生化思考题

第一章蛋白质化学思考题1、组成蛋白质的AA有哪些？根据R基的极性如何对其进行分类？根据R基的极性分：非极性R基氨基酸共9种，均为中性AA，疏水R基AA。包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和甲硫氨酸（蛋氨酸）。极性R基氨基酸共11种，均为亲水R基AA。根据R基在生理pH7.0下带电与否分：（1）不带电荷的极性R基AA：共有6种，均为中性AA。包括丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。（2）带负电荷的极性R基AA：共有2种，均为酸性AA。包括天冬氨酸和谷氨酸。(3)带正电荷的极性R基AA：共有3种，均为碱性AA。赖氨酸、精氨酸和组氨酸。2、什么叫pI？有何生物学意义？pI：当氨基酸主要以两性离子形式存在时（或所带的正负电荷数相等，净电荷等于0，在外电场作用下既不向正极移动，也不向负极移动）所处溶液的pH值就称为该氨基酸的等电点。当溶液中pH=pI时，AA净电荷为零；pH＞pI时，AA带负电；pH＜pI时，AA带正电。a、可据此利用电泳及离子交换层析法分离氨基酸和蛋白质。b、等电点时AA的溶解度最小，易沉淀，可据此利用等电点沉淀法分离氨基酸和蛋白质。c、等电点时由于净电荷为零，AA在电场中不移动，可据此利用等电聚焦法分离氨基酸和蛋白质。3、什么叫Edman反应？有何生物学意义？Edman反应（氨基酸与异硫氰酸苯酯的反应）氨基酸蛋白质中的常见氨基酸：蛋白质的基本组成单位。共20种。蛋白中的稀有氨基酸：只在某些蛋白质中存在。非蛋白质氨基酸：细胞、组织中有，蛋白质中无。蛋白质氨基酸氨基酸的α-NH2与异硫氰酸苯酯（PITC；苯异硫氰酸酯）间的反应。可用于鉴定多肽或蛋白质的N-端氨基酸。意义：测N-端；测氨基酸序列；测肽链数目。4、什么叫肽？肽单位？肽平面？二面角？肽：氨基酸分子间通过脱去一分子水而相互连接成的链状化合物。肽单位：多肽链中从一个α碳原子到相邻α碳原子之间的结构。肽平面：由组成肽单位的6个原子所形成的酰氨平面称肽平面或肽基平面。在肽平面内，两个Cα既可是顺式构型也可是反式构型，但反式较稳定。二面角：肽链主链上由α-碳原子连接的两个键，Cα-N和Cα-C是纯的单键，能自由旋转。绕Cα-N键轴旋转的角度称为φ，绕Cα-C键轴旋转的角度称ψ。二面角：同一个Cα的φ和ψ就称为该Cα的二面角（扭角）。5、蛋白质有哪些结构层次？各有何特点？1、蛋白质一级结构的概念多肽链中AA的排列顺序。2、一级结构中AA的连接方式肽键：构成了多肽链的主链骨架。二级结构的概念多肽链主链的折叠方式。常见的有：α—螺旋（主要），β—折叠（其次），β—转角，310螺旋，β—凸起，环和无规卷曲等。其中前三种为二级结构的主要形式。α—螺旋⑴、结构特点主要是右手螺旋；肽链构成螺旋骨架，R基分布在螺旋的外侧；每个肽键都参与氢键的形成，氢键的方向与螺旋的纵轴平行。⑵、稳定力蛋白质的结构蛋白质的一级结构蛋白质的空间结构二级结构三级结构四级结构（高级结构；三维结构）氢键β—折叠⑴、结构特点1、肽链呈锯齿形伸展，邻近两链以相反或相同方向平行排列成片状。2、R基位于片层平面两侧。3、主要为链间氢键。4、氢键的方向与肽链的长轴近于垂直。5、两种类型：平行式和反平行式，反平行式较稳定。⑵、稳定力氢键。β—转角⑴、结构特点含4个AA，呈发夹状。⑵、稳定力氢键。蛋白质分子的三级结构1、概念多肽链在二级结构的基础上，通过侧链间的相互作用，经过进一步折叠、卷曲形成的近似球形的紧密结构。包括三级结构多肽链中一切原子的空间排列方式。2、稳定蛋白质三级结构的作用力疏水相互作用（主要作用力）；范德华力；静电力；氢键；配位键；二硫键蛋白质分子的四级结构1、概念由两条或两条以上具三级结构的多肽链非共价地结合在一起而形成的致密空间结构。其中每条肽链称为一个亚基（或单体）。具四级结构的蛋白质统称为寡聚蛋白质。只有三级结构的称单体蛋白质。2、特点⑴、亚基间结合通过非共价作用（注意：没有二硫键）。⑵、亚基数目常为偶数，亚基的排列常具对称性。⑶、亚基间常具有协同性和别构效应。⑷、绝大多数寡聚形式为活性形式。6、举例说明蛋白质结构和功能的关系。如：胰岛素51个AA中，有24个AA在鸟类、鱼类中的位置和顺序始终不变；CytC110个AA中，有28个AA在40种生物中均相同。说明一级结构相同的蛋白质，其功能也相同。一级结构差异愈小，其功能的相似性愈大。（亲缘关系愈近）如：分子病：镰刀型细胞贫血症说明一级结构的细微改变也会导致其功能的改变（结构不同则功能不同），功能的改变是以结构的改变为基础的。7、什么叫做蛋白质的变性作用和变构作用？各有何特点？1、蛋白质的变性作用⑴、概念蛋白质分子由于受到物理或化学因素的影响，其高级结构被破坏，从而其理化性质和生物功能也发生改变的现象。（2）、变性的特征生物活性丧失；侧链基团暴露；理化性质改变（溶解度降低、粘度增加等）；易被水解。蛋白质的变构作用（别构作用）⑴、概念别构蛋白质：当多亚基蛋白质的某一亚基与某些小分子（配体）结合后，导致蛋白质分子发生构象的改变，从而使蛋白质分子与其它配体的结合或催化受影响，这种效应就称为别构效应。具有别构效应的蛋白质就称为别构蛋白质。⑵、特点a、只存在于寡聚蛋白中，变构破坏了亚基与亚基间的相互作用（氢键、离子键等）。b、分子构象要发生改变。c、亚基间存在协同作用。（这种影响是通过构象的改变来实现的）蛋白质的常用分离技术有哪些？1、色谱法：凝胶层析（凝胶过滤）、离子交换层析、亲和层析2、电泳：聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦电泳第二章酶的思考题：1、酶的化学本质是什么？酶和一般催化剂有何异同？酶的化学本质：绝大多数酶为蛋白质，少数酶为核酸（RNA，核酶；DNA，脱氧核酶[体外]））同：酶与一般催化剂的共性⑴、都能加快化学反应速度，本身在反应前后不变。⑵、不能改变反应的方向和平衡点。催化机理在于降低了反应的活化能。异：酶作为生物催化剂的特点⑴、催化效率高。⑵、具高度专一性一种酶只能作用于一种或一类底物的特性。⑶、反应条件温和⑷、活力可被调节⑸、易失活2、按系统分类法，酶可分为几类？各举一例（大类）。根据酶催化反应的性质，将酶分为6大类⑴、氧化还原酶类：催化底物间的氧化还原⑵、转移酶类（移换酶类）：催化底物间的基团转移应为NADH+H+⑶、水解酶类：催化底物的水解⑷、裂合酶类（裂解酶类）：催化底物脱去一些基团形成双键的反应或其逆反应。⑸、异构酶类：催化各类异构体间的转换⑹、合成酶类：催化两种或两种以上的物质连成一物质并与ATP的分解相偶联的反应。3、什么是酶的活性中心？有何特征？活性中心：酶与底物结合并催化底物发生反应的部位。（结合部位+催化部位）特点：⑴、活性中心只占酶分子的一小部分，只有活性中心的AA才与底物接触。⑵、组成活性中心的AA在一级结构上可能相距甚远，在空间结构上则非常接近。⑶、组成活性中心的必需AA常具易解离基团。如Ser，Tyr，His，Cys，Glu，Asp，Lys，Arg⑷、活性中心外观上常为一疏水凹穴或裂缝。⑸、底物与酶常常通过弱键结合。⑹、活性中心具柔性。4、酶的专一性有几种？酶作用专一性的机理是什么？酶使化学反应速度加快的因素有哪些？专一性结构专一性立体异构专一性绝对专一性相对专一性基团专一性键专一性旋光异构专一性几何异构专一性⑴、锁钥学说：已被淘汰。⑵、诱导契合学说由Koshland提出。认为酶活性中心的构象具柔性，底物与酶的靠近可诱使酶发生构象的改变，以利于酶与底物的结合并发生催化反应。该学说可解释酶作用的各种结构专一性。⑶、三点附着学说认为底物与酶活性中心的结合有三个结合点，只有当这3个结合点都匹配的时候，酶才会催化相应的反应。该学说可解释酶作用的立体异构专一性。5、什么是米氏方程？Km的意义是什么？如何求Km？⑴、米式方程的表达式Km可用于表示酶与底物亲和力的大小。⑵、Km的意义a、Km的值在米式方程中，令v=1/2Vmax，则：Km=[S]b、Km是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关。但受pH、温度、离子强度的影响。c、1/Km可近似地表示酶对底物亲和力的大小。1/Km↑（Km↓），亲和力↑。d、同一种酶如有几种底物，则Km最小的底物即为该酶的最适底物。e、可用以推断代谢反应的方向和途径。⑶、Km及Vmax的求法p120a、v-[S]作图法。由图，求出Vmax，当v=1/2Vmax时，Km=[S]。b、双倒数作图法(1/v-1/[S]作图法，Lineweaver-Burk作图法)。纵轴截距：1/Vmax横轴截距：-1/Km该法求出的Vmax及Km比第一种方法精确。此外，还有v-v/[s]，[s]-[s]/v作图等。6、什么是酶的抑制作用？有几种？重要的酶抑制剂有哪些？竞争性抑制作用和非竞争性抑制作用有何异同？1、抑制作用：某些物质通过与酶分子上的某些基团（主要是活性中心的一些基团）结合，使酶活性中心的结构和性质发生改变，从而使酶活力下降或丧失但并不引起酶蛋白变性的作用。2、抑制作用的类型p123①不可逆抑制剂及其作用部位有机磷化合物：二异丙基氟磷酸，有机磷杀虫剂（敌百虫，敌敌畏等）。作用部位：作用于乙酰胆碱脂酶活性中心的Ser-OH，使酶失活，乙酰胆碱大量积累，神经过渡兴奋而中毒；用解磷定才能解除毒性。其他常见的不可逆抑制剂：重金属离子；有机汞、有机砷化合物；氰化物、硫化物和CO；烷化剂；青霉素等。抑制作用不可逆抑制作用可逆抑制作用非竞争性抑制作用（混合型抑制作用）竞争性抑制作用反竞争性抑制作用无抑制剂不可逆抑制剂可逆抑制剂[E]v②竞争性抑制剂及其作用部位磺胺药：对-氨基苯磺酰胺，细菌体内：作用部位：磺胺药结构与对-氨基苯甲酸相似，可竞争性地抑制FH2合成酶而达到治病的目的。7、什么是别构酶？什么是共价修饰酶？各有何特点？①别构酶：效应物与酶分子中的别构中心结合后，诱使酶分子发生构象的改变，使酶活性中心对底物的结合与催化受影响，从而调节酶活性的效应称别构效应。具有别构效应的酶称为别构酶。特点：⑴、均为寡聚酶，具多个亚基，有四级结构。⑵、酶分子具二中心。活性中心和别构中心。⑶、v-[s]关系不符合米氏方程。具正协同性的别构酶：v-[s]曲线呈S型。具负协同性的别构酶：v-[s]曲线呈表观双曲线型。⑷、常位于代谢途径中的第一步或分支点上。⑸、温和变性可导致别构效应的丧失。②共价修饰酶：通过其它酶对其酶蛋白上某些氨基酸残基进行可逆的共价修饰（增、减基团），使酶在高活性形式与低活性形式之间互变，从而调节酶的活性称为酶的共价修饰。具有共价修饰作用的酶称为共价调节酶。特点：⑴、具可逆性，在一定条件下可相互转变。⑵、修饰过程需由另外的酶催化。对氨基苯甲酸FH2（二氢叶酸）FH4（四氢叶酸）嘌呤核苷酸FH2合成酶核酸⑶、具放大效应。⑷、修饰位点常为带羟基的氨基酸（Ser、Thr、Tyr）8、常见的酶活力的调节方式有哪些？9、常见的酶的辅助因子有哪些？来源于何维生素？其活性部位是什么？各有何功能？第七章思考题：1、用图解方式画出草酰乙酸可能的来源和去路，并写出各步的反应方程式。⑶、草酰乙酸的回补反应p325-326a、丙酮酸的羧化（肝、肾）b、磷酸烯醇式丙酮酸的羧化（心脏、骨骼肌）c、丙酮酸的还原羧化（真核、原核）酶活力的调节酶催化效率的调节（酶量不变，催化效率低↔高）酶的合成与降解（参蛋白质合成）酶的诱导与阻遏（参基因表达调控）酶原的激活酶的别构效应（别构酶）酶的共价修饰（共价修饰酶）pH、温度、激活剂和抑制剂的调节作用酶量的调节（酶量少↔多）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶为别构酶去路：2、画出乳酸被彻底分解为CO2和H2O的线路图，并计算1分子乳酸被彻底氧化后可产生的ATP分子数。如果在2，4-二硝基苯酚存在的情况下，可产生的ATP分子数又是多少？3、糖有氧分解代谢中起调控作用的酶有哪些？写出有关反应式。柠檬酸合梅（别构酶）、异柠檬酸脱氢酶（别构酶）、α-酮戊二酸脱氢酶系催化的反应均为不可逆反应，为TCA循环的重要调控位点。苹果酸酶4、HMP途径有何生物学意义？写出HM