发布时间 : 星期四 文章第3章 蛋白质化学答案更新完毕开始阅读2c62d66e48d7c1c708a1450b
第三章、蛋白质化学 （一）氨基酸化学部分
1、名称解释
解：必需氨基酸：机体不能自行合成而必须从外界食物摄取的氨基酸。Ile Met Val Leu Trp Phe Thr Lys，对婴儿还有：Arg、His。
非必需氨基酸：能在人体内利用糖代谢中间产物转氨作用合成的氨基酸。
消旋作用：旋光性物质在化学反应中，其不对称原子经过对称状态的中间阶段，失去旋光性的作用。
消旋物：旋光性物质在化学反应中，产生D-型和L-型的等摩尔混合物，失去旋光性的作用。 2、结构式
丙氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸。
3、为什么组成蛋白质的基本单位是氨基酸。根据氨基酸侧链R基的极性可以分为哪几类？
解：蛋白质水解产物是氨基酸。 分类：
（1）非极性R基氨基酸（8种）：脂肪烃侧链的氨基酸（丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和脯氨酸）；芳香族氨基酸：（苯丙氨酸、色氨酸）；甲硫氨酸（蛋氨酸）。 （2）、不带电荷的极性R基氨基酸：7种；甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸 （3）、带正电荷的R基氨基酸：碱性氨基酸，3种；赖氨酸、精氨酸、组氨酸。 （4）、带负电荷的R基氨基酸 ：酸性氨基酸，2种；谷氨酸、天冬氨酸。 4、比较几种蛋白质水方法的特点。 解：（1）、酸水解：产物不消旋，为L- 氨基酸；色氨酸被完全破坏；部分分解羟基氨基酸（丝氨酸或苏氨酸）被破坏；Asn、Gln被破坏。
（2）碱解：消旋，产物为D-和L-氨基酸的混合物；多数氨基酸破坏；色氨酸不被破坏
（3）酶解：不消旋，产物为L-氨基酸；不破坏氨基酸；需要几种酶共同作用 5、以芳香族氨基酸为例说明其光吸收特点。
解：在可见光没有光吸收；在紫外部分有特征光吸收，酪氨酸275nm，苯丙氨酸257nm，色氨酸280nm。
6、何为氨基酸等电点？氨基酸在等电点时有什么特性。
解：等电点：氨基酸处于正负电荷数相等即净电荷为零的兼性离子状态时溶液的pH值。
等电点时氨基酸的性质：溶解度最小，可分离不同氨基酸。pH=pI，氨基酸在电场中既不向正极也不向负极移动。pH>pI，氨基酸带净负电荷；pH < pI ，氨基酸带净正电荷。
7、叙述氨基酸和下列物质反应的化学本质，说明反应在生物化学领域的应用。 解：亚硝酸：室温下，氨基酸与亚硝酸作用，很快生成氮气。可用于测游离AA含氮量和蛋白质的水解程度。
甲醛：氨基酸的氨基与甲醛反应生成羟甲基氨基酸和二羟甲基氨基酸，使反应向放出质子的方向移动，酸性增加，PH降低，可用氢氧化钠滴定测游离AA含氮量
和蛋白质的水解程度。
茚三酮：在弱酸溶液中与a-氨基酸共热，氨基酸即被氧化脱氨产生酮酸，酮酸脱羧成醛；茚三酮则被还原为还原茚三酮，再与茚三酮、氨作用产生蓝紫色物质。常用于氨基酸和蛋白质的定性或定量分析。 8、计算甘氨酸、赖氨酸和谷氨酸的等电点。 解：甘氨酸：PI=（2.34+9.60）/2=5.97 赖氨酸：PI=（8.95+10.53）/2=9.74。 谷氨酸：PI=（2.19+4.25）/2=3.22。 9、、欲在PH6.0的正丁醇体系中，利用纸层析分离氨基酸，请判断下列氨基酸的Rf的顺序并说明原因，Val、Leu、Asp、Ser。
解：滤纸纤维上的羟基具有亲水性，因此吸附一层水作固定相，有机溶剂作流动相。Rf 和氨基酸的极性有关，极性越小Rf越大。氨基酸的极性和侧链R的电荷、清水基团、大小有关。在PH6.0时，Asp侧链带电荷，Ser侧链有羟基，Val的侧链比Leu小。所以Rf从大到小的顺序为： Leu、Val、Ser、Asp。
10、欲在PH6.0的缓冲液中，利用离子交换层析分离氨基酸，请判断下列氨基酸的洗脱顺序并说明原因，Leu、Asp、Ser，Lys。
解：氨基酸的阳离子和阴离子在一定PH溶液中能同离子交换剂进行离子交换。在酸性溶液中(对氨基酸的等电点而言)氨基酸本身为阳离子，能同阳离子交换剂(以MA代表)交换阳离子；在碱性溶液中其本身为阴离子，能同阴离子交换剂 (以MB代表)交换明离子。与离子交换剂结合的氨基酸经适当电解质溶液洗脱，氨基酸离子又会重新交换出来，亲和力小的氨基酸（和电荷、极性有关）先被洗脱下来．这样．就可使溶液中的各种氨基酸彼此分开。
在PH6.0时，氨基酸带正电荷从少到大的顺序为：Asp、Leu-Ser、Lys。
而Ser侧链有亲水基团，极性比Leu大。所以，洗脱顺序为：Asp、Ser、Leu、Lys。
（二）蛋白质部分
1、解释下列名词
解：蛋白质一级结构：蛋白质的一级结构指蛋白质多肽连中AA的排列顺序和二硫键的位置。
肽平面 ：-CO-NH-中的四个原子和与它相邻的两个Ca组成的平面。 蛋白质二级结构：多肽链的主链在一级结构的基础上，以肽键平面为基本单位的肽链通过氢键形成而折叠、盘曲 形成的主链构象。有α-螺旋，β-折叠，β-转角结构和无规则卷曲等 。
β-转角：蛋白质分子多肽链上出现180°的回折叫β-转角结构，
蛋白质三级结构：多肽链在二级结构、超二级结构、结构域的基础上，进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。是多肽链上的所有原子（包括主链和侧链）在三维空间的分布。 蛋白质四级结构 ：蛋白质的四级结构:是指蛋白质亚基的相互关系，空间的排列，亚基间通过非共价键聚合而成的具有完整地生物学活性的特定构象。
超二级结构：指若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相互作用，形成规则的，在空间上能够辨认的二级结构组合体。
双缩脲反应：2分子双缩脲与碱性硫酸铜作用，生成粉红色复合物。蛋白质的肽链有此反应盐析：向蛋白质溶液中加入大量的中性盐（硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等）后可以吸去乳胶外层的水、减低蛋白质与水的亲和力而使蛋白质沉淀，此作
用称盐析。，
结构域：指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上，进一步卷曲、折叠形成几个相对独立、紧密球状实体。在空间上彼此分隔，各自具有部分生物功能的结构。
寡聚蛋白：由两个或多个亚基组成的蛋白质。具有四级结构的蛋白属于寡聚蛋白或多体蛋白。
盐溶：溶液中低浓度的中性盐能增加蛋白质溶解度的现象 透析：根据蛋白质不能通过半透膜的性质，将待提纯的蛋白质溶液装在半透膜的透袋里放在蒸馏水中，外液不断更换，直至透析袋内无机盐等小分子物质降低到最小为止。
超过滤：根据蛋白质不能通过半透膜的性质，利用压力或离心力，强行使水和其它小分子物质通过半透膜，而蛋白质被保留。
亚基：四级结构中，每个球状蛋白质为亚基（亚单位、单体），亚基可以是一条或多条肽链。
2、说明蛋白质的元素组成、分类和生物学功能
解：组成：蛋白质由C、H、O、N四种元素组成，多数含有S，有的含有微量铁、铜、锌、碘和磷等元素。 分类：
（1）蛋白质分子形状：球状蛋白质、纤维状蛋白质。 （2）蛋白质分子组成：简单蛋白质、结合蛋白质。 （3）生物功能：酶、结构蛋白、防御蛋白等。 生物学功能：作为有机体新陈代谢的催化剂（酶）；生物体的结构成分(胶元蛋白)；贮藏功能（作为生物体养料和胚胎或幼儿生长发育的原料。）；运输功能（血红蛋白）；运动功能（肌动蛋白和肌球蛋白）；调节功能（激素）；参与高等动物的免疫反应（抗体和免疫蛋白）；控制或调节遗传物质核酸的作用（组蛋白）；提供能量等。
3、叙述分析蛋白质一级结构的基本流程
解：测定蛋白质中多肽链的数目；拆分蛋白质分子的多肽链，分离纯化各肽链；拆开多肽链内的二硫键；分析各肽链的氨基酸组成；鉴定多肽链的氨基末端残基和羧基末端残基；用两种不同的裂解方式裂解多肽链成较小的片段；测定各片段的氨基酸顺序；用片段重叠法重建完整多肽链的一级结构；确定二硫键的形成方式。
4、说明蛋白质一级结构测定时多肽链的拆分、二硫键的断裂、N-末端分析、C－末端测分析、二硫键位置确定的原理。
解：多条多肽链组成进行拆分：可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处理，即可分开。
二硫键的断裂：几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下，用过量的?-巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂（ICH2COOH）保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。可以通过加入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧化法拆分多肽链间的二硫键。 N-端氨基酸分析法：（1）二硝基氟苯（DNFB）法；（2）丹磺酰氯（DNS）法；（3）苯异硫氰酸酯（PTC）法；（4）氨肽酶法。 C－末端测分析：肼解法、还原法、羧肽酶法。
二硫键位置确定：一般采用胃蛋白酶水解含二硫键的蛋白质，水解得到的肽段混合物可用Brown及Hartlny对角线电泳技术分离。
5、叙述Sanger法和Edman法进行N-端氨基酸分析的原理
解：Sanger法：2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。在酸性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。 Edman法：多肽或蛋白质的末端氨基能与PITC作用，生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白质（ PTC-多肽或蛋白质），它们在酸性有机溶剂中加热时，N末端的PTC-氨基酸发生环化，生成苯乙内酰硫脲的衍生物并从肽链上脱离。脱去N末端氨基酸后剩下的肽链仍然是完整的。重复反应可以用来测定氨基酸顺序。
6、叙述蛋白质在胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、溴化氰作用下的裂解特点。 解：胰蛋白酶：水解Arg、Lys的羧基和其他氨基酸（Pro除外）氨基形成的肽键。
糜蛋白酶：水解Phe, Trp,Tyr(芳香族氨基酸)的羧基和其他氨基酸（Pro除外）氨基形成的肽键。
胃蛋白酶：水解Phe, Trp,Tyr(芳香族氨基酸)的羧基和其他氨基酸（Pro除外）氨基形成的肽键。
溴化氰：水解甲硫氨酸的羧基和其他氨基酸（Pro除外）氨基形成的肽键。 7、叙述维系蛋白各级结构的键。 解：一级结构：肽键、二硫键。
二级结构：链内或链间形成的氢键。
三级结构：氢键、范德华力、疏水键、离子键（盐键）、二硫键 ，疏水键是使蛋白质多肽链进行折叠的主要驱动力。 四级结构：非共价键（次级键）：氢键、范德华力、疏水作用和盐键（离子键） 8、叙述α-螺旋的特点和影响α-螺旋形成的因素
解：α-螺旋：多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的右手螺旋结构。 α-螺旋的特点：
以肽键平面为基本单位，Cα为转折，绕中心轴形成右手螺旋。
a-螺旋是一个棒状结构，紧密卷曲的多肽主链形成棒的内部，侧链向外伸展。 每圈螺旋占3.6个氨基酸残基，沿螺旋轴方向上升0.54nm（螺距）。每个残基绕轴旋转100°，沿轴上升0.15nm。
氨基酸残基侧链‘R’伸向外侧。不计侧链，螺旋直径0.5nm。 相邻的螺圈之间形成链内氢键，氢键的去向几乎与中心轴平行。 从N-末端出发，氢键是由每个肽基的C=O与其前面第3个肽基的N-H 之间形成的。 由氢键封闭的环是13元环，因此α-螺旋也称3.613-螺旋。
影响因素：是由相邻的氨基酸残基的侧链基团决定的，要求相邻的氨基酸残基不产生太大的排斥力，和氨基酸侧链的大小、电荷有关。在肽链上连续排列酸性或碱性氨基酸残基，由于所带电荷同性相斥，不利于α—螺旋的形成。较大的R侧链基团，如I1e、Phe、等集中的区段，因空间位阻的影响，不利于α—螺旋的形成；甘氨酸残基，由于没有侧链的约束。其中Φ与Ψ角可以任意取值，从而使形成α—螺旋所需要的二面角的几率很小。如果在肽链上连续排列，则α—螺旋不能形成；脯氨酸残基，由于其N原子位于刚件的吡咯环上，其Cα—N键不能旋转，因而不可能形成α—螺旋所需的Φ角。加上不可能形成链内氢键。脯氨酸残基是影响α—螺旋形成的最大障碍。