第七章生物化學(xué)

1、第七章 生物化學(xué)二、典型例題例1 請用最簡便的方法，鑒別核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉。分析 鑒別核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉最簡便的方法是顯色法。首先在這五種糖中各加入適量碘液，只有淀粉變藍(lán)色，其余四糖不變色。然后在除淀粉外的四糖中分別加適量的鹽酸和間苯二酚，核糖呈綠色，葡萄糖呈淡紅色，果糖呈紅色，而蔗糖不變色。這一下可鑒別出核糖和蔗糖。再在葡萄糖和果糖中分別加入幾滴清水，由于葡萄糖具有還原性而使溴水褪色，果糖無還原性，不能使溴水褪色，從而就能達(dá)到區(qū)分這兩種糖的目的?！緟⒖即鸢浮胯b別核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉的最簡便方法。例2 根據(jù)蛋白質(zhì)的有關(guān)知識回答下列問題：（1）氨基酸的極性由什么

2、決定？組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸中具有極性的氨基酸有多少種？（2）組成蛋白質(zhì)的氨基酸中，哪一種不能參與形成真正的肽鍵？為什么。（3）什么是蛋白質(zhì)的等電點（pI）？為什么說在等電點時蛋白質(zhì)的溶解度最低？分析 （1）氨基酸的極性由其側(cè)鏈基團(tuán)（R）決定，組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸中具有極性的氨基酸有11種。（2）組成蛋白質(zhì)的氨基酸中，脯氨酸（Pro）不能參與形成真正的肽鎮(zhèn)，因為Pro是亞氨基酸，沒有游離的氨基。（3）蛋白質(zhì)分子所帶凈電荷為零時，溶液的pH值為該蛋白質(zhì)的等電點。處于等電點狀態(tài)的蛋白質(zhì)分子外層的凈電荷被中和，分子之間相互聚集形成較大的顆粒而沉淀下來，故此時蛋白質(zhì)的溶解度最低?！緟⒖即鸢浮恳姺?/p>

3、析過程。例3 （1）下列氨基酸的混合物在pH 3.9時進(jìn)行紙電泳，指出哪一些氨基酸朝正極移動，哪一些氨基酸如負(fù)極移動？氨基酸混合物的構(gòu)成為丙氨酸（Ala）、絲氨酸（Ser）、苯丙氨酸（Phe）、亮氨酸（Leu）、精氨酸（Arg）、天門冬氨酸（Asp）和組氨酸（His）。 （2）具有相同電荷的氨基酸，如Gly和Leu在紙電泳時總是稍稍分離，你能作出解釋嗎？（3）一個含有Ala、Val、Glu、Lys和Thr的氨基酸混合物，在pH6.0時進(jìn)行紙電泳，然后用茚三酮顯色。請畫出電泳后各氨基酸斑點的位置，并標(biāo)明正極、負(fù)極、原點和不分開的氨基酸。分析 （1）因為 Ala、Ser、Phe和 Leu的等電點在

4、pH 6.0左右，將其放在pH 3.9條件下電泳時，Ala、Ser、Phe和Leu都帶有電荷，因此它們均向負(fù)極移動。由于His和Arg等電點分別7.6和10.8，在 pH 3.9時雖都帶正電荷，向負(fù)極移動，但因兩者帶正電荷數(shù)量不同，因此兩者能分開。Asp的等電點是3.0，在pH3.9條件下帶負(fù)電荷，故向正極移動。（2）在電泳時，如果氨基酸帶有相同的電荷，則分子量大的氨基酸比分子量小的氨基酸移動慢些，由于Leu的分子量比Gly大，所以Leu比Gly移動慢，因此能達(dá)到稍稍分離的目的。（3）在pH 6.0時，Glu帶負(fù)電荷朝正極移動，Lys帶正電荷負(fù)極移動。Val、Ala、Thr的等電點在 pH 6

5、.0附近，移動距離很小，故不能完全分開。電泳后谷氨基酸斑點的位置如下圖所示?！緟⒖即鸢浮恳姺治鲞^程。例4 有一個蛋白質(zhì)分子在pH7的水溶液中可以折疊成球狀，通常是帶極性側(cè)鏈的氨基酸位于分子外部，帶非極性側(cè)鏈的氨基酸位于分子內(nèi)部。請回答：（1）在Val、Pro、Phe、Asp、Lys、Ile和His中，哪些位于分子內(nèi)部，哪些位于分子外部？（2）為什么在球蛋白內(nèi)部和外部都能發(fā)現(xiàn)Gly和Ala？（3）Ser、Thr、Asn和Gln都是極性氨基酸，為什么會在分子內(nèi)部發(fā)現(xiàn)？（4）在球蛋白的分子內(nèi)部和外部都能找到Gys，為什么？分析 （1）Val、Pro、Phe、Ile是帶有非極性測鏈的氨基酸，這些氨基酸

6、殘基位于分子內(nèi)部 ；Asp、Lys、His是帶有極性側(cè)鍵的氨基酸，這些氨基酸殘基位于分子的外部。（2）因為Ala和Gly兩者的側(cè)鏈都比較小，疏水性和極性都?。籊ly只有一個H與碳原子相連，Ala只有CH3與碳原子相連，故它們既可以出現(xiàn)在分子內(nèi)部，也可以出現(xiàn)在分子外部。（3）Ser、Thr、Asn、Gln在 pH 7.0時含有不帶電荷的極性側(cè)鏈，參與分子內(nèi)部的氫鍵形成，從而減少了它們的極性，故會在分子內(nèi)部發(fā)現(xiàn)。（4）因為Cys屬于不帶電荷的極性氨基酸，可位于分子外部，但又由于Cys常常參與鏈內(nèi)和鏈間的二硫鍵形成，使其極性減弱（少），放在球蛋白分子的內(nèi)部也能找到Cys。例5 （1）設(shè)一個互補(bǔ)成對的

7、脫氧核苷酸殘基的平均分子量為618，試計算分子量為3107的雙鏈DNA分子的長度。（2）這種DNA1分子占有的體積是多少？（3）這種DNA1分子含有多少螺圈？分析 （1）依題意，一個互補(bǔ)成對的脫氧核苷酸殘基的平均分子量約為618，該DNA分子量為3107，則該DNA分子含有3107 / 61848544對核苷酸，又根據(jù)DNA雙螺旋模型可知，每對核苷酸在雙螺旋中上升的高度為0.34nm，所以該DNA的長度485440.34nm16504.9nm1.65049103厘米。（2）該分子可以看成是一個長1.65049103厘米，直徑為2107厘米的圓柱體，由公式V（體積）r2l3.14(2107 /

8、2)21.650491045.181017（厘米3）。（3）已知DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，每一螺圈有10對核苷酸，所以48544對核苷酸約等于4854個螺圈?！緟⒖即鸢浮恳姺治鲞^程。例6 稱取25mg蛋白酶粉配制成25ml酶溶液，從中取出0.1ml酶液，以酪蛋白為底物用Folin一酶比色法測定酶活力，結(jié)果表明每小時產(chǎn)出1500mg酪氨酸。另取2ml酶液，用凱氏定氮法測得蛋白氮為0.02mg，若以每分鐘產(chǎn)生1mg酪氨酸的酸量為一個活力單位計算，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)求出：（1）1ml酶液中所含的蛋白質(zhì)量及酶的活力單位；（2）酶的比活力；（3）1g酶制劑的總蛋白含量及酶的總活力。分析 （1）由題意可知，2ml

9、酶液中含氮0.2毫克，則1ml酶液中含氮0.1g。因為蛋白質(zhì)的平均含氮量為16，所以0.1氮相當(dāng)于蛋白質(zhì)的量為0.1 / 16%0.625（毫克），即1毫升酶液中所含的蛋白質(zhì)量為0.625g。又知0.1ml酶液每小時產(chǎn)生1500mg酪氨酸。根據(jù)定義：每分鐘產(chǎn)生1mg酪氨酸的酶量為1個活力單位（或一個酶單位u）。因此，1毫升酶液所含的酶單位為150010 / 60250（u）。（2）酶比活力是指每毫克酶蛋白所具有的酶活力，一般用單位毫克蛋白表示。 0.625毫克酶蛋白含有250酶單位，那么，1毫克酶蛋白含有的酶單位數(shù)為：2501 / 0.625400（酶單位毫克酶蛋白）（3）由題意可知每毫升醇含

10、1毫克蛋白酶粉（酶制劑）。由（1）得到每毫升酶制劑含0.625毫克酶蛋白，所以每克酶制劑含0.625克酶蛋白。又因為總活力比活力酶蛋白總量，即總活力4006252.5105（酶單位）【參考答案】見分析過程。例7 已知一條DNA編碼鏈的順序是：5AGGCAAGACAAAGAAAGGCAAGACAAAG*AA3。試問：（1）該編碼鏈轉(zhuǎn)錄的mRNA順序應(yīng)當(dāng)是什么？（2）根據(jù)這條mRNA鏈翻譯出的蛋白質(zhì)含有幾種氨基酸殘基？（3）如果編碼鏈中帶*號的堿基缺失，翻譯的多肽分子中有幾種氨基酸殘基發(fā)生變化？（4）如果編碼鏈中帶*號的堿基突變?yōu)镃，翻譯的多肽分子中有幾種氨基酸殘基發(fā)生變化？分析 本題涉及基因控制

11、蛋白質(zhì)合成的過程及基因突變的有關(guān)基礎(chǔ)知識。解答本題首先應(yīng)通過DNA的編碼鏈，求出mRNA鏈，然后再根據(jù)mRNA上每相鄰的三個堿基為一個氨基酸的密碼子，借助氨基酸密碼表查出與之相對應(yīng)的氨基酸種類，從而進(jìn)一步確定組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類和數(shù)量。（1）由DNA編碼鏈（模板鏈）轉(zhuǎn)錄的mRNA為：UUCUUUGUCUUGCCUUUCUUUGUCUUGCCU。（2）借助密碼表，上述mRNA能翻譯成由10個氨基酸殘基組成的一條多肽鏈，該多肽鏈只含有3種氨基酸殘基即Phe、Val和Leu。故該蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)為 PhePheValLeuLeuPhePheValLeu一Leu。（2）缺失后的DNA片段轉(zhuǎn)錄成的mR

12、NA為：UUUUUGUCUUGCCUUUCUUUGUCUUGCCU。該mRNA能翻譯成4種氨基酸殘基組成的9肽。因為UUU（Phe）、UUG（Leu）、UCU（Ser）、UGC（Cys），則該蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)為：PheLeuSerCysLeuSerLeuSerCys。（4）突變后，多肽分子中除N端的Phe變?yōu)長eu外，其他的氨基酸殘基不發(fā)生變化。【參考答案】見分析過程。例8 三羧酸循環(huán)（TCA）發(fā)生在 A 線粒體 B 葉綠體 C 細(xì)胞質(zhì) D 細(xì)胞核分析 三羧酸循環(huán)是葡萄糖的有氧分解過程，是糖酵解的繼續(xù)。糖酵解過程是在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)（或胞液）中進(jìn)行的，糖酵解的產(chǎn)物丙酮酸在有氧的條件下進(jìn)入線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜酑oA參與三羧酸循環(huán)，因此三羧酸循環(huán)的過程發(fā)生在線粒體內(nèi)。【參考答案】A。例9 對于變性過程的描述，下列說法中正確的是 A 它使二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)破壞，一級結(jié)構(gòu)也遭破壞B 它使二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)破壞，而一級結(jié)構(gòu)不被破壞C 只使四級結(jié)構(gòu)破壞D 使聚合物的化學(xué)反應(yīng)性（生物活性）減小分析 變性是指活性生物大分子的二、三級結(jié)構(gòu)的破壞，如果有四級結(jié)構(gòu)的，也包括四級結(jié)構(gòu)的破壞，但其一級結(jié)構(gòu)仍保持完好。蛋白質(zhì)、核酸這些生物聚合物的化學(xué)反應(yīng)性（生物活性）喪失或減小不一定都是由于變性作用造成的，降解作用也能引起?！緟⒖即鸢浮緽。例10 雙鏈DNA分子