《生物化学》第三版课后习题答案详解上册

第三章氨基酸

提要

α-氨基酸就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就是L型的。但碱水解得到的氨基酸就是D型与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,但它们都就是在蛋白质生物合成后由相应就是基本氨基酸(残基)经化学修饰而成。除参与蛋白质组成的氨基酸外,还有很多种其她氨基酸存在与各种组织与细胞中,有的就是β-、γ-或δ-氨基酸,有些就是D型氨基酸。

氨基酸就是两性电解质。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-碳就是一个手性碳原子,因此α-氨基酸具有光

学活性。比旋就是α-氨基酸的物理常数之一,它就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、酪氨酸与苯丙氨酸在紫外区有光吸收,这就是紫外吸收法定量蛋白质的依据。核磁共振(NMR)波谱技术在氨基酸与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就是基于氨基酸的酸碱性质与极性大小。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与三字母的缩写符号:精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸与酪氨酸。[见表3-1]

表3-1 氨基酸的简写符号

名称三字母符号单字母符号名称三字母符号单字母符号

丙氨酸(alanine) Ala A 亮氨酸(leucine) Leu L

精氨酸(arginine) Arg R 赖氨酸(lysine) Lys K

天冬酰氨(asparagines) Asn N 甲硫氨酸(蛋氨酸)(methionine) Met M

天冬氨酸(aspartic acid) Asp D 苯丙氨酸(phenylalanine) Phe F

Asn与/或Asp Asx B

半胱氨酸(cysteine) Cys C 脯氨酸(praline) Pro P 谷氨酰氨(glutamine) Gln Q 丝氨酸(serine) Ser S

谷氨酸(glutamic acid) Glu E 苏氨酸(threonine) Thr T

Gln与/或Glu Gls Z

甘氨酸(glycine) Gly G 色氨酸(tryptophan) Trp W

组氨酸(histidine) His H 酪氨酸(tyrosine) Tyr Y 异亮氨酸(isoleucine) Ile I 缬氨酸(valine) Val V 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、谷氨酸与精氨酸。[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就是多少？如果加入0、3mol NaOH以代替HCl时,pH将就是多少？[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)与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与B之间的逆流分溶方法将甘氨酸与苯丙氨酸分开。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,甘氨酸与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管与第3管;(2)51、2mg Gly+24mg Phe 与38、4mgGly+36mg Phe]

解:根据逆流分溶原理,可得:

对于Gly:Kd = CA/CB = 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 = CA/CB = 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,甘氨酸与苯丙氨酸各在4管与第3管中含量最高,其中: