郭蔼光版基础生物化学习题

基础生物化学习题（上）

第一章蛋白质

一、知识要点

（一）氨基酸的结构

蛋白质是重要的生物大分子，其组成单位是氨基酸。组成蛋白质的氨基酸有20种，均为α-氨基酸。每个氨基酸的α-碳上连接一个羧基，一个氨基，一个氢原子和一个侧链R基团。20种氨基酸结构的差别就在于它们的R基团结构的不同。

根据20种氨基酸侧链R基团的极性，可将其分为四大类：非极性R基氨基酸（8种）；不带电荷的极性R基氨基酸（7种）；带负电荷的R基氨基酸（2种）；带正电荷的R基氨基酸（3种）。（二）氨基酸的性质

氨基酸是两性电解质。由于氨基酸含有酸性的羧基和碱性的氨基，所以既是酸又是碱，是两性电解质。有些氨基酸的侧链还含有可解离的基团，其带电状况取决于它们的pK值。由于不同氨基酸所带的可解离基团不同，所以等电点不同。

除甘氨酸外，其它都有不对称碳原子，所以具有D-型和L-型2种构型，具有旋光性，天然蛋白质中存在的氨基酸都是L-型的。酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸具有紫外吸收特性，在280nm处有最大吸收值，大多数蛋白质都具有这些氨基酸，所以蛋白质在280nm 处也有特征吸收，这是紫外吸收法定量测定蛋白质的基础。

氨基酸的α-羧基和α-氨基具有化学反应性，另外，许多氨基酸的侧链还含有羟基、氨基、羧基等可解离基团，也具有化学反应性。较重要的化学反应有：（1）茚三酮反应，除脯氨酸外，所有的α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应，生成蓝紫色化合物，脯氨酸与茚三酮生成黄色化合物。（2）Sanger反应，α-NH

2与2,4-二硝基氟苯作用产生相应的DNB-氨基酸。（3）Edman反应，

α-NH

2

与苯异硫氰酸酯作用产生相应的氨基酸的苯氨基硫甲酰衍生物（PIT-氨基酸）。Sanger反应和Edmen反应均可用于蛋白质多肽链N端氨基酸的测定。

氨基酸通过肽键相互连接而成的化合物称为肽，由2个氨基酸组成的肽称为二肽，由3个氨基酸组成的肽称为三肽，少于10个氨基酸肽称为寡肽，由10个以上氨基酸组成的肽称为多肽。（三）蛋白质的结构

蛋白质是具有特定构象的大分子，为研究方便，将蛋白质结构分为四个结构水平，包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。一般将二级结构、三级结构和四级结构称为三维构象或高级结构。

一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。肽键是蛋白质中氨基酸之间的主要连接方式，即由一个氨基酸的α-氨基和另一个氨基酸的α-之间脱去一分子水相互连接。肽键具有部分双键的性质，所以整个肽单位是一个刚性的平面结构。在多肽链的含有游离氨基的一端称为肽链的氨基端或N端，而另一端含有一个游离羧基的一端称为肽链的羧基端或C端。

蛋白质的二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构。最基本的二级结构类型有α-螺旋结构和β-折叠结构，此外还有β-转角和自由回转。右手α-螺旋结构是在纤维蛋白和球蛋白中发现的最常见的二级结构,每圈螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,螺旋中的每个肽键均参与氢键的形成以维持螺旋的稳定。β-折叠结构也是一种常见的二级结构，在此结构中，多肽链以较伸展的曲折形式存在，肽链（或肽段）的排列可以有平行和反平行两种方式。氨基酸之间的轴心距为0.35nm,相邻肽链之间借助氢键彼此连成片层结构。

结构域是介于二级结构和三级结构之间的一种结构层次，是指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域。

超二级结构是指蛋白质分子中的多肽链在三维折叠中形成有规则的三级结构聚集体。

蛋白质的三级结构是整个多肽链的三维构象，它是在二级结构的基础上，多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构。具有三级结构的蛋白质一般都是球蛋白，这类蛋白质的多肽链在三维空间中沿多个方向进行盘绕折叠，形成十分紧密的近似球形的结构，分子内部的空间只能容纳少数水分子，几乎所有的极性R 基都分布在分子外表面，形成亲水的分子外壳，而非极性的基团则被埋在分子内部，不与水接触。蛋白质分子中侧链R基团的相互作用对稳定球状蛋白质的三级结构起着重要作用。

蛋白质的四级结构指数条具有独立的三级结构的多肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构。在具有四级结构的蛋白质中，每一条具有三级结构的皑链称为亚基或亚单位，缺少一个亚基或亚基单独存在都不具有活性。四级结构涉及亚基在整个分子中的空间排布以及亚基之间的相互关系。

维持蛋白质空间结构的作用力主要是氢键、离子键、疏水作用力和范德华力等非共价键，又称次级键。此外，在某些蛋白质中还有二硫键，二硫键在维持蛋白质构象方面也起着重要作用。

蛋白质的空间结构取决于它的一级结构，多肽离岸主链上的氨基酸排列顺序包含了形成复杂的三维结构（即正确的空间结构）所需要的全部信息。

（四）蛋白质结构与功能的关系

不同的蛋白质，由于结构不同而具有不同的生物学功能。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的性质，功能与结构密切相关。

1．一级结构与功能的关系

蛋白质的一级结构与蛋白质功能有相适应性和统一性，可从以下几个方面说明：

（1）一级结构的变异与分子病

蛋白质中的氨基酸序列与生物功能密切相关，一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。如镰刀型细胞贫血症，其病因是血红蛋白基因中的一个核苷酸的突变导致该蛋白分子中β-链第6位谷氨酸被缬氨酸取代。这个一级结构上的细微差别使患者的血红蛋白分子容易发生凝聚，导致红细胞变成镰刀状，容易破裂引起贫血，即血红蛋白的功能发生了变化。

（2）一级结构与生物进化

研究发现，同源蛋白质中有许多位置的氨基酸是相同的，而其它氨基酸差异较大。如比较不同生物的细胞色素C的一级结构，发现与人类亲缘关系接近，其氨基酸组成的差异越小，亲缘关系越远差异越大。

（3）蛋白质的激活作用

在生物体内，有些蛋白质常以前体的形式合成，只有按一定方式裂解除去部分肽链之后才具有生物活性，如酶原的激活。

2．蛋白质空间结构与功能的关系

蛋白质的空间结构与功能之间有密切相关性，其特定的空间结构是行使生物功能的基础。以下两方面均可说明这种相关性。

（1）.核糖核酸酶的变性与复性及其功能的丧失与恢复

核糖核酸酶是由124个氨基酸组成的一条多肽链，含有四对二硫键，空间构象为球状分子。将天然核糖核酸酶在8mol/L脲中用β-巯基乙醇处理，则分子内的四对二硫键断裂，分子变成一条松散的肽链，此时酶活性完全丧失。但用透析法除去β-巯基乙醇和脲后，此酶经氧化又自发地折叠成原有的天然构象，同时酶活性又恢复。

（2）血红蛋白的变构现象

血红蛋白是一个四聚体蛋白质，具有氧合功能，可在血液中运输氧。研究发现，脱氧血红蛋白与氧的亲和力很低，不易与氧结合。一旦血红蛋白分子中的一个亚基与O

2

结合，就会引起该亚基构象发生改变，并引起其它三个亚基的构象相继发生变化，使它们易于和氧结合，说明变化后的构象最适合与氧结合。

从以上例子可以看出，只有当蛋白质以特定的适当空间构象存在时才具有生物活性。

（五）蛋白质的重要性质

蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质取决于肽链上的可解离的R基团。不同蛋白质所含有的氨基酸的种类、数目不同，所以

具有不同的等电点。当蛋白质所处环境的pH 大于pI 时，蛋白质分子带负电荷，pH 小于pI 时，蛋白质带正电荷，pH 等于pI 时，蛋白质所带净电荷为零，此时溶解度最小。

蛋白质分子表面带有许多亲水基团，使蛋白质成为亲水的胶体溶液。蛋白质颗粒周围的水化膜（水化层）以及非等电状态时蛋白质颗粒所带的同性电荷的互相排斥是使蛋白质胶体系统稳定的主要因素。当这些稳定因素被破坏时，蛋白质会产生沉淀。高浓度中性盐可使蛋白质分子脱水并中和其所带电荷，从而降低蛋白质的溶解度并沉淀析出，即盐析。但这种作用并不引起蛋白质的变性。这个性质可用于蛋白质的分离。

蛋白质受到某些物理或化学因素作用时，引起生物活性的丧失，溶解度的降低以及其它性质的改变，这种现象称为蛋白质的变性作用。变性作用的实质是由于维持蛋白质高级结构的次级键遭到破坏而造成天然构象的解体，但未涉及共价键的断裂。有些变性是可逆的，有些变性是不可逆的。当变性条件不剧烈时，变性是可逆的，除去变性因素后，变性蛋白又可从新回复到原有的天然构象，恢复或部分恢复其原有的生物活性，这种现象称为蛋白质的复性。

（六）测定蛋白质分子量的方法

1．凝胶过滤法

凝胶过滤法分离蛋白质的原理是根据蛋白质分子量的大小。由于不同排阻范围的葡聚糖凝胶有一特定的蛋白质分子量范围，在此范围内，分子量的对数和洗脱体积之间成线性关系。因此，用几种已知分子量的蛋白质为标准，进行凝胶层析，以每种蛋白质的洗脱体积对它们的分子量的对数作图，绘制出标准洗脱曲线。未知蛋白质在同样的条件下进行凝胶层析，根据其所用的洗脱体积，从标准洗脱曲线上可求出此未知蛋白质对应的分子量。

2．SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法

蛋白质在普通聚丙烯酰胺凝胶中的电泳速度取决于蛋白质分子的大小、分子形状和所带电荷的多少。SDS （十二烷基磺酸钠）是一种去污剂，可使蛋白质变性并解离成亚基。当蛋白质样品中加入SDS 后，SDS 与蛋白质分子结合，使蛋白质分子带上大量的强负电荷，并且使蛋白质分子的形状都变成短棒状，从而消除了蛋白质分子之间原有的带电荷量和分子形状的差异。这样电泳的速度只取决于蛋白质分子量的大小，蛋白质分子在电泳中的相对迁移率和分子质量的对数成直线关系。以标准蛋白质分子质量的对数和其相对迁移率作图，得到标准曲线，根据所测样品的相对迁移率，从标准曲线上便可查出其分子质量。

3．沉降法（超速离心法）

沉降系数（S ）是指单位离心场强度溶质的沉降速度。S 也常用于近似地描述生物大分子的大小。蛋白质溶液经高速离心分离时，由于比重关系，蛋白质分子趋于下沉，沉降速度与蛋白质颗粒大小成正比，应用光学方法观察离心过程中蛋白质颗粒的沉降行为，可判断出蛋白质的沉降速度。根据沉降速度可求出沉降系数，将S 带入公式，即可计算出蛋白质的分子质量。

二、习 题

（一）名词解释

1． 1． 两性离子（dipolarion ）

2． 2． 必需氨基酸（essential amino acid ）

3． 3． 等电点(isoelectric point,pI) 4． 4． 稀有氨基酸(rare amino acid)

5． 5． 非蛋白质氨基酸(nonprotein amino acid) 6． 6． 构型(configuration)

7． 7． 蛋白质的一级结构(protein primary structure) 8． 8． 构象(conformation)

9． 9． 蛋白质的二级结构(protein secondary structure) 10．结构域(domain) 11．蛋白质的三级结构(protein tertiary structure) 12．氢键(hydrogen bond)

13．蛋白质的四级结构(protein quaternary structure) 14．离子键(ionic bond)

15．超二级结构(super-secondary structure) 16．疏水键(hydrophobic bond)

17．范德华力( van der Waals force) 18．盐析(salting out)

19．盐溶(salting in) 20．蛋白质的变性(denaturation)

21．蛋白质的复性(renaturation) 22．蛋白质的沉淀作用(precipitation)

23．凝胶电泳（gel electrophoresis ） 24．层析（chromatography ）

(二) 填空题

1．蛋白质多肽链中的肽键是通过一个氨基酸的_____基和另一氨基酸的_____基连接而形成的。

2．大多数蛋白质中氮的含量较恒定，平均为___%，如测得1克样品含氮量为10mg,则蛋白质含量为____%。

3．在20种氨基酸中，酸性氨基酸有_________和________2种，具有羟基的氨基酸是________和_________，能形成二硫键的氨基酸是__________.

4．蛋白质中的_________、___________和__________3种氨基酸具有紫外吸收特性，因而使蛋白质在280nm 处有最大吸收值。 5．精氨酸的pI 值为10.76,将其溶于pH7的缓冲液中，并置于电场中，则精氨酸应向电场的_______方向移动。 6．组成蛋白质的20种氨基酸中，含有咪唑环的氨基酸是________，含硫的氨基酸有_________和___________。 7．蛋白质的二级结构最基本的有两种类型，它们是_____________和______________。

8．α-螺旋结构是由同一肽链的_______和 ________间的___键

维持的，螺距为______,每圈螺旋含_______个氨基酸残基，每个氨基酸残基沿轴上升高度为_________。天然蛋白质分子中的α-螺旋大都属于___手螺旋。

9．在蛋白质的α-螺旋结构中，在环状氨基酸________存在处局

部螺旋结构中断。

10．球状蛋白质中有_____侧链的氨基酸残基常位于分子表面而与

水结合，而有_______侧链的氨基酸位于分子的内部。

11．氨基酸与茚三酮发生氧化脱羧脱氨反应生成______色化合物，

而________与茚三酮反应生成黄色化合物。

12．维持蛋白质的一级结构的化学键有_______和_______；维持

二级结构靠________键；维持三级结构和四级结构靠_________键，其中包括________、________、________和_________.

13．稳定蛋白质胶体的因素是__________________和

______________________。 14．GSH 的中文名称是____________，它的活性基团是__________，

它的生化功能是____________________。

15．加入低浓度的中性盐可使蛋白质溶解度________，这种现象

称为________，而加入高浓度的中性盐，当达到一定的盐饱和度时，可使蛋白质的溶解度______并__________,这种现象称为_______,蛋白质的这种性质常用于_____________。

16．用电泳方法分离蛋白质的原理，是在一定的pH 条件下，不同

蛋白质的________、_________和___________不同，因而在电场中移动的_______和_______不同，从而使蛋白质得到分离。 17．氨基酸处于等电状态时，主要是以________形式存在，此时

它的溶解度最小。

18．鉴定蛋白质多肽链氨基末端常用的方法有__________和

_______________。

19．测定蛋白质分子量的方法有_________、____________和

__________________。

)V 1(D RTS M ρ-=

20．今有甲、乙、丙三种蛋白质，它们的等电点分别为8.0、4.5和10.0,当在pH8.0缓冲液中，它们在电场中电泳的情况为：甲_______，乙_______，丙________。

21．当氨基酸溶液的pH=pI时，氨基酸以_____离子形式存在，当pH>pI时，氨基酸以_______离子形式存在。

22．谷氨酸的pK

1(α-COOH)＝2.19, pK

2

(α-NH+

3

) = 9.67, pK

R

(R

基)= 4.25,谷氨酸的等电点为__________。

23．天然蛋白质中的α—螺旋结构，其主链上所有的羰基氧与亚氨基氢都参与了链内_____键的形成，因此构象相当稳定。24．将分子量分别为a（90 000）、b（45 000）、c（110 000）的三种蛋白质混合溶液进行凝胶过滤层析，它们被洗脱下来的先后顺序是_____________。

25．肌红蛋白的含铁量为0.34%，其最小分子量是______.血红蛋白的含铁量也是0.34%，但每分子含有4个铁原子，血红蛋白的分子量是________.

26．一个α-螺旋片段含有180个氨基酸残基，该片段中有_____圈螺旋？该α-螺旋片段的轴长为_____.

(三) 选择题

1．在生理pH条件下，下列哪种氨基酸带正电荷？

A．丙氨酸 B．酪氨酸 C．赖氨酸

D．蛋氨酸 E．异亮氨酸

2．下列氨基酸中哪一种是非必需氨基酸？

A．亮氨酸 B．酪氨酸 C．赖氨酸

D．蛋氨酸 E．苏氨酸

3．蛋白质的组成成分中，在280nm处有最大吸收值的最主要成分是：

A．酪氨酸的酚环 B．半胱氨酸的硫原子

C．肽键 D．苯丙氨酸

4．下列4种氨基酸中哪个有碱性侧链？

A．脯氨酸 B．苯丙氨酸 C．异亮氨酸 D．赖氨酸5．下列哪种氨基酸属于亚氨基酸？

A．丝氨酸 B．脯氨酸 C．亮氨酸 D．组氨酸6．下列哪一项不是蛋白质α-螺旋结构的特点？

A．天然蛋白质多为右手螺旋

B．肽链平面充分伸展

C．每隔3.6个氨基酸螺旋上升一圈。

D．每个氨基酸残基上升高度为0.15nm.

7．下列哪一项不是蛋白质的性质之一？

A．处于等电状态时溶解度最小 B．加入少量中性盐溶解度增加

C．变性蛋白质的溶解度增加 D．有紫外吸收特性

8．下列氨基酸中哪一种不具有旋光性？

A．Leu B．Ala C．Gly D．Ser E．Val 9．在下列检测蛋白质的方法中，哪一种取决于完整的肽链？

A．凯氏定氮法 B．双缩尿反应 C．紫外吸收法 D．茚三酮法

10．下列哪种酶作用于由碱性氨基酸的羧基形成的肽键？

A．糜蛋白酶 B．羧肽酶 C．氨肽酶 D．胰蛋白酶

11．下列有关蛋白质的叙述哪项是正确的？

A．蛋白质分子的净电荷为零时的pH值是它的等电点

B．大多数蛋白质在含有中性盐的溶液中会沉淀析出

C．由于蛋白质在等电点时溶解度最大，所以沉淀蛋白质时应远离等电点

D．以上各项均不正确

12．下列关于蛋白质结构的叙述，哪一项是错误的？

A．氨基酸的疏水侧链很少埋在分子的中心部位

B．电荷的氨基酸侧链常在分子的外侧，面向水相

C．白质的一级结构在决定高级结构方面是重要因素之一

D．白质的空间结构主要靠次级键维持

13．列哪些因素妨碍蛋白质形成α-螺旋结构？

A．脯氨酸的存在 B．氨基酸残基的大的支链

C．性氨基酸的相邻存在 D．性氨基酸的相邻存在E．以上各项都是

14．于β-折叠片的叙述，下列哪项是错误的？

A．β-折叠片的肽链处于曲折的伸展状态

B．的结构是借助于链内氢键稳定的

C．有的β-折叠片结构都是通过几段肽链平行排列而形成的D．基酸之间的轴距为0.35nm

15．持蛋白质二级结构稳定的主要作用力是：

A．盐键 B．疏水键 C．氢键 D．二硫键16．维持蛋白质三级结构稳定的因素是：

A．肽键 B．二硫键 C．离子键 D．氢键 E．次级键

17．凝胶过滤法分离蛋白质时，从层析柱上先被洗脱下来的是：A．分子量大的 B．分子量小的

C．电荷多的 D．带电荷少的

18. 下列哪项与蛋白质的变性无关？

A. 肽键断裂 B．氢键被破坏

C．离子键被破坏 D．疏水键被破坏

19．蛋白质空间构象的特征主要取决于下列哪一项？

A．多肽链中氨基酸的排列顺序 B．次级键

C．链内及链间的二硫键 D．温度及pH 20．下列哪个性质是氨基酸和蛋白质所共有的？

A．胶体性质 B．两性性质

C．沉淀反应 D．变性性质

E．双缩脲反应

21．氨基酸在等电点时具有的特点是：

A．不带正电荷 B．不带负电荷

C．A和B D．溶解度最大

E．在电场中不泳动

22．蛋白质的一级结构是指：

A．蛋白质氨基酸的种类和数目 B．蛋白质中氨基酸的排列顺序

C．蛋白质分子中多肽链的折叠和盘绕 D．包括A,B和C (四) 是非判断题

( ) 1．氨基酸与茚三酮反应都产生蓝紫色化合物。

( ) 2．因为羧基碳和亚氨基氮之间的部分双键性质，所以肽键不能自由旋转。

( ) 3．所有的蛋白质都有酶活性。

( ) 4．α-碳和羧基碳之间的键不能自由旋转。

( ) 5．多数氨基酸有D-和L-两种不同构型，而构型的改变涉及共价键的破裂。

( ) 6．所有氨基酸都具有旋光性。

( ) 7．构成蛋白质的20种氨基酸都是必需氨基酸。

( ) 8．蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序在很大程度上决定了它的构象。

( ) 9．一氨基一羧基氨基酸的pI为中性，因为-COOH和-NH

2

的解离度相同。

( ) 10．蛋白质的变性是蛋白质立体结构的破坏，因此涉及肽键的断裂。

( ) 11．蛋白质是生物大分子，但并不都具有四级结构。

( ) 12．血红蛋白和肌红蛋白都是氧的载体，前者是一个典型的变构蛋白，在与氧结合过程中呈现变构效应，而后者却不

是。

( ) 13.．用FDNB法和Edman降解法测定蛋白质多肽链N-端氨基酸的原理是相同的。

( ) 14．并非所有构成蛋白质的20种氨基酸的α-碳原子上都有一个自由羧基和一个自由氨基。

( ) 15．蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质主要取决于肽链上可解离的R基团。

( ) 16．在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的

多肽链是一个亚基。 ( ) 17．所有的肽和蛋白质都能和硫酸铜的碱性溶液发生双缩尿反应。 ( ) 18．一个蛋白质分子中有两个半胱氨酸存在时，它们之间可以形成两个二硫键。 ( ) 19．盐析法可使蛋白质沉淀，但不引起变性，所以盐析法常用于蛋白质的分离制备。 ( ) 20．蛋白质的空间结构就是它的三级结构。 ( ) 21．维持蛋白质三级结构最重要的作用力是氢键。 ( )22．具有四级结构的蛋白质，它的每个亚基单独存在时仍能保存蛋白质原有的生物活性。 ( )23．变性蛋白质的溶解度降低，是由于中和了蛋白质分子表面的电荷及破 坏了外层的水膜所引起的。 ( )24．蛋白质二级结构的稳定性是靠链内氢键维持的，肽链上每个肽键都参与氢键的形成。 （五）问答题 1．什么是蛋白质的一级结构？为什么说蛋白质的一级结构决定其空间结构？ 2．什么是蛋白质的空间结构？蛋白质的空间结构与其生物功能有何关系？ 3．蛋白质的α—螺旋结构有何特点？ 4．蛋白质的β—折叠结构有何特点？ 5．举例说明蛋白质的结构与其功能之间的关系。 6．什么是蛋白质的变性作用和复性作用？蛋白质变性后哪些性质会发生改变？ 7．简述蛋白质变性作用的机制。 8．蛋白质有哪些重要功能 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/L HCl 、β-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；如有二硫键存在时还需加什么试剂？ （4）在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。 （4）在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。 （5）在赖氨酸和精氨酸残基羧基侧水解肽键。 10．根据蛋白质一级氨基酸序列可以预测蛋白质的空间结构。假设有下列氨基酸序列（如图）： 1 5 10 15 Ile-Ala-His-Thr-Tyr-Gly-Pro-Glu-Ala-Ala-Met-Cys-Lys-Try-Glu-Ala-Gln- 20 25 27 Pro-Asp-Gly-Met-Glu-Cys-Ala-Phe-His-Arg （1）预测在该序列的哪一部位可能会出弯或β-转角。

（2）何处可能形成链内二硫键？

（3）假设该序列只是大的球蛋白的一部分，下面氨基酸残基中哪

些可能分布在蛋白的外表面，哪些分布在内部？

天冬氨酸；异亮氨酸；苏氨酸；缬氨酸；谷氨酰胺；赖氨酸

三、 习题解答

（一）名词解释

1．两性离子：指在同一氨基酸分子上含有等量的正负两种电荷，

又称兼性离子或偶极离子。

2．必需氨基酸：指人体（和其它哺乳动物）自身不能合成，机体

又必需，需要从饮食中获得的氨基酸。 3. 氨基酸的等电点：指氨基酸的正离子浓度和负离子浓度相等时

的pH 值，用符号pI 表示。 4．稀有氨基酸：指存在于蛋白质中的20种常见氨基酸以外的其它罕见氨基酸，它们是正常氨基酸的衍生物。

5．非蛋白质氨基酸：指不存在于蛋白质分子中而以游离状态和结

合状态存在于生物体的各种组织和细胞的氨基酸。

6．构型：指在立体异构体中不对称碳原子上相连的各原子或取代

基团的空间排布。构型的转变伴随着共价键的断裂和重新形成。 7．蛋白质的一级结构：指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，以

及二硫键的位置。

8．构象：指有机分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子

旋转所产生的原子的空间排布。一种构象改变为另一种构象

时，不涉及共价键的断裂和重新形成。构象改变不会改变分子

的光学活性。

9．蛋白质的二级结构：指在蛋白质分子中的局部区域内，多肽链沿一定方向盘绕和折叠的方式。 10．结构域：指蛋白质多肽链在二级结构的基础上进一步卷曲折叠成几个相对独立的近似球形的组装体。 11．蛋白质的三级结构：指蛋白质在二级结构的基础上借助各种次级键卷曲折叠成特定的球状分子结构的构象。 12．氢键：指负电性很强的氧原子或氮原子与N-H 或O-H 的氢原子间的相互吸引力。 13．蛋白质的四级结构：指多亚基蛋白质分子中各个具有三级结构的多肽链以适当方式聚合所呈现的三维结构。 14．离子键：带相反电荷的基团之间的静电引力，也称为静电键或盐键。 15．超二级结构：指蛋白质分子中相邻的二级结构单位组合在一起所形成的有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。 16．疏水键：非极性分子之间的一种弱的、非共价的相互作用。如蛋白质分子中的疏水侧链避开水相而相互聚集而形成的作用力。 17．范德华力：中性原子之间通过瞬间静电相互作用产生的一种弱的分子间的力。当两个原子之间的距离为它们的范德华半径之和时，范德华力最强。 18．盐析：在蛋白质溶液中加入一定量的高浓度中性盐（如硫酸氨），使蛋白质溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析。 19．盐溶：在蛋白质溶液中加入少量中性盐使蛋白质溶解度增加的现象。 20．蛋白质的变性作用：蛋白质分子的天然构象遭到破坏导致其

生物活性丧失的现象。蛋白质在受到光照、热、有机溶剂以及

一些变性剂的作用时，次级键遭到破坏导致天然构象的破坏，但其一级结构不发生改变。 21．蛋白质的复性：指在一定条件下，变性的蛋白质分子恢复其原有的天然构象并恢复生物活性的现象。 22．蛋白质的沉淀作用：在外界因素影响下，蛋白质分子失去水

化膜或被中和其所带电荷，导致溶解度降低从而使蛋白质变得不稳定而沉淀的现象称为蛋白质的沉淀作用。

23．凝胶电泳：以凝胶为介质，在电场作用下分离蛋白质或核酸

等分子的分离纯化技术。

24．层析：按照在移动相（可以是气体或液体）和固定相（可以

是液体或固体）之间的分配比例将混合成分分开的技术。

（二）填空题

1． 1． 氨；羧基；

2． 2． 16 ；6.25

3． 3． 谷氨酸；天冬氨酸；丝氨酸；苏氨酸

4． 4． 苯丙氨酸；酪氨酸；色氨酸；紫外吸收

5． 5． 负极

6． 6． 组氨酸；半胱氨酸；蛋氨酸

7． 7． α-螺旋结构；β-折叠结构

8． C=O ；N=H ；氢；0.54nm ； 3.6；0.15nm ；右

9．脯氨酸；羟脯氨酸

10．极性；疏水性

11．蓝紫色；脯氨酸

12．肽键；二硫键；氢键；次级键；氢键；离子键；疏水键；范德华力

13．表面的水化膜；同性电荷

14．谷胱甘肽；巯基

15．增加；盐溶；减小；沉淀析出；盐析；蛋白质分离

16．带电荷量；分子大小；分子形状；方向；速率

17．两性离子；最小

18．FDNB法（2,4-二硝基氟苯法）；Edman降解法（苯异硫氢酸酯法）

19．沉降法；凝胶过滤法；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法（SDS-PAGE 法）

20．不动；向正极移动；向负极移动；

21．两性离子；负；

22．3.22

23．氢键；

24．C；a；b

25．16 672； 66 687；

26．50圈；27nm

（三）选择题

1．D：5种氨基酸中只有赖氨酸为碱性氨基酸，其等电点为9.74,大于生理pH值，所以带正电荷。

2．B：人（或哺乳动物）的必需氨基酸包括赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸8种，酪氨酸不是必需氨基酸。

3．A：酪氨酸和苯丙氨酸在280nm处的克分子消光系数分别为540何120,所以酪氨酸比苯丙氨酸有较大吸收，而且大多数蛋白质中都含有酪氨酸。肽键的最大吸收在215nm,半胱氨酸的硫原子在280nm和215nm均无明显吸收。

4．D：在此4种氨基酸中，只有赖氨酸的R基团可接受氢质子，作为碱，而其它3种氨基酸均无可解离的R侧链。

5．B：氨基酸的α-碳上连接的是亚氨基而不是氨基，所以实际上属于一种亚氨基酸，而其它氨基酸的α-碳上都连接有氨基，是氨基酸。

6．B：天然蛋白质的α-螺旋结构的特点是，肽链围绕中心轴旋转形成螺旋结构，而不是充分伸展的结构。另外在每个螺旋中含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,每个氨基酸残基上升高度为0.15nm,所以B不是α-螺旋结构的特点。

7．C：蛋白质处于等电点时，净电荷为零，失去蛋白质分子表面的同性电荷互相排斥的稳定因素，此时溶解度最小；加入少量中性盐可增加蛋白质的溶解度，即盐溶现象；因为蛋白质中含有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸，所以具有紫外吸收特性；变性蛋白质的溶解度减小而不是增加，因为蛋白质变性后，近似于球状的空间构象被破坏，变成松散的结构，原来处于分子内部的疏水性氨基酸侧链暴露于分子表面，减小了与水分子的作用，从而使蛋白质溶解度减小并沉淀。

8．C：甘氨酸的α-碳原子连接的4个原子和基团中有2个是氢原子，所以不是不对称碳原子，没有立体异构体，所以不具有旋光性。

9．B：双缩脲反应是指含有两个或两个以上肽键的化合物（肽及蛋白质）与稀硫酸铜的碱性溶液反应生成紫色（或青紫色）化合物的反应，产生颜色的深浅与蛋白质的含量成正比，所以可用于蛋白质的定量测定。茚三酮反应是氨基酸的游离的α-NH 与茚三酮之间的反应；凯氏定氮法是测定蛋白质消化后产生的氨；紫外吸收法是通过测定蛋白质的紫外消光值定量测定蛋白质的方法，因为大多数蛋白质都含有酪氨酸，有些还含有色氨酸或苯丙氨酸，这三种氨基酸具有紫外吸收特性，所以紫外吸收值与蛋白质含量成正比。

10．D：靡蛋白酶即胰凝乳蛋白酶作用于酪氨酸、色氨酸和苯丙氨

酸的羧基参与形成的肽键；羧肽酶是从肽链的羧基端开始水解肽键的外肽酶；氨肽酶是从肽链的氨基端开始水解肽键的外肽酶；胰蛋白酶可以专一地水解碱性氨基酸的羧基参与形成的肽键。

11．A：蛋白质的等电点是指蛋白质分子内的正电荷桌能总数与负电荷总数相等时的pH值。蛋白质盐析的条件是加入足量的中性盐，如果加入少量中性盐不但不会使蛋白质沉淀析出反而会增加其溶解度，即盐溶。在等电点时，蛋白质的净电荷为零，分子间的净电斥力最小，所以溶解度最小，在溶液中易于沉淀，所以通常沉淀蛋白质应调pH至等电点。

12．A：在蛋白质的空间结构中，通常是疏水性氨基酸的侧链存在于分子的内部，因为疏水性基团避开水相而聚集在一起，而亲水侧链分布在分子的表面以充分地与水作用；蛋白质的一级结构是多肽链中氨基酸的排列顺序，此顺序即决定了肽链形成二级结构的类型以及更高层次的结构；维持蛋白质空间结构的作用力主要是次级键。

13．E：脯氨酸是亚氨基酸,参与形成肽键后不能再与C=O氧形成氢键，因此不能形成α-螺旋结构;氨基酸残基的支链大时，空间位阻大，妨碍螺旋结构的形成；连续出现多个酸性氨基酸或碱性氨基酸时，同性电荷会互相排斥，所以不能形成稳定的螺旋结构。

14．C：β-折叠结构是一种常见的蛋白质二级结构的类型，分为平行和反平行两种排列方式，所以题中C项的说法是错误的。

在β-折叠结构中肽链处于曲折的伸展状态，氨基酸残基之间的轴心距离为0.35nm, 相邻肽链（或同一肽链中的几个肽段）之间形成氢键而使结构稳定。

15．C：蛋白质二级结构的两种主要类型是α-螺旋结构和β-折叠结构。在α-螺旋结构中肽链上的所有氨基酸残基均参与氢键的形成以维持螺旋结构的稳定。在β-折叠结构中，相邻肽链或肽段之间形成氢键以维持结构的稳定，所以氢键是维持蛋白质二级结构稳定的主要作用力。离子键、疏水键和范德华力在维持蛋白质的三级结构和四级结构中起重要作用，而二硫键在稳定蛋白质的三级结构中起一定作用。

16．E：肽键是连接氨基酸的共价键，它是维持蛋白质一级结构的作用力；而硫键是2分子半胱氨酸的巯基脱氢氧化形成的共价键，它可以存在于2条肽链之间也可以由存在于同一条肽链的2个不相邻的半胱氨酸之间，它在维持蛋白质三级结构中起一定作用，但不是最主要的。离子键和氢键都是维持蛋白质三级结构稳定的因素之一，但此项选择不全面，也不确切。次级键包括氢键、离子键、疏水键和范德华力，所以次项选择最全面、确切。

17．A：用凝胶过滤柱层析分离蛋白质是根据蛋白质分子大小不同进行分离的方法，与蛋白质分子的带电状况无关。在进行凝胶过滤柱层析过程中，比凝胶网眼大的分子不能进入网眼内，被排阻在凝胶颗粒之外。比凝胶网眼小的颗粒可以进入网眼内，分子越小进入网眼的机会越多，因此不同大小的分子通过凝胶层析柱时所经的路程距离不同，大分子物质经过的距离短而先被洗出，小分子物质经过的距离长，后被洗脱，从而使蛋白质得到分离。

18．A：蛋白质的变性是其空间结构被破坏，从而引起理化性质的改变以及生物活性的丧失，但其一级结构不发生改变，所以肽键没有断裂。蛋白质变性的机理是维持其空间结构稳定的作用力被破坏，氢键、离子键和疏水键都是维持蛋白质空间结构的作用力，当这些作用力被破坏时空间结构就被破坏并引起变性，所以与变性有关。

19．A：蛋白质的一级结构即蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序决定蛋白质的空间构象，因为一级结构中包含着形成空间结构所需要的所有信息，氨基酸残基的结构和化学性质决定了所组成的蛋白质的二级结构的类型以及三级、四级结构的构象；二硫键和次级键都是维持蛋白质空间构象稳定的作用力，但不决定蛋白质的构象；温度及pH影响蛋白质的溶解度、解离状态、生物活性等性质，但不决定蛋白质的构象。

20．B：氨基酸即有羧基又有氨基，可以提供氢质子也可以接受氢质子，所以即是酸又是碱，是两性电解质。由氨基酸组成的蛋白质分子上也有可解离基团，如谷氨酸和天冬氨酸侧链基团的羧基以及赖氨酸的侧链氨基，所以也是两性电解质，这是氨基酸和蛋白质所共有的性质；胶体性质是蛋白质所具有的性质，沉淀反应是蛋白质的胶体性质被破坏产生的现象；变性是蛋白质的空间结构被破坏后性质发生改变并丧失生物活性的现象，这三种现象均与氨基酸无关。

21．E：氨基酸分子上的正电荷数和负电荷数相等时的pH值是其等电点，即净电荷为零，此时在电场中不泳动。由于净电荷为零，分子间的净电斥力最小，所以溶解度最小。

22．B：蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，蛋白质中所含氨基酸的种类和数目相同但排列顺序不同时，其一级结构以及在此基础上形成的空间结构均有很大不同。蛋白质分子中多肽链的折叠和盘绕是蛋白质二级结构的内容，所以B项是正确的。

（四）是非判断题

1．错：脯氨酸与茚三酮反应产生黄色化合物，其它氨基酸与茚三酮反应产生蓝色化合物。

2．对：在肽平面中，羧基碳和亚氨基氮之间的键长为0.132nm，介于C—N 单键和C＝N 双键之间，具有部分双键的性质，不能自由旋转。

3．错：蛋白质具有重要的生物功能，有些蛋白质是酶，可催化特定的生化反应，有些蛋白质则具有其它的生物功能而不具有催化活性，所以不是所有的蛋白质都具有酶的活性。

4．错：α-碳和羧基碳之间的键是C—C单键，可以自由旋转。5．对：在20种氨基酸中，除甘氨酸外都具有不对称碳原子，所以具有L-型和D-型2种不同构型，这两种不同构型的转变涉及到共价键的断裂和从新形成。

6．错：由于甘氨酸的α-碳上连接有2个氢原子，所以不是不对称碳原子，没有2种不同的立体异构体，所以不具有旋光性。

其它常见的氨基酸都具有不对称碳原子，因此具有旋光性。7．错：必需氨基酸是指人（或哺乳动物）自身不能合成机体又必需的氨基酸，包括8种氨基酸。其它氨基酸人体自身可以合成，称为非必需氨基酸。

8．对：蛋白质的一级结构是蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，不同氨基酸的结构和化学性质不同，因而决定了多肽链形成二级结构的类型以及不同类型之间的比例以及在此基础上形成的更高层次的空间结构。如在脯氨酸存在的地方α-螺旋中断，R 侧链具有大的支链的氨基酸聚集的地方妨碍螺旋结构的形成，所以一级结构在很大程度上决定了蛋白质的空间构象。9．错：一氨基一羧基氨基酸为中性氨基酸，其等电点为中性或接近中性，但氨基和羧基的解离度，即pK值不同。

10．错：蛋白质的变性是蛋白质空间结构的破坏，这是由于维持蛋白质构象稳定的作用力次级键被破坏所造成的，但变性不引起多肽链的降解，即肽链不断裂。

11．对：有些蛋白质是由一条多肽链构成的，只具有三级结构，不具有四级结构，如肌红蛋白。

12．对：血红蛋白是由4个亚基组成的具有4级结构的蛋白质，当血红蛋白的一个亚基与氧结合后可加速其它亚基与氧的结合，所以具有变构效应。肌红蛋白是仅有一条多肽链的蛋白质，具有三级结构，不具有四级结构，所以在与氧的结合过程中不表现出变构效应。

13．错：Edman降解法是多肽链N端氨基酸残基被苯异硫氢酸酯修饰，然后从多肽链上切下修饰的残基，经层析鉴定可知N端氨基酸的种类，而余下的多肽链仍为一条完整的多肽链，被回收后可继续进行下一轮Edman反应，测定N末端第二个氨基酸。

反应重复多次就可连续测出多肽链的氨基酸顺序。FDNB法（Sanger反应）是多肽链N末端氨基酸与FDNB（2,4-二硝基氟苯）反应生成二硝基苯衍生物（DNP-蛋白），然后将其进行酸水解，打断所有肽键，N末端氨基酸与二硝基苯基结合牢固，

不易被酸水解。水解产物为黄色的N端DNP-氨基酸和各种游离氨基酸。将DNP-氨基酸抽提出来并进行鉴定可知N端氨基酸的种类，但不能测出其后氨基酸的序列。

14．对：大多数氨基酸的α-碳原子上都有一个自由氨基和一个自由羧基，但脯氨酸和羟脯氨酸的α-碳原子上连接的氨基氮与侧链的末端碳共价结合形成环式结构，所以不是自由氨基。15．对：蛋白质是由氨基酸组成的大分子，有些氨基酸的R侧链具有可解离基团，如羧基、氨基、咪唑基等等。这些基团有的可释放H+ ,有的可接受H+ ,所以使得蛋白质分子即是酸又是碱，是两性电解质。蛋白质分子中可解离R基团的种类和数量决定了蛋白质提供和接受H+的能力，即决定了它的酸碱性质。16．对：在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是一个亚基。

17．错：具有两个或两个以上肽键的物质才具有类似于双缩脲的结构，具有双缩脲反应，而二肽只具有一个肽键，所以不具有双缩脲反应。

18．错：二硫键是由两个半胱氨酸的巯基脱氢氧化而形成的，所以两个半胱氨酸只能形成一个二硫键。

19．对：盐析引起的蛋白质沉淀是由于大量的中性盐破坏了蛋白质胶体的稳定因素（蛋白质分子表面的水化膜及所带同性电荷互相排斥），从而使蛋白质溶解度降低并沉淀，但并未破坏蛋白质的空间结构，所以不引起变性。根据不同蛋白质盐析所需的盐饱和度分段盐析可将蛋白质进行分离和纯化。

20．错：蛋白质的空间结构包括二级结构、三级结构和四级结构三个层次，三级结构只是其中一个层次。

21．错：维持蛋白质三级结构的作用力有氢键、离子键、疏水键、范德华力以及二硫键，其中最重要的是疏水键。

22．错：具有四级结构的蛋白质，只有所有的亚基以特定的适当方式组装在一起时才具有生物活性，缺少一个亚基或单独一个亚基存在时都不具有生物活性。

23．错：蛋白质变性是由于维持蛋白质构象稳定的作用力（次级键和而硫键）被破坏从而使蛋白质空间结构被破坏并山个丧失生物活性的现象。次级键被破坏以后，蛋白质结构松散，原来聚集在分子内部的疏水性氨基酸侧链伸向外部，减弱了蛋白质分子与水分子的相互作用，因而使溶解度将低。

24．错：蛋白质二级结构的稳定性是由链内氢键维持的，如α-螺旋结构和β-折叠结构中的氢键均起到稳定结构的作用。但并非肽链中所有的肽键都参与氢键的形成，如脯氨酸与相邻氨基酸形成的肽键，以及自由回转中的有些肽键不能形成链内氢键。

（五）问答题（解题要点）

1．答：蛋白质一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序。

因为蛋白质分子肽链的排列顺序包含了自动形成复杂的三维结构（即正确的空间构象）所需要的全部信息，所以一级结构决定其高级结构。

2．答：蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链走向。蛋白质的空间结构决定蛋白质的功能。空间结构与蛋白质各自的功能是相适应的。

3．答：（1）多肽链主链绕中心轴旋转，形成棒状螺旋结构，每个螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,氨基酸之间的轴心距为0.15nm.。

（2）α-螺旋结构的稳定主要靠链内氢键，每个氨基酸的N—H与前面第四个氨基酸的C＝O形成氢键。

（3）天然蛋白质的α-螺旋结构大都为右手螺旋。

4．答：β-折叠结构又称为β-片层结构，它是肽链主链或某一肽段的一种相当伸展的结构，多肽链呈扇面状折叠。

（1）两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或肽段）侧向聚集在一起，通过相邻肽链主链上的氨基和羰基之间形成的氢键连接成片层结构并维持结构的稳定。

（2）氨基酸之间的轴心距为0.35nm（反平行式）和0.325nm（平行式）。

（3）β-折叠结构有平行排列和反平行排列两种。

5．答：蛋白质的生物学功能从根本上来说取决于它的一级结构。

蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的属性或所表现的性质。一级结构相同的蛋白质，其功能也相同，二者之间有统一性和相适应性。

6．答：蛋白质变性作用是指在某些因素的影响下，蛋白质分子的空间构象被破坏，并导致其性质和生物活性改变的现象。蛋白质变性后会发生以下几方面的变化：

（1）生物活性丧失；

（2）理化性质的改变，包括：溶解度降低，因为疏水侧链基团暴露；结晶能力丧失；分子形状改变，由球状分子变成松散结构，分子不对称性加大；粘度增加；光学性质发生改变，如旋光性、紫外吸收光谱等均有所改变。

（3）生物化学性质的改变，分子结构伸展松散，易被蛋白酶分解。7．答：维持蛋白质空间构象稳定的作用力是次级键，此外，二硫键也起一定的作用。当某些因素破坏了这些作用力时，蛋白质的空间构象即遭到破坏，引起变性。

8．答：蛋白质的重要作用主要有以下几方面：

（1）生物催化作用酶是蛋白质，具有催化能力，新陈代谢的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。

（2）结构蛋白有些蛋白质的功能是参与细胞和组织的建成。（3）运输功能如血红蛋白具有运输氧的功能。

（4）收缩运动收缩蛋白（如肌动蛋白和肌球蛋白）与肌肉收缩和细胞运动密切相关。

（5）激素功能动物体内的激素许多是蛋白质或多肽，是调节新陈代谢的生理活性物质。

（6）免疫保护功能抗体是蛋白质，能与特异抗原结合以清除抗原的作用，具有免疫功能。

（7）贮藏蛋白有些蛋白质具有贮藏功能，如植物种子的谷蛋白可供种子萌发时利用。

（8）接受和传递信息生物体中的受体蛋白能专一地接受和传递外界的信息。

（9）控制生长与分化有些蛋白参与细胞生长与分化的调控。（10）毒蛋白能引起机体中毒症状和死亡的异体蛋白，如细菌毒素、蛇毒、蝎毒、蓖麻毒素等。

9．答：（a）异硫氢酸苯酯；（b）丹黄酰氯；（c）脲、β-巯基乙醇；（d）胰凝乳蛋白酶；（e）CNBr; （f）胰蛋白酶。10．答：（1）可能在7位和19位打弯，因为脯氨酸常出现在打弯处。

（2）13位和24位的半胱氨酸可形成二硫键。

（3）分布在外表面的为极性和带电荷的残基：Asp、Gln和Lys；分布在内部的是非极性的氨基酸残基：Try、Leu和Val；Thr尽管有极性，但疏水性也很强，因此，它出现在外表面和内部的可能性都有。

第二章第二章核酸

一、知识要点

核酸分两大类：DNA和RNA。所有生物细胞都含有这两类核酸。但病毒不同，DNA病毒只含有DNA，RNA病毒只含RNA。

核酸的基本结构单位是核苷酸。核苷酸由一个含氮碱基（嘌呤或嘧啶），一个戊糖（核糖或脱氧核糖）和一个或几个磷酸组成。核酸是一种多聚核苷酸，核苷酸靠磷酸二酯键彼此连接在一起。核酸中还有少量的稀有碱基。RNA中的核苷酸残基含有核糖，其嘧啶碱基一般是尿嘧啶和胞嘧啶，而DNA中其核苷酸含有2?-脱氧核糖，其嘧啶碱基一般是胸腺嘧啶和胞嘧啶。在RNA和DNA中所含的嘌呤基本上都是鸟嘌呤和腺嘌呤。核苷酸在细胞内有许多重要功能：它们用于合成核酸以携带遗传信息；它们还是细胞中主要的化学能载体；是许多种酶的辅因子的结构成分，而且有些（如cAMP、cGMP）还是细胞的第二信使。

DNA的空间结构模型是在1953年由Watson和Crick两个人提出的。建立DNA空间结构模型的依据主要有两方面：一是由Chargaff发现的DNA中碱基的等价性，提示A=T、G≡C间碱基互补的可能性；二是DNA纤维的X-射线衍射分析资料，提示了双螺

旋结构的可能性。DNA是由两条反向直线型多核苷酸组成的双螺旋分子。单链多核苷酸中两个核苷酸之间的唯一连键是3?,5?-磷酸二酯键。按Watson-Crick模型，DNA的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧，而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行。两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，两核酸之间的夹角是36°，每对螺旋由10对碱基组成；碱基按A=T，G≡C配对互补，彼此以氢键相连系。维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟，一大一小。

DNA能够以几种不同的结构形式存在。从B型DNA转变而来的两种结构A型和Z型结构巳在结晶研究中得到证实。在顺序相同的情况下A型螺旋较B型更短，具有稍大的直径。DNA中的一些特殊顺序能引起DNA弯曲。带有同一条链自身互补的颠倒重复能形成发卡或十字架结构，以镜影排列的多嘧啶序列可以通过分子内折叠形成三股螺旋，被称为H -DNA的三链螺旋结构。由于它存在于基因调控区，因而有重要的生物学意义。

不同类型的RNA分子可自身回折形成发卡、局部双螺旋区，形成二级结构，并折叠产生三级结构，RNA与蛋白质复合物则是四级结构。tRNA的二级结构为三叶草形，三级结构为倒L形。mRNA 则是把遗传信息从DNA转移到核糖体以进行蛋白质合成的载体。

核酸的糖苷键和磷酸二酯键可被酸、碱和酶水解，产生碱基、核苷、核苷酸和寡核苷酸。酸水解时，糖苷键比磷酸酯键易于水解；嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键易于水解；嘌呤碱与脱氧核糖的糖苷键最不稳定。RNA易被稀碱水解，产生2’-和3’-核苷酸，DNA对碱比较稳定。细胞内有各种核酸酶可以分解核酸。其中限制性内切酶是基因工程的重要工具酶。

核酸的碱基和磷酸基均能解离，因此核酸具有酸碱性。碱基杂环中的氮具有结合和释放质子的能力。核苷和核苷酸的碱基与游离碱基的解离性质相近，它们是兼性离子。

核酸的碱基具有共轭双键，因而有紫外吸收的性质。各种碱基、核苷和核苷酸的吸收光谱略有区别。核酸的紫外吸收峰在260nm附近，可用于测定核酸。根据260nm与280nm的吸收光度（A

260

）可判断核酸纯度。

变性作用是指核酸双螺旋结构被破坏，双链解开，但共价键并未断裂。引起变性的因素很多，升高温度、过酸、过碱、纯水以及加入变性剂等都能造成核酸变性。核酸变性时，物理化学性质将发生改变，表现出增色效应。热变性一半时的温度称为熔点或变性温度，以T m来表示。DNA的G+C含量影响T m值。由于G≡C 比A＝T碱基对更稳定，因此富含G≡C的DNA比富含A＝T的DNA

具有更高的熔解温度。根据经验公式x

G+C

=（T m - 69.3）× 2.44可以由DNA的T m值计算G+C含量，或由G+C含量计算T m值。

变性DNA在适当条件下可以复性，物化性质得到恢复，具有减色效应。用不同来源的DNA进行退火，可得到杂交分子。也可以由DNA链与互补RNA链得到杂交分子。杂交的程度依赖于序列同源性。分子杂交是用于研究和分离特殊基因和RNA的重要分子生物学技术。

染色体中的DNA分子是细胞内最大的大分子。许多较小的DNA 分子，如病毒DNA、质粒DNA、线粒体DNA和叶绿体[]NA也存在于细胞中。许多DNA分子，特别是细菌的染色体DNA和线粒体、叶绿体DNA是环形的。病毒和染色体DNA有一个共同的特点，就是它们比包装它们的病毒颗粒和细胞器要长得多，真核细胞所含的DNA要比细菌细胞多得多。

真核细胞染色质组织的基本单位是核小体，它由DNA和8个

组蛋白分子构成的蛋白质核心颗粒组成。其中H

2

A，H

2

B，H

3

，H

4

各占两个分子，有一段DNA（约146bp）围绕着组蛋白核心形成左手性的线圈型超螺旋。细菌染色体也被高度折叠，压缩成拟核结构，但它们比真核细胞染色体更富动态和不规则，这反映了原核生物细胞周期短和极活跃的细胞代谢。

二、习题

(一)名词解释

1．单核苷酸(mononucleotide)

2．磷酸二酯键（phosphodiester bonds）

3．不对称比率（dissymmetry ratio）

4．碱基互补规律(complementary base pairing)

5．反密码子（anticodon）

6．顺反子（cistron）

7．核酸的变性与复性（denaturation、renaturation）

8．退火（annealing）

9．增色效应（hyper chromic effect）

10．减色效应（hypo chromic effect）

11．噬菌体（phage）

12．发夹结构（hairpin structure）

13．DNA的熔解温度（melting temperature T

m

）

14．分子杂交（molecular hybridization）

15．环化核苷酸(cyclic nucleotide)

（二）填空题

1．DNA双螺旋结构模型是_________于____年提出的。

2．核酸的基本结构单位是_____。

3．脱氧核糖核酸在糖环______位置不带羟基。

4．两类核酸在细胞中的分布不同，DNA主要位于____中，RNA主要位于____中。

5．核酸分子中的糖苷键均为_____型糖苷键。糖环与碱基之间的连键为_____键。核苷与核苷之间通过_____键连接成多聚体。6．核酸的特征元素____。

7．碱基与戊糖间是C-C连接的是______核苷。

8．DNA中的____嘧啶碱与RNA中的_____嘧啶碱的氢键结合性质是相似的。

9．DNA中的____嘧啶碱与RNA中的_____嘧啶碱的氢键结合性质是相似的。

10．DNA双螺旋的两股链的顺序是______关系。

11．给动物食用3H标记的_______，可使DNA带有放射性，而RNA 不带放射性。

12．B型DNA双螺旋的螺距为___，每匝螺旋有___对碱基，每对碱基的转角是___。

13．在DNA分子中，一般来说G-C含量高时，比重___，T

m

（熔解温度）则___，分子比较稳定。

14．在_ __条件下，互补的单股核苷酸序列将缔结成双链分子。15．____RNA分子指导蛋白质合成，_____RNA分子用作蛋白质合成中活化氨基酸的载体。

16．DNA分子的沉降系数决定于_____、_____。

17．DNA变性后，紫外吸收__ _，粘度_ __、浮力密度_ __，生物活性将__ _。

18．因为核酸分子具有_ __、__ _，所以在___nm处有吸收峰，可用紫外分光光度计测定。

19．双链DNA热变性后，或在pH2以下，或在pH12以上时，其

OD

260______，同样条件下，单链DNA的OD

260

______。

20．DNA样品的均一性愈高，其熔解过程的温度范围愈______。21．DNA所在介质的离子强度越低，其熔解过程的温度范围愈___，熔解温度愈___，所以DNA应保存在较_____浓度的盐溶液中，通常为_____mol/L的NaCI溶液。

22．mRNA在细胞内的种类___，但只占RNA总量的____，它是以_____为模板合成的，又是_______合成的模板。

23．变性DNA 的复性与许多因素有关，包括____，____，____，____，_____，等。

24．维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是_____，其次，大量存在于DNA分子中的弱作用力如_____，______和_____也起一定

作用。

25．mRNA的二级结构呈___形，三级结构呈___形，其3＇末端有一共同碱基序列___其功能是___。

26．常见的环化核苷酸有___和___。其作用是___，他们核糖上的___位与___位磷酸-OH环化。

27．真核细胞的mRNA帽子由___组成，其尾部由___组成，他们的功能分别是______，_______。

28．28．DNA在水溶解中热变性之后，如果将溶液迅速冷却，则DNA保持____状态；若使溶液缓慢冷却，则DNA重新形成___。

（三）选择题

1．ATP分子中各组分的连接方式是：

A．R-A-P-P-P B．A-R-P-P-P C．P-A-R-P-P D．P-R-A-P-P

2．hnRNA是下列哪种RNA的前体？

A．tRNA B．rRNA C．mRNA D．SnRNA

3．决定tRNA携带氨基酸特异性的关键部位是：

A．–XCCA3`末端 B．TψC环；

C．DHU环 D．额外环 E．反密码子环

4．根据Watson-Crick模型，求得每一微米DNA双螺旋含核苷酸

对的平均数为：:

A．25400 B．2540 C．29411 D．2941 E．3505 5．构成多核苷酸链骨架的关键是：

A．2?3?-磷酸二酯键 B． 2?4?-磷酸二酯键

C．2?5?-磷酸二酯键 D． 3?4?-磷酸二酯键 E．3?

5?-磷酸二酯键

6．与片段TAGAp互补的片段为：

A．AGATp B．ATCTp C．TCTAp D．UAUAp

7．含有稀有碱基比例较多的核酸是：

A．胞核DNA B．线粒体DNA C．tRNA D． mRNA

8．真核细胞mRNA帽子结构最多见的是：

A．m7A

PPP

N

mP

N

m P

B． m7G

PPP

N

mP

N

mP

C．m7U

PPP

N

mP

N

m P

D．m7C

PPP

N

mP

N

mP

E． m7T

PPP

N

mP

N

mP

9．9． DNA变性后理化性质有下述改变：

A．对260nm紫外吸收减少 B．溶液粘度下降

C．磷酸二酯键断裂 D．核苷酸断裂

10．双链DNA的T

m

较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致：A．A+G B．C+T C．A+T D．G+C E．A+C

11．密码子GψA，所识别的密码子是：

A．CAU B．UGC C．CGU D．UAC E．都不对

12．真核生物mRNA的帽子结构中，m7G与多核苷酸链通过三个磷

酸基连接，连接方式是：

A．2?-5? B．3?-5? C．3?-3? D．5?-5?E．3?-3?

13．在pH3.5的缓冲液中带正电荷最多的是：

A．AMP B．GMP C．CMP D．UMP

14．下列对于环核苷酸的叙述，哪一项是错误的？

A．cAMP与cGMP的生物学作用相反

B．重要的环核苷酸有cAMP与cGMP

C．cAMP是一种第二信使

D．cAMP分子内有环化的磷酸二酯键

15．真核生物DNA缠绕在组蛋白上构成核小体，核小体含有的蛋

白质是

A．H

1

、H

2

、H

3

、H

4

各两分子 B．H

1A

、H

1B

、H

2B

、H

2A

各两分

子

C．H

2A

、H

2B

、H

3A

、H

3B

各两分子 D．H

2A

、H

2B

、H

3

、H

4

各两分子

E．H

2A

、H

2B

、H

4A

、H

4B

各两分子

（四）是非判断题

（）1．DNA是生物遗传物质，RNA则不是。

（）2．脱氧核糖核苷中的糖环3’位没有羟基。

（）3．原核生物和真核生物的染色体均为DNA与组蛋白的复合

体。

（ ）4．核酸的紫外吸收与溶液的pH 值无关。

（ ）5．生物体的不同组织中的DNA ，其碱基组成也不同。

（ ）6．核酸中的修饰成分（也叫稀有成分）大部分是在tRNA 中发现的。

（ ）7．DNA 的T m 值和AT 含量有关，AT 含量高则T m 高。 （ ）8．真核生物mRNA 的5`端有一个多聚A 的结构。

（ ）9．DNA 的T m 值随（A+T ）/（G+C ）比值的增加而减少。 （ ）10．B-DNA 代表细胞内DNA 的基本构象，在某些情况下，还

会呈现A 型、Z 型和三股螺旋的局部构象。

（ ）11．DNA 复性（退火）一般在低于其T m 值约20℃的温度下进

行的。

（ ）12．用碱水解核酸时，可以得到2’和3’-核苷酸的混合物。 （ ）13．生物体内，天然存在的DNA 分子多为负超螺旋。 （ ）14．mRNA 是细胞内种类最多、含量最丰富的RNA 。

（ ）15．tRNA 的二级结构中的额外环是tRNA 分类的重要指标。 （ ）16．对于提纯的DNA 样品，测得OD 260/OD 280<1.8，则说明样品

中含有RNA 。

（ ）17．基因表达的最终产物都是蛋白质。

（ ）18．两个核酸样品A 和B ，如果A 的OD 260/OD 280大于B 的

OD 260/OD 280，那么A 的纯度大于B 的纯度。

（ ）19．毫无例外，从结构基因中DNA 序列可以推出相应的蛋白

质序列。

（ ）20．真核生物成熟mRNA 的两端均带有游离的3’-OH 。

（五）简答题 1．将核酸完全水解后可得到哪些组分?DNA 和RNA 的水解产物有何不同？

2．计算下列各题：

（1）T 7噬菌体DNA ，其双螺旋链的相对分子质量为2.5×107。计算DNA 链的长度（设核苷酸的平均相对分子质量为650）。

（2）相对分子质量为130×106

的病毒DNA 分子，每微米的质量是多少？

（3）编码88个核苷酸的tRNA 的基因有多长？

（4）编码细胞色素C （104个氨基酸）的基因有多长（不考虑起始和终止序列）？

（5）编码相对分子质量为9.6万的蛋白质的mRNA ，相对分子质量为多少（设每个氨基酸的平均相对分子量为120）？

3．对一双链DNA 而言，若一条链中（A+G ）/（T+C ）= 0.7，则： （1）互补链中（A+G ）/（T+C ）= ？

（2）在整个DNA 分子中（A+G ）/（T+C ）= ？

（3）若一条链中（A+ T ）/（G +C ）= 0.7，则互补链中（A+ T ）/（G +C ）= ？

（4）在整个DNA 分子中（A+ T ）/（G +C ）= ？ 4．DNA 热变性有何特点？Tm 值表示什么？

5．在pH7.0，0.165mol/L NaCl 条件下，测得某一DNA 样品的Tm

为89.3℃。求出四种碱基百分组成。

6． 6． 述下列因素如何影响DNA 的复性过程：

（1）阳离子的存在；（2）低于Tm 的温度；（2）高浓度的DNA 链。

7．核酸分子中是通过什么键连接起来的？ 8．DNA 分子二级结构有哪些特点？

9．在稳定的DNA 双螺旋中，哪两种力在维系分子立体结构方面起主要作用？

10．简述tRNA 二级结构的组成特点及其每一部分的功能。

11．用1mol/L 的KOH 溶液水解核酸，两类核酸（DNA 及RNA ）的水解有何不同？

12．如何将分子量相同的单链DNA 与单链RNA 分开？ 13．计算下列各核酸水溶液在pH7.0，通过1.0cm 光径杯时的260nm

处的A 值（消光度）。已知：AMP 的摩尔消光系数A 260 = 15400

GMP 的摩尔消光系数A 260 = 11700 CMP 的摩尔消光系数A 260 = 7500 UMP 的摩尔消光系数A 260 = 9900 dTMP 的摩尔消光系数A 260 = 9200

求：（1）32μmol/L AMP ，（2）47.5μmol/L CMP ，（3）6.0μmol/L UMP 的消光度，（4）48μmol/L AMP 和32μmol/L UMP 混合物的A 260消光度。(5) A 260 = 0.325的GMP 溶液的摩尔浓度(以摩尔/升表示，溶液pH7.0)。(6) A 260 = 0.090的dTMP 溶液的摩尔浓度(以摩尔/升表示，溶液pH7.0)。

14．如果人体有1014个细胞，每个体细胞的DNA 量为6.4×109个

碱基对。试计算人体DNA 的总长度是多少？是太阳-地球之间距离（2.2×109公里）的多少倍？

15． 15．指出在pH2.5、pH3.5、pH6、pH8、pH11.4时，四种核苷

酸所带的电荷数（或所带电荷数多少的比较），并回答下列问题：

（1）电泳分离四种核苷酸时，缓冲液应取哪个pH 值比较合适？此时它们是向哪一极移动？移动的快慢顺序如何？

（2）当要把上述四种核苷酸吸附于阴离子交换树脂柱上时，应调到什么pH 值？

（3）如果用洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱分

离时，洗脱液应调到什么pH 值？这四种核苷酸上的洗脱顺序如何？为什么？

三、习题解答

（一）名词解释

1. 1. 单核苷酸(mononucleotide)：核苷与磷酸缩合生成

的磷酸酯称为单核苷酸。

2. 2. 磷酸二酯键（phosphodiester bonds ）：单核苷酸

中，核苷的戊糖与磷酸的羟基之间形成的磷酸酯键。 3. 3. 不对称比率（dissymmetry ratio ）：不同生物的碱

基组成由很大的差异，这可用不对称比率（A+T ）/（G+C ）表示。

4. 4. 碱基互补规律(complementary base pairing)：在

形成双螺旋结构的过程中，由于各种碱基的大小与结构的不同，使得碱基之间的互补配对只能在G …C （或C …G ）和A …T （或T …A ）之间进行，这种碱基配对的规律就称为碱基配对规律（互补规律）。

5. 5. 反密码子（anticodon ）：在tRNA 链上有三个特定

的碱基，组成一个密码子，由这些反密码子按碱基配对原则识别mRNA 链上的密码子。反密码子与密码子的方向相反。 6. 6. 顺反子（cistron ）:基因功能的单位；一段染色体，

它是一种多肽链的密码；一种结构基因。 7. 7. 核酸的变性、复性（denaturation 、renaturation ）：

当呈双螺旋结构的DNA 溶液缓慢加热时，其中的氢键便断开，双链DNA 便脱解为单链，这叫做核酸的“溶解”或变性。在适宜的温度下，分散开的两条DNA 链可以完全重新结合成和原来一样的双股螺旋。这个DNA 螺旋的重组过程称为“复性”。 8. 8. 退火（annealing ）：当将双股链呈分散状态的DNA

溶液缓慢冷却时，它们可以发生不同程度的重新结合而形成双链螺旋结构，这现象称为“退火”。

9. 9. 增色效应（hyper chromic effect ）：当DNA 从双

螺旋结构变为单链的无规则卷曲状态时，它在260nm 处的吸收便增加，这叫“增色效应”。

10. 10. 减色效应（hypo chromic effect ）：DNA 在260nm 处的

光密度比在DNA 分子中的各个碱基在260nm 处吸收的光密度的总和小得多（约少35%~40%）, 这现象称为“减色效应”。 11. 11. 噬菌体（phage ）：一种病毒，它可破坏细菌，并在其

中繁殖。也叫细菌的病毒。 12. 12. 发夹结构（hairpin structure ）：RNA 是单链线形分子，

只有局部区域为双链结构。这些结构是由于RNA 单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的，称为发夹结构。

13.13. DNA的熔解温度（T

m

值）：引起DNA发生“熔解”的温

度变化范围只不过几度，这个温度变化范围的中点称为熔解

温度（T

m

）。

14.14.分子杂交（molecular hybridization）：不同的DNA

片段之间，DNA片段与RNA片段之间，如果彼此间的核苷酸排列顺序互补也可以复性，形成新的双螺旋结构。这种按照互补碱基配对而使不完全互补的两条多核苷酸相互结合的过程称为分子杂交。

15.15.环化核苷酸(cyclic nucleotide)：单核苷酸中的磷酸

基分别与戊糖的3’-OH及5’-OH形成酯键，这种磷酸内酯的结构称为环化核苷酸。

（二）填空题

1. 1. Watson-Crick; 1953

2. 2.核苷酸

3. 3.2’

4. 4.细胞核；细胞质

5. 5.β；糖苷；磷酸二酯键

6. 6.磷

7.7.假尿嘧啶

8.8.胸腺；尿

9.9.胸腺；尿

10.10.反向平行、互补

11.11.胸腺嘧啶

12.12. 3.4nm；10；36°

13.13.大；高

14.14.退火

15.15. mRNA；tRNA

16.16.分子大小；分子形状

17.17.增加；下降；升高；丧失

18.18.嘌呤；嘧啶；260

19.19.增加；不变

20.20.窄

21.21.宽；低；高；1

22.22.多；5%；DNA；蛋白质

23.23.样品的均一度；DNA的浓度；DNA片段大小；温度的影

响；溶液离子强度

24.24.碱基堆积力；氢键；离子键；范德华力

25.25.三叶草；倒L型；CCA；携带活化了的氨基酸

26.26. cAMP；cGMP；第二信使；3’；5’

27.27. m7G；polyA；m7G识别起始信号的一部分；polyA对mRNA

的稳定性具有一定影响

28.28.单链；双链

（三）选择题

1．B：ATP分子中各组分的连接方式为：腺嘌呤-核糖-三磷酸，既A-R-P-P-P。

2．C：hnRNA是核不均一RNA，在真核生物细胞核中，为真核mRNA 的前体。

3．E：tRNA的功能是以它的反密码子区与mRNA的密码子碱基互补配对，来决定携带氨基酸的特异性。

4．D：根据Watson-Crick模型，每对碱基间的距离为0.34nm，那么1μmDNA双螺旋平均含有1000nm/0.34nm个核苷酸对数，即2941对。

5．E：核苷酸是通过3`5`-磷酸二酯键连结成多核苷酸链的。6．C：核酸是具有极性的分子，习惯上以5’→3’的方向表示核酸片段，TAGAp互补的片段也要按5’→3’的方向书写，即TCTAp。

7．C：tRNA含有稀有碱基比例较多的核酸。

8．B：真核细胞mRNA帽子结构最多见的是通过5’,5’-磷酸二酯

键连接的甲基鸟嘌呤核苷酸，即m7G

PPP N

m P。

9．B：核酸的变性指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链的无规

则的线团，并不涉及共价键的断裂。一系列物化性质也随之

发生改变：粘度降低，浮力密度升高等，同时改变二级结构，有时可以失去部分或全部生物活性。DNA变性后，由于双螺旋解体，碱基堆积已不存在，藏于螺旋内部的碱基暴露出来，这样就使得变性后的DNA对260nm紫外光的吸光率比变性前明显升高（增加），这种现象称为增色效应。因此判断只有B 对。

10．D：因为G≡C对比A=T对更为稳定，故G≡C含量越高的DNA 的变性是T m值越高，它们成正比关系。

11．D：ψ为假尿苷酸，其中的U可以与A配对，所以反密码子G ψA，所识别的密码子是UAC。

12．D：参照选择题8。

13．C：在pH3.5的缓冲液中，C是四种碱基中获得正电荷最多的碱基。

14．A：在生物细胞中存在的环化核苷酸，研究得最多的是3’,5’-环腺苷酸（cAMP）和3’,5’-环鸟苷酸（cGMP）。它们是由其分子内的磷酸与核糖的3’,5’碳原子形成双酯环化而成的。

都是一种具有代谢调节作用的环化核苷酸。常被称为生物调节的第二信使。

15．D：真核染色质主要的组蛋白有五种——H

l

、H

2

A、H

2

B、H

3

、H

4

。

DNA和组蛋白形成的复合物就叫核小体，核小体是染色质的最基本结构单位，成球体状，每个核小体含有8个组蛋白，各

含两个H

2

A、H

2

B、H

3

、H

4

分子，球状体之间有一定间隔，被DNA 链连成串珠状。

（四）是非判断题

1．错：RNA也是生命的遗传物质。

2．错：脱氧核糖核苷中的糖环2’位没有羟基。

3．错：真核生物的染色体为DNA与组蛋白的复合体，原核生物的染色体为DNA与碱性精胺、亚精胺结合。

4．错：核酸的紫外吸收与溶液的pH值有关。

5．错：生物体的不同组织中的DNA，其碱基组成也不同。

6．对：核酸中的修饰成分（也叫稀有成分）大部分是在tRNA中发现的。

7．错：DNA的T

m

值和GC含量有关，GC含量高则T

m

高。

8．错：真核生物mRNA的3`端有一个多聚A的结构。

9．对：（G+C）含量减少，DNA的T

m

值减少，（A+T）/（G+C）比值的增加。

10．对：在细胞内，B-DNA代表DNA的基本构象，但在不同某些情况下，也会呈现A型、Z型和三股螺旋的局部构象。

11．对：DNA复性（退火）一般在低于其T

m

值约20~25℃的温度下进行的。

12．对：用碱水解核酸时，先生成2’,3’-环核苷酸，再水解为2’或3’-核苷酸。

13．对：生物体内，负超螺旋DNA容易解链，便于进行复制、转录等反应。

14．错：mRNA是细胞内种类最多、但含量很低的RNA。细胞中含量最丰富的RNA是rRNA。

15．对：不同tRNA中额外环大小差异很大，因此可以作为tRNA 分类的重要指标。

16．错：对于提纯的DNA样品，如果测得OD

260

/OD

280

<1.8，则说明样品中有蛋白质。

17．错：基因表达的最终产物可以是蛋白质或RNA。

18．错：核酸样品的纯度可以根据样品的OD

260

/OD

280

的比值判断，

纯的DNA样品OD

260

/OD

280

=1.8，纯的RNA样品OD

260

/OD

280

=2.0。19．错：真核生物的结构基因中包括内含子和外显子部分，经转录、加工后只有外显子部分翻译成蛋白质，与蛋白质氨基酸序列相对应。

20．对：真核生物成熟mRNA的5’为帽子结构，即m7G（5’）

PPP （5’）N

m

-，因此两5’端也是3’-OH。

（五）问答题及计算题（解题要点）

1．答：核酸完全水解后可得到碱基、戊糖、磷酸三种组分。DNA 和RNA的水解产物戊糖、嘧啶碱基不同。

2．答：（1）(2.5×107/650) × 0.34 = 1.3× 104nm = 13μm。（2）650/ 0.34 =1.9×106/μm。

（3）88 × 0.34 nm = 30nm =0.3μm。

（4）104 × 3 × 0.34 =106nm ≈ 0.11μm。

（5）(96000/120) × 3 × 320 = 76800。

3．答：（1）设DNA的两条链分别为α和β，那么：

A =

βT，T

α

=A

β

，G

α

=C

β

，：C

α

=G

β

，

因为，(A

α+ G

α

)/（T

β

+ C

β

）= (A

α

+ G

α

)/（A

β

+ G

β

）= 0.7

所以，互补链中（A

β+ G

β

）/（T

β

+ C

β

）= 1/0.7 =1.43

（2）在整个DNA分子中，因为A = T， G = C，所以，A+G = T+C，（A+G）/（T+C）= 1

（3）假设同（1），则

A

α+ T

α

= T

β

+ A

β

，G

α

+ C

α

= C

β

+G

β

，

所以，（A

α+ T

α

）/（G

α

+C

α

）=（A

β

+ T

β

）/（G

β

+C

β

）= 0.7

（4）在整个DNA分子中

（A

α+ T

α

+ A

β

+ T

β

）/（G

α

+C

α

+ G

β

+C

β

）= 2（A

α

+ T

α

）/2（G

α

+C

α

）

= 0.7

4．答：将DNA的稀盐溶液加热到70～100℃几分钟后，双螺旋结构即发生破坏，氢键断裂，两条链彼此分开，形成无规则线

团状，此过程为DNA的热变性，有以下特点：变性温度范围

很窄，260nm处的紫外吸收增加；粘度下降；生物活性丧失；

比旋度下降；酸碱滴定曲线改变。Tm值代表核酸的变性温度

（熔解温度、熔点）。在数值上等于DNA变性时摩尔磷消光值

（紫外吸收）达到最大变化值半数时所对应的温度。

5．答：为（G + C）% = (Tm –69.3) × 2.44 ×%

= (89.3-69.3) × 2.44 ×%

=48.8%

24.4%

(A + T)% = 1－ 48.8% =51.2%

A = T = 25.6%

6．答：（1）阳离子的存在可中和DNA中带负电荷的磷酸基团，减弱DNA链间的静电作用，促进DNA的复性；

（2）低于Tm的温度可以促进DNA复性；

（3）DNA链浓度增高可以加快互补链随机碰撞的速度、机会，从

而促进DNA复性。

7．答：核酸分子中是通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来的。

8．答：按Watson-Crick模型，DNA的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧，

而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，

形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行。

两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为

0.34nm，两核酸之间的夹角是36°，每对螺旋由10对碱基组

成；碱基按A=T，G≡C配对互补，彼此以氢键相连系。维持

DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两

条螺形凹沟，一大一小。

9．答：在稳定的DNA双螺旋中，碱基堆积力和碱基配对氢键在维系分子立体结构方面起主要作用。

10．答：tRNA的二级结构为三叶草结构。其结构特征为：

（1）tRNA的二级结构由四臂、四环组成。已配对的片断称为臂，

未配对的片断称为环。

（2）叶柄是氨基酸臂。其上含有CCA-OH3’，此结构是接受氨基酸

的位置。

（3）氨基酸臂对面是反密码子环。在它的中部含有三个相邻碱基

组成的反密码子，可与mRNA上的密码子相互识别。

（4）左环是二氢尿嘧啶环（D环），它与氨基酰-tRNA合成酶的结

合有关。

（5）右环是假尿嘧啶环（TψC环），它与核糖体的结合有关。

（6）在反密码子与假尿嘧啶环之间的是可变环，它的大小决定着

tRNA分子大小。11．答：不同。RNA可以被水解成单核苷酸，而DNA分子中的脱氧

核糖2’碳原子上没有羟基，所以DNA不能被碱水解。12．答：（1）用专一性的RNA酶与DNA酶分别对两者进行水解。（2）用碱水解。RNA能够被水解，而DNA不被水解。

（3）进行颜色反应。二苯胺试剂可以使DNA变成蓝色；苔黑酚（地衣酚）试剂能使RNA变成绿色。

（4）用酸水解后，进行单核苷酸的分析（层析法或电泳法），含有U的是RNA，含有T的是DNA。

13．答：已知：（1） 32μmol/L AMP的 A

260

消光度

A

260

=32×10-6× 15400 = 0.493

（2）47.5μmol/L CMP的 A

260

消光度

A

260

=47.5×10-6× 7500 = 0.356

（3）6.0μmol/L UMP的A

260

消光度

A

260

=6.0×10-6× 9900 = 0.0594

（4）48μmol/L AMP和32μmol/L UMP混合物的A

260

消光度

A

260

=32×10-6× 9900 + 48×10-6× 15400 = 0.493 = 1.056（5）0.325/11700 = 2.78 × 10-5mol/L

（6）0.090/9200 = 9.78 × 10-6mol/L

14．答：（1）每个体细胞的DNA的总长度为：

6.4×109×0.34nm = 2.176×109 nm= 2.176m

（2）人体内所有体细胞的DNA的总长度为：

2.176m×1014 = 2.176×1011km

（3）这个长度与太阳-地球之间距离（2.2×109公里）相比为：

2.176×1011/2.2×109 = 99倍

15．15．答：种核苷酸带电荷情况：

pH2.5 pH3.5 pH6 pH8 pH11.4 UMP 负电荷最多-1 -1.5 -2 -3

GMP 负电荷较多-0.95 -1.5 -2 -3

AMP 负电荷较少-0.46 -1.5 -2 -2

CMP 带正电荷-0.16 -1.5 -2 -2 （1）电泳分离四种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液，在该pH值时，这四种单核苷酸之间所带负电荷差异较大，它们都向正极移动，但移动的速度不同，依次为：

UMP>GMP>AMP>CMP

（2）应取pH8.0，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pH11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH 过稿对树脂不利。

（3）洗脱液应调到pH2.5。当不考虑树脂的非极性吸附时洗脱顺序为CMP>AMP>UMP>GMP（根据pH2.5时核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度），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顺序为：CMP>AMP>UMP>GMP。

第三章酶与辅酶

一、知识要点

在生物体的活细胞中每分每秒都进行着成千上万的大量生物化学反应，而这些反应却能有条不紊地进行且速度非常快，使细胞能同时进行各种降解代谢及合成代谢，以满足生命活动的需要。生物细胞之所以能在常温常压下以极高的速度和很大的专一性进行化学反应，这是由于生物细胞中存在着生物催化剂——酶。酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化能力的蛋白质。

酶作为一种生物催化剂不同于一般的催化剂，它具有条件温和、催化效率高、高度专一性和酶活可调控性等催化特点。酶可分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类六大类。酶的专一性可分为相对专一性、绝对专一性和立体异构专一性，其中相对专一性又分为基团专一性和键专一性，立体异构专一性又分为旋光异构专一性、几何异构专一性和潜手性专一性。

影响酶促反应速度的因素有底物浓度（S）、酶液浓度（E）、

反应温度（T）、反应pH值、激活剂（A）和抑制剂（I）等。其中

底物浓度与酶反应速度之间有一个重要的关系为米氏方程，米氏常数（K

m

）是酶的特征性常数，它的物理意义是当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。竞争性抑制作用、非竞争性抑

制作用和反竞争性抑制作用分别对Km值与V

max

的影响是各不相同的。

酶的活性中心有两个功能部位，即结合部位和催化部位。酶的催化机理包括过渡态学说、邻近和定向效应、锁钥学说、诱导楔合学说、酸碱催化和共价催化等，每个学说都有其各自的理论依据，其中过渡态学说或中间产物学说为大家所公认，诱导楔合学说也为对酶的研究做了大量贡献。

胰凝乳蛋白酶是胰脏中合成的一种蛋白水解酶，其活性中心

由Asp

102、His

57

及Ser

195

构成一个电荷转接系统，即电荷中继网。

其催化机理包括两个阶段，第一阶段为水解反应的酰化阶段，第二阶段为水解反应的脱酰阶段。

同工酶和变构酶是两种重要的酶。同工酶是指有机体内能催化相同的化学反应，但其酶蛋白本身的理化性质及生物学功能不完全相同的一组酶；变构酶是利用构象的改变来调节其催化活性的酶，是一个关键酶，催化限速步骤。

酶技术是近年来发展起来的，现在的基因工程、遗传工程、细胞工程、酶工程、生化工程和生物工程等领域都有酶技术的参与。

维生素是生物生长和生命活动中所必需的微量有机物，在天然食物中含量极少，人体自身不能合成，必须从食物中摄取。这些维生素既不是构成各种组织的主要原料，也不是体内能量的来源，它们的生理功能主要是在物质代谢过程中起着非常重要的作用，因代谢过程离不开酶，而结合蛋白酶中的辅酶和辅基绝大多数都含有维生素成份。机体缺乏某种维生素时，代谢受阻，表现出维生素缺乏症，而植物体内能合成维生素。

二、习题

（一）名词解释

1．米氏常数（K

m

值）

2．底物专一性（substrate specificity）

3．辅基（prosthetic group）

4．单体酶（monomeric enzyme）

5．寡聚酶（oligomeric enzyme）

6．多酶体系（multienzyme system）

7．激活剂（activator）

8．抑制剂（inhibitor inhibiton）

9．变构酶（allosteric enzyme）

10．同工酶（isozyme）

11．诱导酶（induced enzyme）

12．酶原（zymogen）

13．酶的比活力（enzymatic compare energy）

14．活性中心（active center）

（二）英文缩写符号

1．NAD+（nicotinamide adenine dinucleotide）

2．FAD（flavin adenine dinucleotide）

3．THFA（tetrahydrofolic acid）

4．NADP+（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）5．FMN（flavin mononucleotide）

6．CoA（coenzyme A）

7．ACP（acyl carrier protein）

8．BCCP（biotin carboxyl carrier protein）

9．PLP（pyridoxal phosphate）

（三）填空题

1．酶是产生的，具有催化活性的。2．酶具有、、和等催化特点。

3．影响酶促反应速度的因素有、、、、和。

4．胰凝乳蛋白酶的活性中心主要含有、、和基，三者构成一个氢键体系，使其中的上的成为强烈的亲核基团，此系统称为系统或。

5．与酶催化的高效率有关的因素有、、、

、等。

6．丙二酸和戊二酸都是琥珀酸脱氢酶的抑制剂。

7．变构酶的特点是：（1），（2），它不符合一般的，当以V对[S]作图时，它表现出型曲线，而非曲线。它是酶。

8．转氨酶的辅因子为即维生素。其有三种形式，分别为、、，其中在氨基酸代谢中非常重要，是、和的辅酶。9．叶酸以其起辅酶的作用，它有和两种还原形式，后者的功能作为载体。

10．一条多肽链Asn-His-Lys-Asp-Phe-Glu-Ile-Arg-Glu-Tyr-Gly-Arg经胰蛋白酶水解可得到个多肽。

11．全酶由和组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中决定酶的专一性和高效率，起传递电子、原子或化学基团的作用。

12．辅助因子包括、和等。其中与酶蛋白结合紧密，需要除去，与酶蛋白结合疏松，可以用除去。

13．T．R．Cech和S.Alman因各自发现了而共同获得1989年的诺贝尔奖（化学奖）。

14．根据国际系统分类法，所有的酶按所催化的化学反应的性质可分为六类、、、、、和。

15．根据国际酶学委员会的规定，每一种酶都有一个唯一的编号。

醇脱氢酶的编号是EC1.1.1.1，EC代表，4个数字分别代表、、和。

16．根据酶的专一性程度不同，酶的专一性可以分为、、和。17．酶的活性中心包括和两个功能部位，其中直接与底物结合，决定酶的专一性，是发生化学变化的部位，决定催化反应的性质。

18．酶活力是指，一般用表示。19．通常讨论酶促反应的反应速度时，指的是反应的速度，即时测得的反应速度。

20．解释别构酶作用机理的假说有模型和模型两种。

21．固定化酶的优点包括，，等。

22．pH值影响酶活力的原因可能有以下几方面：影响，影响，影响。

23．温度对酶活力影响有以下两方面：一方面，另一方面。24．脲酶只作用于尿素，而不作用于其他任何底物，因此它具有

专一性；甘油激酶可以催化甘油磷酸化，仅生成甘油-1-磷酸一种底物，因此它具有专一性。

25．酶促动力学的双倒数作图（Lineweaver-Burk作图法），得到的直线在横轴的截距为，纵轴上的截距为。

26．磺胺类药物可以抑制酶，从而抑制细菌生长繁殖。

27．判断一个纯化酶的方法优劣的主要依据是酶的和。

28．维生素是维持生物体正常生长所必需的一类_________有机物质。主要作用是作为_________的组分参与体内代谢。

29．根据维生素的____________性质，可将维生素分为两类，即____________和____________。

30．维生素B

1

由__________环与___________环通过__________相连，主要功能是以__________形式，作为____________和____________的辅酶，转移二碳单位。

31．维生素B

2

的化学结构可以分为二部分，即____________和____________，其中____________原子上可以加氢，因此有氧化型和还原型之分。

32．维生素B

3

由__________与_________通过___________相连而成，可以与__________，_________和___________共同组成辅酶___________，作为各种____________反应的辅酶，传递____________。

33．维生素B

5

是_________衍生物，有_________，_________两种形式，其辅酶形式是________与_________，作为_______酶的辅酶，起递______作用。

34．生物素可看作由____________，____________，____________三部分组成，是____________的辅酶，在____________的固定中起重要的作用。

35．维生素B

12

是唯一含____________的维生素，由____________，____________和氨基丙酸三部分组成，有多种辅酶形式。其中____________是变位酶的辅酶，____________是转甲基酶的辅酶。

36．维生素C是____________的辅酶，另外还具有____________作用等。

（四）选择题

1．酶的活性中心是指：

A．酶分子上含有必需基团的肽段 B．酶分子与底物结合的部位

C．酶分子与辅酶结合的部位 D．酶分子发挥催化作用的关键性结构区

E．酶分子有丝氨酸残基、二硫键存在的区域

2．酶催化作用对能量的影响在于：

A．增加产物能量水平 B．降低活化能 C．降低反应物能量水平

D．降低反应的自由能 E．增加活化能

3．竞争性抑制剂作用特点是：

A．与酶的底物竞争激活剂 B．与酶的底物竞争酶的活性中心

C．与酶的底物竞争酶的辅基 D．与酶的底物竞争酶的必需基团；

E．与酶的底物竞争酶的变构剂

4．竞争性可逆抑制剂抑制程度与下列那种因素无关：

A．作用时间 B．抑制剂浓度 C．底物浓度

D．酶与抑制剂的亲和力的大小 E．酶与底物的亲和力的大小

5．哪一种情况可用增加[S]的方法减轻抑制程度：

A．不可逆抑制作用 B．竞争性可逆抑制作用 C．非竞争性可逆抑制作用

D．反竞争性可逆抑制作用 E．无法确定6．酶的竞争性可逆抑制剂可以使：

A．V

max

减小，K

m

减小 B．V

max

增加，K

m

增加

C．V

max

不变，K

m

增加 D．V

max

不变，K

m

减小

E．V

max

减小，K

m

增加

7．下列常见抑制剂中，除哪个外都是不可逆抑制剂：

A 有机磷化合物

B 有机汞化合物

C 有机砷化合物

D 氰化物

E 磺胺类药物

8．酶的活化和去活化循环中，酶的磷酸化和去磷酸化位点通常在酶的哪一种氨基酸残基上：

A．天冬氨酸Ｂ．脯氨酸Ｃ．赖氨酸

D．丝氨酸Ｅ．甘氨酸

9．在生理条件下，下列哪种基团既可以作为H+的受体，也可以作为H+的供体：

A．His的咪唑基 B．Lys的ε氨基 C．Arg的胍基

D．Cys的巯基 E．Trp的吲哚基

10．对于下列哪种抑制作用，抑制程度为50%时，[I]=Ki ：A．不可逆抑制作用 B．竞争性可逆抑制作用

C．非竞争性可逆抑制作用 D．反竞争性可逆抑制作用E．无法确定

11．下列辅酶中的哪个不是来自于维生素：

A．CoA B．CoQ C．PLP D．FH

2

E．FMN 12．下列叙述中哪一种是正确的：

A．所有的辅酶都包含维生素组分

B．所有的维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分

C．所有的B族维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分

D．只有B族维生素可以作为辅酶或辅酶的组分

13．多食糖类需补充：

A．维生素B

1

B．维生素B

2

C．维生素B

5

D．维生素B

6

E．维生素B

7

14．多食肉类，需补充：

A．维生素B

1

B．维生素B

2

C．维生素B

5 D．维生素B

6

E．维生素B

7

15．以玉米为主食，容易导致下列哪种维生素的缺乏：

A．维生素B

1

B．维生素B

2

C．维生素B

5 D．维生素B

6

E．维生素B

7

16．下列化合物中除哪个外，常作为能量合剂使用：

A．CoA B．ATP C．胰岛素 D．生物素17．下列化合物中哪个不含环状结构：

A．叶酸 B．泛酸 C．烟酸 D．生物素E．核黄素

18．下列化合物中哪个不含腺苷酸组分：

A．CoA B．FMN C．FAD D．NAD+ E．NADP+

19．需要维生素B

6

作为辅酶的氨基酸反应有：

A．成盐、成酯和转氨 B．成酰氯反应 C．烷基化反应

D．成酯、转氨和脱羧 E．转氨、脱羧和消旋

（五）是非判断题

（）1．酶促反应的初速度与底物浓度无关。

（）2．当底物处于饱和水平时，酶促反应的速度与酶浓度成正比。

（）3．某些酶的Km由于代谢产物存在而发生改变，而这些代谢产物在结构上与底物无关。

（）4．某些调节酶的V-[S]的S形曲线表明，酶与少量底物的结合增加了酶对后续底物分子的亲和力。

（）5．测定酶活力时，底物浓度不必大于酶浓度。

（）6．测定酶活力时，一般测定产物生成量比测定底物消耗量更为准确。

（）7．在非竞争性抑制剂存在下，加入足量的底物，酶促的反

应能够达到正常Vmax 。

（ ）8．碘乙酸因可与活性中心-SH 以共价键结合而抑制巯基酶，而使糖酵解途径受阻。

（ ）9．诱导酶是指当细胞加入特定诱导物后，诱导产生的酶，

这种诱导物往往是该酶的产物。

（ ）10．酶可以促成化学反应向正反应方向转移。

（ ）11．对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度。

（ ）12．酶只能改变化学反应的活化能而不能改变化学反应的平衡常数。

（ ）13．酶活力的测定实际上就是酶的定量测定。

（ ）14．从鼠脑分离的己糖激酶可以作用于葡萄糖（K m =6×

10-6mol/L ）或果糖（K m =2×10-3mol/L ），则己糖激酶对果糖的亲和力更高。

（ ）15．K m 是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关 （ ）16．K m 是酶的特征常数，在任何条件下，K m 是常数。

（ ）17．K m 是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶的底物无关。

（ ）18．一种酶有几种底物就有几种K m 值。

（ ）19．当[S]>>K m 时， V 趋向于V max ，此时只有通过增加[E]来增加V 。

（ ）20．酶的最适pH 值是一个常数，每一种酶只有一个确定的最适pH 值。

（ ）21．酶的最适温度与酶的作用时间有关，作用时间长，则最

适温度高，作用时间短，则最适温度低。

（ ）22．金属离子作为酶的激活剂，有的可以相互取代，有的可以相互拮抗。

（ ）23．增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。 （ ）24．竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。 （ ）25．由1g 粗酶制剂经纯化后得到10mg 电泳纯的酶制剂，那

么酶的比活较原来提高了100倍。

（ ）26．酶反应的最适pH 值只取决于酶蛋白本身的结构。 （ ）27．所有B 族维生素都是杂环化合物。

（ ）28．B 族维生素都可以作为辅酶的组分参与代谢。 （ ）29．脂溶性维生素都不能作为辅酶参与代谢。

（ ）30．除了动物外，其他生物包括植物、微生物的生长也有需要维生素的现象。

（ ）31．植物的某些器官可以自行合成某些维生素，并供给植物整体生长所需。

（ ）32．维生素E 不容易被氧化，因此可做抗氧化剂。

（六）问答题及计算题 1．怎样证明酶是蛋白质？

2．简述酶作为生物催化剂与一般化学催化剂的共性及其个性？ 3．简述Cech 及Altman 是如何发现具有催化活性的RNA 的？ 4．试指出下列每种酶具有哪种类型的专一性？

（1）脲酶（只催化尿素NH 2CONH 2的水解，但不能作用于NH 2CONHCH 3）；

（2）β-D-葡萄糖苷酶（只作用于β-D-葡萄糖形成的各种糖甘，但不能作用于其他的糖苷，例如果糖苷）； （3）酯酶（作用于R 1COOR 2的水解反应）；

（4）L-氨基酸氧化酶（只作用于L-氨基酸，而不能作用于D-氨基酸）；

（5）反丁烯二酸水合酶[只作用于反丁烯二酸（延胡索酸），而不能作用于顺丁烯二酸（马来酸）]；

（6）甘油激酶（催化甘油磷酸化，生成甘油-1-磷酸）。

5．称取25mg 蛋白酶配成25mL 溶液，取2mL 溶液测得含蛋白氮

0.2mg ，另取0.1mL 溶液测酶活力，结果每小时可以水解酪蛋白产生1500μg 酪氨酸，假定1个酶活力单位定义为每分钟产生1μg 酪氨酸的酶量，请计算： （1）酶溶液的蛋白浓度及比活。

（2）每克纯酶制剂的总蛋白含量及总活力。 6．V max 与米氏常数可以通过作图法求得，试比较V~[S]图，双倒数图，V~V/[S]作图，[S]/V~[S]作图及直接线性作图法求Vmax 和Km 的优缺点？ 7．（1）为什么某些肠道寄生虫如蛔虫在体内不会被消化道内的胃蛋白酶、胰蛋白酶消化？

（2）为什么蚕豆必须煮熟后食用，否则容易引起不适？ 8．使用下表数据，作图判断抑制剂类型（竞争性还是非竞争性可逆抑制剂）？

[S] mmol/L 2.0 3.0

4.0 10.0 1

5.0

每小时形成产物的量 （μmol） 13.9 17.9 21.3 31.3 37.0

（没有抑制剂）

每小时形成产物的量（μmol） 8.8 12.1 14.9 25.7 31.3

（有抑制剂）

9．甘油醛-3-磷酸脱氢酶（Mr 150 000）的活性位点有一个Cys

残基，假定为使5mL 的1.2mg/mL 的酶溶液完全失活，需要3.0

×10 -2

mg 碘乙酰胺（Mr 185），计算酶的催化亚基的数目？ 10．对活细胞的实验测定表明，酶的底物浓度通常就在这种底物

的Km 值附近，请解释其生理意义？为什么底物浓度不是大大高于K m 或大大低于K m 呢？

11．有时别构酶的活性可以被低浓度的竞争性抑制剂激活，请解释？ 12．（1）对于一个遵循米氏动力学的酶而言，当[S]=K m 时，若

V=35μmol/min，V max 是多少μmol/min？ （2）当[S]=2×10 -5mo/L ，V=40μmol/min，这个酶的K m 是多少？ （3）若I 表示竞争性抑制剂，K I =4×10-5mol/L ，当[S]=3×

10-2mol/L 和[I]=3×10-5mol/L 时，V 是多少？

（4）若I 是非竞争性抑制剂，在K I 、[S]和[I]条件与（3）中相同时，V 是多少？ （2）计算[S]=1.0×10-6mol/L 和[S]=1.0×10-1mol/L 时的v ？

（3）计算[S]=2.0×10-3mol/L 或[S]=2.0×10-6

mol/L 时最初5min 内的产物总量？ （4）假如每一个反应体系中酶浓度增加到4倍时，Km ，Vmax 是多少？

13．在很多酶的活性中心均有His 残基参与，请解释？ 22．将下列化学名称与B 族维生素及其辅酶形式相匹配？ （A ）泛酸；（B ）烟酸；（C ）叶酸；（D ）硫胺素；（E ）核黄素；（F ）吡哆素；（G ）生物素。 （1）B 1 ；（2）B 2 ；（3）B 3 ；（4）B 5 ；（5）B 6 ； （6）B 7 ；（7）B 11； （8）B 12。

(Ⅰ)FMN ；(Ⅱ)FAD ；(Ⅲ)NAD +；(Ⅳ)NADP +；(Ⅴ)CoA ；(Ⅵ)PLP ；(Ⅶ)PMP ；(Ⅷ)FH 2，FH 4；(Ⅸ)TPP 。

三、习题解答

（一） （一）名词解释 1．米氏常数（K m 值）：用Ｋm 值表示，是酶的一个重要参数。Ｋm 值是酶反应速度（V ）达到最大反应速度（V max ）一半时底物的浓度（单位M 或mM ）。米氏常数是酶的特征常数，只与酶的性质有关，不受底物浓度和酶浓度的影响。

2．底物专一性：酶的专一性是指酶对底物及其催化反应的严格选择性。通常酶只能催化一种化学反应或一类相似的反应，不同的酶具有不同程度的专一性，酶的专一性可分为三种类型：绝对专一性、相对专一性、立体专一性。

3．辅基：酶的辅因子或结合蛋白质的非蛋白部分，与酶或蛋白质结合得非常紧密，用透析法不能除去。

4．单体酶：只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。分子量为13,000——35,000。

5．寡聚酶：有几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。寡聚酶中的

亚基可以是相同的，也可以是不同的。亚基间以非共价键结合，容易为酸碱，高浓度的盐或其它的变性剂分离。寡聚酶的分子量从35 000到几百万。

6．多酶体系：由几个酶彼此嵌合形成的复合体称为多酶体系。多酶复合体有利于细胞中一系列反应的连续进行，以提高酶的催化效率，同时便于机体对酶的调控。多酶复合体的分子量都在几百万以上。

7．激活剂：凡是能提高酶活性的物质，都称激活剂，其中大部分是离子或简单的有机化合物。

8．抑制剂：能使酶的必需基团或酶活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶的催化活性甚至使酶的催化活性完全丧失的物质。

9．变构酶：或称别构酶，是代谢过程中的关键酶，它的催化活性受其三维结构中的构象变化的调节。

10．同工酶：是指有机体内能够催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同的一组酶。

11．诱导酶：是指当细胞中加入特定诱导物后诱导产生的酶，它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身。

12．酶原：酶的无活性前体，通常在有限度的蛋白质水解作用后，转变为具有活性的酶。

13．酶的比活力：比活力是指每毫克蛋白质所具有的活力单位数，可以用下式表示：

比活力=

活力单位数蛋白质量（mg）

14．活性中心：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位，称为酶的活性中心。

（二）（二）英文缩写符号

1．NAD+（nicotinamide adenine dinucleotide）：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸；辅酶Ⅰ。

2．FAD（flavin adenine dinucleotide）：黄素腺嘌呤二核苷酸。3．THFA（tetrahydrofolic acid）：四氢叶酸。

4．NADP+（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸；辅酶Ⅱ。

5．FMN（flavin mononucleotide）：黄素单核苷酸。

6．CoA（coenzyme A）：辅酶A。

7．ACP（acyl carrier protein）：酰基载体蛋白。

8．BCCP（biotin carboxyl carrier protein）：生物素羧基载体蛋白。

9．PLP（pyridoxal phosphate）：磷酸吡哆醛。

（三）填空题

1．活细胞；蛋白质

2．高效性；专一性；作用条件温和；受调控

3．[E]；[S]；pH；T（温度）；I（抑制剂）；A（激活剂）

4．Ser

195；His

57

；Asp

102

；Ser

195

；氧原子；电荷转接；电荷中继网

5．邻近效应；定向效应；诱导应变；共价催化；活性中心酸碱催化

6．竞争性

7．由多个亚基组成；除活性中心外还有变构中心；米氏方程；S；双；寡聚酶

8．磷酸吡哆醛；V

B6

；磷酸吡哆醛；磷酸吡哆胺；磷酸吡哆醇；磷酸吡哆醛；转氨酶；脱羧酶；消旋酶

9．还原性产物；DHFA；THFA；一碳单位

10．三

11．酶蛋白；辅助因子；酶蛋白；辅助因子

12．辅酶；辅基；金属离子；辅基；化学方法处理；辅酶；透析法

13．核酶（具有催化能力的RNA）

14．氧化还原酶类；转移酶类；水解酶类；裂合酶类；异构酶类；合成酶类

15．酶学委员会；氧化还原酶类；作用-CHOH基团的亚类；受体NAD+或NADP+的亚亚类；序号为1

16．绝对专一性；相对专一性；立体专一性

17．结合部位；催化部位；结合部位；催化部位

18．酶催化化学反应的能力；一定条件下，酶催化某一化学反应的反应速度

19．初；底物消耗量<5%

20．齐变；序变

21．稳定性好；可反复使用；易于与反应液分离

22．底物分子的解离状态；酶分子的解离状态；中间复合物的解离状态

23．温度升高，可使反应速度加快；温度太高，会使酶蛋白变性而失活

24．绝对；立体

25．-1/K

m

；1/V

max

26．二氢叶酸合成酶

27．比活力；总活力

28．微量；辅酶

29．溶解；水溶性维生素；脂溶性维生素

30．嘧啶；噻唑；亚甲基；TPP；脱羧酶；转酮酶

31．二甲基异咯嗪基；核糖醇基；1，10位氮

32．丁酸衍生物；β-丙氨酸；酰胺键；巯基乙胺；焦磷酸；3’-AMP；

CoA；酰化；酰基

33．吡啶；烟酸；烟酰胺；NAD+；NADP+；脱氢；氢

34．尿素；噻吩；戊酸侧链；羧化酶；CO

2

35．金属元素；咕啉环；核苷酸；5’-脱氧腺苷钴胺素；甲基钴胺素

36．羟化；解毒

（四）选择题

1．D：酶活性中心有一个结合部位和一个催化部位，分别决定专一性和催化效率，是酶分子发挥作用的一个关键性小区域。2．B：酶是生物催化剂，在反应前后没有发生变化，酶之所以能使反应快速进行，就是它降低了反应的活化能。

3．B：酶的竞争性抑制剂与酶作用的底物的结构基本相似，所以它与底物竞争酶的活性中心，从而抑制酶的活性，阻止酶与底物反应。

4．A：竞争性可逆抑制剂抑制程度与底物浓度、抑制剂浓度、酶与抑制剂的亲和力、酶与底物的亲和力有关，与作用时间无关。5．B：竞争性可逆抑制作用可用增加[S]的方法减轻抑制程度。6．C：酶的竞争性可逆抑制剂可以使Vmax不变，Km增加。7．E：磺胺类药物是竞争性可逆抑制剂。

8．D：蛋白激酶可以使ATP分子上的γ-磷酸转移到一种蛋白质的丝氨酸残基的羟基上，在磷酸基的转移过程中，常伴有酶蛋白活性的变化，例如肝糖原合成酶的磷酸化与脱磷酸化两种形式对糖原合成的调控是必需的。

9．A：His咪唑基的pK值在6.0~7.0之间，在生理条件下一半解离，一半未解离，解离的部分可以作为H+的受体，未解离的部分可以作为H+的供体。

10．C：对于非竞争性可逆抑制作用，抑制程度为50%时，[I]=Ki。

11．B：CoQ不属于维生素，CoA是维生素B

3

的衍生物，PLP是维生

素B

6

的衍生物，FH

2

是维生素B

11

的衍生物，FMN是维生素B

2的衍生物。

12．C：很多辅酶不包含维生素组分，如CoQ等；有些维生素不可以作为辅酶或辅酶的组分，如维生素E等；所有的B族维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分，但并不是只有B族维生素可以作为辅酶或辅酶的组分，如维生素K也可以作为γ-羧化酶的辅酶。

13．A：维生素B

1

以辅酶TPP的形式参与代谢，TPP是丙酮酸脱氢

酶系、α-酮戊二酸脱氢酶系、转酮酶等的辅酶，因此与糖代

谢关系密切。多食糖类食物消耗的维生素B

1

增加，需要补充。

14．D：维生素B

6

以辅酶PLP，PMP的形式参与氨基酸代谢，是氨基酸转氨酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶，因此多食用蛋白质类

食物消耗的维生素B

6

增加，需要补充。

15．C：玉米中缺少合成维生素B

5

的前体—色氨酸，因此以玉米为

主食，容易导致维生素B

5

的缺乏。

16．D：CoA、ATP和胰岛素常作为能量合剂使用。

17．B：泛酸是B族维生素中唯一不含环状结构的化合物。18．B：FMN是黄素单核苷酸，不含腺苷酸组分。

19．E：VB

6

以辅酶PLP，PMP的形式参与氨基酸代谢，是氨基酸转氨酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶。

（五）是非判断题

1．错：酶促反应的初速度与底物浓度是有关的，当其它反应条件满足时，酶促反应的初速度与底物浓度成正比。

2．对：当底物足够时，酶浓度增加，酶促反应速度也加快，成正比。

3．对：Km是酶的特征性常数，反应的代谢产物可能影响酶性质的改变从而影响Km的变化，而这些代谢产物在结构上并不与底物一致。

4．对：调节酶大多数为变构酶，变构酶是利用构象的改变来调节其催化活性的酶，是一个关键酶，催化限速步骤，当少量底物与酶结合后，使酶的构象发生改变从而能结合更多的底物分子。5．错：底物应该过量才能更准确的测定酶的活力。

6．对：产物生成量比底物消耗量更易测得且准确。

7．错：非竞争性抑制剂只和酶与底物反应的中间产物结合，酶促反应的Vmax是减小的，不能通过增加底物来达到正常的Vmax。

而竞争性抑制剂可以通过增加底物的浓度来达到V

max

。

8．对：碘乙酸是糖酵解过程中的一个抑制剂，与半胱氨酸或蛋氨酸的-SH结合，使糖酵解途径受阻。

9．错：诱导物一般为酶的作用底物，可诱导细胞产生特定的诱导酶。

10．错：对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度，但不改变化学反应的平衡点。

11．对。

12．对：酶通过降低化学反应的活化能加快化学的反应速度，但不改变化学反应的平衡常数。

13．对：检查酶的含量及存在，不能直接用重量或体积来表示，常用它催化某一特定反应的能力来表示，即用酶的活力来表示，因此酶活力的测定实际上就是酶的定量测定。

14．错：K

m 值可以近似地反应酶与底物亲和力，K

m

越低，亲和力越

高，因此已糖激酶对葡萄糖的亲和力更高。

15．对：K

m

是酶的特征常数之一，一般只与酶的性质有关，与酶浓

度无关。不同的酶，K

m

值不同。

16．错：K

m

作为酶的特征常数，只是对一定的底物、一定的pH值、一定的温度条件而言。

17．错：见上题，同一种酶有几种底物就有几种K

m 值，其中K

m

值

最小的底物一般称为酶的最适底物。18．对。

19．对：当[S]>>K

m 时，V趋向于V

max

，因此v=K

3

[E]，所以可以通

过增加[E]来增加V。

20．错：酶的最适pH值有时因底物种类、浓度及缓冲液成分不同而不同，并不是一个常数。

21．错：酶最适温度与酶的作用时间有关，作用时间越长，则最适温度低，作用时间短，则最适温度高。

22．对：金属离子作为酶的激活剂，有的可以相互取代，如Mg2+作为激酶等的激活剂可以被Mn2+取代；有的可以相互拮抗，如Na+抑制K+的激活作用。

23．对：不可逆抑制剂通常以比较牢固的共价键与酶结合，而使酶失活，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶的

活性，因此增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全

抑制。

24．错：竞争性可逆抑制剂可以与酶的底物结合在酶的同一部位，也可以与酶的底物结合在酶的不同部位，由于空间位阻或构象改变的原因而不能同时结合。

25．错：因为不知道纯化前后的比活分别是多少，因此无法计算比活的提高倍数。

36．错：酶反应的最适pH值不仅取决于酶蛋白本身的结构，还与底物种类、浓度及缓冲液成分有关。

27．错：B族维生素中维生素B

3

不含环状结构，其余都是杂环化合物。

28．对：所有B族维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分参与代谢。29．错：维生素K可以作为γ-羟化酶的辅酶，促进凝血。

30．对：如酵母的生长需要维生素B

6

等，植物的生长也有需要维生素的现象。

31．对：如豌豆子叶可以合成维生素C，供整体使用；去除子叶后，则豌豆子叶生长不良。

32．错：维生素E极易被氧化，因此可做抗氧化剂。

（六）问答题及计算题（解题要点）

1．答：（1）酶能被酸、碱及蛋白酶水解，水解的最终产物都是氨基酸，证明酶是由氨基酸组成的。

（2）酶具有蛋白质所具有的颜色反应，如双缩脲反应、茚三酮反应、米伦反应、乙醛酸反应。

（3）一切能使蛋白质变性的因素，如热、酸碱、紫外线等，同样可以使酶变性失活。

（4）酶同样具有蛋白质所具有的大分子性质，如不能通过半透膜、可以电泳等。

（5）酶同其他蛋白质一样是两性电解质，并有一定的等电点。

总之，酶是由氨基酸组成的，与其他已知的蛋白质有着相同的理化性质，所以酶的化学本质是蛋白质。

2．答：（1）共性：用量少而催化效率高；仅能改变化学反应的速度，不改变化学反应的平衡点，酶本身在化学反应前后也不改变；可降低化学反应的活化能。

（2）个性：酶作为生物催化剂的特点是催化效率更高，具有高度的专一性，容易失活，活力受条件的调节控制，活力与辅助因子有关。

3．（1）1982年，美国的T.Cech发现原生动物四膜虫的26S rRNA 前体能够在完全没有蛋白质的情况下，自我加工、拼接，得到成熟的rRNA。

（2）1983年，S.Atman和Pace实验室研究RNase P时发现，将RNase P的蛋白质与RNA分离，分别测定，发现蛋白质部分没有催化活性，而RNA部分具有与全酶相同的催化活性。（3）1986年，T.Cech发现在一定条件下，L19 RNA可以催化Poly C的切割与连接。

4．答：（1）绝对专一性；（2）相对专一性（族专一性）；（3）相对专一性（键专一性）；

（4）立体专一性（旋光异构专一性）；（5）立体专一性（顺反异构专一性）；（6）立体专一性（识别从化学角度看完全对称的两个基团）。

5．答：（1）蛋白浓度=0.2×6.25mg/2mL=0.625mg/mL；

（2）比活力=（1500/60×1ml/0.1mL）÷0.625mg/mL=400U/mg；（3）总蛋白=0.625mg/mL×1000mL=625mg；

（4）总活力=625mg×400U/mg=2.5×105U。

6．答：（1）V~[S]图是双曲线的一支，可以通过其渐近线求V

max

，

V=1/2V

max

时对应的[S]为K

m

；优点是比较直观，缺点是实际上

测定时不容易达到V

max

，所以测不准。

（2）1/V~1/[S]图是一条直线，它与纵轴的截距为1/V

max

，与横

轴的截距为-1/K

m

，优点是使用方便，V

max

和K

m

都较容易求，缺点是实验得到的点一般集中在直线的左端，作图时直线斜率稍

有偏差，K

m

就求不准。

（3）V~V/[S]图也是一条直线，它与纵轴的截距为V

max

，与横轴

的截距为V

max /K

m

，斜率即为-K

m

，优点是求K

m

比较方便，缺点是

作图前计算较繁。

（4）[S]/V~[S]图也是一条直线，它与纵轴的截距为K

m /V

max

，与

横轴的截距为-K

m

，优缺点与V~V/[S]图相似。

（5）直接线性作图法是一组交于一点的直线，交点的横坐标为

K m ，纵坐标为V

max

，是求V

max

和K

m

的最好的一种方法，不需计算，

作图方便，结果准确。

7．答：（1）一些肠道寄生虫如蛔虫等可以产生胃蛋白酶和胰蛋白酶的抑制剂，使它在动物体内不致被消化。

（2）蚕豆等某些植物种子含有胰蛋白酶抑制剂，煮熟后胰蛋白酶抑制剂被破坏，否则食用后抑制胰蛋白酶活性，影响消化，引起不适。

8．答：作1/V~1/[S]图，可知是竞争性可逆抑制剂。

9．答：（1）酶量（mmol）=1.2×5/150 000=4.0×10-5mmol；

（2）碘乙酰胺量（mmol）=3.0×10-2/185=1.6×10-4mmol，所以酶的催化亚基数为4。

10．答：据V~[S]的米氏曲线，当底物浓度大大低于K

m

值时，酶不能被底物饱和，从酶的利用角度而言，很不经济；当底物浓度

大大高于K

m

值时，酶趋于被饱和，随底物浓度改变，反应速度变化不大，不利于反应速度的调节；当底物浓度在Km值附近时，反应速度对底物浓度的变化较为敏感，有利于反应速度的调节。

11．答：底物与别构酶的结合，可以促进随后的底物分子与酶的结合，同样竞争性抑制剂与酶的底物结合位点结合，也可以促进底物分子与酶的其它亚基的进一步结合，因此低浓度的抑制剂可以激活某些别构酶。

12．答：（1）当[S]=K

m 时，V=1/2V

max

，则V

max

=2×35=70μmol/min；

（2）因为V=V

max /(1+K

m

/[s]),所以K

m

=(V

max

/V-1)[s]=1.5×10

-5mol/L；

（3）因为[S]>>K

m ,[I],所以V=V

max

=70μmol/min；

（4）V=V

ma x

/(1+[I]/Ki)=40μmol/min。

13．答：酶蛋白分子中组氨酸的侧链咪唑基pK值为6.0~7.0,在生理条件下，一半解离，一半不解离，因此既可以作为质子供体（不解离部分），又可以作为质子受体（解离部分），既是酸，又是碱，可以作为广义酸碱共同催化反应，因此常参与构成酶的活性中心。

14．答：（A）―（3）―（Ⅴ）；

（B）―（4）―（Ⅲ），（Ⅳ）；

（C）―（7）―（Ⅷ）；

（D）―（1）―（Ⅸ）；

（E）―（2）―（Ⅰ），（Ⅱ）；

（F）―（5）―（Ⅵ），（Ⅶ）；

（G）―（6）。

第四章生物氧化与氧化磷酸化

一、知识要点

生物氧化的实质是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧生成CO

2和H

2

O，与体外有机物的化学氧化（如燃烧）相同，释放总能量都相同。生物氧化的特点是：作用条件温和，通常在常温、常压、近中性pH及有水环境下进行；有酶、辅酶、电子传递体参与，在氧化还原过程中逐步放能；放出能量大多转换为ATP分子中活跃化学能，供生物体利用。体外燃烧则是在高温、干燥条件下进行的剧烈游离基反应，能量爆发释放，并且释放的能量转为光、热散失于环境中。

（一）氧化还原电势和自由能变化

1．自由能

生物氧化过程中发生的生化反应的能量变化与一般化学反应一样可用热力学上的自由能变化来描述。自由能（free energy）是指一个体系的总能量中，在恒温恒压条件下能够做功的那一部分能量，又称为Gibbs自由能，用符号G表示。物质中的自由能（G）含量是不易测定的，但化学反应的自由能变化（ΔG）是可以测定的。ΔG很有用，它表示从某反应可以得到多少有用功，也是衡量化学反应的

自发性的标准。例如，物质A转变为物质B的反应：

B

A?→

←

ΔG＝G

B

—G

A

当ΔG为负值时，是放能反应，可以产生有用功，反应可自发进行；若ΔG为正值时，是吸能反应，为非自发反应，必须供给能量反应才可进行，其逆反应是自发的。

]

[

]

[

ln

B

A

RT

G

G o+

?

=

?

如果ΔG＝0时，表明反应体系处于动态平衡状态。此时，平衡常数为K e q，由已知的K eq可求得ΔG°：

ΔG°＝－RT ln K

e q

2．2．化还原电势

在氧化还原反应中，失去电子的物质称为还原剂，得到电子的物质称为氧化剂。还原剂失去电子的倾向（或氧化剂得到电子的倾向）的大小，则称为氧化还原电势。将任何一对氧化还原物质的氧化还原对连在一起，都有氧化还原电位的产生。如果将氧化还原物质与标准氢电极组成原电池，即可测出氧化还原电势。标准氧还原电势用E°表示。E°值愈大，获得电子的倾向愈大；E°愈小，失去电子的倾向愈大。

3．氧化还原电势与自由能的关系

在一个氧化还原反应中，可从反应物的氧还电势E 0＇，计算出这个氧化还原反应的自由能变化（ΔG）。ΔG°与氧化还原电势的关系如下：

ΔG°= － nFΔE°

n表示转移的电子数，F为法拉第常数（1法拉第＝96485库仑／摩尔）。ΔE°的单位为伏特，ΔG°的单位为焦耳／摩尔。当ΔE°为正值时，ΔG°为负值，是放能反应，反应能自发进行。ΔE°为负值时，ΔG°为正值，是吸能反应，反应不能自发进行。

（二）高能磷酸化合物

生物体内有许多磷酸化合物，其磷酸基团水解时可释放出20.92kJ／mol以上自由能的化合物称为高能磷酸化合物。按键型的特点可分为：

1．磷氧键型：焦磷酸化合物如腺三磷（ATP）是高能磷酸化合物的典型代表。ATP磷酸酐键水解时，释放出30.54kJ ／mol能量，它有两个高能磷酸键，在能量转换中极为重要；酰基磷酸化合物如1,3二磷酸甘油酸以及烯醇式磷酸化合物如磷酸烯醇式丙酮酸都属此类。

2．2．磷键型化合物如磷酸肌酸、磷酸精氨酸。

3．3．酯键型化合物如乙酰辅酶A。

4．4．甲硫健型化合物如S-腺苷甲硫氨酸。

此外，脊椎动物中的磷酸肌酸和无脊椎动物中的磷酸精氨酸，是ATP的能量贮存库，作为贮能物质又称为磷酸原。（三）电子传递链

电子传递链是在生物氧化中，底物脱下的氢（H++ eˉ），

经过一系列传递体传递，最后与氧结合生成H

2

O的电子传递系统，又称呼吸链。呼吸链上电子传递载体的排列是有一定顺序和方向的，电子传递的方向是从氧还电势较负的化合物流向氧化还原电势较正的化合物，直到氧。氧是氧化还原电势最高的受体，最后氧被还原成水。

电子传递链在原核细胞存在于质膜上，在真核细胞存在于线粒体的内膜上。线粒体内膜上的呼吸链有NADH呼吸链

和FADH

2

呼吸链。

1．构成电子传递链的电子传递体成员分五类：

（1）烟酰胺核苷酸（NAD＋）多种底物脱氢酶以NAD＋为辅酶，接受底物上脱下的氢成为还原态的NADH+＋H＋，是氢（H＋和eˉ）传递体。

（2）黄素蛋白黄素蛋白以FAD和FMN为辅基，接受

NADH+ ＋H＋或底物（如琥珀酸）上的质子和电子，形成FADH

2

或FMNH

2

，传递质子和电子。

（3）铁硫蛋白或铁硫中心也称非血红素蛋白，是单电子传递体，氧化态为Fe3＋，还原态为Fe2＋。

（4）辅酶Q又称泛醌，是脂溶性化合物。它不仅能接受脱氢酶的氢，还能接受琥珀酸脱氢酶等的氢（H＋＋eˉ）。是处于电子传递链中心地位的载氢体。

（5）细胞色素类是含铁的单电子传递载体。铁原子处于卟啉的中心，构成血红素。它是细胞色素类的辅基。细胞色素类是呼吸链中将电子从辅酶Q传递到氧的专一酶类。线

粒体的电子至少含有5种不同的细胞色素（即b、c、c

1

、a、

a

3

）。通过实验证明，它们在电子传递链上电于传递的顺序

是b→c

1→c→aa

3

，细胞色素aa

3

以复合物形式存在，称为细

胞色素氧化酶。是电子传递链中最末端的载体，所以又称末

端氧化酶。

2．电子传递抑制剂

能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂。常用的抑制剂有：

（1）鱼藤酮：阻断电子由NADH向CoQ的传递。它是一种极毒的植物物质，常用作杀虫剂。

（2）抗霉素A：能阻断电子从Cytb到Cytc

1

的传递。

（3）氰化物、硫化氢、叠氮化物、CO能阻断电子由Cytaa

3到氧的传递。

由于这三个部位的电子流被阻断，因此，也抑制了磷酸化的进行，即不能形成ATP。

（四）氧化磷酸化作用

氧化磷酸化作用是需氧细胞生命活动的基础，是主要的能量来源。真核细胞是在线粒体内膜上进行。

1．氧化磷酸化作用

高势能电子从NADH或FADH

2

沿呼吸链传递给氧的过程中，所释放的能量转移给ADP形成ATP，即ATP的形成与电子传递相偶联，称为氧化磷酸化作用，其特点是需要氧分子参与。

氧化磷酸化作用与底物水平磷酸化作用是有区别的：底物水平磷酸化作用是指代谢底物由于脱氢或脱水，造成其分子内部能量重新分布，产生的高能键所携带的能量转移给ADP生成ATP，即ATP的形成直接与一个代谢中间高能磷酸化合物（如磷酸烯醇式丙酮酸、1,3-二磷酸甘油酸等）上的磷酸基团的转移相偶联，其特点是不需要分子氧参加。

2．P／O比和磷酸化部位

磷氧比（P／O）是指一对电子通过呼吸链传递到氧所产生ATP的分子数。由NADH开始氧化脱氢脱电子，电子经过呼吸链传递给氧，生成3分子ATP，则P／O比为3。这3分子ATP是在三个部位上生成的，第一个部位是在NADH和

CoQ之间，第二个部位是在Cytb与Cytc

1

之间；第三个部位

是在Cytaa

3和氧之间。如果从FADH

2

开始氧化脱氢脱电子，

电子经过呼吸链传递给氧，只能生成2分子ATP，其P／O 比为2。

3．氧化磷酸化的解偶联作用

（1）氧化磷酸化的解偶联作用在完整线粒体内，电子传递与磷酸化是紧密偶联的，当使用某些试剂而导致的电子传递与ATP形成这两个过程分开，只进行电子传递而不能形成ATP的作用，称为解偶联作用。

（2）氧化磷酸化的解偶联剂能引起解偶联作用的试剂称为解偶联剂，解偶联作用的实质是解偶联剂消除电子传递中所产生的跨膜质子浓度或电位梯度，只有电子传递而不产生ATP。

（3）解偶联剂种类典型的解偶联剂是化学物质2,4-二硝基苯酚（DNP），DNP具弱酸性，在不同pH环境可结合H+或释放H+；并且DNP具脂溶性，能透过磷脂双分子层，使线粒体内膜外侧的H+转移到内侧，从而消除H+ 梯度。此外，离子载体如由链霉素产生的抗菌素——缬氨霉素，具脂溶性，能与K+离子配位结合，使线粒体膜外的K+转运到膜内而消除跨膜电位梯度。另外还有存在于某些生物细胞线粒

体内膜上的天然解偶联蛋白，该蛋白构成的质子通道可以让膜外质子经其通道返回膜内而消除跨膜的质子浓度梯度，不能生成ATP而产生热量使体温增加。

解偶联剂与电子传递抑制剂是不同的，解偶联剂只消除内膜两侧质子或电位梯度，不抑制呼吸链的电子传递，甚至加速电子传递，促进呼吸底物和分子氧的消耗，但不形成ATP，只产生热量。

4．氧化磷酸化的作用机理

与电子传递相偶联的氧化磷酸化作用机理虽研究多年，但仍不清楚。曾有三种假说试图解释其机理。这三种假说为：化学偶联假说、构象偶联假说、化学渗透假说。

（1）化学偶联假说认为电子传递中所释放的自由能以一个高能共价中间物形式暂时存在，随后裂解将其能量转给ADP以形成ATP。但不能从呼吸链中找到高能中间物的实例。

（2）构象偶联假说认为电子沿呼吸链传递释放的自由能使线粒体内膜蛋白质发生构象变化而形成一种高能形式暂时存在。这种高能形式将能量转给F

F

1

-ATP酶分子使之发

生构象变化，F

F

1

-ATP酶复原时将能量转给ADP形成ATP。

（3）化学渗透假说该假说由英国生物化学家Peter Mitchell提出的。他认为电子传递的结果将H+ 从线粒体内膜上的内侧“泵”到内膜的外侧，于是在内膜内外两侧产生了H+ 的浓度梯度。即内膜的外侧与内膜的内侧之间含有一种势能，该势能是H+ 返回内膜内侧的一种动力。H+通过

F

F

1

-ATP酶分子上的特殊通道又流回内膜的内侧。当H+返回内膜内侧时，释放出自由能的反应和ATP的合成反应相偶联。该假说目前得到较多人的支持。

实验证明氧化磷酸化作用的进行需要完全的线粒体内膜存在。当用超声波处理线粒体时，可将线粒体内膜嵴打成片段：有些片段的嵴膜又重新封闭起来形成泡状体，称为亚线粒体泡（内膜变为翻转朝外）。这些亚线粒体泡仍具有进

行氧化磷酸化作用的功能。在囊泡的外面可看到F

1

球状体。

用尿素或胰蛋白酶处理这些囊泡时，内膜上的球体F

1

脱下，

F

留在膜上。这种处理过的囊泡仍具有电子传递链的功能，

但失去合成ATP的功能。当将F

1

球状体再加回到只有F

的囊泡时，氧化磷酸化作用又恢复。这一实验说明线粒体内膜

嵴上的酶（F

）起电子传递的作用，而其上的F

1

是形成ATP

的重要成分，F

和F

1

是一种酶的复合体。

5．能荷

细胞中存在三种腺苷酸即AMP、ADP、ATP，称为腺苷酸库。在细胞中ATP、ADP和AMP在某一时间的相对数量控制着细胞活动。Atkinson提出了能荷的概念。认为能荷是细胞中高能磷酸状态的一种数量上的衡量，能荷大小可以说明生物体中ATP-ADP-AMP系统的能量状态。

能荷＝

可看出，能荷的大小决定于ATP和ADP的多少。能荷的从0到 1.0，当细胞中都是ATP时，能荷为 1.0。此时，可利用的高能磷酸键数量最大。都为ADP时，能荷为0.5，系统中有一半的高能磷酸健。都为AMP时，能荷为0，此时无高能磷酸化合物存在。实验证明能荷高时可抑制ATP的生成，却促进ATP的利用。也就是说，能荷高可促进合成代谢而抑制分解代谢，相反，能荷低则促进分解代谢而抑制合成代谢。

能荷调节是通过ATP、ADP和AMP分子对某些酶分子进行变构调节来实现的。

5、线粒体的穿梭系统

真核生物在细胞质中进行糖酵解时所生成的NADH是不能直接透过线粒体内膜被氧化的，但是NADH＋H+上的质子可以通过一个穿梭的间接途径而进入电子传递链。3-磷酸甘油的穿梭过程是最早发现的。其过程是胞质中NADH十H+ 在3-磷酸甘油脱氢酶作用下与磷酸二羟丙酮反应生成3-磷酸甘油。3-磷酸甘油可进入线粒体，在线粒体内膜上的3-磷酸

甘油脱氢酶（辅基为FAD）作用下，生成磷酸二羟丙酮和

FADH

2。磷酸二羟丙酮透出线粒体，继续作为氢的受体，FADH

2

将氢传递给CoQ进入呼吸链氧化，这样只能产生2分于ATP。

在动物的肝、肾及心脏的线粒体存在另一种穿梭方式，即草酰乙酸-苹果酸穿梭。这种方式在胞液及线粒体内的脱氢酶辅酶都是NAD＋，所以胞液中的NADH+H+ 到达线粒体内又生成NADH＋H+。从能量产生来看，草酰乙酸-苹果酸穿梭优于α- 磷酸甘油穿梭机制；但α-磷酸甘油穿梭机制比草酰乙酸-苹果酸穿梭速度要快很多。

二、习题

（一）名词解释

1．1．生物氧化（biological oxidation）

2．2．呼吸链（respiratory chain）

3．3．氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）4．4．磷氧比P/O（P/O）

5．5．底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）

6．6．能荷（energy charge）

(二) 填空题

1．1．生物氧化有3种方式：_________、___________和__________ 。

2．2．生物氧化是氧化还原过程，在此过程中有_________、_________和________ 参与。

3．原核生物的呼吸链位于_________。

4，△G0＇为负值是_________反应，可以_________进行。

5．△G0＇与平衡常数的关系式为_________，当Keq＝1时，△G0＇为_________。

6．生物分子的E

＇值小，则电负性_________，供出电子的倾向_________。

7．生物体内高能化合物有_________、_________、_________、_________、_________、_________等类。

8．细胞色素a的辅基是_________与蛋白质以_________键结合。9．在无氧条件下，呼吸链各传递体都处于_________状态。10．NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是_________、_________、_________。

11．磷酸甘油与苹果酸经穿梭后进人呼吸链氧化，其P/O比分别为_____和_____。

12．举出三种氧化磷酸化解偶联剂_________、_________、_________。

13．举出4种生物体内的天然抗氧化剂_________、_________、_________、_________。

14．举出两例生物细胞中氧化脱羧反应_________、_________。15．生物氧化是_________在细胞中_________，同时产生_________的过程。

16．反应的自由能变化用_________表示，标准自由能变化用_________表示，生物化学中pH 7.0时的标准自由能变化则表示为_________。

17．高能磷酸化合物通常指水解时_________的化合物，其中最重要的是_________，被称为能量代谢的_________。

18．真核细胞生物氧化的主要场所是_________，呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于_________。

19．以NADH为辅酶的脱氢酶类主要是参与_________作用，即参与从_________到_________电子传递作用；以NADPH为辅酶的脱氢酶类主要是将分解代谢中间产物上的_________转移到_________反应中需电子的中间物上。

20．在呼吸链中，氢或电子从_________的载体依次向_________的载体传递。

21．线粒体氧化磷酸化的重组实验证实了线粒体内膜含有

_________，内膜小瘤含有_________。

22．鱼藤酮，抗霉素A，CNˉ、N

3

ˉ、CO，的抑制作用分别是_________，_________，和_________。

23．磷酸源是指_________。脊椎动物的磷酸源是_________，无脊椎动物的磷酸源是_________。

24．H

2

S使人中毒机理是_________。

25．线粒体呼吸链中电位跨度最大的一步是在_________。

26．典型的呼吸链包括_________和_________两种，这是根据接受代谢物脱下的氢的_________不同而区别的。

27．解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是_________，它是英国生物化学家_________于1961年首先提出的。

28．化学渗透学说主要论点认为：呼吸链组分定位于_________内膜上。其递氢体有_________作用，因而造成内膜两侧的_________差，同时被膜上_________合成酶所利用、促使ADP + Pi → ATP

29．每对电子从FADH

2

转移到_________必然释放出2个H+进入线粒体基质中。

30．细胞色素aa

3

辅基中的铁原子有_________结合配位键，它还保留_________游离配位键，所以能和_________结合，还能和_________、_________结合而受到抑制。

31．体内CO

2

的生成不是碳与氧的直接结合，而是_________。32．线粒体内膜外侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是_________；

而线粒体内膜内侧的α-磷酸甘油脱氢酶的辅酶是_________。

33．动物体内高能磷酸化合物的生成方式有_________和_________两种。

34．在离体的线粒体实验中测得β-羟丁酸的磷氧比值（P/O）为

2.4~2.8，说明β-羟丁酸氧化时脱下来的2H是通过_________

呼吸链传递给O

2

的；能生成_________分子ATP。

(三) 选择题

1．如果质子不经过F

1

／F

-ATP合成酶回到线粒体基质，则会发生：A．氧化 B．还原 C．解偶联、 D．紧密偶联

2．离体的完整线粒体中，在有可氧化的底物存时下，加入哪一种物质可提高电子传递和氧气摄入量：

A．更多的TCA循环的酶 B．ADP C．FADH

2

D．NADH 3．下列氧化还原系统中标准氧化还原电位最高的是：

A．延胡索酸琥珀酸B．CoQ／CoQH

2 C．细胞色素a（Fe 2＋／Fe 3＋）D．NAD＋／NADH 4．下列化合物中，除了哪一种以外都含有高能磷酸键：A．NAD＋ B．ADP C．NADPH D．FMN

5．下列反应中哪一步伴随着底物水平的磷酸化反应：

A．苹果酸→草酰乙酸 B．甘油酸-1,3-二磷酸→甘油酸-3-磷酸

C．柠檬酸→α-酮戊二酸 D．琥珀酸→延胡索酸

6．乙酰CoA彻底氧化过程中的P／O值是：

A．2.0 B．2.5 C．3.0 D．3.5 7．肌肉组织中肌肉收缩所需要的大部分能量以哪种形式贮存：A．ADP B．磷酸烯醇式丙酮酸 C．ATP D．磷酸肌酸

8．呼吸链中的电子传递体中，不是蛋白质而是脂质的组分为：

A．NAD+ B．FMN C．CoQ D．Fe·S

9．下述哪种物质专一性地抑制F

因子：

A．鱼藤酮 B．抗霉素 A C．寡霉素 D．缬氨霉素

10．胞浆中1分子乳酸彻底氧化后，产生ATP的分子数：A．9或10 B．11或12 C．15或16 D．17或18

11．下列不是催化底物水平磷酸化反应的酶是：

A．磷酸甘油酸激酶 B．磷酸果糖激酶

C．丙酮酸激酶 D．琥珀酸硫激酶

12．在生物化学反应中，总能量变化符合：

A．受反应的能障影响B．随辅因子而变

C．与反应物的浓度成正比 D．与反应途径无关13．在下列的氧化还原系统中，氧化还原电位最高的是：A．NAD十／NADH B．细胞色素a （Fe3＋）／细胞色素a （Fe2＋）

C．延胡索酸/琥珀酸D．氧化型泛醌/还原型泛醌14．二硝基苯酚能抑制下列细胞功能的是：

A．糖酵解 B．肝糖异生 C．氧化磷酸化 D．柠檬酸循环

15．活细胞不能利用下列哪些能源来维持它们的代谢：A．ATP B．糖 C．脂肪D．周围的热能

16．如果将琥珀酸（延胡索酸/琥珀酸氧化还原电位 + 0.03V）加到硫酸铁和硫酸亚铁（高铁/亚铁氧化还原电位 + 0.077V）的平衡混合液中，可能发生的变化是：

A．硫酸铁的浓度将增加B．硫酸铁的浓度和延胡羧酸的浓度将增加 C．高铁和亚铁的比例无变化 D．硫酸亚铁和延胡索酸的浓度将增加

17．下列关于化学渗透学说的叙述哪一条是不对的：

A．吸链各组分按特定的位置排列在线粒体内膜上

B．各递氢体和递电子体都有质子泵的作用

C．H＋返回膜内时可以推动ATP酶合成ATP

D．线粒体内膜外侧H＋不能自由返回膜内

18．关于有氧条件下，NADH从胞液进入线粒体氧化的机制，下列描述中正确的是：

A．NADH直接穿过线粒体膜而进入

B．磷酸二羟丙酮被NADH还原成3-磷酸甘油进入线粒体，在内膜上又被氧化成磷酸二羟丙酮同时生成NADH

C．草酰乙酸被还原成苹果酸，进入线粒体再被氧化成草酰乙酸，停留于线粒体内

D．草酰乙酸被还原成苹果酸进人线粒体，然后再被氧化成草酰乙酸，再通过转氨基作用生成天冬氨酸，最后转移到线粒体外19．胞浆中形成NADH+H+经苹果酸穿梭后，每摩尔产生ATP的摩尔数是：

A．1 B．2 C．3

D．4

20．呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是：

A．c

1→b→c→aa

3

→O

2

；B． c→c

1

→b→aa

3

→O

2

；

C．c

1→c→b→aa

3

→O

2

；D． b→c

1

→c→aa

3

→O

2

；

(四) 是非判断题

( )1．NADH在340nm处有吸收峰，NAD+没有，利用这个性质可将NADH与NAD+区分开来。

( )2．琥珀酸脱氢酶的辅基FAD与酶蛋白之间以共价键结合。( )3．生物氧化只有在氧气的存在下才能进行。

( )4．NADH和NADPH都可以直接进入呼吸链。

( )5．如果线粒体内ADP浓度较低，则加入DNP将减少电子传递的速率。

( )6．磷酸肌酸、磷酸精氨酸等是高能磷酸化合物的贮存形式，可随时转化为ATP供机体利用。

( )7．解偶联剂可抑制呼吸链的电子传递。

( )8．电子通过呼吸链时，按照各组分氧还电势依次从还原端向氧化端传递。

( )9．NADPH / NADP+的氧还势稍低于NADH / NAD+，更容易经呼吸链氧化。

( )10．寡霉素专一地抑制线粒体F

1F

-ATPase的F

，从而抑制ATP

的合成。

( )11．ADP的磷酸化作用对电子传递起限速作用。

( )12．ATP虽然含有大量的自由能，但它并不是能量的贮存形式。（五）完成反应方程式

1．4-细胞色素a

3

-Fe2+ + O

2

+ 4H+ → 4-细胞色素a

3

-Fe3+ +（）催化此反应的酶是：（）

2．NADH+ H+ + 0.5O

2

+ 3ADP + ( ) → NAD+ +3ATP + 4H

2

O

（六）问答题（解题要点）

1．常见的呼吸链电子传递抑制剂有哪些？它们的作用机制是什么?

2．氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？其解救机理是什么？3．在磷酸戊糖途径中生成的NADPH，如果不去参加合成代谢，那么它将如何进一步氧化？

4．在体内ATP有哪些生理作用？

5．有人曾经考虑过使用解偶联剂如2,4-二硝基苯酚（DNP）作为减肥药，但很快就被放弃使用，为什么？

6．某些植物体内出现对氰化物呈抗性的呼吸形式，试提出一种可能的机制。

7．什么是铁硫蛋白？其生理功能是什么？

8．何为能荷？能荷与代谢调节有什么关系？

9．氧化作用和磷酸化作用是怎样偶联的？

三、习题解答

（一）名词解释

1．生物氧化：生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化。生物氧化在细胞内进行，氧化过程消耗氧放出二氧化碳和水，所以有时也称之为“细胞呼吸”或“细胞氧

化”。生物氧化包括：有机碳氧化变成CO

2

；底物氧化脱氢、氢及电子通过呼吸链传递、分子氧与传递的氢结成水；在有

机物被氧化成CO

2

和H

2

O的同时，释放的能量使ADP转变成ATP。2．呼吸链：有机物在生物体内氧化过程中所脱下的氢原子，经过一系列有严格排列顺序的传递体组成的传递体系进行传递，最终与氧结合生成水，这样的电子或氢原子的传递体系称为呼吸链或电子传递链。电子在逐步的传递过程中释放出能量被用于合成ATP，以作为生物体的能量来源。

3．氧化磷酸化：在底物脱氢被氧化时，电子或氢原子在呼吸链上的传递过程中伴随ADP磷酸化生成ATP的作用，称为氧化磷酸化。氧化磷酸化是生物体内的糖、脂肪、蛋白质氧化分解合成ATP的主要方式。

4．磷氧比：电子经过呼吸链的传递作用最终与氧结合生成水，在此过程中所释放的能量用于ADP磷酸化生成ATP。经此过程消耗一个原子的氧所要消耗的无机磷酸的分子数（也是生成ATP的分子数）称为磷氧比值（P／O）。如NADH的磷氧比值是

3，FADH

2

的磷氧比值是2。

5．底物水平磷酸化：在底物被氧化的过程中，底物分子内部能量重新分布产生高能磷酸键（或高能硫酯键），由此高能键提供能量使ADP（或GDP）磷酸化生成ATP（或GTP）的过程称为底物水平磷酸化。此过程与呼吸链的作用无关，以底物水平磷酸化方式只产生少量ATP。

如在糖酵解（EMP）的过程中，3-磷酸甘油醛脱氢后产生的1,3-二磷酸甘油酸，在磷酸甘油激酶催化下形成ATP的反应，以及在2-磷酸甘油酸脱水后产生的磷酸烯醇式丙酮酸，在丙酮酸激酶催化形成ATP的反应均属底物水平的磷酸化反应。另外，在三羧酸环（TCA）中，也有一步反应属底物水平磷酸化反应，如α-酮戊二酸经氧化脱羧后生成高能化合物琥珀酰～CoA，其高能硫酯键在琥珀酰CoA合成酶的催化下转移给GDP生成GTP。然后在核苷二磷酸激酶作用下，GTP又将末端的高能磷酸根转给ADP生成ATP。6．能荷：能荷是细胞中高能磷酸状态的一种数量上的衡量，能荷大小可以说明生物体中ATP-ADP-AMP系统的能量状态。

能荷=

（二）填空题

1．脱氢；脱电子；与氧结合

生物化学--蛋白质部分习题及答案

第四章蛋白质化学 一、单项选择题 1．蛋白质分子的元素组成特点是 A．含大量的碳B．含大量的糖C．含少量的硫D．含少量的铜E．含氮量约16% 2．一血清标本的含氮量为5g/L，则该标本的蛋白质浓度是 A．15g/L B．20g/L C．31/L D．45g/L E．55g/L 3．下列哪种氨基酸是碱性氨基酸？ A．亮氨酸B．赖氨酸C．甘氨酸D．谷氨酸E．脯氨酸 4．下列哪种氨基酸是酸性氨基酸？ A．天冬氨酸B．丙氨酸C．脯氨酸D．精氨酸E．甘氨酸 5．含有两个羧基的氨基酸是 A．丝氨酸B．苏氨酸C．酪氨酸D．谷氨酸E．赖氨酸 6．在pH6.0的缓冲液中电泳，哪种氨基酸基本不移动？ A．丙氨酸B．精氨酸C．谷氨酸D．赖氨酸E．天冬氨酸 7．在pH7.0时，哪种氨基酸带正电荷？ A．精氨酸B．亮氨酸C．谷氨酸D．赖氨酸

E．苏氨酸 8．蛋氨酸是 A．支链氨基酸B．酸性氨基酸 C．碱性氨基酸D．芳香族氨酸 E．含硫氨基酸 9．构成蛋白质的标准氨基酸有多少种？ A．8种B．15种 C．20种D．25种 E．30种 10．构成天然蛋白质的氨基酸 A．除甘氨酸外，氨基酸的α碳原子均非手性碳原子 B．除甘氨酸外，均为L-构型C．只含α羧基和α氨基D．均为极性侧链E．有些没有遗传密码11．天然蛋白质中不存在的氨基酸是 A．瓜氨酸B．蛋氨酸 C．丝氨酸D．半胱氨酸 E．丙氨酸 12．在中性条件下大部分氨基酸以什么形式存在？ A．疏水分子B．非极性分子 C．负离子D．正离子 E．兼性离子 13．所有氨基酸共有的显色反应是 A．双缩脲反应B．茚三酮反应 C．酚试剂反应D．米伦反应 E．考马斯亮蓝反应 14．蛋白质分子中的肽键 A．氨基酸的各种氨基和各种羧基均可形成肽键 B．某一氨基酸的γ-羧基与另一氨基酸的α氨基脱水形成 C．一个氨基酸的α-羧基与另一氨基酸的α氨基脱水形成 D．肽键无双键性质

5生物化学习题(答案)

4脂类化学和生物膜 一、名词解释 1、外周蛋白：在细胞膜的细胞外侧或细胞质侧与细胞膜表面松散连接的膜蛋白，易于用不使膜破坏的温和方法提取。 2、内在蛋白：整合进入到细胞膜结构中的一类蛋白，它们可部分地或完全地穿过膜的磷脂双层，通常只有用剧烈的条件将膜破坏才能将这些蛋白质从膜上除去。 3、同向协同：物质运输方向与离子转移方向相同 4、反向协同：物质运输方向与离子转移方向相反 5、内吞作用：细胞从外界摄入的大分子或颗粒，逐渐被质膜的小部分包围，内陷，其后从质膜上脱落下来而形成含有摄入物质的细胞内囊泡的过程。 6、外排作用：细胞内物质先被囊泡裹入形成分泌泡，然后与细胞质膜接触、融合并向外释放被裹入的物质的过程。 7、细胞识别：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子选择性地相互作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体地生物学效应的过程。 二、填空 1、膜蛋白按其与脂双层相互作用的不同可分为内在蛋白与外周蛋白两类。 2、根据磷脂分子中所含的醇类，磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂两种。 3、磷脂分子结构的特点是含一个极性的头部和两个非极性尾部。 4、神经酰胺是构成鞘磷脂的基本结构，它是由鞘氨醇以酰胺键与脂肪酸相连而成。 5、磷脂酰胆碱(卵磷脂)分子中磷酰胆碱为亲水端，脂肪酸的碳氢链为疏水端。 6、磷脂酰胆碱(卵磷脂)是由甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱组成。 7、脑苷脂是由鞘氨醇、脂肪酸和单糖（葡萄糖/半乳糖）组成。 8、神经节苷脂是由鞘氨醇、脂肪酸、糖和唾液酸组成。 9、生物膜内的蛋白质疏水氨基酸朝向分子外侧，而亲水氨基酸朝向分子内侧。 10、生物膜主要由膜脂和膜蛋白组成。 11、膜脂一般包括磷脂、糖脂和固醇，其中以磷脂为主。 三、单项选择题鞘 1、神经节苷脂是（）A、糖脂 B、糖蛋白 C、脂蛋白 D、脂多糖 2、下列关于生物膜的叙述正确的是（） A、磷脂和蛋白质分子按夹心饼干的方式排列。 B、磷脂包裹着蛋白质，所以可限制水和极性分子跨膜转运。 C、磷脂双层结构中蛋白质镶嵌其中或与磷脂外层结合。 D、磷脂和蛋白质均匀混合形成膜结构。 3、跨膜蛋白与膜脂在膜内结合部分的氨基酸残基（） A、大部分是酸性 B、大部分是碱性 C、大部分是疏水性 D、大部分是糖基化 4、下列关于哺乳动物生物膜的叙述除哪个外都是正确的（） A、蛋白质和膜脂跨膜不对称排列 B、某些蛋白质可以沿膜脂平行移动 C、蛋白质含量大于糖含量 D、低温下生长的细胞，膜脂中饱和脂肪酸含量高 5、下列有关甘油三酯的叙述，哪一个不正确？（） A、甘油三酯是由一分子甘油与三分子脂酸所组成的酯 B、任何一个甘油三酯分子总是包含三个相同的脂酰基 C、在室温下，甘油三酯可以是固体，也可以是液体 D、甘油三酯可以制造肥皂 E、甘油三酯在氯仿中是可溶的 6、脂肪的碱水解称为（） A、酯化 B、还原C、皂化 D、氧化 E、水解 7、下列哪种叙述是正确的? （） A、所有的磷脂分子中都含有甘油基 B、脂肪和胆固醇分子中都含有脂酰基 C、中性脂肪水解后变成脂酸和甘油 D、胆固醇酯水解后变成胆固醇和氨基糖 E、碳链越长，脂酸越易溶解于水 8、一些抗菌素可作为离子载体，这意味着它们（） A、直接干扰细菌细胞壁的合成 B、对细胞膜有一个类似于去垢剂的作用 C、增加了细胞膜对特殊离子的通透性 D、抑制转录和翻译 E、仅仅抑制翻译 9、钠钾泵的作用是什么? （） A、Na＋输入细胞和将K＋由细胞内输出 B、将Na＋输出细胞 C、将K＋输出细胞 D、将K＋输入细胞和将Na+由细胞内输出 E、以上说法都不对 10、生物膜主要成分是脂与蛋白质，它们主要通过什么键相连？（）A、共价键 B、二硫键 C、氢键 D、离子键E、疏水作用 11、细胞膜的主动转运（） A、不消耗能量 B、需要ATP C、消耗能量(不单指ATP) D、需要GTP 四、是非题 1、自然界中常见的不饱和脂酸多具有反式结构。 （顺式） 2、天然脂肪酸的碳链骨架碳原子数目几乎都是偶数。? 3、质膜上糖蛋白的糖基都位于膜的外侧。? 4、细胞膜的内在蛋白通常比外周蛋白疏水性强。? ①胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。 ②脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加。 ③脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。 ④卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。 ⑤其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等。 5、缩短磷脂分子中脂酸的碳氢链可增加细胞膜的流动性。? 6、某细菌生长的最适温度是25℃，若把此细菌从25℃移到37℃的环境中，细菌细胞膜的流动性将增加。? 7、细胞膜的两个表面(外表面、内表面)有不同的蛋白质和不同的酶。?

基础生物化学习题

基础生物化学习题册 学院 专业： 学号： 姓名： 生物化学教研室汇编

第一章核酸的结构与功能 一、名词解释 1. 碱基堆积力 2. DNA的熔解温度（Tm） 3. 核酸的变性与复性 4. 增色效应与减色效应 5. 分子杂交 6. 查格夫法则（Chargaff's rules） 7．反密码环 8. 核酶 二、写出下列符号的中文名称 1. T m 2. m5C 3. 3′,5′-cAMP 4.ψ 5.dsDNA 6. ssDNA 7. tRNA 8. U 9. DHU 10. Southern-blotting 11. hn-RNA 12. cGMP 三、填空题 1. 构成核酸的基本单位是，由、和磷酸基连接而成。 2. 在核酸中，核苷酸残基以互相连接，形成链状分子。由于含氮碱基 具有，核苷酸和核酸在 nm波长附近有最大紫外吸收值。 3. 嘌呤环上的第_____位氮原子与戊糖的第_____位碳原子相连形成_______键， 通过这种键相连而成的化合物叫_______。 4. B-型结构的DNA双螺旋，每个螺旋有对核苷酸，螺距为，直径为。 5. 组成DNA的两条多核苷酸链是的，两链的碱基序列，其中与 配对，形成个氢键；与配对，形成个氢键。 6. 某DNA片段的碱基顺序为GCTACTAAGC，它的互补链顺序应为。 7. 维持DNA双螺旋结构稳定的因素主要是、和。

8. DNA在溶液中的主要构象为，此外还有、和三股螺旋，其中为左手螺旋。 9. t RNA的二级结构呈形，三级结构的形状像。 10. 染色质的基本结构单位是，由核心和它外侧盘绕的组成。核心由各两分子组成，核小体之间由相互连接，并结合有。 11. DNA复性过程符合二级反应动力学，其值与DNA的复杂程度成_____比。 12. 测定DNA一级结构主要有Sanger提出______法和MaxamGilbert提出_____法。 四、选择题 1. 自然界游离核苷酸中，磷酸最常见是位于：（） A．戊糖的C-5′上 B．戊糖的C-2′上 C．戊糖的C-3′上 D．戊糖的C-2′和C-5′上 E．戊糖的C-2′和C-3′上 2. 可用于测量生物样品中核酸含量的元素是：（） A．碳 B．氢 C ．氧 D．磷 E．氮 3. 大部分真核细胞mRNA的3′-末端都具有：（） A．多聚A B．多聚U C．多聚T D．多聚C E．多聚G 4. DNA Tm值较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致？ A．G+A B．C+G C．A+T D．C+T E．A+C 5. 某病毒核酸碱基组成为：A=27%，G=30%，C=22%，T=21%，该病毒为：（） A. 单链DNA B. 双链DNA C 单链RNA D. 双链RNA 6. DNA复性的重要标志是： A. 溶解度降低 B. 溶液粘度降低（） C. 紫外吸收增大 D. 紫外吸收降低 7. 真核生物mRNA 5’端帽子结构的通式是：（） A. m7A5’ppp5’(m)N B. m7G5’ppp5’(m)N C. m7A3’ppp5’(m)N D. m7G3’ppp5’(m)N 8. 下列哪种性质可用于分离DNA与RNA？（） A. 在NaCl溶液中的溶解度不同 B. 颜色不同 C. Tm值的不同 D. 旋光性的不同 9. DNA的Tm与介质的离子强度有关，所以DNA制品应保存在：（） A. 高浓度的缓冲液中 B. 低浓度的缓冲液中 C. 纯水中 D. 有机溶剂中 10. 热变性后的DNA：（） A. 紫外吸收增加 B. 磷酸二酯键断裂

基础生物化学复习题目及答案

第一章核酸 一、简答题 1、某DNA样品含腺嘌呤15、1%(按摩尔碱基计),计算其余碱基的百分含量。 2、DNA双螺旋结构就是什么时候,由谁提出来的？试述其结构模型。 3、DNA双螺旋结构有些什么基本特点？这些特点能解释哪些最重要的生命现象？ 4、tRNA的结构有何特点？有何功能？ 5、DNA与RNA的结构有何异同？ 6、简述核酸研究的进展,在生命科学中有何重大意义？ 7、计算(1)分子量为3 105的双股DNA分子的长度;(2)这种DNA一分子占有的体积;(3)这种DNA一分子占有的螺旋圈数。(一个互补的脱氧核苷酸残基对的平均分子量为618) 二、名词解释 变性与复性 分子杂交 增色效应与减色效应 回文结构 Tm cAMP Chargaff定律 三、判断题 1 脱氧核糖核苷中的糖苷3’位没有羟基。错 2、若双链DNA 中的一条链碱基顺序为pCpTpGpGpC,则另一条链为pGpApCpCpG。错 3 若属A 比属B 的Tm 值低,则属A 比属B 含有更多的A-T 碱基对。对 4 原核生物与真核生物的染色体均为DNA 与组蛋白的复合体。错 5 核酸的紫外吸收与pH 无关。错 6 生物体内存在的核苷酸多为5’核苷酸。对 7 用碱水解核苷酸可以得到2’与3’核苷酸的混合物。对 8 Z－型DNA 与B－型DNA 可以相互转变。对 9 生物体内天然存在的DNA 多为负超螺旋。对 11 mRNA 就是细胞种类最多,含量最丰富的RNA。错 14 目前,发现的修饰核苷酸多存在于tRNA 中。对 15 对于提纯的DNA 样品,如果测得OD260/OD280＜1、8,则说明样品中含有蛋白质。对 16 核酸变性或降解时,存在减色效应。错 18 在所有的病毒中,迄今为止还没有发现即含有RNA 又含有DNA 的病毒。对 四、选择题 4 DNA 变性后(A) A 黏度下降 B 沉降系数下降C浮力密度下降 D 紫外吸收下降 6 下列复合物中,除哪个外,均就是核酸与蛋白质组成的复合物(D) A 核糖体 B 病毒C端粒酶 D 核酶 9 RNA 经NaOH 水解的产物为(D) A 5’核苷酸B2’核苷酸C3’核苷酸 D 2’核苷酸与3’核苷酸的混合物 10 反密码子UGA 所识别的密码子为(C) A、ACU B、ACT C、UCA D TCA 13 反密码子GψA 所识别的密码子为(D) A、CAU B、UGC C、CGU D UAC

基础生物化学习题有答案

由于就是一个人加班整理,可能会有点错,请大家原谅,谢谢！ 基础生物化学习题 第二章核酸 (一)名词解释 核酸得变性与复性: 核酸得变性:在某些理化因素作用下,如加热,DNA 分子互补碱基对之间得氢键断裂,使DNA 双螺旋结构松散,变成单链得过程。 核酸得复性:变性DNA在适当条件下,两条互补链可重新恢复天然得双螺旋构象,这一现象称为复性,产生减色效应 增色效应:核酸变性后,由于双螺旋解体,碱基暴露,在260nm得吸光值比变性前明显升高得现象 减色效应:在DNA复性(恢复双链)得过程中则伴随着光吸收得减少 分子杂交:在一定条件下,具有互补序列得不同来源得单链核酸分子,按照碱基配对原则结合在一起成为杂交 (二)填空题 1.核酸得基本结构单位就是核苷酸____。 2.__m__RNA分子指导蛋白质合成,___t__RNA分子用作蛋白质合成中活化氨基酸得载体。 3.DNA变性后,紫外吸收_增加_ _,粘度_降低__、浮力密度_上升__,生物活性将_丧失_ _。 4.因为核酸分子具有_嘌呤碱基__、__嘧啶碱基_,所以在_260__nm处有吸收峰,可用紫外分光光度计测定。 5.mRNA就是以__DNA___为模板合成得,又就是_蛋白质______合成得模板。 6.维持DNA双螺旋结构稳定得主要因素就是_碱基堆积____,其次,大量存在于DNA分子中得弱作用力如_氢键____,_范德华力与_离 子键____也起一定作用。 7.tRNA得二级结构呈_三叶草__形,三级结构呈_倒L__形,其3＇末端有一共同碱基序列_CAA__其功能就是_携带活化得氨基酸__。 8.DNA在水溶解中热变性之后,如果将溶液迅速冷却,则DNA保持__单链__状态;若使溶液缓慢冷却,则DNA重新形成_双链 9、核酸完全水解后可得到__碱基____、_戊糖_____、_磷酸________三种组分。 (三)选择题 1.决定tRNA携带氨基酸特异性得关键部位就是:(D) A.–XCCA3`末端 B.TψC环; C.DHU环 D.反密码子环 2.构成多核苷酸链骨架得关键就是:(D) A.2′3′-磷酸二酯键 B. 2′4′-磷酸二酯键 C.2′5′-磷酸二酯键 D. 3′5′-磷酸二酯键 3.与片段TAGAp互补得片段为:(C) A.AGATp B.A TCTp C.TCTAp D.UAUAp 4.DNA变性后理化性质有下述改变:(B) A.对260nm紫外吸收减少 B.溶液粘度下降 C.磷酸二酯键断裂 D.核苷酸断裂 5.反密码子GU A,所识别得密码子就是:(D) A.CAU B.UGC C.CGU D.UAC (四)就是非判断题 (X )1.DNA就是生物遗传物质,RNA则不就是。 (X )2.脱氧核糖核苷中得糖环3’位没有羟基。 (√)3.核酸中得修饰成分(也叫稀有成分)大部分就是在tRNA中发现得。 ( X)4.DNA得T m值与AT含量有关,A T含量高则T m高。 (X )5.真核生物mRNA得5`端有一个多聚A得结构。 (√)6.B-DNA代表细胞内DNA得基本构象,在某些情况下,还会呈现A型、Z型与三股螺旋得局部构象。 (X )7.基因表达得最终产物都就是蛋白质。 第3章蛋白质 (一)名词解释 必需氨基酸:指得就是人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要,必须从食物中摄取得氨基酸 蛋白质得一级结构:指蛋白质多肽连中AA得排列顺序,包括二硫键得位置 蛋白质得变性:天然蛋白质因受物理、化学因素得影响,使蛋白质分子得构象发生了异常变化,从而导致生物活性得丧失以及物理、化学性质得异常变化。但一级结构未遭破坏,这种现象称为蛋白质得变性。 蛋白质得复性:;如果引起变性得因素比较温与,蛋白质构象仅仅就是有些松散时,当除去变性因素后,可根据热力学原理缓慢地重新自发折叠恢复原来得构象,这种现象称作复性 蛋白质得沉淀作用:蛋白质在溶液中靠水膜与电荷保持其稳定性,水膜与电荷一旦除去,蛋白质溶液得稳定性就被破坏,蛋白质就会从溶液中沉淀下来,此现象即为蛋白质得沉淀作用 (二) 填空题

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生物化学试题库 蛋白质化学 一、填空题 1．构成蛋白质的氨基酸有 20 种，一般可根据氨基酸侧链（R）的 大小分为非极性侧链氨基酸和极性侧 链氨基酸两大类。其中前一类氨基酸侧链基团的共同特怔是具有 疏水性；而后一类氨基酸侧链（或基团）共有的特征是具有亲水 性。碱性氨基酸（pH6～7时荷正电）有两3种，它们分别是赖氨 基酸和精。组氨基酸；酸性氨基酸也有两种，分别是天冬 氨基酸和谷氨基酸。 2．紫外吸收法（280nm）定量测定蛋白质时其主要依据是因为大多数可溶性蛋 白质分子中含有苯丙氨基酸、酪氨基酸或 色氨基酸。 3．丝氨酸侧链特征基团是－OH ；半胱氨酸的侧链基团是－SH ；组氨酸的侧链基团是 。这三种氨基酸三字母代表符号分别是 4．氨基酸与水合印三酮反应的基团是氨基，除脯氨酸以外反应产物 的颜色是蓝紫色；因为脯氨酸是 —亚氨基酸，它与水合印三酮的反 应则显示黄色。 5．蛋白质结构中主键称为肽键，次级键有、 、

氢键疏水键、范德华力、二硫键；次级键中属于共价键的是二硫键键。 6．镰刀状贫血症是最早认识的一种分子病，患者的血红蛋白分子β亚基的第六位 谷氨酸被缬氨酸所替代，前一种氨基酸为极性侧链氨基酸，后者为非极性侧链氨基酸，这种微小的差异导致红血蛋白分子在氧分压较低时易于聚集，氧合能力下降，而易引起溶血性贫血。 7．Edman反应的主要试剂是异硫氰酸苯酯；在寡肽或多肽序列测定中，Edman反应的主要特点是从N-端依次对氨基酸进行分析鉴定。 8．蛋白质二级结构的基本类型有α-螺旋、、β-折叠β转角无规卷曲 和。其中维持前三种二级结构稳定键的次级键为氢 键。此外多肽链中决定这些结构的形成与存在的根本性因与氨基酸种类数目排列次序、、 有关。而当我肽链中出现脯氨酸残基的时候，多肽链的αa-螺旋往往会中断。 9．蛋白质水溶液是一种比较稳定的亲水胶体，其稳定性主要因素有两个，分别是分子表面有水化膜同性电荷斥力 和。

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生物化学习题 蛋白质 —、填空题 1. 氨基酸的等电点（pl）是指—水溶液中，氨基酸分子净电荷为0时的溶液PH值。 2. 氨基酸在等电点时，主要以_兼性一离子形式存在,在pH>pI的溶液中，大部分以负/阴离子形式存在,在pH

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《《基础生物化学》试题》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、DNA 是遗传物质，而 RNA 则不是。（ ） 2、天然氨基酸都有一个不对称α -碳原子。（ ） 3、蛋白质降解的泛肽途径是一个耗能的过程，而蛋白酶对蛋白质的水解不需要 ATP 。（ ） 4、酶的最适温度是酶的一个特征性常数。（ ） 5、糖异生途径是由相同的一批酶催化的糖酵解途径的逆转。（ ） 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线-------------------------

6、哺乳动物无氧下不能存活，因为葡萄糖酵解不能合成 ATP。（） 7、DNA聚合酶和RNA聚合酶的催化反应都需要引物。（） 8、变性后的蛋白质其分子量也发生改变。（） 9、tRNA的二级结构是倒 L型。（） 10、端粒酶是一种反转录酶。（） 11、原核细胞新生肽链 N端第一个残基为 fMet，真核细胞新生肽链 N端为Met。（）

12、DNA复制与转录的共同点在于都是以双链 DNA为模板，以半保留方式进行，最后形成链状产物。（） 13、对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度。（） 14、对于任一双链 DNA分子来说，分子中的 G和C的含量愈高，其熔点（ Tm）值愈大。（） 15、DNA损伤重组修复可将损伤部位彻底修复。（） 16、蛋白质在小于等电点的 pH溶液中，向阳极移动，而在大于等电点的 pH 溶液中将向阴极移动。（） 17、酮体是在肝内合成，肝外利用。（）

基础生物化学习题及答案

《基础生物化学》习题 练习（一）蛋白质 一、填空 1．蛋白质具有的生物学功能是 、 、 、 、 、 、 和 等。 2．蛋白质的平均含氮量为 ，这是蛋白质元素组成的重要特点。 3．某一食品的含氮量为1.97%，该食品的蛋白质含量为 %。 4．组成蛋白质的氨基酸有 种，它们的结构通式为 ，结构上彼 此不同的部分是 。 5．当氨基酸处于等电点时，它以 离子形式存在，这时它的溶解 度 ，当pH>pI 时，氨基酸以 离子形式存在。 6．丙氨酸的等电点为6.02，它在pH8的溶液中带 电荷，在电场中向 极移动。 7．赖氨酸的pk 1(-COOH)为2.18，pk 2(3H N +-)为8.95，pk R (εH N + -)为10.53，其 等电点应是 。 8．天冬氨酸的pk 1(-COOH)为2.09，pk 2(3H N +-)为9.82，pk R (β-COOH)为3.86， 其等电点应是 。 9．桑格反应（Sanger ）所用的试剂是 ，艾德曼（Edman ）反应 所用的试剂是 。 10．谷胱甘肽是由 个氨基酸组成的 肽，它含有 个肽键。 它的活性基团是 。 11．脯氨酸是 氨基酸，与茚三酮反应生成 色产物。 12．具有紫外吸收能力的氨基酸有 、 和 。 一般最大光吸收在 nm 波长处。 13．组成蛋白质的20种氨基酸中，含硫的氨基酸有 和 两种。 能形成二硫键的氨基酸是 ，由于它含有 基团。 14．凯氏定氮法测定蛋白质含量时，蛋白质的含量应等于测得的氨素含量乘 以 。 二、是非 1．天氨氨基酸都具有一个不对称性的α-碳原子。（ ） 2．蛋白质分子中因含有酪氨酸，色氨酸和苯丙氨酸，所以在260nm 处有最大吸 收峰。（ ） 3．自然界中的氨基酸都能组成蛋白质。（ ） 4．蛋白质在280nm 处有紫外吸收是因为其中含有—SH —的氨基酸所致。（ ）

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生物化学习题(答案不太全） 第一章绪论 一、问答 1．什么是生物化学？它主要研究哪些内容？ 2．生物化学经历了哪几个发展阶段？各个时期研究的主要内容是什么？试举各时期一二例重大成就. 第二章蛋白质化学 一、问题 1．蛋白质在生命活动中有何重要意义？ 2．蛋白质是由哪些元素组成的？其基本结构单元是什么?写出其结构通式。3．蛋白质中有哪些常见的氨基酸?写出其中文名称和三字缩写符号，它们的侧链基团各有何特点?写出这些氨基酸的结构式。 4．什么是氨基酸的等电点，如何进行计算？ 5．何谓谷胱甘肽?简述其结构特点和生物学作用？ 6．什么是构型和构象？它们有何区别？ 7．蛋白质有哪些结构层次？分别解释它们的含义。 8．简述蛋白质的a—螺旋和b-折迭. 9．维系蛋白质结构的化学键有哪些?它们分别在哪一级结构中起作用？ 10．为什么说蛋白质的水溶液是一种稳定的亲水胶体？ 11．碳氢链R基在蛋白质构象中如何取向？ 12．多肽的骨架是什么原子的重复顺序，写出一个三肽的通式，并指明肽单位和氨基酸残基. 13．一个三肽有多少NH2和COOH端？牛胰岛素呢？ 14．利用哪些化学反应可以鉴定蛋白质的N—端和C—端？ 15．简述蛋白质变性与复性的机理，并概要说明变性蛋白质的特点。 16．简述蛋白质功能的多样性？ 17．试述蛋白质结构与功能的关系。 18．蛋白质如何分类，试评述之。 二、解释下列名称 1。蛋白质系数 2.变构效应 3。无规则卷曲 4。a—螺旋 5。〈 生物化学习题 一、最佳选择题：下列各题有A、B、C、D、E五个备选答案，请选择一个最佳答案。 1、蛋白质一级结构的主要化学键是（) A、氢键 B、疏水键 C、盐键 D、二硫键 E、肽键 2、蛋白质变性后可出现下列哪种变化（) A、一级结构发生改变 B、构型发生改变 C、分子量变小 D、构象发生改变 E、溶解度变大 3、下列没有高能键的化合物是（) A、磷酸肌酸 B、谷氨酰胺

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基础生物化学习题（上） 第一章蛋白质 一、知识要点 （一）氨基酸的结构 蛋白质是重要的生物大分子，其组成单位是氨基酸。组成蛋白质的氨基酸有20种，均为α-氨基酸。每个氨基酸的α-碳上连接一个羧基，一个氨基，一个氢原子和一个侧链R基团。20种氨基酸结构的差别就在于它们的R基团结构的不同。 根据20种氨基酸侧链R基团的极性，可将其分为四大类：非极性R基氨基酸（8种）；不带电荷的极性R基氨基酸（7种）；带负电荷的R基氨基酸（2种）；带正电荷的R基氨基酸（3种）。（二）氨基酸的性质 氨基酸是两性电解质。由于氨基酸含有酸性的羧基和碱性的氨基，所以既是酸又是碱，是两性电解质。有些氨基酸的侧链还含有可解离的基团，其带电状况取决于它们的pK值。由于不同氨基酸所带的可解离基团不同，所以等电点不同。 除甘氨酸外，其它都有不对称碳原子，所以具有D-型和L-型2种构型，具有旋光性，天然蛋白质中存在的氨基酸都是L-型的。酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸具有紫外吸收特性，在280nm处有最大吸收值，大多数蛋白质都具有这些氨基酸，所以蛋白质在280nm 处也有特征吸收，这是紫外吸收法定量测定蛋白质的基础。 氨基酸的α-羧基和α-氨基具有化学反应性，另外，许多氨基酸的侧链还含有羟基、氨基、羧基等可解离基团，也具有化学反应性。较重要的化学反应有：（1）茚三酮反应，除脯氨酸外，所有的α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应，生成蓝紫色化合物，脯氨酸与茚三酮生成黄色化合物。（2）Sanger反应，α-NH2与2,4-二硝基氟苯作用产生相应的DNB-氨基酸。（3）Edman反应，α-NH2与苯异硫氰酸酯作用产生相应的氨基酸的苯氨基硫甲酰衍生物（PIT-氨基酸）。Sanger反应和Edmen反应均可用于蛋白质多肽链N端氨基酸的测定。 氨基酸通过肽键相互连接而成的化合物称为肽，由2个氨基酸组成的肽称为二肽，由3个氨基酸组成的肽称为三肽，少于10个氨基酸肽称为寡肽，由10个以上氨基酸组成的肽称为多肽。（三）蛋白质的结构 蛋白质是具有特定构象的大分子，为研究方便，将蛋白质结构分为四个结构水平，包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。一般将二级结构、三级结构和四级结构称为三维构象或高级结构。 一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。肽键是蛋白质中氨基酸之间的主要连接方式，即由一个氨基酸的α-氨基和另一个氨基酸的α-之间脱去一分子水相互连接。肽键具有部分双键的性质，所以整个肽单位是一个刚性的平面结构。在多肽链的含有游离氨基的一端称为肽链的氨基端或N端，而另一端含有一个游离羧基的一端称为肽链的羧基端或C端。 蛋白质的二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构。最基本的二级结构类型有α-螺旋结构和β-折叠结构，此外还有β-转角和自由回转。右手α-螺旋结构是在纤维蛋白和球蛋白中发现的最常见的二级结构,每圈螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,螺旋中的每个肽键均参与氢键的形成以维持螺旋的稳定。β-折叠结构也是一种常见的二级结构，在此结构中，多肽链以较伸展的曲折形式存在，肽链（或肽段）的排列可以有平行和反平行两种方式。氨基酸之间的轴心距为0.35nm,相邻肽链之间借助氢键彼此连成片层结构。 结构域是介于二级结构和三级结构之间的一种结构层次，是指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域。 超二级结构是指蛋白质分子中的多肽链在三维折叠中形成有规则的三级结构聚集体。 蛋白质的三级结构是整个多肽链的三维构象，它是在二级结构的基础上，多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构。具有三级结构的蛋白质一般都是球蛋白，这类蛋白质的多肽链在三维空间中沿多个方向进行盘绕折叠，形成十分紧密的近似球形的结构，分子内部的空间只能容纳少数水分子，几乎所有的极性R 基都分布在分子外表面，形成亲水的分子外壳，而非极性的基团则被埋在分子内部，不与水接触。蛋白质分子中侧链R基团的相互作用对稳定球状蛋白质的三级结构起着重要作用。 蛋白质的四级结构指数条具有独立的三级结构的多肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构。在具有四级结构的蛋白质中，每一条具有三级结构的皑链称为亚基或亚单位，缺少一个亚基或亚基单独存在都不具有活性。四级结构涉及亚基在整个分子中的空间排布以及亚基之间的相互关系。 维持蛋白质空间结构的作用力主要是氢键、离子键、疏水作用力和范德华力等非共价键，又称次级键。此外，在某些蛋白质中还有二硫键，二硫键在维持蛋白质构象方面也起着重要作用。 蛋白质的空间结构取决于它的一级结构，多肽离岸主链上的氨基酸排列顺序包含了形成复杂的三维结构（即正确的空间结构）所需要的全部信息。 （四）蛋白质结构与功能的关系 不同的蛋白质，由于结构不同而具有不同的生物学功能。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的性质，功能与结构密切相关。 1．一级结构与功能的关系 蛋白质的一级结构与蛋白质功能有相适应性和统一性，可从以下几个方面说明： （1）一级结构的变异与分子病 蛋白质中的氨基酸序列与生物功能密切相关，一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。如镰刀型细胞贫血症，其病因是血红蛋白基因中的一个核苷酸的突变导致该蛋白分子中β-链第6位谷氨酸被缬氨酸取代。这个一级结构上的细微差别使患者的血红蛋白分子容易发生凝聚，导致红细胞变成镰刀状，容易破裂引起贫血，即血红蛋白的功能发生了变化。 （2）一级结构与生物进化 研究发现，同源蛋白质中有许多位置的氨基酸是相同的，而其它氨基酸差异较大。如比较不同生物的细胞色素C的一级结构，发现与人类亲缘关系接近，其氨基酸组成的差异越小，亲缘关系越远差异越大。 （3）蛋白质的激活作用 在生物体内，有些蛋白质常以前体的形式合成，只有按一定方式裂解除去部分肽链之后才具有生物活性，如酶原的激活。 2．蛋白质空间结构与功能的关系 蛋白质的空间结构与功能之间有密切相关性，其特定的空间结构是行使生物功能的基础。以下两方面均可说明这种相关性。 （1）.核糖核酸酶的变性与复性及其功能的丧失与恢复 核糖核酸酶是由124个氨基酸组成的一条多肽链，含有四对二硫键，空间构象为球状分子。将天然核糖核酸酶在8mol/L脲中用β-巯基乙醇处理，则分子内的四对二硫键断裂，分子变成一条松散的肽链，此时酶活性完全丧失。但用透析法除去β-巯基乙醇和脲后，此酶经氧化又自发地折叠成原有的天然构象，同时酶活性又恢复。 （2）血红蛋白的变构现象 血红蛋白是一个四聚体蛋白质，具有氧合功能，可在血液中运输氧。研究发现，脱氧血红蛋白与氧的亲和力很低，不易与氧结合。一旦血红蛋白分子中的一个亚基与O2结合，就会引起该亚基构象发生改变，并引起其它三个亚基的构象相继发生变化，使它们易于和氧结合，说明变化后的构象最适合与氧结合。 从以上例子可以看出，只有当蛋白质以特定的适当空间构象存在时才具有生物活性。 （五）蛋白质的重要性质 蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质取决于肽链上的可解离的R基团。不同蛋白质所含有的氨基酸的种类、数目不同，所以具有不同的等电点。当蛋白质所处环境的pH大于pI时，蛋白质

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第二章核酸 一?填空 1、tRNA的二级结构为 ______ 型，三级结构为________ 型。 2、TRNA运送氨基酸时与氨基酸相连的臂称为________ ，末端最后三个碱基排列顺序为_________ ，位于_________ 端。 3、核酸中富含修饰成分的是________ ，含帽子结构的是_________ o 4、B-DNA双链中一条链的方向是_______ ，另一条链的方向是，每______________ 对碱基旋转一圈，螺距为nm ，碱基平面与螺轴_____________ ，且位于螺旋的 侧，磷酸-脱氧核糖位于螺旋_________ 侧。 5、双螺旋结构稳定的作用力是________ 、_________ 、__________ o 6、任何有机体都含有_________ 和_________ 两种最基本的化学成分. 7、核酸根据其化学组成可分为 ________ 和_________ 两大类；核苷酸由_______ 和_ 和组成二 8细胞质中的RNA主要分为__________ 和和其中_________ 是具有传递遗传信息的作用；_________ 是转运氨基酸的工具；_________ 是和核糖体结合构 成蛋白质合成的场所。 9. ________________________________________________________ 在寡聚核苷酸5GACGTCACT3的互补序列为______________________________________ 。 10. DNA的紫外吸收峰是nm, 蛋白质是nm. 11. tRNA 分子3端有一共同的碱基序列其功能是 12. RNA中常见的碱基是, , ____________________ 和 二选择题: 1. RNA和DNA彻底水解后的产物________ A.核糖相同，部分碱基不同 B. C.部分碱基不同，核糖不同 D. E以上都不是碱基相同，核糖不同碱基不同，核糖相同 '5'磷酸二酯键

-临床检验生物化学习题及答案

习题： 一、名词解释 1.临床检验生物化学(Clinical Biochemistry) 2.组合试验(profile tests) 二、问答题 1.试述临床检验生物化学的研究领域。 2.试述临床检验生物化学在医学中的地位及应用。 3.简述临床检验生物化学的进展及发展趋势。 第一章绪论答案 一、名词解释 1. 临床检验生物化学(Clinical Biochemistry): 临床检验生物化学是在人 体正常生物化学基础上，研究病理状态下生物化学改变，寻找这些改变的 特征性标志并建立可靠实用检测方法，通过对这些特征性标志物的检测， 为健康评估、疾病预防、诊断、治疗、病情和预后判断等提供生物化学信 息和决策依据的一门学科。 2. 组合试验(profile tests): 在循证检验医学基础上，将某些疾病或器官 系统功能的有关检验项目，进行科学合理的组合，以便获取更全面完整的 病理生物化学信息的方法。如了解肝脏功能的组合试验。 二、问答题 1. 试述临床检验生物化学的研究领域。 临床检验生物化学的学科领域主要包括以下三方面： 1. 揭示有关疾病的病理生物化学改变，从本质上阐明疾病发生、发展、转归的生物化学机制，为疾病的预防、诊断、疗效及预后评估，提供理论基础。 2. 在上述研究基础上，寻找具有疾病特异性的生物化学标志物，并建立特异度、灵敏度高，简便而高性价比的检测方法，从而在临床开展有关项目的检测，提供反映这些标志物改变的客观数据。 3. 将检测项目的数据，转化为预防、诊断和疗效及预后评价信息。

2. 试述临床检验生物化学在医学中的地位及应用。 在医学中，临床生物化学是阐明疾病发生、发展及转归的分子机制，从本质上认识病变准确部位及具体环节，为寻找有效的预防和治疗靶点，疾病的诊断及病情和预后判断，提供理论基础的一门重要病理学学科。 其在医学中的应用主要包括：1. 揭示疾病发生的分子机制。2.通过对有关疾病生物化学改变的特征性生物标志检测方法的建立和实施，为判断有无及何种疾病提供客观依据。而动态观察这些标志物的改变，可对病情发展、转归、预后及治疗方案的制定和效果判断，提供依据。3. 临床检验生物化学技术，涵盖了当前医学研究中常用的主要方法技术。因此，也是医学特别是临床医学各个领域研究的一门共同性工具学科。 3. 简述临床检验生物化学的进展及发展趋势。 ①分子诊断学迅速发展，代表了的发展方向；②深入寻找高诊断特异性和灵敏性的新生物化学标志，提高诊断性能；③检测技术和方法的更新完善，更加及时、准确地提供检验结果；④全程质量管理；⑤以循证检验医学为基础，科学评价有关检测项目的诊断性能，合理有效地开展临床生物化学检验。 一、单项选择题(A型题) 1．转氨酶的辅酶是 A．磷酸吡哆醛 B．NADPH C．NADH D．FAD E．FMN 2．SI制中酶活性单位为 A．U/L B．Katal C．g/L D．ml/L E．pmol 3．酶的活性国际单位(U)是指 A．在25℃及其他最适条件下，每分钟催化lmol底物反应所需的酶量 B．在特定的条件下，每分钟催化1μmol底物发生反应所需的酶量 C．在37℃条件下，每分钟催化lmmol底物发生反应所需的酶量 D．在规定条件下，每秒钟催化lmol底物反应所需的酶量 E．在最适条件下，每小时催化lmol底物发生反应所需的酶量 4．目前我国临床实验室测定酶活性浓度推荐温度为 A．(25±0.1)℃

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基础生物化学习题集 第一章蛋白质化学 四、简答题 1、写出a-氨基酸的结构通式，并根据其结构通式说明其结构上的共同特点。答： 共同特点：羟基相邻的a碳原子（Ca）上都有一个氨基，因此称a-氨基酸。连接在a碳原子上的还有一个氢原子和一个可变的侧链，称R基，各种氨基酸的区别就在于R基不同。 2、在ph6.0时，对Gly、Ala、Glu、Lys、Leu、和His混合电泳，哪些氨基酸移向正极?哪些移向负极？哪些不移动或接近原点？ 答：基本不动的： Gly、Ala、Leu 移向正极的： Glu 移向负极的： Lys、His 3、什么是蛋白质的空间结构？蛋白质的空间结构与其生物功能有何关系？答：蛋白质的空间结构包括二级、三级和四级结构，是蛋白质在空间的形象。关系： ①一级结构是蛋白质生物学功能的基础，空间结构与蛋白质的功能表现有关。 ②蛋白质构象是其生物活性的基础，构象改变，其功能活性也随之改变。 ③构象破坏功能丧失 4、以细胞色素c为例简述蛋白质一级结构与生物进化的关系。 答：研究细胞色素c和其它同源蛋白质的同源序列发现，两种同源蛋白质中不同氨基酸残基的数量与两个物种系统发生的差异性成正比。亲缘关系越近，其氨基酸组成的差异越小；亲缘关系越远，氨基酸组成的差异越大。 5、试述维系蛋白质空间结构的作用力。 答：一级结构主要是肽键连接的氨基酸序列，二级结构除了肽键还有以氢键为主的作用力，三、四级主要靠氢键、范德华力、疏水作用、盐键作用力。 6、血红蛋白有什么功能？它的四级结构是什么样的？肌红蛋白有四级结构吗？简述其三级结构要点。 答：血红蛋白的功能：红细胞中的血红蛋白和氧气亲和力强，可与氧气结合随血液运输到全身各处，供组织细胞进行有氧呼吸，同时，还能将组织细胞呼吸作用产生的二氧化碳送出体外。 四级结构的样子：由4个亚基组成，2个亚基为a，2个亚基为β。 肌红蛋白没有四级结构

生物化学习题集

生物化学习题集 蛋白质化学习题集 一、选择题 1、在寡聚蛋白质中，亚基间的立体排布、相互作用以及接触部位间的空间结构称之谓( ) A、三级结构 B、缔合现象 C、四级结构 D、变构现象 2、形成稳定的肽链空间结构，非常重要的一点是肽键中的四个原子以及和它相邻的两个α-碳原子处于( ) A、不断绕动状态 B、可以相对自由旋转 C、同一平面 D、随不同外界环境而变化的状态 3、甘氨酸的解离常数是pK1=2.34, pK2=9.60 ，它的等电点（pI）是( ) A、7.26 B、5.97 C 、7.14 D、10.77 4、肽链中的肽键是：( ) A、顺式结构 B、顺式和反式共存 C、反式结构 5、维持蛋白质二级结构稳定的主要因素是：( ) A、静电作用力 B、氢键 C、疏水键 D、范德华作用力 6、蛋白质变性是由于（） A、一级结构改变 B、空间构象破坏 C、辅基脱落 D、蛋白质水解 7、必需氨基酸是对（）而言的。 A、植物 B、动物 C、动物和植物 D、人和动物 8、在下列所有氨基酸溶液中，不引起偏振光旋转的氨基酸是（） A、丙氨酸 B、亮氨酸 C、甘氨酸 D、丝氨酸 9、天然蛋白质中含有的20种氨基酸的结构（） A、全部是L－型 B、全部是D型 C、部分是L－型，部分是D－型 D、除甘氨酸外都是L－型 10、谷氨酸的pK’1(-COOH)为2.19，pK’2(-N+H3)为9.67，pK’3r(-COOH)为4.25，其pI 是（） A、4.25 B、3.22 C、6.96 D、5.93 11、在生理pH情况下，下列氨基酸中哪个带净负电荷？（） A、Pro B、Lys C、His D、Glu 12、天然蛋白质中不存在的氨基酸是（） A、半胱氨酸 B、瓜氨酸 C、丝氨酸 D、蛋氨酸 13、破坏α－螺旋结构的氨基酸残基之一是：（） A、亮氨酸 B、丙氨酸 C、脯氨酸 D、谷氨酸 14、当蛋白质处于等电点时，可使蛋白质分子的（） A、稳定性增加 B、表面净电荷不变 C、表面净电荷增加 D、溶解度最小 15、蛋白质分子中-S-S-断裂的方法是（） A、加尿素 B、透析法 C、加过甲酸 D、加重金属盐 三、问答题和计算题 1、为什么说蛋白质是生命活动最重要的物质基础？ 2、试比较较Gly、Pro与其它常见氨基酸结构的异同，它们对多肽链二级结构的形成有何影响？ 3、为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体？ 4、试举例说明蛋白质结构与功能的关系（包括一级结构、高级结构与功能的关系）。 5、什么是蛋白质的变性？变性的机制是什么？举例说明蛋白质变性在实践中的应用。