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

蛋白质利氨基酸的一级结构

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。

(O含有一个具有芳香族性质的基团。

(d)含有分支的脂肪族煌链。

(e)含有硫。

(f)含有•个在pH7-10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),Gin(Q),Arg(R),Lys(K)

(c)Phe(F),Trp(W),Tyr(Y),

(d)He(I),Leu(L),Vai(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-C00-；

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pHl、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,a-COOH基团的pKa为3.8;a-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Vai(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=L5)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:一C00"—;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.Omg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的毓基乙醇(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,2Asp,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-Vai-Gly-Gly-Glu-Ala

(b)Vai-Asp-Vai-Asp-Glu

(c)Vai-Asp-Vai

(d)Glu-Ala-Leu-Gly-Arg

(e)Vai-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异硫氟酸苯酯丹黄酰氯JR6mol/LHCl疏基乙醇水合前三酮过甲酸胰蛋

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竣基侧水解肽键。

(e)在蛋氨酸残基竣基侧水解肽键。

(f)在赖氨酸和精氨酸残基侧水解肽键。

答：(a)异硫氟酸苯酯。(b)丹黄酰氯。(c)胭；B-筑基乙醇还原二硫键。

(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-Valo

(d)澳化氟处理得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，LinusPauling和Robertcorey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利键级(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a-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B-折叠构象的多肽链。在B-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B折叠转化为a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3折叠构象的多肽

链组成的，丝中的折叠含有一些小的、包装紧密的氨基酸侧链，所以比羊毛中的a-

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a角蛋白纤维，是在表皮细胞

的里面合成和组装成"绳子"。a角蛋白的基本结构单元是a-螺旋。如果a-螺旋的

生物合成是头发生长的限速因素，计算a-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a-螺旋的每一圈含有3.6个氨基酸残基,

螺距为O54nm).

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a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a-螺旋？

答(a)由可离子化侧链的氨基酸残基构成的a-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a-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a-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a-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a-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a-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a-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CO?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C0?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COMSUB与水反应生成了碳酸根离子和H+。

(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。C02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C02的

来源，通过降低血红蛋白对氧气的亲和力，C02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lOOmg该蛋白可以获得5.56nM的DNP-Gly,该蛋白含有儿个亚基？

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，IlbA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7.2o

（b）肺部CO2分压由6kPa（屏息）减少到2kPa（正常）。

（c）BPG水平由5平（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

-9Mo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1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,2.5X105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L2X10-3min,在1/v轴上的截距为

2.0X10-2nmol-lmlmin»计算Vmax和Km。

答：Vmax=50nmolml-1min-1；Km=6.OX10—2nmolml-1

4、一个二肽酶对二肽Ala-Gly和二肽Leu-Gly的Km分别为2.8X10-4和3.5X10-2,

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5.7X10-2和

2.6X10-4。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-l,Km为0.005M的酶，在底物浓度为多少时，酶

促反应的速度为1/4Vmax?(b)底物浓度为l/2Km,2Km和10Km时，酶促反应的速

率分别相当于多少Vmax?

答(a)1.7X10-3M(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194,000c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2X10-6M时得到的。用双倒数作图求

出延胡索酸酶在这些条件下的V*、，kcat和K,„o

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。l/Vmax=0.20mmol-Lmin所以Vmax=5.Ommol

L-lmin-1-1/Km=-O.5mM-lKm=2.OmM或2.0X10-3Mkcat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2X10-6M的延胡索酸酶可以

表示为8X10-6M浓度的活性部位,或8X10-3mmol.L—1。kcat的单位为S-1。

7、红细胞中的碳酸酢酶(Mr30000),具有很高的转换数。它催化C02的可逆水合反应。

H20十C()2==H£03此反应对CO?从组织运往肺部很重要。如果10mg的纯碳酸酊酶，37℃

下一分钟内以最大速度可催化0.3gCO2的水合反应。碳酸酎酶的转换数(Kcat)是多少？。

答:2.0X107min-l或3.4X105S-1

8、许多酶会受到重金属离子，如Hg"、Cu2\Ag'等的不可逆抑制。这类重金属与酶中的

活性筑基作用而使酶失活。E-SH+Ag-E-S-Ag'+H+Ag'

与疏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.Omg/ml纯

酶的10ml酶液完全失活，需加入0.342mmol的AgNO：；。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筑基。

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%糖己经转化为淀粉了。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。

（a）在使一个酮（例如丙酮酸）还原成次级醇（例如乳酸）反应中用的辅酶。

（b）在使初级醇（例如乙醇）氧化为醛（例如乙醛）反应中用的辅酶。

（c）在依赖ATP的竣化（例如丙酮酸竣化生成草酰乙酸）反应中用的辅基。

（d）在脱竣和转醛基（例如丙酮酸脱竣形成乙醛）反应中用的辅基。

（e）在转甲酰基或甲叉基（羟甲基）反应中用的辅酶。

（f）在转乙酰基或更长的脂酰基反应中用的辅酶。

（g）在从氨基酸的a碳上去除或取代基团的反应中用的辅基。

答：（a）NADH（还原型烟酰胺腺噂吟二核甘酸）或者NADPH（还原型烟酰胺腺喋吟

二核昔酸磷酸），在上述两种情况下都是由烟酸衍生的。

（b）NAD（烟酰胺腺喋吟二核甘酸），由烟酸衍生的。（c）生物胞素（一种生物素-Lys

残基），由生物素衍生的。（d）TPP（硫胺素焦磷酸）；由硫胺素（维生素R）衍生的。

（e）四氢叶酸，由叶酸衍生的。（f）CoA（辅酶A）,由泛酸衍生的。（g）PLP（毗哆醛

-5-磷酸）,由叱哆醇（维生素Be）衍生的。

2、某哺乳动物肝脏样品在三氯甲烷和水的混合物中匀浆，维生素A、Be、C、D各分布

在哪一相中？

答：在水相中将会发现维生素B,和维生素C,在有机相中将会发现脂溶性的维生素

A和Do

3、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？

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。

4、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？

答：硫胺素缺乏。

5、在冰箱内鸡蛋可保持4到6周仍不会变坏，但是去除蛋白的蛋黄，即使放在冰箱也

很快地变坏。

（a）什么因素因素使蛋黄变坏的呢？（b）你如何解释鸡蛋蛋白可以防止蛋黄变坏？

（c）这种保护模式对鸟类有什么益处？

答（a）细菌生长（b）抗生物素蛋白结合游离的生物素抑制细菌生长（c）在孵卵期,

它保护了发育的胚胎免受破坏性细菌的生长。

6、请写出维生素口、B2的名称及它们的辅酶形式，它们是什么酶的辅酶？

怎样防止夜盲症、佝偻病、脚气病和坏血症？

答:分别服用维生素A、D、Bi、Co

7、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？

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。

8、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？

答：成熟的肝脏储存维生素A。

9、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。

答：维生素灰；受损的肾脏妨碍维生素D：,完全羟化形成其生物活性形式

糖

1、已知一个只含有C、H和0的未知物质是从鸭肝中分离出的。当0.423g该物质在过

量氧气存在下完全燃烧后生成0.620gC02和0.254gH20o该物质的实验式与糖的是否

一致？

答：一致；该物质的实验式为CHzO,是一种典型的糖。

2、醛糖的埃基氧可以还原为羟基，酸糖转化为糖醇，当D-甘油醛还原为甘油后，为

什么不再命名为D-或L-甘油了呢？

答：当甘油醛的堤基还原为羟基后，CT和C-3的化学特性相同，所以甘油分子不

是一个手性分子。

3、蜂蜜中的果糖主要是B-DT比喃糖。它是已知最甜的一种物质，其甜度大约是葡萄

糖的两倍。但B-D-吠喃型果糖的甜度就低得多了。在温度高时，蜂蜜的甜味逐渐减

少。高浓度果糖的玉米糖浆常用来增强冷饮而不是热饮饮料的甜味，这是利用了果糖

的什么化学性质？

答：因为果糖既可环化生成毗喃糖，也可环化成映喃糖。增加温度会使平衡倾向于

甜味较少的吠喃果糖生成的方向。

4、刚制备的D-a-半乳糖溶液（1克/毫升，在10cm小室中）的旋光度为+150.7°,

放置一段时间后，溶液的旋光度逐渐降低，最后达到平衡值：+80.2°,而刚制备的

D-b-半乳糖溶液（1克/毫升）旋光度只有+52.8°,但逐渐增加，过一段时间后，

亦变为+80.2°。

（a）画出a,b两种构型的Haworth投影式，两构型的特征表现在哪？（b）为什么刚

制备的a型溶液其旋光度随时间渐减？而等浓度的a型和b型在达到平衡时其旋光度

又相同？

（C）试计算平衡时两种构型半乳糖各占百分比是多少？

答（a）（b）新制备的a-D-半乳糖溶液经变旋作用形成a和B型的平衡混合

物。（c）28%a型，72%0型。

5、蔗糖（旋光度为+66.5°）水解生成等摩尔的D-葡萄糖（旋光度为+52.5°）和

D-果糖（旋光度为一92°）的混合物。

（a）提出一方便的方法，以确定由小肠壁提取的转化酶水解蔗糖的速率。

（b）为什么由蔗糖水解形成的等摩尔D-葡萄糖和D-果糖的混合液在食品工业上被称

之转化糖？

（c）转化酶（即蔗糖酶）作用于蔗糖溶液至混合液的旋光度变为0时，多少蔗糖被水

解？

答（a）监测旋光度随时间的变化。（b）混合物的旋光度相对于蔗糖溶液的旋光

度是负值（由原来的正值转化为负值）。（c）63%蔗糖。

6、乳糖存在二个异构体，但蔗糖没有异构体，如何解释？

答：因为蔗糖没有游离异头碳，蔗糖是个还原糖。

7、纤维素和糖原都是由D-葡萄糖残基通过（1-4）连接形成的聚合物，但它们的物理特

性差别很大。例如从棉花丝得到的几乎纯的纤维素是坚韧的纤维，完全不溶于水。相反从

肌肉或肝脏中得到的糖原容易分散到热水中，形成混浊液。这两种聚合糖的什么结构特征

使得它们的物理特性有这么大的差别？纤维素和糖原的结构特征确定了它们的什么生物

学作用？

答：天然纤维素是由通过P（1-4）糖苗键连接的葡萄糖单位组成的，这种糖甘犍迫

使聚合物链成伸展的构型。这种一系列的平行的聚合物链形成分子间的氢键，它们聚集成

长的、坚韧的不溶于水的纤维。糖原主要是由通过a（1-4）糖背键连接的葡萄糖单位

组成的，这种糖背键能引起链弯曲，。防止形成长的纤维。另外糖原是个具有高分支（通

过a（1-6））的聚合物。它的许多羟基暴露于水，可被高度水合，因此可分散在水中。

纤维素由于它的坚韧特性，所以它是植物中的结构材料。而糖原是动物中的贮存燃料。带

有许多非还原末端的高度水合的糖原颗粒可被糖原磷酸化酶快速水解释放出葡萄糖-1-磷

酸。

8、青霉素是如何发挥它的抗菌作用的？

答：青霉素的抗菌作用是抑制肽聚糖合成中的•步特殊的反应，肽聚糖是革兰氏阳性

菌细胞壁的主要成分。青霉素抑制催化肽聚糖合成的最后一步反应的转肽酶。青霉素的结

构类似于转肽酶底物末端的二肽D-Ala-D-Ala的结构。

9、某些糖蛋白的寡糖部分可以作为细胞的识别部位。为了执行这一功能，寡糖部分应当

具有形成多种结构形式的潜力。如果寡肽是由5个不同氨基酸残基组成，寡糖是由5个不

同的单糖残基组成，那么是寡肽还是寡糖产生的结构的多样性更多？

答：寡糖；它的单糖单位要比寡肽的氨基酸单位的结合方式更多。因为每个单糖的羟基

都可以参与糖背键的形成，而且每个糖背键的构型既可以是。型，也可以是6型。聚合

物可以是线性的，也可以是带有分支的。

脂和生物模

1、在pH=7时，判断下列物质的带电状况？

（a）磷脂酰胆碱（b）磷脂酰乙醇胺（c）磷脂酰丝氨酸

答：（a）0（b）0（c）-1

2、按相变温度由低到高，将下列磷脂酰胆碱排序，并解释排序的理由。

二油酰磷脂酰胆碱（18:1,顺式双键），二反油酰磷脂酰胆碱（18:1,反式双健），

二亚麻酰磷脂酰胆碱（18:2顺式双键），二硬脂酰磷脂酰胆碱（18:0）

答：二亚麻酰磷脂酰胆碱，二油酰磷脂酰胆碱，二反油酰磷脂酰胆碱，二硬脂酰磷脂

酰胆碱。由于一个反式双键并不引起脂酰链的弯折，所以并不降低Tm；而顺式双键则相

反，引入弯折降低Tm,两个顺式双键在脂酰键中产生两个弯折从而比一个顺式双键更大

程度地增加流动性。

3、下列十八碳的脂肪酸的熔点分别是：硬脂酸（69.6°）,油酸（13.4°）,亚

油酸（一5°），亚麻酸（一11°）。（a）它们的结构与相应的熔点有什么相关性？（b）

画出由甘油、软脂酸和油酸构成的可能的三脂酰甘油的结构式，并按照熔点逐渐增加

的排序。（c）某些细胞的膜脂中含有支链脂肪酸，它们的存在是增加还是降低膜的流

动性（即具有较低或较高的熔点），为什么？

答（a）顺式双键数：每•顺式双键都引起碳氢链的一个弯曲，可降低熔点。（b）

可以构成6种不同的三脂酰甘油，按熔点次序排：000<OOP=0P0<PPO=POP<PPP,

这里的0代表油酸，P代表软脂酸。（c）支链脂肪酸能增加膜的流动性，因为它们可以降

低膜脂的堆积。

4、清除动物脂肪沉积的最常见的办法是使用一些含有氢氧化钠的产品，这是什么

道理？

答：动物脂肪主要成分是三脂酰甘油，它可以被氢氧化钠水解（皂化），生成肥皂，

肥皂在水中的溶解度比脂肪高得多。

5、假设你在超市上发现了两种都是由100%玉米油制造的黄油，但一种是通过使

玉米油氢化制造的，另一种是通过乳化制造的。哪一种黄油含有更多的不饱和脂肪

酸？

答：通过乳化工艺制造的黄油含有更多的不饱和脂肪酸。因为氢化是使不饱和脂肪

酸转变为饱和脂肪酸。

6、一些药物必须在进入活细胞后才能发挥药效，但它们中大多是带电或有极性

的，因此不能靠被动扩散跨膜。人们发现利用脂质体运输某些药物进入细胞是很有效

的办法，试解释脂质体是如何发挥作用的。

答：脂质体是脂双层膜组成的封闭的、内部有空间的囊泡。离子和极性水溶性分子（包

括许多药物）被包裹在脂质体的水溶性的内部空间，负载有药物的脂质体可以通过血液运

输，然后与细胞的质膜相融合将药物释放入细胞内部。

7、一个红细胞的表面积大约为100Um2,从4.7X109个红细胞分离出的膜在

水中形成面积为0.890m2的单层膜。从这个实验就细胞膜的构成能得出什么结论？

答：由一个红细胞的膜铺成的单层面积为［0.890X1012Nm2"（4.74X109）=188。

由于红细胞表面积只有100um2,所以覆盖红细胞表面积的脂是双层的，即

188/100^2。换言之红细胞膜是由双层脂构成的。

8、脂质体是一个连续的自我封闭的脂双层结构。（a）脂双层形成的驱动力是什

么？（b）生物膜的结构对生物有什么重要作用？

答（a）形成双层的磷脂分子是两性分子（含有亲水和疏水部分）。脂双层的形成是

由磷脂的疏水作用驱动的，这时磷脂疏水的脂酰链倾向于脱离与水的接触，水溶液中

的磷脂分子的非极性尾部被水分子包围，磷脂分子之间为避开水疏水尾部彼此靠近，

当磷脂双层结构形成时，脂酰链被限制在疏水的内部，而排挤出有序的水分子。该过

程导致这些水分子的嫡大大增加，燃增加的量大大地超过由于更多有序的脂双层的形

成导致病减少的量。增加的嫡以及脂双层中的相邻的非极性尾部之间的范德华接触对

有利的（负的）自由能变化都有贡献，因此整个过程可以自发进行。

（b）生物膜主要是由蛋白质、脂质、多糖类组成，形成一个流动的自封闭体系，它

对生物的作用主要体现在以下方面：

1、可以提供一个相对稳定的内环境。

2、生物膜可以进行选择性的物质运输，保证生物体的正常生理功能。

3、生物膜与信号传导、能量传递、细胞识别、细胞免疫等细胞中的重要过程相关。

总之，生物膜使细胞和亚细胞结构既各自具有恒定、动态的内环境，又相互联系相互

制约。

9、许多埋在膜内的蛋白（内在蛋白）与细胞中的蛋白质不同，它们几乎不可能从

膜上转移至水溶液中。然而，此类蛋白的溶解和转移，常可用含有十二烷基硫酸钠或

其它的去污剂，例如胆酸的钠盐等溶液来完成，这是什么道理？

答：十二烷基磺酸钠和胆酸钠等去污剂，都具有亲水和疏水两部分，它们可以破坏

蛋白与膜之间的疏水相互作用，并用疏水部分结合蛋白的疏水部分，亲水部分向外，形成

一个可溶性微团，将蛋白转移到水中。

10、将某细菌从37℃的生长温度转移至25匕后，利用什么手段可以恢复膜的流动

性？

答：通过生产更多的不饱和脂肪酸链或较短的脂肪酸链可恢复膜的流动性。因为在较

低的生长温度下，细菌必须合成具有更低Tm（高流动性）的不饱和脂肪酸或短的脂肪

酸链，才能恢复膜流动性。

核酸

1、比较蛋白质a螺旋中的氢键和DNA双螺旋中的氢键，并指出氢键在稳定这两

种结构中的作用。

答：在a-螺旋中，一个残基上的竣基氧与旋转一圈后的(该残基后面)第四个残基

上的a-氨基中的氮形成氢键，这些在肽链骨架内原子间形成的氢键大致平行于该螺旋的

轴，氨基酸侧链伸向骨架外，不参与螺旋内的氢键形成。在双链DNA中糖-磷酸骨架不形

成氢键，相反在相对的两条链中互补的碱基之间形成2个或3个氢键，氢键大致垂直于螺

旋轴。

在a-螺旋中，单独的氢键是很弱的，但是这些键的合力稳定了该螺旋结构。尤其是在一

个蛋白质的疏水内部，这里水不与氢竞争成键。在DNA中形成氢键的主要作用是使每一条

链能作为另•条链的模板，尽管互补碱基之间的氢犍帮助稳定螺旋结构，但在疏水内部碱

基对之间的堆积对螺旋结构的稳定性的供献更大。

2、一段双链DNA包含1000个碱基，其组成中G+C占58%,那么在DNA的该区域

中胸腺嗑嚏残基有多少？

答：如果58%的残基是G+C,42%的残基必定为A+T。因为每一个A与相对链上的一个

T相配，A残基的数量与T残基的数量相等，因而21%或420个残基为T

(2000X0.21=420)。

3、双螺旋DNA一条链的碱基序列为(5')GCGCAATATTTCTCAAAATATTGCGC-3z,

写出它的互补链。该DNA片段中含有什么特殊类型的序列？该双链DNA有能力形成另

外一种结构吗？

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、用适当的碱基取代下面序列中的X,给出一个完整的反向重复结构。

5'G-A-T-C-A-T-X-X-X-X-X-X3'

3'X-X—X-X-X—X-X—X—X-X-X—X5'

答：5G-A-T-C-A-T-A-T-G-A-T-C3"

3'C-T-A-G-T-A-T-A-C-T-A-G5'

5、两个DNA分子，其长度相等，碱基组成不同，一个含有20%(A+T),另一个含

有60%(A+T),哪个分子的Tm较高？

答：含有20%(A+T)的DNA分子具有更高的Tm。因为它含有80%(G+C)。因为G-C

碱基对之间存在3个氢键，所以使富含G/C的DNA变性需要更多的能量。

6、有二个DNA样品，分别来自两种未确认的细菌，两种DNA样品中的腺喋吟碱基

含量分别占它们DNA总碱基的32%和17%。这两个DNA样品的腺噂吟，鸟噂吟，胞

嗑唬和胸腺喀嚏的相对比例是多少？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？

答：一个DNA含量为32%A、32%T、18%G和18%C,另一个为17%A、17%T、33%

G和33%C,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G-

C含量高，变性温度高因而在高温下更稳定。

7、溶液A中含有浓度为1M的20个碱基对的DNA分子，溶液B中含有0.05M的

400个碱基对的DNA分子，所以每种溶液含有的总的核甘酸残基数相等。假设DNA分

子都有相同的碱基组成。

(a)当两种溶液的温度都缓慢上升时，哪个溶液首先得到完全变性的DNA?

(b)哪个溶液复性的速度更快些？

答(a)溶液A中的DNA将首先被完全变性，因为在20个碱基对螺旋中的堆积作用

力比在400个碱基对螺旋中的力小很多，在DNA双链的末端的DNA的碱基对只是部分

堆积。在片段短的分子中这种"末端效应"更大。

（b）在溶液A中复性的速率更大。成核作用（第一个碱基对的形成）是一个限速步

骤，单链分子的数目越大，重新形成碱基对的机率就越大，因而在溶液A中的DNA（含

有2M单链DNA）将比溶液B中的DNA（含有0.1M单链DNA）更快地复性。

8、一DNA样品，为线性的双螺旋。取部分样品涂布在栅板匕温度维持在20℃

用电子显微镜观察；另取部分样品进行同样的操作，只是温度为60℃,30分钟后，

用电子显微镜观察。发现线性的双螺旋中出现了一些"眼''形（也称之0形）结构，

请解释此现象？这种现象能提供什么有用的信息？

答：”眼〃形结构是由于双螺旋DNA局部片段解旋形成的。这些片段富含A-T碱基对,

A-T比G-C的热稳定性差。用这种方法可以检测DNA双螺旋链中碱基组成上的差别。

9、两条长度、浓度都相同的单链DNA探针加入到从人细胞系中提取的DNA片段混

合组分中。一个探针与核糖体RNA的某个区域互补，另一个与球蛋白mRNA的某个区

域互补。加热混合物使DNA片段变性，然后再冷却。为什么核糖体RNA探针形成双链

结构比球蛋白mRNA要早？

答：因为核糖体RNA基因是多拷贝的。在人体内的任一个细胞中，核糖体RNA基因

在数目上远远高于球蛋白基因，因此一个rRNA探针遇到一个互补的人DNA序列的几

率远远高于球蛋白探针。

10、如果人体有1014个细胞，每个体细胞的DNA含有6.4X109对核甘酸，试计算

人体DNA的总长度为多少千米？这个长度相当于地球与太阳之间距离（2.2X109千

米）的多少倍？

答：2.2X1011千米；100倍

代谢导论

1、.在磷酸解中，一个键是受到无机磷酸的攻击（而不是象水解那样受水攻击）并被

切断。某细菌含有蔗糖磷酸化酶，它能催化蔗糖的磷酸解：

蔗糖+磷酸f葡萄糖厂磷酸+果糖

（a）从以下数据，计算蔗糖的磷酸解中的标准自由能变化。

H2O+蔗糖-葡萄糖+果糖460'=-29KJ/mol

HO葡萄糖-1-磷酸f葡萄糖+磷酸AGOx=-21KJ/mol

（b）计算蔗糖磷酸解的平衡常数。

答：（a）计算蔗糖磷酸解的标准自由能变化，只需要将两个反应原标准自由能变化加

起来，而这两个反应组合就是总反应。

△GO'（KJ/mol）

HQ+蔗糖-葡萄糖+果糖-29葡萄糖+磷酸一IMH葡萄糖T-磷酸21

蔗糖+磷酸一葡萄糖T-磷酸+果糖-8

因此蔗糖磷酸解的标准臼由能变化为-8KJ/mol。

（b）AGO'=-RTlnK.“Keq=25

2、指出下列磷酸化合物中哪些是高能量的，并指明高能键。

见图

答：术语"高能”通常用于指在水解时释放相当大能量的化合物，该化合物分子的裂解

时断裂的键就叫做"高能键”。但是在基团转移反应中这些化合物的高反应活性并不是

由于仅仅一个键的缘故而在于整体的结构。

（a）是一个高能分子，但是仅有一个磷酰基团，即段基-磷酸酊具有高能,

而磷酯键不是高能键。

(b)不是一个高能分子，因为它是一个磷酯。

(O是一个类似于氨甲酰磷酸的高能分子，氨甲酸磷酸酊是高能化合物。

(d)是一个高能分子，类似于磷酸烯醇式丙酮酸，该化合物含有一个高能的烯醇式磷

酸键。

(e)是一个高能分子，类似于磷酸肌酸或磷酸精氨酸的水解，该分子磷酸胭N-P键的

水解放出相当大的能量。却2个图

3、辅酶Q的标准还原电势是+0.04V,黄素腺喋吟二核甘酸(FAD)的标准还原电势为

-0.22V。说明FADH2被辅酶Q氧化时理论上释放的能量在标准条件下可以驱动由ADP

+Pi合成ATP。

答：首先计算耦合的氧化-还原反应的标准还原电势，然后计算标准自由能变化。因为

将ATP水解为ADP+Pi的标准自由能变化为-30KJmolT,因比ATP合成的标准自由能变

化为+30KJ/mol。所以FADHz被辅酶Q氧化时理论上释放的能量要比由ADP+P：合成ATP

所需的自由能更多。见图

4、成年人每天利用ATP情况。

(a)一个68kg的成年人每天(24h)需要此食物中摄取2000kcal(8360kJ)热量。

食物代谢产生的能量主要用于身体日常的化学反应和机械功。假设食物能量转化为ATP

的效率是50%,计算成年人24h所利用的ATP的重量，它是人体重的百分之多少？

(b)虽然成年人每天合成大量的ATP,但人本身的重量、构造和组成在此期间没有明

显改变，试解释看似矛盾的现象。

答：(a)46kg；68%(b)ATP按照身体需要合成，然后降解为ADP和P,,所以ATP

的浓度维持在一个稳态水平，对身体没有明显影响。

5、任何氧化还原电对的标准还原电位都是由半电池反应确定的。NAD+/NADH和丙酮

酸/乳酸的标准还原电位分别为-0.32V和-0.19V。

(a)哪一个共舸电对有较大失去电子的倾向？

(b)哪一个共轨电对有较强的氧化能力？

(c)如果在pH7时，每一反应物和生成物的浓度为1M,试问下列反应进行的方向。

丙酮酸+NADH+H+=乳酸+NAD+

(d)在25℃,此反应的标准自由能的变化AG°'。

(e)在25℃,此反应的平衡常数？

答(a)NADTNADH(b)丙酮酸/孚唆(c)乳酸形成方向(d)-25KJ/mol(e)2.5X104

PPPandTCA

1、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？

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。

2、把CT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？

答：被标记的葡萄糖通过葡萄糖-6-磷酸进入酵解途径，在果糖T.6二磷酸被醛缩酶

裂解生成甘油醛-3-磷酸和磷酸二羟丙酮之前标记始终出现在C-L因为磷酸二羟内酮

含有最初葡萄糖分子的CT至C-3原子，因而它的C-1带有标记。然后磷酸二羟丙酮

异构化变为甘油醛-3-磷酸，最终14C出现在丙酮酸的甲基上。

3、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

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，从而增加了酵解的速度。然而

葡萄糖-6-磷酸也是己糖激酶的一个别构抑制剂，因此高浓度的葡萄糖-6-磷酸可以通

过减少葡萄糖进入酵解途径从而抑制酵解。

(b)哪-1.6-二磷酸是由磷酸果糖激酶T催化反应的产物，它是酵解过程中主要的

调控点，增加果糖-1.6-二磷酸的浓度等于增加了所有随后糖酵解途径的反应的底物

水平，所以增加了酵解的速度。

(c)柠檬酸是柠檬酸循环的一个中间产物，同时也是磷酸果糖激酶-1的一个反馈抑

制剂，因而柠檬酸浓度的增加降低了酵解反应的速率。

(d)果糖-2,6-二磷酸是在磷酸果糖激酶-2(PFK-2)催化的反应中由果糖-6-磷酸生

成的，因为它是磷酸果糖激酶T(PFK-1)的激活因子，因而可以增加酵解反应的速

度。

4、在严格的厌氧条件下酒精发酵过程中，使用放射性标记的碳源进行示踪原子实

验。

(a)如果葡萄糖的第1个碳用14C标记，那么14c将出现在产物乙醇的哪个位置上？

(b)在起始的葡萄糖分子的哪个位置上标记14c,才能使乙醇发酵释放出的二氧化

碳都是14c标记的14co2。

答(a)14CH3-CH2-0H(b)3,4-140葡萄糖

5、当肌肉组织激烈活动时，与休息时相比需要更多的ATP。在骨骼肌里，例如兔

子的腿肌或火鸡的飞行:肌，需要的ATP几乎全部由嫌氧酵解反应产生的。假设骨骼肌

缺乏乳酸脱氢酶，它们能否进行激烈的体力活动，即能否借助于酵解反应高速率生成

ATP?

答：不能，需要乳酸脱氧酶将甘油醛-3-磷酸氧化过程中生成的NAD1I氧化为NAD*再循

环。

6、尽管Oz没有直接参与柠檬酸循环，但没有”的存在，柠檬酸循环就不能进行，

为什么？

答：需要氧将柠檬酸循环中氧化反应生成的NADH氧化为NAD+,以便保证循环正常进

行。而NADH氧化发生在线粒体的需要02的电子传递和氧化磷酸化过程中。

7、柠檬酸循环共涉及八种酶使乙酰基氧化，它们是柠檬酸合成酶，顺乌头酸酶，

异柠檬酸脱氢酶，a-酮戊二酸脱氢酶，琥珀酰辅酶A合成酶，琥珀酸脱氢酶，延胡

索酸酶和苹果酸脱氢酶。写出每一种前所催化的反应平衡方程式以及每一酶促反应需

要的辅助因子。

答：柠檬酸合成酶：乙酰辅酶A+草酰乙酸+出0-＞柠檬酸+辅酶A+酎(辅酶A)乌头

酸酶：柠檬酸一异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶：异柠檬酸+NAD+-a—酮戊二酸+82+

NADH(NAD+)a一酮戊二酸脱氢酶：a一酮戊二酸+NAD++辅酶A-琥珀酰辅酶A+

C02+NADH(NAD\辅酶A和焦磷酸硫胺素)琥珀酰辅酶A合成酶：琥珀酰辅酶A+P.

+GDP-琥珀酸+GTP+辅酶A(辅酶A)琥珀酸脱氢酶：琥珀酸+FAD-延胡索酸+FADH?

(FAD)延胡索酸酶：延胡索酸+出0-苹果酸苹果酸脱氢酶：苹果酸+NAI)+f草酰乙

酸+H++NADH(NAD+)

8、用捣碎的肌肉组织进行的早期实验表明，柠檬酸循环是需氧途径，通过此循环

代谢的物质最终氧化成C02o但是加入循环中间产物会导致消耗比预期多的氧气。例

如肌肉匀浆中加入lumol的延胡索酸，需要消耗25umoL的氧气，但下面的氧化反

应方程式显示，只需要3umoL氧气就能完全氧化1nmol的延胡索酸。当琥珀酸、苹

果酸和草