1、第二部分各章节习题及答案蛋白质和氨基酸的一级结构1、氨基酸的侧链对多肽或蛋白质的结构和生物学功能非常重要。用三字母和单字母缩写形式列出其侧链为如下要求的氨基酸：（a）含有一个羟基。（b）含有一个氨基。（c）含有一个具有芳香族性质的基团。（d）含有分支的脂肪族烃链。（e）含有硫。（f）含有一个在 pH 710 范围内可作为亲核体的基团或原子，指出该亲核基团或原子。答:（a）Ser（S）, Thr（T）,Tyr（Y）（b）Asn（N）, Gln（Q） ，Arg（R） ，Lys（K）（c）Phe（F）, Trp（W）, Tyr（Y）,（d）Ile（I）, Leu（L）, Val（V）（e）Cys（C
2、）, Met（M）（f）可以作为亲核试剂的侧链基团或原子有位于 Ser（S）,Thr（T）和 Tyr（Y）中的-OH；位于 Cys（C）和 Met（M）中的硫原子，位于 Asp（D）和 Glu（E）中的-COO-；以及位于 His（H）和 Lys（k）中的氮原子。2、一种氨基酸的可解离基团可以带电或中性状态存在，这取决于它的 pK 值和溶液的 pH。（a）组氨酸有 3 种可解离基团，写出相应于每个 pK 值的 3 种解离状态的平衡方程式。每种解离状态下的组氨酸分子的净电荷是多少？（b）在 pH1、4、8 和 12 时，组氨酸的净电荷分别是多少？将每一 pH 下的组氨酸置于电场中，它们将向阴极还
3、是阳极迁移？答: （a） 、 （b） 见图3、某种溶液中含有三种三肽：Tyr - Arg - Ser , Glu - Met - Phe 和 Asp - Pro - Lys , - COOH 基团的 pKa 为 3.8; -NH3 基团的 pKa为 8.5。在哪种 pH（2.0,6.0 或 13.0）下，通过电泳分离这三种多肽的效果最好？答：pH=6.0 比 pH=2.0 或 pH=13.0 时电泳能提供更好的分辨率。因为在 pH6.0 的条件下每种肽都带有不同的净电荷(+1，-1，和 0)，而在 pH2.0 的条件下净电荷分别为+2，+1 和+2，在 pH13.0 的条件下净电荷分别为-2，
4、-2 和-2。4、利用阳离子交换层析分离下列每一对氨基酸，哪一种氨基酸首先被 pH7 缓冲液从离子交换柱上洗脱出来。 （a）Asp 和 Lys（b）Arg 和Met（c）Glu 和 Val（d）Gly 和 Leu（e）Ser和 Ala答：（a）Asp（b）Met（c）Glu（d）Gly（e）Ser5、氨基酸的定量分析表明牛血清白蛋白含有0.58的色氨酸（色氨酸的分子量为 204） 。（a）试计算牛血清白蛋白的最小分子量（假设每个蛋白分子只含有一个色氨酸残基） 。（b）凝胶过滤测得的牛血清白蛋白的分子量为70，000，试问血清白蛋白分子含有几个色氨酸残基？答：（a）32,100g/mol（b）2
5、6、胃液（pH1.5）的胃蛋白酶的等电点约为 1，远比其它蛋白质低。试问等电点如此低的胃蛋白酶必须存在有大量的什么样的官能团？什么样的氨基酸才能提供这样的基团？答：COO; Asp, Glu7、已知某蛋白是由一定数量的链内二硫键连接的两个多肽链组成的。1.00g 该蛋白样品可以与25.0mg 还原型谷胱甘肽（GSH，MW307）反应。（a）该蛋白的最小分子量是多少？（b）如果该蛋白的真实分子量为 98240，那么每分子中含有几个二硫键？（c）多少 mg 的巯基乙醇（MW78.0）可以与起始的 1.00g 该蛋白完全反应？答：（a）MW24560；（b）4 个二硫键；（c）6.35mg8、一个含
6、有 13 个氨基酸残基的十三肽的氨基酸组成为：Ala, Arg,2 Asp, 2Glu, 3Gly, Leu, 3Val。部分酸水解后得到以下肽段，其序列由Edman 降解确定，试推断原始寡肽的序列。（a）Asp - Glu - Val - Gly - Gly - Glu - Ala（b）Val - Asp - Val - Asp - Glu（c）Val - Asp - Val（d）Glu - Ala -Leu - Gly -Arg（e）Val - Gly - Gly - Glu - Ala - Leu （f）Leu - Gly Arg答：该肽链的序列可以通过将肽片段的相同序列重叠排列起来获得
7、整个序列。见图9、下列试剂和酶常用于蛋白质化学的研究中： CNBr 异硫氰酸苯酯 丹黄酰氯 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？（a）测定小肽的氨基酸序列。（b）鉴定肽的氨基末端残基。（c）不含二硫键的蛋白质的可逆变性。若有二硫键存在时还需加什么试剂？（d）在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。（e）在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。（f）在赖氨酸和精氨酸残基侧水解肽键。答：（a）异硫氰酸苯酯。 （b）丹黄酰氯。（c）脲；-巯基乙醇还原二硫键。 （d）胰凝乳蛋白酶。 （e）CNBr。 （f）胰蛋白酶10、由下列信息求八肽的序列
8、。（a）酸水解得 Ala，Arg，Leu，Met，Phe，Thr，2Val（b）Sanger 试剂处理得 DNP-Ala。（c）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。（d）溴化氰处理得 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。答：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe蛋白质的三维结构和功能1、在结晶肽的 X-射线研究中，Linus Pauling 和Ro
9、bert corey 发现肽链中的肽键（C-N）长度（1.32A）介于典型的 C-N 单键（1.49A）和 C=N双键（1.27A）之间。他们也发现肽键呈平面状（与肽键相连接的 4 个原子位于同一个平面）以及两个碳原子彼此呈反式（位于肽键的两侧）与肽键连接。（a）肽键的长度与它的键的强度和键级（是单键、双键或三键）有什么关系？（b）从 Pauling 等人的观察，就肽键旋转能得出什么看法？答:（a）键越短其强度越高，而且其键级越高（在单键以上） 。肽键的强度比单键强，键的特性介于单键和双键之间。 （b）在生理温度下，肽键旋转比较困难，因为它有部分双键特性。2、羊毛衫等羊毛制品在热水中洗后在电干
10、燥器内干燥，则收缩。但丝制品进行同样处理，却不收缩。如何解释这两种现象？答: 羊毛纤维多肽链的主要结构单位是连续的 -螺旋圈，其螺距为 5.4A。当处于热水（或蒸汽）环境下，使纤维伸展为具有 -折叠构象的多肽链。在 -折叠构象中相邻 R 基团之间的距离是7.0A。当干燥后，多肽链重新由 折叠转化为 螺旋构象，所以羊毛收缩了。而丝制品中的主要成分是丝心蛋白，它主要是由呈现 折叠构象的多肽链组成的，丝中的 -折叠含有一些小的、包装紧密的氨基酸侧链，所以比羊毛中的 -螺旋更稳定，水洗和干燥其构象基本不变。3、人的头发每年以 15 至 20cm 的速度生长，头发主要是 角蛋白纤维，是在表皮细胞的里面合
11、成和组装成“绳子“。 角蛋白的基本结构单元是 -螺旋。如果 -螺旋的生物合成是头发生长的限速因素，计算 -螺旋链的肽键以什么样的速度（每秒钟）合成才能解释头发每年的生长长度？答：每秒钟大约需合成 43 个肽键。 （要考虑到 -螺旋的每一圈含有 3.6 个氨基酸残基，螺距为0.54nm） 。4、合成的多肽多聚谷氨酸（Glu）n ） ，当处在pH3.0 以下时，在水溶液中形成 螺旋，而在pH5.0 以上时却为伸展的形态。（a）试解释该现象。（b）在哪种 PH 条件下多聚赖氨酸（Lys）会形成 -螺旋？答：（a）由可离子化侧链的氨基酸残基构成的-螺旋对 pH 值的变化非常敏感，因为溶液的pH 值决定
12、了侧链是否带有电荷，由单一一种氨基酸构成的聚合物只有当侧链不带电荷时才能形成 -螺旋，相邻残基的侧链上带有同种电荷会产生静电排斥力从而阻止多肽链堆积成 -螺旋构象。Glu 侧链的 pKa 约为 4.1，当 pH 值远远低于 4.1（大约 3 左右）时，几乎所有的多聚谷氨酸侧链为不带电荷的状态，多肽链能够形成 -螺旋。在 pH 值为 5 或更高时，几乎所有的侧链都带负电荷，邻近电荷之间的静电排斥力阻止螺旋的形成，因此使同聚物呈现出一种伸展的构象。（b）Lys 侧链的 pK 为 10.5，当 pH 值远远高于10.5 时，多聚赖氨酸大多数侧链为不带电荷的状态，该多肽可能形成一种 -螺旋构象，在较低
13、的 pH 值时带有许多正电荷的分子可能会呈现出一种伸展的构象。5、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？计算该 -螺旋片段的轴长。答：该片段中含有 50 圈螺旋，其轴长为27nm。6、如何用二氧化碳与水的反应来解释 Bohr 效应？（a）写出由二氧化碳和水形成碳酸氢根的方程式，并解释 H和 CO2在血红蛋白氧合中的作用。（b）解释向休克病人静脉注射碳酸氢根的生理学依据。答：二氧化碳与水的反应说明了为什么当 CO2的浓度增加时，同时会引起 pH 值下降，迅速进行新陈代谢的组织所产生的 CO2/SUB与水反应生成了碳酸根离子和 H。(a)该反应生成的 H降低了血液的 p
14、H 值，从而稳定了血红蛋白的脱氧形式(T 构象)，净结果是 P50 的增加，即血红蛋白对氧的亲和力降低，于是更多的氧气被释放到组织中。CO2 也可以通过与四条链的 N 端形成氨甲酸加合物降低血红蛋白对氧气的亲和力、该加合物使脱氧构象(T)保持稳定，因而进一步增加了 P50，并且促进了氧气向组织中的释放。(b)休克病人组织中严重缺乏氧气供应，碳酸盐静脉给药为组织提供了一种 CO2 的来源，通过降低血红蛋白对氧气的亲和力，CO2 促使氧合血红蛋白向组织中释放氧气7、一个寡聚蛋白（MW72000）是由相同亚基组成的，该蛋白可以完全解离并与 2,4-二硝基氟苯反应。由 100mg 该蛋白可以获得 5.
15、56M 的DNP-Gly，该蛋白含有几个亚基？答：4 个亚基。8、对怀孕的哺乳动物中氧的转运研究显示在同样条件下测量婴儿和母亲的血液氧饱和曲线明显不同。这是因为婴儿的红细胞中含有结构不同的血红蛋白 F（a 2g2） ，而母亲的红细胞含有一般的血红蛋白 A（a 2g2） 。（a）在生理状况下，哪一种血红蛋白对氧有更高的亲和性。请解释。（b）不同的氧亲和性有何生理意义？）当所有的 2,3-二磷酸甘油酸（BPG）从血红蛋白 A 和 F中移去后，测得的氧饱和曲线往左移。不过此时的血红蛋白 A 比血红蛋白 F 对氧有更高的亲和性。当加回 BPG 时，氧饱和曲线又恢愎正常情形。 BPG 对血红蛋白的氧亲和
16、性有何影响？用以上资料解释婴儿和母亲的血红蛋白的不同氧亲和性？答：（a）当氧分压为 4kPa 时，HbA 只有 33的氧饱和度，而 HbF 为 58，表明 HbF 比 HbA对氧的亲和性更高。（b）HbF 对氧的高亲和性可确保氧可以由母体血液流向胎盘中的胎儿血液。（c）当结合 BPG 时，与 HbF 相比，HbA 氧饱和曲线发生了更大的漂移，表明 HbA 结合 BPG 比HbF 结合 BPG 更紧密，而结合 BPG 就减少了对氧亲和性。9、下列变化对肌红蛋白和血红蛋白的氧亲和性有什么影响？（a）血液中的 pH 由 7.4 下降到 7.2。（b）肺部 CO2分压由 6kPa（屏息）减少到2kPa
17、（正常） 。（c）BPG 水平由 5mM（平原）增加到 8mM（高原）。答：对肌红蛋白氧亲和性的影响：（a）没有影响（b）没有影响 （c）没有影响对血红蛋白氧亲和性的影响：（a）降低 （b）增加 （c）降低10、蛋白质 A 对配体 X 结合的解离常数为Kd106M，而蛋白质 B 对 X 结合的Kd109M。哪个蛋白对 X 有更高的亲和性？答：蛋白质 B 对 X 有更高的亲和性。蛋白质 B对 CX 的半饱和浓度比蛋白质 A 的低得多。酶1、称取 25mg 蛋白酶粉配制成 25 毫升酶溶液，从中取出 0.1 毫升酶液，以酪蛋白为底物，用Folin-酚比色法测定酶活力，得知每小时产生1500 微克酪
18、氨酸。另取 2 毫升酶液，用凯氏定氮法测得蛋白氮为 0.2 毫克（蛋白质中氮的含量比较固定：16） 。若以每分钟产生 l 微克酪氨酸的酶量为 1 个活力单位计算。根据以上数据求：（a）1 毫升酶液中所含蛋白质量及活力单位。 （b）比活力。 （c）1 克酶制剂的总蛋白含量及总活力。答:（a）0.625mg，250 单位 （b）400 单位/mg （c）0.625g, 2.5105 单位2、从肝细胞中提取的一种蛋白水解酶的粗提液300ml 含有 150mg 蛋白质，总活力为 360 单位。经过一系列纯化步骤以后得到的 4ml 酶制品（含有 0.08mg 蛋白） ，总活力为 288 单位。整个纯化过
19、程的收率是多少？纯化了多少倍？答: 80；1500 倍。 。3、1/v 对 1/S的双倒数作图得到的直线斜率为1.210-3min，在 1/v 轴上的截距为 2.010-2nmol-1ml min。计算 Vmax 和 Km。答：Vmax50 nmol ml-1 min-1；Km6.0102 nmolml-14、一个二肽酶对二肽 Ala-Gly 和二肽 Leu-Gly 的Km 分别为 2.810-4 和 3.510-2，哪一个二肽是酶的最适底物？该酶的两个非竞争性抑制剂的 Ki 值分别为 5.710-2 和 2.610-4。哪一个是最强的抑制剂？答：Ala-Gly 是最适底物；Ki 值最小的那个
20、是最强的抑制剂。5、根据米式方程求（a）Kcat 为 30s-1，Km 为0.005M 的酶，在底物浓度为多少时，酶促反应的速度为 1/4 Vmax？（b）底物浓度为1/2Km，2 Km 和 10 Km 时，酶促反应的速率分别相当于多少 Vmax？答：（a）1.710-3M（b）0.33; 0.66; 0.916、延胡索酸酶催化延胡索酸水化生成 L-苹果酸：见图该酶由四个相同的亚基组成，分子量为194,000。下面表格中的数据是延胡索酸作为底物，初始水化速率是在 pH5.7，25下，酶浓度210-6M 时得到的。用双倒数作图求出延胡索酸酶在这些条件下的 Vmax，k cat和 Km。见图答：首
21、先要分别计算出底物浓度和产物生成初始速度的倒数（注意在计算和绘图过程中选取合适的数值及单位） ，然后作图。1/Vmax0.20mmol- L min 所以 Vmax5.0mmol L-1min-1 1/Km0.5mM-1 Km2.0mM 或2.010-3M kcat 可以通过用 Vmax 除以Etotal 而得到，Etotal 为酶活性中心的浓度。因为延胡索酸酶由 4 个相同的亚基构成，即每一个四聚体的酶分子有四个活性部位，浓度为210-6M 的延胡索酸酶可以表示为 810-6M 浓度的活性部位，或 810-3mmol.L1。kcat 的单位为 S1。7、红细胞中的碳酸酐酶（Mr30000）
22、，具有很高的转换数。它催化 CO2 的可逆水合反应。 H2O 十CO2H 2CO3 此反应对 CO2从组织运往肺部很重要。如果 10mg 的纯碳酸酐酶，37下一分钟内以最大速度可催化 0.3g CO2的水合反应。碳酸酐酶的转换数（Kcat）是多少？。答：2.0107min-1 或 3.4105s-18、许多酶会受到重金属离子，如 Hg2+、Cu 2+、Ag +等的不可逆抑制。这类重金属与酶中的活性巯基作用而使酶失活。 E-SHAg +E-S-Ag+HAg +与巯基的亲和性如此之大，以至于 Ag+可以用于-SH 的定量滴定。欲使含有 1.0mg/ml 纯酶的10ml 酶液完全失活，需加入 0.3
23、42mmol 的AgNO3。计算此酶的最小分子量。为什么能用此法计算酶的最小分子量？答：29,000; 需要假定每一个酶分子只含有一个可滴定的巯基。9、酶溶液加热时，随着时间的推移，酶的催化活性逐渐丧失。这是由于加热导致天然酶的构象去折叠。己糖激酶溶液维持在 4512 分钟后，活性丧失百分之五十。但是若己糖激酶与大量的底物葡萄糖共同维持在 4512 分钟，则活性丧失仅为 3。请解释，为什么在有底物存在下，己糖激酶的热变性会受到抑制？答：酶-底物复合物比单独的酶更稳定。10、新掰下的玉米的甜味是由于玉米粒中的糖浓度高。可是掰下的玉米贮存几天后就不那么甜了，因为 50糖已经转化为淀粉了。如果将新鲜
24、玉米去掉外皮后浸入沸水几分钟，然后于冷水中冷却，储存在冰箱中可保持其甜味。这是什么道理？答：采下的玉米在沸水中浸泡数分钟，可以使其中将糖转化成淀粉的酶基本失活，而后将玉米存放在冰箱中，可以使残存的酶处于一种低活性状态，从而保持了玉米的甜度。辅 酶1、确定下列各种辅酶，并指出它们是由哪种维生素衍生来的。（a）在使一个酮（例如丙酮酸）还原成次级醇（例如乳酸）反应中用的辅酶。（b）在使初级醇（例如乙醇）氧化为醛（例如乙醛）反应中用的辅酶。（c）在依赖 ATP 的羧化（例如丙酮酸羧化生成草酰乙酸）反应中用的辅基。（d）在脱羧和转醛基（例如丙酮酸脱羧形成乙醛）反应中用的辅基。（e）在转甲酰基或甲叉基（羟
25、甲基）反应中用的辅酶。（f）在转乙酰基或更长的脂酰基反应中用的辅酶。（g）在从氨基酸的 碳上去除或取代基团的反应中用的辅基。答:（a）NADH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）或者 NADPH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸），在上述两种情况下都是由烟酸衍生的。（b）NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸） ，由烟酸衍生的。（c）生物胞素（一种生物素-Lys 残基） ，由生物素衍生的。（d）TPP（硫胺素焦磷酸） ；由硫胺素（维生素B1）衍生的。（e）四氢叶酸，由叶酸衍生的。（f）CoA（辅酶 A） ，由泛酸衍生的。（g）PLP（吡哆醛-5-磷酸） ，由吡哆醇（维生素 B6）衍生的。2、某哺乳动物肝脏样品在
26、三氯甲烷和水的混合物中匀浆，维生素 A、B 6、C、D 各分布在哪一相中？答: 在水相中将会发现维生素 B6和维生素 C，在有机相中将会发现脂溶性的维生素 A 和 D。3、人对烟酸（尼克酸）的需要量为每天 7.5 毫克。当饮食中给予足量的色氨酸时，尼克酸的需要量可以降低。由此观察，尼克酸与色氨酸的代谢有何联系？当饮食是以玉米为主食，而肉类很少时，人们易得癞皮病，为什么这种情况会导致尼克酸的缺乏，你能给予说明吗？答：烟酸既是生物合成色氨酸所必需的，又可以由色氨酸合成。玉米中色氨酸的含量低。4、在一个典型的实验中，给予鸽子的一种实验饲料，浙渐地发现它们无法推持平衡及协调。而且它们的血液及脑中的丙酮
27、酸比正常鸽子高出许多。若喂给鸽子肉汁，则此症状可以防止或改善。你能解释这个现象吗？答：硫胺素缺乏。5、在冰箱内鸡蛋可保持 4 到 6 周仍不会变坏，但是去除蛋白的蛋黄，即使放在冰箱也很快地变坏。（a）什么因素因素使蛋黄变坏的呢？（b）你如何解释鸡蛋蛋白可以防止蛋黄变坏？（c）这种保护模式对鸟类有什么益处？答：（a）细菌生长（b）抗生物素蛋白结合游离的生物素抑制细菌生长（c）在孵卵期，它保护了发育的胚胎免受破坏性细菌的生长。6、 请写出维生素 B1、B 2的名称及它们的辅酶形式，它们是什么酶的辅酶？怎样防止夜盲症、佝偻病、脚气病和坏血症？答：分别服用维生素 A、D、B 1、C。7、为什么维生素
28、A 及 D 可好几个星期吃一次，而维生素 B 复合物就必须经常补充？答：维生素 A 和 D 是脂溶性的维生素，可以贮存。但 B 族维生素是水溶性的，不能贮存，即维生素 B 复合物的高溶解度导致了其快速排泄，所以必须经常补充。8、角膜软化症是因维生素 A 缺乏，而使眼球乾燥及失去光泽，甚至造成失明。这种疾病危害很多小孩，但很少影响大人。在热带地区，每年约有 10000 个年纪 18 到 36 个月的小孩，因罹患此病而致瞎，相反大人即使食用维生素 A 缺乏的食物 2 年以上，结果只是患有夜盲症而已。当给予维生素 A，则夜盲症很容易消失。请您解释为什么维生素 A 缺乏对小孩及大人的影响的差异会这么大
29、？答：成熟的肝脏储存维生素 A。9、肾性骨发育不全，或称肾性佝楼症，这种疾病主要是骨骼矿物质排除过多。肾病患者，即使给予均衡饮食，仍然会有肾性骨发育不全发生。请问哪一种维生素与骨骼矿物质化有关？为什么肾脏受损会造成骨骼矿物质排除过多。答：维生素 D3；受损的肾脏妨碍维生素 D3完全羟化形成其生物活性形式糖1、已知一个只含有 C、H 和 O 的未知物质是从鸭肝中分离出的。当 0.423g 该物质在过量氧气存在下完全燃烧后生成 0.620gCO2 和0.254gH2O。该物质的实验式与糖的是否一致？答: 一致；该物质的实验式为 CH2O，是一种典型的糖。2、醛糖的羰基氧可以还原为羟基，醛糖转化为糖
30、醇，当 D-甘油醛还原为甘油后，为什么不再命名为 D-或 L-甘油了呢？答: 当甘油醛的羰基还原为羟基后，C-1 和 C-3的化学特性相同，所以甘油分子不是一个手性分子。3、蜂蜜中的果糖主要是 -D-吡喃糖。它是已知最甜的一种物质，其甜度大约是葡萄糖的两倍。但 -D-呋喃型果糖的甜度就低得多了。在温度高时，蜂蜜的甜味逐渐减少。高浓度果糖的玉米糖浆常用来增强冷饮而不是热饮饮料的甜味，这是利用了果糖的什么化学性质？答：因为果糖既可环化生成吡喃糖，也可环化成呋喃糖。增加温度会使平衡倾向于甜味较少的呋喃果糖生成的方向。4、刚制备的 D-半乳糖溶液（1 克毫升，在10cm 小室中）的旋光度为150.7，
31、放置一段时间后，溶液的旋光度逐渐降低，最后达到平衡值：80.2，而刚制备的 D-b-半乳糖溶液（1 克毫升）旋光度只有52.8，但逐渐增加，过一段时间后，亦变为80.2。（a）画出 a，b 两种构型的 Haworth 投影式，两构型的特征表现在哪？（b）为什么刚制备的 a 型溶液其旋光度随时间渐减？而等浓度的a 型和 b 型在达到平衡时其旋光度又相同？（c）试计算平衡时两种构型半乳糖各占百分比是多少？答：（a） （b）新制备的 -D-半乳糖溶液经变旋作用形成 和 型的平衡混合物。 （c）28 型，72 型。5、蔗糖（旋光度为66.5）水解生成等摩尔的D-葡萄糖（旋光度为52.5）和 D-果糖（
32、旋光度为92）的混合物。（a）提出一方便的方法，以确定由小肠壁提取的转化酶水解蔗糖的速率。（b）为什么由蔗糖水解形成的等摩尔 D-葡萄糖和 D-果糖的混合液在食品工业上被称之转化糖？（c）转化酶（即蔗糖酶）作用于蔗糖溶液至混合液的旋光度变为 0 时，多少蔗糖被水解？答：（a）监测旋光度随时间的变化。 （b）混合物的旋光度相对于蔗糖溶液的旋光度是负值（由原来的正值转化为负值） 。 （c）63蔗糖。6、乳糖存在二个异构体，但蔗糖没有异构体，如何解释？答：因为蔗糖没有游离异头碳，蔗糖是个还原糖。7、纤维素和糖原都是由 D-葡萄糖残基通过（14）连接形成的聚合物，但它们的物理特性差别很大。例如从棉花丝
33、得到的几乎纯的纤维素是坚韧的纤维，完全不溶于水。相反从肌肉或肝脏中得到的糖原容易分散到热水中，形成混浊液。这两种聚合糖的什么结构特征使得它们的物理特性有这么大的差别？纤维素和糖原的结构特征确定了它们的什么生物学作用？答：天然纤维素是由通过 （14）糖苷键连接的葡萄糖单位组成的，这种糖苷键迫使聚合物链成伸展的构型。这种一系列的平行的聚合物链形成分子间的氢键，它们聚集成长的、坚韧的不溶于水的纤维。糖原主要是由通过（14）糖苷键连接的葡萄糖单位组成的，这种糖苷键能引起链弯曲， 。防止形成长的纤维。另外糖原是个具有高分支（通过（16） ）的聚合物。它的许多羟基暴露于水，可被高度水合，因此可分散在水中。
34、纤维素由于它的坚韧特性，所以它是植物中的结构材料。而糖原是动物中的贮存燃料。带有许多非还原末端的高度水合的糖原颗粒可被糖原磷酸化酶快速水解释放出葡萄糖-1-磷酸。8、青霉素是如何发挥它的抗菌作用的？答：青霉素的抗菌作用是抑制肽聚糖合成中的一步特殊的反应，肽聚糖是革兰氏阳性菌细胞壁的主要成分。青霉素抑制催化肽聚糖合成的最后一步反应的转肽酶。青霉素的结构类似于转肽酶底物末端的二肽 D-Ala-D-Ala 的结构。9、某些糖蛋白的寡糖部分可以作为细胞的识别部位。为了执行这一功能，寡糖部分应当具有形成多种结构形式的潜力。如果寡肽是由 5 个不同氨基酸残基组成，寡糖是由 5 个不同的单糖残基组成，那么是
35、寡肽还是寡糖产生的结构的多样性更多？答：寡糖；它的单糖单位要比寡肽的氨基酸单位的结合方式更多。因为每个单糖的羟基都可以参与糖苷键的形成，而且每个糖苷键的构型既可以是 型，也可以是 型。聚合物可以是线性的，也可以是带有分支的。脂和生物模1、 在 pH7 时，判断下列物质的带电状况？（a）磷脂酰胆碱 （b）磷脂酰乙醇胺 （c）磷脂酰丝氨酸答:（a）0 （b）0 （c）12、 按相变温度由低到高，将下列磷脂酰胆碱排序，并解释排序的理由。二油酰磷脂酰胆碱 (18:1，顺式双键)， 二反油酰磷脂酰胆碱（18:1，反式双健） ，二亚麻酰磷脂酰胆碱（18:2 顺式双键） ， 二硬脂酰磷脂酰胆碱（18:0）答
36、: 二亚麻酰磷脂酰胆碱，二油酰磷脂酰胆碱，二反油酰磷脂酰胆碱，二硬脂酰磷脂酰胆碱。由于一个反式双键并不引起脂酰链的弯折，所以并不降低 Tm；而顺式双键则相反，引入弯折降低 Tm，两个顺式双键在脂酰键中产生两个弯折从而比一个顺式双键更大程度地增加流动性。3、 下列十八碳的脂肪酸的熔点分别是：硬脂酸（ 69.6） ，油酸（ 13.4） ，亚油酸（5） ，亚麻酸（ 11） 。 （a）它们的结构与相应的熔点有什么相关性？（b）画出由甘油、软脂酸和油酸构成的可能的三脂酰甘油的结构式，并按照熔点逐渐增加的排序。（c）某些细胞的膜脂中含有支链脂肪酸，它们的存在是增加还是降低膜的流动性（即具有较低或较高的熔点
37、） ，为什么？答：（a）顺式双键数；每一顺式双键都引起碳氢链的一个弯曲，可降低熔点。 （b）可以构成 6 种不同的三脂酰甘油，按熔点次序排：OOO OOP OPO PPOPOP PPP，这里的 O 代表油酸，P 代表软脂酸。 （c）支链脂肪酸能增加膜的流动性，因为它们可以降低膜脂的堆积。4、 清除动物脂肪沉积的最常见的办法是使用一些含有氢氧化钠的产品，这是什么道理？答：动物脂肪主要成分是三脂酰甘油，它可以被氢氧化钠水解（皂化） ，生成肥皂，肥皂在水中的溶解度比脂肪高得多。5、 假设你在超市上发现了两种都是由 100玉米油制造的黄油，但一种是通过使玉米油氢化制造的，另一种是通过乳化制造的。哪一种
38、黄油含有更多的不饱和脂肪酸？答：通过乳化工艺制造的黄油含有更多的不饱和脂肪酸。因为氢化是使不饱和脂肪酸转变为饱和脂肪酸。6、 一些药物必须在进入活细胞后才能发挥药效，但它们中大多是带电或有极性的，因此不能靠被动扩散跨膜。人们发现利用脂质体运输某些药物进入细胞是很有效的办法，试解释脂质体是如何发挥作用的。答：脂质体是脂双层膜组成的封闭的、内部有空间的囊泡。离子和极性水溶性分子（包括许多药物）被包裹在脂质体的水溶性的内部空间，负载有药物的脂质体可以通过血液运输，然后与细胞的质膜相融合将药物释放入细胞内部。7、 一个红细胞的表面积大约为 100m2，从4.7109 个红细胞分离出的膜在水中形成面积为
39、 0.890m2 的单层膜。从这个实验就细胞膜的构成能得出什么结论？答：由一个红细胞的膜铺成的单层面积为0.8901012m2/（4.74109）188。由于红细胞表面积只有 100m2，所以覆盖红细胞表面积的脂是双层的，即 188/1002。换言之红细胞膜是由双层脂构成的。8、 脂质体是一个连续的自我封闭的脂双层结构。（a）脂双层形成的驱动力是什么？ （b）生物膜的结构对生物有什么重要作用？答：（a）形成双层的磷脂分子是两性分子（含有亲水和疏水部分） 。脂双层的形成是由磷脂的疏水作用驱动的，这时磷脂疏水的脂酰链倾向于脱离与水的接触，水溶液中的磷脂分子的非极性尾部被水分子包围，磷脂分子之间为避
40、开水疏水尾部彼此靠近，当磷脂双层结构形成时，脂酰链被限制在疏水的内部，而排挤出有序的水分子。该过程导致这些水分子的熵大大增加，熵增加的量大大地超过由于更多有序的脂双层的形成导致熵减少的量。增加的熵以及脂双层中的相邻的非极性尾部之间的范德华接触对有利的（负的）自由能变化都有贡献，因此整个过程可以自发进行。（b）生物膜主要是由蛋白质、脂质、多糖类组成，形成一个流动的自封闭体系，它对生物的作用主要体现在以下方面：1、 可以提供一个相对稳定的内环境。2、 生物膜可以进行选择性的物质运输，保证生物体的正常生理功能。3、 生物膜与信号传导、能量传递、细胞识别、细胞免疫等细胞中的重要过程相关。总之，生物膜使
41、细胞和亚细胞结构既各自具有恒定、动态的内环境，又相互联系相互制约。9、 许多埋在膜内的蛋白（内在蛋白）与细胞中的蛋白质不同，它们几乎不可能从膜上转移至水溶液中。然而，此类蛋白的溶解和转移，常可用含有十二烷基硫酸钠或其它的去污剂，例如胆酸的钠盐等溶液来完成，这是什么道理？答：十二烷基磺酸钠和胆酸钠等去污剂，都具有亲水和疏水两部分，它们可以破坏蛋白与膜之间的疏水相互作用，并用疏水部分结合蛋白的疏水部分，亲水部分向外，形成一个可溶性微团，将蛋白转移到水中。10、将某细菌从 37的生长温度转移至 25后，利用什么手段可以恢复膜的流动性？答：通过生产更多的不饱和脂肪酸链或较短的脂肪酸链可恢复膜的流动性。
42、因为在较低的生长温度下，细菌必须合成具有更低Tm（高流动性）的不饱和脂肪酸或短的脂肪酸链，才能恢复膜流动性。核 酸1、 比较蛋白质 螺旋中的氢键和 DNA 双螺旋中的氢键，并指出氢键在稳定这两种结构中的作用。答: 在 -螺旋中，一个残基上的羧基氧与旋转一圈后的（该残基后面）第四个残基上的-氨基中的氮形成氢键，这些在肽链骨架内原子间形成的氢键大致平行于该螺旋的轴，氨基酸侧链伸向骨架外，不参与螺旋内的氢键形成。在双链 DNA 中糖-磷酸骨架不形成氢键，相反在相对的两条链中互补的碱基之间形成 2个或 3 个氢键，氢键大致垂直于螺旋轴。在 -螺旋中，单独的氢键是很弱的，但是这些键的合力稳定了该螺旋结构
43、。尤其是在一个蛋白质的疏水内部，这里水不与氢竞争成键。在 DNA 中形成氢键的主要作用是使每一条链能作为另一条链的模板，尽管互补碱基之间的氢键帮助稳定螺旋结构，但在疏水内部碱基对之间的堆积对螺旋结构的稳定性的供献更大。2、 一段双链 DNA 包含 1000 个碱基，其组成中G+C 占 58%，那么在 DNA 的该区域中胸腺嘧啶残基有多少？答: 如果 58%的残基是 G+C，42%的残基必定为 A+T。因为每一个 A 与相对链上的一个 T 相配，A 残基的数量与 T 残基的数量相等，因而21%或 420 个残基为 T（20000.21=420）。3、 双螺旋 DNA 一条链的碱基序列为（5）GC
44、GCAATATTTCTCAAAATATTGCGC-3，写出它的互补链。该 DNA 片段中含有什么特殊类型的序列？该双链 DNA 有能力形成另外一种结构吗？答：（5）GCGCAATATTTTGAGAAATATTGCGC-3，含有回文序列；单链内可形成发卡结构；双链可形成十字结构。4、 用适当的碱基取代下面序列中的 X，给出一个完整的反向重复结构。5GATCATXXXXXX 33XXXXXXXXXXXX 5答： 5GATCATATGATC 33CTAGTATACTAG 55、 两个 DNA 分子，其长度相等，碱基组成不同，一个含有 20%（A+T） ，另一个含有 60% （A+T） ，哪个分子的
45、Tm 较高？答：含有 20%（A+T）的 DNA 分子具有更高的Tm。因为它含有 80%（G+C） 。因为 G-C 碱基对之间存在 3 个氢键，所以使富含 G/C 的 DNA变性需要更多的能量。6、 有二个 DNA 样品，分别来自两种未确认的细菌，两种 DNA 样品中的腺嘌呤碱基含量分别占它们 DNA 总碱基的 32和 17。这两个DNA 样品的腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶的相对比例是多少？其中哪一种 DNA 是取自温泉（64）环境下的细菌，哪一种 DNA是取自嗜热菌？答案的依据是什么？答：一个 DNA 含量为 32A、32T、18G和 18C，另一个为 17A、17T、33G和 33C，
46、均为双链 DNA。前一种取自温泉的细菌，后一种取自嗜热菌，因为其 GC 含量高，变性温度高因而在高温下更稳定。7、 溶液 A 中含有浓度为 1M 的 20 个碱基对的 DNA分子，溶液 B 中含有 0.05M 的 400 个碱基对的 DNA 分子，所以每种溶液含有的总的核苷酸残基数相等。假设 DNA 分子都有相同的碱基组成。（a）当两种溶液的温度都缓慢上升时，哪个溶液首先得到完全变性的 DNA？（b）哪个溶液复性的速度更快些？答：（a）溶液 A 中的 DNA 将首先被完全变性，因为在 20 个碱基对螺旋中的堆积作用力比在400 个碱基对螺旋中的力小很多，在 DNA 双链的末端的 DNA 的碱基
47、对只是部分堆积。在片段短的分子中这种“末端效应“更大。（b）在溶液 A 中复性的速率更大。成核作用（第一个碱基对的形成）是一个限速步骤，单链分子的数目越大，重新形成碱基对的机率就越大，因而在溶液 A 中的 DNA（含有 2M单链 DNA）将比溶液 B 中的 DNA（含有 0.1M单链 DNA）更快地复性。8、 一 DNA 样品，为线性的双螺旋。取部分样品涂布在栅板上，温度维持在 20用电子显微镜观察；另取部分样品进行同样的操作，只是温度为 60，30 分钟后，用电子显微镜观察。发现线性的双螺旋中出现了一些“眼“形（也称之 形）结构，请解释此现象？这种现象能提供什么有用的信息？答：“眼“形结构是
48、由于双螺旋 DNA 局部片段解旋形成的。这些片段富含 AT 碱基对，AT 比 GC 的热稳定性差。用这种方法可以检测 DNA 双螺旋链中碱基组成上的差别。9、 两条长度、浓度都相同的单链 DNA 探针加入到从人细胞系中提取的 DNA 片段混合组分中。一个探针与核糖体 RNA 的某个区域互补，另一个与球蛋白 mRNA 的某个区域互补。加热混合物使 DNA 片段变性，然后再冷却。为什么核糖体 RNA 探针形成双链结构比球蛋白 mRNA要早？答：因为核糖体 RNA 基因是多拷贝的。在人体内的任一个细胞中，核糖体 RNA 基因在数目上远远高于球蛋白基因，因此一个 rRNA 探针遇到一个互补的人 DNA
49、 序列的几率远远高于球蛋白探针。10、如果人体有 1014 个细胞，每个体细胞的 DNA含有 6.4109 对核苷酸，试计算人体 DNA 的总长度为多少千米？这个长度相当于地球与太阳之间距离（2.2109 千米）的多少倍？答：2.21011 千米；100 倍代谢导论1.在磷酸解中，一个键是受到无机磷酸的攻击（而不是象水解那样受水攻击）并被切断。某细菌含有蔗糖磷酸化酶，它能催化蔗糖的磷酸解：蔗糖+磷酸葡萄糖 1-磷酸+果糖（a）从以下数据，计算蔗糖的磷酸解中的标准自由能变化。H2O+蔗糖葡萄糖+果糖 G0=-29KJ/ molH2O+葡萄糖-1-磷酸葡萄糖+磷酸 G0=-21KJ/mol（b）计算蔗糖磷酸解的平衡常数。答: （a）计算蔗糖磷酸解的标准自由能
