2023年生物化学测验二超详细解析超详细解析答案1109.pdf

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1、 1 药学院 15 级本科生“生物化学”测验（二）参考答案 2016.11.9 上午 考试方式：开卷，独立完成 测验内容：酶、核酸 一、现有 1 mL 乙醇脱氢酶制剂，用缓冲溶液稀释至 10 mL 后，从中吸取 100 L 测定酶的活力。得知 2 分钟能使 0.2 mmol 的乙醇转化为乙醛。试计算：（1）5 毫升该酶制剂每小时能转化多少克乙醇？（设：在最适条件下，每小时转化 1 mmol 乙醇所需的酶量为 1 个活力单位）。（2）请写出乙醇脱氢酶催化乙醇脱氢的化学反应方程式。（3）请指出该酶活力测定合适的分析方法，并简述其基本原理。（20 分）答：（1）每毫升酶制剂的活力单位数（10/0.1

2、）（0.2/2）60 600（U）（5 分）5 毫升酶制剂每小时转化乙醇的克数 5 600 10-3 46 138（g）（5 分）(2)（5 分）(3)可使用紫外分光光度法进行酶活力的测定。（2 分）基本原理：反应过程中生成的还原性辅酶 NADH 在 340 nm 处有紫外特征吸收，故可用紫外分光光度法，检测 340 nm 处的光吸收变化，测定酶活力。（3 分）二、HIV 蛋白酶是病毒生长和侵袭细胞所必需的，其遵循米氏方程。该酶的 Km=1 M,当S=5 M 时，反应初速率为 0.1 M/min。有一竞争性抑制剂，当S=10 M 时，其初速率为无抑制剂时的 1/10。请回答：（1）S=1 M

3、时的初速率。（2）该竞争性抑制剂存在时酶的 Km 值。（3）请根据该蛋白酶催化作用机理（经过四面体中间体）解释 Invirase（见右图）为什么是 HIV蛋白酶的一个有效抑制剂？（20 分）答：（1）由于S=1 M 时，即S=Km,根据米氏方程可知：v=1/2 Vmax 由下面的米氏方程可计算出 Vmax：（5 分）因此，S=1 M 时的初速率 v=1/2 Vmax=0.06(M/min)（5 分）（2）竞争性抑制作用并不改变酶的最大反应速率，而只改变酶的米氏常数，由此可以推出：（5 分）（3）由于该蛋白酶在催化肽键断裂的中经过一个形成四面体中间体的过程，从 Invirase 的结构可以看出，

4、其部分结构与肽键断裂过程中的四面体中间体类似，但因其为 C-C 键而不能被水解断裂，属于反应过渡态类似物型抑制剂，因此与酶的结合要比底物更强，这就是其成 2 为 HIV 蛋白酶有效抑制剂的原因。（5 分）三、关于丝氨酸蛋白酶，请回答以下问题：（15 分）（1）当将胰蛋白酶活性部位的 Asp 突变为 Asn 后，酶的催化活性降低了 10000 倍，请解释可能的原因。（2）There are multiple serine residues in -chymotrypsin,but only serine 195 reacts rapidly when the enzyme is treated

5、with active phosphate inhibitors such as diisopropyl fluorophosphates(DFP or DIPF).Explain.（3）许多水解酰胺键或酯键的酶都存在催化三联体，其目的都是增加酶活性部位 Ser、Thr 等残基中亲核基团的活性。某酶活性中心的催化三联体由 Glu,Lys,Ser 组成，试画出该催化三联体的可能排布方式。答：（1）胰蛋白酶活性部位的 Asp 的作用是作为碱，通过与 His 残基的咪唑基 N 上的 H 形成稳定的氢键，从而增加咪唑基的碱性。当 Asp 突变为 Asn 后，由于 Asn 缺乏形成稳定氢键的羧基，因此大

6、大降低了酶的催化活性。（5 分）（2）由于-chymotrypsin 中 195 位的 Ser 残基是唯一一个参与形成催化三联体的 Ser 残基，该 Ser 残基的亲核性远远高于其他 Ser 残基，因此 DFP 只与其发生快速的反应。（5 分）（3）（5 分）四、关于核酸的结构，请回答下列问题：（1）为什么 DNA 比 RNA 要稳定得多？（15 分）（2）DNA中的腺嘌呤经常会发生氨基式-亚氨基式互变异构，腺嘌呤亚氨式异构体会与胞嘧啶配对而引起错配，导致基因突变。请画出腺嘌呤氨基式-亚氨基式互变异构反应式，并画出腺嘌呤亚氨式异构体与胞嘧啶配对的化学结构。（10分）答：（1）首先 DNA 是稳

7、定的，因为：通过氢键和碱基-堆积作用，DNA 形成了紧密的二级结构，热稳定性高；内部形成了疏水区，避免了介质水对氢键的破坏；介质中的阳离子中和了 DNA 分子中磷酸基团的负电荷，降低了链间的电荷排斥。而 RNA 是相对不稳定的，主要因为：RNA 通常不形成紧密的双螺旋结构，容易受介质的影响；RNA 分子中核糖 2 位上的羟基通过邻基参与，大大增加了水解反应的发生。（15 分）（5 分）（5 分）五、简述 DNA 复制的半保留机制，并用图示加文字的方式说明该机制是如何被实验证实的。（20 分）答：（1）DNA 复制的半保留机制：复制开始时，DNA 双链拆分成两条单链，然后分别以单链为模板，按照碱

8、基互补配对原则，合成与模板 DNA 完全互补的新链，形成两个新的子代 DNA醇设在最适条件下每小时转化乙醇所需的酶量为个活力单位请写出乙醇脱氢酶催化乙醇脱氢的化学反应方程式请指出克数分分可使用紫外分光光度法行酶活力的测定分基本原理反应过程中生成的还原性辅酶在处有紫外特征吸收故可用的当时反应初速率为有一竞争性抑制剂当时其初速率为无抑制剂时的请回答时的初速率该竞争性抑制剂存在时酶的值 3 分子。该子代 DNA 分子与亲代 DNA 分子完全相同，其两条链中，一条来自亲代 DNA 分子，另一条是新合成的。（10 分）（2）机制证实实验（Meselson-Stal 实验）：将大肠杆菌放在含有15N 标记

9、的 NH4Cl 培养基中繁殖多代，使所有的大肠杆菌 DNA 被15N 所标记。然后将细菌转移到含有14N 标记的NH4Cl 培养基中进行培养，在培养不同代数时，收集细菌，裂解细胞，用氯化铯(CsCl)密度梯度离心法观察 DNA 所处的位置。结果发现如下图所示的结果，从而证实了半保留复制机制。（10 分）(其他图示方式也可，只要基本信息完整即可)醇设在最适条件下每小时转化乙醇所需的酶量为个活力单位请写出乙醇脱氢酶催化乙醇脱氢的化学反应方程式请指出克数分分可使用紫外分光光度法行酶活力的测定分基本原理反应过程中生成的还原性辅酶在处有紫外特征吸收故可用的当时反应初速率为有一竞争性抑制剂当时其初速率为无抑制剂时的请回答时的初速率该竞争性抑制剂存在时酶的值