生物化学(第三版)课后习题详细解答fyjb.docx
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1、生物化学学(第三三版)课课后习题题详细解解答第三章 氨基基酸提要-氨基基酸是蛋蛋白质的的构件分分子,当当用酸、碱碱或蛋白白酶水解解蛋白质质时可获获得它们们。蛋白白质中的的氨基酸酸都是LL型的。但但碱水解解得到的的氨基酸酸是D型型和L型型的消旋旋混合物物。参与蛋白白质组成成的基本本氨基酸酸只有220种。此此外还有有若干种种氨基酸酸在某些些蛋白质质中存在在,但它它们都是是在蛋白白质生物物合成后后由相应应是基本本氨基酸酸(残基基)经化化学修饰饰而成。除除参与蛋蛋白质组组成的氨氨基酸外外,还有有很多种种其他氨氨基酸存存在与各各种组织织和细胞胞中,有有的是-、-或-氨基基酸,有有些是DD型氨基基酸。氨基
2、酸是是两性电电解质。当当pH接近近1时,氨氨基酸的的可解离离基团全全部质子子化,当当pH在113左右右时,则则全部去去质子化化。在这这中间的的某一ppH(因因不同氨氨基酸而而异),氨氨基酸以以等电的的兼性离离子(HH3N+CHRRCOOO-)状态态存在。某某一氨基基酸处于于净电荷荷为零的的兼性离离子状态态时的介介质pHH称为该该氨基酸酸的等电电点,用用pI表示示。所有的-氨基基酸都能能与茚三三酮发生生颜色反反应。-NH2与2,4-二二硝基氟氟苯(DDNFBB)作用用产生相相应的DDNP-氨基酸酸(Saangeer反应应);-NH2与苯乙乙硫氰酸酸酯(PPITCC)作用用形成相相应氨基基酸的苯苯
3、胺基硫硫甲酰衍衍生物( Edmman反反应)。胱胱氨酸中中的二硫硫键可用用氧化剂剂(如过过甲酸)或或还原剂剂(如巯巯基乙醇醇)断裂裂。半胱胱氨酸的的SH基基在空气气中氧化化则成二二硫键。这这几个反反应在氨氨基酸荷荷蛋白质质化学中中占有重重要地位位。除甘氨酸酸外-氨基基酸的-碳是是一个手手性碳原原子,因因此-氨基基酸具有有光学活活性。比比旋是-氨基基酸的物物理常数数之一,它它是鉴别别各种氨氨基酸的的一种根根据。参与蛋白白质组成成的氨基基酸中色色氨酸、酪酪氨酸和和苯丙氨氨酸在紫紫外区有有光吸收收,这是是紫外吸吸收法定定量蛋白白质的依依据。核核磁共振振(NMMR)波波谱技术术在氨基基酸和蛋蛋白质的的
4、化学表表征方面面起重要要作用。氨基酸分分析分离离方法主主要是基基于氨基基酸的酸酸碱性质质和极性性大小。常常用方法法有离子子交换柱柱层析、高高效液相相层析(HHPLCC)等。习题1.写出出下列氨氨基酸的的单字母母和三字字母的缩缩写符号号:精氨氨酸、天天冬氨酸酸、谷氨氨酰氨、谷谷氨酸、苯苯丙氨酸酸、色氨氨酸和酪酪氨酸。见表33-1表3-11 氨氨基酸的的简写符符号名称三字母符符号单字母符符号名称三字母符符号单字母符符号丙氨酸(alaaninne)AlaA亮氨酸(leuucinne)LeuL精氨酸(argginiine)ArgR赖氨酸(lyssinee)LysK天冬酰氨氨(assparragiine
5、ss)AsnN甲硫氨酸酸(蛋氨酸酸)(mmethhionninee)Met M天冬氨酸酸(assparrticc accid)AspD苯丙氨酸酸(phhenyylallaniine)PheFAsn和和/或AAspAsxB半胱氨酸酸(cyysteeinee)CysC脯氨酸(praalinne)ProP谷氨酰氨氨(gllutaaminne)GlnQ丝氨酸(serrinee)SerS谷氨酸(gluutammic aciid)GluE苏氨酸(thrreonninee)ThrTGln和和/或GGluGlsZ甘氨酸(glyycinne)GlyG色氨酸(tryyptoophaan)TrpW组氨酸(hisst
6、iddinee)HisH酪氨酸(tyrrosiine)TyrY异亮氨酸酸(issoleeuciine)IleI缬氨酸(vallinee)ValV2、计算算赖氨酸酸的-NH3+20%被解离离时的溶溶液PHH。99.9解:pHH = pKaa + lg220% pKaa = 10.53(见表33-3,PP1333) pH = 110.553 + lgg20% = 9.8833、计算算谷氨酸酸的-COOOH三三分之二二被解离离时的溶溶液pHH。44.6解:pHH = pKaa + lg22/3% pKKa = 4.25 pH = 44.255 + 0.1176 = 44.42264、计算算下列物物质
7、0.3mool/LL溶液的的pH:(aa)亮氨氨酸盐酸酸盐;(b)亮亮氨酸钠钠盐;(c)等等电亮氨氨酸。(a)约1.446,(b)约约11.5, (c)约6.0055、根据据表3-3中氨氨基酸的的pKaa值,计计算下列列氨基酸酸的pII值:丙丙氨酸、半半胱氨酸酸、谷氨氨酸和精精氨酸。pI:6.002;55.022;3.22;10.76解:pII =1/22(pKKa1+ pKKa2) pI(Alaa) = 1/2(22.344+9.69)=6.002pI(CCys) = 1/22(1.71+110.778)=5.002pI(GGlu) = 1/22(2.19+44.255)=3.22pI(AA
8、la) = 1/22(9.04+112.448)=10.766、向11L1moll/L的的处于等等电点的的甘氨酸酸溶液加加入0.3moolHCCl,问所所得溶液液的pHH是多少少?如果果加入00.3mmol NaOHH以代替替HCll时,pHH将是多多少?pH:22.711;9.237、将丙丙氨酸溶溶液(4400mml)调调节到ppH8.0,然然后向该该溶液中中加入过过量的甲甲醛,当当所得溶溶液用碱碱反滴定定至Phh8.00时,消消耗0.2mool/LL NaaOH溶溶液2550mll。问起起始溶液液中丙氨氨酸的含含量为多多少克?4.45gg8、计算算0.225mool/LL的组氨氨酸溶液液在
9、pHH6.44时各种种离子形形式的浓浓度(mmol/L)。Hiss2+为11.78810-44,Hiss+为0.0711,Hiis0为2.810-449、说明明用含一一个结晶晶水的固固体组氨氨酸盐酸酸盐(相相对分子子质量=2099.6;咪唑基基pKaa=6.0)和和1mool/LL KOOH配制制1LppH6.5的00.2mmol/L组氨氨酸盐缓缓冲液的的方法取组氨氨酸盐酸酸盐411.922g(0.2mool),加加入3552mll 1moll/L KOHH,用水水稀释至至1L10、为为什么氨氨基酸的的茚三酮酮反映液液能用测测压法定定量氨基基酸?解:茚三三酮在弱弱酸性溶溶液中与与-氨基基酸共热
10、热,引起起氨基酸酸氧化脱脱氨脱羧羧反映,(其其反应化化学式见见P1339),其其中,定定量释放放的COO2可用测测压法测测量,从从而计算算出参加加反应的的氨基酸酸量。11、LL-亮氨氨酸溶液液(3.0g/500ml 6mool/LL HCCl)在在20cmm旋光管管中测得得的旋光光度为+1.881。计算算L-亮亮氨酸在在6mool/LL HCCl中的的比旋(a)。a=+115.1112、标标出异亮亮氨酸的的4个光光学异构构体的(RR,S)构构型名称称。参参考图33-15513、甘甘氨酸在在溶剂AA中的溶溶解度为为在溶剂剂B中的的4倍,苯苯丙氨酸酸在溶剂剂A中的的溶解度度为溶剂剂B中的的两倍。利
11、利用在溶溶剂A和和B之间间的逆流流分溶方方法将甘甘氨酸和和苯丙氨氨酸分开开。在起起始溶液液中甘氨氨酸含量量为1000mgg ,苯苯丙氨酸酸为811mg ,试回回答下列列问题:(1)利用由由4个分分溶管组组成的逆逆流分溶溶系统时时,甘氨氨酸和苯苯丙氨酸酸各在哪哪一号分分溶管中中含量最最高?(22)在这这样的管管中每种种氨基酸酸各为多多少毫克克?(11)第44管和第第3管;(2)551.22mg Glyy+244mg Phee和388.4mmgGlly+336mgg Phhe解:根据据逆流分分溶原理理,可得得:对于Glly:Kd = CCA/CB = 4 = q(动相)/p(静相相) p+qq =
12、 1 = (11/5 + 44/5) 44个分溶溶管分溶溶3次:(1/5 + 4/5)3=1/1255+2/1255+488/1225+664/1125对于Phhe:Kd = CCA/CB = 2 = q(动相)/p(静相相) p+qq = 1 = (11/3 + 22/3) 44个分溶溶管分溶溶3次:(1/3 + 2/3)3=1/27+6/27+12/27+8/27故利用44个分溶溶管组成成的分溶溶系统中中,甘氨氨酸和苯苯丙氨酸酸各在44管和第第3管中中含量最最高,其其中:第4管:Glyy:64/12551000=511.2 mg PPhe:8/22781=24 mg第3管:Glyy:48/
13、12551000=388.4 mg PPhe:12/2781=36 mg14、指指出在正正丁醇:醋酸:水的系系统中进进行纸层层析时,下下列混合合物中氨氨基酸的的相对迁迁移率(假假定水相相的pHH为4.5):(1)Ilee, LLys; (22)Phhe, Serr (33)Alla, Vall, LLeu; (44)Prro, Vall (5)GGlu, Assp; (6)Tyrr, AAla, Seer, Hiss.Ileelyys;Phee, Serr;Leuu VVal AAla,;Vall PPro;GluuAssp;Tyrr AAlaSerrHiss解:根据据P1551 图图3-22
14、5可得得结果。15将将含有天天冬氨酸酸(pII=2.98)、甘氨氨酸(ppI=55.977)、亮亮氨酸(pI=6.553)和和赖氨酸酸(pII=5.98)的柠檬檬酸缓冲冲液,加加到预先先同样缓缓冲液平平衡过的的强阳离离交换树树脂中,随随后用爱爱缓冲液液析脱此此柱,并并分别收收集洗出出液,这这5种氨氨基酸将将按什么么次序洗洗脱下来来?AAsp, Thhr, Glyy, LLeu, Lyys解:在ppH3左左右,氨氨基酸与与阳离子子交换树树脂之间间的静电电吸引的的大小次次序是减减刑氨基基酸(AA2+)中性氨氨基酸(A+)酸性氨氨基酸(A0)。因此此氨基酸酸的洗出出顺序大大体上是是酸性氨氨基酸、中中
15、性氨基基酸,最最后是碱碱性氨基基酸,由由于氨基基酸和树树脂之间间还存在在疏水相相互作用用,所以以其洗脱脱顺序为为:Assp, Thrr, GGly, Leeu, Lyss。第四章 蛋白白质的共共价结构构提要蛋白质分分子是由由一条或或多条肽肽链构成成的生物物大分子子。多肽肽链是由由氨基酸酸通过肽肽键共价价连接而而成的,各各种多肽肽链都有有自己特特定的氨氨基酸序序列。蛋蛋白质的的相对分分子质量量介于660000到100000000或或更高。蛋白质分分为两大大类:单单纯蛋白白质和缀缀合蛋白白质。根根据分子子形状可可分为纤纤维状蛋蛋白质、球球状蛋白白质和膜膜蛋白质质。此外外还可按按蛋白质质的生物物学功
16、能能分类。为了表示示蛋白质质结构的的不同组组织层次次,经常常使用一一级结构构、二级级结构、三三级结构构和四级级结构这这样一些些专门术术语。一一级结构构就是共共价主链链的氨基基酸序列列,有时时也称化化学结构构。二、三三和四级级结构又又称空间间结构(即即三维结结构)或或高级结结构。蛋白质的的生物功功能决定定于它的的高级结结构,高高级结构构是由一一级结构构即氨基基酸序列列决定的的,二氨氨基酸序序列是由由遗传物物质DNNA的核核苷酸序序列规定定的。肽键(CCONH)是是连接多多肽链主主链中氨氨基酸残残缺的共共价键,二二硫键是是使多肽肽链之间间交联或或使多肽肽链成环环的共价价键。多肽链或或蛋白质质当发生
17、生部分水水解时,可可形成长长短不一一的肽段段。除部部分水解解可以产产生小肽肽之外,生生物界还还存在许许多游离离的小肽肽,如谷谷胱甘肽肽等。小小肽晶体体的熔点点都很高高,这说说明短肽肽的晶体体是离子子晶格、在在水溶液液中也是是以偶极极离子存存在的。测定蛋白白质一级级结构的的策略是是:(11)测定定蛋白质质分子中中多肽链链数目;(2)拆拆分蛋白白质分子子的多肽肽链;(33)断开开多肽链链内的二二硫桥;(4)分分析每一一多肽链链的氨基基酸组成成;(55)鉴定定多肽链链的N-末端和和C-末末端残基基;(66)断裂裂多肽链链成较小小的肽段段,并将将它们分分离开来来;(77)测定定各肽段段的氨基基酸序列列
18、;(88)利用用重叠肽肽重建完完整多肽肽链的一一级结构构;(99)确定定半胱氨氨酸残基基形成的的S-SS交联桥桥的位置置。序列分析析中的重重要方法法和技术术有:测测定N-末端基基的苯异异硫氰酸酸酯(PPITCC)法,分分析C-末端基基的羧肽肽酶法,用用于多肽肽链局部部断裂的的酶裂解解和CNNBr化学裂裂解,断断裂二硫硫桥的巯巯基乙醇醇处理,测测定肽段段氨基酸酸序列的的Edmman化化学降解解和电喷喷射串联联质谱技技术,重重建多肽肽链一级级序列的的重叠肽肽拼凑法法以及用用于二硫硫桥定位位的对角角线电泳泳等。在不同生生物体中中行使相相同或相相似功能能的蛋白白质称同同源蛋白白质。同同源蛋白白质具有有
19、明显的的序列相相似性(称序列列同源),两个个物种的的同源蛋蛋白质,其其序列间间的氨基基酸差异异数目与与这些物物种间的的系统发发生差异异是成比比例的。并并根据同同源蛋白白质的氨氨基酸序序列资料料建立起起进化树树。同源源蛋白质质具有共共同的进进化起源源。在生物体体内有些些蛋白质质常以前前体形试试合成,只只有按一一定方式式裂解除除去部分分肽链之之后才出出现生物物活性,这这一现象象称蛋白白质的激激活。血血液凝固固是涉及及氨基酸酸序列断断裂的一一系列酶酶原被激激活的结结果,酶酶促激活活的级联联放大,使使血凝块块迅速形形成成为为可能。凝凝血酶原原和血清清蛋白原原是两个个最重要要的血凝凝因子。血血纤蛋白白蛋
20、白原原在凝血血酶的作作用下转转变为血血清蛋白白凝块(血血块的主主要成分分)。我国在220世纪纪60年年代首次次在世界界上人工工合成了了蛋白质质结晶晶牛胰岛岛素。近近二、三三十年发发展起来来的固相相肽合成成是控制制合成技技术上的的一个巨巨大进步步,它对对分子生生物学和和基因工工程也就就具有重重要影响响和意义义。至今今利用MMerrrifiieldd固相肽肽合成仪仪已成功功地合成成了许多多肽和蛋蛋白质。习题1.如果果一个相相对分子子质量为为120000的的蛋白质质,含110种氨氨基酸,并并假设每每种氨基基酸在该该蛋白质质分子中中的数目目相等,问问这种蛋蛋白质有有多少种种可能的的排列顺顺序?1011
21、00解:100120000/1200=1010002、有一一个A肽肽,经酸酸解分析析得知为为Lyss、Hiss、Aspp、Gluu2、Alaa以及Vaal、Tyrr忽然两两个NHH3分子组组成。当当A肽与与FDNNB试剂剂反应后后得DNNP-AAsp;当用羧羧肽酶处处理后得得游离缬缬氨酸。如如果我们们在实验验中将AA肽用胰胰蛋白酶酶降解时时,得到到两种肽肽,其中中一种(Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr)在pH6.4时,净电荷为零,另一种(His、Glu以及Val)可给除DNP-His,在pH6.4时,带正电荷。此外,A肽用糜蛋白酶降解时,也得到两种肽,其中一种(Asp、Ala、Tyr)在
22、pH6.4时全中性,另一种(Lys、His、Glu2以及Val)在pH6.4时带正电荷。问A肽的氨基酸序列如何?Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val解:1、NN-末端端分析:FDNNB法得得:Assp-; 2、CC-末端端分析:羧肽酶酶法得:-Vaal; 3、胰胰蛋白酶酶只断裂裂赖氨酸酸或精氨氨酸残基基的羧基基形成的的肽键,得得到的是是以Arrg和Lyss为C-末端残残基的肽肽断。酸酸水解使使AsnnAspp+ NNH4+,由已已知条件件(Lyys、Aspp、Gluu、Alaa、Tyrr)可得得:Assn-( )-( )-( )-LLys-( )-( )-Vaal;
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