1、 - 1 - 第七章 生物化学三、典型例题例 1 请用最简便的方法，鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉。分析 鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉最简便的方法是显色法。首先在这五种糖中各加入适量碘液，只有淀粉变蓝色，其余四糖不变色。然后在除淀粉外的四糖中分别加适量的盐酸和间苯二酚，核糖呈绿色，葡萄糖呈淡红色，果糖呈红色，而蔗糖不变色。这一下可鉴别出核糖和蔗糖。再在葡萄糖和果糖中分别加入几滴清水，由于葡萄糖具有还原性而使溴水褪色，果糖无还原性，不能使溴水褪色，从而就能达到区分这两种糖的目的。【参考答案】鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉的最简便方法。例 2 根据蛋白质的有关知识回答下列问题：（1）
2、氨基酸的极性由什么决定？组成蛋白质的 20 种氨基酸中具有极性的氨基酸有多少种？（2）组成蛋白质的氨基酸中，哪一种不能参与形成真正的肽键？为什么。（3）什么是蛋白质的等电点（pI）？为什么说在等电点时蛋白质的溶解度最低？分析 （1）氨基酸的极性由其侧链基团（R ）决定，组成蛋白质的 20 种氨基酸中具有极性的氨基酸有 11 种。 （2）组成蛋白质的氨基酸中，脯氨酸（Pro）不能参与形成真正的肽镇，因为 Pro 是亚氨基酸，没有游离的氨基。 （3）蛋白质分子所带净电荷为零时，溶液的 pH 值为该蛋白质的等电点。处于等电点状态的蛋白质分子外层的净电荷被中和，分子之间相互聚集形成较大的颗粒而沉淀下来
3、，故此时蛋白质的溶解度最低。【参考答案】见分析过程。例 3 （1）下列氨基酸的混合物在 pH 3.9 时进行纸电泳，指出哪一些氨基酸朝正极移动，哪一些氨基酸如负极移动？氨基酸混合物的构成为丙氨酸（Ala） 、丝氨酸（Ser） 、苯丙氨酸（Phe） 、亮氨酸（ Leu） 、精氨酸（Arg） 、天门冬氨酸（Asp）和组氨酸（His ） 。 （2）具有相同电荷的氨基酸，如 Gly 和 Leu 在纸电泳时总是稍稍分离，你能作出解释吗？- 2 - （3）一个含有 Ala、Val 、Glu、Lys 和 Thr 的氨基酸混合物，在 pH6.0 时进行纸电泳，然后用茚三酮显色。请画出电泳后各氨基酸斑点的位置，
4、并标明正极、负极、原点和不分开的氨基酸。分析 （1）因为 Ala、Ser、Phe 和 Leu 的等电点在 pH 6.0 左右，将其放在 pH 3.9 条件下电泳时，Ala、Ser 、Phe 和 Leu 都带有电荷，因此它们均向负极移动。由于His 和 Arg 等电点分别 7.6 和 10.8，在 pH 3.9 时虽都带正电荷，向负极移动，但因两者带正电荷数量不同，因此两者能分开。Asp 的等电点是 3.0，在 pH3.9 条件下带负电荷，故向正极移动。（2）在电泳时，如果氨基酸带有相同的电荷，则分子量大的氨基酸比分子量小的氨基酸移动慢些，由于 Leu 的分子量比 Gly 大，所以 Leu 比
5、Gly 移动慢，因此能达到稍稍分离的目的。（3）在 pH 6.0 时，Glu 带负电荷朝正极移动，Lys 带正电荷负极移动。Val、Ala、Thr 的等电点在 pH 6.0 附近，移动距离很小，故不能完全分开。电泳后谷氨基酸斑点的位置如下图所示。【参考答案】见分析过程。例 4 有一个蛋白质分子在 pH7 的水溶液中可以折叠成球状，通常是带极性侧链的氨基酸位于分子外部，带非极性侧链的氨基酸位于分子内部。请回答：（1）在 Val、Pro、Phe、Asp 、Lys、Ile 和 His 中，哪些位于分子内部，哪些位于分子外部？（2）为什么在球蛋白内部和外部都能发现 Gly 和 Ala？（3）Ser、T
6、hr、Asn 和 Gln 都是极性氨基酸，为什么会在分子内部发现？（4）在球蛋白的分子内部和外部都能找到 Gys，为什么？分析 （1） Val、Pro、Phe、Ile 是带有非极性测链的氨基酸，这些氨基酸残基位于分子内部 ；Asp、Lys、His 是带有极性侧键的氨基酸，这些氨基酸残基位于分子的外部。（2）因为 Ala 和 Gly 两者的侧链都比较小，疏水性和极性都小；Gly 只有一个H 与 碳原子相连，Ala 只有CH 3 与 碳原子相连，故它们既可以出现在分子内部，也可以出现在分子外部。（3）Ser、Thr、Asn、Gln 在 pH 7.0 时含有不带电荷的极性侧链，参与分子内部的氢键形成
7、，从而减少了它们的极性，故会在分子内部发现。（4）因为 Cys 属于不带电荷的极性氨基酸，可位于分子外部，但又由于 Cys 常常参与链内和链间的二硫键形成，使其极性减弱（少） ，放在球蛋白分子的内部也能找到Cys。- 3 - 例 5 （1）设一个互补成对的脱氧核苷酸残基的平均分子量为 618，试计算分子量为 3107 的双链 DNA 分子的长度。 （2）这种 DNA1 分子占有的体积是多少？（3）这种 DNA1 分子含有多少螺圈？分析 （1）依题意，一个互补成对的脱氧核苷酸残基的平均分子量约为 618，该DNA 分子量为 3107，则该 DNA 分子含有 3107 / 61848544 对核苷
8、酸，又根据DNA 双螺旋模型可知，每对核苷酸在双螺旋中上升的高度为 0.34nm，所以该 DNA 的长度485440.34nm16504.9nm1.6504910 3 厘米。（2）该分子可以看成是一个长 1.65049103 厘米，直径为 2107 厘米的圆柱体，由公式 V（体积） r 2l 3.14(2107 / 2)21.65049104 5.1810 17 （厘米3） 。（3）已知 DNA 的双螺旋结构中，每一螺圈有 10 对核苷酸，所以 48544 对核苷酸约等于 4854 个螺圈。【参考答案】见分析过程。例 6 称取 25mg 蛋白酶粉配制成 25ml 酶溶液，从中取出 0.1ml
9、酶液，以酪蛋白为底物用 Folin 一酶比色法测定酶活力，结果表明每小时产出 1500mg 酪氨酸。另取2ml 酶液，用凯氏定氮法测得蛋白氮为 0.02mg，若以每分钟产生 1mg 酪氨酸的酸量为一个活力单位计算，试根据上述数据求出：（1）1ml 酶液中所含的蛋白质量及酶的活力单位；（2）酶的比活力；（3）1g 酶制剂的总蛋白含量及酶的总活力。分析 （1）由题意可知，2ml 酶液中含氮 0.2 毫克，则 1ml 酶液中含氮 0.1g。因为蛋白质的平均含氮量为 16，所以 0.1 氮相当于蛋白质的量为 0.1 / 16%0.625（毫克），即 1 毫升酶液中所含的蛋白质量为 0.625g。又知
10、0.1ml 酶液每小时产生 1500mg 酪氨酸。根据定义：每分钟产生 1mg 酪氨酸的酶量为 1 个活力单位（或一个酶单位 u） 。因此，1 毫升酶液所含的酶单位为 150010 / 60250（u） 。（2）酶比活力是指每毫克酶蛋白所具有的酶活力，一般用单位毫克蛋白表示。 0.625 毫克酶蛋白含有 250 酶单位，那么，1 毫克酶蛋白含有的酶单位数为：2501 / 0.625400（酶单位毫克酶蛋白）（3）由题意可知每毫升醇含 1 毫克蛋白酶粉（酶制剂） 。由（1）得到每毫升酶制剂含 0.625 毫克酶蛋白，所以每克酶制剂含 0.625 克酶蛋白。又因为总活力比活力酶蛋白总量，即总活力4
11、006252.510 5（酶单位）【参考答案】见分析过程。例 7 已知一条 DNA 编码链的顺序是：5AGGCAAGACAAAGAAAGGCAAGACAAAG*AA3。试问：（1）该编码链转录的 mRNA 顺序应当是什么？（2）根据这条 mRNA 链翻译出的蛋白质含有几种氨基酸残基？（3）如果编码链中带*号的碱基缺失，翻译的多肽分子中有几种氨基酸残基发生- 4 - 变化？（4）如果编码链中带*号的碱基突变为 C，翻译的多肽分子中有几种氨基酸残基发生变化？分析 本题涉及基因控制蛋白质合成的过程及基因突变的有关基础知识。解答本题首先应通过 DNA 的编码链，求出 mRNA 链，然后再根据 mRNA
12、 上每相邻的三个碱基为一个氨基酸的密码子，借助氨基酸密码表查出与之相对应的氨基酸种类，从而进一步确定组成蛋白质的氨基酸种类和数量。（1）由 DNA 编码链（模板链）转录的 mRNA 为：UUCUUUGUCUUGCCUUUCUUUGUCUUGCCU。 （2）借助密码表，上述 mRNA 能翻译成由 10 个氨基酸残基组成的一条多肽链，该多肽链只含有 3 种氨基酸残基即Phe、Val 和 Leu。故该蛋白质的一级结构为 PhePheVal LeuLeuPhePheValLeu 一 Leu。（2）缺失后的 DNA 片段转录成的 mRNA 为：UUUUUGUCUUGCCUUUCUUUGUCUUGCCU。
13、该 mRNA 能翻译成 4 种氨基酸残基组成的 9 肽。因为 UUU（Phe） 、UUG（Leu） 、UCU （Ser） 、UGC（Cys） ，则该蛋白质的一级结构为：PheLeuSerCysLeuSerLeuSer Cys。 （4）突变后，多肽分子中除 N 端的 Phe 变为 Leu 外，其他的氨基酸残基不发生变化。【参考答案】见分析过程。例 8 三羧酸循环（TCA）发生在 A 线粒体 B 叶绿体 C 细胞质 D 细胞核分析 三羧酸循环是葡萄糖的有氧分解过程，是糖酵解的继续。糖酵解过程是在细胞质的基质（或胞液）中进行的，糖酵解的产物丙酮酸在有氧的条件下进入线粒体内转变为乙酸 CoA 参与三羧
14、酸循环，因此三羧酸循环的过程发生在线粒体内。【参考答案】A。例 9 对于变性过程的描述，下列说法中正确的是 A 它使二级结构和三级结构破坏，一级结构也遭破坏B 它使二级结构和三级结构破坏，而一级结构不被破坏C 只使四级结构破坏D 使聚合物的化学反应性（生物活性）减小分析 变性是指活性生物大分子的二、三级结构的破坏，如果有四级结构的，也包括四级结构的破坏，但其一级结构仍保持完好。蛋白质、核酸这些生物聚合物的化学反应性（生物活性）丧失或减小不一定都是由于变性作用造成的，降解作用也能引起。【参考答案】B。例 10 双链 DNA 分子中，下列哪种物质的含量增多时会致该 DNA 的解链温度（Tm 值）增大？ - 5 - A CT B AG C AT D CG分析 DNA 的解链温度或 “熔点” （Tm ）是指 DNA 加热变性时的温度。该温度的大小与 DNA 分子中鸟嘌呤和胞嘧啶的含量多少有关， G、C 含量愈多的 DNA，其Tm 值愈高，反之则愈低。这是因为 GC 碱基对中含有三个氢键，而 AT 碱基对中只有两个氢键，因而这两类碱基对稳定 DNA 结构的作用有差异，GC 对相对较强一些。
