《生物化学》(王镜岩版)课后习题详细解答 联系客服

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第六章 蛋白质结构与功能的关系

1.蛋白质A和B各有一个配体X的结合部位,前者的解离常数Kd为10-6mol/L。(a)哪个蛋白质对配体X的亲和力更高?(b)将这两个蛋白质的Kd转换为结合常数Ka。[(a)蛋白质B;(b)蛋白质A的Ka=106(mol/L)-1,蛋白质B的Ka=10-9(mol/L)-1

2.下列变化对肌红蛋白和血红蛋白的O2亲和力有什么影响?(a)血浆的pH从7.4降到7.2;(b)肺中CO2分压从45torr(屏息)降到15torr(正常);(c)BPG水平从4.5mmol/L(海平面)增至7.5mmol(高空)。[对肌红蛋白:(a)无;(b)无;(c)无。对血红蛋白:(a)降低;(b)增加;(c)降低]

3.在37℃,pH7.4,CO2分压40 torr和BPG正常胜利水平(4.5mmol/L血)条件下,人全血的氧结合测定给出下列数据:

p(O2) 10.6 19.5 27.4 37.5 50.4 77.3 92.3

(静脉血中)下血的氧百分饱和度。

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%饱和度(=100×Y)

10 30 50 70 85 96 98

(a) 根据这些数据,绘制氧结合曲线;估算在(1)100torr p(O2)(肺中)和(2)30 torr p(O2)

(b) 肺中[100 torr p(O2)]结合的氧有百分之多少输送给组织[30 torr p(O2)]? (c) 如果在毛细血管中pH降到7.0,利用图6-17数据重新估算(b)部分。 [(a)(1)98%,(2)58%;(b)约40%;(c)约50%] 解:(a)图略,从图中克知分别为98%和58%;

(b)98%-58%=40%,故约40%;

(c)当pH降到7.0时,据图6-17可知:96%-46%=50%。

4.如果已知P50和n,可利用方程(6-15)Y/(1-Y)=[ p(O2)/ P50]n计算Y(血红蛋白氧分数饱和度)。设P50=26 torr,n=2.8,计算肺(这里p(O2)=100 torr)中的Y和毛细血管(这里p(O2)=40 torr)中的Y。在这些条件下输氧效率(Y肺-Y毛细血管=ΔY)是多少?除n=1.0外,重复上面计算。比较n=2.8和n=1.0时的ΔY值。并说出协同氧结合对血红蛋白输氧效率的影响。[n=2.8时,Y肺=0.98,Y毛细血管=0.77,所以,ΔY=0.21,n=1.0时,Y肺=0.79,Y毛细血管=0.61,所以,ΔY=0.18,两ΔY之差0.21-0.18=0.03,差值似乎不大,但在代谢活跃的组织中p(O2)<40 torr,因此潜在输氧效率不小,参见图6-15]

解:Y肺/(1-Y肺)=[100/26]2.8 Y肺=0.98

Y毛/(1-Y毛)=[40/26]2.8 Y毛=0.77 ΔY=0.98-0.77=0.21

当n=1.0时,同理,Y肺=0.79 Y毛=0.61 ΔY=0.18

5.如果不采取措施,贮存相当时间的血,2.3-BPG的含量会下降。如果这样的血用于输血可能会产生什么后果?[贮存过时的红血球经酵解途径代谢BPG。BPG浓度下降,Hb对O2的亲和力增加,致使不能给组织供氧。接受这种BPG浓度低的输血,病人可能被窒息。]

6.HbA能抑制HbS形成细长纤维和红细胞在脱氧后的镰刀状化。为什么HbA具有这一效应?[去氧HbA含有一个互补部位,因而它能加到去氧HbS纤维上。这样的纤维不能继续延长,因为末端的去氧HbA分子缺少“粘性”区。]

7.一个单克隆抗体与G-肌动蛋白结合但不与F-肌动蛋白结合,这对于抗体识别抗原表位能告诉你什么?[该表位可能是当G-肌动蛋白聚合成F-肌动蛋白时被埋藏的那部分结构。]

8.假设一个Fab-半抗原复合体的解离常数在25℃和pH7时为5×10mol/L。(a)结合的标准自由能(25℃和pH7时)是多少?(b)此Fab的亲和力结合常数是多少?(c)从该复合体中释放半抗

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原的速度常数为120S。结合的速度常数是多少?此说明在结合半抗原时抗体中的结构变化是大还是小?[(a)ΔG0ˊ=35.9kj/mol;(b)Ka=2×106mol-1L;(c)结合速度常数k=2×108mol-1S-1L,此值接近于小分子与蛋白质相遇(结合)的扩散控制限制(108至109mol-1S-1L)]

9.抗原与抗体的结合方式与血红蛋白的氧结合相似。假设抗原是一价,抗体是n价,即6抗体分子有n个结合部位,且各结合部位的结合常数Ka值是相同的,则可证明当游离抗原浓度为[L]时,结合到抗体上的抗原浓度[Lp]与抗体的总浓度[Pr]之比值,N=[Lp]/[Pr]=(nKa [L])/(1+Ka [L]) N实际上表示被一个抗体分子结合的抗原分子平均数。 (a)证明上面的方程可重排为N /[L]=Kan-Ka N 此方程式称Scatchard方程,方程表明,N/[L]对N作图将是一条直线。

(b)根据Scatchard方程,利用下列数据作图求出抗体-抗原反应的n和Ka值。

[L] mol/L 1.43×10-5 2.57×10-5 6.00×10

-5

-7

N 0.5 0.77 1.20

10

1.68×10

-4

3.70×10

-4

1.68 1.85

[(a)第一个方程两边各乘(1+Ka [L]),然后两边各除以[L],并重排第2个方程;(b)根据第二方程,N/[L]对N作图的斜率是-Ka,N/[L]=0时的截距给出n。利用数据作图得Ka =2.2×10-4 mol/L,n=2.1。因为结合部位数目只可能是整数,所以n=2]

10.一个典型的松弛肌节中细丝长约2μm,粗丝长约为1.5μm。 (a) 估算在松弛和收缩时粗丝和细丝的重叠情况。

(b) 一次循环中肌球蛋白沿细丝滑行“一步”移动约7.5nm,问一次收缩中每个肌动蛋白纤维需要进行多少个步?

[(a)约0.75nm,(b)约67步] 解:(a)根据P281图6-35A所示,

当松弛是重叠总长度为:(1+1)-(3-1.5)=0.5μm 0.5/2=0.25μm 当收缩时重叠总长度为:(1+1)-(2-1.5)=1.5μm 1.5/2=0.75μm

(b)(3-2)÷2×103÷7.5≌67步

第七章 蛋白质的分离、纯化和表征

1.测得一种血红素蛋白质含0.426%铁,计算最低相对分子质量。一种纯酶按重量计算含亮氨酸1.65%和异亮氨酸的分子质量都是2.48%,问其最低相对分子质量是多少?[13110;15870]

解:(1)蛋白质MV=55.8÷0.426%=13100

(2)亮氨酸和异亮氨酸的分子质量都是131Da,根据两种氨基酸的含量来看,异亮氨酸:亮氨酸=2.48%:1.65%=3:2,所以在此蛋白质中的亮氨酸至少有两个,异亮氨酸至少有三个,那么:1.65%=2×(131-18)÷蛋白质MV 蛋白质MV=14581Da。

2.超速离心机的转速为58000r/min时,(1)计算角速度ω,以rad/s表示;(2)计算距旋转中心6.2cm处的离心加速度a;(3)此离心加速度相当于重力加速度“g”的多少倍? [(1)ω=6070.7rad/s (2)a=2.284×10cm/s;(3)a=233061g] 解:(1)ω=58000×2π/60=6070.7rad/s

(2)a=(6070.7)2×6.2=2.285×108cm/s2 (3)2.285×108/9.8=23316326

3.一种蛋白质的偏微比容为0.707cm2/g,当温度校正为20℃,溶剂校正为水时扩散系数(D20.W)为13.1×10-7cm2/s.沉降系数(S20.W)为2.05S。20℃时水的密度为0.998g/ cm3,根据斯维德贝格公式计算该蛋白质的相对分子质量。[13000]

解:Mr=(RTs)/[D(1-υρ)]=8.314×(273+20)×2.05/[13.1×10-7(1-0.707×0.998)]=13000 4.一个层析柱中负顶相体积(Vs)为流动相体积(Vm)的1/5。假设某化合物的分配系数,(a)Kd=1;(b)Kd=50。计算该化合物的有效分配系数(Keff),也称容量因子(capacity)。[(a)Keff=0.2;(b)Keff=10]

5.指出从分子排阻层析柱上洗脱下列蛋白质时的顺序。分离蛋白质的范围是5000到400000;肌红蛋白、过氧化氢酶、细胞色素C、肌球蛋白、胰凝乳蛋白酶原和血清清蛋白(它们的Mr见表7-4)。[肌球蛋白、过氧化氢酶、血清清蛋白、胰凝乳蛋白酶原、肌红蛋白、细胞色素C]

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8

2

6.由第5题所述的,从分子排阻层析柱上洗脱细胞色素C、β-乳球蛋白和血清红蛋白时,其洗脱体积分别为118、58、37和24ml,问未知蛋白的Mr是多少?假定所有蛋白质都是球形的,并且都处于柱的分级分离范围。[52000]

7.在下面指出的pH下,下述蛋白质在电场中相哪个方向移动,即向正极、负极还是不动?(根据表7-2的数据判断。)(1)血清蛋白,pH5.0;(2)β-乳球蛋白,pH5.0和7.0;(3)胰凝乳蛋白酶原,pH5.0、9.1和11。[(1)正极;(2)负极、正极;(3)负极、不动、正极] 解:(1)卵清蛋白pI=4.6,pH=5.0>4.6 带负电,向正极移动; (2)β-乳球蛋白pI=5.2,pH=5.0<5.2 带正电,向负极移动; pH=7.0>5.2 带负电,向正极移动; (3)胰凝乳蛋白酶原pI=9.1,pH=5.0<9.1 带正电,向负极移动;

pH=9.1=pI 净电荷为零,不移动;

pH=11>9.1 带负电,向正极移动;

8.(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。

PI值:Ala:6.02 Ser:5.68 Phe:5.48 Leu:5.98 Arg:10.76 Asp:2.97 His:7.59 [(1)Ala、Ser、Phe和Leu以及Arg和His向负极,Asp移向正极;(2)电泳时,具有相同电荷的较大分子比较小分子移动得慢,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则留在原点。]

9.凝胶过滤层析和凝胶电泳中的分子筛效应有什么不同?为什么?

10.配制一系列牛血清清蛋白(BSA)稀释液,每一种溶液取0.1ml进行Bradford法测定。对适当的空白测定595nm波长处的光吸收(A595)。结果如下表所示:

BSA浓度(mg·L-1)

1.5 1.0

0.8 0.6 0.4 0.2

A595 1.4 0.97 0.79 0.59 0.37 0.17

BSA浓度对A595作图得标准曲线。E.coli的蛋白质提取液样品(0.1ml)测得的A595为0.84。根据标准曲线算出E.coli提取液中的蛋白质浓度。[0.85mg/ml]

解:标准曲线略。由标准曲线可知,当A595为0.84时,BSA浓度为0.85mg/ml。

第八章 酶通论

1.酶作为生物催化剂有哪些特点?

答:酶是细胞所产生的,受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂,与一般非生物催化剂相比较有以下几个特点:1、酶易失活;2、具有很高的催化效率;3、具有高度专一性;4、酶活性受到调节和控制。

2.何谓酶的专一性?酶的专一性有哪些?如何解释酶作用的专一性?研究酶的专一性有何意义?

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