生物化学

第二章蛋白质

1.什么是蛋白质的一级结构？为什么说蛋白质的一级结构决定其空间结构？

蛋白质的一级结构：指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序以及二硫键的位置。

不同的氨基酸排列使得氨基酸R基之间以及多肽链间形成不同的相互作用，这些相互作用使肽链产生一定折叠以及特定的空间结构，所以蛋白质的一级结构决定其空间结构。

2.什么是蛋白质的空间结构？蛋白质的空间结构与其生物功能有何关系？

蛋白质的空间结构：蛋白质的构象，分子中各个原子和基团绕键旋转时可能形成的不同的立体结构。

肽链经α螺旋，β折叠和β转角形成蛋白质二级结构，而在二级结构基础上进一步卷曲折叠又形成蛋白质三级结构，再通过非共价键形成四级结构，这些特定形态即是空间结构。关系：当蛋白质空间结构发生改变或遭到破坏时，它的生物学功能也随之发生改变甚至丧失。

3.测定蛋白质多肽链N端和C端的常用方法有哪些？基本原理是什么?

测N端——2,4—二硝基氟苯（DNFB）法；异硫氰酸苯酯(PITC)法;丹磺酰氯（DNS）法;氨肽酶法。

测C端——肼解法；还原法；羧肽酶法。

原理：1）多肽或蛋白质的游离末端氨基与DNFB反应，生成DNP-多肽或DNP-蛋白质。DNP-多肽水解，只剩DNP-氨基酸等，乙酸乙酯抽提分析鉴定。

2）多肽或蛋白质的游离末端氨基与PITC作用，生成PTC-多肽或蛋白质。酸性有机溶剂中加热，N-末端的PTC-氨基酸发生环化，生成PTH-氨基酸，乙酸乙酯抽提后，经薄层层析或HPLC等方法鉴定即可。

3)原理与DNFB法基本相同，水解后的DNS-氨基酸不需提取，直接用纸电泳或薄层层析等方法分析鉴定。

4）外肽酶逐个切下氨基酸，根据时间测出氨基酸种类和数量，按反应时间和残基释放量作动力学曲线，就可知N-末端残基序列。

1）多肽链+过量无水肼——C-末端氨基酸+氨基酸酰肼————C-末端氨基酸——OK

2)肽链C-末端氨基酸被硼氢化锂还原成相应的a—氨基酸，肽链完全水解后。a-氨基醇用层析法鉴定，确定C-末端氨基酸的种类。

3）外切酶，专一的从肽链C端开始逐个切下游离的氨基酸，根据氨基酸量与反应时间的关系，便可以知道C-末端氨基酸的顺序。

4．蛋白质的α螺旋结构和β折叠结构有何特点？

α螺旋：

α螺旋是一种重复性结构，每圈螺旋包含36个氨基酸残基，螺距为0.54nm，类似棒状的结构；相邻螺圈之间形成氢键，所有氢键的取向几乎与中心轴平行；天然蛋白质的α螺旋几乎都是右手螺旋。

β折叠:

多肽链呈锯齿状折叠，似扇面状；侧链都垂直于折叠平面，并交替分布平面上下两侧，分为平行式与反平行式。

5.什么是蛋白质的变性作用和复性作用？蛋白质变性后，其性质会发生哪些改变？

变性：蛋白质分子因受到某些物理或化学因素的影响，分子内部原有的高度规律性结构发

生改变，从而使蛋白质的理化性质和原有的生物学活性都发生改变的现象。

复性：当变性因素除去后，在适当条件下变性蛋白质又可以重新恢复其天然构象和生物活性

的现象。蛋白质变性后，生物活性丧失，一些侧链基因暴露，一些理化性质改变（溶解度降低，粘度增加，扩散系数降低，旋光和紫外吸收也放生相应变化）生物学性质改变。

6.测定蛋白质含量的方法有哪些？简述其原理。

1）凯氏定氮法

蛋白质与硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。

然后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后再以硫酸或盐酸标准溶液滴定，根据酸的消耗量乘以

换算系数，蛋白质含量。含氮量*6.25=蛋白含量

2)λ180

3)双缩脲

蛋白质含有两个以上的肽键，因此，有双缩脲反应，在碱性溶液中蛋白质与Cu2＋形成紫

红色络合物，其颜色的深浅与蛋白质的浓度成正比，而与蛋白质的分子量和氨基酸成份无关

4）酸试剂

7.将含有丙氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、精氨酸和组氨酸的溶液点在滤纸中央，在

PH=6.0的条件下进行电泳，请判断其泳动方向。

PI：丙氨酸6.02=PH 赖氨酸9.74> PH 天冬氨酸2.97= PH 甘氨酸5,97= PH 精氨酸10.76> PH 组氨酸7.59> PH （几乎）不动：丙氨酸、甘氨酸

向正极移动：天冬氨酸

向负极移动：赖氨酸、精氨酸、组氨酸

8.测得一个蛋白质中Trp残基占总量的0.29%，计算该蛋白质的最低相对分子量。

Trp残基相对分子质量：204-18=186

186/0.29%=64138

9.测得1mg某蛋白质中含亮氨酸58.1ug和色氨酸36.2ug，计算此蛋白质的最低相对分子质量。

亮氨酸含量：色氨酸含量=58.1/131:36.2/204=5:2

蛋白质相对分子质量=131*5*1000/58.1=11273或204*2*1000/36.2=11270

蛋白质的最低相对分子质量为11270

10.某四肽与DNFB反应，酸水解后释放出DNP-Ala。用胰蛋白酶水解该四肽，得到两个片段，

其中一个用硼氢化锂还原后水解得到氨基乙醇和一种在有浓硫酸条件下能与乙醛酸反应产

生紫色产物的氨基酸。根据以上结果写出该四肽可能的氨基酸排列顺序，并说明原因。

H Ala-Arg-Trp-Gly OH

H Ala-Lys-Trp-Gly OH

原因：酸水解释放DNP-Ala可说明Ala为肽链N端

蛋白酶水解后一段为两个氨基酸，说明Ala后为Arg或Lys

还原法，说明C端为Gly

与乙醛酸反应，说明下一氨基酸为Trp

11.解释下列名词

等电点：在氨基酸溶液中存在如下平衡，在一定的pH值溶液中，正离子和负离子数量相等且浓度都很低，而偶极浓度最高，此时电解以偶极离子形式存在，氨基酸不移动。这时溶液的pH值便是该氨基酸的等电点

构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的较定的立体结构

构象：由于分子中的某个原子(基团)绕C-C单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式，不同的构象之间可以相互转变，在各种构象形式中，势能最低、最稳定的构象是优势对象

兼性离子：氨基酸等电点（pH=pI）时，羧基以-COO-，氨基以-NH3+形式存在。这样的氨基酸分子含有一个正电荷和一个负电荷，称为兼性离子

结构域：结构域是生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域，特别指蛋白质中这样的区域。在球形蛋白中，结构域具有自己特定的四级结构,其功能部依赖于蛋白质分子中的其余部分，但是同一种蛋白质中不同结构域间常可通过不具二级结构的短序列连接起来。蛋白质分子中不同的结构域常由基因的不同外显子所编码

超二级结构：超二级结构也称之基元（motif）。是指在球状蛋白质分子的一级结构的基础上，相邻的二级结构单位（α螺旋β折叠等）在三维折叠中相互靠近，彼此作用，在局部形成规则的二级结构组合体，这种组合体就是超二级结构。

盐析：指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。如：加浓（NH4）2SO4使蛋白质凝聚的过程；在乙酸的酯化反应中加入饱和碳酸钠溶液，降低乙酸乙酯溶解度，使其分层现象更明显的过程。

盐溶：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。这种现象称为盐溶

双缩脲反应：在碱性溶液（NaOH）中，双缩脲（H2NOC－NH－CONH2）能与铜离子（Cu2+）作用，形成紫红色络合物（该物质的分子结构式见图），该反应即双缩脲反应。

茚三酮反应：所有氨基酸及具有游离α-氨基和α-羧基的肽与茚三酮反应都产生蓝紫色物质，只有脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生（亮）黄色物质。

必需氨基酸：人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要，必须从食物中摄取的氨基酸。

亚基：体内许多蛋白质分子含有两条或两条以上多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构

变构效应：寡聚蛋白与配基结合改变蛋白质的构象，导致蛋白质生物活性改变的现象

第三章酶与辅酶

1.解释以下名词。

米氏常数（Km值）：Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，即当V=Vm/2时，【S】=Km,单位为mol/l。

辅基：酶的辅酶中紧密共价结合的小分子有机物，与酶或蛋白质结合的非常紧密，用透析法不能除去。

辅酶：一类可以将化学基团从一个酶转移到另一个酶上的有机小分子，与酶较为松散地结合，对于特定酶的活性发挥是必要的。

活性中心：酶与底物结合并发挥其催化作用的部位。

酶活力：指酶催化一定化学反应的能力。

激活剂：凡能提高酶活性的物质

抑制剂：一类可以结合酶并降低其活性的分子。

变构酶：当某些化合物与酶分子中的别构部位可逆地结合后，酶分子的构象发生改变，使酶活性部位对底物的结合与催化作用受到影响，从而调节酶促反应速度及代谢过程，这种效应称为别构效应。具有别构效应的酶

2.简述酶作为生物催化剂与一般催化剂的共性及个性

共性：（1）用量少而催化效率高（2）仅能改变化学反应的速度，不改变化学反应的平衡点，酶本身在化学反应前后也不改变（3）可降低化学反应的活化能。

个性：（1）催化效率极高（2）具有高度的专一（3）酶易失活

（4）酶活力可以进行及时有效的调节（5）酶的作用条件较为温和

（6）大多数酶的催化活力往往与辅酶、辅基或金属离子有关，有些酶活力还需要RNA作为辅助因子才行，如端粒酶等

3.简述影响酶促反应速率的因素

pH、温度、紫外线、重金属盐、抑制剂、激活剂等通过影响酶的活性来影响酶促反应的速率。

紫外线、重金属盐、抑制剂都会降低酶的活性，使酶促反应的速度降低；

激活剂会促进酶活性来加快反应速度；

pH和温度的变化情况不同，既可以降低酶的活性，也可以提高，所以它们既可以加快酶促反应的速度，也可以减慢；

酶的浓度、底物的浓度等不会影响酶活性，但可以影响酶促反应的速率。酶的浓度、底物的浓度越大，酶促反应的速度也快。

4．5.6.看书

7.简述维生素与辅酶关系

水溶性维生素可以形成辅酶。

1.维生素B1又名硫胺素，体内活性形式为焦磷酸硫胺素（TPP）。TPP是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮醇酶的辅酶。

2.维生素B2又名核黄素，体内活性形式为黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，主要起氢传递体的作用。

3.维生素PP：包括尼克酸和尼克酰胺，体内活性形式是：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）。NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢

酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。

4.维生素B6：包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺。医学教`育网搜集整理体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶，也是δ-氨基γ-酮戊酸合酶（ALA合酶）的辅酶。

5.泛酸：又名遍多酸，体内活性形式为辅酶A（CoA）、酰基载体蛋白（ACP）。CoA及ACP 是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。

6.生物素：是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶）的辅酶，参与C02的羧化过程。

7.叶酸：又称蝶酰谷氨酸，体内活性形式为四氢叶酸（FH4）。医学教`育网搜集整理FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。

8.维生素B12：又称钴胺素，体内活性形式为甲基钴胺素、5‘-脱氧腺苷钴胺素。生化作用：参与体内甲基转移作用。

9.维生素C：又称L-抗坏血酸。参与氧化还原反应，参与体内羟化反应，促进胶原蛋白的合成，促进铁的吸收。

第4章核酸

1.将核酸完全水解后可得到哪些组分？DNA和RNA的水解产物有何不同？

将核酸完全水解生成戊糖、磷酸核碱基，而DNA和RNA自戊糖分别为D-2-脱氧核糖和D-核糖；碱基不同在于DNA水解有胸腺嘧啶（T）,RNA水解有尿嘧啶（U）

2.(1)10/7; (2) 1; (3)0.7; (4)0.7

3.DNA热变性有何特点？Tm值表示什么？

1）溶液粘度降低。2）浮力密度升高 3）增色效应(hyperchromic effect)。指变性后DNA 溶液的紫外吸收作用增强的效应。DNA分子中碱基间电子的相互作用使DNA分子具有吸收260nm波长紫外光的特性。在DNA双螺旋结构中碱基藏入内侧，变性时DNA双螺旋解开，于是碱基外露，碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收，故而产生增色效应。

Tm是指融解温度，其定义是：在解链过程中，紫外吸光度的变化△A260达到最大变化值的一半时所对应的温度称为DNA的解链温度，或称融解温度（melting temperature,即Tm.)

4.

1）阳离子可中和DNA分子中磷酸基团的负电荷，减弱DNA链间的静电作用，促进DNA的复性；

2）低于Tm的温度有利于DNA碱基重新配对，促进DNA的复性；

3）高浓度DNA链增加了碱基互补配链碰撞和结合几率，从而促进DNA复性。

5．DNA二级结构有何特点及生物学功能

1）DNA是反向平行的互补双链结构，碱基间以A-T和G-C的方式互补配对；

2）DNA双链是右手螺旋结构，DNA的两条多核苷酸链反向平行围绕同一中心轴互相缠绕，呈右手螺旋；

3）疏水力和氢键维系DNA双螺旋的稳定，横向稳定靠碱基间的氢键维系，纵向靠碱基平面间的疏水性堆积力维持。

DNA的生物学功能：DNA是遗传物质，是遗传信息的载体。证据如下：1、DNA 分布在染色

体内，是染色体的主要成分，而染色体是直接与遗传有关的。2、体细胞DNA含量为生殖细胞DNA含量的两倍，且含量十分稳定。3、DNA在代谢上较稳定不受营养条件、年龄等因素的影响。4、作用于DNA的理化因素可引起遗传特性的改变，这一点已经由Avery在1953年用肺炎双球菌转化实验证明。

6.维持DNA双螺旋结构稳定的因素有哪些？

碱基堆积力；氢键；离子键

7.简述tRNA二级结构的组成特点及每一部分的功能

四环四臂

1）氨基酸臂。由7对碱基组成，富含鸟嘌呤，3’端有共同的-CCA结构，其羟基可与该tRNA所能携带的氨基酸形成共价键。

2）二氢尿嘧啶环：D环。识别氨酰基tRNA合成酶，相应的臂称为D臂。

3）反密码环：由7个核苷酸组成，其中3个为反密码子。相应臂为反密码臂。

4）额外环：又称可变环，3-18个核苷酸组成。tRNA分类重要指标。

5）假尿嘧啶核苷-胸腺嘧啶核苷环（TΨC环）：7个核苷酸组成。相应臂为TΨC臂。识别rRNA酶。

8.解释下列名词

磷酸二酯键：指一分子磷酸与两个醇（羟基）酯化形成的两个酯键

碱基互补规律：在DNA中，碱基间氢键具有固定数目，使得碱基配对遵循一定规律，Adenine （A，腺嘌呤）一定与Thymine（T，胸腺嘧啶）配对，Guanine（G，鸟嘌呤）一定与Cytosine （C，胞嘧啶）配对。

核酸的变性与复性：呈双螺旋结构的DNA溶液缓慢加热时，其中的氢键便断开，双链DNA 便脱解为单链，这叫做核酸的“溶解”或变性。在适宜的温度下，分散开的两条DNA链可以完全重新结合成和原来一样的双股螺旋。这个DNA螺旋的重组过程称为“复性”

退火：指热变性的DNA在缓慢冷却时复性的过程。

增色效应：DNA变性后DNA双螺旋解开，于是碱基外露，碱基中电子的相互作用使得DNA 对260nm紫外光吸收较变性前有显著升高的现象。

减色效应：若变性DNA复性形成双螺旋结构后，其260nm紫外吸收会降低的现象。

第5章代谢导论和生物氧化

1.解释下列名词

生物氧化：广义——生物体内，指把糖、蛋白质、脂肪等有机物质在生物活细胞里进行氧化分解，最终生成CO2和H2O,同时释放大量能量的过程；狭义——也指代谢中间产物脱氢生成的还原型辅酶经电子传递链传递给氧分子生成水，电子传递过程伴随ADP磷酸化生成ATP.

呼吸链:由一系列的递氢反应(hydrogen transfer reactions)和递电子反应(eletron transfer reactions)按一定的顺序排列所组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有ATP生成。NADH氧化呼吸链；琥珀酸氧化呼吸链。

氧化磷酸化：物质在体内氧化时，电子从NADPH或FAND2经过电子传递体系传递给氧形成

水时，释放的能量供给ADP与无机磷合成ATP的偶联反应。主要在线粒体中进行。

8.氧化作用和磷酸化作用是怎样偶联的？

1）呼吸链中递氢体和电子传递体在线粒体内膜中间隔交替排列的，并且有特定位置，催化反应时定向的。

2）递氢体有氢泵作用。两个H+从内膜泵出到外膜。

3)内膜对H+不能自由通过，泵出膜的外侧H+不能自由返回膜内侧，形成浓度梯度，电位差。电位差包含电子传递过程中所释放的能量。

4）利用线粒体内膜上的ATP合成酶的特点，将膜外侧的2H+转化生成膜内侧的2H+,与氧生成水。即H+通过ATP酶的特殊途径，返回到基质，使质子逆向回流。由于H+浓度梯度所释放的自由能，偶联ADP与无机磷酸合成ATP,质子的电化学梯度随之消失。

第6章糖与糖代谢

1.解释下列名词

糖异生：由简单的非糖前体（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为糖（葡萄糖或糖原）的过程。

糖核苷酸：在高等植物蔗糖合成过程中，用于合成寡糖和多糖的葡萄糖分子，首先要转变为活化形式，该形式是糖和核苷酸相结合的化合物。

磷酸戊糖途径：葡萄糖氧化分解的一种方式，除糖酵解和柠檬酸循环外的糖代谢的另一条一条代谢途径，主要用于提供重要代谢的戊糖和NADPH。

2.说明糖酵解和柠檬酸循环的主要过程及生物学意义

糖酵解：

1．糖酵解是存在一切生物体内糖分解代谢的普遍途径

2．通过糖酵解使葡萄糖降解生成ATP，为生命活动提供部分能量，尤其对厌氧生物是获得能量的主要方式

3．糖酵解途径为其他代谢途径提供中间产物（提供碳骨架），如6-磷酸葡萄糖是磷酸戊糖途径的底物；

4．是糖有氧分解的准备阶段

柠檬酸循环：

1．三大营养素的最终代谢通路，将糖或其他物资氧化获能的最有效方式。

2．三羧酸循环是糖、脂肪酸(不能异生成糖)和某些氨基酸相互转变的代谢枢纽。

3.说明磷酸戊糖途径的意义

1）产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原剂（力），比如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。

2）该途径的中间产物为许多物质的合成提供原料，如： 5-P-核糖、核苷酸、4-P-赤藓糖、芳香族氨基酸

3）与糖有氧、无氧分解相互联系。

6.比较3分子葡萄糖进入糖酵解降解为丙酮酸和3分子葡萄糖经戊糖磷酸途径生成2分子果

糖-6磷酸核和甘油醛-3-磷酸进入糖酵解同样降解为丙酮酸产生的ATP数。

6ATP 5ATP

第7章脂和脂代谢

1.解释下列名词

脂肪酸的β-氧化：

指脂肪酸在一系列酶的作用下，在α，β-碳原子之间断裂，β-碳原子氧化成羧基，生成含2个碳原子的乙酰辅酶A和较原来少2个碳原子的脂肪酸。线粒体中进行。

2.比较脂肪酸氧化和合成的差异

5.1mol硬脂酸完全氧化成CO2和H2O可生成多少molATP?

9*12+5*8-2=146

7.8.看书

9.假如必须食用鲸脂和海豹脂，其中几乎不含糖类

a.使用脂肪作为唯一能量的来源，会产生什么样的后果？

使用脂肪作为唯一能量来源，生成大量的乙酰辅酶A，此时草酰乙酸进入糖异生途径，得不到及时回补而浓度降低，因而不能与乙酰辅酶A缩合形成柠檬酸。大量积累的乙酰辅酶A 衍生为乙酰乙酸，β-羟丁酸和丙酮，丙酮浓度急剧升高，体内酸碱紊乱，酸中毒。

b.如果饮食中不含葡萄糖，消耗奇数碳脂肪酸好，还是偶数碳脂肪酸好？

奇数好。

奇数碳脂肪酸产生的丙酰辅酶A转化为琥珀酸生成草酰乙酸，减缓积累的乙酰辅酶A衍生为酮体，减慢酸中毒出现。