生物化学答案

第一章三、简答题1、写出a-氨基酸的结构通式，并根据其结构通式说明其结构上的共同特点。组成蛋白质的氨基酸共有20种，除甘氨酸（无手性C原子）外都是L型氨基酸，就是都有一个不对称C原子，具有旋光性。羧基和氨基连在同一个C原子上，另外两个键分别连一个H和R基团。脯氨酸是亚氨基酸。2、在PH6.0时，对Gly,Ala,Glu,Lys,Leu和His混合电泳，哪些氨基酸移向正极？哪些移向负极？哪些不移动或接近原点？3、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？答：RNASE是一种水解RNA的酶，由124个氨基酸残基组成的单肽链蛋白质，其中含有4个链内二硫键。整个分子折叠成球形的天然构象。高浓度脲会破坏肽链中的次级键。巯基乙醇可还原二硫键。因此用脲和巯基乙醇处理RNaSe；蛋白质三维构象破坏，肽链去折叠成松散肽链，活性丧失。淡一级结构并未变化。除去脲和巯基乙醇，并经氧化形成二硫键。RNaSe重新折叠，活性逐渐恢复。由此看来，在一级结构未改变的状况下，其生物功能仍旧发生变化，说明是蛋白质的高级结构决定了蛋白质的功能。（1）一级结构的变异与分子病蛋白质中的氨基酸序列与生物功能密切相关，一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。如镰刀型细胞贫血症，其病因是血红蛋白基因中的一个核苷酸的突变导致该蛋白分子中β-链第6位谷氨酸被缬氨酸取代。这个一级结构上的细微差别使患者的血红蛋白分子容易发生凝聚，导致红细胞变成镰刀状，容易破裂引起贫血，即血红蛋白的功能发生了变化。（2）一级结构与生物进化同源蛋白质中有许多位置的氨基酸是相同的，而其它氨基酸差异较大。如比较不同生物的细胞色素C的一级结构，发现与人类亲缘关系接近，其氨基酸组成的差异越小，亲缘关系越远差异越大。4、以细胞色素C为例简述蛋白质一级结构与生物进化的关系。一级结构与生物进化同源蛋白质中有许多位置的氨基酸是相同的，而其它氨基酸差异较大。如比较不同生物的细胞色素C的一级结构，发现与人类亲缘关系接近，其氨基酸组成的差异越小，亲缘关系越远差异越大。5、试述维系蛋白质空间结构的作用力。6、血红蛋白有什么功能？它的四级结构是什么样的?肌红蛋白有四级结构吗？简述其三级结构要点。四、问答题1、为什么说蛋白质是生命活动最重要的物质基础？蛋白质元素组成有何特点？构成50%细胞和生物体的重要物质催化，运输，血红蛋白；调节，胰岛素；免疫。蛋白质是细胞中重要的有机化合物，一切生命活动都离不开蛋白质。各种蛋白质含氮量很接近，平均16%2、试比较Gly,Pro与其它常见氨基酸结构的异同，它们对多肽链二级结构的形成有何影响？都含一个氨基羧基H与侧链基团，PRO侧链基团与a氨基酸形成环化结构，亚氨基酸，Gly不含手性碳原子.3、蛋白质水溶液为什么是一种稳定的亲水胶体？蛋白质的分子量很大，容易在水中形成胶体颗粒，具有胶体性质。在水溶液中，蛋白质形成亲水胶体，就是在胶体颗粒之外包含有一层水膜。水膜可以把各个颗粒相互隔开，所以颗粒不会凝聚成块而下沉。4、为什么说蛋白质天然构象的信息存在于氨基酸序列中。蛋白质的结构与功能之间有什么关系？答：(蛋白质的高级结构的形成是依靠氨基酸分子的侧链集团之间的非共价键维持而成.如氢键,范德华力等,此外半胱氨酸中的硫可形成共价键维持空间结构,此外二级结构的A螺与B折叠都是临近氨基酸侧链之间亲合或者静电维持的,所以说,一级结构决定了蛋白的高级结构.)5、什么是蛋白质变性？变性的机制是什么？举例说明蛋白质变性在实践中的应用。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。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。6、聚赖氨酸（polyLys)在PH7时呈无规则线团，在PH10时则呈a-螺旋；聚谷氨酸（polyGlu)在PH7时呈无规则线团。在PH4时则呈a-螺旋，为什么？7、多肽链片段是在疏水环境中还是在亲水环境中更有利于a-螺旋的形成，为什么？8、已知某蛋白质的多肽链的一些节段是a-螺旋，而另一些节段是b-折叠。该蛋白质的分子量为240000，其分子长5.06*10-5cm,求分子中a-螺旋和b-折叠的百分率。（蛋白质中一个氨基酸的平均分子量为120.每个氨基酸残基在a-螺旋长度0.15nm,在b-折叠中的长度为0.35nm)9、计算PH7.0时，下列十肽所带的净电荷。Ala-Met-Phe-Glu-Tyr-Val-Leu-Typ-Gly-Ile12.有淀粉酶制剂1g，用水溶解成1000ml酶液，测定其蛋白质含量和粉酶活力。结果表明，该酶液的蛋白质浓度为0.1mg/ml；其1ml的酶液每5min分解0.25g淀粉，计算该酶制剂所含的淀粉酶总活力单位数和比酶活（淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分解1克淀粉的酶量为一个活力单位）。答案要点：①1ml的酶液的活力单位是60/5×0.25/1=3（2分）酶总活力单位数是3×1000=3000U（1分）②总蛋白是0.1×1000=100mg（1分）,比活力是3000/100=30（1分）。二章三、简答题1、某DNA样品含腺嘌呤15.1%（按摩尔碱基计），计算其余碱基的百分含量。2、核酸为什么是两性电解质。且可纯化得到DNA的钠盐。四、问答题1、DNA双螺旋结构有什么基本特点？这些特点能解释哪些最最重要的生命现象？答案要点：a.两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋相互盘绕而形成，螺旋表面有一条大沟和一条小沟。（2分）b.磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按A-T配对，之间形成2个氢键，G-C配对，之间形成3个氢键（碱基配对原则，Chargaff定律）。（2分）c.螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对重复一次，间隔为3.4nm。（2分）该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是本世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。2、DNA和RNA的化学组成、分子结构和生理功能上的主要区别是什么？化学组成：含有D-2脱氧核酶，含ATGC；含D-核糖含AUGC分子结构：a-双螺旋大多数为单链生理功能：DNA核苷酸序列决定生物体遗传特征；在DNA复制转录翻译一定中调控作用，与细胞内或细胞间的一些物质运输核定为有关。3、比较tRNA,rRNA,和mRNA的结构和功能。结构：t二级结构三叶草形，三级结构倒L形R复杂的多环多臂结构M分子的长度差异很大功能：将氨基酸运转到MRNA复合物的相应位置，用于蛋白质的合成。与其他蛋白质组成核糖体，完成蛋白质合成。进入细胞质指导蛋白质的合成4、从两种不同细菌提取得DNA样品，其腺嘌呤核苷酸分别占其碱基总数的32%和17%，计算这两种不同来源DNA四种核苷酸的吧、相对百分组成。两种细菌中哪一种是从温泉（64度）中分离出来的？为什么？5、计算（1）分子量为3*10的双股DNA分子的长度；（2）这种DNA一分子占有的体积；（3）这种DNA一分子占有的螺旋圈数。（一个互补的脱氧核苷酸刹残基对的平均分子量为618）6、用稀酸或高盐溶液处理染色质，可以使组蛋白质与DNA解离，请解释。7、真核mRNA和原核mRNA各有什么特点？原核生物中，mRNA的转录和翻译发生在同一个细胞空间，这两个过程几乎是同步进行。真核细胞中，真核细胞mRNA的合成和功能表达在不同的空间和时间范畴内。原核生物mRNA的特征半衰期短，许多原核生物MRNA以多顺反子的形式存在。原核生物mRNA的5端无帽子结构，3端没有或只有较短的多聚A结构。真核生物MRNA的特征，单顺反子形式存在，5’端存在帽子结构，绝大数具有多聚A尾巴。三章三、简答题1、酶的抑制有哪些？2、测定酶活力时为什么要测量初速度？3、和非酶催化剂相比，酶在其结构上和催化机理上有什么特点？酶催化剂具有高效和专一的特点酶和一般催化剂都是通过降低反应活化能的机制来加快化学反应速度的。但显然酶的催化能力远远大于非酶催化剂.一种酶催化一种反应,酶的3维空间结构决定它只能与特定的底物结合催化底物转化成产物四、问答题1、简述酶作为生物催化剂与一般催化剂的共性及个性。2、影响酶促反应的因素有哪些？用曲线表示并说明它们各有什么影响？pH、温度、紫外线、重金属盐、抑制剂、激活剂等通过影响酶的活性来影响酶促反应的速率，紫外线、重金属盐、抑制剂都会降低酶的活性，使酶促反应的速度降低，激活剂会促进酶活性来加快反应速度，pH和温度的变化情况不同，既可以降低酶的活性，也可以提高，所以它们既可以加快酶促反应的速度，也可以减慢；酶的浓度、底物的浓度等不会影响酶活性，但可以影响酶促反应的速率。酶的浓度、底物的浓度越大，酶促反应的速度也快。3、称取25mg蛋白酶配成25ml溶液，取2ml溶液测得含蛋白氮0.2mg,另取0.1ml溶液测酶活力，结果每小时可以水解酪蛋白产生1500ug酪氨酸，假定1个酶活力单位定义为每分钟产生1ug酪氨酸的酶量，请计算：（1）枚溶液的蛋白质浓度及比活。（2）每克酶制剂的总蛋白含量及总活力。解：（1）蛋白浓度=0.2×6.25mg/2mL=0.625mg/mL；（2）比活力=（1500/60×1ml/0.1mL）÷0.625mg/mL=400U/mg；（3）总蛋白=0.625mg/mL×1000mL=625mg；（4）总活力=625mg×400U/mg=2.5×105U。4、试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。共同点：抑制剂与酶通过非共价方式结合。不同点：（1）竞争性抑制抑制剂结构与底物类似，与酶形成可逆的EI复合物但不能分解成产物P。抑制剂与底物竞争活性中心，从而阻止底物与酶的结合。可通过提高底物浓度减弱这种抑制。竞争性抑制剂使Km增大，Km'=Km×（1+I/Ki），Vm不变。（2）非竞争性抑制酶可以同时与底物和抑制剂结合，两者没有竞争。但形成的中间物ESI不能分解成产物，因此酶活降低。非竞争抑制剂与酶活性中心以外的基团结合，大部分与巯基结合，破坏酶的构象，如一些含金属离子（铜、汞、银等）的化合物。非竞争性抑制使Km不变，Vm变小。5、试述敌百虫等有机磷农药杀死害虫的生化机理。6、什么是米氏方程，米氏常数的意义是什么？试求酶促反应速度达到最大反应速度的99%时，所需求的底物浓度（用Km表示）⑴当反应速度为最大速度一半时，米氏方程可以变换如下：1/2Vmax=Vmax[S]／（Km+[S]）→Km=[S]可知，Km值等于酶反应速度为最大速度一半时的底物浓度。⑵Km值是酶的特征性常数，只与酶的性质，酶所催化的底物和酶促反应条件(如温度、pH、有无抑制剂等)有关，与酶的浓度无关。⑶1/Km可以近似表示酶对底物亲和力的大小⑷利用米氏方程，我们可以计算在某一底物浓度下的反应速度或者在某一速度条件下的底物浓度。7、什么是同工酶？为什么可以用电泳法对同工酶进行分离？同工酶在科学研究和实践中有何应用？同工酶是来源不同种属或同一种属，甚至同一个体的不同组织或同一组织，同一细胞中分离出具有不同分子形式，但却催化相同反应的酶。电泳的原理是在同一PH的缓冲液中，由于蛋白质分子量和表面所带电荷不同，其等电点也不同，故在电场中移动的速率不同而使蛋白质分离。由于同工酶理化性质、免疫学活性都不同，因此可以用电泳法分离。可以作为遗传标记用于一处啊分析8、酶降低反应活化能实现高效率的重要因素是什么