魯東大學(xué)生物化學(xué)期末復(fù)習(xí)資料試題大題答案

1、-作者xxxx-日期xxxx魯東大學(xué)生物化學(xué)期末復(fù)習(xí)資料試題大題答案【精品文檔】蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系解答一（1）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)決定空間構(gòu)象，即一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)。只有具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才能表現(xiàn)生物學(xué)功能。實(shí)際上很多蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)并不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的惟一因素。除一級(jí)結(jié)構(gòu)、溶液環(huán)境外，大多數(shù)蛋白質(zhì)的正確折疊還需要其他分子的幫助。這些參與新生肽折疊的分子，一類是分子伴侶，另一類是折疊酶。一級(jí)結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象和功能也相似。相似的一級(jí)結(jié)構(gòu)具有相似的功能，不同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能，即一級(jí)結(jié)構(gòu)決定生

2、物學(xué)功能。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異與分子進(jìn)化對(duì)于不同種屬來源的同種蛋白質(zhì)進(jìn)行一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定和比較，發(fā)現(xiàn)存在種屬差異。蛋白質(zhì)一定的結(jié)構(gòu)執(zhí)行一定的功能，功能不同的蛋白質(zhì)總是有不同的序列。如果一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其蛋白質(zhì)的功能可能發(fā)生變化。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與分子病蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可以引起疾病，人類有很多種分子病已被查明是某種蛋白質(zhì)缺乏或異常。這些缺損的蛋白質(zhì)可能僅僅有一個(gè)氨基酸發(fā)生異常所造成的，即所為的分子病。如鐮狀紅細(xì)胞貧血癥（HbS）。（2）蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系高級(jí)結(jié)構(gòu)是表現(xiàn)功能的形式 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)決定空間構(gòu)象，只有具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才能表現(xiàn)出生物學(xué)功能。血紅蛋白的空間構(gòu)象變化與結(jié)合

3、氧血紅蛋白（Hb）是由22組成的四聚體。每個(gè)亞基的三級(jí)結(jié)構(gòu)與肌紅蛋白（Mb）相似，中間有一個(gè)疏水“口袋”，亞鐵血紅素位于“口袋”中間，血紅素上的Fe2+能夠與氧進(jìn)行可逆結(jié)合。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)O2與Hb結(jié)合成氧合血紅蛋白（HbO2）后，發(fā)生構(gòu)象改變猶如松開了整個(gè)Hb分子構(gòu)象的“扳機(jī)”，導(dǎo)致第二、第三和第四個(gè)O2很快的結(jié)合。這種帶O2的Hb亞基協(xié)助不帶O2亞基結(jié)合氧的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。O2與Hb結(jié)合后引起Hb構(gòu)象變化，進(jìn)而引起蛋白質(zhì)分子功能改變的現(xiàn)象，稱為別構(gòu)效應(yīng)。小分子的O2稱為別構(gòu)劑或協(xié)同效應(yīng)劑。Hb則稱為別構(gòu)蛋白。構(gòu)象病 因蛋白質(zhì)空間構(gòu)象異常變化相應(yīng)蛋白質(zhì)的有害折疊、折疊不能，或錯(cuò)誤折疊導(dǎo)致錯(cuò)誤定

4、位引起的疾病，稱為蛋白質(zhì)構(gòu)象病。其中朊病毒病就是蛋白質(zhì)構(gòu)象病中的一種。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系解答二(一)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系要明白三點(diǎn)：1.一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象和功能的基礎(chǔ)，空間構(gòu)象遭破壞的多肽鏈只要其肽鍵未斷，一級(jí)結(jié)構(gòu)未被破壞，就能恢復(fù)到原來的三級(jí)結(jié)構(gòu)，功能依然存在。2.即使是不同物種之間的多肽和蛋白質(zhì)，只要其一級(jí)結(jié)構(gòu)相似，其空間構(gòu)象及功能也越相似。3.物種越接近，其同類蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)越相似，功能也相似。但一級(jí)結(jié)構(gòu)中有些氨基酸的作用卻是非常重要的，若蛋白質(zhì)分子中起關(guān)鍵作用的氨基酸殘基缺失或被替代，都會(huì)嚴(yán)重影響其空間構(gòu)象或生理功能，產(chǎn)生某種疾病，這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“

5、分子病”。(二)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)多種多樣的功能與各種蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象密切相關(guān)。其構(gòu)象發(fā)生改變，功能活性也隨之改變。以肌紅蛋白 (Mb)和血紅蛋白(Hb)為例闡述蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。Mb與Hb都是含有血紅素輔基的蛋白質(zhì)。攜帶氧的是血紅素中的Fe +，F(xiàn)e 有6個(gè)配位鍵，其中四個(gè)與吡咯環(huán)N配位結(jié)合，一個(gè)與蛋白質(zhì)的組氨酸殘基結(jié)合，另一個(gè)即可與氧結(jié)合。而血紅素與蛋白質(zhì)的穩(wěn)定結(jié)合主要靠以下兩種作用：一是血紅素分子中的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈與肽鏈中氨基酸側(cè)鏈相連，另一作用即是肽鏈中的組氨酸殘基與血紅素中Fe 2+ 配位結(jié)合。Mb只有一條肽鏈，故只結(jié)合一個(gè)血紅素，只攜帶1分子氧，其氧解離曲

6、線為直角雙曲線，而Hb是由四個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)，共可結(jié)合4分子氧，其氧解離曲線為“S”形曲線，從曲線的形狀特征可知，Hb第一個(gè)亞基與O 2結(jié)合，可促進(jìn)第二、第三個(gè)亞基與O 2的結(jié)合，前三個(gè)亞基與O 2結(jié)合，又大大促進(jìn)第四個(gè)亞基與O 2結(jié)合，這種一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響蛋白質(zhì)分子中另一亞基與配體結(jié)合能力的效應(yīng)，稱協(xié)同效應(yīng)，O 與Hb之間是促進(jìn)作用，稱正協(xié)同效應(yīng)。之所以會(huì)有這種效應(yīng)，是因?yàn)槲唇Y(jié)合O 2時(shí)，Hb結(jié)構(gòu)緊密，此時(shí)Hb與O 2親和力小，隨著O 2的結(jié)合，其亞基之間鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)變得松弛，此種狀態(tài)Hb與O 2親和力即增加。這種一個(gè)氧分子與 Hb亞基結(jié)合后引起亞基構(gòu)象變化的效應(yīng)稱變構(gòu)

7、效應(yīng)，有關(guān)此效應(yīng)會(huì)在后面酶一章中詳細(xì)解釋。肌紅蛋白只有一條肽鏈，不存在協(xié)同效應(yīng)。由此可見， Hb與Mb在空間結(jié)構(gòu)上的不同，決定了它們?cè)隗w內(nèi)發(fā)揮不同的生理功能。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系解答三一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了空間構(gòu)象，空間構(gòu)象決定了蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。（一）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其高級(jí)結(jié)構(gòu)如核糖核酸酶含124個(gè)氨基酸殘基，含4對(duì)二硫鍵，在尿素和還原劑-巰基乙醇存在下松解為非折疊狀態(tài)。但去除尿素和巰基乙醇后，該有正確一級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈，可自動(dòng)形成4對(duì)二硫鍵，盤曲成天然三級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象并恢復(fù)生物學(xué)功能。（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系已有大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，如果多肽或蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)相

8、似，其折疊后的空間構(gòu)象以及功能也相似。幾種氨基酸序列明顯相似的蛋白質(zhì)，彼此稱為同源蛋白質(zhì)?？烧J(rèn)為同源蛋白質(zhì)來自同一祖先，它們的基因編碼序列及蛋白質(zhì)氨基酸組成有較大的保守性，構(gòu)成蛋白質(zhì)家族。在進(jìn)化過程中祖先蛋白的基因發(fā)生突變，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生變異，同源蛋白質(zhì)序列的相似性大小反映蛋白質(zhì)之間的進(jìn)化關(guān)系的近遠(yuǎn)。比較廣泛存在各種生物的某種蛋白質(zhì)，如細(xì)胞色素C的一級(jí)結(jié)構(gòu)，通過分析不同物種的細(xì)胞色素C一級(jí)結(jié)構(gòu)間相似程度，可反映出該物種在進(jìn)化中的位置。二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)決定了其生物學(xué)功能。下面以肌紅蛋白和血紅蛋白為例，說明蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系。（一）肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋

9、白(Hb)的結(jié)構(gòu)的相似性決定了功能的相似性肌紅蛋白與血紅蛋白都都能與氧結(jié)合，因?yàn)樗鼈円匝t素為輔基，并且在血紅素周圍以疏水性氨基酸殘基為主，形成空穴，為鐵原子與氧結(jié)合創(chuàng)造了結(jié)構(gòu)環(huán)境。（二）肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白(Hb)的結(jié)構(gòu)的差異性決定了功能的不同 肌紅蛋白為單肽鏈蛋白質(zhì)，而血紅蛋白是由四個(gè)亞基組成的寡聚蛋白，這樣的空間結(jié)構(gòu)差異決定了它們之間的功能的各自特性。肌紅蛋白的主要功能是儲(chǔ)存氧。其三級(jí)結(jié)構(gòu)折疊方式使輔基血紅素對(duì)環(huán)境中O2的濃度改變非常敏感，當(dāng)環(huán)境中的O2分壓高時(shí)，Mb與O2結(jié)合能力極高，起到對(duì)O2的儲(chǔ)存功能；當(dāng)環(huán)境中的O2分壓低時(shí)，Mb與O2結(jié)合能力大大降低，對(duì)外釋放O2，為環(huán)境提

10、供O2供機(jī)體所需。血紅蛋白的主要功用是在循環(huán)中轉(zhuǎn)運(yùn)氧。Hb由4個(gè)亞基組成四級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)亞基可結(jié)合1個(gè)血紅素并攜帶1分子氧，共結(jié)合4分子氧。Hb各亞基的三級(jí)結(jié)構(gòu)與Mb極為相似，也有可逆結(jié)合氧分子的能力，但Hb各亞基與氧的結(jié)合存在著正協(xié)同效應(yīng)。(三)血紅蛋白的構(gòu)象變化與運(yùn)氧功能變構(gòu)效應(yīng)（allosteric effect）：當(dāng)血紅蛋白的一個(gè)亞基與氧分子結(jié)合以后，可引起其他亞基的構(gòu)象發(fā)生改變，對(duì)氧的親和力增加，從而導(dǎo)致整個(gè)分子的氧結(jié)合力迅速增高，使血紅蛋白的氧飽和曲線呈“S”形(圖2-11 )。這種由于蛋白質(zhì)分子構(gòu)象改變而導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為變構(gòu)效應(yīng)。引起變構(gòu)效應(yīng)的小分子稱變構(gòu)效應(yīng)劑

11、。變構(gòu)效應(yīng)在細(xì)胞蛋白與酶功能調(diào)節(jié)中有普遍意義。協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)：一個(gè)亞基與其配體（Hb中的配體為O2）結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一亞基與配體的結(jié)合能力，稱為協(xié)同效應(yīng)。如果是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)（positive cooperativity）；反之則為負(fù)協(xié)同效應(yīng)（negative cooperativity）。當(dāng) Hb中第一個(gè)亞基與O2結(jié)合后，引起其它鹽鍵斷裂促進(jìn)第二、三、四亞基更易與O2結(jié)合，完成Hb的帶O2過程，發(fā)生了亞基之間相互作用的正協(xié)同效應(yīng)。帶O2的Hb亞基結(jié)構(gòu)松弛，呈松弛態(tài)(relaxed state，R態(tài))。這時(shí)小分子(O2)與大分子(Hb)亞基結(jié)合，導(dǎo)致

12、分子構(gòu)象改變及生物功能變化的過程，發(fā)生了變構(gòu)效應(yīng)。血紅蛋白特定空間構(gòu)象及亞基間的正協(xié)同效應(yīng)，則有利于Hb在氧分壓高的肺部迅速充分的地與O2結(jié)合；而在氧分壓低的組織發(fā)生相反過程，又迅速的最大限度的釋出轉(zhuǎn)運(yùn)的O2，完成Hb的生理功能。別構(gòu)調(diào)節(jié)劑（allosteric modulator）結(jié)合在別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)部位調(diào)節(jié)該酶催化活性的生物分子，別構(gòu)調(diào)節(jié)劑可以是激活劑，也可以是抑制劑。別構(gòu)調(diào)節(jié)（allosteric regulation）又稱別位調(diào)節(jié)或變構(gòu)調(diào)節(jié)。受別構(gòu)調(diào)節(jié)的酶稱為別位酶（aIlosteric enzyme）。別構(gòu)調(diào)節(jié)不引起酶的構(gòu)型（configuration）變化，不涉及共價(jià)鍵變化。別構(gòu)酶多

13、是關(guān)鍵酶（如限速酶）。此類酶所催化的反應(yīng)常是不可逆反應(yīng)。這一代謝過程如有逆向過程，則由另一種酶催化。 舉例說明例如，磷酸化酶可催化糖原分解，此反應(yīng)不可逆，其逆向代謝過程由糖原合成酶催化，使糖原得以合成。糖原磷酸化酶與糖原合成酶都是別位酶。 別構(gòu)酶的效應(yīng)物又稱為變構(gòu)劑，多為代謝物?！九e例說明1】代謝物可以作為效應(yīng)物，以別構(gòu)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，使代謝物不致過多，亦不致過少?！九e例說明2】這一調(diào)節(jié)機(jī)制使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。【舉例說明3】這類代謝調(diào)節(jié)中，負(fù)反饋?zhàn)饔酶鼮槎嘁?。這是因?yàn)檫^量生成多余產(chǎn)物，不僅是浪費(fèi)，且會(huì)有害。別構(gòu)調(diào)節(jié)還使不同代謝途徑相互協(xié)調(diào)?！九e例說明4】關(guān)于效應(yīng)物如何引起酶活性

14、的變化，所知不多，但可以認(rèn)為效應(yīng)物與別構(gòu)酶的特定部位（別位）以非共價(jià)鍵結(jié)合后，使酶蛋白的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，出現(xiàn)次級(jí)鍵的改變，或同時(shí)引起亞基之間締合狀態(tài)的變化，這一構(gòu)象變化如有利于酶的催化部位發(fā)揮作用，則引起酶的活化；如妨礙其發(fā)揮作用，則引起酶活性的抑制?！九e例說明5】變構(gòu)方式不同的別構(gòu)酶，具體變構(gòu)方式可有所不同。有的別構(gòu)酶，其催化亞基不必與調(diào)節(jié)亞基分離，即可呈現(xiàn)活性；而另一些別構(gòu)酶，其催化亞基須與調(diào)節(jié)亞基分離，方顯活性。別構(gòu)酶由一個(gè)以上亞基構(gòu)成，所以是寡聚酶。這種寡聚酶如上述A激酶，由催化亞基與調(diào)節(jié)亞基組成。催化亞基具有與作用物的結(jié)合位點(diǎn)，而調(diào)節(jié)亞基具有與變構(gòu)劑非共價(jià)結(jié)合的特定位點(diǎn)。但個(gè)別別構(gòu)

15、酶，如依賴cGMP的蛋白激酶，其催化部位與調(diào)節(jié)部位處于同一亞基。不少別構(gòu)酶的作用物即是其活化的變構(gòu)劑。例如，乙酰CoA是乙酰CoA羧化酶的活化變構(gòu)劑。 反之，反應(yīng)產(chǎn)物或代謝終末階段產(chǎn)物，常是別構(gòu)酶的變構(gòu)抑制劑。例如，6磷酸葡萄糖可變構(gòu)抑制己糖激酶，葡萄糖可反饋抑制糖原磷酸化酶等。別構(gòu)酶所催化的反應(yīng)，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不符合米-曼二氏方程式，低濃度的作用物即對(duì)反應(yīng)速度有很大影響。體內(nèi)的代謝物（作用物）濃度一般較低，即使如此，其濃度稍有變化，即可能對(duì)反應(yīng)速度產(chǎn)生很大影響。達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)的作用物濃度，在別構(gòu)酶不稱為Km，而改稱K0.5s 。別構(gòu)效應(yīng)：包括別構(gòu)激活和別構(gòu)抑制，引起別構(gòu)激活的調(diào)節(jié)物往往

16、是底物，引起別構(gòu)抑制的調(diào)節(jié)物往往是代謝終產(chǎn)物。（3）別構(gòu)酶服從別構(gòu)調(diào)節(jié)的酶，稱為別構(gòu)酶。例如天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶ATCase，別構(gòu)酶具有下述特點(diǎn)：多為寡聚蛋白，有一個(gè)或多個(gè)別構(gòu)部位它們經(jīng)常位于一個(gè)代謝途徑的開始或分支點(diǎn)具有與簡(jiǎn)單的非調(diào)節(jié)酶不同的理化性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)行為。5）別構(gòu)調(diào)節(jié)的意義別構(gòu)酶能在低或中等的底物濃度時(shí)最大程度地影響代謝速度。而在高底物濃度時(shí)表現(xiàn)最小影響。S形動(dòng)力學(xué)還出現(xiàn)于某些調(diào)節(jié)物與酶的結(jié)合上，說明別構(gòu)部位之間也存在相互作用。顯然這種S型結(jié)合動(dòng)力學(xué)對(duì)酶的調(diào)節(jié)具有放大效應(yīng)。 別構(gòu)抑制是細(xì)胞內(nèi)主要的抑制方式。已知控制細(xì)胞代謝流量的主要方式末端產(chǎn)物抑制，其控制位點(diǎn)上的酶是別構(gòu)酶3計(jì)算1摩爾

17、琥珀酸在體內(nèi)徹底氧化分解產(chǎn)生多少摩爾ATP？寫出計(jì)算依據(jù)。草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸 -1ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 1ATP丙酮酸異檸檬酸-酮戊二酸琥珀酸 COA延胡索酸 1ATP 琥珀酸蘋果酸草酰乙酸 2.5 ATP 6-磷酸葡萄糖的代謝去向：在葡萄糖-6磷酸酶的作用下水解成葡萄糖機(jī)體需要能量時(shí)進(jìn)入糖酵解，生成乳酸或者進(jìn)行有氧氧化生成CO2和H2O,釋放能量；在磷酸葡萄糖變?yōu)槊赖拇呋罗D(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖，合成糖原；在6-磷酸葡萄糖脫氫酶的作用下進(jìn)入磷酸戊糖途徑；6-磷酸葡萄糖是糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途徑以及糖原合成與分解途徑的共同中間產(chǎn)物。是各代謝途徑的交叉點(diǎn)。主要由代謝途徑中關(guān)鍵酶

18、活性的 強(qiáng)弱來決定6-磷酸葡萄糖的代謝去向。【糖的有氧氧化】葡萄糖丙酮酸乙酰輔酶ACO2+H2O。此過程在只能有線粒體的細(xì)胞中進(jìn)行，并且必須要有氧氣供應(yīng)。糖的有氧氧化是機(jī)體獲得ATP的主要途徑，1分子葡萄糖徹底氧化為二氧化碳和水可合成30或32分子ATP（過去的理論值為36或38分子ATP）?！咎寝D(zhuǎn)化為脂肪】葡萄糖乙酰輔酶A脂肪酸脂肪。這是糖轉(zhuǎn)化為脂肪的途徑，脂肪是機(jī)體高度還原的能源貯存形式，疏水，可以大量貯存，但利用速度較慢。乙酰輔酶A的徹底氧化乙酰CoA是生化代謝中的一個(gè)樞紐性物質(zhì)，如前所述，糖、脂肪、氨基酸分解代謝都能產(chǎn)生乙酰輔酶A；乙酰輔酶A有多種代謝去路，可以合成脂肪酸、膽固醇、酮體等，乙酰輔酶A徹底氧化釋放能量的途徑是三羧酸循環(huán)。通過三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化，乙酰CoA氧化產(chǎn)生CO2、H2O，釋放能量推動(dòng)ATP合成。在營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)能代謝中，三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化是釋放能量最多的環(huán)節(jié)，是營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)能代謝和相互轉(zhuǎn)化的樞紐。丙酮酸的來源通常有這幾種：1.糖酵解：由葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑產(chǎn)生丙酮酸，這是主要來源。2.轉(zhuǎn)氨基作用：丙氨酸在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，生成丙酮酸。去路比較多：1.三羧酸循環(huán)：丙酮酸經(jīng)脫氫酶生成乙酰CoA，經(jīng)三羧酸循環(huán)，徹底氧化分解。2.無氧呼吸：