《生物化學(xué)簡(jiǎn)明教程》第四版楊建雄課后習(xí)題答案

1、2蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)1用于測(cè)定蛋白質(zhì)多肽鏈N端、C端的常用方法有哪些？基本原理是什么？解答解答：（1）N末端測(cè)定法：常采用24―二硝基氟苯法、Edman降解法、丹磺酰氯法。①24―二硝基氟苯(DNFB或FDNB)法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與24―二硝基氟苯（24―DNFB）反應(yīng)（Sanger反應(yīng)），生成DNP―多肽或DNP―蛋白質(zhì)。由于DNFB與氨基形成的鍵對(duì)酸水解遠(yuǎn)比肽鍵穩(wěn)定，因此DNP―多肽經(jīng)酸水解后，只有N―末端氨基酸為黃色

2、DNP―氨基酸衍生物，其余的都是游離氨基酸。②丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與與丹磺酰氯（DNS―Cl）反應(yīng)生成DNS―多肽或DNS―蛋白質(zhì)。由于DNS與氨基形成的鍵對(duì)酸水解遠(yuǎn)比肽鍵穩(wěn)定，因此DNS―多肽經(jīng)酸水解后，只有N―末端氨基酸為強(qiáng)烈的熒光物質(zhì)DNS―氨基酸，其余的都是游離氨基酸。③苯異硫氰酸脂（PITC或Edman降解）法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與異硫氰酸苯酯（PITC）反應(yīng)（Edman反應(yīng)），生成苯氨基硫

3、甲酰多肽或蛋白質(zhì)。在酸性有機(jī)溶劑中加熱時(shí)，N―末端的PTC―氨基酸發(fā)生環(huán)化，生成苯乙內(nèi)酰硫脲的衍生物并從肽鏈上掉下來(lái)，除去N―末端氨基酸后剩下的肽鏈仍然是完整的。④氨肽酶法：氨肽酶是一類(lèi)肽鏈外切酶或叫外肽酶，能從多肽鏈的N端逐個(gè)地向里切。根據(jù)不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解釋放的氨基酸種類(lèi)和數(shù)量，按反應(yīng)時(shí)間和殘基釋放量作動(dòng)力學(xué)曲線，就能知道該蛋白質(zhì)的N端殘基序列。（2）C―末端測(cè)定法：常采用肼解法、還原法、羧肽酶法。肼解法：蛋白質(zhì)或多肽與無(wú)水肼

4、加熱發(fā)生肼解，反應(yīng)中除C端氨基酸以游離形式存在外，其他氨基酸都轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氨基酸酰肼化物。②還原法：肽鏈C端氨基酸可用硼氫化鋰還原成相應(yīng)的α―氨基醇。肽鏈完全水解后，代表原來(lái)C―末端氨基酸的α―氨基醇，可用層析法加以鑒別。③羧肽酶法：是一類(lèi)肽鏈外切酶，專(zhuān)一的從肽鏈的C―末端開(kāi)始逐個(gè)降解，釋放出游離的氨基酸。被釋放的氨基酸數(shù)目與種類(lèi)隨反應(yīng)時(shí)間的而變化。根據(jù)釋放的氨基酸量（摩爾數(shù)）與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，便可以知道該肽鏈的C―末端氨基酸序列。2測(cè)

5、得一種血紅蛋白含鐵0.426%，計(jì)算其最低相對(duì)分子質(zhì)量。一種純酶按質(zhì)量計(jì)算含亮氨酸1.65%和異亮氨酸2.48%，問(wèn)其最低相對(duì)分子質(zhì)量是多少？解答解答：（1）血紅蛋白：55.8100100131000.426???鐵的相對(duì)原子質(zhì)量最低相對(duì)分子質(zhì)量＝＝鐵的百分含量（2）酶：因?yàn)榱涟彼岷彤惲涟彼岬南鄬?duì)分子質(zhì)量相等，所以亮氨酸和異亮氨酸的殘基數(shù)之比為：1.65%:2.48%=2:3，因此，該酶分子中至少含有2個(gè)亮氨酸，3個(gè)異亮氨酸。??r21

6、31.11100159001.65M????最低??r3131.11100159002.48M????最低3指出下面pH條件下，各蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中向哪個(gè)方向移動(dòng)，即正極，負(fù)極，還是保持原點(diǎn)？（1）胃蛋白酶（pI1.0），在pH5.0；（2）血清清蛋白（pI4.9），在pH6.0；（3）α脂蛋白（pI5.8），在pH5.0和pH9.0；解答解答：（1）胃蛋白酶pI1.0＜環(huán)境pH5.0，帶負(fù)電荷，向正極移動(dòng)；（2）血清清蛋白pI4.9＜環(huán)境

7、pH6.0，帶負(fù)電荷，向正極移動(dòng)；（3）α脂蛋白pI5.8＞環(huán)境pH5.0，帶正電荷，向負(fù)極移動(dòng)；α脂蛋白pI5.8＜環(huán)境pH9.0，帶負(fù)電荷，向正極移動(dòng)。4何謂蛋白質(zhì)的變性與沉淀？二者在本質(zhì)上有何區(qū)別？解答解答：蛋白質(zhì)變性的概念：天然蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響后，使其失去原有的生物活性，并伴隨著物理化學(xué)性質(zhì)的改變，這種作用稱(chēng)為蛋白質(zhì)的變性。變性的本質(zhì)：分子中各種次級(jí)鍵斷裂，使其空間構(gòu)象從緊密有序的狀態(tài)變成松散無(wú)序的狀態(tài)，一級(jí)結(jié)構(gòu)不破

8、壞。蛋白質(zhì)變性后的表現(xiàn)：①生物學(xué)活性消失；②理化性質(zhì)改變：溶解度下降，黏度增加，紫外吸收增加，側(cè)鏈反應(yīng)增強(qiáng)，對(duì)酶的作用敏感，易被水解。蛋白質(zhì)由于帶有電荷和水膜，因此在水溶液中形成穩(wěn)定的膠體。如果在蛋白質(zhì)溶液中加入適當(dāng)?shù)脑噭?，破壞了蛋白質(zhì)的水膜或中和了蛋白質(zhì)的電荷，則蛋白質(zhì)膠體溶液就不穩(wěn)定而出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。沉淀機(jī)理：破壞蛋白質(zhì)的水化膜，中和表面的凈電荷。蛋白質(zhì)的沉淀可以分為兩類(lèi)：（1）可逆的沉淀：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)未發(fā)生顯著的變化，除去引起沉淀的

9、因素，蛋白質(zhì)仍能溶于原來(lái)的溶劑中，并保持天然性質(zhì)。如鹽析或低溫下的乙醇（或丙酮）短時(shí)間作用蛋白質(zhì)。（2）不可逆沉淀：蛋白質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變，蛋白質(zhì)變性而沉淀，不再能溶于原溶劑。如加熱引起蛋白質(zhì)沉淀，與重金屬或某些酸類(lèi)的反應(yīng)都屬于此類(lèi)。蛋白質(zhì)變性后，有時(shí)由于維持溶液穩(wěn)定的條件仍然存在，并不析出。因此變性蛋白質(zhì)并不一定都表現(xiàn)為沉淀，而沉淀的蛋白質(zhì)也未必都已經(jīng)變性。5下列試劑和酶常用于蛋白質(zhì)化學(xué)的研究中：CNBr，異硫氰酸苯酯，丹磺酰

10、氯，脲，6molLHClβ巰基乙醇，水合茚三酮，過(guò)甲酸，胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，其中哪一個(gè)最適合完成以下各項(xiàng)任務(wù)？（1）測(cè)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(zhì)的可逆變性。若有二硫鍵存在時(shí)還需加什么試劑？（4）在芳香族氨基酸殘基羧基側(cè)水解肽鍵。（5）在甲硫氨酸殘基羧基側(cè)水解肽鍵。（6）在賴(lài)氨酸和精氨酸殘基側(cè)水解肽鍵。不含內(nèi)含子。⑤真核生物的RNA是細(xì)胞核內(nèi)合成的，它必須運(yùn)輸穿過(guò)核膜到細(xì)胞質(zhì)才能翻譯，這樣

11、嚴(yán)格的空間間隔在原核生物內(nèi)是不存在的。⑥原核生物功能上密切相關(guān)的基因相互靠近，形成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱(chēng)操縱子，真核生物不存在操縱子。⑦病毒基因組中普遍存在重疊基因，但近年發(fā)現(xiàn)這種情況在真核生物也不少見(jiàn)。相同點(diǎn):都是由相同種類(lèi)的核苷酸構(gòu)成的的雙螺旋結(jié)構(gòu)，均是遺傳信息的載體，均含有多個(gè)基因。11如何看待RNA功能的多樣性它的核心作用是什么解答解答：RNA的功能主要有:①控制蛋白質(zhì)合成；②作用于RNA轉(zhuǎn)錄后加工與修飾；③參與細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)；④生物

12、催化與其他細(xì)胞持家功能；⑤遺傳信息的加工；⑥可能是生物進(jìn)化時(shí)比蛋白質(zhì)和DNA更早出現(xiàn)的生物大分子。其核心作用是既可以作為信息分子又可以作為功能分子發(fā)揮作用。12什么是DNA變性？DNA變性后理化性質(zhì)有何變化？解答解答：DNA雙鏈轉(zhuǎn)化成單鏈的過(guò)程稱(chēng)變性。引起DNA變性的因素很多，如高溫、超聲波、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑和某些化學(xué)試劑（如尿素，酰胺)等都能引起變性。DNA變性后的理化性質(zhì)變化主要有：①天然DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)解鏈變成單鏈的無(wú)規(guī)

13、則線團(tuán)，生物學(xué)活性喪失；②天然的線型DNA分子直徑與長(zhǎng)度之比可達(dá)1∶10，其水溶液具有很大的黏度。變性后，發(fā)生了螺旋線團(tuán)轉(zhuǎn)變，黏度顯著降低；③在氯化銫溶液中進(jìn)行密度梯度離心，變性后的DNA浮力密度大大增加，故沉降系數(shù)S增加；④DNA變性后，堿基的有序堆積被破壞，堿基被暴露出來(lái)，因此，紫外吸收值明顯增加，產(chǎn)生所謂增色效應(yīng)。⑤DNA分子具旋光性，旋光方向?yàn)橛倚?。由于DNA分子的高度不對(duì)稱(chēng)性，因此旋光性很強(qiáng)，其[a]=150。當(dāng)DNA分子變性

14、時(shí)，比旋光值就大大下降。13哪些因素影響Tm值的大小？解答解答：影響Tm的因素主要有：①GC對(duì)含量。GC對(duì)含3個(gè)氫鍵，AT對(duì)含2個(gè)氫鍵，故GC對(duì)相對(duì)含量愈高，Tm亦越高（圖329）。在0.15molLNaCl0.015molL檸檬酸鈉溶液(1SSC)中，經(jīng)驗(yàn)公式為：（GC）%=（Tm69.3）2.44。②溶液的離子強(qiáng)度。離子強(qiáng)度較低的介質(zhì)中，Tm較低。在純水中，DNA在室溫下即可變性。分子生物學(xué)研究工作中需核酸變性時(shí)，常采用離子強(qiáng)度較低

15、的溶液。③溶液的pH。高pH下，堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的有力，pH大于11.3時(shí)，DNA完全變性。pH低于5.0時(shí)，DNA易脫嘌呤，對(duì)單鏈DNA進(jìn)行電泳時(shí)，常在凝膠中加入NaOH以維持變性關(guān)態(tài)。④變性劑。甲酰胺、尿素、甲醛等可破壞氫鍵，妨礙堿堆積，使Tm下降。對(duì)單鏈DNA進(jìn)行電泳時(shí)，常使用上述變性劑。14哪些因素影響DNA復(fù)性的速度？解答解答：影響復(fù)性速度的因素主要有：①?gòu)?fù)性的溫度，復(fù)性時(shí)單鏈隨機(jī)碰撞，不能形成堿基配對(duì)或只形成局部

16、堿基配對(duì)時(shí)，在較高的溫度下兩鏈重又分離，經(jīng)過(guò)多次試探性碰撞才能形成正確的互補(bǔ)區(qū)。所以，核酸復(fù)性時(shí)溫度不宜過(guò)低，Tm25℃是較合適的復(fù)性溫度。②單鏈片段的濃度，單鏈片段濃度越高，隨機(jī)碰撞的頻率越高，復(fù)性速度越快。③單鏈片段的長(zhǎng)度，單鏈片段越大，擴(kuò)散速度越慢，鏈間錯(cuò)配的概率也越高。因面復(fù)性速度也越慢，即DNA的核苷酸對(duì)數(shù)越多，復(fù)性的速度越慢，若以C0為單鏈的初始濃度，t為復(fù)性的時(shí)間，復(fù)性達(dá)一半時(shí)的C0t值稱(chēng)C0t12，該數(shù)值越小，復(fù)性的速度

17、越快。④單鏈片段的復(fù)雜度，在片段大小相似的情況下，片段內(nèi)重復(fù)序列的重復(fù)次數(shù)越多，或者說(shuō)復(fù)雜度越小，越容易形成互補(bǔ)區(qū)，復(fù)性的速度就越快。真核生物DNA的重復(fù)序列就是復(fù)生動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)的，DNA的復(fù)雜度越小，復(fù)性速度越快。15概述分子雜交的概念和應(yīng)用領(lǐng)域。解答解答：在退火條件下，不同來(lái)源的DNA互補(bǔ)區(qū)形成雙鏈，或DNA單鏈和RNA單鏈的互補(bǔ)區(qū)形成DNARNA雜合雙鏈的過(guò)程稱(chēng)分子雜交。通常對(duì)天然或人工合成的DNA或RNA片段進(jìn)行放射性同位素

18、或熒光標(biāo)記，做成探針，經(jīng)雜交后，檢測(cè)放射性同位素或熒光物質(zhì)的位置，尋找與探針有互補(bǔ)關(guān)系的DNA或RNA。直接用探針與菌落或組織細(xì)胞中的核酸雜交，因未改變核酸所在的位置，稱(chēng)原位雜交技術(shù)。將核酸直接點(diǎn)在膜上，再與探針雜交稱(chēng)點(diǎn)雜交，使用狹縫點(diǎn)樣器時(shí)，稱(chēng)狹縫印跡雜交。該技術(shù)主要用于分析基因拷貝數(shù)和轉(zhuǎn)錄水平的變化，亦可用于檢測(cè)病原微生物和生物制品中的核酸污染狀況。雜交技術(shù)較廣泛的應(yīng)用是將樣品DNA切割成大小不等的片段，經(jīng)凝膠電泳分離后，用雜交技術(shù)

19、尋找與探針互補(bǔ)的DNA片段。由于凝膠機(jī)械強(qiáng)度差，不適合于雜交過(guò)程中較高溫度和較長(zhǎng)時(shí)間的處理，Southern提出一種方法，將電泳分離的DNA片段從凝膠轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)哪ぃㄈ缦跛崂w維素膜或尼龍膜）上，在進(jìn)行雜交操作，稱(chēng)Southern印跡法，或Southern雜交技術(shù)。隨后，Alwine等提出將電泳分離后的變性RNA吸印到適當(dāng)?shù)哪ど显龠M(jìn)行分子雜交的技術(shù)，被戲稱(chēng)為Nthern印跡法，或Nthern雜交。分子雜交廣泛用于測(cè)定基因拷貝數(shù)、基因定位、

20、確定生物的遺傳進(jìn)化關(guān)系等。Southern雜交和Nthern雜交還可用于研究基因變異，基因重排，DNA多態(tài)性分析和疾病診斷。雜交技術(shù)和PCR技術(shù)的結(jié)合，使檢出含量極少的DNA成為可能。促進(jìn)了雜交技術(shù)在分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。DNA芯片技術(shù)也是以核酸的分子雜交為基礎(chǔ)的。16概述核酸序列測(cè)定的方法和應(yīng)用領(lǐng)域。解答解答：DNA的序列測(cè)定目前多采用Sanger提出的鏈終止法，和Gilbert提出的化學(xué)法。其中鏈終止法經(jīng)不斷改進(jìn)，使用日益

21、廣泛。鏈終止法測(cè)序的技術(shù)基礎(chǔ)主要有：①用凝膠電泳分離DNA單鏈片段時(shí)，小片段移動(dòng)，大片段移動(dòng)慢，用適當(dāng)?shù)姆椒煞蛛x分子大小僅差一個(gè)核苷酸的DNA片段。②用合適的聚合酶可以在試管內(nèi)合成單鏈DNA模板的互補(bǔ)鏈。反應(yīng)體系中除單鏈模板外，還應(yīng)包括合適的引物，4種脫氧核苷三磷酸和若干種適量的無(wú)機(jī)離子。如果在4個(gè)試管中分別進(jìn)行合成反應(yīng)，每個(gè)試管的反應(yīng)體系能在一種核苷酸處隨機(jī)中斷鏈的合成，就可以得到4套分子大小不等的片段，如新合成的片段序列為CCAT

22、CGTTGA，在A處隨機(jī)中斷鏈的合成，可得到CCA和CCATCGTA兩種片段，在G處中斷合成可得到CCATCG和CCATCGTTG兩種片段。在C和T處中斷又可以得到相應(yīng)的2套片段。用同位素或熒光物質(zhì)標(biāo)記這4套新合成的鏈，在凝膠中置于4個(gè)泳道中電泳，檢測(cè)這4套片段的位置，即可直接讀出核苷酸的序列。在特定堿基處中斷新鏈合成最有效的辦法，是在上述4個(gè)試管中按一定比例分別加入一種相應(yīng)的2?3?雙脫氧核苷三磷酸（ddNTP），由于ddNTP的3?

23、位無(wú)OH，不可能形成磷酸二酯鍵，故合成自然中斷。如上述在A處中斷的試管內(nèi)，既有dATP，又有少量的ddATP，新合成的CCA鏈中的A如果是ddAMP則鏈的合成中斷，如果是dAMP，則鏈仍可延伸。因此，鏈中有幾個(gè)A，就能得到幾種大小不等的以A為末端的片段。如果用放射性同位素標(biāo)記新合成的鏈，則4個(gè)試管中新合成的鏈在凝膠的4個(gè)泳道電泳后，經(jīng)放射自顯影可檢測(cè)帶子的位置，由帶子的位置可以直接讀出核苷酸的序列。采用T7測(cè)序酶時(shí)，一次可讀出400多個(gè)

24、核苷酸的序列。近年采用4種射波長(zhǎng)不同的熒光物質(zhì)分別標(biāo)記4種不同的雙脫氧核苷酸，終止反應(yīng)后4管反應(yīng)物可在同一泳道電泳，用激光掃描收集電泳信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理可將序列直接打印出來(lái)。采用毛細(xì)管電泳法測(cè)序時(shí)，這種技術(shù)一次可測(cè)定700個(gè)左右核苷酸的序列，一臺(tái)儀器可以有幾十根毛細(xì)管同時(shí)進(jìn)行測(cè)序，且電泳時(shí)間大大縮短，自動(dòng)測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步加快了核酸測(cè)序的步伐，現(xiàn)已完成了包括人類(lèi)在內(nèi)的幾十個(gè)物種的基因組測(cè)序。RNA序列測(cè)定最早采用的是類(lèi)似蛋白質(zhì)序列測(cè)定的片段

25、重疊法，Holley用此法測(cè)定酵母丙氨酸t(yī)RNA序列耗時(shí)達(dá)數(shù)年之久。隨后發(fā)展了與DNA測(cè)序類(lèi)似的直讀法，但仍不如DNA測(cè)序容易，因此，常將RNA反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)DNA（cDNA），測(cè)定cDNA序列后推斷RNA的序列，目前16SrRNA1542b的全序列測(cè)定，23SrRNA2904b的全序列測(cè)定，噬菌體MS2RNA3569b的全序列測(cè)定均已完成。4糖類(lèi)的結(jié)構(gòu)與功能糖類(lèi)的結(jié)構(gòu)與功能1書(shū)寫(xiě)?D吡喃葡萄糖，L()葡萄糖，?D()吡喃葡萄糖的結(jié)構(gòu)式，