生物化學 問答題.doc

蛋白質化學四、問答題1什么是蛋白質的一級結構？為什么說蛋白質的一級結構決定其空間結構？2什么是蛋白質的空間結構？蛋白質的空間結構與其生物功能有何關系？3舉例說明蛋白質的結構與其功能之間的關系。4蛋白質的螺旋結構有何特點？5蛋白質的折疊結構有何特點？6簡述蛋白質變性作用的機制。7什么是蛋白質的變性作用？蛋白質變性后哪些性質會發(fā)生改變？8蛋白質有哪些重要功能。9下列試劑和酶常用于蛋白質化學的研究中：CNBr、異硫氰酸苯酯、丹黃酰氯、脲、6mol/L HCl、-巰基乙醇、水合茚三酮、過甲酸、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶。其中哪一個最適合完成以下各項任務？（1）測定小肽的氨基酸序列。（2）鑒定肽的氨基末端殘基。（3）不含二硫鍵的蛋白質的可逆變性；如有二硫鍵存在時還需加什么試劑？（4）在芳香族氨基酸殘基羧基側水解肽鍵。（4）在蛋氨酸殘基羧基側水解肽鍵。（5）在賴氨酸和精氨酸殘基羧基側水解肽鍵。10分別指出下列酶能否水解與其對應排列的肽，如能，則指出其水解部位。肽 酶(1)Phe-Arg-Pro 胰蛋白酶(2)Phe-Met-Leu 羧肽酶B(3)Ala-Gly-Phe 胰凝乳蛋白酶(4)Pro-Arg-Met 胰蛋白酶11用下列哪種試劑最適合完成以下工作:溴化氰、尿素、-巰基乙醇、胰蛋白酶、過酸、丹磺酰氯(DNS-Cl)、6mol/L鹽酸、茚三酮、苯異硫氰酸(異硫氰酸苯酯)、胰凝乳蛋白酶。(1)測定一段小肽的氨基酸排列順序(2)鑒定小于10-7克肽的N-端氨基酸(3)使沒有二硫鍵的蛋白質可逆變性。如有二硫鍵，應加何種試劑？(4)水解由芳香族氨基酸羧基形成的肽鍵(5)水解由甲硫氨酸羧基形成的肽鍵(6)水解由堿性氨基酸羧基形成的肽鍵12扼要解釋為什么大多數球狀蛋白質在溶液中具有下列性質。(1)在低pH時沉淀。(2)當離子強度從零逐漸增加時，其溶解度開始增加，然后下降，最后出現沉淀。(3)在一定的離子強度下，達到等電點pH值時，表現出最小的溶解度。(4)加熱時沉淀。(5)加入一種可和水混溶的非極性溶劑減小其介質的介電常數，而導致溶解度的減小。(6)如果加入一種非極性強的溶劑，使介電常數大大地下降會導致變性。13某種溶液中含有三種三肽：A肽：Tyr - Arg - Ser , B肽：Glu - Met - Phe 和C肽：Asp - Pro - Lys , - COOH基團的pKa 為3.8； -NH3基團的pKa為8.5。在哪種pH（2.0，6.0或13.0）下，通過電泳分離這三種多肽的效果最好？14利用陽離子交換層析分離下列每一對氨基酸，哪一種氨基酸首先被pH7緩沖液從離子交換柱上洗脫出來。（a）Asp和Lys（b）Arg和Met（c）Glu和Val（d）Gly和Leu（e）Ser和Ala15. 氨基酸的定量分析表明牛血清白蛋白含有0.58的色氨酸（色氨酸的分子量為204）。（a）試計算牛血清白蛋白的最小分子量（假設每個蛋白分子只含有一個色氨酸殘基）。（b）凝膠過濾測得的牛血清白蛋白的分子量為70，000，試問血清白蛋白分子含有幾個色氨酸殘基？16. 胃液（pH1.5）的胃蛋白酶的等電點約為1，遠比其它蛋白質低。試問等電點如此低的胃蛋白酶必須存在有大量的什么樣的官能團？何種氨基酸才能提供這樣的基團？17下列試劑和酶常用于蛋白質化學的研究中： CNBr 異硫氰酸苯酯 丹磺酰氯 脲 6mol/LHCl -巰基乙醇 水合茚三酮 過甲酸 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶其中哪一個最適合完成以下各項任務？（a）測定小肽的氨基酸序列。（b）鑒定肽的氨基末端殘基。（c）不含二硫鍵的蛋白質的可逆變性。若有二硫鍵存在時還需加什么試劑？（d）在芳香族氨基酸殘基羧基側水解肽鍵。（e）在蛋氨酸殘基羧基側水解肽鍵。（f）在賴氨酸和精氨酸殘基側水解肽鍵。18. 由下列信息求八肽的序列。（a）酸水解得 Ala，Arg，Leu，Met，Phe，Thr，2Val（b）Sanger試劑處理得DNP-Ala。（c）胰蛋白酶處理得Ala，Arg，Thr 和 Leu，Met，Phe，2Val。當以Sanger試劑處理時分別得到DNP-Ala和DNP-Val。（d）溴化氰處理得 Ala，Arg，高絲氨酸內酯，Thr，2Val，和 Leu，Phe，當用Sanger試劑處理時，分別得DNP-Ala和DNP-Leu。19. 下列變化對肌紅蛋白和血紅蛋白的氧親和性有什么影響？（a）血液中的pH由7.4下降到7.2。（b）肺部CO2分壓由6kPa（屏息）減少到2kPa（正常）。（c）BPG水平由5mM（平原）增加到8mM（高原）。20什么是蛋白質的沉淀作用？有哪些沉淀蛋白質的方法？各方法沉淀的機理是什么？21將Asp（pI2.98）、Gly（pI5.97）、Thr（pI6.53）、Lys（pI9.74）的pH為3.0的檸檬酸緩沖液，加到預先用同樣緩沖液平衡過的陽離子交換樹脂上，然后用該緩沖液洗脫此柱，問這四種氨基酸將按何種順序洗脫？22何謂蛋白質的變性？哪些因素會導致蛋白質的變性？蛋白質變性的機理是什么？變性蛋白質有何特征？舉例說明蛋白質變性的應用。23從Anfinsen的核糖核酸酶進行的變性與復性實驗可得到哪些結論？參考答案四、問答題參考答案1答：蛋白質一級結構指蛋白質多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序。因為蛋白質分子肽鏈的排列順序包含了自動形成復雜的三維結構（即正確的空間構象）所需要的全部信息，所以一級結構決定其高級結構。2答：蛋白質的空間結構是指蛋白質分子中原子和基團在三維空間上的排列、分布及肽鏈走向。蛋白質的空間結構決定蛋白質的功能?？臻g結構與蛋白質各自的功能是相適應的。3答：蛋白質的生物學功能從根本上來說取決于它的一級結構。蛋白質的生物學功能是蛋白質分子的天然構象所具有的屬性或所表現的性質。一級結構相同的蛋白質，其功能也相同，二者之間有統(tǒng)一性和相適應性。4答：（1）多肽鏈主鏈繞中心軸旋轉，形成棒狀螺旋結構，每個螺旋含有3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm，氨基酸之間的軸心距為0.15nm。（2）-螺旋結構的穩(wěn)定主要靠鏈內氫鍵，每個氨基酸的NH與前面第四個氨基酸的CO 形成氫鍵。（3）天然蛋白質的-螺旋結構大都為右手螺旋。5答：-折疊結構又稱為-片層結構，它是肽鏈主鏈或某一肽段的一種相當伸展的結構，多肽鏈呈扇面狀折疊。（1）兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈（或肽段）側向聚集在一起，通過相鄰肽鏈主鏈上的氨基和羰基之間形成的氫鍵連接成片層結構并維持結構的穩(wěn)定。（2）-折疊結構有平行排列和反平行排列兩種。（3）氨基酸之間的軸心距為0.35nm（反平行式）和0.325nm（平行式）。6答：維持蛋白質空間構象穩(wěn)定的作用力是次級鍵，此外，二硫鍵也起一定的作用。當某些因素破壞了這些作用力時，蛋白質的空間構象即遭到破壞，引起變性，但共價鍵不破壞，即二硫健與肽鍵保持完好。7答：蛋白質變性作用是指在某些因素的影響下，蛋白質分子的空間構象被破壞，并導致其性質和生物活性改變的現象。蛋白質變性后會發(fā)生以下幾方面的變化：（1）生物活性喪失；（2）理化性質的改變，包括：溶解度降低，因為疏水側鏈基團暴露；結晶能力喪失；分子形狀改變，由球狀分子變成松散結構，分子不對稱性加大；粘度增加；光學性質發(fā)生改變，如旋光性、紫外吸收光譜等均有所改變。（3）生物化學性質的改變，分子結構伸展松散，易被蛋白酶分解。8 答：蛋白質的重要作用主要有以下幾方面：（1）生物催化作用：酶是蛋白質，具有催化能力，新陳代謝的所有化學反應幾乎都是在酶的催化下進行的。（2）結構蛋白：有些蛋白質的功能是參與細胞和組織的建成。（3）運輸功能：如血紅蛋白具有運輸氧的功能。（4）運動功能：收縮蛋白（如肌動蛋白和肌球蛋白）與肌肉收縮和細胞運動密切相關。（5）激素功能：動物體內有些激素是蛋白質或多肽，是調節(jié)新陳代謝的生理活性物質。（6）免疫功能：抗體是蛋白質，能與特異抗原結合以清除抗原的作用，具有免疫功能。（7）貯藏蛋白：有些蛋白質具有貯藏功能，如植物種子的谷蛋白可供種子萌發(fā)時利用。（8）接受和傳遞信息：生物體中的受體蛋白能專一地接受和傳遞外界的信息。（9）控制生長與分化：有些蛋白參與細胞生長與分化的調控。（10）毒蛋白：能引起機體中毒癥狀和死亡的異體蛋白，如細菌毒素、蛇毒、蝎毒、蓖麻毒素等。9 答：（a）異硫氫酸苯酯；（b）丹磺酰氯；（c）脲、-巰基乙醇；（d）胰凝乳蛋白酶；（e）CNBr; （f）胰蛋白酶。10 答：（1）不能，因為Arg與Pro連接。（2）不能，因為羧肽酶B僅僅水解C-末端為Arg或Lys的肽。（3）不能，因為胰凝乳蛋白酶主要水解Phe，Trp，Tyr和Leu的羧基形成的肽鍵。（4）能，胰蛋白酶可作用于Arg和Met之間的肽鍵，產物為Pro-Arg和Met.11 答 (1)苯異硫氰酸（2）丹磺酰氯（3）尿素，如有二硫鍵應加-巰基乙醇使二硫鍵還原。（4）胰凝乳蛋白酶（5）溴化氰（6）胰蛋白酶12答（1）在低pH時，羧基質子化，這樣蛋白質分子帶有大量的凈正電荷，分子內正電荷相斥使許多蛋白質變性，并隨著蛋白質分子內部疏水基團向外暴露使蛋白質溶解度降低，因而產生沉淀。（2）加入少量鹽時，對穩(wěn)定帶電基團有利，增加了蛋白質的溶解度。但是隨著鹽離子濃度的增加，鹽離子奪取了與蛋白質結合的水分子，降低了蛋白質的水合程度，使蛋白質水化層破壞，而使蛋白質沉淀。（3）在等電點時，蛋白質分子之間的靜電斥力最小，所以其溶解度最小。（4）加熱會使蛋白質變性，蛋白質內部的疏水基團被暴露，溶解度降低。從而引起蛋白質沉淀。（5）非極性溶劑減少了表面極性基團的溶劑化作用，促使蛋白質分子之間形成氫鍵，從而取代了蛋白質分子與水之間的氫鍵。（6）介電常數的下降對暴露在溶劑中的非極性基團有穩(wěn)定作用，結果促使蛋白質肽鏈展開而導致變性。13答：pH=6.0比pH=2.0或pH=13.0時電泳能提供更好的分辨率。因為在pH6.0的條件下各肽帶有的凈電荷為：A肽+1，B肽1，C肽0；在pH2.0的條件下凈電荷分別為A肽+2，B肽+1，C肽+2，在pH13.0的條件下凈電荷分別為A肽2，B肽2，C肽2。14答：（a）Asp（b）Met（c）Glu（d）Gly（e）Ser15 答：（a）32,100g/mol（b）2 16.答：COO- ；Asp與Glu 17 答：（a）異硫氰酸苯酯。（b）丹磺酰氯。（c）脲；-巰基乙醇還原二硫鍵。（d）胰凝乳蛋白酶。（e）CNBr。 （f）胰蛋白酶18答：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe 19答：對肌紅蛋白氧親和性的影響：（a）降低 （b）增加 （c）降低20答：蛋白質在水溶液中可形成親水的膠體，蛋白質從膠體溶液析出的現象稱為蛋白質沉淀作用。沉淀蛋白質的方法有： 鹽析法：在蛋白質溶液中加入高濃度的強電解質溶液如硫酸銨、硫酸鈉等，蛋白質從溶液中產生沉淀。 機理：破壞了蛋白質分子表面的水化膜和雙電層（凈電荷），蛋白質溶液失去穩(wěn)定性而產生沉淀。 有機溶劑沉淀法：乙醇、丙酮等有機溶劑可使蛋白質產生沉淀。 機理：降低溶液的介電常數，也破壞了蛋白質的水化膜，蛋白質產生沉淀，但必須低溫操作，以防止蛋白質的變性。等電點沉淀法：用稀酸或稀堿調節(jié)蛋白質的溶液于某蛋白質等電點處，該蛋白質沉淀析出。機理：中和蛋白質表面水化膜。 重金屬沉淀法：蛋白質在等電點以上的pH下，易于重金屬產生沉淀。機理：重金屬與帶負電的蛋白質羧基結合產生不可逆沉淀。21答：在pH為3.0上述四種氨基酸帶電狀態(tài)分別為Asp（0）、Gly（）、Thr（）、Lys（），因而與陽離子交換樹脂結合的牢固程度從小到大排列為：Asp、GlyThr、Lys；因Thr為親水氨基酸，隨洗脫液的流動較Gly更易洗脫，故四種氨基酸的洗脫順序為：Asp Thr Gly Lys。22答：蛋白質變性作用是指天然的蛋白質在一些物理或化學因素的影響下，使其失去原有的生物學活性，并伴隨著其物理、化學性質的改變稱為蛋白質的變性。使蛋白質變性的因素有：（1）物理因素：加熱、劇烈的機械攪拌、輻射、超聲波處理等；（2）化學因素：強酸、強堿、重金屬、鹽酸胍、尿素、表面活性劑等。蛋白質變性的機理：維持蛋白質高級結構的次級鍵破壞，二級以上的結構破壞，蛋白質從天然的緊密有序的狀態(tài)變成松散無序的狀態(tài)，但一級結構保持不變。蛋白質變性后會發(fā)生以下幾方面的變化：（1）生物活性喪失；（2）理化性質的改變，包括：溶解度降低，結晶能力喪失；粘度增加；光學性質發(fā)生改變，如旋光性改變、紫外吸收增加； （3）側鏈反應增強； （4）對酶作用敏感，易被蛋白酶水解。蛋白質變性的應用： （1）加熱煮熟食物時食物蛋白質變性既有利于食物蛋白質的消化吸收，也可使食物中的致病菌中的蛋白質變性使其失去原有的生物學活性達到消毒滅菌的目的，使食物安全可靠；（2）酒精消毒也是微生物蛋白質在酒精作用下產生變性；（3）劇烈地攪打蛋清，蛋清變稠也是由于蛋清蛋白發(fā)生變性；（4）面團在搓揉過程中面筋蛋白質發(fā)生變性，體積增加，易混入氣體使面團變得松軟有彈性等。23答：Anfinsen的核糖核酸酶進行的變性與復性實驗證明：蛋白質的一級結構決定其高級結構，而特定的高級結構是蛋白質具有活性的基礎。核酸化學四、問答題1DNA熱變性有何特點？Tm值表示什么？2將核酸完全水解后可得到哪些組分?DNA和RNA的水解產物有何不同？3計算：T7噬菌體DNA，其雙螺旋鏈的相對分子質量為2.5107。計算DNA鏈的長度（設核苷酸的平均相對分子質量為650）。4在穩(wěn)定的DNA雙螺旋中，哪兩種力在維系分子立體結構方面起主要作用？5有二個DNA樣品，分別來自兩種未確認的細菌，兩種DNA樣品中的腺嘌呤堿基含量分別占它們DNA總堿基的32和17。這兩個DNA樣品的腺嘌呤，鳥嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶的相對比例是多少？其中哪一種DNA是取自溫泉（64）環(huán)境下的細菌，哪一種DNA是取自嗜熱菌？答案的依據是什么？6簡述tRNA二級結構的組成特點及其每一部分的功能。7簡述下列因素如何影響DNA的復性過程：（1）陽離子的存在；（2）低于Tm的溫度；（2）高濃度的DNA鏈。8計算(1)分子量為3105的雙股DNA分子的長度。（2）這種DNA一分子占有的螺旋圈數。（一個互補的脫氧核苷酸殘基對的平均分子量為618）.9試述與蛋白質生物合成有關的三種主要的RNA的生物功能。10如果人體有1014個細胞，每個體細胞的DNA量為6.4109個堿基對。試計算人體DNA的總長度是多少？是太陽-地球之間距離（2.2109公里）的多少倍？11列述DNA雙螺旋結構要點，并說明該螺旋模型提出的意義。12RNA的功能多樣性表現在哪幾方面？13以克為單位計算從地球延伸到月亮（約320,000km）這么長的雙鏈DNA的重量：已知雙鏈DNA每1000對核苷酸重110-18克，每對堿基對長0.34nm。14.解釋為什么雙鏈DNA變性時紫外吸收增加？參考答案四、問答題參考答案：1答：將DNA的稀鹽溶液加熱到70100幾分鐘后，雙螺旋結構即發(fā)生破壞，氫鍵斷裂，兩條鏈彼此分開，形成無規(guī)則線團狀，此過程為DNA的熱變性，有以下特點：變性溫度范圍很窄，260nm處的紫外吸收增加；粘度下降；生物活性喪失。Tm值代表核酸的變性溫度（熔解溫度、熔點）。在數值上等于DNA變性時摩爾磷消光值（紫外吸收）達到最大變化值半數時所對應的溫度。2答： (2.5107/650) 0.34 = 1.3 104nm = 13m。3. 答：（5）GCGCAATATTTTGAGAAATATTGCGC-3，含有回文序列；單鏈內可形成發(fā)卡結構；雙鏈可形成十字結構。4答：在穩(wěn)定的DNA雙螺旋中，堿基堆積力和堿基配對氫鍵在維系分子立體結構方面起主要作用。5. 答：一個DNA含量為32A、32T、18G和18C，另一個為17A、17T、33G和33C，均為雙鏈DNA。前一種取自溫泉的細菌，后一種取自嗜熱菌，因為其GC含量高，變性溫度高因而在高溫下更穩(wěn)定。6答：tRNA的二級結構為三葉草結構。其結構特征為：（1）tRNA的二級結構由四臂、四環(huán)組成。已配對的片斷稱為臂，未配對的片斷稱為環(huán)。（2）葉柄是氨基酸臂。其上含有CCA-OH3，此結構是接受氨基酸的位置。（3）氨基酸臂對面是反密碼子環(huán)。在它的中部含有三個相鄰堿基組成的反密碼子，可與mRNA上的密碼子相互識別。（4）左環(huán)是二氫尿嘧啶環(huán)（D環(huán)），它與氨基酰-tRNA合成酶的結合有關。（5）右環(huán)是假尿嘧啶環(huán)（TC環(huán)），它與核糖體的結合有關。（6）在反密碼子與假尿嘧啶環(huán)之間的是可變環(huán)，它的大小決定著tRNA分子大小。7答：（1）陽離子的存在可中和DNA中帶負電荷的磷酸基團，減弱DNA鏈間的靜電作用，促進DNA的復性；（2）低于Tm的溫度可以促進DNA復性；（3）DNA鏈濃度增高可以加快互補鏈隨機碰撞的速度、機會，從而促進DNA復性。8答：（1） （3105/61810）3.4165.0 （nm）（2） 3105/6181048.5（圈）9答：mRNA：信使RNA，它將DNA上的遺傳信息轉錄下來，攜帶到核糖體上，在那里以密碼的方式控制蛋白質分子中氨基酸的排列順序，作為蛋白質合成的直接模板； rRNA是核糖體RNA，與蛋白質共同形成核糖體，核糖體不僅是蛋白質合成的場所，還協助或參與了蛋白質合成的起始與轉肽反應；tRNA是轉運RNA，與合成蛋白質所需要的單體：氨基酸形成復合物，將氨基酸轉運到核糖體中mRNA的特定位置上。10答：（1）每個體細胞的DNA的總長度為：6.41090.34nm = 2.176109 nm= 2.176m（2）人體內所有體細胞的DNA的總長度為：2.176m1014 = 2.1761011km（3）這個長度與太陽-地球之間距離（2.2109公里）相比為：2.1761011/2.2109 = 99倍11答： DNA雙螺旋的結構特點有：（1）兩條反相平行的多核苷酸鏈圍繞同一中心軸互相纏繞形成右手螺旋； （2）每圈螺旋由10對堿基組成，雙螺旋的直徑為2nm，堿基堆積距離為 0.34nm，兩核苷酸之間的夾角是36； （3）堿基位于結構的內側，而親水的戊糖磷酸主鏈位于螺旋的外側，通過磷酸二酯鍵相連，形成螺旋的骨架； （4）堿基平面與軸垂直，糖環(huán)平面則與軸平行，雙螺旋結構表面有兩條螺形溝，一大一??； （5）堿基按A=T，GC配對互補，彼此以氫鍵相連。該螺旋提出的意義：直接揭示了遺傳信息的傳遞機制，引發(fā)了人類對生物遺傳性了解的一場革命。12答：RNA的功能多樣性表現于：（1） 控制蛋白質的生物合成：有三種RNA 參與了蛋白質的合成：rRNA：構成核糖體是蛋白質的合成場所； tRNA：在蛋白質合成過程中攜帶氨基酸參與蛋白質的合成， 是將mRNA的核苷順序翻譯成蛋白質的氨基酸順序的“適配器分子”； mRNA：是蛋白質合成的模板，指導蛋白質的合成。 （2） 作用于RNA轉錄后的加工：asRNA。 （3） 生物催化：核酶具有催化功能。 （4） 遺傳信息的加工與進化。 （5） 病毒RNA是遺傳信息的攜帶者。 13答：該DNA的堿基對數320,0001012/0.34=9.41017bp 該DNA的重量9.41013110189.4104(g)14答：DNA 分子中堿基上的共軛雙鍵使 DNA 分子具有吸收260 nm 紫外光的特性，在 DNA 雙螺旋結構中堿基藏 入螺旋內側，紫外吸收較弱。變性時 DNA 雙螺旋解開，于是堿基外露，更有利于紫外吸收，故而產生增色效應。酶化學四、問答題1簡述酶作為生物催化劑與一般化學催化劑的共性及其特性？2在很多酶的活性中心均有His殘基參與，請解釋？3怎樣證明酶是蛋白質？4對活細胞的實驗測定表明，酶的底物濃度通常就在這種底物的Km值附近，請解釋其生理意義？為什么底物濃度不是大大高于Km或大大低于Km呢？5為什么蠶豆必須煮熟后食用，否則容易引起不適？6新掰下的玉米的甜味是由于玉米粒中的糖濃度高?？墒顷碌挠衩踪A存幾天后就不那么甜了，因為50糖已經轉化為淀粉了。如果將新鮮玉米去掉外皮后浸入沸水幾分鐘，然后于冷水中冷卻，儲存在冰箱中可保持其甜味。這是什么道理？7由酶總濃度特定的某一酶促反應SP中，得到下表數據， S mol/LV(mol/L.min)6.2510615.07.5010556.31.0010460.01.0010374.91.0010275.01.0010175.01.0075.0求：(1)Vmax和Km；(2)為什么當 S1.010-2mol/L時，V為常數？(3) S0.1mol/L時,游離酶濃度E是多少？(4)當S=2.510-5mol/L.min 時，求反應前5分鐘內生成產物的總mol數。(5)當Et增加一倍時，Vmax與Km各是多少？8試述溫度、pH對酶促反應速度的影響及其影響機理。9什么是酶的專一性？酶的專一性分幾類？舉例說明。10比較酶的三種可逆抑制作用的作用特點。參考答案四、問答題1答：（1）共性：用量少而催化效率高；僅能改變化學反應的速度，不改變化學反應的平衡點，酶本身在化學反應前后也不改變；可降低化學反應的活化能。 （2）特性：酶作為生物催化劑的特點是催化效率更高，具有高度的專一性，因容易失活而具有反應條件溫和性，活力可調節(jié)控制并與輔助因子有關。2答：酶蛋白分子中組氨酸的側鏈咪唑基pK值為6.07.0,在生理條件下，一半解離，一半不解離，因此既可以作為質子供體（不解離部分），又可以作為質子受體（解離部分），既是酸，又是堿，可以作為廣義酸堿共同催化反應，因此常參與構成酶的活性中心。3答：（1）酶能被酸、堿及蛋白酶水解，水解的最終產物都是氨基酸，證明酶是由氨基酸組成的。（2）酶具有蛋白質所具有的顏色反應，如雙縮脲反應、茚三酮反應、米倫反應、乙醛酸反應。（3）一切能使蛋白質變性的因素，如熱、酸堿、紫外線等，同樣可以使酶變性失活。（4）酶同樣具有蛋白質所具有的大分子性質，如不能通過半透膜、可以電泳等。（5）酶同其他蛋白質一樣是兩性電解質，并有一定的等電點?？傊?，酶是由氨基酸組成的，與其他已知的蛋白質有著相同的理化性質，所以酶的化學本質是蛋白質。4答：據VS的米氏曲線，當底物濃度大大低于Km值時，酶不能被底物飽和，從酶的利用角度而言，很不經濟；當底物濃度大大高于Km值時，酶趨于被飽和，隨底物濃度改變，反應速度變化不大，不利于反應速度的調節(jié)；當底物濃度在Km值附近時，反應速度對底物濃度的變化較為敏感，有利于反應速度的調節(jié)。5蠶豆等某些植物種子含有胰蛋白酶抑制劑，煮熟后胰蛋白酶抑制劑被破壞，否則食用后抑制胰蛋白酶活性，影響消化，引起不適。6答：采下的玉米在沸水中浸泡數分鐘，可以使其中將糖轉化成淀粉的酶基本失活，而后將玉米存放在冰箱中，可以使殘存的酶處于一種低活性狀態(tài)，從而保持了玉米的甜度。7答：(1)從表中數據呈現規(guī)律可以看出，該酶促反應動力學符合米氏方程。當S0.01mol/L，反應速度不隨S的變化而變化，即達到最大反應速度：Vmax75.0(mol/L.min)根據米氏方程VVmaxS/（Km+S），將S6.25105 mol/L，V15.0mol/L.min代人方程，得：Km2.5105mol/L(2)當S1.010-2mol/L，此時酶完全被底物結合并達到飽和，即EtES，增加S并不使ES增加，酶促反應速度達到最大。(3) S0.1mol/L時，游離酶濃度EEtES=0 (4)當S=2.510-5mol/L.min 時，反應初速度：V=752.5105/(2.510-52.5105)37.5mol/L.min反應前5分鐘生成的產物量為37.55187.5mol/L(5)當Et增加一倍時，Vmax也增加一倍，即150mol/L.minKm與酶濃度無關，保持不變。8答：溫度：酶促反應速度存在著最適反應溫度，當溫度低于此溫度，反應速度隨溫度的增加而增加；高于此溫度，反應速度隨溫度的增加而降低。 機理：低溫下，溫度升高，反應體系中的活化分子數增加，反應速度增加；當溫度增加到一定程度時，引起酶變性失活，反應速度下降。pH：大多數酶促反應速度也存在最適反應pH，在此pH下，酶促反應速度達到最大。機理：pH影響酶活性中心解離基團的解離狀態(tài)，從而影響與底物的結合狀態(tài)與反應活性；極端的pH下可導致酶變性失活。 S：在酶的總濃度一定時，較低濃度下反應速度隨濃度的增加而增加，但增加的趨勢越來越小，最后達到最大反應速度。機理：在酶濃度一定條件下，當底物濃度較低時，底物濃度增加，ES也隨之增加，V=k3ES，速度增加；當底物濃度較高時，ES不再隨底物濃度增加而增加，即酶被底物飽和，此時酶促反應速度達到最大。E：在底物充足時，酶促反應速度隨酶濃度的增加而呈直線上升。 機理：當S遠大于E時，E增加，ES增加，速度增加。 激活劑與抑制劑：激活劑加快化學反應速度，抑制劑降低反應速度機理：激活劑通過激活酶或底物、抑制產物等方式加快正反應速度；抑制劑通過與酶可逆或不可逆結合改變酶的空間結構從而抑制酶的活性而達到降低反應速度。9、什么是酶的專一性？酶的專一性分幾類？舉例說明。答：酶的專一性：酶對所作用的底物的選擇性，一種酶只作用于一種或一類底物。根據酶對底物的選擇對象不同，酶的專一性分為：絕對專一性：一種酶選擇一種底物發(fā)生作用。如尿酶只水解尿素。相對專一性；一種酶選擇一類底物發(fā)生作用，又分鍵的專一性和基團專一性。鍵的專一性：酶對所作用的底物的鍵具有選擇性，如：酯酶只作用于酯鍵?；鶊F專一性：酶對所作用的底物的鍵及其鍵一側或兩側的基團具有選擇性。如胰蛋白酶作用于肽鍵時選擇肽鍵的羧基端氨基酸為賴氨酸或精氨酸。立體專一性：酶對所作用的底物的立體構型具有選擇性。如：L氨基酸氧化酶只作用于L氨基酸.幾何專一性：酶對作用的底物的順反異構體的選擇性。如順烏頭酸只作用于順式烏頭酸。10比較酶的三種可逆抑制作用的作用特點。答：酶的可逆抑制分為三類：（1）競爭性抑制： A、抑制劑I與底物S在化學結構上相似，能與底物S競爭酶E分子活性中心的結合基團. B、抑制程度取決于抑制劑與底物的濃度比、ES和EI的相對穩(wěn)定性；C、加大底物濃度，可使抑制作用減弱甚至消除；D、此抑制劑存在下， Vmax不變，Km增加。（2）非競爭性抑制： A、I和S在結構上一般無相似之處，I常與酶分子上結合基團以外的化學基團結合，這種結合并不影響底物和酶的結合；B、Km值不變，Vmax值變小，增加底物濃度并不能減少I對酶的抑制。（3）反競爭性抑制 A、反競爭性抑制劑必須在酶結合了底物之后才能與酶與底物的中間產物結合，該抑制劑與單獨的酶不結合；B、反競爭性抑制劑存在下，Km、Vmax都變小。04 維生素與輔酶 四、問答題1請寫出維生素B1、B2的名稱及它們的輔酶形式，它們是什么酶的輔酶。 2人對煙酸（尼克酸）的需要量為每天7.5毫克。當飲食中給予足量的色氨酸時，尼克酸的需要量可以降低。由此觀察，尼克酸與色氨酸的代謝有何聯系？當飲食是以玉米為主食，而肉類很少時，人們易得癩皮病，為什么這種情況會導致尼克酸的缺乏，你能給予說明嗎？3在一個典型的實驗中，給予鴿子的一種實驗飼料，浙漸地發(fā)現它們無法推持平衡及協調。而且它們的血液及腦中的丙酮酸比正常鴿子高出許多。若喂給鴿子肉汁，則此癥狀可以防止或改善。你能解釋這個現象嗎？4試述磺胺類藥物抗菌的作用原理5將下列化學名稱與B族維生素及其輔酶形式相匹配？（A）泛酸；（B）煙酸；（C）葉酸；（D）硫胺素；（E）核黃素；（F）吡哆素；（G）生物素。（1）B1 ；（2）B2 ；（3）B3 ；（4）B5 ；（5）B6 ； （6）B7 ；（7）B11； （8）B12。()FMN；()FAD；()NAD+；()NADP+；()CoA；()PLP；()PMP；()FH2，FH4；()TPP。6為什么維生素A及D可好幾個星期吃一次，而維生素B復合物就必須經常補充？7角膜軟化癥是因維生素A缺乏，而使眼球乾燥及失去光澤，甚至造成失明。這種疾病危害很多小孩，但很少影響大人。在熱帶地區(qū)，每年約有10000個年紀18到36個月的小孩，因罹患此病而致瞎，相反大人即使食用維生素A缺乏的食物2年以上，結果只是患有夜盲癥而已。當給予維生素A，則夜盲癥很容易消失。請您解釋為什么維生素A缺乏對小孩及大人的影響的差異會這么大？8腎性骨發(fā)育不全，或稱腎性佝樓癥，這種疾病主要是骨骼礦物質排除過多。腎病患者，即使給予均衡飲食，仍然會有腎性骨發(fā)育不全發(fā)生。請問哪一種維生素與骨骼礦物質化有關？為什么腎臟受損會造成骨骼礦物質排除過多。9何謂維生素缺乏癥？試分析其產生原因。10簡述維生素A、D、B1、B2、PP、C的生理功能與缺乏癥。11列表說明B族維生素與輔酶的關系。參考答案四、問答題1. 答：B1稱為硫胺素，輔酶名稱為硫胺素焦磷酸，它是脫羧酶的輔酶。B2稱為核黃素，輔酶為黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），為氧化還原酶的輔酶。2. 答：煙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。3. 答：硫胺素缺乏。肉汁中含有硫胺素。4. 磺胺類藥物與葉酸的組成成分對氨基苯甲酸的化學結構類似。因此，磺胺類藥物可與對氨基苯甲酸競爭細菌體內的二氫葉酸合成酶，從而競爭性抑制該酶的活性，使對于磺胺類敏感的細菌很難利用對氨基苯甲酸合成細菌生長所必需的二氫葉酸，最終抑制了細菌的生長和繁殖。人體所必需的葉酸是從食物中獲得的，人體不合成葉酸，所以人體用磺胺類藥物只是影響了磺胺類敏感的細菌的生長繁殖，而對人體的影響很小，達到治病的目的。5答：（A）（3）（）； （B）（4）（），（）；（C）（7）（）； （D）（1）（）；（E）（2）（），（）； （F）（5）（），（）；（G）（6）。6. 答：維生素A和D是脂溶性的維生素，可以貯存。但B族維生素是水溶性的，不能貯存，即維生素B復合物的高溶解度導致了其快速排泄，所以必須經常補充。7. 答：成熟的肝臟儲存維生素A多。8. 答：維生素D3；受損的腎臟妨礙維生素D3完全羥化形成其生物活性形式。9.答：機體因缺乏維生素導致的疾病稱為維生素缺乏癥。產生原因：(1)維生素的攝入量不足：偏食、挑食、食物加工或儲藏不當導致食物中維生素損失等；(2)維生素的吸收障礙：脂肪吸收不良易導致脂溶性維生素的缺乏；(3)特殊生理狀態(tài)下需要量增加而補充不足：哺乳期婦女、生長發(fā)育旺盛的嬰幼兒、青少年、病人的恢復時期都需要增加維生素的攝入量而補充不足時；(4)食物以外的維生素供給不足：長期服用抗菌素的病人易導致腸道細菌生成不良，由腸道細菌合成的維生素可能缺乏。10答：Vit A 是視覺細胞內感受弱光的物質視紫紅質的組成成分，也是維持上皮組織的結構與功能所必需的物質。缺乏Vit A導致“夜盲癥”、干眼病、皮膚干燥、毛發(fā)脫落。 Vit D的主要的作用是：促進鈣及磷的吸收，有利于骨的生成、鈣化。缺乏Vit D時，兒童可發(fā)生佝僂病，成人引起軟骨病 Vit B1以TPP 形式參與糖代謝，為丙酮酸、-酮戊二酸氧化脫羧酶系的輔酶，Vit B1還可抑制膽堿酯酶的活性，減少乙酰膽堿水解。乙酰膽堿有增加腸道蠕動及腺體分泌的作用，有助于消化。缺 Vit B1 ，TPP 不能合成，糖類物質代謝中間產物-酮酸不能氧化脫羧而堆積，造成 “ 腳氣病 ” ，另外還導致消化液分泌減少，腸胃蠕動減少，出現食欲不振，消化不良。 Vit B2以輔酶 FMN 及 FAD 的形式參與體內各類氧化還原反應，與糖、脂和氨基酸代謝密切相關，在代謝中主要起氫傳遞體的作用。Vit B2 缺乏時，可引起口角炎、唇炎、陰囊炎、羞明等癥。 Vit PP以輔酶NAD+ 和 NADP+ 參與代謝，在體內是多種不需氧脫氫酶的輔酶，分子中的尼克酰胺部分具有可逆的加氫及脫氫的特性。人類 Vit PP 缺乏癥稱為癩（糙）皮?。╬ellagra），PP 來自于拉丁文癩皮病防治一詞（pellagra preventalive）， 癩皮病主要表現是皮炎、腹瀉及癡呆。 VitC 1、是膠原脯氨酸羥化酶及膠原賴氨酸羥化酶所必需的輔助因子。如果缺乏會因膠原蛋白合成異常導致皮膚易損傷，牙齒易松動，毛細血管破裂及創(chuàng)傷不易愈合，即所謂的壞血病。2、Vit C參與體內氧化還原反應，是重要的還原劑；Vit C 能起到保護巰基的作用，它能使巰基酶的 SH 維持還原狀態(tài)；也可在谷胱甘肽還原酶作用下，促使氧化型（G-S-S-G）還原為還原型谷胱甘肽（GSH）。還原型 G-SH 能使細胞膜的脂質過氧化物還原，起保護細胞膜的作用。3、VitC 能使紅細胞中的高鐵血紅蛋白（MHb） 還原為血紅蛋白（Hb），使其恢復對氧的運輸。4、Vit C 能保護維生素A 、E 免遭氧化，還能促使葉酸轉變成為有活性的四氫葉酸。Vit C 缺乏時可患壞血病，主要為膠原蛋白合成障礙所致，可出現皮下出血、肌肉脆弱等癥。11答：B族維生素與輔酶關系見下表所示：維生素化學名稱輔 酶酶生化反應B1硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)脫羧酶脫CO2B2核黃素黃素單核苷酸(FMN)脫氫酶傳遞2H黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)B6吡哆醛磷酸吡哆醛轉氨酶傳遞NH2B12鈷胺素B12輔酶變位酶轉移CH3H生物素生物胞素羧化酶傳遞CO2PP煙酸與煙酰胺煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)脫氫酶傳遞2H煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）B3泛酸輔酶A(CoA)硫激酶傳遞酰基B11葉酸四氫葉酸(FH4)轉移酶傳遞一碳單位硫辛酸硫辛酸硫辛酸酮酸脫羧酶乙?；d體05 糖代謝 四、問答題1糖代謝和脂代謝是通過那些反應聯系起來的？2什么是乙醛酸循環(huán)？有何意義？3磷酸戊糖途徑有什么生理意義？4為什么說三羧酸循環(huán)是糖、脂和蛋白質三大物質代謝的共同通路？5糖分解代謝可按EMP-TCA途徑進行，也可按磷酸戊糖途徑，決定因素是什么？6試說明丙氨酸的成糖過程。7琥珀酰CoA的代謝來源與去路有哪些？8ATP是果糖磷酸激酶的底物，為什么ATP濃度高，反而會抑制果糖磷酸激酶？9葡萄糖的第二位碳用14C標記，在有氧情況下進行徹底降解。問經過幾輪三羧酸循環(huán)，該同位素碳可作為CO2釋放？10 檸檬酸循環(huán)中并無氧參加，為什么說它是葡萄糖的有氧分解途徑？11人血漿中的葡萄糖大約維持在5mM。而在肌肉細胞中的游離葡萄糖濃度要低得多。細胞內的葡萄糖濃度為什么如此之低？臨床上常用靜脈注射葡萄糖來補充病人食物來源，由于葡萄糖轉換為葡萄糖-6-磷酸要消耗ATP的，那么臨床上卻不能直接靜脈注射葡萄糖-6-磷酸呢？12. 增加以下各種代謝物的濃度對糖酵解有什么影響？（a）葡萄糖-6-磷酸 （b） 果糖-1.6-二磷酸 （C） 檸檬酸 （d） 果糖-2.6-二磷酸13. 把C-1位用14C標記的葡萄糖與能進行糖酵解的無細胞提取物共同溫育，標記物出現在丙酮酸的什么位置？14. 盡管O2沒有直接參與檸檬酸循環(huán)，但沒有O2的存在，檸檬酸循環(huán)就不能進行，為什么？15. 通過將乙酰CoA加入到只含有酶、輔酶和檸檬酸循環(huán)中間產物的無細胞體系中，能否凈合成草酰乙酸？16. 雞蛋清中的抗生物素蛋白對生物素的親和力極高，如果將該蛋白加到肝臟提取液中，對丙酮酸經糖異生轉化為葡萄糖有什么影響？17 用14C標記葡萄糖第3碳原子，將這種14C標記的G在無氧條件下與肝勻漿保溫，那么產生的乳酸分子中哪個碳原子將帶上14C標記？如果肝勻漿通入氧氣，則乳酸將繼續(xù)氧化，所含的標記碳原子將在哪步反應中脫下的CO2帶上14C標記？若14C標記在葡萄糖的第2碳原子上，同樣的勻漿通入氧氣，則標記碳原子將在第幾次TCA循環(huán)中的第幾步反應中脫下CO2含14C標記?（說明：因word 文檔不便進行結構式處理，故未寫結構，同學們做此題應寫明一些關鍵結構予以說明上述文字，下面第2題也類似。）18寫出由乳酸、酮戊二酸異生產生葡萄糖的反應途徑和總反應式。19為什么說肝臟是維持血糖的重要器官 ？20糖酵解途徑有何意義？三羧酸循環(huán)有何意義？磷酸戊糖途徑有何意義？TCA循環(huán)的生理意義：21磷酸戊糖途徑意義：22何謂糖的異生作用？糖的異生作用有何意義？23從B族維生素與糖代謝的關系說明“久食白米，令人身軟”的道理。參考答案四、問答題1答：（1）糖酵解過程中產生的磷酸二羥丙酮可轉變?yōu)榱姿岣视?，可作為脂肪合成中甘油的原料。?）有氧氧化過程中產生的乙酰CoA是脂肪酸和酮體的合成原料。（3）脂肪酸分解產生的乙酰CoA最終進入三羧酸循環(huán)氧化。（4）酮體氧化產生的乙酰CoA最終進入三羧酸循環(huán)氧化。（5）甘油經磷酸甘油激酶作用后，轉變?yōu)榱姿岫u丙酮進入糖代謝。2答：乙醛酸循環(huán)是有機酸代謝循環(huán)，它存在于植物和微生物中，可分為五步反應，由于乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)有一些共同的酶系和反應，將其看成是三羧酸循環(huán)的一個支路。循環(huán)每一圈消耗2分子乙酰CoA，同時產生1分子琥珀酸。琥珀酸產生后，可進入三羧酸循環(huán)代謝，或經糖異生途徑轉變?yōu)槠咸烟且胰┧嵫h(huán)的意義：（1）乙酰CoA經乙醛酸循環(huán)可以和三羧酸循環(huán)相偶聯，補充三羧酸循環(huán)中間產物的缺失。（2）乙醛酸循環(huán)是微生物利用乙酸作為碳源的途徑之一。（3）乙醛酸循環(huán)是油料植物將脂肪轉變?yōu)樘呛桶被岬耐緩健?答：（1）產生的5-磷酸核糖是生成核糖，多種核苷酸，核苷酸輔酶和核酸的原料。（2）生成的NADPH+H+是脂肪酸合成等許多反應的供氫體。（3）此途徑產生的4-磷酸赤蘚糖與3-磷酸甘油酸可以可成莽草酸，進而轉變?yōu)榉枷阕灏被?。?）途徑產生的NADPH+H+可轉變?yōu)镹ADH+H+，進一步氧化產生ATP，提供部分能量。4答：（1）三羧酸循環(huán)是乙酰CoA最終氧化生成CO2和H2O的途徑。（2）糖代謝產生的碳骨架最終進入三羧酸循環(huán)氧化。（3）脂肪分解產生的甘油通過酵解產生丙酮酸，后者轉化成乙酰CoA后再進入三羧酸循環(huán)氧化，脂肪酸經-氧化產生乙酰CoA也需進入三羧酸循環(huán)才能氧化。（4）蛋白質分解產生的氨基酸經脫氨后碳骨架可進入三羧酸循環(huán)，同時，三羧酸循環(huán)的中間產物可作為氨基酸的碳骨架接受氨后合成必需氨基酸。所以，三羧酸循環(huán)是三大物質代謝共同通路。5答：糖分解代謝可按EMP-TCA途徑進行，也可按磷酸戊糖途徑，決定因素是能荷水平，能荷低時糖分解按EMP-TCA途徑進行，能荷高時可按磷酸戊糖途徑。6答：丙氨酸成糖是體內很重要的糖異生過程。首先丙氨酸經轉氨作用生成丙酮酸，丙酮酸進入線粒體轉變成草酰乙酸。但生成的草酰乙酸不能通過線粒體膜，為此須轉變成蘋果酸或天冬氨酸，后二者到胞漿里再轉變成草酰乙酸。草酰乙酸轉變成磷酸烯醇式丙酮酸，后者沿酵解路逆行而成糖?？傊彼岢商琼毾让摰舭被?，然后繞過“能障”及“膜障”才能成糖。7答：（1）琥珀酰CoA主要來自糖代謝，也來自長鏈脂肪酸的 -氧化。奇數碳原子脂肪酸，通過氧化除生成乙酰CoA，后者進一步轉變成琥珀酰CoA。此外，蛋氨酸，蘇氨酸以及纈氨酸和異亮氨酸在降解代謝中也生成琥珀酰CoA。（2）琥珀酰CoA的主要代謝去路是通過檸檬酸循環(huán)徹底氧化成CO2和H2O。琥珀酰CoA在肝外組織，在琥珀酸乙酰乙酰CoA轉移酶催化下，可將輔酶A轉移給乙酰乙酸，本身成為琥珀酸。此外，琥珀酰CoA與甘氨酸一起生成-氨基-酮戊酸（ALA），參與血紅素的合成。8果糖磷酸激酶是EMP途徑中限速酶，EMP途徑是分解代謝，總的效應是放出能量的，ATP濃度高表明細胞內能荷較高，因此抑制果糖磷酸激酶，從而抑制EMP途徑。9第二輪循環(huán)10檸檬酸循環(huán)中有幾處反應是底物脫氫生成NADH和FADH2，如異檸檬酸草酰琥珀酸；-酮戊二酸琥珀酰CoA；琥珀酸延胡索酸；L-蘋果酸草酰乙酸。NADH和FADH2必須通過呼吸鏈使H與氧結合成水，否則就會造成NADH和FADH2的積累，使檸檬酸循環(huán)的速度降低，嚴重時完全停止。11答：因為進入肌肉細胞的葡萄糖常常被磷酸化，葡萄糖一旦磷酸化就不能從細胞內逃掉。在pH7時，葡萄糖-6-磷酸的磷酸基團解離，分子帶凈的負電荷。由于膜通常對帶電荷的分子是不通透的，所以葡萄糖-6-磷酸就不能從血流中進入細胞，因此也就不能進入酵解途徑生成ATP。12. 答：（a）最初葡萄糖-6-磷酸濃度的增加通過增加葡萄糖6-磷酸異構酶的底物水平以及以后的酵解途徑的各步反應的底物水平也隨之增加