王镜岩《生物化学》课后习题详细解答

生物化学(第三版)课后习题详细解答

第三章氨基酸

提要

α-氨基酸是蛋白质的构件分子,当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们.蛋白质中的氨基酸都是L型的.但碱水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。

参与蛋白质组成的基本氨基酸只有20种。此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在，但它们都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸(残基）经化学修饰而成.除参与蛋白质组成的氨基酸外,还有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中，有的是β-、γ-或δ—氨基酸，有些是D型氨基酸。

氨基酸是两性电解质。当pH接近1时，氨基酸的可解离基团全部质子化，当pH在13左右时，则全部去质子化.在这中间的某一pH（因不同氨基酸而异）,氨基酸以等电的兼性离子（H3N+CHRCOO-)状态存在。某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质pH称为该氨基酸的等电点,用pI表示。

所有的α—氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应。α—NH2与2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用产生相应的DNP-氨基酸（Sanger反应）;α—NH2与苯乙硫氰酸酯(PITC）作用形成相应氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物（ Edman反应）.胱氨酸中的二硫键可用氧化剂（如过甲酸）或还原剂（如巯基乙醇）断裂.半胱氨酸的SH基在空气中氧化则成二硫键.这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要地位。

除甘氨酸外α—氨基酸的α-碳是一个手性碳原子,因此α-氨基酸具有光学活性.比旋是α-氨基酸的物理常数之一，它是鉴别各种氨基酸的一种根据.

参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有光吸收，这是紫外吸收法定量蛋白质的依据。核磁共振（NMR）波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用。

氨基酸分析分离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小。常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析（HPLC)等。

习题

1。写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号: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。［见表3-1］

2、计算赖氨酸的εα—NH320％被解离时的溶液PH。[9.9］

解：pH = pKa + lg20% pKa = 10.53 (见表3—3，P133)

pH = 10。53 + lg20% = 9.83

3、计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。［4。6］

解：pH = pKa + lg2/3％ pKa = 4.25

pH = 4.25 + 0。176 = 4.426

4、计算下列物质0。3mol/L溶液的pH：(a)亮氨酸盐酸盐;（b)亮氨酸钠盐；（c）等电亮氨酸。[（a）约1.46，（b）约11.5，（c)约6.05］

5、根据表3—3中氨基酸的pKa值，计算下列氨基酸的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）= 6.02

pI(Cys) = 1/2（1。71+10。78）= 5。02

pI（Glu) = 1/2(2。19+4.25）= 3.22

pI（Ala) = 1/2（9。04+12。48）= 10。76

6、向1L1mol/L的处于等电点的甘氨酸溶液加入0.3molHCl，问所得溶液的pH是多少？如果加入0。3mol NaOH以代替HCl时，pH将是多少？［pH:2.71；9。23］

7、将丙氨酸溶液(400ml）调节到pH8.0，然后向该溶液中加入过量的甲醛，当所得溶液用碱反滴定至Ph8.0时，消耗0。2mol/L NaOH溶液250ml。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克？［4。45g]

8、计算0.25mol/L的组氨酸溶液在pH6.4时各种离子形式的浓度（mol/L）.[His2+为1。78×10-4，His+为0。071，His0为2。8×10-4]

9、说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐（相对分子质量=209。6；咪唑基pKa=6。0）和1mol/L KOH配制1LpH6。5的0。2mol/L组氨酸盐缓冲液的方法［取组氨酸盐酸盐41.92g(0.2mol），加入352ml 1mol/L KOH，用水稀释至1L］

10、为什么氨基酸的茚三酮反映液能用测压法定量氨基酸？

解:茚三酮在弱酸性溶液中与α—氨基酸共热，引起氨基酸氧化脱氨脱羧反映，（其反应化学式见P139）,其中，定量释放的CO2可用测压法测量，从而计算出参加反应的氨基酸量。

11、L-亮氨酸溶液（3。0g/50ml 6mol/L HCl)在20cm旋光管中测得的旋光度为+1。81º。计算L—亮氨酸在6mol/L HCl中的比旋（[a］）。［［a]=+15。1º]

12、标出异亮氨酸的4个光学异构体的（R，S）构型名称。[参考图3-15］

13、甘氨酸在溶剂A中的溶解度为在溶剂B中的4倍，苯丙氨酸在溶剂A中的溶解度为溶剂B中的两倍。利用在溶剂A和B之间的逆流分溶方法将甘氨酸和苯丙氨酸分开。在起始溶液中甘氨酸含量

甘氨酸和苯丙氨酸各在哪一号分溶管中含量最高？（2）在这样的管中每种氨基酸各为多少毫克？［(1)第4管和第3管；(2）51.2mg Gly+24mg Phe和38。4mgGly+36mg Phe]

解：根据逆流分溶原理，可得：

对于Gly：Kd = C A/C B = 4 = q(动相)/p（静相) p+q = 1 = (1/5 + 4/5）

4个分溶管分溶3次：（1/5 + 4/5)3=1/125+2/125+48/125+64/125

对于Phe：Kd = C A/C B = 2 = q(动相)/p（静相） p+q = 1 = （1/3 + 2/3)

4个分溶管分溶3次:（1/3 + 2/3）3=1/27+6/27+12/27+8/27

故利用4个分溶管组成的分溶系统中，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。2 mg Phe：8/27×81=24 mg

第3管:Gly：48/125×100=38.4 mg Phe：12/27×81=36 mg

14、指出在正丁醇：醋酸：水的系统中进行纸层析时，下列混合物中氨基酸的相对迁移率(假定水相的pH为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：根据P151 图3—25可得结果。

15．将含有天冬氨酸(pI=2。98）、甘氨酸（pI=5.97)、亮氨酸（pI=6。53)和赖氨酸(pI=5。98)的柠檬酸缓冲液，加到预先同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中,随后用爱缓冲液析脱此柱,并分别收集洗出液，这5种氨基酸将按什么次序洗脱下来？[Asp， Thr, Gly， Leu， Lys］

解:在pH3左右，氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸(A2+)〉中性氨基酸(A+)>酸性氨基酸(A0)。因此氨基酸的洗出顺序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最后是碱性氨基酸,由于氨基酸和树脂之间还存在疏水相互作用,所以其洗脱顺序为：Asp， Thr， Gly， Leu, Lys。