【精品】王镜岩生物化学第三版课后习题详细解答

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N+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

的兼性离子（H

3

介质pH称为该氨基酸的等电点，用pI表示.

与2,4—二硝基氟苯（DNFB）所有的α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应.α—NH

2

与苯乙硫氰酸酯（PITC)作用形成作用产生相应的DNP—氨基酸（Sanger反应);α-NH

2

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］

表3—1氨基酸的简写符号

2、计算赖氨酸的εα—NH3+20%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0.3molNaOH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/LNaOH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/LKOH 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352ml1mol/LKOH，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/50ml6mol/LHCl）在20cm旋光管中测得的旋光度为+1.81º。计算L—亮氨酸在6mol/LHCl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为100mg,苯丙氨酸为81mg,试回答下列问题：（1）利用由4个分溶管组成的逆流分溶系统时，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。2mgGly+24mgPhe和38。4mgGly+36mgPhe］

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=51.2mgPhe：8/27×81=24mg

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

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。