南开生化各章习题与答案

第一章蛋白质化学1．何谓蛋白质的等电点？其大小和什么有关系？2．经氨基酸分析测知1mg某蛋白中含有45ug的亮氨酸（MW131．2），23.2ug的酪氨酸(MW204.2)，问该蛋白质的最低分子量是多少？3．一四肽与FDNB反应后，用6mol/L盐酸水解得DNP－Val．及三种其他氨基酸。当这种四肽用胰蛋白酶水解，可得到两个二肽，其中一个肽可发生坂口反应，另一个肽用LiBH4还原后再进行水解，水解液中发现有氨基乙醇和一种与茚三酮反应生成棕褐色产物的氨基酸，试问在原来的四肽中可能存在哪几种氨基酸，它们的排列顺序如何？4．一大肠杆菌细胞中含10个蛋白质分子，每个蛋白质分子的平均分子量为40000，假定所有的分子都处于a螺旋构象。计算其所含的多肽链长度？5．某蛋白质分子中有一40个氨基酸残基组成的肽段，折叠形成了由2条肽段组成的反平行?折叠结构，并含有一?转角结构，后者由4个氨基酸残基组成。问此结构花式的长度约是多少？6．某一蛋白样品在聚丙烯酸胺凝胶电泳（PAGE）上呈现一条分离带，用十二烷基硫酸钠(SDS)和硫基乙醇处理后再进行SDS－PAGE电泳时得到等浓度的两条分离带，问该蛋白质样品是否纯？7．“一Gly－Pro－Lys－Gly－Pro－Pro－Gly－Ala－Ser－Gly－Lys－Asn一”是新合成的胶原蛋白多肽链的一部分结构，问：1）哪个脯氨酸残基可被羟化为4一羟基脯氨酸？2）哪个脯氨酸残基可被羟化为3一羟基脯氨酸？3）哪个赖氨酸残基可被羟化？4）哪个氨基酸残基可与糖残基连接？8．一五肽用胰蛋白酶水解得到两个肽段和一个游离的氨基酸，其中一个肽段在280nm有吸收，且Panly反应、坂口反应都呈阳性；另一肽段用汉化氰处理释放出一个可与茚三酮反应产生棕褐色产物的氨基酸，此肽的氨基酸排列顺序如何？9．研究发现，多聚一L－Lys在pH7.0呈随机螺旋结构，但在pH10为a螺旋构象，为什么？预测多聚一L－Glu在什么pH条件下为随机螺旋，在什么pH下为a螺旋构象？为什么？10．Tropomyosin是由两条a螺旋肽链相互缠绕构成的超螺旋结构。其分子量为70000，假设氨基酸残基的平均分子量为110，问其分子的长度是多少？11．某肽经CNBr水解得到三个肽段，这三个肽的结构分别是：Asn－Trp－Gly-Met，Gly-Ala－Leu，Ala－Arg－Tyr－Asn－Met；用胰凝乳蛋白酶水解此肽也得到三个肽段，其中一个为四肽，用6mol/L盐酸水解此四肽只得到（Asp）2和Met三个氨基酸，问此肽的氨基酸排列顺序如何？12．列举蛋白质主链构象的单元及它们的主要结构特征。13．试比较蛋白质的变性作用与沉淀作用。14．将一小肽（pI=8.5）和Asp溶于pH7．0的缓冲液中，通过阴离子交换树脂柱后，再进行分子排阻层析，那么Asp和小肽哪一个先从凝胶柱上被洗脱下来，为什么？15．从理论和应用上说明有机溶剂、盐类、SDS、有机酸等对蛋白质的影响。16．血红蛋白和肌红蛋白都具有氧合功能，但它们的氧合曲线不同，为什么？17．为什么无水肼可用于鉴定C-端氨基酸？18．Anfinsen用核糖核酸酶进行的变性一复性实验，在蛋白质结构方面得出的重要结论是什么？19．蛋白质分离纯化技术中哪些与它的等电点有关？试述这些技术分离提纯蛋白质的原理。20．根据下列资料推出某肽的氨基酸排列顺序。1）完全酸水解得到Phe、Pro、Glu、（Lys）2、Met和NH32）用FDNB试剂处理得到DNP－Phe3）用澳化氰水解此肽得到一个以高丝氨酸内酯结尾的二肽和一个四肽4）用胰蛋白酶水解可产生两个三肽5）用羧肽酶A或羧肽酶B处理都不能得到阳性结果21．高致病的厌氧细菌与气性坏疽（gasgangrene）病有关。它使动物组织的结构破坏。因该菌体内有胶原酶（collagenase），它可催化一X—Gly-Pro—Y一（X、Y是任一氨基酸）结构中一X一Gly之间的肽键断裂，问该酶使动物组织结构破坏的机理是什么？为什么它对细菌自身没有破坏作用？22．一血红蛋白的电泳迁移率异常，用胰蛋白酶水解结合指纹图谱分析发现它的β链N-端的胰蛋白酶肽段只有6个氨基酸组成，而正常血红蛋白β链N-端的胰蛋白酶肽段为Val-His-Leu-Thr-Asp-Glu-Glu-Lys，问：1）导致上述结果的原因是什么？2）请比较HbA、HbS及这个异常血红蛋白在pH8．0条件下电泳时的电泳迁移率。23．细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin）是嗜盐细菌盐生盐杆菌紫色质膜的惟一蛋白质组分，所以称为细菌视紫红质。因为它含有视黄醛辅基（retinal，故是紫色的），犹如动物的视紫红质。细菌视紫红质的分于量为26000，X一射线分析揭示出其分子中由7个平行排列的a螺旋肽段，且每一螺旋肽段都横跨细胞膜（膜厚度为4．5nrn，即该蛋白横穿质膜7次之多，每一跨膜片段为一a螺旋）。其功能是作为光驱动的跨膜泵（质子泵），为细胞提供能量。1）计算每一螺旋肽段要完全横跨细胞膜最少要有多少个氨基酸残基组成此段螺旋？2）估计此蛋白的跨膜螺旋部分占全部分子的百分数。24．某五肽完全水解后得到等摩尔的丙、半胱、赖、苯丙和丝氨酸。用PITC分析得到PTH－Ser；用胰蛋白酶水解得到一个N一端为CySH的三肽和一个N一端为丝的二肽；靡蛋白酶水解上述三肽生成丙和另一个二肽，该五肽的结构如何？26．原肌球蛋白（tropomyosin）的分子量为93000，而血红蛋白的分子量为65000，为什么原肌球蛋白的沉降系数比血红蛋白的小？27．1）为制备柠檬酸合成酶（CS），将牛心组织匀浆后，为什么先经差速离心法分离出线粒体后再进行下一步的纯化？2）将线粒体裂解，向裂解液中加人硫酸胺到一定的浓度，然后离心保留上清液；向上清液中再加人硫酸胺粉末至所需要的浓度，离心，倒掉上清保留沉淀，这些操作的目的是什么？3）接着，将盐析所得到的柠檬酸合成酶粗制品对pH7．2的缓冲液透析，为什么不用水？透析的目的是什么？4）将上述处理所获得的CS粗制品进行分子排阻层析，在280nm下检测是否有蛋白被洗出；实验者保留第一个洗脱峰进行下一步的纯化，为什么？5）实验者将经分子筛层析所得到的CS样品又选用阳离子交换剂进行分离，上样平衡后，改用高pH的缓冲液洗脱，为什么？28．许多蛋白质富含二硫键，它们的抗张强度，黏性，硬度等都与它们的二硫键含量有关。1）蛋白质的抗张强度、硬度等性质与二硫键含量之间关系的分子基础是什么？2）多数球蛋日被加热到650C即变性丧失活性，但富含二硫键的蛋白质如牛胰腺蛋白酶抑制剂（BPTI）需在高温下长时间加热才变性。该抑制剂含58个氨基酸、一条肽链、有三对二硫键。热变性的BPTI在冷却的条件下可以恢复其活性，为什么？29．何谓疏水的相互作用？为什么说非极性溶剂、去污剂可使蛋白质变性？30．为什么二磷酸甘油酸（BPG）可降低血红蛋白与氧的亲和力？31．将含有Asp（pI＝2．98）、Gly（pI＝5．97）、Thr（pI＝6．53）、Leu（pI＝5．98）、Lys（pI＝9．74）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柱上，随后用该缓冲液洗脱此柱，问这五种氨基酸将按何种顺序被洗脱？32．从下列资料推出一肽的氨基酸排列顺序。l）含有Phe，Pro，Glu，（Lys）2；2）Edman试剂处理生成PTH－Glu3）用胰蛋白酶、羧肽酶A和B处理都不能得到任何较小的肽和氨基酸33．多聚L－Leu肽段在二氧杂环己烷（dioxane）存在时可形成a螺旋结构，但多聚L－Ile不能，为什么？34．一次突变，某蛋白质分子内的一个丙氨酸转变为缬氨酸导致该蛋白质生物活性的丢失；然而在另一次突变时，由于一个异亮氨酸转变为甘氨酸而使该蛋白质的活性恢复了，请分析可能的原因是什么？35．甘氨酸是蛋白质进化中高度保守的氨基酸残基吗？为什么？36．在pH7．0时蛋白质分子中能与精氨酸侧链形成氢键或静电的相互吸引的侧链基团是哪些？37．多数蛋白质分子中蛋氨酸和色氨酸的含量较低，而亮氨酸和丝氨酸等的含量较高；有趣的是：蛋氨酸和色氨酸都只有一个密码子与之对应，而亮和丝等有多个密码子。请分析：一个氨基酸密码子的数目与它在蛋白质中出现的频率之间的关系及这种关系的生物学意义是什么？38．从蛋白质的一级结构可预测它的高级结构。下面是一段肽链的氨基酸排列顺序：“L－A－H－T－Y－G－P－F－Z（Q）－A－A－M－C－K－W－E－A－Z（Q）－P－D－G－M－E－C－A－F－H－R”，问：1）你认为此段肽链的何处会出现在β转角结构？2）何处可形成链内（intra－）二硫键？3）假定上述顺序是一个大的球蛋白分子中的一部分结构，指出D、I、T、A、Z（Q）、K氨基酸残基可能在蛋白质分子的表面还是内部？39．以丙氨酸为例说明为什么等电状态的氨基酸应以两性离子而不是中性分子的形式存在？40．从下列资料推出一个肽的氨基酸排列顺序：l）用6mol/L盐酸完全水解此肽结合氨基酸，分析可知，此肽含有甘、亮、苯丙和酪四种氨基酸，且甘：亮：苯丙：酪＝2：1：1：12）用2，4一二硝基氟苯（FDNP）试剂处理此肽得到了DNP一酪氨酸，无自由的酪氨酸产生。3）用胃蛋白酶水解此肽得到两个肽段，一个二肽含苯丙氨酸和亮氨酸，一个三肽含酪氨酸及2个甘氨酸。1．蛋白质是两性电解质，既可与酸，又可与碱相互作用。溶液中蛋白质的带电情况，与它所处环境的pH值有关。调节溶液的pH值，可以使一个蛋白质带正电或带负电或不带电；在某一pH时，蛋白质分子中所带的正电荷数目与负电荷数相等，即静电荷为零，在电场中不移动，此时溶液的pH值即为该种蛋白质的等电点。蛋白质的等电点主要取决于该蛋白质的氨基酸组成。含碱性氨基酸多的蛋白质其等电点要比含酸性氨基酸多的蛋白质的等电点高（大）；此外，蛋白质的解离情况与所处环境的pH值、离子强度、离子的种类等有关．所以蛋白质的等电点不是一个精确的固定值，与测定时所用的缓冲液的性质、pH、离子强度等有关。2．根据亮氨酸含量计算的最低分子量为：1X10－3g/45X10－6g＝最低分子量/131.2最低分子量=2915.6根据色氨酸含量计算的最低分子量为：1X10－3g/23.2X10－6g＝最低分子量/204.2最低分子量=8801．7根据氨基酸残基计算最低分子量的原理，一般是假定在一个蛋白质分子中只有一个该氨基酸残基存在。亮和色的摩尔数比率是：(45/131.2)/(23.2/204.2)=0.343/0.114=3因此，该蛋白质的最小分子量应是每分子中含有3个亮氨酸残基，l个色氨酸残基时的分子量。即：2915．6X3=8746.8或8801．7X13．Val－Arg－Gln（或Asn）－GlyLiBH4。是一个特殊的还原剂，能使孩酸直接还原为醇而不经醛中间物。4.(40000/110)X0.15nmX10＝546nm5．构成?折叠结构的氨基酸残基数为36个，每条应有18个氨基酸残基。在?折叠结构中每两个相邻的氨基酸残基的轴心距为0．35nrn，故18X0．35nm等于6．3nm（至少为6．3nm）。6．该蛋白质样品是均一的。PAGE电泳法的分辨率很高，在这种电泳中只得到一条分离带，说明纯度很好。在SDS--PAGE电泳中得到等浓度的两条分离带，证实该蛋白含有两个亚基，而不含有杂质。7.1）和2）脯氨酸羟化酶不能使游离的脯氨酸进行羟基化。在胶原分子中，甘氨酸氨基端的脯氨酸可被羟化为个羟基脯氨酸，甘羧基端的脯氨酸可被羟化为3一羟基脯氨酸。3）在甘氨酸氨基端的赖氨酸（3位的赖）可被羟基化为羟赖氨酸，在甘氨酸羧基端的赖氨酸（11位的赖）可被羟基化为3一羟赖氨酸。4）3一羟赖氨酸可连接糖残基。8．Tyr－Arg－Lys－Met－Gln（Asn）9．在pH7．0时赖氨酸侧链上的ε氨基带正电荷，它们之间的静电排斥作用阻止了a螺旋的形成。在pH10时，由于接近赖氨酸的等电点，侧链是非质子化的状态，允许a螺旋的形成。对多聚一L－Glu来说，在pH7．0时，由于侧链羧基都带负电