7答：（1）阳离子的存在可中和DNA中带负电荷的磷酸基团，减弱DNA链间的静电作用，促进DNA的复性；（2）低于Tm的温度可以促进DNA复性；（3）DNA链浓度增高可以加快互补链随机碰撞的速度、机会，从而促进DNA复性。8答：（1） （3105/61810）3.4165.0 （nm）（2） 3105/6181048.5（圈）9答：mRNA：信使RNA，它将DNA上的遗传信息转录下来，携带到核糖体上，在那里以密码的方式控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，作为蛋白质合成的直接模板； rRNA是核糖体RNA，与蛋白质共同形成核糖体，核糖体不仅是蛋白质合成的场所，还协助或参与了蛋白质合成的起始与转肽反应；tRNA是转运RNA，与合成蛋白质所需要的单体：氨基酸形成复合物，将氨基酸转运到核糖体中mRNA的特定位置上。10答：（1）每个体细胞的DNA的总长度为：6.41090.34nm = 2.176109 nm= 2.176m（2）人体内所有体细胞的DNA的总长度为：2.176m1014 = 2.1761011km（3）这个长度与太阳-地球之间距离（2.2109公里）相比为：2.1761011/2.2109 = 99倍11答： DNA双螺旋的结构特点有：（1）两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互相缠绕形成右手螺旋； （2）每圈螺旋由10对碱基组成，双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为 0.34nm，两核苷酸之间的夹角是36； （3）碱基位于结构的内侧，而亲水的戊糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，形成螺旋的骨架； （4）碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行，双螺旋结构表面有两条螺形沟，一大一小； （5）碱基按A=T，GC配对互补，彼此以氢键相连。该螺旋提出的意义：直接揭示了遗传信息的传递机制，引发了人类对生物遗传性了解的一场革命。12答：RNA的功能多样性表现于：（1） 控制蛋白质的生物合成：有三种RNA 参与了蛋白质的合成：rRNA：构成核糖体是蛋白质的合成场所； tRNA：在蛋白质合成过程中携带氨基酸参与蛋白质的合成， 是将mRNA的核苷顺序翻译成蛋白质的氨基酸顺序的“适配器分子”； mRNA：是蛋白质合成的模板，指导蛋白质的合成。 （2） 作用于RNA转录后的加工：asRNA。 （3） 生物催化：核酶具有催化功能。 （4） 遗传信息的加工与进化。 （5） 病毒RNA是遗传信息的携带者。 13答：该DNA的碱基对数320,0001012/0.34=9.41017bp 该DNA的重量9.41013110189.4104(g)14答：DNA 分子中碱基上的共轭双键使 DNA 分子具有吸收260 nm 紫外光的特性，在 DNA 双螺旋结构中碱基藏 入螺旋内侧，紫外吸收较弱。变性时 DNA 双螺旋解开，于是碱基外露，更有利于紫外吸收，故而产生增色效应。酶化学四、问答题1简述酶作为生物催化剂与一般化学催化剂的共性及其特性？2在很多酶的活性中心均有His残基参与，请解释？3怎样证明酶是蛋白质？4对活细胞的实验测定表明，酶的底物浓度通常就在这种底物的Km值附近，请解释其生理意义？为什么底物浓度不是大大高于Km或大大低于Km呢？5为什么蚕豆必须煮熟后食用，否则容易引起不适？6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？7由酶总浓度特定的某一酶促反应SP中，得到下表数据， S mol/LV(mol/L.min)6.2510615.07.5010556.31.0010460.01.0010374.91.0010275.01.0010175.01.0075.0求：(1)Vmax和Km；(2)为什么当 S1.010-2mol/L时，V为常数？(3) S0.1mol/L时,游离酶浓度E是多少？(4)当S=2.510-5mol/L.min 时，求反应前5分钟内生成产物的总mol数。(5)当Et增加一倍时，Vmax与Km各是多少？8试述温度、pH对酶促反应速度的影响及其影响机理。9什么是酶的专一性？酶的专一性分几类？举例说明。10比较酶的三种可逆抑制作用的作用特点。参考答案四、问答题1答：（1）共性：用量少而催化效率高；仅能改变化学反应的速度，不改变化学反应的平衡点，酶本身在化学反应前后也不改变；可降低化学反应的活化能。 （2）特性：酶作为生物催化剂的特点是催化效率更高，具有高度的专一性，因容易失活而具有反应条件温和性，活力可调节控制并与辅助因子有关。2答：酶蛋白分子中组氨酸的侧链咪唑基pK值为6.07.0,在生理条件下，一半解离，一半不解离，因此既可以作为质子供体（不解离部分），又可以作为质子受体（解离部分），既是酸，又是碱，可以作为广义酸碱共同催化反应，因此常参与构成酶的活性中心。3答：（1）酶能被酸、碱及蛋白酶水解，水解的最终产物都是氨基酸，证明酶是由氨基酸组成的。（2）酶具有蛋白质所具有的颜色反应，如双缩脲反应、茚三酮反应、米伦反应、乙醛酸反应。（3）一切能使蛋白质变性的因素，如热、酸碱、紫外线等，同样可以使酶变性失活。（4）酶同样具有蛋白质所具有的大分子性质，如不能通过半透膜、可以电泳等。（5）酶同其他蛋白质一样是两性电解质，并有一定的等电点。总之，酶是由氨基酸组成的，与其他已知的蛋白质有着相同的理化性质，所以酶的化学本质是蛋白质。4答：据VS的米氏曲线，当底物浓度大大低于Km值时，酶不能被底物饱和，从酶的利用角度而言，很不经济；当底物浓度大大高于Km值时，酶趋于被饱和，随底物浓度改变，反应速度变化不大，不利于反应速度的调节；当底物浓度在Km值附近时，反应速度对底物浓度的变化较为敏感，有利于反应速度的调节。5蚕豆等某些植物种子含有胰蛋白酶抑制剂，煮熟后胰蛋白酶抑制剂被破坏，否则食用后抑制胰蛋白酶活性，影响消化，引起不适。6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。7答：(1)从表中数据呈现规律可以看出，该酶促反应动力学符合米氏方程。当S0.01mol/L，反应速度不随S的变化而变化，即达到最大反应速度：Vmax75.0(mol/L.min)根据米氏方程VVmaxS/（Km+S），将S6.25105 mol/L，V15.0mol/L.min代人方程，得：Km2.5105mol/L(2)当S1.010-2mol/L，此时酶完全被底物结合并达到饱和，即EtES，增加S并不使ES增加，酶促反应速度达到最大。(3) S0.1mol/L时，游离酶浓度EEtES=0 (4)当S=2.510-5mol/L.min 时，反应初速度：V=752.5105/(2.510-52.5105)37.5mol/L.min反应前5分钟生成的产物量为37.55187.5mol/L(5)当Et增加一倍时，Vmax也增加一倍，即150mol/L.minKm与酶浓度无关，保持不变。8答：温度：酶促反应速度存在着最适反应温度，当温度低于此温度，反应速度随温度的增加而增加；高于此温度，反应速度随温度的增加而降低。 机理：低温下，温度升高，反应体系中的活化分子数增加，反应速度增加；当温度增加到一定程度时，引起酶变性失活，反应速度下降。pH：大多数酶促反应速度也存在最适反应pH，在此pH下，酶促反应速度达到最大。机理：pH影响酶活性中心解离基团的解离状态，从而影响与底物的结合状态与反应活性；极端的pH下可导致酶变性失活。 S：在酶的总浓度一定时，较低浓度下反应速度随浓度的增加而增加，但增加的趋势越来越小，最后达到最大反应速度。机理：在酶浓度一定条件下，当底物浓度较低时，底物浓度增加，ES也随之增加，V=k3ES，速度增加；当底物浓度较高时，ES不再随底物浓度增加而增加，即酶被底物饱和，此时酶促反应速度达到最大。E：在底物充足时，酶促反应速度随酶浓度的增加而呈直线上升。 机理：当S远大于E时，E增加，ES增加，速度增加。 激活剂与抑制剂：激活剂加快化学反应速度，抑制剂降低反应速度机理：激活剂通过激活酶或底物、抑制产物等方式加快正反应速度；抑制剂通过与酶可逆或不可逆结合改变酶的空间结构从而抑制酶的活性而达到降低反应速度。9、什么是酶的专一性？酶的专一性分几类？举例说明。答：酶的专一性：酶对所作用的底物的选择性，一种酶只作用于一种或一类底物。根据酶对底物的选择对象不同，酶的专一性分为：绝对专一性：一种酶选择一种底物发生作用。如尿酶只水解尿素。相对专一性；一种酶选择一类底物发生作用，又分键的专一性和基团专一性。键的专一性：酶对所作用的底物的键具有选择性，如：酯酶只作用于酯键。基团专一性：酶对所作用的底物的键及其键一侧或两侧的基团具有选择性。如胰蛋白酶作用于肽键时选择肽键的羧基端氨基酸为赖氨酸或精氨酸。立体专一性：酶对所作用的底物的立体构型具有选择性。如：L氨基酸氧化酶只作用于L氨基酸.几何专一性：酶对作用的底物的顺反异构体的选择性。如顺乌头酸只作用于顺式乌头酸。10比较酶的三种可逆抑制作用的作用特点。答：酶的可逆抑制分为三类：（1）竞争性抑制： A、抑制剂I与底物S在化学结构上相似，能与底物S竞争酶E分子活性中心的结合基团. B、抑制程度取决于抑制剂与底物的浓度比、ES和EI的相对稳定性；C、加大底物浓度，可使抑制作用减弱甚至消除；D、此抑制剂存在下， Vmax不变，Km增加。（2）非竞争性抑制： A、I和S在结构上一般无相似之处，I常与酶分子上结合基团以外的化学基团结合，这种结合并不影响底物和酶的结合；B、Km值不变，Vmax值变小，增加底物浓度并不能减少I对酶的抑制。（3）反竞争性抑制 A、反竞争性抑制剂必须在酶结合了底物之后才能与酶与底物的中间产物结合，该抑制剂与单独的酶不结合；B、反竞争性抑制剂存在下，Km、Vmax都变小。04 维生素与辅酶 四、问答题1请写出维生素B1、B2的名称及它们的辅酶形式，它们是什么酶的辅酶。 2人对烟酸（尼克酸）的需要量为每天7.5毫克。当饮食中给予足量的色氨酸时，尼克酸的需要量可以降低。由此观察，尼克酸与色氨酸的代谢有何联系？当饮食是以玉米为主食，而肉类很少时，人们易得癞皮病，为什么这种情况会导致尼克酸的缺乏，你能给予说明吗？3在一个典型的实验中，给予鸽子的一种实验饲料，浙渐地发现它们无法推持平衡及协调。而且它们的血液及脑中的丙酮酸比正常鸽子高出许多。若喂给鸽子肉汁，则此症状可以防止或改善。你能解释这个现象吗？4试述磺胺类药物抗菌的作用原理5将下列化学名称与B族维生素及其辅酶形式相匹配？（A）泛酸；（B）烟酸；（C）叶酸；（D）硫胺素；（E）核黄素；（F）吡哆素；（G）生物素。（1）B1 ；（2）B2 ；（3）B3 ；（4）B5 ；（5）B6 ； （6）B7 ；（7）B11； （8）B12。()FMN；()FAD；()NAD+；()NADP+；()CoA；()PLP；()PMP；()FH2，FH4；()TPP。6为什么维生素A及D可好几个星期吃一次，而维生素B复合物就必须经常补充？7角膜软化症是因维生素A缺乏，而使眼球乾燥及失去光泽，甚至造成失明。这种疾病危害很多小孩，但很少影响大人。在热带地区，每年约有10000个年纪18到36个月的小孩，因罹患此病而致瞎，相反大人即使食用维生素A缺乏的食物2年以上，结果只是患有夜盲症而已。当给予维生素A，则夜盲症很容易消失。请您解释为什么维生素A缺乏对小孩及大人的影响的差异会这么大？8肾性骨发育不全，或称肾性佝楼症，这种疾病主要是骨骼矿物质排除过多。肾病患者，即使给予均衡饮食，仍然会有肾性骨发育不全发生。请问哪一种维生素与骨骼矿物质化有关？为什么肾脏受损会造成骨骼矿物质排除过多。9何谓维生素缺乏症？试分析其产生原因。10简述维生素A、D、B1、B2、PP、C的生理功能与缺乏症。11列表说明B族维生素与辅酶的关系。参考答案四、问答题1. 答：B1称为硫胺素，辅酶名称为硫胺素焦磷酸，它是脱羧酶的辅酶。B2称为核黄素，辅酶为黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），为氧化还原酶的辅酶。2. 答：烟酸既是生物合成色氨酸所必需的，又可以由色氨酸合成。玉米中色氨酸的含量低。3. 答：硫胺素缺乏。肉汁中含有硫胺素。4. 磺胺类药物与叶酸的组成成分对氨基苯甲酸的化学结构类似。因此，磺胺类药物可与对氨基苯甲酸竞争细菌体内的二氢叶酸合成酶，从而竞争性抑制该酶的活性，使对于磺胺类敏感的细菌很难利用对氨基苯甲酸合成细菌生长所必需的二氢叶酸，最终抑制了细菌的生长和繁殖。人体所必需的叶酸是从食物中获得的，人体不合成叶酸，所以人体用磺胺类药物只是影响了磺胺类敏感的细菌的生长繁殖，而对人体的影响很小，达到治病的目的。5答：（A）（3）（）； （B）（4）（），（）；（C）（7）（）； （D）（1）（）；（E）（2）（），（）； （F）（5）（），（）；（G）（6）。6. 答：维生素A和D是脂溶性的维生素，可以贮存。但B族维生素是水溶性的，不能贮存，即维生素B复合物的高溶解度导致了其快速排泄，所以必须经常补充。7. 答：成熟的肝脏储存维生素A多。8. 答：维生素D3；受损的肾脏妨碍维生素D3完全羟化形成其生物活性形式。9.答：机体因缺乏维生素导致的疾病称为维生素缺乏症。产生原因：(1)维生素的摄入量不足：偏食、挑食、食物加工或储藏不当导致食物中维生素损失等；(2)维生素的吸收障碍：脂肪吸收不良易导致脂溶性维生素的缺乏；(3)特殊生理状态下需要量增加而补充不足：哺乳期妇女、生长发育旺盛的婴幼儿、青少年、病人的恢复时期都需要增加维生素的摄入量而补充不足时；(4)食物以外的维生素供给不足：长期服用抗菌素的病人易导致肠道细菌生成不良，由肠道细菌合成的维生素可能缺乏。10答：Vit A 是视觉细胞内感受弱光的物质视紫红质的组成成分，也是维持上皮组织的结构与功能所必需的物质。缺乏Vit A导致“夜盲症”、干眼病、皮肤干燥、毛发脱落。 Vit D的主要的作用是：促进钙及磷的吸收，有利于骨的生成、钙化。缺乏Vit D时，儿童可发生佝偻病，成人引起软骨病 Vit B1以TPP 形式参与糖代谢，为丙酮酸、-酮戊二酸氧化脱羧酶系的辅酶，Vit B1还可抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱水解。乙酰胆碱有增加肠道蠕动及腺体分泌的作用，有助于消化。缺 Vit B1 ，TPP 不能合成，糖类物质代谢中间产物-酮酸不能氧化脱羧而堆积，造成 “ 脚气病 ” ，另外还导致消化液分泌减少，肠胃蠕动减少，出现食欲不振，消化不良。 Vit B2以辅酶 FMN 及 FAD 的形式参与体内各类氧化还原反应，与糖、脂和氨基酸代谢密切相关，在代谢中主要起氢传递体的作用。Vit B2 缺乏时，可引起口角炎、唇炎、阴囊炎、羞明等症。 Vit PP以辅酶NAD+ 和 NADP+ 参与代谢，在体内是多种不需氧脱氢酶的辅酶，分子中的尼克酰胺部分具有可逆的加氢及脱氢的特性。人类 Vit PP 缺乏症称为癞（糙）皮病（pellagra），PP 来自于拉丁文癞皮病防治一词（pellagra preventalive）， 癞皮病主要表现是皮炎、腹泻及痴呆。 VitC 1、是胶原脯氨酸羟化酶及胶原赖氨酸羟化酶所必需的辅助因子。如果缺乏会因胶原蛋白合成异常导致皮肤易损伤，牙齿易松动，毛细血管破裂及创伤不易愈合，即所谓的坏血病。2、Vit C参与体内氧化还原反应，是重要的还原剂；Vit C 能起到保护巯基的作用，它能使巯基酶的 SH 维持还原状态；也可在谷胱甘肽还原酶作用下，促使氧化型（G-S-S-G）还原为还原型谷胱甘肽（GSH）。还原型 G-SH 能使细胞膜的脂质过氧化物还原，起保护细胞膜的作用。3、VitC 能使红细胞中的高铁血红蛋白（MHb） 还原为血红蛋白（Hb），使其恢复对氧的运输。4、Vit C 能保护维生素A 、E 免遭氧化，还能促使叶酸转变成为有活性的四氢叶酸。Vit C 缺乏时可患坏血病，主要为胶原蛋白合成障碍所致，可出现皮下出血、肌肉脆弱等症。11答：B族维生素与辅酶关系见下表所示：维生素化学名称辅 酶酶生化反应B1硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)脱羧酶脱CO2B2核黄素黄素单核苷酸(FMN)脱氢酶传递2H黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)B6吡哆醛磷酸吡哆醛转氨酶传递NH2B12钴胺素B12辅酶变位酶转移CH3H生物素生物胞素羧化酶传递CO2PP烟酸与烟酰胺烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)脱氢酶传递2H烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）B3泛酸辅酶A(CoA)硫激酶传递酰基B11叶酸四氢叶酸(FH4)转移酶传递一碳单位硫辛酸硫辛酸硫辛酸酮酸脱羧酶乙酰基载体05 糖代谢 四、问答题1糖代谢和脂代谢是通过那些反应联系起来的？2什么是乙醛酸循环？有何意义？3磷酸戊糖途径有什么生理意义？4为什么说三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的共同通路？5糖分解代谢可按EMP-TCA途径进行，也可按磷酸戊糖途径，决定因素是什么？6试说明丙氨酸的成糖过程。7琥珀酰CoA的代谢来源与去路有哪些？8ATP是果糖磷酸激酶的底物，为什么ATP浓度高，反而会抑制果糖磷酸激酶？9葡萄糖的第二位碳用14C标记，在有氧情况下进行彻底降解。问经过几轮三羧酸循环，该同位素碳可作为CO2释放？10 柠檬酸循环中并无氧参加，为什么说它是葡萄糖的有氧分解途径？11人血浆中的葡萄糖大约维持在5mM。而在肌肉细胞中的游离葡萄糖浓度要低得多。细胞内的葡萄糖浓度为什么如此之低？临床上常用静脉注射葡萄糖来补充病人食物来源，由于葡萄糖转换为葡萄糖-6-磷酸要消耗ATP的，那么临床上却不能直接静脉注射葡萄糖-6-磷酸呢？12. 增加以下各种代谢物的浓度对糖酵解有什么影响？（a）葡萄糖-6-磷酸 （b） 果糖-1.6-二磷酸 （C） 柠檬酸 （d） 果糖-2.6-二磷酸13. 把C-1位用14C标记的葡萄糖与能进行糖酵解的无细胞提取物共同温育，标记物出现在丙酮酸的什么位置？14. 尽管O2没有直接参与柠檬酸循环，但没有O2的存在，柠檬酸循环就不能进行，为什么？15. 通过将乙酰CoA加入到只含有酶、辅酶和柠檬酸循环中间产物的无细胞体系中，能否净合成草酰乙酸？16. 鸡蛋清中的抗生物素蛋白对生物素的亲和力极高，如果将该蛋白加到肝脏提取液中，对丙酮酸经糖异生转化为葡萄糖有什么影响？17 用14C标记葡萄糖第3碳原子，将这种14C标记的G在无氧条件下与肝匀浆保温，那么产生的乳酸分子中哪个碳原子将带上14C标记？如果肝匀浆通入氧气，则乳酸将继续氧化，所含的标记碳原子将在哪步反应中脱下的CO2带上14C标记？若14C标记在葡萄糖的第2碳原子上，同样的匀浆通入氧气，则标记碳原子将在第几次TCA循环中的第几步反应中脱下CO2含14C标记?（说明：因word 文档不便进行结构式处理，故未写结构，同学们做此题应写明一些关键结构予以说明上述文字，下面第2题也类似。）18写出由乳酸、酮戊二酸异生产生葡萄糖的反应途径和总反应式。19为什么说肝脏是维持血糖的重要器官 ？20糖酵解途径有何意义？三羧酸循环有何意义？磷酸戊糖途径有何意义？TCA循环的生理意义：21磷酸戊糖途径意义：22何谓糖的异生作用？糖的异生作用有何意义？23从B族维生素与糖代谢的关系说明“久食白米，令人身软”的道理。参考答案四、问答题1答：（1）糖酵解过程中产生的磷酸二羟丙酮可转变为磷酸甘油，可作为脂肪合成中甘油的原料。（2）有氧氧化过程中产生的乙酰CoA是脂肪酸和酮体的合成原料。（3）脂肪酸分解产生的乙酰CoA最终进入三羧酸循环氧化。（4）酮体氧化产生的乙酰CoA最终进入三羧酸循环氧化。（5）甘油经磷酸甘油激酶作用后，转变为磷酸二羟丙酮进入糖代谢。2答：乙醛酸循环是有机酸代谢循环，它存在于植物和微生物中，可分为五步反应，由于乙醛酸循环与三羧酸循环有一些共同的酶系和反应，将其看成是三羧酸循环的一个支路。循环每一圈消耗2分子乙酰CoA，同时产生1分子琥珀酸。琥珀酸产生后，可进入三羧酸循环代谢，或经糖异生途径转变为葡萄糖乙醛酸循环的意义：（1）乙酰CoA经乙醛酸循环可以和三羧酸循环相偶联，补充三羧酸循环中间产物的缺失。（2）乙醛酸循环是微生物利用乙酸作为碳源的途径之一。（3）乙醛酸循环是油料植物将脂肪转变为糖和氨基酸的途径。3答：（1）产生的5-磷酸核糖是生成核糖，多种核苷酸，核苷酸辅酶和核酸的原料。（2）生成的NADPH+H+是脂肪酸合成等许多反应的供氢体。（3）此途径产生的4-磷酸赤藓糖与3-磷酸甘油酸可以可成莽草酸，进而转变为芳香族氨基酸。（4）途径产生的NADPH+H+可转变为NADH+H+，进一步氧化产生ATP，提供部分能量。4答：（1）三羧酸循环是乙酰CoA最终氧化生成CO2和H2O的途径。（2）糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化。（3）脂肪分解产生的甘油通过酵解产生丙酮酸，后者转化成乙酰CoA后再进入三羧酸循环氧化，脂肪酸经-氧化产生乙酰CoA也需进入三羧酸循环才能氧化。（4）蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧酸循环，同时，三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受氨后合成必需氨基酸。所以，三羧酸循环是三大物质代谢共同通路。5答：糖分解代谢可按EMP-TCA途径进行，也可按磷酸戊糖途径，决定因素是能荷水平，能荷低时糖分解按EMP-TCA途径进行，能荷高时可按磷酸戊糖途径。6答：丙氨酸成糖是体内很重要的糖异生过程。首先丙氨酸经转氨作用生成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体转变成草酰乙酸。但生成的草酰乙酸不能通过线粒体膜，为此须转变成苹果酸或天冬氨酸，后二者到胞浆里再转变成草酰乙酸。草酰乙酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸，后者沿酵解路逆行而成糖。总之丙氨酸成糖须先脱掉氨基，然后绕过“能障”及“膜障”才能成糖。7答：（1）琥珀酰CoA主要来自糖代谢，也来自长链脂肪酸的 -氧化。奇数碳原子脂肪酸，通过氧化除生成乙酰CoA，后者进一步转变成琥珀酰CoA。此外，蛋氨酸，苏氨酸以及缬氨酸和异亮氨酸在降解代谢中也生成琥珀酰CoA。（2）琥珀酰CoA的主要代谢去路是通过柠檬酸循环彻底氧化成CO2和H2O。琥珀酰CoA在肝外组织，在琥珀酸乙酰乙酰CoA转移酶催化下，可将辅酶A转移给乙酰乙酸，本身成为琥珀酸。此外，琥珀酰CoA与甘氨酸一起生成-氨基-酮戊酸（ALA），参与血红素的合成。8果糖磷酸激酶是EMP途径中限速酶，EMP途径是分解代谢，总的效应是放出能量的，ATP浓度高表明细胞内能荷较高，因此抑制果糖磷酸激酶，从而抑制EMP途径。9第二轮循环10柠檬酸循环中有几处反应是底物脱氢生成NADH和FADH2，如异柠檬酸草酰琥珀酸；-酮戊二酸琥珀酰CoA；琥珀酸延胡索酸；L-苹果酸草酰乙酸。NADH和FADH2必须通过呼吸链使H与氧结合成水，否则就会造成NADH和FADH2的积累，使柠檬酸循环的速度降低，严重时完全停止。11答：因为进入肌肉细胞的葡萄糖常常被磷酸化，葡萄糖一旦磷酸化就不能从细胞内逃掉。在pH7时，葡萄糖-6-磷酸的磷酸基团解离，分子带净的负电荷。由于膜通常对带电荷的分子是不通透的，所以葡萄糖-6-磷酸就不能从血流中进入细胞，因此也就不能进入酵解途径生成ATP。12. 答：（a）最初葡萄糖-6-磷酸浓度的增加通过增加葡萄糖6-磷酸异构酶的底物水平以及以后的酵解途径的各步反应的底物水平也随之增加