生物化学王镜岩(第三版)课后复习题解答.pdf

第一章 糖类提要糖类是四大类生物分子之一，广泛存在于生物界，特别是植物界。糖类在生物体内不仅作为结构成分 和主要能源，复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程，并因此出现一门新的学科，糖 生物学。多数糖类具有(CH2O)n 的实验式，其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。糖类按其聚合度分为单 糖，1 个单体；寡糖，含 2-20 个单体；多糖，含 20 个以上单体。同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物 的多糖，杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称 复合糖或糖复合物。单糖，除二羟丙酮外，都含有不对称碳原子也是手性分子，因而都具有旋光性，一个2n个旋光异构体，组成(C*)或称手性碳原子，含 C*的单糖都是不对称分子，当然C*有两种构型 D-和 L-型或 R-和 S-型。因此含 n 个 C*的单糖有2n-1对不同的对映体。任一旋光异构体只有一个对映体，其他旋光异构体是它的非对映体，仅有一个 C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型，如果与 D-甘油醛构型相同，则属D 系糖，反之属 L系糖，大多数天然糖是 D 系糖 Fischer E 论证了己醛糖旋光异构体的立体化学，并提出了在纸面上表示单 糖链状立体结构的 Fischer 投影式。许多单糖在水溶液中有变旋现象，这是因为开涟的单糖分子内醇基与 醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。这种反应经常发生在间，而形成六元环吡喃糖(如吡喃葡糖)或 C5 经基和 C2 酮基之间形成五元环呋喃糖衡中。在标准定位的 Hsworth 式中 D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为a异头物，C5 羟基和 C1 醛基之(如呋喃果糖)。成环时上方的为由于羰基碳成为新的不对称中心，出现两个异头差向异构体，称a和B异头物，它们通过开链形式发生互 变并处于平B异头物，实际上不像 Haworth 式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面，吡喃糖环一般采取 椅式构象，呋单糖可以发生很多化学反应。醛基或伯醇基或两者氧化成羧酸，羰基还原成醇；一般的羟基参与成脂、成醚、喃糖环采取信封式构象。氨基化和脱氧等反应；异头羟基能通过糖苷键与醇和胺连接，形成糖苷化合物。例如，在寡糖和多 糖中单糖与另一单糖通过0-糖苷键相连，在核苷酸和核酸中戊糖经N-糖苷键与心嘧啶或嘌呤碱相连。6-磷酸葡生物学上重要的单糖及其衍生物有糖，是重要的代谢中间物。蔗糖、乳糖和麦芽糖是常见的二糖。蔗糖是由a-Glc 和B-Fru 在两个异头碳之间通过糖苷键连接而Gal成，它已无潜在的自由醛基，因而失去还原，成脎、变旋等性质，并称它为非还原糖。乳糖的结构是Glc,Gal，Man,Fru,GlcNAc,GalNAc,L-Fuc,NeuNAc(Sia),GlcUA等它们是寡糖和多糖的组分,许多单糖衍生物参与复合糖聚糖链的组成，此外单糖的磷酸脂，如3(1-4)Glc,麦芽糖是 Glca(1-4)Glc,它们的末端葡萄搪残基仍有潜在的自由醛基，属还原糖。环糊精由 环糊精葡糖基转移酶作用于直链淀粉生成含6,7 或 8 个葡萄糖残基，通过a-1,4 糖苷键连接成环，属非还原糖，由于它的特殊结构被用作稳定剂、抗氧化剂和增溶剂等。淀粉、糖原和纤维素是最常见的多糖，都是葡萄糖的聚合物。淀粉是植物的贮存养料，属贮能多糖，是人类食物的主要成分之一。糖原是人和动物体内的贮能多糖。淀粉可分直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉 分子只有a-1,4 连键，支链淀粉和糖原除a作为结构成分的物理特性，它属于结构多糖。肽聚糖是细菌细胞壁的成分，也属结构多糖。它可看成由一种称胞壁肽的基本结构单位重复排列构成。胞壁肽是一个含四有序侧链的二糖单位，G1cNAc3(1-4)MurNAc，二糖单位问通过3-1,4 连接成多糖，链相邻的多糖链通过转肽作用交联成一个大的囊状分子。青霉素就是通过抑制转肽干扰新的细胞壁形成而起 抑菌作用的。磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁的特有成分;脂多糖是阴性细菌细胞壁的特有成分。糖蛋白是一类复合糖或一类缀合蛋白质。许多内在膜蛋白质和分泌蛋白质都是糖蛋白。糖蛋白和糖脂 中的寡糖链，序列多变，结构信息丰富，甚至超过核酸和蛋白质。一个寡糖链中单糖种类、连接位置、异 头碳构型和糖环类型的可能排列组合数目是一个天文数字。糖蛋白中寡糖链的还原端残基与多肽链氨基酸 残基之间的连接方式有：N-糖肽键，如-1,4 连键外尚有a-1,6 连键形成分支，糖原的分支程度比支链淀粉高。纤维素与淀粉、糖原不同，它是由葡萄糖通过3-1.4 糖苷键连接而成的，这一结构特点使纤维 素具有适于3-GlcNAc-Asn 和 0-糖肽链，如a-GalNAc-Thr/Ser,3-Gal-Hyl,3-L-Araf-Hyp,N-连接的寡糖链(N-糖链)都含有一个共同的结构花式称核心五糖或三甘露糖基核心，链可分为复杂型、高甘露糖型和杂合型三类，它们的区别王要在外周链连接形式比 N-糖链的多。糖蛋白中的寡糖链在细胞识别包括细胞粘着、淋巴细胞归巢和精卵识别等生物学过程中起重要作用。在人红细胞表面上存在很多血型抗原决定簇，其中多数是寡糖链。在个抗原决定簇只差一个单糖残基均无。凝集素是一类非抗体的能与糖类专一结合的蛋白质或糖蛋白，也属于凝集素。此家族中已知有应答、炎症反应、肿瘤转移等。,A 型在寡糖基的非还原端有一个N-糖，0-糖链的结构比 N-糖链简单，但AB0 血型系统中 A，B,0(H)三GalNAc,B 型有一个 Gal,0 型这两个残基伴刀豆凝集素 A(ConA),花生凝集素等属CAM 的选择蛋白家族植物凝集素；细菌和病毒也有凝集素，如流感病毒含红细胞凝集素。作为各类白细胞L、E、P 三种选择蛋白，它们通过细胞粘着产生多种生物学效应，如免疫糖胺聚糖和蛋白聚糖是动物细胞外基质的重要成分。糖胺聚糖是由己糖醛酸和己糖胺组成的二糖单位 重复构成。多数糖胺聚糖都不同程度地被硫酸化如4-硫酸软骨素、硫酸角质素等。糖胺聚搪多以蛋白聚糖多条糖胺聚糖链和一个核心蛋形式存在，但透明质酸是例外。蛋白聚糖是一类特殊的糖蛋白，由一条或关节、软骨等结缔组织的形态和功能方面起重要作用。寡糖链结构分析的一般步骤是：分离提纯待测定的完整糖链，对获得的均一样品用连续断裂或FAB-MS 等方法加以测定。GLC 法测定单糖组成，根据高碘酸氧化或甲基化分析确定糖苷键的位置，用专一性糖苷酶确定糖苷键的构型。糖链序列可采 用外切糖苷酶白共价连接而成。有的蛋白聚糖以聚集体(透明质酸分子为核心)形式存在。它们是高度亲水的多价阴离子，在维持皮肤、习题1 环状己醛糖有多少个可能的旋光异构体，为什么？25=325解：考虑到 C1 C2、C3 C4 C5 各有两种构象，故总的旋光异构体为2含 D-吡喃半乳糖和 D-吡喃葡萄糖的双糖可能有多少个异构体的二糖链将有多少个异构体？20;322=32 个。(不包括异头物)?含同样残基的糖蛋白上解：一个单糖的 C1 可以与另一单糖的 C1 C2 C3、C4、C6 形成糖苷键，于是a-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡 萄糖苷、3-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、a-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、3-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷各有 5 种，共 5X4=20 个异构体。糖蛋白上的二糖链其中一个单糖的C1 用于连接多肽，C2、C3 C4、C6 用于和另一单糖的 C1 形成糖苷16X2=32 个。键，算法同上，共有 4X4=16 个，考虑到二糖与多肽相连时的异头构象，异构体数目为3.写出3-D-脱氧核糖、a-D-半乳糖、3-L-山梨糖和3-D-N-乙酰神经氨酸(唾液酸)的 Fischer 投影 式，Haworth式和构象式。4.写出下面所示的(A).(B)两个单糖的正规名称(D/L,a/3,f/p),指出(C).(D)两个结构用 RS 系统表示的构型(R/S)AT10T10JI T-I.)OH HOH HHO CHjOHHO CHjOHOilOilH.C C30WH.C C30WCHCH O11O11H CGOHH CGOHB BA、a-D-f-Fru;Ba-L-p-Glc5.L7-葡萄糖的a和3异头物的比旋形式可忽略。a异头物的比率为C、R;D、SaD20分别为+112.2和+18.70。当a-D-吡喃葡糖晶体样品溶于水时，比旋将由+112.2。降至平衡值 喃+52.70。计算平衡混合液中a和3异头物的比率。假设开链形式和呋36.5%,3异头物为 63.5%解：设a异头物的比率为 x,则有 112.2x+18.7(1 x)=52.7,解得 x=36.5%，于是(1 x)=63.5%。6.14将 500 mg糖原样品用放射性氰化钾(K14CN)处理，被结合的CN 正好是 0.193 卩 mol，另一 500 mg同 一糖原样品,用含 3%HCl的无水甲醇处理,使之形成还原末端的甲基葡糖苷。然后用高碘酸处理这个还 原端成为甲基葡糖苷的糖原，新产生的甲酸准确值是347 卩 mol。计算(a)糖原的平均相对分子质量.(b)分6支的程度(分支点)(a)2.59X10;(b)11.24%解：(a)Mr=0.5/(0.193-6X10-6)=2.59X106-6 6(b)347X10-6X163/0.5=11.3%7.准自由能变化。31kJ/mol解：G=-RTln(c2/c1)=-8.3148.速度达一葡萄糖单位约长 0.45 nm。7800 残基/s解：0.3/(24X3600)/0.45X10-9=7800 残基/s9.经还原可生成山梨醇(D-葡萄醇)的单糖有哪些？L-山梨糖;D-葡萄糖;L-古洛糖；D-果糖D-葡萄糖在 31C水中平衡时，a-吡喃葡气体常数 R 为 8.314J/molK。G=-1.糖和B-吡喃葡糖的相对摩尔含量分别为 37.3 痢 62.7%。计 算 D-葡萄糖在 31C时由a异头物转变为B异头物的标X300Xln(62.7/37.3)=-1.30 kJ/mol竹子系热带禾本科植物,在最适条件下竹子生长的0.3 m/d 高,假定竹茎几乎完全由纤维素纤 维组成,纤维沿生长方向定位。计算每秒钟酶促加入生长着的纤维素链的单糖残基数目。纤维素分子中每10 写出麦芽糖(a型)、纤维二糖(B型)、龙胆糖和水苏糖的正规些(个)(系统)名称的简单形式,并指出其中哪是还原糖,哪些(个)是非还原糖。解：麦芽糖(a型)：Glca(1T 4)Glc纤维二糖(B型)：Glc3(1T 4)Glc14 糖蛋白中 N-连接的聚糖链有哪些类型？它们在结构上有什么共同点和不同点？答：(1)复杂型(complex type)这类 N-糖链，除三甘露糖基核心外，不含其他甘露糖残基。还原端残基为 GlcNAc31T的外链与三甘露糖基核心的两个a-甘露糖残基相连，在三类 N-糖链中复杂型结构变化最大。(2)高甘露糖型(high-mannose type)此型 N-糖链除核心五糖外只含a-甘露糖残基。(3)杂合型(hybrid type)此型糖链具有复杂型和高甘露糖型这两类糖链的结构元件。龙胆糖：Glc3(1T 6)Glc水苏糖：Gala(1T 6)Gala(1T 6)Glc(a1-32)Fru11.的不同，但这两种多糖都是分子质量也相当,是什么结构特点造成它们在物理性质上的如此差别的主要组成成分。12.组成上有什么异同有区别?答：肽聚糖：革兰氏阳性细菌和阴性细菌共有；磷壁酸：革兰氏阳性细菌特有；脂多糖：革兰氏阴性细菌特有。两种糖肽键有区别：肽聚糖中为NAM 的 C3 羟基与 D-Ala 羧基相连；糖蛋白中是糖的C1 羟基与多肽 As 门丫-氨基 N 或 Thr/Ser/Hyl/Hyp 羟基 O 相连。13.假设一个细胞表面糖蛋白的一个三糖单位在介导细胞与细胞粘着中起关键作用。试设计一个简单试验 以检验这一假设。如果糖蛋白的这个三糖单位在细胞相互作用中是关键的,则此三糖本身应是细胞粘着 的竞争性抑制剂 15 举出两个例子说明糖蛋白寡糖链的生物学作用。答：（1）糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的作用；（2）糖链影响糖蛋白的分泌和稳定性。（例见教材 P60P61）A 抗原、B 抗原和 0 抗原（H 物质）之间的结构关系，答革兰氏阳性细菌和阴性细菌的细胞壁在化学?肽聚糖中的糖肽键和糖蛋白中的糖肽 键是否纤维素和糖原虽然在物理性质上有很大1-4 连接的 D-葡萄糖聚合物，相对?解释它们各自性质的生物学优点。答：糖原是人和动物餐间以及肌肉剧烈运动时最易动用的葡萄糖贮库。纤维素是植物的结构多糖,是他们的细胞壁16 写出人 ABH 血型抗原决定簇的前体结构，指出案见表 1-9S 1-!*A ABIIU*iSS 1-!*A ABIIU*iS抗廉决崖履的瓯由血甜物质型前岸1111型闸込H H旬应 Q 菰暉）A A加獵I I】技原LeLeGJGJ l-3GkNAcl-3GkNAcGalGal剽刃宀一宝1-fV第构L L-PutPut屛-JGdlJGdl XTXT崖GkNGkN总卩LGBINCa a I-3I-3（t.t.r rueue cfl-2cfl-2GaiGaiGulGul U U*3*3（L L Fu*Fu*：a al l ）/4GfcNAc/4GfcNAcGfllGfll閃亠乂1.-1.-FurFurff ffl-al-a）GkSArGkSAr和一卩I I-*L L*Fu?Fu lys;Phe,Ser;Leu Val Ala,;Val Pro;GluAsp;Tyr AlaSer 也 His 解：根据 P151 图 3-25 可得结果。1 5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的大小次序是减刑氨基酸间还存在疏水相互作用,所以其洗脱顺序为:(A2+)中性氨基酸(A+)酸性氨基酸(A0)。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Asp,Thr,Gly,Leu,Lys。5 种pH 为第四章 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（CO NH 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；（5）鉴定多肽链的 N-末端和 C-末端残（7）测定各肽段的氨基酸序列；（8）利用重叠肽（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；基；（6）断裂多肽链成较小的肽段，并将它们分离开来；序列分析中的重要方法和技术有：测定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。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，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。（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。并根据同习题1.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？解：101010012000/120=101002、有一个 A 肽，经酸解分析得知为Lys、His、Asp、Glu2、Ala 以及 Vai、Tyr 和两个 NH 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 Vai）可给除 DNP-His，在 pH6.4 时，带正电荷。此外，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 Vai）在 pH6.4 时带正电 荷。问 A 肽肽断。酸水解使 AsnT Asp+NH+,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 Gin 宀 Glu+NH?由已知条件(His、Glu、Vai)可得：Asn-()-()-()-Lys-His-GI n-Vai;Asp、Ala、Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-GIn-Val5、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(Tyr)结合(3)、(4)可得该肽的氨基酸序列为：3、某多肽 的氨基酸序列如下：Glu-Val-Lys-As n-Cys-Phe-Arg-Trp-Asp-Leu-Gly-Ser-Leu-Glu-Ala-Thr-Cys-Arg-His-Met-Asp-GIn-Cys-Tyr-Pro-Gly-Glu_Glu-Lys产生几个肽？并解释原因(假设没有二硫键存在)。(1)如用胰蛋白酶处理，此多肽将；(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：a-COOH4.0；a-NH+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？中无二硫键存在，经胰蛋白酶水解后应得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a-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试问此七肽的一级结构怎样？此肽为一环肽；(2)水氨基酸残基的羧基端肽键，Tyr、Ser 和 Pro、Phe、Lys、Arg)可得：-()-()-Tyr-和-()-()-()-Phe-(3)两肽段分别与 FDNB 反应，分别产生 DNP-Ser 和 DNP-Lys 可知该两肽段的为-Ser-和-Lys-，结合(2)可得:-Ser-Ala-Tyr-和-Lys-()-()-Phe-;(4)参与形成的肽键，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-pKa 值，这种说法是否正确？为什么？C-末端 COO(pKa=3.0),N 末端 NH(pKa胰蛋白酶专一断裂 Arg 或 Lys 残基的羧基由题生成的两肽段氨基酸组成;(Arg、糜蛋白酶断裂 Phe、Trp 和 Tyr 等疏由已知两肽段氨基酸组成(Ala、;由(2)得的N-末端分 别解：(1)此肽未经糜蛋白酶处理时，与Arg、Pro 和 Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。NH，即它是一个环肽，序列为：-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg-FDNB 反应不产生a-DNP-氨基酸，说明此肽不含游离末端(1)4 个肽；(2)-2.5 单位；(3)如果多肽3 个肽段并且个肽段所带电4 个肽段；如果存在一个二硫键应得荷不同，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，5、三肽 Lys-Lys-Lys 的 pI 值必定大于它的任何一个个别基团的正确，因为此三肽处于等电点时，七解离集团所处的状态是8.0),3 个侧链 3(1/3-NH3+)(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);(3)(Arg2、Cys2、Trp、Tyr);(4)(Cys2、Phe)。试指出在该天然多肽中二硫键的位置。S-SAla-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val_CysI_SISICys-Tyr-Cys-Phe-CysS-S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、Vai),说明链 1 在 2 位 Cys 后及 11 位 Vai 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-；(结构如下图)(3)由(1)(2)可知该肽段(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)基酸残基，故此肽(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个四肽和游离的(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N-末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在号表示其序列为 NFP(5)胰凝乳蛋白酶处理产生两个三肽和一个四肽，Lys；嗜热菌蛋白酶能水解 Tyr、Phe 等疏水氨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：写出该十肽的氨基酸序列。Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-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-；(4)溴化氰只断裂由 Met 残基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三肽和一个四肽，说明该十肽第三位、第六位或第七位为NR 即-Asn-Pro-，故该十肽第八位为-Met-;Trp 或 Phe；N-末端氨基酸残疾结构式为：(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(6)轮 Edman 降解分析 N-末端，根据其反应规律，可得-NH-CH(-CH2OH)-C(=O)-，还原为-NH-CH(-CH2OH)-COOH，-可知此为 Ser；结合(1)、(2)、(3)、(4)、(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CNCKAPETALCARRCQ 已知蜂毒明肽 形Tyr 和 Arg;溴化氰专一-Met-Pro-；断裂 Met 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”？解：（1）用 BOC 保护 Ala 氨基端，然后将其羧基挂接在树脂上；Arg;第二种情况和第三种，将产生一个肽加Arg,通过二硫键部分氧化可以（2）除去 N 端保护，将用 BOC 保护的 Arg 用缩合剂 DDC 与 Ala 相连；（3）将把树脂悬浮在无水三氟乙酸中，通人干燥的HBr,使肽与树脂脱离，同时保护基也被切除。Leu 可能接在 Arg 的非a-氨基上。若打算向 Lys-Ala 加入一个亮氨酸残基使成三肽，可能的坑为：第五章 蛋白质的三维结构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。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a-碳的二平面角和屮能自由旋转，但也受到很大限制。某些和屮值是立体化学所 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a螺旋、B转角等。a螺旋是蛋白质中最典型、含量最丰富的二级结构。a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，每个残基绕轴旋转 100，螺距为 0.54nma-角蛋白是毛、发、甲、蹄中的纤维状蛋白质，它几乎 完全由a螺旋构成的多肽链构成。B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B折叠片，每条肽链或肽段称为B折叠股或B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B折叠股和B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B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，有若干原胶原分子组成。原胶原是一种右手超螺旋结构，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。a-角蛋白、丝心蛋白（B-角称三股螺旋。弹性蛋白是结 缔组织中另一主要的结构蛋白质。蛋白）、胶原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。超二级结构有3 种基本形式：aa（螺旋束）、BaB（如 Rossman 折叠）33（3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3折叠片结构域、反平行3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a-结构蛋白质、a、3-结构蛋白质、全3-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。亚基一般是一条多肽链。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a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a螺旋的轴长。(2)此多肽的a螺旋完全伸展时多长？解：(1)考虑到a螺旋中每 3.6 个氨基酸残基上升 0.54nm，故该a螺旋的轴长为：78X0.54/3.6=11.7nm(2)考虑到完全伸展时每个氨基酸残基约占78X0.36=28.08nm2.某一蛋白质的多肽链除一些区段为a螺旋构想外，其他区段均为B折叠片构象。该蛋白质相对分子质量为 240000,多肽链外形的长度为5.06X10-5cmo 试计算：a螺旋占该多肽链的百分数。120Da,此蛋白质的分子量为(假设B折叠构象0.36 nm,故此时长为：11.7nm;28.08nm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240000Da,所以氨基酸残基数为 240000十 120=2000 个。设有 X 个氨基酸残基呈a螺旋结构，则：X0.15+(2000-X)X0.35=5.06X10-5X107=506nm解之得 X=970,a螺旋的长度为 970X0.15=145.5，故a-螺旋占该蛋白质分子的百分比为：145.5/536X100%=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稳定焓贡献却要小得多(5kj/mol)。试解释这种差别的原因。在伸展的蛋白质中大多数氢键的供体和接纳体都与水形成氢键。这就是氢键能量对稳定焓贡献小的原因。4.多聚甘氨酸是一个简单的多肽，能形成一个具有$=-80=+120的螺旋，根据拉氏构象图(图 5-13),描述该螺旋的(a)手性；(b)每圈的碱基数。(a)左手；(b)3.0解：据 P206 图 5-13 拉氏构象图，=$-80”=+120时可知该螺旋为左手性，每圈残基数为 3.0。5.a螺旋的稳定性不仅取决于肽链间的氢键形成，而且还取决于肽链的氨基酸侧链的性质。试预测在室温下的溶液中下列多聚氨基酸那些种将形成a螺旋，那些种形成其他的有规则的结构，那些种不能形成有规则的结构？并说明理由。(1)多聚亮氨酸，pH=7.0;(2)多聚异亮氨酸，pH=7.0;(3)多聚精氨酸，pH=7.0;(4)多聚精氨酸，pH=13;(5)多聚谷氨酸，pH=1.5;(6)多聚苏氨酸，pH=7.0;(7)多聚脯氨酸，pH=7.0;(1)(4)和(5)能形成a螺旋；(2)(3)和(6)不能形成有规则的结构；(7)有规则，但不是a螺旋6.稳定？为什么？多聚甘氨酸的右手或左手a螺旋中哪一个比较因为甘氨酸是在a-碳原子上呈对称的特殊氨基酸，因此可以预料多聚甘氨酸的左右手a螺旋(