1、校园分享网-1生物化学（第三版）课后习题详细解答第三章 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
2、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
3、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 三字母符 号 单字母 符
4、号 名称三字母符号单字母符号丙氨酸(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 FAsn 和/ 或 Asp Asx B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 a
5、cid) Glu E 苏氨酸(threonine) Thr TGln 和/或 Glu Gls Z甘氨酸(glycine) Gly G 色氨酸(tryptophan) Trp W校园分享网-2组氨酸(histidine) His H 酪氨酸(tyrosine) Tyr Y异亮氨酸(isoleucine) Ile I 缬氨酸(valine) Val V2、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
6、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 6.055、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
7、）= 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；9.237、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 p
8、H6.4 时各种离子形式的浓度（mol/L ） 。His 2+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映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 C
9、O2 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=+15.112、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校园分享网-3含量为 100mg ，苯丙氨酸为 81mg ，试回答下列问题：(1)
10、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 = C A/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 = C A/CB = 2 = q(动相)/p（静相） p+q = 1 = (1/3 +
11、 2/3)4 个分溶管分溶 3 次：（1/3 + 2/3） 3=1/27+6/27+12/27+8/27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
12、 (5)Glu, Asp; (6)Tyr, Ala, Ser, His.Ile lys；Phe, Ser；Leu Val Ala, ；Val Pro ；GluAsp；Tyr AlaSer His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的静电吸引
13、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。校园分享网-4第四章 蛋白质的共价结构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
14、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、二级结构、三级结构和四级结构这样一些专门术语。一级结构就是共价主链的氨基酸序列，有时也称化学结构。二、三和四级结构又称空间结构（即三维结构）或高级结构。蛋白质的生物功能决定于它的高级结构，高级结构是由一级结构即氨基酸序列决定的，二氨基酸序列是由遗传物质 DNA 的核苷酸序列规定的。肽键（CONH）是连接多肽链主链中氨基酸残缺的共价键，二硫键是使多肽链之间交联或使多肽链成环的共价键。多肽链或蛋白质当发生部分水解时，可形成长短不一的肽段。除部分水解可以产生小肽之外，生物界还存在许多游离的小肽，如谷胱甘肽等。小肽晶体的熔点都很高，这说明短
15、肽的晶体是离子晶格、在水溶液中也是以偶极离子存在的。测定蛋白质一级结构的策略是：（1）测定蛋白质分子中多肽链数目；（2）拆分蛋白质分子的多肽链；（3）断开多肽链内的二硫桥；（4）分析每一多肽链的氨基酸组成；（5）鉴定多肽链的N-末端和 C-末端残基；（6）断裂多肽链成较小的肽段，并将它们分离开来；（7）测定各肽段的氨基酸序列；（8）利用重叠肽重建完整多肽链的一级结构；（9）确定半胱氨酸残基形成的 S-S 交联桥的位置。序列分析中的重要方法和技术有：测定 N-末端基的苯异硫氰酸酯（PITC）法，分析 C-末端基的羧肽酶法，用于多肽链局部断裂的酶裂解和 CNBr 化学裂解，断裂二硫桥的巯基乙醇处理
16、，测定肽段氨基酸序列的 Edman 化学降解和电喷射串联质谱技术，重建多肽链一级序列的重叠肽拼凑法以及用于二硫桥定位的对角线电泳等。在不同生物体中行使相同或相似功能的蛋白质称同源蛋白质。同源蛋白质具有明显的序列相似性(称序列同源),两个物种的同源蛋白质，其序列间的氨基酸差异数目与这些物种间的系统发生差异是成比例的。并根据同源蛋白质的氨基酸序列资料建立起进化树。同源蛋白质具有共同的进化起源。在生物体内有些蛋白质常以前体形试合成，只有按一定方式裂解除去部分肽链之后才出现生物活性，这一现象称蛋白质的激活。血液凝固是涉及氨基酸序列断裂的一系列酶原被激活的结果，酶促激活的级联放大，使血凝块迅速形成成为可
17、能。凝血酶原和血清蛋白原是两个最重要的血凝因子。血纤蛋白蛋白原在凝血酶的作用下转变为血清蛋白凝块（血块的主要成分） 。我国在 20 世纪 60 年代首次在世界上人工合成了蛋白质结晶牛胰岛素。近二、三十年发展起来的固相肽合成是控制合成技术上的一个巨大进步，它对分子生物学和基因工程也就具有重要影响和意义。至今利用 Merrifield 固相肽合成仪已成功地合成了许多肽和蛋白质。习题校园分享网-51.如果一个相对分子质量为 12000 的蛋白质，含 10 种氨基酸，并假设每种氨基酸在该蛋白质分子中的数目相等，问这种蛋白质有多少种可能的排列顺序？10 100解：10 12000/120=10100 2
18、、有一个 A 肽，经酸解分析得知为 Lys、His 、Asp 、Glu2、Ala 以及 Val、Tyr 忽然两个 NH3 分子组成。当 A 肽与 FDNB 试剂反应后得 DNP-Asp；当用羧肽酶处理后得游离缬氨酸。如果我们在实验中将 A 肽用胰蛋白酶降解时，得到两种肽，其中一种（ Lys、Asp、Glu、Ala 、Tyr）在 pH6.4 时，净电荷为零，另一种（His、Glu 以及 Val）可给除 DNP-His，在 pH6.4 时，带正电荷。此外，A 肽用糜蛋白酶降解时，也得到两种肽，其中一种（Asp、Ala、Tyr）在 pH6.4 时全中性，另一种（Lys、His、Glu2 以及 Val
19、）在 pH6.4 时带正电荷。问 A 肽的氨基酸序列如何？Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val解：1、N- 末端分析： FDNB 法得：Asp-；2、C-末端分析：羧肽酶法得：-Val；3、胰蛋白酶只断裂赖氨酸或精氨酸残基的羧基形成的肽键，得到的是以 Arg 和 Lys 为 C-末端残基的肽断。酸水解使 Asn Asp+ NH4+，由已知条件（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）可得：Asn-( )-( )-( )-Lys-( )-( )-Val；4、FDNB 法分析 N-末端得 DNP-His，酸水解使 GlnGlu+NH 4+由已知条件（His、Glu、Val
20、）可得：Asn-( )-( )-( )-Lys-His-Gln-Val；5、糜蛋白酶断裂 Phe、Trp 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键。由题，得到的一条肽（Asp、 Ala、Tyr）结合（3） 、 （4）可得该肽的氨基酸序列为： Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val3、某多肽的氨基酸序列如下：Glu-Val-Lys-Asn-Cys-Phe-Arg-Trp-Asp-Leu-Gly-Ser-Leu-Glu- Ala-Thr-Cys-Arg-His-Met-Asp-Gln-Cys-Tyr-Pro-Gly-Glu_Glu-Lys。 （ 1）如用胰蛋白酶处理，此多肽
21、将产生几个肽？并解释原因（假设没有二硫键存在） ；（2）在 pH7.5 时，此多肽的净电荷是多少单位？说明理由（假设 pKa 值：-COOH4.0；- NH3+6.0；Glu 和 Asp 侧链基 4.0；Lys 和 Arg 侧链基11.0；His 侧链基 7.5；Cys 侧链基 9.0；Tyr 侧链基 11.0） ；（3）如何判断此多肽是否含有二硫键？假如有二硫键存在，请设计实验确定 5，17 和 23 位上的 Cys 哪两个参与形成？（1）4 个肽；（2）-2.5 单位；（3）如果多肽中无二硫键存在，经胰蛋白酶水解后应得 4 个肽段；如果存在一个二硫键应得 3 个肽段并且个肽段所带电荷不同，
22、因此可用离子交换层析、电泳等方法将肽段分开，鉴定出含二硫键的肽段，测定其氨基酸顺序，便可确定二硫键的位置4、今有一个七肽，经分析它的氨基酸组成是：Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr 和 Ser。此肽未经糜蛋白酶处理时，与 FDNB 反应不产生 -DNP-氨基酸。经糜蛋白酶作用后，此肽断裂城两个肽段，其氨基酸组成分别为 Ala、Tyr 、Ser 和 Pro、Phe、Lys、Arg。这两个肽段分别与 FDNB 反应，可分别产生 DNP-Ser 和 DNP-Lys。此肽与胰蛋白酶反应能生成两个肽段，它们的氨基酸组成分别是Arg、Pro 和 Phe、Tyr 、Lys、 Ser、Ala 。试
23、问此七肽的一级结构怎样？它是一个环肽，序列为：-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg-解：（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
24、-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：-Lys-Pro-Arg-Phe-Ser-Ala-Tyr-校园分享网-65、三肽 Lys- Lys- Lys 的 pI 值必定大于它的任何一个个别基团的 pKa 值，这种说法是否正确？为什么？正确，因为此三肽处于等
25、电点时，七解离集团所处的状态是 C-末端 COO-（pKa=3.0 ） ，N 末端NH2（pKa 8.0 ） ，3 个侧链 3（1/3 - NH 3+） （pKa=10.53）(pKa=10.53), 因此 pI最大的 pKa 值（10.53）6、一个多肽可还原为两个肽段，它们的序列如下：链 1 为 Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg- Arg-Val-Cys；链 2 为 Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys。当用嗜热菌蛋白酶消化原多肽（具有完整的二硫键）时可用下列各肽：（1） （Ala 、Cys2、Val） ；（2） （Arg、Lys 、Phe、Pro）
26、 ；（3）(Arg2、 Cys2、Trp、Tyr) ；（4）(Cys2、Phe)。试指出在该天然多肽中二硫键的位置。 （结构如下图）S-SAla-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val_CysSSCys-Tyr-Cys-Phe-Cys解：嗜热菌蛋白酶作用专一性较差，根据题中已知条件：（1）消化原多肽得到（Ala、Cys2、Val） ，说明链 1 在 2 位 Cys 后及 11 位 Val 前发生断裂，2 位 Cys 与 12 位 Cys 之间有二硫键；（2）由链 1 序列可得该肽段序列为：-Phe-Pro-Lys-Arg-；（3）由（1） （2）可知该肽
27、段(Arg2、Cys2、Trp、Tyr)中必有一 Cys 来自链 2，另一 Cys 为链1 中 8 位 Cys，即链 1 中 8 位 Cys 与链 2 中的一个 Cys 有二硫键；（4）嗜热菌蛋白酶能水解 Tyr、Phe 等疏水氨基酸残基，故此肽（Cys2、Phe）来自链 2，结合（3）中含 Tyr，可知（3）中形成的二硫键为链 1 8 位 Cys 与链 2 中 3 位 Cys 与链 2 中 3 位 Cys之间；（4）中（Cys2、Phe）说明链 2 中 1 位 Cys 与 5 位 Cys 中有二硫键。综合（1） 、 （2） 、 （3） 、 （4）可得结果。7、一个十肽的氨基酸分析表明其水解液
28、中存在下列产物：NH4+ Asp Glu Tyr ArgMet Pro Lys Ser Phe并观察下列事实：（1）用羧肽酶 A 和 B 处理该十肽无效；（2）胰蛋白酶处理产生两各四肽和游离的 Lys；（3）梭菌蛋白酶处理产生一个四肽和一个六肽；（4）溴化氢处理产生一个八肽和一个二肽，用单字母符号表示其序列位 NP；（5）胰凝乳蛋白酶处理产生两个三肽和一个四肽，N-末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在中性 pH 时携带-1 净电荷，在 pH12 时携带-3 净电荷；（6）一轮 Edman降解给出下面的 PTH 衍生物：（图略）写出该十肽的氨基酸序列。Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Ph
29、e-Met-Asn-Pro解：（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-；校园分享网-7（4）溴化氰只断裂由 Met 残基
30、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）
31、 、 （5） 、 （6）可知该十肽的氨基酸序列为：Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro8、一个四肽，经胰蛋白酶水解得两个片段，一个片段在 280nm 附近有强的光吸收，并且 Pauly 反应和坂口反应（检测胍基的）呈阳性。另一片段用溴化氰处理释放出一个与茚三酮反应呈黄色的氨基酸。写出此四肽的氨基酸序列。YRMP解：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
32、 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。9 蜂毒明肽（apamin）是存在蜜蜂毒液中的一个十八肽，其序列为 CNVRAPETALCARRCOOH，已知蜂毒明肽形成二硫键，不与碘乙酸发生反应， （1）问此肽中存在多少个二硫键？（2）请设计确定这些（个）二硫键位置的策略。（1）两个；（2）二硫键的位置可能是 1-3 和 11-15 或 1-11 和 3-15 或 1-15 和 3-11，第一种情况，用胰蛋白酶断裂将产生两个肽加 Arg；第二种情况和第三种，将产生一个肽加
33、 Arg，通过二硫键部分氧化可以把后两种情况区别开来。10、叙述用 Mernfield 固相化学方法合成二肽 Lys-Ala。如果你打算向 Lys-Ala 加入一个亮氨酸残基使成三肽，可能会掉进什么样的“陷坑”？校园分享网-8第五章 蛋白质的三维结构提要每一种蛋白质至少都有一种构像在生理条件下是稳定的，并具有生物活性，这种构像称为蛋白质的天然构像。研究蛋白质构像的主要方法是 X 射线晶体结构分析。此外紫外差光谱、荧光和荧光偏振、圆二色性、核磁共振和重氢交换等被用于研究溶液中的蛋白质构像。稳定蛋白质构像的作用有氢键、范德华力、疏水相互作用和离子键。此外二硫键在稳定某些蛋白质的构像种也起重要作用。
34、多肽链折叠成特定的构像受到空间上的许多限制。就其主链而言，由于肽链是由多个相邻的肽平面构成的，主链上只有 - 碳的二平面角 和 能自由旋转，但也受到很大限制。某些 和 值是立体化学所允许的，其他值则不被允许。并因此提出了拉氏构像，它表明蛋白质主链构象在图上所占的位置是很有限的（7.7%-20.3%） 。蛋白质主链的折叠形成由氢键维系的重复性结构称为二级结构。最常见的二级结构元件有 螺旋、 转角等。 螺旋是蛋白质中最典型、含量最丰富的二级结构。 螺旋结构中每个肽平面上的羰氧和酰氨氢都参与氢键的形成，因此这种构象是相当稳定的。氢键大体上与螺旋轴平行，每圈螺旋占 3.6 个氨基酸残基，每个残基绕轴旋
35、转 100，螺距为 0.54nm。-角蛋白是毛、发、甲、蹄中的纤维状蛋白质，它几乎完全由 螺旋构成的多肽链构成。 折叠片中肽链主链处于较伸展的曲折（锯齿）形式，肽链之间或一条肽链的肽段之间借助氢键彼此连接成片状结构，故称为 折叠片，每条肽链或肽段称为 折叠股或 股。肽链的走向可以有平行和反平行两种形式。平行折叠片构象的伸展程度略小于反平行折叠片，它们的重复周期分别为 0.65nm 和 0.70nm。大多数 折叠股和 折叠片都有右手扭曲的倾向，以缓解侧链之间的空间应力（steric strain） 。蚕丝心蛋白几乎完全由扭曲的反平行 折叠片构成。胶原蛋白是动物结缔组织中最丰富的结构蛋白，有若干原
36、胶原分子组成。原胶原是一种右手超螺旋结构，称三股螺旋。弹性蛋白是结缔组织中另一主要的结构蛋白质。蛋白质按其外形和溶解度可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质和膜蛋白。-角蛋白、丝心蛋白（-角蛋白） 、教员蛋白和弹性蛋白是不溶性纤维状蛋白质；肌球蛋白和原肌球蛋白是可溶性纤维状蛋白质，是肌纤维中最丰富的蛋白质。球状蛋白质是一类可溶性的功能蛋白，如酶、抗体、转运蛋白、蛋白质激素等，膜蛋白是一类与膜结构和功能紧密相关的蛋白质，它们又可分为膜内在蛋白质、脂锚定蛋白质以及膜周边蛋白质。蛋白质结构一般被分为 4 个组织层次（折叠层次） ，一级、二级、三级和四级结构。细分时可在二、三级和四级结构。细分时可在二、三级之
37、间增加超二级结构和结构域两个层次。超二级结构是指在一级序列上相邻的二级结构在三维折叠中彼此靠近并相互作用形成的组合体。超二级结构校园分享网-9有 3 中基本形式：（螺旋束） 、（如 Rossman 折叠） 、（ 曲折和希腊钥匙拓扑结构） 。结构域是在二级结构和超二级结构的基础上形成并相对独立的三级结构局部折叠区。结构域常常也就是功能域。结构域的基本类型有：全平行 螺旋结构域、平行或混合型 折叠片结构域、反平行 折叠片结构域和富含金属或二硫键结构域等 4 类。球状蛋白质可根据它们的结构分为全 -结构蛋白质、-结构蛋白质、全 -结构蛋白质和富含金属或二硫键蛋白质等。球状蛋白质有些是单亚基的，称单体
38、蛋白质，有些是多亚基的，称寡聚或多聚蛋白质。亚基一般是一条多胎链。亚基（包括单体蛋白质）的总三维结构称三级结构。球状蛋白质种类很多，结构也很复杂，各有自己独特的三维结构。但球状蛋白质分子仍有某些共同的结构特征：一种分子可含多种二级结构元件，具有明显的折叠层次，紧密折叠成球状或椭球状结构，疏水测链埋藏在分子内部，亲水基团暴露在分子表面，分子表面往往有一个空穴（活性部位） 。蛋白质受到某些物理或化学因素作用时，引起生物活性丢失，溶解度降低以及其他的物理化学常数的改变，这种现象称为蛋白质变性。变性实质是非共价键破裂，天然构象解体，但共价键未遭破裂。有些变性是可逆的。蛋白质变性和复性实验表明，一级结构
39、规定它的三维结构。蛋白质的生物学功能是蛋白质天然构象所具有的性质。天然构象是在生理条件下热力学上最稳定的即自由能最低的三维结构。蛋白质折叠不是通过随机搜索找到自由能最低构象的。折叠动力学研究表明，多肽链折叠过程中存在熔球态的中间体，并有异构酶和伴侣蛋白质等参加。寡聚蛋白是由两个或多个亚基通过非共价相互作用缔合而成的聚集体。缔合形成聚集体的方式构成蛋白质的四级结构，它涉及亚级在聚集体中的空间排列（对称性）以及亚基之间的接触位点（结构互补）和作用力（非共价相互作用的类型） 。习题1.（1）计算一个含有 78 个氨基酸的 螺旋的轴长。 （2）此多肽的 螺旋完全伸展时多长？11.7nm；28.08nm
40、解：（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：780.15nm=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：783.6 圈； 螺旋的直径约为 0.5nm，故每圈轴长为 0.5nm。完全伸展的 螺旋长度约为：0.5（783.6）34.01nm。2.某一蛋白质的多肽链除一些区段为 螺旋构想外，其他区段均为 折叠片构象。该蛋白质相对分子质量为 240000，多肽链外姓的长度为 5.0610-5cm。试计算： 螺旋占该多肽链的百分数。（假设 折叠构象中每氨基酸残疾的长度为 0.35nm）59%解：一般来讲氨基酸的平均分子量为
41、120Da，此蛋白质的分子量为 240000Da，所以氨基酸残基数为240000120=2000 个。设有 X 个氨基酸残基呈 螺旋结构，则：X0.15+（2000-X）0.35=5.0610 -5107=506nm解之得 X=970， 螺旋的长度为 9700.15=145.5，故 -螺旋占该蛋白质分子的百分比为：145.5/536100%=29%3.虽然在真空中氢键键能约为 20kj/mol，但在折叠的蛋白质中它对蛋白质的桅顶焓贡献却要小得多（4.6 带负电，向正极移动；（2）-乳球蛋白 pI=5.2，pH=5.05.2 带负电，向正极移动；（3）胰凝乳蛋白酶原 pI=9.1，pH=5.09
42、.1 带负电，向正极移动；8.（1）当 Ala、Ser、Phe、Leu、Arg、Asp 和 His 的混合物在 pH3.9 进行纸电泳时，哪些氨基酸移向正极？哪些氨基酸移向负极？（2）纸电泳时，带有相同电荷的氨基酸常有少许分开，例如 Gly可与 Leu 分开，试说明为什么？（3）设 Ala、Val、Glu、Lys 和 Thr 的混合物 pH 为 6.0，试指出校园分享网-17纸电泳后氨基酸的分离情况。PI 值：Ala：6.02 Ser：5.68 Phe：5.48 Leu：5.98 Arg：10.76 Asp：2.97 His：7.59（1）Ala、Ser、Phe 和 Leu 以及 Arg 和
43、His 向负极，Asp 移向正极；（2）电泳时，具有相同电荷的较大分子比较小分子移动得慢，因为电荷/质量之比较小，因而引起每单位质量迁移的驱动力也较小。 （3）Glu 移向正极，Lys 移向负极,Val、Ala 和 Thr 则留在原点。9.凝胶过滤层析和凝胶电泳中的分子筛效应有什么不同？为什么？10.配制一系列牛血清清蛋白（BSA）稀释液，每一种溶液取 0.1ml 进行 Bradford 法测定。对适当的空白测定 595nm 波长处的光吸收（A 595） 。结果如下表所示：BSA 浓度（mgL -1） A5951.5 1.41.0 0.970.8 0.790.6 0.590.4 0.370.2
44、 0.17BSA 浓度对 A595作图得标准曲线。E.coli 的蛋白质提取液样品（ 0.1ml）测得的 A595为 0.84。根据标准曲线算出 E.coli 提取液中的蛋白质浓度。0.85mg/ml解：标准曲线略。由标准曲线可知，当 A595为 0.84 时，BSA 浓度为 0.85mg/ml。第八章 酶通论提要生物体内的各种化学变化都是在酶催化下进行的。酶是由生物细胞产生的，受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。与一般催化剂相比有其共同性，但又有显著的特点，酶的催化效率高，具有高度的专一性，酶的活性受多种因素调节控制，酶作用条件温和，但不够稳定。酶的化学本质除有催化活性的 RNA
45、分子之外都是蛋白质。根据酶的化学组成可分为单纯蛋白质和缀合蛋白质是由不表现酶活力的脱辅酶及辅因子（包括辅酶、辅基及某些金属离子）两部分组成。脱辅酶部分决定酶催化的专一性，而辅酶（或辅基）在酶催化作用中通常起传递电子、原子或某些化学基团的作用。根据各种酶所催化反应的类型，把酶分为六大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类。按规定每种酶都有一个习惯名称和国际系统名称，并且有一个编号。酶对催化的底物有高度的选择性，即专一性。酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质。酶的专一性可分为结构专一性和立体异构专一性两种类型。用“诱导契合说”解释酶的专一性已被人们所接受
46、。酶的分离纯化是酶学研究的基础。已知大多数酶的本质是蛋白质，因此用分离纯化蛋白质的方法纯化酶，不过要注意选择合适的材料，操作条件要温和。在酶的制备过程中，没一步都要测定酶的活力和比活力，以了解酶的回收率及提纯倍数，以便判断提纯的效果。酶活力是指在一定条件下酶催化某一化学反应的能力，可用反应初速率来表示。测定酶活力及测酶反应的初速率。酶活力大小来表示酶含量的多少。20 世纪 80 年代初，Cech 和 Altmsn 分别发现了某些 RNA 分子具有催化作用，定名为核酶（ribozyme） 。有催化分子内和分分子间反应的核酶。具有催化功能 RNA 的发现，开辟了生物化学校园分享网-18研究的新领域
47、，提出了生命起源的新概念。根据发夹状或锤头状二级结构原理，可以设计出各种人工核酶，用作抗病毒和抗肿瘤的防治药物将会有良好的应用前景。抗体酶是一种具有催化能力的蛋白质，本质上是免疫球蛋白，但是在易变区赋予了酶的属性。根据酶催化的过度态理论，设计各种过度态类似物作为半抗原免疫动物，筛选具有催化活性的单抗。抗体酶具有酶的一切性质。现已研制出催化多种反应的抗体酶。抗体酶的发现，不仅为酶的过度态理论提供了有力的实验证据，而且抗体酶将会得到广泛的应用。酶工程是将酶学原理与化学工程技术及基因重组技术有机结合而形成的新型应用技术，是生物工程的支柱。根据研究和解决问题的手段不同将酶工程分为化学酶工程和生物酶工程
48、。随着化学工程技术及基因工程技术的发展，酶工程发展更为迅速，必将成为一个很大的生物技术产业。习题1.酶作为生物催化剂有哪些特点？答：酶是细胞所产生的，受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂，与一般非生物催化剂相比较有以下几个特点：1、酶易失活；2、具有很高的催化效率；3、具有高度专一性；4、酶活性受到调节和控制。2.何谓酶的专一性？酶的专一性有哪些？如何解释酶作用的专一性？研究酶的专一性有何意义？答：酶的专一性是指酶对催化的反应和反映物有严格的选择性。酶的专一性分为两种类型：1、结构专一性，包括绝对专一性、相对专一性（族专一性或基团专一性、键专一性） ；2、立体异构专一性，包括旋光异构专一性、几何异构专一性。通过对酶结构与功能的研究，确信酶与底物作用的专一性是由于酶与底物分子的结构互补，诱导契合，通过分子的相互识别而产生的。对酶的专一性研究具有重要的生物学意义。它有利于阐明生物体内有序的代谢过程，酶的作用机制等。3.酶的活性受那些因素调节，试说明之。答：酶的调节和控制有多种方式，主要有：（1） 调节酶的浓度：主要有 2 种方式：诱导或抑制酶的合成；调节酶的降解；（2） 通过激素调节酶活性、激素通过与细胞膜或细胞内受体相
