資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月王鏡巖_徐長(zhǎng)法_朱圣庚_主編,生物化學(xué)_第三版_課后習(xí)題解答全__上冊(cè)1-13章,下冊(cè)19版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：生物化學(xué)王鏡巖(第三版)課后習(xí)題解答全（上冊(cè)1-13章，下冊(cè)19-40章）第一章糖類(lèi)提要糖類(lèi)是四大類(lèi)生物分子之一，廣泛存在于生物界，特別是植物界。糖類(lèi)在生物體內(nèi)不僅作為結(jié)構(gòu)成分和主要能源，復(fù)合糖中的糖鏈作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子參與許多生命過(guò)程，并因此出現(xiàn)一門(mén)新的學(xué)科，糖生物學(xué)。多數(shù)糖類(lèi)具有(CH2O)n的實(shí)驗(yàn)式，其化學(xué)本質(zhì)是多羥醛、多羥酮及其衍生物。糖類(lèi)按其聚合度分為單糖，1個(gè)單體；寡糖，含2-20個(gè)單體；多糖，含20個(gè)以上單體。同多糖是指僅含一種單糖或單糖衍生物的多糖，雜多糖指含一種以上單糖或加單糖衍生物的多糖。糖類(lèi)與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成的結(jié)合物稱(chēng)復(fù)合糖或糖復(fù)合物。單糖，除二羥丙酮外，都含有不對(duì)稱(chēng)碳原子(C*)或稱(chēng)手性碳原子，含C*的單糖都是不對(duì)稱(chēng)分子，當(dāng)然也是手性分子，因而都具有旋光性，一個(gè)C*有兩種構(gòu)型D-和L-型或R-和S-型。因此含n個(gè)C*的單糖有2n個(gè)旋光異構(gòu)體，組成2n-1對(duì)不同的對(duì)映體。任一旋光異構(gòu)體只有一個(gè)對(duì)映體，其他旋光異構(gòu)體是它的非對(duì)映體，僅有一個(gè)C*的構(gòu)型不同的兩個(gè)旋光異構(gòu)體稱(chēng)為差向異構(gòu)體。單糖的構(gòu)型是指離羧基碳最遠(yuǎn)的那個(gè)C*的構(gòu)型，如果與D-甘油醛構(gòu)型相同，則屬D系糖，反之屬L系糖，大多數(shù)天然糖是D系糖FischerE論證了己醛糖旋光異構(gòu)體的立體化學(xué)，并提出了在紙面上表示單糖鏈狀立體結(jié)構(gòu)的Fischer投影式。許多單糖在水溶液中有變旋現(xiàn)象，這是因?yàn)殚_(kāi)漣的單糖分子內(nèi)醇基與醛基或酮基發(fā)生可逆親核加成形成環(huán)狀半縮醛或半縮酮的緣故。這種反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生在C5羥基和C1醛基之間，而形成六元環(huán)吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5經(jīng)基和C2酮基之間形成五元環(huán)呋喃糖(如呋喃果糖)。成環(huán)時(shí)由于羰基碳成為新的不對(duì)稱(chēng)中心，出現(xiàn)兩個(gè)異頭差向異構(gòu)體，稱(chēng)α和β異頭物，它們通過(guò)開(kāi)鏈形式發(fā)生互變并處于平衡中。在標(biāo)準(zhǔn)定位的Hsworth式中D-單糖異頭碳的羥基在氧環(huán)面下方的為α異頭物，上方的為β異頭物，實(shí)際上不像Haworth式所示的那樣氧環(huán)面上的所有原子都處在同一個(gè)平面，吡喃糖環(huán)一般采取椅式構(gòu)象，呋喃糖環(huán)采取信封式構(gòu)象。單糖可以發(fā)生很多化學(xué)反應(yīng)。醛基或伯醇基或兩者氧化成羧酸，羰基還原成醇；一般的羥基參與成脂、成醚、氨基化和脫氧等反應(yīng)；異頭羥基能通過(guò)糖苷鍵與醇和胺連接，形成糖苷化合物。例如，在寡糖和多糖中單糖與另一單糖通過(guò)O-糖苷鍵相連，在核苷酸和核酸中戊糖經(jīng)N-糖苷鍵與心嘧啶或嘌呤堿相連。生物學(xué)上重要的單糖及其衍生物有Glc,Gal，Man,Fru,GlcNAc,GalNAc,L-Fuc,NeuNAc(Sia),GlcUA等它們是寡糖和多糖的組分,許多單糖衍生物參與復(fù)合糖聚糖鏈的組成，此外單糖的磷酸脂，如6-磷酸葡糖，是重要的代謝中間物。蔗糖、乳糖和麥芽糖是常見(jiàn)的二糖。蔗糖是由α-Glc和β-Fru在兩個(gè)異頭碳之間通過(guò)糖苷鍵連接而成，它已無(wú)潛在的自由醛基，因而失去還原，成脎、變旋等性質(zhì)，并稱(chēng)它為非還原糖。乳糖的結(jié)構(gòu)是Galβ(1-4)Glc，麥芽糖是Glcα(1-4)Glc,它們的末端葡萄搪殘基仍有潛在的自由醛基，屬還原糖。環(huán)糊精由環(huán)糊精葡糖基轉(zhuǎn)移酶作用于直鏈淀粉生成含6,7或8個(gè)葡萄糖殘基，通過(guò)α-1,4糖苷鍵連接成環(huán)，屬非還原糖，由于它的特殊結(jié)構(gòu)被用作穩(wěn)定劑、抗氧化劑和增溶劑等。淀粉、糖原和纖維素是最常見(jiàn)的多糖，都是葡萄糖的聚合物。淀粉是植物的貯存養(yǎng)料，屬貯能多糖，是人類(lèi)食物的主要成分之一。糖原是人和動(dòng)物體內(nèi)的貯能多糖。淀粉可分直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉分子只有α-1,4連鍵，支鏈淀粉和糖原除α-1,4連鍵外尚有α-1,6連鍵形成分支，糖原的分支程度比支鏈淀粉高。纖維素與淀粉、糖原不同，它是由葡萄糖通過(guò)β-1.4糖苷鍵連接而成的，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使纖維素具有適于作為結(jié)構(gòu)成分的物理特性，它屬于結(jié)構(gòu)多糖。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的成分，也屬結(jié)構(gòu)多糖。它可看成由一種稱(chēng)胞壁肽的基本結(jié)構(gòu)單位重復(fù)排列構(gòu)成。胞壁肽是一個(gè)含四有序側(cè)鏈的二糖單位，G1cNAcβ(1-4)MurNAc，二糖單位問(wèn)通過(guò)β-1,4連接成多糖，鏈相鄰的多糖鏈通過(guò)轉(zhuǎn)肽作用交聯(lián)成一個(gè)大的囊狀分子。青霉素就是通過(guò)抑制轉(zhuǎn)肽干擾新的細(xì)胞壁形成而起抑菌作用的。磷壁酸是革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁的特有成分;脂多糖是陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的特有成分。糖蛋白是一類(lèi)復(fù)合糖或一類(lèi)綴合蛋白質(zhì)。許多內(nèi)在膜蛋白質(zhì)和分泌蛋白質(zhì)都是糖蛋白。糖蛋白和糖脂中的寡糖鏈，序列多變，結(jié)構(gòu)信息豐富，甚至超過(guò)核酸和蛋白質(zhì)。一個(gè)寡糖鏈中單糖種類(lèi)、連接位置、異頭碳構(gòu)型和糖環(huán)類(lèi)型的可能排列組合數(shù)目是一個(gè)天文數(shù)字。糖蛋白中寡糖鏈的還原端殘基與多肽鏈氨基酸殘基之間的連接方式有:N-糖肽鍵，如β-GlcNAc-Asn和O-糖肽鏈，如α-GalNAc-Thr/Ser,β-Gal-Hyl,β-L-Araf-Hyp,N-連接的寡糖鏈(N-糖鏈)都含有一個(gè)共同的結(jié)構(gòu)花式稱(chēng)核心五糖或三甘露糖基核心，N-糖鏈可分為復(fù)雜型、高甘露糖型和雜合型三類(lèi)，它們的區(qū)別王要在外周鏈,O-糖鏈的結(jié)構(gòu)比N-糖鏈簡(jiǎn)單，但連接形式比N-糖鏈的多。糖蛋白中的寡糖鏈在細(xì)胞識(shí)別包括細(xì)胞粘著、淋巴細(xì)胞歸巢和精卵識(shí)別等生物學(xué)過(guò)程中起重要作用。在人紅細(xì)胞表面上存在很多血型抗原決定簇，其中多數(shù)是寡糖鏈。在ABO血型系統(tǒng)中A，B，O（H）三個(gè)抗原決定簇只差一個(gè)單糖殘基,A型在寡糖基的非還原端有一個(gè)GalNAc,B型有一個(gè)Gal,O型這兩個(gè)殘基均無(wú)。凝集素是一類(lèi)非抗體的能與糖類(lèi)專(zhuān)一結(jié)合的蛋白質(zhì)或糖蛋白，伴刀豆凝集素A(ConA),花生凝集素等屬植物凝集素;細(xì)菌和病毒也有凝集素，如流感病毒含紅細(xì)胞凝集素。作為各類(lèi)白細(xì)胞CAM的選擇蛋白家族也屬于凝集素。此家族中已知有L、E、P三種選擇蛋白，它們通過(guò)細(xì)胞粘著產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)，如免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、腫瘤轉(zhuǎn)移等。糖胺聚糖和蛋白聚糖是動(dòng)物細(xì)胞外基質(zhì)的重要成分。糖胺聚糖是由己糖醛酸和己糖胺組成的二糖單位重復(fù)構(gòu)成。多數(shù)糖胺聚糖都不同程度地被硫酸化如4-硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素等。糖胺聚搪多以蛋白聚糖形式存在，但透明質(zhì)酸是例外。蛋白聚糖是一類(lèi)特殊的糖蛋白，由一條或多條糖胺聚糖鏈和一個(gè)核心蛋白共價(jià)連接而成。有的蛋白聚糖以聚集體(透明質(zhì)酸分子為核心)形式存在。它們是高度親水的多價(jià)陰離子，在維持皮膚、關(guān)節(jié)、軟骨等結(jié)締組織的形態(tài)和功能方面起重要作用。寡糖鏈結(jié)構(gòu)分析的一般步驟是:分離提純待測(cè)定的完整糖鏈，對(duì)獲得的均一樣品用GLC法測(cè)定單糖組成，根據(jù)高碘酸氧化或甲基化分析確定糖苷鍵的位置，用專(zhuān)一性糖苷酶確定糖苷鍵的構(gòu)型。糖鏈序列可采用外切糖苷酶連續(xù)斷裂或FAB-MS等方法加以測(cè)定。習(xí)題1．環(huán)狀己醛糖有多少個(gè)可能的旋光異構(gòu)體，為什么[25=32]解：考慮到C1、C2、C3、C4、C5各有兩種構(gòu)象，故總的旋光異構(gòu)體為25=32個(gè)。2．含D-吡喃半乳糖和D-吡喃葡萄糖的雙糖可能有多少個(gè)異構(gòu)體(不包括異頭物)含同樣殘基的糖蛋白上的二糖鏈將有多少個(gè)異構(gòu)體[20；32]

解：一個(gè)單糖的C1可以與另一單糖的C1、C2、C3、C4、C6形成糖苷鍵，于是α-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、β-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、α-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、β-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷各有5種，共5×4=20個(gè)異構(gòu)體。糖蛋白上的二糖鏈其中一個(gè)單糖的C1用于連接多肽，C2、C3、C4、C6用于和另一單糖的C1形成糖苷鍵，算法同上，共有4×4=16個(gè)，考慮到二糖與多肽相連時(shí)的異頭構(gòu)象，異構(gòu)體數(shù)目為16×2=32個(gè)。3．寫(xiě)出β-D-脫氧核糖、α-D-半乳糖、β-L-山梨糖和β-D-N-乙酰神經(jīng)氨酸（唾液酸)的Fischer投影式，Haworth式和構(gòu)象式。4．寫(xiě)出下面所示的(A).(B)兩個(gè)單糖的正規(guī)名稱(chēng)(D/L,α/β，f/p),指出(C).(D)兩個(gè)結(jié)構(gòu)用RS系統(tǒng)表示的構(gòu)型(R/S)[A、α-D-f-Fru；B、α-L-p-Glc；C、R；D、S]5.L7-葡萄糖的α和β異頭物的比旋[αD20]分別為+112.2°和+18.70°。當(dāng)α-D-吡喃葡糖晶體樣品溶于水時(shí)，比旋將由+112.2°降至平衡值+52.70°。計(jì)算平衡混合液中α和β異頭物的比率。假設(shè)開(kāi)鏈形式和呋喃形式可忽略。[α異頭物的比率為36.5%，β異頭物為63.5%]解：設(shè)α異頭物的比率為x，則有112.2x+18.7(1－x)=52.7,解得x=36.5%，于是(1－x)=63.5%。6．將500mg糖原樣品用放射性氰化鉀（K14CN)處理，被結(jié)合的14CN—正好是0.193μmol，另一500mg同一糖原樣品，用含3%HCl的無(wú)水甲醇處理，使之形成還原末端的甲基葡糖苷。然后用高碘酸處理這個(gè)還原端成為甲基葡糖苷的糖原，新產(chǎn)生的甲酸準(zhǔn)確值是347μmol。計(jì)算(a)糖原的平均相對(duì)分子質(zhì)量.(b)分支的程度(分支點(diǎn)%)[(a)2.59×106;(b)11.24%]解：(a)Mr=0.5/(0.193×10-6)=2.59×106(b)347×10-6×163/0.5=11.3%7．D-葡萄糖在31℃水中平衡時(shí)，α-吡喃葡糖和β-吡喃葡糖的相對(duì)摩爾含量分別為37.3%和62.7%。計(jì)算D-葡萄糖在31℃時(shí)由α異頭物轉(zhuǎn)變?yōu)棣庐愵^物的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。氣體常數(shù)R為8.314J/molK。[ΔG0=-1.31kJ/mol]解：ΔG0=-RTln(c2/c1)=-8.314×300×ln(62.7/37.3)=-1.30kJ/mol8．竹子系熱帶禾本科植物，在最適條件下竹子生長(zhǎng)的速度達(dá)0.3m/d高，假定竹莖幾乎完全由纖維素纖維組成，纖維沿生長(zhǎng)方向定位。計(jì)算每秒鐘酶促加入生長(zhǎng)著的纖維素鏈的單糖殘基數(shù)目。纖維素分子中每一葡萄糖單位約長(zhǎng)0.45nm。[7800殘基/s]解：[0.3/(24×3600)]/0.45×10-9=7800殘基/s9．經(jīng)還原可生成山梨醇(D-葡萄醇)的單糖有哪些[L-山梨糖;D-葡萄糖;L-古洛糖；D-果糖]10．寫(xiě)出麥芽糖(α型)、纖維二糖(β型)、龍膽糖和水蘇糖的正規(guī)(系統(tǒng))名稱(chēng)的簡(jiǎn)單形式，并指出其中哪些(個(gè))是還原糖，哪些（個(gè))是非還原糖。解：麥芽糖(α型)：Glcα(1→4)Glc纖維二糖(β型)：Glcβ(1→4)Glc龍膽糖：Glcβ(1→6)Glc水蘇糖：Galα(1→6)Galα(1→6)Glc(α1←→β2)Fru11．纖維素和糖原雖然在物理性質(zhì)上有很大的不同，但這兩種多糖都是1-4連接的D-葡萄糖聚合物，相對(duì)分子質(zhì)量也相當(dāng)，是什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成它們?cè)谖锢硇再|(zhì)上的如此差別?解釋它們各自性質(zhì)的生物學(xué)優(yōu)點(diǎn)。答：糖原是人和動(dòng)物餐間以及肌肉劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)最易動(dòng)用的葡萄糖貯庫(kù)。纖維素是植物的結(jié)構(gòu)多糖，是他們的細(xì)胞壁的主要組成成分。12．革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁在化學(xué)組成上有什么異同肽聚糖中的糖肽鍵和糖蛋白中的糖肽鍵是否有區(qū)別

答：肽聚糖：革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和陰性細(xì)菌共有；磷壁酸：革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌特有；脂多糖：革蘭氏陰性細(xì)菌特有。兩種糖肽鍵有區(qū)別：肽聚糖中為NAM的C3羥基與D-Ala羧基相連；糖蛋白中是糖的C1羥基與多肽Asnγ-氨基N或Thr/Ser/Hyl/Hyp羥基O相連。13．假設(shè)一個(gè)細(xì)胞表面糖蛋白的一個(gè)三糖單位在介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞粘著中起關(guān)鍵作用。試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單試驗(yàn)以檢驗(yàn)這一假設(shè)。[如果糖蛋白的這個(gè)三糖單位在細(xì)胞相互作用中是關(guān)鍵的，則此三糖本身應(yīng)是細(xì)胞粘著的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑]14．糖蛋白中N-連接的聚糖鏈有哪些類(lèi)型它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)

答：(1)復(fù)雜型(complextype)這類(lèi)N-糖鏈，除三甘露糖基核心外，不含其他甘露糖殘基。還原端殘基為GlcNAcβ1→的外鏈與三甘露糖基核心的兩個(gè)α-甘露糖殘基相連,在三類(lèi)N-糖鏈中復(fù)雜型結(jié)構(gòu)變化最大。(2)高甘露糖型(high-mannosetype)此型N-糖鏈除核心五糖外只含α-甘露糖殘基。(3)雜合型(hybridtype)此型糖鏈具有復(fù)雜型和高甘露糖型這兩類(lèi)糖鏈的結(jié)構(gòu)元件。15．舉出兩個(gè)例子說(shuō)明糖蛋白寡糖鏈的生物學(xué)作用。答：(1)糖鏈在糖蛋白新生肽鏈折疊和締合中的作用；(2)糖鏈影響糖蛋白的分泌和穩(wěn)定性。（例見(jiàn)教材P60~P61）16．寫(xiě)出人ABH血型抗原決定簇的前體結(jié)構(gòu)，指出A抗原、B抗原和O抗原(H物質(zhì))之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，[答案見(jiàn)表1-9]17．具有重復(fù)二糖單位，GlcUAβ(1→3)GlcNA，而單位間通過(guò)β(1→4)連接的天然多糖是什么[

透明質(zhì)酸]

18．糖胺聚糖如硫酸軟骨素，其生物功能之一與該分子在水中所占的體積遠(yuǎn)比脫水時(shí)大這一生質(zhì)有關(guān)。為什么這些分子在溶液中所占體積會(huì)這樣大?答：由于分子表面含有很多親水基團(tuán)，能結(jié)合大量的水，形成透明的高粘性水合凝膠，如一個(gè)透明質(zhì)酸（HA）分子在水中將占據(jù)1000~10000倍于自身體積的空間。19．舉例說(shuō)明內(nèi)切糖苷酶和外切糖苷酶在聚糖鏈結(jié)構(gòu)測(cè)定中的作用。（見(jiàn)教材P73）20．一種三糖經(jīng)β-半乳糖苷酶完全水解后，得到D-半乳糖和D-葡萄糖，其比例為2：1，將原有的三糖用NaBH4還原，繼而使其完全甲基化和酸水解，然后再進(jìn)行一次NaBH4還原，最后用醋酸酐乙酸化，得到二種產(chǎn)物:①2,3,4,6-四甲基1，5二乙?；?半乳糖醇,②2.3.4-三甲基-1,5,6-三乙酸基-半乳糖醇，③1.2.3.5.6-五甲基-4-乙?；?山梨醇。分析并寫(xiě)出此三糖的結(jié)構(gòu)。[D-Galβ(1→6)D-Galβ(1→4)D-Glc]第二章脂質(zhì)提要脂質(zhì)是細(xì)胞的水不溶性成分，能用有機(jī)溶劑如乙醚、氯仿等進(jìn)行提取。脂質(zhì)按化學(xué)組成可分為單純脂質(zhì)、復(fù)合脂質(zhì)和衍生脂質(zhì)；按生物功能可分為貯存脂質(zhì)、結(jié)構(gòu)脂質(zhì)和活性脂質(zhì)。天然脂肪酸通常具有偶數(shù)碳原子，鏈長(zhǎng)一般為12-22碳。脂肪酸可分為飽和、單不飽和與多不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸的雙鍵位置，有一個(gè)雙鍵幾乎總是處于C9-C10之間(△9)并且一般是順式的。脂肪酸的物理性質(zhì)主要決定于其烴鏈的長(zhǎng)度與不飽和程度。必需脂肪酸是指對(duì)人體的功能不可缺少，但必須由膳食提供的兩個(gè)多不飽和脂肪酸，亞油酸和α-亞麻酸；前者屬ω-6家族，后者ω-3家族。類(lèi)二十碳烷主要是由20碳的花生四烯酸衍生而來(lái)并因此得名，包括前列腺素、凝血惡烷和白三烯，它們是體內(nèi)的局部激素。三酰甘油或甘油三脂(TG)是由脂肪酸與甘油形成的三脂。三酰甘油可分簡(jiǎn)單三酰甘油和混合三酰甘油。天然油脂是簡(jiǎn)單和混合三酰甘油的混合物。三酰甘油與堿共熱可發(fā)生皂化，生成脂肪酸鹽(皂)和甘油。三酰甘油也和游離脂肪酸一樣，它的不飽和鍵能發(fā)生氫化、鹵化和過(guò)氧化作用。測(cè)定天然油脂的皂化值、碘值、酸值和乙?；担纱_定所給油脂的特性。三酰甘油主要作為貯存燃料，以油滴形式存在于細(xì)胞中。蠟是指長(zhǎng)鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈一元醇或固醇形成的酯。天然蠟如蜂蠟是多種蠟酯的混合物。蠟是海洋浮游生物中代謝燃料的主要貯存形式。蠟還有其他的生物功能如防水、防侵襲等。脂質(zhì)過(guò)氧化定義為多不飽和脂肪酸或多不飽和脂質(zhì)的氧化變質(zhì)。它是典型的活性氧參與的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)?；钚匝?O-2、·OH、H2O2、ˉO2等)使生物膜發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化，造成膜的損傷、蛋白質(zhì)和核酸等大分子的異常。脂質(zhì)過(guò)氧化與多種疾病有關(guān)。體內(nèi)的抗氧化劑如超氧化物歧化酶(SOD)、維生素E等是與脂質(zhì)過(guò)氧化坑衡的保護(hù)系統(tǒng)。磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來(lái)，最簡(jiǎn)單的甘油磷脂是3-sn-磷脂酸，它是其他甘油磷脂的母體。磷脂酸進(jìn)一步被一個(gè)極性醇(如膽堿、乙醇胺等)酯化，則形成各種甘油磷脂如磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺。鞘磷脂是由鞘氨醇代替甘油磷脂中的甘油形成的磷脂。鞘氨醇是種長(zhǎng)鏈的氨基醇。其2-位氨基以酰胺鍵與脂肪酸連接形成神經(jīng)酰胺，這是這類(lèi)磷脂的母體。神經(jīng)酰胺的1-位羥基被磷酰膽堿或磷酰乙醇胺脂化則形成鞘磷脂。磷脂是兩親分子，有一個(gè)極性頭基和一個(gè)非極性尾，在水介質(zhì)中能形成脂雙層；它們主要參與膜的組成。糖脂主要是鞘糖脂，它也是神經(jīng)酰胺的衍生物，在神經(jīng)酰胺的1-位羥基通過(guò)糖苷鍵與糖基連接而成鞘糖脂。重要的鞘糖脂有腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂，后者含有唾液酸。作為膜脂的鞘糖脂與細(xì)胞識(shí)別以及組織、器官的特異性有關(guān)。萜類(lèi)可看成是異戊二烯(CS)的聚合物，有倍半萜、雙萜、三萜、四萜等。萜的結(jié)構(gòu)有線形的，也有環(huán)狀的。許多植物精油、光合色素和甾類(lèi)的前體鯊烯都是萜。類(lèi)固醇或稱(chēng)甾類(lèi)，是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。固醇或甾醇是類(lèi)固醇中的一大類(lèi)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在甾核的C3上有一個(gè)β羥基，C17上有一個(gè)含8~10個(gè)碳的烴鏈。固醇存在于大多數(shù)真核細(xì)胞的膜中但細(xì)菌不含固醇。膽固醇是最常見(jiàn)的一種動(dòng)物固醇，參與動(dòng)物細(xì)胞膜的組成。膽固醇也是體內(nèi)類(lèi)固醇激素和膽汁酸(膽酸、鵝膽酸和脫氧膽酸)的前體。膽固醇與動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)。植物固醇如谷固醇、豆固醇，它們自身不易被腸粘膜吸收并能抑制膽固醇吸收。脂蛋白是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)以非共價(jià)鍵結(jié)合而成的復(fù)合體。脂蛋白中的蛋白質(zhì)部分稱(chēng)載脂蛋白。血漿脂蛋白是血漿中轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì)的脂蛋白顆粒。由于各種血漿脂蛋白的密度不同可用超離心法把它們分成5個(gè)組分(按密度增加為序):乳糜微粒，極低密度脂蛋白(VLDL)，中間密度脂蛋白(IDL),低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。血漿脂蛋白都是球形顆粒，有一個(gè)由三酰甘油和膽固醇脂組成的疏水核心和一個(gè)由磷脂、膽固醇和載脂蛋白參與的極性外殼。載脂蛋白的主要作用是增溶疏水脂質(zhì)和作為脂蛋白受體的識(shí)別部位。測(cè)定脂質(zhì)組成時(shí)，脂質(zhì)可用有機(jī)溶劑從組織中提取，用薄層層析或氣液色譜進(jìn)行分離。單個(gè)的脂質(zhì)可根據(jù)其層析行為，對(duì)專(zhuān)一性酶水解的敏感性或質(zhì)譜分析加以鑒定。習(xí)題1．天然脂肪酸在結(jié)構(gòu)上有哪些共同的特點(diǎn)?答：天然脂肪酸通常具有偶數(shù)碳原子，鏈長(zhǎng)一般為12-22碳。脂肪酸可分為飽和、單不飽和與多不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸的雙鍵位置，有一個(gè)雙鍵幾乎總是處于C9-C10之間(△9)，并且一般是順式的。2．(a)由甘油和三種不同的脂肪酸(如豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸)可形成多少種不同的三酰甘油(包括簡(jiǎn)單型和混合型在內(nèi))(b)其中定量上不同組成的三酰甘油可有多少種[(a)27種;(b)10種]

解：(a)33=27種;(b)3×3+1=10種3．(a)為什么飽和的18碳脂肪酸——硬脂酸的熔點(diǎn)比18碳不飽和脂肪酸——油酸的熔點(diǎn)高(b)干酪乳桿菌產(chǎn)生的乳杯菌酸(19碳脂肪酸)的熔點(diǎn)更接近硬脂酸的熔點(diǎn)還是更接近油酸的熔點(diǎn)為什么答：(a)油酸有一個(gè)△9順式雙鍵，有序性校差；而硬脂酸有序性高，故熔點(diǎn)也高；(b)硬脂酸。因?yàn)槿埸c(diǎn)隨鏈長(zhǎng)的增加而增加。4．從植物種子中提取出１g油脂，把它等分為兩份，分別用于測(cè)定該油脂的皂化值和碘值。測(cè)定皂化值的一份樣品消耗KOH65mg,測(cè)定碘值的一份樣品消耗I２510mg.試計(jì)算該油脂的平均相對(duì)分子質(zhì)量和碘值。[1292;102]解：Mr=（3×56×1000）/（2×65）=1292I２值=0.51×100/0.5=102(100g油脂鹵化時(shí)吸收I２的克數(shù))5．某油脂的碘值為68，皂化值為210。計(jì)算每個(gè)油脂分子平均含多少個(gè)雙健。[2個(gè)]解：100g油脂的物質(zhì)的量=（210×100）/（3×56×1000）=0.125mol平均雙鍵數(shù)=（68/254）/0.125≈2個(gè)6．(a)解釋與脂質(zhì)過(guò)氧化育關(guān)的幾個(gè)術(shù)語(yǔ):自由基、活性氧、自由基鏈反應(yīng)和抗氧化劑;(b)為什么ＰUFA容易發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化?答：(a)自由基：自由基也稱(chēng)游離基，是指含有奇數(shù)價(jià)電子并因此在一個(gè)軌道上具有一個(gè)未(不)成對(duì)電子(unpairedelectron)的原子或原子團(tuán)。活性氧：氧或含氧的高反應(yīng)活性分子，如O-2、·OH、H2O2、ˉO2(單線態(tài)氧)等統(tǒng)稱(chēng)為活性氧。自由基鏈反應(yīng)：自由基化學(xué)性質(zhì)活潑，能發(fā)生抽氫、歧化、化合、取代、加成等多種反應(yīng)，但是自由基反應(yīng)的最大特點(diǎn)是傾向于進(jìn)行鏈「式」反應(yīng)〔chainreaction),鏈反應(yīng)一般包括3個(gè)階段:引發(fā)、增長(zhǎng)和終止?？寡趸瘎悍簿哂羞€原性而能抑制靶分子自動(dòng)氧化即抑制自由基鏈反應(yīng)的物質(zhì)稱(chēng)為抗氧化劑(antioxidant)。(b)多不飽和脂肪酸（PUFA）中的雙鍵具有潛在的還原性，容易發(fā)生過(guò)氧化作用。7．為解決甘油磷脂構(gòu)型上的不明確性，國(guó)際生物化學(xué)命名委員會(huì)建議采取立體專(zhuān)一編號(hào)命名原則。試以磷酸甘油為例說(shuō)明此命名原則。8．寫(xiě)出下列化合物的名稱(chēng):(a)在低pH時(shí)，攜帶一個(gè)正凈電荷的甘油磷脂;(b)在中性pH時(shí)攜帶負(fù)凈電荷的甘油磷脂;(c)在中性pH時(shí)，凈電荷為零的甘油磷脂。答：(a)磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺；(b)磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油，-1；雙磷脂酰甘油（心磷脂），-2；(c)磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺。9．給定下列分子成分:甘油、脂肪酸、磷酸、長(zhǎng)鏈醇和糖。試問(wèn)(a)哪兩個(gè)成分在蠟和鞘脂脂中都存在(b)哪兩個(gè)成分在脂肪和磷脂酰膽堿中都存在(c)哪些(個(gè))成分只在神經(jīng)節(jié)苷脂而不在脂肪中存在［(a)脂肪酸，長(zhǎng)鏈醇;(b)甘油，脂肪酸;(c)糖，長(zhǎng)鏈醇］10．指出下列膜脂的親水成分和疏水成分:(a)磷脂酰乙醇胺;(b)鞘磷脂;(c)半乳糖基腦苷脂;(d)神經(jīng)節(jié)苷脂;(e)膽固醇。答：(a)乙醇胺；脂肪酸(b)磷酰膽堿或磷酰乙醇胺；脂肪酸和烴鏈(c)半乳糖；脂肪酸和烴鏈(d)連有唾液酸的寡糖鏈；脂肪酸和烴鏈(e)C3羥基；甾核和C17烷烴側(cè)鏈11．(a)造成類(lèi)固醇化合物種類(lèi)很多的原因是什么(b)人和動(dòng)物體內(nèi)膽固醇可轉(zhuǎn)變?yōu)槟男┚哂兄匾硪饬x的類(lèi)固醇物質(zhì)

答：(a)①環(huán)上的雙鍵數(shù)日和位置不同;②取代基的種類(lèi)、數(shù)目、位置和取向（αβ）不同;③環(huán)和環(huán)稠合的構(gòu)型(順?lè)串悩?gòu))不同。(b)動(dòng)物中從膽固醇衍生來(lái)的類(lèi)固醇包括5類(lèi)激素:雄激素、雌激素、孕酮、糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素，維生素D和膽汁酸。12．膽酸是人膽汁中發(fā)現(xiàn)的A-B順式類(lèi)固醇(圖2-18)。請(qǐng)按圖2-15所求椅式構(gòu)象畫(huà)出膽酸的構(gòu)象式，并以直立鍵或平伏鍵標(biāo)出C3，C7和C12上3個(gè)羥基。13．一種血漿脂蛋白的密度為l.08g/cm3，載脂蛋白的平均密度為1.35g/cm3,脂質(zhì)的平均密度為0.90g/cm3。問(wèn)該脂蛋白中載脂蛋白和脂質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少[

48.6%載脂蛋白，51.4%脂質(zhì)]

解：設(shè)載脂蛋白的體積分?jǐn)?shù)是x,則有1.35x+0.90(1－x)=1.08,解得x=0.4于是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(0.4×1.35)/[0.4×1.35+(1－0.4)×0.90]=0.514．一種低密度脂蛋白(LDL含apoB-100(M為500000)和總膽固醇（假設(shè)平均Mr為590)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為25%和50%。試汁算apoB-100與總膽固醇的摩爾比[1:1695]解：設(shè)摩爾比為1/x,則有500000/590x=25/50,解得x=169515．用化學(xué)方法把鞘磷脂與磷脂酰膽堿區(qū)分開(kāi)來(lái)。第三章氨基酸提要α-氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子，當(dāng)用酸、堿或蛋白酶水解蛋白質(zhì)時(shí)可獲得它們。蛋白質(zhì)中的氨基酸都是L型的。但堿水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。參與蛋白質(zhì)組成的基本氨基酸只有20種。此外還有若干種氨基酸在某些蛋白質(zhì)中存在，但它們都是在蛋白質(zhì)生物合成后由相應(yīng)是基本氨基酸（殘基）經(jīng)化學(xué)修飾而成。除參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸外，還有很多種其他氨基酸存在與各種組織和細(xì)胞中，有的是β-、γ-或δ-氨基酸，有些是D型氨基酸。氨基酸是兩性電解質(zhì)。當(dāng)pH接近1時(shí)，氨基酸的可解離基團(tuán)全部質(zhì)子化，當(dāng)pH在13左右時(shí)，則全部去質(zhì)子化。在這中間的某一pH（因不同氨基酸而異），氨基酸以等電的兼性離子（H3N+CHRCOO-）狀態(tài)存在。某一氨基酸處于凈電荷為零的兼性離子狀態(tài)時(shí)的介質(zhì)pH稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)，用pI表示。所有的α-氨基酸都能與茚三酮發(fā)生顏色反應(yīng)。α-NH2與2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用產(chǎn)生相應(yīng)的DNP-氨基酸（Sanger反應(yīng)）；α-NH2與苯乙硫氰酸酯（PITC）作用形成相應(yīng)氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物（Edman反應(yīng)）。胱氨酸中的二硫鍵可用氧化劑（如過(guò)甲酸）或還原劑（如巰基乙醇）斷裂。半胱氨酸的SH基在空氣中氧化則成二硫鍵。這幾個(gè)反應(yīng)在氨基酸荷蛋白質(zhì)化學(xué)中占有重要地位。除甘氨酸外α-氨基酸的α-碳是一個(gè)手性碳原子，因此α-氨基酸具有光學(xué)活性。比旋是α-氨基酸的物理常數(shù)之一，它是鑒別各種氨基酸的一種根據(jù)。參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外區(qū)有光吸收，這是紫外吸收法定量蛋白質(zhì)的依據(jù)。核磁共振（NMR）波譜技術(shù)在氨基酸和蛋白質(zhì)的化學(xué)表征方面起重要作用。氨基酸分析分離方法主要是基于氨基酸的酸堿性質(zhì)和極性大小。常用方法有離子交換柱層析、高效液相層析（HPLC）等。習(xí)題1.寫(xiě)出下列氨基酸的單字母和三字母的縮寫(xiě)符號(hào)：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。[見(jiàn)表3-1]表3-1氨基酸的簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)名稱(chēng)三字母符號(hào)單字母符號(hào)名稱(chēng)三字母符號(hào)單字母符號(hào)丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL精氨酸(arginine)ArgR賴(lài)氨酸(lysine)LysK天冬酰氨(asparagines)AsnN甲硫氨酸(蛋氨酸)(methionine)MetM天冬氨酸(asparticacid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheF半胱氨酸(cysteine)CysC脯氨酸(praline)ProP谷氨酰氨(glutamine)GlnQ絲氨酸(serine)SerS谷氨酸(glutamicacid)GluE蘇氨酸(threonine)ThrT甘氨酸(glycine)GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW組氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY異亮氨酸(isoleucine)IleI纈氨酸(valine)ValVAsn和/或AspAsxBGln和/或GluGlsZ2、計(jì)算賴(lài)氨酸的εα-NH3+20%被解離時(shí)的溶液PH。[9.9]解：pH=pKa+lg20%pKa=10.53(見(jiàn)表3-3，P133)pH=10.53+lg20%=9.833、計(jì)算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解離時(shí)的溶液pH。[4.6]解：pH=pKa+lg2/3pKa=4.25pH=4.25+0.176=4.4264、計(jì)算下列物質(zhì)0.3mol/L溶液的pH：(a)亮氨酸鹽酸鹽；(b)亮氨酸鈉鹽；(c)等電亮氨酸。[(a)約1.46,(b)約11.5,(c)約6.05]5、根據(jù)表3-3中氨基酸的pKa值，計(jì)算下列氨基酸的pI值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。[pI:6.02;5.02;3.22;10.76]解：pI=1/2（pKa1+pKa2）pI(Ala)=1/2（2.34+9.69）=6.02pI(Cys)=1/2（1.71+10.78）=5.02pI(Glu)=1/2（2.19+4.25）=3.22pI(Ala)=1/2（9.04+12.48）=10.766、向1L1mol/L的處于等電點(diǎn)的甘氨酸溶液加入0.3molHCl，問(wèn)所得溶液的pH是多少？如果加入0.3molNaOH以代替HCl時(shí)，pH將是多少[

pH：2.71；9.23]解：pH1=pKa1+lg(7/3)=2.71pH2=pKa2+lg(3/7)=9.237、將丙氨酸溶液（400ml）調(diào)節(jié)到pH8.0，然后向該溶液中加入過(guò)量的甲醛，當(dāng)所得溶液用堿反滴定至Ph8.0時(shí)，消耗0.2mol/LNaOH溶液250ml。問(wèn)起始溶液中丙氨酸的含量為多少克[

4.45g]8、計(jì)算0.25mol/L的組氨酸溶液在pH6.4時(shí)各種離子形式的濃度（mol/L）。[His2+為1.78×10-4，His+為0.071，His0為2.8×10-4]解：由pH=pK1+lg（His2+/10-6.4）=pKr+lg（His+/His2+）=pK2+lg（His0/His+）得His2+為1.78×10-4，His+為0.071，His0為2.8×10-49、說(shuō)明用含一個(gè)結(jié)晶水的固體組氨酸鹽酸鹽（相對(duì)分子質(zhì)量=209.6；咪唑基pKa=6.0）和1mol/LKOH配制1LpH6.5的0.2mol/L組氨酸鹽緩沖液的方法[取組氨酸鹽酸鹽41.92g(0.2mol)，加入352ml1mol/LKOH，用水稀釋至1L]10、為什么氨基酸的茚三酮反應(yīng)液能用測(cè)壓法定量氨基酸？解：茚三酮在弱酸性溶液中與α-氨基酸共熱，引起氨基酸氧化脫氨脫羧反映，（其反應(yīng)化學(xué)式見(jiàn)P139），其中，定量釋放的CO2可用測(cè)壓法測(cè)量，從而計(jì)算出參加反應(yīng)的氨基酸量。11、L-亮氨酸溶液（3.0g/50ml6mol/LHCl）在20cm旋光管中測(cè)得的旋光度為+1.81o。計(jì)算L-亮氨酸在6mol/LHCl中的比旋（[a]）。[[a]=+15.1o]12、標(biāo)出異亮氨酸的4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體的（R，S）構(gòu)型名稱(chēng)。[參考圖3-15]13、甘氨酸在溶劑A中的溶解度為在溶劑B中的4倍，苯丙氨酸在溶劑A中的溶解度為溶劑B中的兩倍。利用在溶劑A和B之間的逆流分溶方法將甘氨酸和苯丙氨酸分開(kāi)。在起始溶液中甘氨酸含量為100mg，苯丙氨酸為81mg，試回答下列問(wèn)題：(1)利用由4個(gè)分溶管組成的逆流分溶系統(tǒng)時(shí)，甘氨酸和苯丙氨酸各在哪一號(hào)分溶管中含量最高（2）在這樣的管中每種氨基酸各為多少毫克[（1）第4管和第3管；（2）51.2mgGly+24mgPhe和38.4mgGly+36mgPhe]解：根據(jù)逆流分溶原理，可得：對(duì)于Gly：Kd=CA/CB=4=q(動(dòng)相)/p（靜相）p+q=1=(1/5+4/5)4個(gè)分溶管分溶3次：（1/5+4/5）3=1/125+2/125+48/125+64/125對(duì)于Phe：Kd=CA/CB=2=q(動(dòng)相)/p（靜相）p+q=1=(1/3+2/3)4個(gè)分溶管分溶3次：（1/3+2/3）3=1/27+6/27+12/27+8/27故利用4個(gè)分溶管組成的分溶系統(tǒng)中，甘氨酸和苯丙氨酸各在4管和第3管中含量最高，其中：第4管：Gly：64/125×100=51.2mgPhe：8/27×81=24mg第3管：Gly：48/125×100=38.4mgPhe：12/27×81=36mg14、指出在正丁醇：醋酸：水的系統(tǒng)中進(jìn)行紙層析時(shí)，下列混合物中氨基酸的相對(duì)遷移率（假定水相的pH為4.5）：(1)Ile,Lys;(2)Phe,Ser(3)Ala,Val,Leu;(4)Pro,Val(5)Glu,Asp;(6)Tyr,Ala,Ser,His.[Ile>lys；Phe,>Ser；Leu>Val>Ala,；Val>Pro；Glu>Asp；Tyr>Ala>Ser≌His]解：根據(jù)P151圖3-25可得結(jié)果。15．將含有天冬氨酸(pI=2.98)、甘氨酸(pI=5.97)、亮氨酸(pI=6.53)和賴(lài)氨酸(pI=5.98)的檸檬酸緩沖液，加到預(yù)先同樣緩沖液平衡過(guò)的強(qiáng)陽(yáng)離交換樹(shù)脂中，隨后用愛(ài)緩沖液析脫此柱，并分別收集洗出液，這5種氨基酸將按什么次序洗脫下來(lái)[

Asp,Thr,Gly,Leu,Lys]解：在pH3左右，氨基酸與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂之間的靜電吸引的大小次序是減刑氨基酸(A2+)>中性氨基酸(A+)>酸性氨基酸(A0)。因此氨基酸的洗出順序大體上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最后是堿性氨基酸，由于氨基酸和樹(shù)脂之間還存在疏水相互作用，所以其洗脫順序?yàn)椋篈sp,Thr,Gly,Leu,Lys。第四章蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)提要蛋白質(zhì)分子是由一條或多條肽鏈構(gòu)成的生物大分子。多肽鏈?zhǔn)怯砂被嵬ㄟ^(guò)肽鍵共價(jià)連接而成的，各種多肽鏈都有自己特定的氨基酸序列。蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量介于6000到1000000或更高。蛋白質(zhì)分為兩大類(lèi)：?jiǎn)渭兊鞍踪|(zhì)和綴合蛋白質(zhì)。根據(jù)分子形狀可分為纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)和膜蛋白質(zhì)。此外還可按蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能分類(lèi)。為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，經(jīng)常使用一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)這樣一些專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)。一級(jí)結(jié)構(gòu)就是共價(jià)主鏈的氨基酸序列，有時(shí)也稱(chēng)化學(xué)結(jié)構(gòu)。二、三和四級(jí)結(jié)構(gòu)又稱(chēng)空間結(jié)構(gòu)（即三維結(jié)構(gòu)）或高級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生物功能決定于它的高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)是由一級(jí)結(jié)構(gòu)即氨基酸序列決定的，二氨基酸序列是由遺傳物質(zhì)DNA的核苷酸序列規(guī)定的。肽鍵（CO—NH）是連接多肽鏈主鏈中氨基酸殘缺的共價(jià)鍵，二硫鍵是使多肽鏈之間交聯(lián)或使多肽鏈成環(huán)的共價(jià)鍵。多肽鏈或蛋白質(zhì)當(dāng)發(fā)生部分水解時(shí)，可形成長(zhǎng)短不一的肽段。除部分水解可以產(chǎn)生小肽之外，生物界還存在許多游離的小肽，如谷胱甘肽等。小肽晶體的熔點(diǎn)都很高，這說(shuō)明短肽的晶體是離子晶格、在水溶液中也是以偶極離子存在的。測(cè)定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的策略是：（1）測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈數(shù)目；（2）拆分蛋白質(zhì)分子的多肽鏈；（3）斷開(kāi)多肽鏈內(nèi)的二硫橋；（4）分析每一多肽鏈的氨基酸組成；（5）鑒定多肽鏈的N-末端和C-末端殘基；（6）斷裂多肽鏈成較小的肽段，并將它們分離開(kāi)來(lái)；（7）測(cè)定各肽段的氨基酸序列；（8）利用重疊肽重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)；（9）確定半胱氨酸殘基形成的S-S交聯(lián)橋的位置。序列分析中的重要方法和技術(shù)有：測(cè)定N-末端基的苯異硫氰酸酯（PITC）法，分析C-末端基的羧肽酶法，用于多肽鏈局部斷裂的酶裂解和CNBr化學(xué)裂解，斷裂二硫橋的巰基乙醇處理，測(cè)定肽段氨基酸序列的Edman化學(xué)降解和電噴射串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，重建多肽鏈一級(jí)序列的重疊肽拼湊法以及用于二硫橋定位的對(duì)角線電泳等。在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱(chēng)同源蛋白質(zhì)。同源蛋白質(zhì)具有明顯的序列相似性(稱(chēng)序列同源),兩個(gè)物種的同源蛋白質(zhì)，其序列間的氨基酸差異數(shù)目與這些物種間的系統(tǒng)發(fā)生差異是成比例的。并根據(jù)同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列資料建立起進(jìn)化樹(shù)。同源蛋白質(zhì)具有共同的進(jìn)化起源。在生物體內(nèi)有些蛋白質(zhì)常以前體形試合成，只有按一定方式裂解除去部分肽鏈之后才出現(xiàn)生物活性，這一現(xiàn)象稱(chēng)蛋白質(zhì)的激活。血液凝固是涉及氨基酸序列斷裂的一系列酶原被激活的結(jié)果，酶促激活的級(jí)聯(lián)放大，使血凝塊迅速形成成為可能。凝血酶原和血清蛋白原是兩個(gè)最重要的血凝因子。血纖蛋白蛋白原在凝血酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檠宓鞍啄龎K（血塊的主要成分）。我國(guó)在20世紀(jì)60年代首次在世界上人工合成了蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素。近二、三十年發(fā)展起來(lái)的固相肽合成是控制合成技術(shù)上的一個(gè)巨大進(jìn)步，它對(duì)分子生物學(xué)和基因工程也就具有重要影響和意義。至今利用Merrifield固相肽合成儀已成功地合成了許多肽和蛋白質(zhì)。習(xí)題1.如果一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為12000的蛋白質(zhì)，含10種氨基酸，并假設(shè)每種氨基酸在該蛋白質(zhì)分子中的數(shù)目相等，問(wèn)這種蛋白質(zhì)有多少種可能的排列順序[10100]解：1012000/120=101002、有一個(gè)A肽，經(jīng)酸解分析得知為L(zhǎng)ys、His、Asp、Glu2、Ala以及Val、Tyr和兩個(gè)NH3分子組成。當(dāng)A肽與FDNB試劑反應(yīng)后得DNP-Asp；當(dāng)用羧肽酶處理后得游離纈氨酸。如果我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中將A肽用胰蛋白酶降解時(shí)，得到兩種肽，其中一種（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）在pH6.4時(shí)，凈電荷為零，另一種（His、Glu以及Val）可給除DNP-His，在pH6.4時(shí)，帶正電荷。此外，A肽用糜蛋白酶降解時(shí)，也得到兩種肽，其中一種（Asp、Ala、Tyr）在pH6.4時(shí)全中性，另一種（Lys、His、Glu2以及Val）在pH6.4時(shí)帶正電荷。問(wèn)A肽的氨基酸序列如何？[Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val]解：1、N-末端分析：FDNB法得：Asp-；2、C-末端分析：羧肽酶法得：-Val；3、胰蛋白酶只斷裂賴(lài)氨酸或精氨酸殘基的羧基形成的肽鍵，得到的是以Arg和Lys為C-末端殘基的肽斷。酸水解使Asn→Asp+NH4+，由已知條件（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）可得：Asn-()-()-()-Lys-()-()-Val；4、FDNB法分析N-末端得DNP-His，酸水解使Gln→Glu+NH4+由已知條件（His、Glu、Val）可得：Asn-()-()-()-Lys-His-Gln-Val；5、糜蛋白酶斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的羧基端肽鍵。由題，得到的一條肽（Asp、Ala、Tyr）結(jié)合（3）、（4）可得該肽的氨基酸序列為：Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val3、某多肽的氨基酸序列如下：Glu-Val-Lys-Asn-Cys-Phe-Arg-Trp-Asp-Leu-Gly-Ser-Leu-Glu-Ala-Thr-Cys-Arg-His-Met-Asp-Gln-Cys-Tyr-Pro-Gly-Glu_Glu-Lys。（1）如用胰蛋白酶處理，此多肽將產(chǎn)生幾個(gè)肽？并解釋原因（假設(shè)沒(méi)有二硫鍵存在）；（2）在pH7.5時(shí)，此多肽的凈電荷是多少單位？說(shuō)明理由（假設(shè)pKa值：α-COOH4.0；α-NH3+6.0；Glu和Asp側(cè)鏈基4.0；Lys和Arg側(cè)鏈基11.0；His側(cè)鏈基7.5；Cys側(cè)鏈基9.0；Tyr側(cè)鏈基11.0）；（3）如何判斷此多肽是否含有二硫鍵？假如有二硫鍵存在，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定5，17和23位上的Cys哪兩個(gè)參與形成[

（1）4個(gè)肽；（2）-2.5單位；（3）如果多肽中無(wú)二硫鍵存在，經(jīng)胰蛋白酶水解后應(yīng)得4個(gè)肽段；如果存在一個(gè)二硫鍵應(yīng)得3個(gè)肽段并且個(gè)肽段所帶電荷不同，因此可用離子交換層析、電泳等方法將肽段分開(kāi)，鑒定出含二硫鍵的肽段，測(cè)定其氨基酸順序，便可確定二硫鍵的位置]4、今有一個(gè)七肽，經(jīng)分析它的氨基酸組成是：Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr和Ser。此肽未經(jīng)糜蛋白酶處理時(shí)，與FDNB反應(yīng)不產(chǎn)生α-DNP-氨基酸。經(jīng)糜蛋白酶作用后，此肽斷裂城兩個(gè)肽段，其氨基酸組成分別為Ala、Tyr、Ser和Pro、Phe、Lys、Arg。這兩個(gè)肽段分別與FDNB反應(yīng)，可分別產(chǎn)生DNP-Ser和DNP-Lys。此肽與胰蛋白酶反應(yīng)能生成兩個(gè)肽段，它們的氨基酸組成分別是Arg、Pro和Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。試問(wèn)此七肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)怎樣[

它是一個(gè)環(huán)肽，序列為：-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg-]解：（1）此肽未經(jīng)糜蛋白酶處理時(shí)，與FDNB反應(yīng)不產(chǎn)生α-DNP-氨基酸，說(shuō)明此肽不含游離末端NH2，即此肽為一環(huán)肽；（2）糜蛋白酶斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的羧基端肽鍵，由已知兩肽段氨基酸組成（Ala、Tyr、Ser和Pro、Phe、Lys、Arg）可得：-()-()-Tyr-和-()-()-()-Phe-；（3）由（2）得的兩肽段分別與FDNB反應(yīng)，分別產(chǎn)生DNP-Ser和DNP-Lys可知該兩肽段的N-末端分別為-Ser-和-Lys-，結(jié)合（2）可得：-Ser-Ala-Tyr-和-Lys-()-()-Phe-；（4）胰蛋白酶專(zhuān)一斷裂Arg或Lys殘基的羧基參與形成的肽鍵，由題生成的兩肽段氨基酸組成（Arg、Pro和Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala）可得：-Pro-Arg-和-()-()-()-()-Lys；綜合（2）、（3）、（4）可得此肽一級(jí)結(jié)構(gòu)為：-Lys-Pro-Arg-Phe-Ser-Ala-Tyr-5、三肽Lys-Lys-Lys的pI值必定大于它的任何一個(gè)個(gè)別基團(tuán)的pKa值，這種說(shuō)法是否正確為什么[正確，因?yàn)榇巳奶幱诘入婞c(diǎn)時(shí)，七解離集團(tuán)所處的狀態(tài)是C-末端COO-（pKa=3.0），N末端NH2（pKa≌8.0），3個(gè)側(cè)鏈3（1/3ε-NH3+）（pKa=10.53）,因此pI>最大的pKa值（10.53）]6、一個(gè)多肽可還原為兩個(gè)肽段，它們的序列如下：鏈1為Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val-Cys；鏈2為Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys。當(dāng)用嗜熱菌蛋白酶消化原多肽（具有完整的二硫鍵）時(shí)可用下列各肽：（1）（Ala、Cys2、Val）；（2）（Arg、Lys、Phe、Pro）；（3）(Arg2、Cys2、Trp、Tyr)；（4）(Cys2、Phe)。試指出在該天然多肽中二硫鍵的位置。（結(jié)構(gòu)如下圖） S-SAla-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val_CysSSCys-Tyr-Cys-Phe-Cys S-S解：嗜熱菌蛋白酶作用專(zhuān)一性較差，根據(jù)題中已知條件：（1）消化原多肽得到（Ala、Cys2、Val），說(shuō)明鏈1在2位Cys后及11位Val前發(fā)生斷裂，2位Cys與12位Cys之間有二硫鍵；（2）由鏈1序列可得該肽段序列為：-Phe-Pro-Lys-Arg-；（3）由（1）（2）可知該肽段(Arg2、Cys2、Trp、Tyr)中必有一Cys來(lái)自鏈2，另一Cys為鏈1中8位Cys，即鏈1中8位Cys與鏈2中的一個(gè)Cys有二硫鍵；（4）嗜熱菌蛋白酶能水解Tyr、Phe等疏水氨基酸殘基，故此肽（Cys2、Phe）來(lái)自鏈2，結(jié)合（3）中含Tyr，可知（3）中形成的二硫鍵為鏈18位Cys與鏈2中3位Cys與鏈2中3位Cys之間；（4）中（Cys2、Phe）說(shuō)明鏈2中1位Cys與5位Cys中有二硫鍵。綜合（1）、（2）、（3）、（4）可得結(jié)果。7、一個(gè)十肽的氨基酸分析表明其水解液中存在下列產(chǎn)物：NH4+AspGluTyrArgMetProLysSerPhe并觀察下列事實(shí)：（1）用羧肽酶A和B處理該十肽無(wú)效；（2）胰蛋白酶處理產(chǎn)生兩個(gè)四肽和游離的Lys；（3）梭菌蛋白酶處理產(chǎn)生一個(gè)四肽和一個(gè)六肽；（4）溴化氫處理產(chǎn)生一個(gè)八肽和一個(gè)二肽，用單字母符號(hào)表示其序列為NP；（5）胰凝乳蛋白酶處理產(chǎn)生兩個(gè)三肽和一個(gè)四肽，N-末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在中性pH時(shí)攜帶-1凈電荷，在pH12時(shí)攜帶-3凈電荷；（6）一輪Edman降解給出下面的PTH衍生物：寫(xiě)出該十肽的氨基酸序列。[Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro]解：（1）用羧肽酶A和B處理十肽無(wú)效說(shuō)明該十肽C-末端殘基為-Pro；（2）胰蛋白酶專(zhuān)一斷裂Lys或Arg殘基的羧基參與形成的肽鍵，該十肽在胰蛋白酶處理后產(chǎn)生了兩個(gè)四肽和有利的Lys，說(shuō)明十肽中含Lys-…或-Arg-…-Lys-Lys-…或-Arg-Lys-…-Lys-…Arg-Lys-…四種可能的肽段，且水解位置在4與5、5與6或4與5、8與9、9與10之間；（3）梭菌蛋白酶專(zhuān)一裂解Arg殘基的羧基端肽鍵，處理該十肽后，產(chǎn)生一個(gè)四肽和一個(gè)六肽，則可知該十肽第四位為-Arg-；（4）溴化氰只斷裂由Met殘基的羧基參加形成的肽鍵，處理該十肽后產(chǎn)生一個(gè)八肽和一個(gè)二肽，說(shuō)明該十肽第八位或第二位為-Met-；用單字母表示二肽為NP，即-Asn-Pro-，故該十肽第八位為-Met-；（5）胰凝乳蛋白酶斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的羧基端肽鍵，處理該十肽后，產(chǎn)生兩個(gè)三肽和一個(gè)四肽，說(shuō)明該十肽第三位、第六位或第七位為T(mén)rp或Phe；（6）一輪Edman降解分析N-末端，根據(jù)其反應(yīng)規(guī)律，可得N-末端氨基酸殘疾結(jié)構(gòu)式為：-NH-CH(-CH2OH)-C(=O)-，還原為-NH-CH(-CH2OH)-COOH-，可知此為Ser；結(jié)合（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）可知該十肽的氨基酸序列為：Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro8、一個(gè)四肽，經(jīng)胰蛋白酶水解得兩個(gè)片段，一個(gè)片段在280nm附近有強(qiáng)的光吸收，并且Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測(cè)胍基的）呈陽(yáng)性。另一片段用溴化氰處理釋放出一個(gè)與茚三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸。寫(xiě)出此四肽的氨基酸序列。[YRMP]解：胰蛋白酶酶專(zhuān)一水解Lys和Arg殘基的羧基參與形成的肽鍵，故該四肽中含Lys或Arg；一肽段在280nm附近有強(qiáng)光吸收且Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測(cè)胍基的）呈陽(yáng)性，說(shuō)明該肽段含Tyr和Arg；溴化氰專(zhuān)一斷裂Met殘基的羧基參加形成的肽鍵，又因生成了與茚三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸，故該肽段為-Met-Pro-；所以該四肽的氨基酸組成為T(mén)yr-Arg-Met-Pro，即YRMP。9、蜂毒明肽（apamin）是存在蜜蜂毒液中的一個(gè)十八肽，其序列為CNCKAPETALCARRCQQH，已知蜂毒明肽形成二硫鍵，不與碘乙酸發(fā)生反應(yīng)，（1）問(wèn)此肽中存在多少個(gè)二硫鍵（

2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)確定這些（個(gè)）二硫鍵位置的策略。

[（1）兩個(gè)；（2）二硫鍵的位置可能是1-3和11-15或1-11和3-15或1-15和3-11，第一種情況，用胰蛋白酶斷裂將產(chǎn)生兩個(gè)肽加Arg；第二種情況和第三種，將產(chǎn)生一個(gè)肽加Arg，通過(guò)二硫鍵部分氧化可以把后兩種情況區(qū)別開(kāi)來(lái)。]10、敘述用Mernfield固相化學(xué)方法合成二肽Lys-Ala。如果你打算向Lys-Ala加入一個(gè)亮氨酸殘基使成三肽，可能會(huì)掉進(jìn)什么樣的“陷坑”

解：（1）用BOC保護(hù)Ala氨基端，然后將其羧基掛接在樹(shù)脂上；（2）除去N端保護(hù)，將用BOC保護(hù)的Arg用縮合劑DDC與Ala相連；（3）將把樹(shù)脂懸浮在無(wú)水三氟乙酸中，通人干燥的HBr，使肽與樹(shù)脂脫離，同時(shí)保護(hù)基也被切除。若打算向Lys-Ala加入一個(gè)亮氨酸殘基使成三肽，可能的坑為：Leu可能接在Arg的非α-氨基上。第五章蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)提要每一種蛋白質(zhì)至少都有一種構(gòu)像在生理?xiàng)l件下是穩(wěn)定的，并具有生物活性，這種構(gòu)像稱(chēng)為蛋白質(zhì)的天然構(gòu)像。研究蛋白質(zhì)構(gòu)像的主要方法是X射線晶體結(jié)構(gòu)分析。此外紫外差光譜、熒光和熒光偏振、圓二色性、核磁共振和重氫交換等被用于研究溶液中的蛋白質(zhì)構(gòu)像。穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)像的作用有氫鍵、范德華力、疏水相互作用和離子鍵。此外二硫鍵在穩(wěn)定某些蛋白質(zhì)的構(gòu)像種也起重要作用。多肽鏈折疊成特定的構(gòu)像受到空間上的許多限制。就其主鏈而言，由于肽鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)相鄰的肽平面構(gòu)成的，主鏈上只有α-碳的二平面角Φ和Ψ能自由旋轉(zhuǎn)，但也受到很大限制。某些Φ和Ψ值是立體化學(xué)所允許的，其他值則不被允許。并因此提出了拉氏構(gòu)像，它表明蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)象在圖上所占的位置是很有限的（7.7%-20.3%）。蛋白質(zhì)主鏈的折疊形成由氫鍵維系的重復(fù)性結(jié)構(gòu)稱(chēng)為二級(jí)結(jié)構(gòu)。最常見(jiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件有α螺旋、β轉(zhuǎn)角等。α螺旋是蛋白質(zhì)中最典型、含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)。α螺旋結(jié)構(gòu)中每個(gè)肽平面上的羰氧和酰氨氫都參與氫鍵的形成，因此這種構(gòu)象是相當(dāng)穩(wěn)定的。氫鍵大體上與螺旋軸平行，每圈螺旋占3.6個(gè)氨基酸殘基，每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100°，螺距為0.54nm。α-角蛋白是毛、發(fā)、甲、蹄中的纖維狀蛋白質(zhì)，它幾乎完全由α螺旋構(gòu)成的多肽鏈構(gòu)成。β折疊片中肽鏈主鏈處于較伸展的曲折（鋸齒）形式，肽鏈之間或一條肽鏈的肽段之間借助氫鍵彼此連接成片狀結(jié)構(gòu)，故稱(chēng)為β折疊片，每條肽鏈或肽段稱(chēng)為β折疊股或β股。肽鏈的走向可以有平行和反平行兩種形式。平行折疊片構(gòu)象的伸展程度略小于反平行折疊片，它們的重復(fù)周期分別為0.65nm和0.70nm。大多數(shù)β折疊股和β折疊片都有右手扭曲的傾向，以緩解側(cè)鏈之間的空間應(yīng)力（stericstrain）。蠶絲心蛋白幾乎完全由扭曲的反平行β折疊片構(gòu)成。膠原蛋白是動(dòng)物結(jié)締組織中最豐富的結(jié)構(gòu)蛋白，有若干原膠原分子組成。原膠原是一種右手超螺旋結(jié)構(gòu)，稱(chēng)三股螺旋。彈性蛋白是結(jié)締組織中另一主要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)按其外形和溶解度可分為纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)和膜蛋白。α-角蛋白、絲心蛋白（β-角蛋白）、膠原蛋白和彈性蛋白是不溶性纖維狀蛋白質(zhì)；肌球蛋白和原肌球蛋白是可溶性纖維狀蛋白質(zhì)，是肌纖維中最豐富的蛋白質(zhì)。球狀蛋白質(zhì)是一類(lèi)可溶性的功能蛋白，如酶、抗體、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、蛋白質(zhì)激素等，膜蛋白是一類(lèi)與膜結(jié)構(gòu)和功能緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，它們又可分為膜內(nèi)在蛋白質(zhì)、脂錨定蛋白質(zhì)以及膜周邊蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一般被分為4個(gè)組織層次（折疊層次），一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。細(xì)分時(shí)可在二、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。細(xì)分時(shí)可在二、三級(jí)之間增加超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域兩個(gè)層次。超二級(jí)結(jié)構(gòu)是指在一級(jí)序列上相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)在三維折疊中彼此靠近并相互作用形成的組合體。超二級(jí)結(jié)構(gòu)有3種基本形式：αα（螺旋束）、βαβ（如Rossman折疊）、ββ（β曲折和希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。結(jié)構(gòu)域是在二級(jí)結(jié)構(gòu)和超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成并相對(duì)獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)局部折疊區(qū)。結(jié)構(gòu)域常常也就是功能域。結(jié)構(gòu)域的基本類(lèi)型有：全平行α螺旋結(jié)構(gòu)域、平行或混合型β折疊片結(jié)構(gòu)域、反平行β折疊片結(jié)構(gòu)域和富含金屬或二硫鍵結(jié)構(gòu)域等4類(lèi)。球狀蛋白質(zhì)可根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)分為全α-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、α、β-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、全β-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)和富含金屬或二硫鍵蛋白質(zhì)等。球狀蛋白質(zhì)有些是單亞基的，稱(chēng)單體蛋白質(zhì)，有些是多亞基的，稱(chēng)寡聚或多聚蛋白質(zhì)。亞基一般是一條多肽鏈。亞基（包括單體蛋白質(zhì)）的總?cè)S結(jié)構(gòu)稱(chēng)三級(jí)結(jié)構(gòu)。球狀蛋白質(zhì)種類(lèi)很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，各有自己獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)。但球狀蛋白質(zhì)分子仍有某些共同的結(jié)構(gòu)特征：①一種分子可含多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件，②具有明顯的折疊層次，③緊密折疊成球狀或橢球狀結(jié)構(gòu)，④疏水測(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水基團(tuán)暴露在分子表面，⑤分子表面往往有一個(gè)空穴（活性部位）。蛋白質(zhì)受到某些物理或化學(xué)因素作用時(shí)，引起生物活性丟失，溶解度降低以及其他的物理化學(xué)常數(shù)的改變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為蛋白質(zhì)變性。變性實(shí)質(zhì)是非共價(jià)鍵破裂，天然構(gòu)象解體，但共價(jià)鍵未遭破裂。有些變性是可逆的。蛋白質(zhì)變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)表明，一級(jí)結(jié)構(gòu)規(guī)定它的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能是蛋白質(zhì)天然構(gòu)象所具有的性質(zhì)。天然構(gòu)象是在生理?xiàng)l件下熱力學(xué)上最穩(wěn)定的即自由能最低的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)折疊不是通過(guò)隨機(jī)搜索找到自由能最低構(gòu)象的。折疊動(dòng)力學(xué)研究表明，多肽鏈折疊過(guò)程中存在熔球態(tài)的中間體，并有異構(gòu)酶和伴侶蛋白質(zhì)等參加。寡聚蛋白是由兩個(gè)或多個(gè)亞基通過(guò)非共價(jià)相互作用締合而成的聚集體。締合形成聚集體的方式構(gòu)成蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)，它涉及亞級(jí)在聚集體中的空間排列（對(duì)稱(chēng)性）以及亞基之間的接觸位點(diǎn)（結(jié)構(gòu)互補(bǔ)）和作用力（非共價(jià)相互作用的類(lèi)型）。習(xí)題1.（1）計(jì)算一個(gè)含有78個(gè)氨基酸的α螺旋的軸長(zhǎng)。（2）此多肽的α螺旋完全伸展時(shí)多長(zhǎng)[

11.7nm；28.08nm]解：（1）考慮到α螺旋中每3.6個(gè)氨基酸殘基上升0.54nm，故該α螺旋的軸長(zhǎng)為：78×0.54/3.6=11.7nm(2)考慮到完全伸展時(shí)每個(gè)氨基酸殘基約占0.36nm，故此時(shí)長(zhǎng)為：78×0.36=28.08nm2.某一蛋白質(zhì)的多肽鏈除一些區(qū)段為α螺旋構(gòu)想外，其他區(qū)段均為β折疊片構(gòu)象。該蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量為240000，多肽鏈外形的長(zhǎng)度為5.06×10-5cm。試計(jì)算：α螺旋占該多肽鏈的百分?jǐn)?shù)。（假設(shè)β折疊構(gòu)象中每氨基酸殘疾的長(zhǎng)度為0.35nm）[59%]解：一般來(lái)講氨基酸的平均分子量為120Da，此蛋白質(zhì)的分子量為240000Da，所以氨基酸殘基數(shù)為240000÷120=2000個(gè)。設(shè)有X個(gè)氨基酸殘基呈α螺旋結(jié)構(gòu)，則：X·0.15+（2000-X）×0.35=5.06×10-5×107=506nm解之得X=970，α螺旋的長(zhǎng)度為970×0.15=145.5，故α-螺旋占該蛋白質(zhì)分子的百分比為：145.5/536×100%=29%3.雖然在真空中氫鍵鍵能約為20kj/mol，但在折疊的蛋白質(zhì)中它對(duì)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定焓貢獻(xiàn)卻要小得多（<5kj/mol）。試解釋這種差別的原因。[在伸展的蛋白質(zhì)中大多數(shù)氫鍵的供體和接納體都與水形成氫鍵。這就是氫鍵能量對(duì)穩(wěn)定焓貢獻(xiàn)小的原因。]4.多聚甘氨酸是一個(gè)簡(jiǎn)單的多肽，能形成一個(gè)具有φ=-80°ψ=+120°的螺旋，根據(jù)拉氏構(gòu)象圖（圖5-13），描述該螺旋的（a）手性；（b）每圈的堿基數(shù)。[（a）左手；（b）3.0]解：據(jù)P206圖5-13拉氏構(gòu)象圖，=φ-80°ψ=+120°時(shí)可知該螺旋為左手性，每圈殘基數(shù)為3.0。5.α螺旋的穩(wěn)定性不僅取決于肽鏈間的氫鍵形成，而且還取決于肽鏈的氨基酸側(cè)鏈的性質(zhì)。試預(yù)測(cè)在室溫下的溶液中下列多聚氨基酸那些種將形成α螺旋，那些種形成其他的有規(guī)則的結(jié)構(gòu)，那些種不能形成有規(guī)則的結(jié)構(gòu)？并說(shuō)明理由。（1）多聚亮氨酸，pH=7.0；（2）多聚異亮氨酸，pH=7.0；（3）多聚精氨酸，pH=7.0；（4）多聚精氨酸，pH=13；（5）多聚谷氨酸，pH=1.5；（6）多聚蘇氨酸，pH=7.0；（7）多聚脯氨酸，pH=7.0；[（1）（4）和（5）能形成α螺旋；（2）（3）和（6）不能形成有規(guī)則的結(jié)構(gòu)；（7）有規(guī)則，但不是α螺旋]6.多聚甘氨酸的右手或左手α螺旋中哪一個(gè)比較穩(wěn)定為什么[因?yàn)楦拾彼崾窃讦?碳原子上呈對(duì)稱(chēng)的特殊氨基酸，因此可以預(yù)料多聚甘氨酸的左右手α螺旋（他們是對(duì)映體）在能量上是相當(dāng)?shù)模蚨彩峭确€(wěn)定的。]7.考慮一個(gè)小的含101殘基的蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)將有200個(gè)可旋轉(zhuǎn)的鍵。并假設(shè)對(duì)每個(gè)鍵φ和ψ有兩個(gè)定向。問(wèn)：（a）這個(gè)蛋白質(zhì)可能有多種隨機(jī)構(gòu)象（W）

（b）根據(jù)（a）的答案計(jì)算在當(dāng)使1mol該蛋白質(zhì)折疊成只有一種構(gòu)想的結(jié)構(gòu)時(shí)構(gòu)想熵的變化（ΔS折疊）；（c）如果蛋白質(zhì)完全折疊成由H鍵作為穩(wěn)定焓的唯一來(lái)源的α螺旋，并且每molH鍵對(duì)焓的貢獻(xiàn)為-5kj/mol，試計(jì)算ΔH折疊；（d）根據(jù)逆的（b）和（c）的答案，計(jì)算25℃時(shí)蛋白質(zhì)的ΔG折疊。該蛋白質(zhì)的折疊形式在25℃時(shí)是否穩(wěn)定？[（a）W=2200=1.61×1060；（b）ΔS折疊=1.15kj/（K·mol）（c）ΔH折疊100×（-5kj/mol）=-500kj/mol；注意，這里我們沒(méi)有考慮在螺旋末端處某些氫鍵不能形成這一事實(shí)，但考慮與否差別很小。（d）ΔG折疊=-157.3kj/mol.由于在25℃時(shí)ΔG折疊<0，因此折疊的蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的。]8.兩個(gè)多肽鏈A和B，有著相似的三級(jí)結(jié)構(gòu)。但是在正常情況下A是以單體形式存在的，而B(niǎo)是以四聚體（B4）形式存在的，問(wèn)A和B的氨基酸組成可能有什么差別。[在亞基-亞基相互作用中疏水相互作用經(jīng)常起主要作用，參與四聚體B4的亞基-亞基相互作用的表面可能比單體A的對(duì)應(yīng)表面具有較多的疏水殘基。]9.下面的序列是一個(gè)球狀蛋白質(zhì)的一部分。利用表5-6中的數(shù)據(jù)和Chou-Faman的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，預(yù)測(cè)此區(qū)域的二級(jí)結(jié)構(gòu)。RRPVVLMAACLRPVVFITYGDGGTYYHWYH[殘基4-11是一個(gè)α螺旋，殘基14-19和24-30是β折疊片。殘基20-23很可能形成β轉(zhuǎn)角]10.從熱力學(xué)考慮，完全暴露在水環(huán)境中和完全埋藏在蛋白質(zhì)分子非極性?xún)?nèi)部的兩種多肽片段，哪一種更容易形成α螺旋為什么[埋藏在蛋白質(zhì)的非極性?xún)?nèi)部時(shí)更容易形成α螺旋。因?yàn)樵谒h(huán)境中多肽對(duì)穩(wěn)定焓（ΔH折疊）的貢獻(xiàn)要小些。]11.一種酶相對(duì)分子質(zhì)量為300000，在酸性環(huán)境中可解離成兩個(gè)不同組分，其中一個(gè)組分的相對(duì)分子質(zhì)量為100000，另一個(gè)為50000。大的組分占總蛋白質(zhì)的三分之二，具有催化活性。用β-巰基乙醇（能還原二硫橋）處理時(shí)，大的失去催化能力，并且它的沉降速度減小，但沉降圖案上只呈現(xiàn)一個(gè)峰（參見(jiàn)第7章）。關(guān)于該酶的結(jié)構(gòu)作出什么結(jié)論[

此酶含4個(gè)亞基，兩個(gè)無(wú)活性亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為50000，兩個(gè)催化亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為100000，每個(gè)催化亞基是由兩條無(wú)活性的多肽鏈（相對(duì)分子質(zhì)量為50000）組成。彼此間由二硫鍵交聯(lián)在一起。]

12.今有一種植物的毒素蛋白，直接用SDS凝膠電泳分析（見(jiàn)第7章）時(shí)，它的區(qū)帶位于肌紅蛋白（相對(duì)分子質(zhì)量為16900）和β-乳球蛋白（相對(duì)分子質(zhì)量37100）兩種蛋白之間，當(dāng)這個(gè)毒素蛋白用β-巰基乙醇和碘乙酸處理后，在SDS凝膠電泳中仍得到一條區(qū)帶，但其位置靠近標(biāo)記蛋白細(xì)胞素（相對(duì)分子質(zhì)量為13370），進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，該毒素蛋白與FDNB反應(yīng)并酸水解后，釋放出游離的DNP-Gly和DNP-Tyr。關(guān)于此蛋白的結(jié)構(gòu)，你能做出什么結(jié)論[

該毒素蛋白由兩條不同的多肽鏈通過(guò)鏈間二硫鍵交聯(lián)而成，每條多肽鏈的相對(duì)分子質(zhì)量各在13000左右。]

13.一種蛋白質(zhì)是由相同亞基組成的四聚體。（a）對(duì)該分子說(shuō)出兩各種可能的對(duì)稱(chēng)性。穩(wěn)定締合的是哪種類(lèi)型的相互作用（同種或異種）

（b）假設(shè)四聚體，如血紅蛋白，是由兩個(gè)相同的單位（每個(gè)單位含α和β兩種鏈）組成的。問(wèn)它的最高對(duì)稱(chēng)性是什么[

（a）C4和D2，C4是通過(guò)異種相互作用締合在一起，D2是通過(guò)同種相互作用締合在一起，（b）C2因?yàn)槊總€(gè)αβ二聚體是一個(gè)不對(duì)稱(chēng)的原聚體]14.證明一個(gè)多階段裝配過(guò)程比一個(gè)單階段裝配過(guò)程更容易控制蛋白質(zhì)的質(zhì)量?？紤]一個(gè)多聚體酶復(fù)合物的合成，此復(fù)合物含6個(gè)相同的二聚體，每個(gè)二聚體由一個(gè)多肽A和一個(gè)B組成，多肽A和B的長(zhǎng)度分別為300個(gè)和700個(gè)氨基酸殘基。假設(shè)從氨基酸合成多肽鏈，多肽鏈組成二聚體，再?gòu)亩垠w聚集成多聚體酶，在這一建造過(guò)程中每次操作的錯(cuò)誤頻率為10-8，假設(shè)氨基酸序列沒(méi)有錯(cuò)誤的話，多肽的折疊總是正確的，并假設(shè)在每一裝配階段剔除有缺陷的亞結(jié)構(gòu)效率為100%，試比較在下列情況下有缺陷復(fù)合物的頻率：（1）該復(fù)合物以一條6000個(gè)氨基酸連續(xù)的多肽鏈一步合成，鏈內(nèi)含有6個(gè)多肽A和6個(gè)多肽B。（2）該復(fù)合物分3個(gè)階段形成：第一階段，多肽A和B的合成；第二階段，AB二聚體的形成；第三階段，6個(gè)AB二聚體裝配成復(fù)合物。[（1）有缺陷復(fù)合物的平均頻率是6000×10-8=6×10-5][（2）由于有缺陷的二聚體可被剔除，因此有缺陷復(fù)合物的平均率只是最后階段的操作次數(shù)（5次操作裝配6個(gè)亞基）乘以錯(cuò)誤頻率，即：5×10-8。因此它比一步合成所產(chǎn)生的缺陷頻率約低1000倍。]第六章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系提要肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）是脊椎動(dòng)物中的載氧蛋白質(zhì)。肌紅蛋白便于氧在肌肉中轉(zhuǎn)運(yùn)，并作為氧的可逆性貯庫(kù)。而血紅蛋白是血液中的氧載體。這些蛋白質(zhì)含有一個(gè)結(jié)合得很緊的血紅素輔基。它是一個(gè)取代的卟啉，在其中央有一個(gè)鐵原子。亞鐵（Fe2+）態(tài)的血紅素能結(jié)合氧，但高鐵（+3）態(tài)的不能結(jié)合氧。紅血素中的鐵原子還能結(jié)合其他小分子如CO、NO等。肌紅蛋白是一個(gè)單一的多肽鏈，含153個(gè)殘基，外形緊湊。Mb內(nèi)部幾乎都是非極性殘基。多肽鏈中約75%是α螺旋，共分八個(gè)螺旋段。一個(gè)亞鐵血紅素即位于疏水的空穴內(nèi)，它可以保護(hù)鐵不被氧化成高鐵。血紅素鐵離子直接與一個(gè)His側(cè)鏈的氮原子結(jié)合。此近側(cè)His（H8）占據(jù)5個(gè)配位位置。第6個(gè)配位位置是O2的結(jié)合部位。在此附近的遠(yuǎn)側(cè)His（E7）降低在氧結(jié)合部位上CO的結(jié)合，并抑制血紅素氧化或高鐵態(tài)。氧與Mb結(jié)合是可逆的。對(duì)單體蛋白質(zhì)如Mb來(lái)說(shuō)，被配體（如）O2占據(jù)的結(jié)合部位的分?jǐn)?shù)是配體濃度的雙曲線函數(shù)，如Mb的氧集合曲線。血紅蛋白由4個(gè)亞基（多肽鏈）組成，每個(gè)亞基都有一個(gè)血紅素基。HbA是成人中主要的血紅蛋白，具有α2β2的亞基結(jié)構(gòu)。四聚體血紅蛋白中出現(xiàn)了單體血紅蛋白所不具有的新性質(zhì)，Hb除運(yùn)載氧外還能轉(zhuǎn)運(yùn)H+和CO2。血紅蛋白以?xún)煞N可以相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象態(tài)存在，稱(chēng)T（緊張）和R（松弛）態(tài)。T態(tài)是通過(guò)幾個(gè)鹽橋穩(wěn)定的。無(wú)氧結(jié)合時(shí)達(dá)到最穩(wěn)定。氧的結(jié)合促進(jìn)T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)。氧與血紅蛋白的結(jié)合是別構(gòu)結(jié)合行為的一個(gè)典型例證。T態(tài)和R態(tài)之間的構(gòu)象變化是由亞基-亞基相互作用所介導(dǎo)的，它導(dǎo)致血紅蛋白出現(xiàn)別構(gòu)現(xiàn)象。Hb呈現(xiàn)3種別構(gòu)效應(yīng)。第一，血紅蛋白的氧結(jié)合曲線是S形的，這以為著氧的結(jié)合是協(xié)同性的。氧與一個(gè)血紅素結(jié)合有助于氧與同一分子中的其他血紅素結(jié)合。第二，H+和CO2促進(jìn)O2從血紅蛋白中釋放，這是生理上的一個(gè)重要效應(yīng)，它提高O2在代謝活躍的組織如肌肉的釋放。相反的，O2促進(jìn)H+和CO2在肺泡毛細(xì)血管中的釋放。H+、CO2和O2的結(jié)合之間的別構(gòu)聯(lián)系稱(chēng)為Bohr效應(yīng)。第三，血紅蛋白對(duì)O2的親和力還受2、3-二磷酸甘油酸（BPG）調(diào)節(jié)，BPG是一個(gè)負(fù)電荷密度很高的小分子。BPG能與去氧血紅蛋白結(jié)合，但不能與氧合血紅蛋白結(jié)合。因此，BPG是降低血紅蛋白對(duì)氧的親和力的。胎兒血紅蛋白（α2β2）比成年人的血紅蛋白（α2β2）有較高的氧親和力，就是因?yàn)樗Y(jié)合BPG較少。導(dǎo)致一個(gè)蛋白質(zhì)中氨基酸改變的基因突變能產(chǎn)生所謂分子病，這是一種遺傳病。了解最清楚的分子病是鐮刀狀細(xì)胞貧血病。這種病人的步正常血紅蛋白稱(chēng)為HbS，它只是在兩條β鏈第六位置上的Glu倍置換乘Val。這一改變?cè)谘t蛋白表面上產(chǎn)生一個(gè)疏水小區(qū)，因而導(dǎo)致血紅蛋白聚集成不溶性的纖維束，并引起紅細(xì)胞鐮刀狀化和輸氧能力降低。純合子的病人出現(xiàn)慢性貧血而死亡。地中海貧血是由于缺失一個(gè)或多個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因造成的。棉衣反映是由特化的白細(xì)胞——淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞及其相關(guān)的蛋白質(zhì)之間的相互作用介導(dǎo)的。T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生T細(xì)胞受體，B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生免疫球蛋白，即抗體。所有的細(xì)胞都能產(chǎn)生MHC蛋白，它們?cè)诩?xì)胞表面展示宿主（自我）肽或抗原（非自我）肽。助T細(xì)胞誘導(dǎo)那些產(chǎn)生免疫球蛋白的B細(xì)胞和產(chǎn)生T細(xì)胞受體的胞毒T細(xì)胞增殖。免疫球蛋白或T細(xì)胞受體能與特異的抗原結(jié)合。一個(gè)特定的祖先細(xì)胞通過(guò)刺激繁殖，產(chǎn)生一個(gè)具有同樣免疫能力的細(xì)胞群的過(guò)程稱(chēng)為克隆選擇。人類(lèi)具有5個(gè)類(lèi)別的免疫球蛋白，每一類(lèi)別的生物學(xué)功能都是不同的。最豐富的是IgG類(lèi)，它由4條多肽鏈組成，兩條重鏈，兩條輕鏈，通過(guò)二硫鍵連接成Y形結(jié)構(gòu)的分子?？拷黋的兩“臂”頂端的結(jié)構(gòu)域是多變區(qū)，形成來(lái)年各個(gè)抗原結(jié)合部位。一個(gè)給頂?shù)拿庖咔虻鞍滓话阒唤Y(jié)合一個(gè)大抗原分子的一部分，稱(chēng)為表位。結(jié)合經(jīng)常涉及IgG的構(gòu)象變化，以便與抗原誘導(dǎo)契合。由于抗體容易制取并具有高度特異性，它成為許多分析和制備生化方法的核心，如酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）、Western印跡和單克隆抗體技術(shù)等都得到廣泛應(yīng)用。在發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)-配體相互作用上空間和時(shí)間的組織達(dá)到相當(dāng)完善的程度。肌肉收縮是由于肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白“精心安排”的相互作用的結(jié)果。肌球蛋白是由纖維狀的尾和球狀的頭組成的棒狀分子，在肌肉中倍組織成粗絲。G-肌動(dòng)蛋白是一種單體，由它聚集成纖維狀的F-肌動(dòng)蛋白，后者是細(xì)絲的主體。由粗絲和細(xì)絲構(gòu)成肌肉收縮單位——肌節(jié)。肌球蛋白上的ATP水解與肌球蛋白頭片的系列構(gòu)象變化相偶聯(lián)，引起肌球蛋白頭從F-肌動(dòng)蛋白亞基上解離并與細(xì)絲前方的另一F-肌動(dòng)蛋白亞基再結(jié)合。因此肌球蛋白沿肌動(dòng)蛋白細(xì)絲滑動(dòng)。肌肉收縮受從肌質(zhì)網(wǎng)釋放的Ga2+刺激。Ga2+與肌鈣蛋白結(jié)合導(dǎo)致肌鈣蛋白-原肌球蛋白復(fù)合體的構(gòu)象變化，引發(fā)肌動(dòng)蛋白-肌球蛋白相互作用的循環(huán)發(fā)生。習(xí)題1.蛋白質(zhì)A和B各有一個(gè)配體X的結(jié)合部位，前者的解離常數(shù)Kd為10-6mol/L，后者Kd為10-9mol/L。（a）哪個(gè)蛋白質(zhì)對(duì)配體X的親和力更高（

b）將這兩個(gè)蛋白質(zhì)的Kd轉(zhuǎn)換為結(jié)合常數(shù)Ka。[（a）蛋白質(zhì)B；（b）蛋白質(zhì)A的Ka=106(mol/L)-1，蛋白質(zhì)B的Ka=109(mol/L)-12.下列變化對(duì)肌紅蛋白和血紅蛋白的O2親和力有什么影響（

a）血漿的pH從7.4降到7.2；（b）肺中CO2分壓從45torr（屏息）降到15torr（正常）；（c）BPG水平從4.5mmol/L（海平面）增至7.5mmol（高空）。[對(duì)肌紅蛋白：（a）無(wú)；（b）無(wú)；（c）無(wú)。對(duì)血紅蛋白：（a）降低；（b）增加；（c）降低]3.在37℃，pH7.4，CO2分壓40torr和BPG正常勝利水平（4.5mmol/L血）條件下，人全血的氧結(jié)合測(cè)定給出下列數(shù)據(jù)：p（O2）%飽和度（=100×Y）10.61019.53027.45037.57050.48577.39692.398根據(jù)這些數(shù)據(jù)，繪制氧結(jié)合曲線；估算在（1）100torrp（O2）(肺中)和（2）30torrp（O2）（靜脈血中）下血的氧百分飽和度。肺中[100torrp（O2）]結(jié)合的氧有百分之多少輸送給組織[30torrp（O2）]

如果在毛細(xì)血管中pH降到7.0，利用圖6-17數(shù)據(jù)重新估算（b）部分。