2022年生物化学简明教程--张丽萍--课后答案.docx
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1、精品学习资源1 绪论1. 生物化学讨论的对象和内容是什么? 解答 :生物化学主要讨论 :1生物机体的化学组成、生物分子的结构、性质及功能;2生物分子分解与合成及反应过程中的能量变化;3生物遗传信息的储存、传递和表达;4生物体新陈代谢的调剂与掌握; 2你已经学过的课程中哪些内容与生物化学有关;提示 :生物化学是生命科学的基础学科,留意从不同的角度,去懂得并运用生物化学的学问;3说明生物分子的元素组成和分子组成有哪些相像的规侓;解答 :生物大分子在元素组成上有相像的规侓性;碳、氢、氧、氮、磷、硫等6 种是蛋白质、核酸、糖和脂的主要组成元素;碳原子具有特殊的成键性质,即碳原子最外层的4个电子可使碳与
2、自身形成共价单键、共价双键和共价三键, 碳仍可与氮、 氧和氢原子形成共价键;碳与被键合原子形成4 个共价键的性质 , 使得碳骨架可形成线性、分支以及环状的多种多性的化合物;特殊的成键性质适应了生物大分子多样性的需要;氮、O氧、硫、磷元素构欢迎下载精品学习资源成了生物分子碳骨架上的氨基NH2、羟基 OH、羰基C、羧基 COOH、巯欢迎下载精品学习资源基 SH、磷酸基 PO4 等功能基团;这些功能基团因氮、硫和磷有着可变的氧化数及氮和氧有着较强的电负性而与生命物质的很多关键作用亲密相关;生物大分子在结构上也有着共同的规律性;生物大分子均由相同类型的构件通过肯定的共价键聚合成链状, 其主链骨架出现周
3、期性重复;构成蛋白质的构件是20 种基本氨基酸;氨基酸之间通过肽键相连;肽链具有方向性N 端 C 端 , 蛋白质主链骨架呈“肽单位” 重复;核酸的构件是核苷酸, 核苷酸通过 3, 5 - 磷酸二酯键相连,核酸链也具有方向性 5 、 3 ,核酸的主链骨架呈“磷酸- 核糖或脱氧核糖 ”重复;构成脂质的构件是甘油、脂肪酸和胆碱, 其非极性烃长链也是一种重复结构;构成多糖的构件是单糖,单糖间通过糖苷键相连,淀粉、纤维素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重复;2 蛋白质化学1. 用于测定蛋白质多肽链N 端、 C 端的常用方法有哪些?基本原理是什么?解答 : 1 N- 末端测定法:常采纳 2, 4 二硝基氟苯
4、法、 Edman 降解法、 丹磺酰氯法;1欢迎下载精品学习资源 2, 4 二硝基氟苯 DNFB 或 FDNB 法:多肽或蛋白质的游离末端氨基与2, 4 二硝基氟苯 2, 4 DNFB 反应Sanger 反应,生成 DNP 多肽或 DNP 蛋白质; 由于 DNFB与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳固,因此DNP 多肽经酸水解后,只有N末端氨基酸为黄色 DNP 氨基酸衍生物,其余的都是游离氨基酸; 丹磺酰氯 DNS 法:多肽或蛋白质的游离末端氨基与与丹磺酰氯DNS Cl 反应生成 DNS 多肽或 DNS 蛋白质; 由于 DNS 与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳固,因此DNS 多肽经酸水解后,只有N末
5、端氨基酸为剧烈的荧光物质DNS 氨基酸,其余的都是游离氨基酸; 苯异硫氰酸脂 PITC 或 Edman 降解法:多肽或蛋白质的游离末端氨基与异硫氰酸苯酯 PITC反应 Edman 反应,生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白质;在酸性有机溶剂中加热时,N末端的 PTC氨基酸发生环化, 生成苯乙内酰硫脲的衍生物并从肽链上掉下来, 除去 N 末端氨基酸后剩下的肽链仍旧是完整的; 氨肽酶法: 氨肽酶是一类肽链外切酶或叫外肽酶,能从多肽链的N 端逐个地向里切;依据不同的反应时间测出酶水说明放的氨基酸种类和数量,按反应时间和残基释放量作动力 学曲线,就能知道该蛋白质的N 端残基序列;2 C末端测定法:常采纳肼解法、
6、复原法、羧肽酶法;肼解法:蛋白质或多肽与无水肼加热发生肼解,反应中除C 端氨基酸以游离形式存在外,其他氨基酸都转变为相应的氨基酸酰肼化物; 复原法: 肽链 C 端氨基酸可用硼氢化锂复原成相应的氨基醇; 肽链完全水解后, 代表原先 C末端氨基酸的 氨基醇,可用层析法加以鉴别; 羧肽酶法:是一类肽链外切酶,专一的从肽链的C末端开头逐个降解,释放出游离的氨基酸; 被释放的氨基酸数目与种类随反应时间的而变化;依据释放的氨基酸量摩尔数与反应时间的关系,便可以知道该肽链的C末端氨基酸序列;2. 测得一种血红蛋白含铁0.426% ,运算其最低相对分子质量;一种纯酶按质量运算含亮氨酸 1.65% 和异亮氨酸
7、2.48% ,问其最低相对分子质量是多少?2欢迎下载精品学习资源3. 指出下面 pH 条件下,各蛋白质在电场中向哪个方向移动,即正极,负极,仍是保持原点?1胃蛋白酶 ,在 pH ;2血清清蛋白 ,在 pH ;3 - 脂蛋白,在 pH 和 pH;解答 :1胃蛋白酶环境,带负电荷,向正极移动;2血清清蛋白环境,带负电荷,向正极移动;3 - 脂蛋白环境,带正电荷,向负极移动; - 脂蛋白环境,带负电荷,向正极移动;4. 何谓蛋白质的变性与沉淀?二者在本质上有何区分?解答 :蛋白质变性的概念:自然蛋白质受物理或化学因素的影响后,使其失去原有的生物活性,并相伴着物理化学性质的转变,这种作用称为蛋白质的变
8、性;变性的本质:分子中各种次级键断裂,使其空间构象从紧密有序的状态变成松散无序的状态,一级结构不破坏;蛋白质变性后的表现:.生物学活性消逝; .理化性质转变:溶解度下降,黏度增加,紫外吸取增加,侧链反应增强,对酶的作用敏锐,易被水解;蛋白质由于带有电荷和水膜,因此在水溶液中形成稳固的胶体;假如在蛋白质溶液中加入适当的试剂, 破坏了蛋白质的水膜或中和了蛋白质的电荷,就蛋白质胶体溶液就不稳固而显现沉淀现象;沉淀机理:破坏蛋白质的水化膜,中和外表的净电荷;蛋白质的沉淀可以分为两类:1可逆的沉淀:蛋白质的结构未发生显著的变化,除去引起沉淀的因素,蛋白质仍能溶于原先的溶剂中,并保持自然性质;如盐析或低温
9、下的乙醇或丙酮短时间作用蛋白质;2不行逆沉淀:蛋白质分子内部结构发生重大转变,蛋白质变性而沉淀,不再能溶于原溶剂;如加热引起蛋白质沉淀,与重金属或某些酸类的反应都属于此类;3欢迎下载精品学习资源蛋白质变性后,有时由于维护溶液稳固的条件仍旧存在,并不析出;因此变性蛋白质并不肯定都表现为沉淀,而沉淀的蛋白质也未必都已经变性;5. 以下试剂和酶常用于蛋白质化学的讨论中:CNBr ,异硫氰酸苯酯,丹磺酰氯,脲,6mol/LHCl- 巯基乙醇,水合茚三酮,过甲酸,胰蛋白酶,胰凝乳蛋白酶,其中哪一个最适合完成以下各项任务?1测定小肽的氨基酸序列;2鉴定肽的氨基末端残基;3不含二硫键的蛋白质的可逆变性;假设
10、有二硫键存在时仍需加什么试剂?4在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键;5在甲硫氨酸残基羧基侧水解肽键;6在赖氨酸和精氨酸残基侧水解肽键;解答 : 1异硫氰酸苯酯; 2丹黄酰氯; 3脲;- 巯基乙醇复原二硫键; 4胰凝乳蛋白酶; 5 CNBr ;6胰蛋白酶;6. 由以下信息求八肽的序列;1酸水解得 Ala , Arg, Leu, Met ,Phe, Thr ,2Val ;2 Sanger试剂处理得 DNP - Ala ;3胰蛋白酶处理得Ala, Arg , Thr 和 Leu, Met , Phe, 2Val ;当以 Sanger 试剂处理时分别得到DNP - Ala 和 DNP - Val ;4溴
11、化氰处理得Ala ,Arg,高丝氨酸内酯, Thr ,2Val ,和 Leu,Phe,当用 Sanger试剂处理时,分别得DNP - Ala 和 DNP - Leu ;解答 :由 2推出 N 末端为 Ala ;由 3推出 Val 位于 N 端第四, Arg 为第三,而Thr 为其次;溴化氰裂解,得出N 端第六位是 Met ,由于第七位是 Leu,所以 Phe 为第八; 由 4,第五为 Val;所以八肽为: Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe;7. 一个 螺旋片段含有 180 个氨基酸残基,该片段中有多少圈螺旋?运算该-螺旋片段的轴长;解答 : 180/3.6=50
12、圈, 500.54=27nm ,该片段中含有 50 圈螺旋,其轴长为27nm ;8当一种四肽与 FDNB 反应后,用水解得到DNP-Val 及其他 3 种氨基酸;当这四肽用胰蛋白酶水解时发觉两种碎片段;其中一片用 LiBH4 下标 复原后再进行酸水解,水解液内有氨基乙醇和一种在浓硫酸条件下能与乙醛酸反应产生紫红 色产物的氨基酸; 试问这四肽的一级结构是由哪几种氨基酸组成的?解答 :1四肽与 FDNB 反应后,用水解得到DNP-Val ,证明 N 端为 Val;2 LiBH 4 复原后再水解,水解液中有氨基乙醇,证明肽的C 端为 Gly;3水解液中有在浓H2SO4 条件下能与乙醛酸反应产生紫红色
13、产物的氨基酸,说明此氨基酸为 Trp ;说明 C 端为 Gly Trp欢迎下载精品学习资源4依据胰蛋白酶的专一性,得知N 端片段为 Val ArgLys ,以 1、2、 3结果可知道四肽的次序:N Val ArgLys Trp Gly C;9概述测定蛋白质一级结构的基本步骤;解答 :1测定蛋白质中氨基酸组成;2蛋白质的 N 端和 C 端的测定;3应用两种或两种以上不同的水解方法将所要测定的蛋白质肽链断裂,各得意到一系列大小不同的肽段;4别离提纯所产生的肽,并测定出它们的序列;5从有重叠结构的各个肽的序列中推断出蛋白质中全部氨基酸排列次序;假如蛋白质含有一条以上的肽链,就需先拆开成单个肽链再按上
14、述原就确定其一级结构;如是含二硫键的蛋白质, 也必需在测定其氨基酸排列次序前,拆开二硫键, 使肽链分开, 并确定二硫键的位置;拆开二硫键可用过甲酸氧化,使胱氨酸部分氧化成两个半胱氨磺酸;3 核酸1. 电泳别离四种核苷酸时,通常将缓冲液调到什么pH?此时它们是向哪极移动? 移动的快慢次序如何 . 将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时,应将溶液调到什么pH ? 假如用逐步降低pH 的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱别离,其洗脱次序如何?为什么?解答 : 电泳别离 4 种核苷酸时应取 pH3.5 的缓冲液,在该pH 时,这 4 种单核苷酸之 间 所 带 负 电 荷 差 异 较 大 , 它
15、们 都 向 正 极 移 动 , 但 移 动 的 速 度 不 同 , 依 次 为 :UMPGMPAMPCMP; 应取,这样可使核苷酸带较多负电荷,利于吸附于阴离子交换树脂柱;虽然时核苷酸带有更多的负电荷,但pH 过高对别离不利;当不考虑树脂的非极性吸附时, 依据核苷酸负电荷的多少来打算洗脱速度,就洗脱次序为 CMPAMP GMP UMP ,但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附,嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3 倍;静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱次序为:CMP AMP UMP GMP;2. 为什么 DNA 不易被碱水解,而RNA 简单被碱水解 .解答 :由于 RN
16、A 的核糖上有 2 -OH 基, 在碱作用下形成 2 ,3 -环磷酸酯, 连续水解产生2 -核苷酸和 3 - 核苷酸; DNA 的脱氧核糖上无 2 -OH 基,不能形成碱水解的中间产物,故对碱有肯定抗性;3. 一个双螺旋 DNA 分子中有一条链的成分, , 请估计这一条链上的 T 和C 的情形; 互补链的 A , G , T 和C 的情形;解答 : T + C = 1 0.24 = ; , ;欢迎下载精品学习资源4. 对双链 DNA 而言, 假设一条链中,就互补链中和整个 DNA 分子中 A+G/T+C 分别等于多少? 假设一条链中,就互补链中和整个 DNA 分子中 A + T/G + C 分
17、别等于多少 ?解答 : 设 DNA 的两条链分别为 和 就: A = T ,T = A ,G= C ,C= G ,由于: A + G /T + C = T + C/A + G , 所以互补链中 A + G /T + C;在整个 DNA 分子中,由于 A = T , G = C ,所以, A + G = T + C , A + G /T + C = 1 ; 假设同 1,就 A + T= T+ A ,G+ C = C + G ,所以, A + T /G+ C=A + T/G+ C = 0.7 ;在整个 DNA 分子中, A+ T + A + T /G+C+ G +C = 2A + T/2G+C 5
18、. T7 噬菌体 DNA 双链 B-DNA 的相对分子质量为 2.5 107,运算 DNA 链的长度 设核苷酸对的平均相对分子质量为 640;解答 : 0.34 2.5 107/640 = 1.3 104 nm = 13 m;6. 假如人体有 1014 个细胞,每个体细胞的 DNA 含量为 6.4 109 个碱基对;试运算人体 DNA 的总长度是多少?是太阳地球之间距离 2.2 109 km 的多少倍?已知双链 DNA每 1000 个核苷酸重 1 10-18g,求人体 DNA 的总质量;解答 :每个体细胞的 DNA 的总长度为: 6.4109 0.34nm = 2.176109 nm = ,人
19、体欢迎下载精品学习资源内全部体细胞的 DNA 的总长度为: 1014 = 2.1761011km ,这个长度与太阳地球之间距离欢迎下载精品学习资源2.2 109 km 相比为: 2.1761011/2.2109 = 99 倍,每个核苷酸重 1 10-18g/1000 = 10 -21 g,所以,总 DNA6.41023 10-21 = 6.4102 = 640g;7. 有一个 X 噬菌体突变体的 DNA 长度是 15m,而正常 X 噬菌体 DNA 的长度为 17m,运算突变体 DNA 中丢失掉多少碱基对?解答 :1715103/0.34 = 5.88 103bp8. 概述超螺旋DNA 的生物学
20、意义;解答 : 超螺旋 DNA 比放松型 DNA 更紧密,使DNA分子的体积更小,得以包装在细胞内;超螺旋会影响双螺旋分子的解旋才能,从而影响到 DNA 与其他分子之间的相互作用; 超螺旋有利于 DNA 的转录、复制及表达调控;9. 为什么自然界的超螺旋DNA 多为负超螺旋?解答 :环状 DNA 自身双螺旋的过度旋转或旋转不足都会导致超螺旋,这是由于超螺旋将使分子能够释放由于自身旋转带来的应力;双螺旋过度旋转导致正超螺旋,而旋转不足将导致负超螺旋; 虽然两种超螺旋都能释放应力,但是负超螺旋时,假如发生 DNA解链即氢链断开,部分双螺旋分开就能进一步释放应力,而 DNA转录和复制需要解链;因此自
21、然界环状 DNA实行负超螺旋,这可以通过拓扑异构酶的操作实现;10. 真核生物基因组和原核生物基因组各有哪些特点.11解答 : 不同点 : 真核生物 DNA含量高,碱基对总数可达10,且与组蛋白稳固结欢迎下载精品学习资源合形成染色体,具有多个复制起点;原核生物DNA含量低,不含组蛋白,称为类核体,只有 一个复制起点; 真核生物有多个呈线形的染色体;原核生物只有一条环形染色体; 真核生物 DNA中含有大量重复序列,原核生物细胞中无重复序列;真核生物中为蛋白质编码的大多数基因都含有内含子 有断裂基因 ;原核生物中不含内含子;真核生物的 RNA是细胞核内合成的, 它必需运输穿过核膜到细胞质才能翻译,
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