生物化学习题 第一章 蛋白质化学
1、向1升1mol/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值将是多少？[pH:2.71；9.23]
2、将丙氨酸溶液（400毫升）调节到pH8.0，然后向该溶液加入过量的甲醛。当所得溶液用碱反滴定至pH8.0时，消耗0.2mol/L NaOH溶液250毫升。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克？[4.45g] 3、将含有天冬酸（pI=2.98），甘氨酸（pI=5.97），苏氨酸（pI=6.53），亮氨酸（pI=5.98）和赖氨酸（pI=9.74）的pH3.0柠檬酸缓冲液，加到预先用同样缓冲液平衡过的Dowex-50阳离子交换树脂中，随后用该缓冲液洗脱此柱，并分部地收集洗出液，这5种氨基酸将按什么次序洗脱下来？[Asp，Thr，Gly, Leu, Lys] 4、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] 5、（1）当Ala、Ser、Phe、Leu、Arg、Asp和His的混合物在pH3.9进行纸电泳时，哪些氨基酸移向正极（+）？哪些氨基酸移向负极（-）？（2）纸电泳时，带有相同电荷的氨基酸常有少许分开，例如Gly可与Leu分开。试说明为什么？（3）设Ala、Val、Glu、Lys和Thr的混合物pH为6.0，试指出纸电泳后氨基酸的分离情况。[（1）Ala, Ser, Phe和Leu以及Arg和His移向负极；Asp移向正极。(2)电泳时，具有相同电荷的较大分子移动得慢，因为电荷/质量之比较小，因而引起每单位质量迁移的驱动力也较小。（3）Glu移向正极；Lys移向负极，Val, Ala和Thr留在原点。]
6、有一个A肽：经酸解分析得知由Lys、His、Asp、Glu2、Ala、以及Val、Tyr和两个NH3分子组成。当A肽与FDNB试剂反应后，得DNP-Asp；当用羧肽酶处理得游离缬氨酸。如果我们在实验中将A肽用胰蛋白酶降解时，得到二种肽，其中一种（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）在Ph6.4时，净电荷为零，另一种（His、Glu、以及Val）可给出DNP-His，在Ph6.4时，带正电荷。此外，A肽用糜蛋白酶降解时，也得到二种肽，其中一种（Asp、Ala、Tyr）在pH6.4时呈中性，另一种（Lys、His、Glu2、以及Val）在Ph6.4时，带正电荷。问A肽的氨基酸顺序如何？[Asn—Ala—Tyr—Glu—Lys—His—Gln—Val] 7、某多肽的氨基酸顺序如下：Glu?Val?Lys?Asn?Cys?Phe?Arg?Trp?Asp
15?Leu?Gly?Ser?Leu?Ala?Thr?Cys?Arg?His?Met?Asp?Gln?Cys?Tyr101520
（1）如用胰蛋白酶处理，此多肽将产生几个肽？?Pro?Gly?Glu?Glu?Lys。
2529并解释原因（假设没有二硫键存在）；（2）在pH7.5时，此多肽的净电荷是多少单位？说明理由（假高pKa值：α-COOH4.0；α-NH3+6.0；Glu和Asp侧链基4.0；Lys和Arg侧链基11.0；His侧链基7.5；Cys侧链基9.0；Tyr侧链
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基11.0）；（3）如何判断此多肽是否含有二硫键？假如有二硫键存在，请设计实验确定5，17和23位上的Cys哪二个参与形成？[（1）4个肽；（2）-2.5单位；（3）如果多肽中无二硫键存在，经胰蛋白酶水解后应得四个肽段；如果存在一个二硫键应得三个肽段并且各肽段所带电荷不同，因此可用离子交换层析、电泳等方法将肽段分开，鉴定出含二硫键的肽段，测定其氨基酸顺序，便可确定二硫键的位置。]
8、今有一个七肽，经分析它的氨基酸组成是：Lys, Gly, Arg, Phe, Ala, Tyr和Ser。此肽未经糜蛋白酶处理时，与FDNB反应不产生α-DNP-氨基酸。经糜蛋白酶作用后，此肽断裂成两个肽段，其氨基酸组成分别为Ala, Tyr, Ser和Gly, Phe, Lys, Arg。这两个肽段分别与FDNB反应，可分别产生DNB—Ser和DNP—Lys。此肽与胰蛋白酶反应，同样能生成两个肽段，它们的氨基酸组成分别是Arg, Gly和Phe，Tyr, Lys, Ser, Ala。试问此七肽的一级结构是怎样的？[它是一个环肽，顺序为—Phe—Ser—Ala—Tyr—Lys—Gly—Arg—]
9、今有一种植物的毒素蛋白。直接用SDS凝胶电泳分析时，它的区带位于肌红蛋白（分子量为16 900）和β-乳球蛋白（分子量为37 100）两种标记蛋白之间。当这个毒素蛋白用巯基乙醇和碘乙酸处理后，在SDS凝胶电泳中仍得到一条区带，但其位置靠近标记蛋白细胞色素c（分子量为13 370）。进一步实验表明，该毒素蛋白与FDNB反应并酸水解后，释放出游离的DNP-Gly和DNP-Tyr。关于此蛋白质的结构，你能作出什么结论？[该毒素蛋白由二条不同的多肽链通过链间二硫键交联而成，每条多肽链的分子量各在13 000左右] 10、一种酶分子量为300 000，在酸性环境中可解离为二个不同成分，其中一个成分分子量为100 000，另一个为500 000。大的占总蛋白的三分之二，具有催化活性；小的无活性。用β-巯基乙醇（能还原二硫桥）处理时，大的颗粒即失去催化能力，并且它的沉降速度减小，但沉降图案上只呈现一个峰。关于该酶的结构可作出什么结论？[此酶含4个亚基，两个亚基的分子量为50 000，两个催化亚基分子量为100 000，每个催化亚基是由二条无活性的多肽链（分子量为50 000）组成，彼此间由二硫键联结在一起] 11、三肽Lys—Lys—Lys的pI值必定大于它的任何一个个别基团的pKa值。这种说法是否正确？为什么？[正确。因为此三肽处于等电点时，其解离基团所处的状态应是：C末端COO-(pKa=3.0)，N末端NH3+（pKa=8.95），三个侧链3
+
（1/3ε-NH3）(pKa=10.53)。因为pI时正电荷的总和必须等于负电荷的总和，所以三个ε-氨基的每一个都将是大约1/3电离。它们在1/3电离时的pH大于它们的pKa值（10.53）]
12、α-螺旋的稳定性不仅取决于肽键间的氢键形成，而且还取决于肽链的氨基酸侧链性质。试预测在室温下的溶液中下列多聚氨基酸哪些种将形成α-螺旋，哪些种形成其它的有序结构，哪些种不能形成有序结构，并说明理由。（1）多聚亮氨酸pH=7.0；（2）多聚异亮氨酸，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）多聚苏氨酸，pH=7.0。[（1），（4）和（5）能形成α-螺旋；（2），（3）和（6）不能形成有序结构]
13、多聚甘氨酸的右手或左手α-螺旋中，哪一个比较稳定？为什么？[因为甘氨酸是一种在α-碳原子上呈对称性的特殊氨基酸，因此可以预料多聚甘氨酸的左右手α-螺旋（它们是对映体）在能量上是相当的，因而也是同等稳定的] 14、测得一种血红素蛋白质含0.426%铁，计算其最低分子量。一种纯酶按重量
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算含亮氨酸1.65%和异亮氨酸2.48%，问其最低分子量为多少？[13 110；15 800]
15、简要说明为什么大多数球状蛋白质在溶液中具有如下性质：
（1）在低pH时沉淀。
（2）当离子强度从零增至高值时，先是溶解度增加，然后溶解降低，最后沉淀。
（3）在给定离子强度的溶液中，等电pH值时溶解度呈现最小。 （4）加热时沉淀。
（5）当介质的介电常数因加入与水混溶的非极性溶剂而下降时，溶解度降低。
（6）如果介电常数大幅度下降以至介质以非极性溶剂为主，则产生变性。 答案：（1）在低pH时氨基被质子化，使蛋白质带有大量的净正荷。这样造成的分子内的电荷捍斥引起了很多蛋白质的变性，并由于疏水内部暴露于水环境而变得不溶。
（2）增加盐浓度，开始时能稳定带电基团，但是当盐浓度进一步增加时，盐离子便与蛋白质竞争水分子，因此，降低了蛋白质的溶剂化，这样又促进蛋白质分子间的极性相互作用和疏水相互作用，从而导致沉淀。
（3）蛋白质在等电点时分子间的静电斥力最小。
（4）由于加热使蛋白质变性，因此，暴露出疏水内部，溶解度降低。 （5）非极性溶剂能降低表面极性基的溶剂化作用，因此，促进蛋白质之间的氢键形成以代替蛋白质与水之间形成的氢键。
（6）低介电常数能稳定暴露于溶剂中的非极性基团，因此，促进蛋白质的伸展。
16、已知某分子量为240000的蛋白质多肽链的一些节段是α-螺旋，而另一些节段是β-折叠，其分子长度为5.06×10-5cm，求分子α-螺旋和β-折叠的百分率。
解析：本题考点：多肽链中α-螺旋和β-折叠的计算。
一般来讲氨基酸残基的平均相对分子质量为120，此蛋白质的相对分子量为240000，所以氨基酸残基数为240000/120=2000个。
已知α-螺旋中，每个氨基酸残基上升的高度为0.15nm，β-折叠构象中，每个氨基酸残基上升的高度为0.36nm，设此链中α-螺旋的氨基酸残基数为x，而β-折叠的氨基酸残基数为2000-x，则有：
0.15x+0.36×(2000-x)=5.06×10-5×107 0.15x+7200-0.36x=560 求得x=1019
1019?100%?50.95%，则β-折叠的百分率为所以α-螺旋占的百分数为
200049.05%。
17、蛋白质二级结构的类型、特点及其在分子整体空间结构的作用。
答案：蛋白质的二级结构，主要是指蛋白质多肽链骨架的折叠和盘绕方式。天然蛋白质的二级结构主要有三种基本类型：α-螺旋、β-折叠和β-转角。 （1）α-螺旋 α-螺旋结构是Pauling和Corey在1951年提出来的，纤维状蛋
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白和球状蛋白中均存在α-螺旋结构，它是蛋白质主链的典型结构形式。
α-螺旋结构的特点是：
1）蛋白质多肽链主链像螺旋状盘曲，每隔3.6个氨基酸残基沿中心轴螺旋上升一圈，每上升一圈相当于向上平移0.54nm，即每个氨基酸残基向上升高0.15nm，每个氨基酸残基沿中心轴旋转达100°。
2）α-螺旋的稳定性是靠链内氢键维持的，相邻的螺圈之间形成键内氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行，氢键是由每个氨基酸残基的N-H与前面隔3个氨基酸的C=O形成，肽链上所有的肽键都参与氢键的形成，因此α-螺旋相当稳定。
3）α-螺旋中氨基酸残基的侧键伸向外侧。Α-螺旋有左手螺旋和右手螺旋两种，但天然蛋白质α-螺旋，绝大多数都是右手螺旋。
（2）β-折叠结构，这种结构也是Pauling等人提出来的，它是蛋白质中第二种最常见的二级结构，β-折叠是两条或多条几乎完全伸展的多肽链侧向聚集在一起，靠链间氢键连结为片层结构。Β-折叠结构的特点是：
1）β-折叠结构中两个氨基酸残基之间的轴心距为0.35nm（反平行式）及0.325nm（平行式）。
2）肽链按层排列，靠链间维持其结构的稳定性，β-折叠结构的氢键是由相邻肽键主链上的N-H和C=O之间形成的。
3）相邻肽链走向可以平行，也可以反平行，肽链的N端在同侧为平行式，不在同侧为反平行式，（即相邻肽链的N端一顺一倒地排列），从能量角度考虑，反平行式更为稳定。
4）肽链中氨基酸列基的R侧链交替分布在片层的上下。
（3）β-转角，在球状蛋白质中存在的一种二级结构。当蛋白多肽链以180°回折时，这种回折部分就是β-转角，它是由第一个氨基酸残基的C=O与第四个氨基酸残基的N-H之间形成氢键，产生一种不很稳定的环形结构。由于β-转角结构，可使多肽链走向发生改变，目前发现的β-转角多数都处在球状蛋白质分子的表面，在这里改变多肽链的方向阻力比较小。
18、测定氨基酸的氨基态氮，使有NaOH标准溶液测定氨基酸的羧基，再直接求出氨基态氮的量。试问在NaOH滴定前为什么要加甲醛？
解析：本题考点：氨基酸的甲醛滴定。
氨基酸虽然是一种两性电解质，既是酸又是碱，但是它却不能直接用酸、碱滴定来进行定量测定。这是因为氨基酸的酸、碱滴定的等当点pH或过高（12-13）或过低（1-2），没有适当的指示剂可被选用。然而向氨基酸溶液中加入甲醛，可以降低氨基的碱性，甲醛与氨基酸的氨基反应如下图所示：
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