01 第一章 蛋白质化学

01 第一章 蛋白质化学 第一章 蛋白质化学 蛋白质是最重要的生物大分子，同时蛋白质化学在生物化学中也是第一重要的部分。要学好生物化学就一定要首先学好蛋白质化学。蛋白质化学这一章内容很多，重点是蛋白质的结构和功能，其难点是掌握蛋白质或氨基酸的两性解离。为使读者更好地掌握两性解离，本章以氨基酸的两性解离为例进行较详细的解释。 当可解离基团HA或A-发生解离时: KaKb，,,, HA,,,H，A或A，HO,,,HA，OH2 其中Ka与Kb分别为酸式解离常与碱式解离常数: +- Ka=[H]×[A]/[HA] -- Kb=[HA]×[OH]/([A]×[HO]) 2 -+-14由于[HO]可近似看作为1，而[OH)×[H]=10; 2 --14+ [OH]=10/[H] - Kb=[HA]×[OH-]/[A] --14+ =([HA]/[A]×(10/[H]) -+-14 =[[HA]/([A]×[H])]10 -14 =10 × 1/Ka -14 Ka×Kb=10 为了使用上的方便，我们把X的负对数用pX示，把上式两边取负对数: pKa+pKb=14 这样我们就可以清楚地看到对于同一对解离基团的pKa与pKb之间的关系。一般情况下我们都使用pKa，而pKb使用则较少。在处理pH值与某一可解离基团解离程度之间的关系时，我们就要使用Henderson-Hasselbalch方程，此方程是怎样来的呢，请看: Ka，, HA,,,H，A +-各成分的摩尔浓度为[HA] [H][A] +-+-Ka=([H]×[A]/[HA]=[H]×([A]/[HA]) -两边取负对数:pKa=pH-Ig([A]/[HA]) -Ph=pKa+1g([A]/[HA])=pKa+1g([碱]/[碱]) +-上式即为Hendreson-Hasselbalch方程。在这里，可以接受H的A被看作是 +广义碱，而能释放H的HA被看作是广义的酸。一般来说在一定条件下某一可解离基团解离常数是不变的，pKa也是定值。PH与基团解离之间的关系为:当pH ,pKa([碱]/[酸])为正值、[碱],[酸];当pH=pKa时1g([碱]/[酸]为0、[碱]=[酸] (各占50%);当pH,pKa时1g([碱]/[酸])为负值、[碱],[酸]。 -9[例1](a)Tris是一个弱酸(Ka=8.3×10mol/L，它是生化实验中常用的缓 +冲剂。问在pH8.00时，Tris有其共轭酸(Tris-H)的比值是多少,(b)若上述 +溶液中Tris的总浓度为100mmol/L，在加入5mmol/L(H)后，溶液pH值是多少, 若Tris的总浓度减少到20mmol/L，pH变化又是多少, +解:(a)因为pH=pKa+1g([Tris-H]) pKa=-1gKa=8.08 + 所以8.00=8.08+1g([Tris]/[Tris-H]) + [Tris]/[Tris-H]=0.83 + (b)若[Tris]+[Tris-H]=100mmol/L 则根据(a)中结果可得: [Tris]=45mmol/L + [Tris-H]=55mmol/L ++当加入5mmol/LH后，则[Tris]减少5mmol/L，而[Tris-H]增加5mmol/L，即: [Tris]=4 0mmol/L + [Tris-H]=60mmol/L +因此 pH=pKa+1g([Tris]/[Tris-H]) 8.08+1g(40/60)=7.9 +即加入5mmol/LH可使pH降低0.1单位。 若Tris的总浓度为20mmol/L，则 + [Tris]+[Tris-H]=20mmol/L + [Tris]/[Tris-H]=0.83 所以 [Tris]=9mmol/L + [Tris-H]=11mmol/L ++加入5mmol/LH后，则[Tris]减少4mmol/L，而[Tris-H]增加16mmol/L， +pH=pKa+1g([Tris]/[Tris-H]) 8.08+1g4/16)=7.48 即此时加入5 mmol/L可使pH降低0.52个单位。 -[例2] 2 mmol/L酸性缓冲液中含1 mmol/L HA 和1 mmol/L A，pH=pKa=5 -5+(Ka=10)。若向1L缓冲液中加入0.5 pH=pKa+1g量的H(假定缓冲液体积仍 是1L)。 -(a)求A和HA的准确浓度和溶液的pH值。 -+-(b)假设HA的增另(A的减少)刚好等于加入H的数量，计算A和HA 的浓度和溶液的pH值。 ++-解:(a)设加入H后有Y量的H被A结合成HA，则 --4-4-4[A]=10×10-5×10=5×10mol/L 最终 -4-4-4[HA]=10×10+5×10=5×10mol/L 最终 - pH=pKa+1g([A]/[HA]) -4-4 =5.00+1g(5×10/15×10) =4.532 即pH下降0.477个单位. 由此可见简化后的计算结果与原来精确的计算结果差别很小。在这个韪中缓 +-冲液浓度相对来说是很稀的，所加入的H量与原来A的量的数量级相同，而实际应用中缓冲液的常用浓度比所加入H+的量要高得多。因此，缓冲液的计算就可以用简化的方法来计算，而不会引起太大误差。 在氨基酸或蛋白质多肽分子中有两个或两个以上的可解离基团，有些基团可 ++以解离释放H(酸式解离)，而使基团带负电。另一些基团则解离结合H(碱式解离)，而使基团带正电。当然，每个基团的解离程度都可以根据其本身的pKa及溶液的pH值来计算。当调节溶液的pH值使氨基酸或肽分子所带的正负电荷数正好相等，些进分子所带的净电荷为零，在电场中不发生泳动现象，此时溶液的pH值即为此氨基酸或肽分子的等电点，用pI来表示。当要计算某一分子的等电点时，应该把所有的可解离基团考虑在内。 一般来讲无论溶液的pH怎样变化，上式的三种分子形态都不可能为零，只是 +-它们之间的比例会发生改变。当甘氨基酸处于等电点时，R应占绝大多数，而+-R与R占少数相等。 -+[R]=[R] +2K×K=[H] 12 两边取负对数 pK+pK=2pH 12 Ph=(pK1+Pk)/2 2 =(2.34+9.60)/2=5.97 所以甘氨酸的等电点为5.97。 对于氨基酸或肽分子等电点的计算一般都可以用此法进行，但当一个分子有三个以上的可解离基团时，应先抒解离方程写出，然后找到净电荷为零的分子形式，取净电荷为零的分子形式前后的两个pK值来进行计算。 [例4] 请计算天冬氨酸(Pk=2.09, Pk=3.86, Pk=9.82)及赖氨酸(Pk=2.18, 1231Pk=8.95, Pk=10.53)的pI值. 23 解:天冬氨酸解离如下: +-天冬氨酸净电荷为零的分子形态为R，取其两边的pK值进行计算: +-取净电荷为零的分子形式R两边的pK值进行计算: PkpI=(+pK)/2 23 =(8.95+10.53)/2=9.74 有时pI的计算或推测要复杂的多,但无论是多么复杂的情况下,只要找出净电荷为零的分子形式,这个问题就很容易解决. [例5] 求出二肽Lys-lys及三肽Lys-Lys-Lys有pI值. 解:二肽Lys-Lys的解离为: +-由以上解离式中找不到我们所关心的R的分子形式，但请注意:Lys-Lys中 ++-+-的两个侧链-NH基是相同的，其pK值都是pK。此时要把R变成R就必须要23 (，，)+-+/2+/2-考虑R与R等同。因此，侧链-NH的解离则为50%，而符合此条件的2 pH一定等于pK，所以pI=pK=10.53。 33 三肽Lys-Lys-Lys的解离为: 与上述计算相似由于Lys-Lys-Lys分子中含有3个侧链可解离基团，所以它的R+-实际上相对于R(+/3，+/3,+/3)。这时每个侧链解离后带有1/3个正屯荷，此时pH为: pH=pK3+1g([—NH2][-N+H3]) =10.53+lg([2/3]/[1/3] =10.53+0.30 =10.83 三肽Lys-Lys-Lys的pI值为10.83，它的pI值实际上比任何一个pK值都要高。 [例6] 把一个氨基酸结晶加入到pH7.0的纯水中，得到了pH6.0的溶液，问 pI值是大于6.07小于6.07还是等于6(07 此氨基酸的 解:由于氨基酸的加入使水溶液的pH值由pH7.0下降到pH6.0，溶液中H+浓度增加了，而这些增加H+的唯一来源是 由氨基酸解离下来的，由于氨基酸的解离释放了H+，所以此时氨基酸必带上了负电荷。要使此带负电的氨基酸所带的净电荷为零，则必须向溶液中加入H+。加入H+后溶液的pH一定小于pH6.0，所以此氨基酸的pI值一定小于pH6.0。 一、习 题 (一)选择题 1(下列氨基酸哪个含有吲哚环? a(Met b(Phe c(Trp d(Val e(His 2(含有咪唑环的氨基酸是: a(Trp b(Tyr c(His d(Phe e(Arg 25[a],03(下列哪一种氨基酸 ? D a(Val b(Leu c(Phe d(Gly e(Glu 4(下列氨基酸中，哪一种含氮量最高? a.Arg b.His c.G1n d.Lys e.Pro 5(下列哪一类氨基酸对于人体全部是必需氨基酸? a(碱性氨基酸 b(酸性氨基酸 C.分枝氨基酸 d.芳香氨基酸 e(含S氨基酸 6. 下列哪一类氨基酸只含非必需氨基酸? a(碱性氨基酸 b.酸性氨基酸 c(分枝氨基酸 d. 芳香氨基酸 e. 含S氨基酸 7(在蛋白质成分中，在280nm波长处有最大光吸收的成分是: a. Tyr酚环 b(Phe苯环 c(His咪唑环 d. Trp吲哚环 e(肽键 8. 在pH6.0时，带正净电荷的氨基酸为: a.Glu b.Arg c.Leu d.Ala e(Trp 9(在生理pH条件下，具有缓冲作用的氨基酸残基是: a.Tyr b.Trp c(His d. Lys e.Thr +10(溶液的H浓度是以pH来表示的，下列哪一式与pH相当? +++ a.lg[H] b.1g[H] c. ln[H] +]+ d(-In[H e(1/lg[H] 11(对于哺乳动物来讲，下列哪一种氨基酸不是必需氨基酸7 a(phe b. Lys C.Tyr d.Leu e(Met 12. 甲状腺素是哪一种物质的衍生物? a.Thr b(Trp c.Tyr d.硫胺素 e.酪胺 13. 下列氨基酸中，哪种是天然氨基酸? a.Orn(鸟氨酸) b.Git(瓜氨酸) c.Pro(脯氨酸) d.HyPro(羟脯氨酸) e(胱氨酸 14. 氨基酸在等电点时，应具有的特点是: a.不具正电荷 b.不具负电荷 c.a+b d(溶解度最大 e(在电场中不泳动 15. 在pH10的谷氨酸溶液中，下列哪一种结构形式占优势? a. 羧基氨基都解离 b(羧基氨基都不解离 c(只α—羧基解离 d(只γ—羧基解离 e(α—羧基与β—羧基都解离 16(天冬氨酸的pK=2.09，pK=3.86，pK=9.82，则其等电点为: l23 a(2.09 b(2.97 c(3.86 d(6.84 e(9.82 17(分子中含有两个不对称碳原子的氨基酸是: a(Pro b(Tyr c(Set d(Arg e(Thr 18(氨基酸不具有的化学反应是: a(双缩脲反应 b(茚三酮反应 c(DNFB反应 d(PITC反应 e(甲醛滴定 19(用纸层析法分离丙氨酸、亮氨酸和赖氨酸的混合物，则它们之间m的关系应 为: a(Ala>Leu>Lys b(Lys>Ala>Leu c(Leu>Ala>Lys d(Lys>Leu>Ala e(Leu>Lys>Ala 20(氨基酸与亚硝酸反应所释放的N2中，氨基酸的贡献是: a(25, b(50, c(75, d(100, e(0, 21(将400mlAla溶液调pH8(0，然后用过量甲醛处理，所得溶液需加入0.2mol/L NaOH 250ml后才能反滴定到pH8.0，试问原溶液含有多少克Ala? a(2.25 b(3.45 c(3.95 d(4.45 e(5.00 22(应该加入多少克NaOH到500ml已完全质子化的0.01mol/LHis溶液中，才能 配成pH7.0的缓冲液?(pK=2.1，pK=6.0，pK=9.17) l23 a. 0.382 b. 0.764 c(0.857 d(0.982 e. 0.136 23(向1.0L，1.0mol/L处于等电点pH的甘氨酸溶液中加入0.3mol的NaOH，所 得溶液的pH值是多少?(pK=2.34，pK=9.60) l2 a(2.34 b(9.60 c(1.97 d(9.23 e(8.86 24(三肽Lys-Lys-Lys的pI值为: (pK=2.18，pK=8.95，pK=10.53) l23 a. 5.57 b. 8.95 c(9.74 d(10.53 e(大于10.53 25(测定一个五肽的氨基酸顺序的最好方法是: a(DNFB法 b(氨肽酶法 c(PITC法 d(羧肽酶法 e(片段重叠法 26(下列关于还原型谷胱甘肽结构或性质的叙述，哪一种是错误的? a(含有两个肽键 b(“胱”代表半胱氨酸 c(谷氨酸的γ—COOH参与了肽键的形成 d. 含有一个巯基 e(变成氧化型谷胱甘肽时脱去的两个氢原子是由同一个还原型谷胱甘肽分子 所提供的 27(兼于催产素和加压素功能方面的叙述，正确的是: a(催产素具有减少排尿之功效 b(加压素可以促进子宫和乳腺平滑肌收缩 c(加压素参与记忆过程 d(催产素可使血压升高 e(催产素可促进血管平滑肌收缩 28(可使二硫键氧化断裂的试剂是: a(尿素 b(巯基乙醇 c(溴化氰 d(过甲酸 e(以上都不是 29(在一个肽平面中含有的原子数为: a(3 b(4 c(5 d(6 e(7 30(在一个肽平面中，能自由旋转的价键有几个? a(2 b(3 c(4 d(5 e(6 31(典型的α—螺旋是: a(2.610 b.3.613 c(4.015 d. 4.416 e(310 32(下列有关α—螺旋的叙述，哪一项是错误的? a(氨基酸残基之间形成的=C=O与H-N=之间的氢键使α—螺旋稳定 b(减弱侧链基团R之间不利的相互作用，可使α—螺旋稳定 c(疏水作用使α—螺旋稳定 d(在某些蛋白中，α—螺旋是二级结构中的一种结构类型 e(脯氨酸和甘氨酸的出现可使α—螺旋中断 33(2(610表示的是蛋白质二级结构中何种类型? a(β—转角 b(β—折叠 c(α—螺旋 d(自由回转 e(以上都不是 34(下列关于二硫键的叙述，哪一项是错误的? a(二硫键是两条肽链或者同一条肽链的两分子半胱氨酸之间氧化后形成的 b(多肽链中的一个二硫键与巯基乙醇反应可形成两个巯基 c(二硫键对稳定蛋白质的构象起重要作用 d(在某些蛋白质中，二硫键是一级结构所必需的(如胰岛素) e(二硫键对于所有蛋白质的四级结构是必需的 35(下列关于维持蛋白质分子空间结构的化学键的叙述，哪个是错误的? a(疏水作用是非极性氨基酸残基的侧链基团避开水、相互聚积在一起的现象 b(在蛋白质分子中只存在=C=O与H—N=之间形成氢键 c(带负电的羧基与氨基、胍基、咪唑基等基团之间可形成盐键 d(在羧基与羟基之间也可以形成酯键 e(—CHH与—CHOH之间存在着范德华作用力 2O2 36(一摩尔血红蛋白可以携带O的摩尔数为: 2 a(3 b(4 c(5 d(6 e(1 37(下列蛋白质分子中富含脯氨酸的是哪一种? a(血红蛋白 b(肌红蛋白 c(细胞色素C d(胶原蛋白 e(胰岛素 38(下列哪一种说法对蛋白质结构的描述是错误的: (都有二级结构 a(都有一级结构 b c(都有三级结构 d(都有四级结构 e(二级及二级以上的结构统称空间结构 39(在一个HbS分子中，有几个谷氨酸变成了缬氨酸? a(0 b(1 c(2 d(3 e(4 40(下列蛋白质中，具有四级结构的是: a. 胰岛素 b(细胞色素C c(RNA酶 d(血红蛋白 e(肌红蛋白 41(一条含有105个氨基酸残基的多肽链，若只存在α—螺旋，则其长度为: a(15.75nm b(37.80nlil c(25.75nm d(30.50nnl e(12.50nm 42(若含有105个氨基酸残基的多肽链充分伸展呈线形，则长度为: a(15.75nm b(37.80nln c(25.75nm d(30.50nlTI e(12.50nm 43(一纯品血红素蛋白含铁0.426,，其最小分子量为多少道尔顿(Fe56)? a(11500 b. 12500 c.13059 d.13146 e.14015 44(在pH5.12时进行电泳，哪种蛋白质既不向正极移动也不向负极移动7( a(血红蛋白(pI=7.07) b(鱼精蛋白(pI=12.20) c(清蛋白(pI=4.64) d(αl—球蛋白(pI=5.06) e(p—球蛋白(pI=5.12) 45(下面关于多肽Glu-His-Arg-Val-Lys-Asp的叙述，哪一条是错误的? a(在pHl2时电泳，向正极移动 b(在pHl2时电泳，向负极移动 c(在pH3时电泳，向负极移动 d(在pH8时电泳，基本不移动 e(该多肽的等电点大约是8 46(用下列方法测定蛋白质含量时，哪种方法需要完整的肽键? a(双缩脲法 b(凯氏定氮 c(紫外吸收 d(茚三酮反应 e(氨试剂反应 47(桑格尔(Sanger)试剂是指: a(PITC b(DNFB c(DNS-C1 d(对氯苯甲酸 e(巯基乙醇 48(血红蛋白的氧合曲线形状为: a(双曲线 b(抛物线 c(S—形曲线 d(直线 e(钟罩形曲线， 49(煤气(指其中的CO)中毒的主要原理是: a(CD抑制了—SH酶活力 2 b(CO抑制了胆碱酯酶活性 c(CO与血红蛋白结合导致机体缺氧 d(CO抑制体内所有酶活性 e(以上说法都不对 50(下列哪条对蛋白质变性的描述是正确的? a(蛋白质变性后溶解度增加 b(蛋白质变性后不易被蛋白酶水解 c(蛋白质变性后理化性质不变 d(蛋白质变性后丧失原有的生物活性 e(蛋白质变性后导致分子量的下降 51(氨基酸与蛋白质共有的性质是: a(胶体性质 b(沉淀反应 c(变性性质 d(两性性质 e(双缩脲反应 52(不能与茚三酮反应的化合物是下面哪种? a(氨气 b(多肽 c(脯氨酸 d(α-氨基酸 e(β-氨基酸 53(丝心蛋白的主要构象形式是: a(α-螺旋 b(β-片层 c(β-转角 d(无规卷曲 e(以上都有 54(下列哪种多聚氨基酸(p1广aa)，在生理条件下易形成α-螺旋? a(poly-Val b. poly-Glu c(poly-Lys d(poly-Pro e(poly-A1a 55(维持蛋白质三级结构主要靠: a(疏水相互作用 b(氢键 c(盐键 d(二硫键 e(范德华力 56(下列哪种蛋白质是水不溶性的? a(血红蛋白 b(酶蛋白 c(卵清蛋白 d(骨胶原蛋白 e(抗体蛋白 57(免疫球蛋白是一种: a(糖蛋白 b(脂蛋白 c(简单蛋白 d(铜蛋白 e(核蛋白 58(加入哪种试剂不会导致蛋白质的变性? a(尿素 b(盐酸胍 c(S1)S d(硫酸铵 e(二氯化汞 59(不含铁卟啉辅基的蛋白质是: a(过氧化氢酶 b(细胞色素C c(肌红蛋白 d(血红蛋白 e(珠蛋白 60(在生理状态下，血红蛋白中与O可逆结合的铁离子处于何种状态? 2 2+3+ a(Fe b. Fe 3+2+ c(结合O时Fe，去氧后Fe 2 2+3+ d(Fe，Fe均可与O结合 2 e(结合O时Fe，去氧后Fe 22+3+ 61(下列哪组的物质与颜色反应的组合是错误的? a(Arg——坂口反应 b(多肽——双缩脲反应 c(氨基酸——茚三酮反应 d(Trp-——乙醛酸反应 e(Phe——偶氮反应 62(下列何种变化不是蛋白质变性引起的? a(氢键断裂 b(疏水作用的破坏 c(亚基解聚 d(生物学性质丧失 e(分子量变小 63. 蛋白质用(NH)SO沉淀后，可选用透析法除去(NH)SO。(NH)SO是否从424424424 透析袋中除净，你选用哪一种试剂检查? a(茚三酮试剂 b(奈氏试剂(铵试剂) c(双缩脲试剂 d(酚试剂 e(以上试剂都不行 64(下列哪种蛋白质具有三股螺旋结构? a(α-角蛋白 b(血红蛋白 c(多聚赖氨酸 d(原胶原蛋白 e(丝心蛋白 65(血红蛋白的氧合曲线呈S—形，这是由于: a. 氧与血红蛋白各亚基的结合是互不相关的独立过程 b(第一个亚基与氧结合后增加其余亚基与氧的亲和力 c(第一个亚基与氧结合后降低其余亚基与氧的亲和力 d(因为氧使铁变成高价铁 e(与上述各项均无关 66(稳定蛋白质空间结构的几种作用力中，哪种与酰胺氮的存在有关? a(氢键 b(位阻效应 c(离子作用 d(疏水作用 e(共价键 67(下列哪一项因素不影响蛋白质α—螺旋的形成? a(碱性氨基酸相近排列 b. 酸性氨基酸相近排列 c(脯氨酸的存在 d(丙氨酸的存在 e(甘氨酸的存在 68(蛋白质中多肽链形成α—螺旋时，主要靠下列哪种键? a(疏水键 b(氢键 c(离子键 d(范德华力 e(都不是 69(下列关于抗体分子的形式，哪项是错误的? a(轻链的N—末端及重链的N—末端侧的四分之一是可变区 b(重链的恒定区在同一类的免疫球蛋白中是相同的 c. 抗原结合部位位于轻链的N—末端可变区 d(木瓜蛋白酶消化可将其轻重链分开 e(C是血浆中含量最高的免疫球蛋白 70(聚L-亮氨酸在二氧己环中呈α-螺旋，而聚L-异亮氨酸则不能形成α-螺旋， 这是因为与亮氨酸相比: a(L—异亮氨酸链短 b(L—异亮氨酸有一个甲基在β-碳上 c(L—异亮氨酸多一个甲基 d. L—异亮氨酸少一个甲基 e(以上都不对 71(下列关于β-折叠片层结构的叙述，哪项是正确的? a(β-片层常呈左手螺旋 b. β-片层只在两条不同的肽链间形成 c(β-片层主要靠链间的氢键来稳定 d(β-片层主要靠链间的疏水作用来稳定 e(β-片层主要靠链内的氢键来稳定 72(下列关于肽平面的叙述，哪一项是错误的? d(肽键中的C—N键具有部分双键性质 e(α-碳原子参与形成的单键可以旋转 73(下列关于蛋白质的α-螺旋的叙述，哪一项是正确的? a(属于蛋白质的三级结构 b(多为右手α-螺旋，3.6个氨基酸残基升高一圈 c(二硫键起稳定作用 d(盐键起稳定作用 e(以上都不对 74(下列关于人胰岛素的叙述，哪项是正确的? a(由60个氨基酸残基组成，分成A、B和C三条链 b(由51个氨基酸残基组成，分成A、B两条链 c(由46个氨基酸残基组成，分成A、B两条链 d(由65个氨基酸残基组成，分成A、B和C三条链 e(由86个氨基酸残基组成，分成A、B两条链 75(下列关于HbA的叙述，哪项是正确的? a(是由两个α-亚基和两个β-亚基组成(α2β2) b(是由两个α-亚基和两个γ—亚基组成(α2γ2) c(是由两个β-亚基和两个γ—亚基组成(β2γ2) d(是由两个β-亚基和两个δ—亚基组成(β2δ2) 亚基组成(α2δ2) e(是由两个α-亚基和两个δ— 76(镰刀形红细胞贫血病是由于HbA的结构变化引起的，其变化韵特点是: a(HbAα-链的N—端第六位谷氨酸残基被缬氨酸取代 b(HbAα-链的C—端第六位谷氨酸残基被缬氨酸取代 c(HbAβ-链的N—端第六位谷氨酸残基被缬氨酸取代 d(HbAβ-链的C—端第六位谷氨酸残基被缬氨酸取代 e(以上都不是 77(下列关于胰岛素的叙述，哪项是错误的? a(由胰岛的β-细胞生成 b(前胰岛素原裂解成胰岛素原 c(胰岛素原在细胞内转变成胰岛素 d(胰岛素含有51个氨基酸残基 e(胰岛素含有一条B链经二硫键与C链连接 78(血红蛋白的辅基为: a(血红素A b(铁原卧啉? c. 铁原卟啉? d(铁原卟啉X e(铁原卟啉? 79(血红蛋白的氧合曲线向右移动是由于: a(O分压的减少 2 b(CO分压的减少 2 c(CO分压的增加 2 d(N分压的增加 2 e(pH的增加 80(前胰岛素原信号肽的主要特征是富含下列哪类氨基酸残基? a(碱性氨基酸残基 b(酸性氨基酸残基 c(羟基氨基酸残基 d(疏水氨基酸残基 e(亲水性氨基酸残基 81(为了充分还原RNA酶，除了应用β-巯基乙醇外，还需要: a(过甲酸 b(尿素 c(调节pH到碱性 d(调节pH到酸性 e(加热到50? 82(下列有关肌球蛋白的叙述，哪个是正确的? a(它是一种需要锌的酶 b(它是一个球形对称分子 c(它是一种AMP的磷酸二酯酶 d(它是一种与肌动蛋白结合的蛋白质 e(它的α—螺旋含量较低 83(蛋白质三维结构的构象特征主要取决于: a(氨基酸的组成、顺序和数目 b(氢键、盐键、范德华力和疏水力等构象维系力 c(温度、pH和离子强度等环境条件 d(肽链间及肽链内的二硫键 e(各氨基酸间彼此借以相连的肽键 84(具有四级结构的蛋白质特征是: a. 分子中必定含有辅基 b(含有两条或两条以上的多肽链 c(每条多肽链都具有独立的生物学活性 d(依赖肽键维系蛋白质分子的稳定 e(以上都不对 85(关于蛋白质亚基的下列描述，哪条是正确的? a(一条多肽链卷曲成螺旋结构 b(两条以上多肽链卷曲成二级结构 c(两条以上多肽链与辅基结合成蛋白质 d(每个亚基都有各自的三级结构 e(以上都对 86(胰蛋白酶原在肠激酶作用下切去N—端的一个几肽后被激活成胰蛋白酶。 a(八肽 b(六肽 c(五肽 d(三肽 e(二肽 87(每个蛋白质分子必定具有的结构是: a(α—螺旋结构 b(β—片层结构 c(三级结构 d(四级结构 e(含有辅基 (关于蛋白质三级结构的叙述，下列哪项是正确的? 88 a(疏水基团位于分子内部 b(亲水基团位于分子内部 c(亲水基团及可解离基团位于分子内部 d(羧基多位于分子内部 e. 二硫键位于分子表面 89(蛋白质三级结构形成的驱动力是: a(范德华力 b(疏水作用力 c(氢键 d(二硫键 e. 离子键 90(关于IgG的叙述下列哪一项是错误的? a(每个抗体有两个抗原结合部位 b(在多发性骨髓细胞瘤患者的尿中有不完整的免疫球蛋白 c(轻链和重链都有恒定的C—末端氨基酸序列和可变的N—末端氨基酸序列 d(保持免疫球蛋白链间结合的唯一化学力是非共价键 e(抗体分子的形状为Y形结构 91(免疫球蛋白被木瓜蛋白酶水解后，生成如下两个片段:片段A和片段B。片 段A具有的特征是: a(含有抗原结合部位 b(是b1)ceJones蛋白 c(是轻链 d(是重链 e(序列基本恒定 92(下列各项不符合纤维状蛋白理化性质的有: a(长轴与短轴的比值大 b(易溶于水 c(不易受蛋白酶水解 d(其水溶液粘度高 e(不适合用分子筛的方法测其分子量 93(下列哪种蛋白质不含铁原子? a(肌红蛋白 b(细胞色素C c(过氧化氢酶 d(过氧化物酶 e(胰蛋白酶 94(抗体IgG分子的重链和轻链可用下列哪种试剂分开? a(乙醇胺 b(胃蛋白酶 c(木瓜蛋白酶 d(巯基乙醇 e(尿素 95(下列哪种氨基酸残基最有可能位于球状蛋白质分子的表面? a(Leu b(Phe c(Met d(Asp e(Ala 96(下列哪种蛋白质不是结合蛋白? a(粘蛋白 b(细胞色素C c(血红蛋白 d(清蛋白 e. 脱氢酶 97(蛋白质变性是由于: a(氢键被破坏 b. 肽键断裂 c. 蛋白质降解 d(水化层被破坏及电荷被中和 e(亚基的解聚 98(下列哪一种关于脑啡肽的叙述是错误的? a(比吗啡更具镇痛作用 b(结构已在1975年搞清 c(是一个五肽 d(Leu脑啡肽的N—末端是Leu e(可以通过蛋白质工程技术进行合成 99(下列对于球状蛋白质的叙述，哪个是正确的? a(球状蛋白质的整个肽链的二级结构是均一的 b.球状蛋白质都是无规线团，因而呈球状 c(细胞内多数酶类、血浆蛋白及蛋白类激素都属于球状蛋白质 d(骨及皮肤的蛋白质都属于球状蛋白 e(球状蛋白质一般是属于不溶性蛋白 100(不具四级结构的蛋白质是: a(血红蛋白 b(乳酸脱氢酶 c(烟草花叶病毒外壳蛋白 d(肌红蛋白 e(琥珀酸脱氢酶 (二)填空题 1(天然氨基酸的结构通式是 。 2(带电氨基酸有 氨基酸与 氨基酸两类，其中前者包 括 、 ，后者包括 、 、 。 3(Henderson—Hasselbalch方程为 。 4(氨基酸的等电点用 表示，其含义是 。 5(当氨基酸溶液的pH=pI时，氨基酸以 离子形式存在;当pH>pi时，氨基 酸以 离子形式存在。 6(在生理条件下，蛋白质分子中 侧链几乎完全带正电，而 侧 链几乎完全带负电荷。 7(脯氨酸是 氨基酸，与茚三酮反应生成 色物质。 8(具有紫外吸收能力的氨基酸有 、 、 ， 其中以 的吸收最强。 9( 英国化学家 用 方法首次测定了 的一 级结构，并于1958年获诺贝尔化学奖。 10(我国科学家于1965年首次用 方法人工合成了 蛋白质。 11(含有羟基的天然氨基酸有 、 和 。 12(一般规律是:在球蛋白分子中 性氨基酸侧链位于分子内部， 性氨基酸侧链位于分子表面。 (人体所需的必需氨基酸包括 。 13 14(盐溶作用是 。 盐析作用是 。 15(变性蛋白质的主要特征是 丧失，其次是 性质改变和 降低。 16(维系蛋白质二级结构最主要的力是 。 17(α-螺旋中相邻螺圈之间形成链内氢键，氢键取向几乎与 平行。氢键 是由每个氨基酸的 与前面隔三个氨基酸的 形成的，它允许所有 的 都能参与氢键的形成。 18(丝心蛋白的构象形式是 结构，它分子中含有大量R—基团小的氨基酸 如 ，因大量 的存在而很难形成 结构。 19(生活在海洋中的哺乳动物能长时间潜水，是由于它们的肌肉中含有大量的 以储存氧气。 20(蛋白质的一级结构是 。 作用力是 。 蛋白质的二级结构是 。 作用力 。 蛋白质的三级结构是 。 作用力是 。 蛋白质的四级结构是 。 作用力是 。 21(镰刀型红细胞贫血病是一种人类的病，1910年发现是由于 分子中 亚基的氨基酸组成的微小差异造成的。 22(稳定蛋白质胶体状态的因素是蛋白质分子上的 及 。 23(蛋白质溶液是亲水胶体，它具有一般胶体溶液的共同性质如: 、 、 和 。 24(破坏蛋白质胶体溶液稳定因素的因素 有 、 、 、 和 。 25(细胞色素C的蛋白与血红素辅基以 键结合。 26(最早提出变性理论的是我国著名学者 。 27(Phe是人体的必需氨基酸，因为 。 28(测定氨基酸常用的试剂是 ，它和氨基酸的反应是作用。 29(蛋白质变性的实质是 。 30(超离心技术的S是 ，单位是 。 (两性离子是指 。 31 32(蛋白质系数是 。 33(单纯蛋白是 。 结合蛋白是 。 34(用胰蛋白酶水解蛋白多肽时，由 和 的羧基所形成 的肽键最易被水解。 35(鹅肌肽是一种 肽。 36(免疫球蛋白主要分为 大类。 37. 和 是破坏α-螺旋的氨基酸。前者不是一个真正的 α-氨基酸;后者没有同分异构体。 38(用糜蛋白酶水解多肽时，由 、 和 的 羧基所形成的肽键最易被水解，而 的氨基所形成的肽键则不水 解。 39(维系蛋白质构象的作用有 、 、 、 、 。 40(蛋白质最低自由能构象是由于在 残基间形成共价键桥而得到增强。 41(当蛋白质的非极性侧链避开水相时，疏水作用导致自由 能 。 42(氢键有两个特征即 和 。 43(研究表明:肽也有构象。如脑啡肽是一个五肽，它具有 构象。 但肽的构象易变，在稳定性上远不如蛋白质构象。 44(蛋白质之所以出现内容丰富的构象，是因为肽主链的 键和 键能进行转动。 45(Pauling等人提出的蛋白质α-螺旋模型中:每圈螺旋包含 氨基酸残基， 高度为 。每个氨基酸残基沿轴上升 并旋转100?。 46(胶原蛋白是由 股左旋肽链组成的右旋结构，并富含有稀有的 与 残基。 47(当疏水侧链折叠到蛋白质分子内部时，环境中水的熵 。 48(两条相当伸展的肽链<或同一条肽链的两个伸展的片段)之间形成氢键的二级 结构称为 。 49(血红蛋白与氧的结合过程呈现 效应，这是通过血红蛋白的 作用来实现的。 50(抗体是一类 球蛋白。 (蛋白质沉淀作用的实质是 。 51 52(多肽链在形成α-螺旋后，其肽主链上所有的的羰基氧与氨基氢都参与了链内 的形成，因此此构象相当稳定。 53(前胰岛素原N-末端的10-20个氨基酸残基称为 。 54(肌球蛋白共有 条多肽链组成，其中 条重链， 条轻链。 55(形成肌原纤维细丝的蛋白质有 、 、 。 56(蛋白质主链构象的结构单元包括 、 、 、 。 57(维系蛋白质四级结构的最主要作用力是 。 58(胰岛素原由 条肽链组成。 (三)是非判断题 1(天然氨基酸都具有一个不对称的a—碳原子。 2(天然存在的氨基酸就是天然氨基酸。 3(某化合物和茚三酮反应生成蓝紫色，因而可以断定它是氨基酸或是蛋白质 4(亮氨酸疏水性比缬氨酸强。 5(用纸电泳法分离氨基酸主要是根据氨基酸的极性不同。 6(“必需氨基酸”的含义是指:合成蛋白质必不可少的一些氨基酸。 7(在天然氨基酸中只限于α-NH2能与亚硝酸反应，定量放出氮气。 8(由于各种天然氨基酸都有280nm的光吸收特征，据此可以作为紫外吸收法定 性检测蛋白质的依据。 9(由于静电作用，在等电点时氨基酸溶解度最小。 10(氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以两性离子形式存在。 11(两性离子氨基酸在溶液中，其正负离子的解离度与溶液pH无关。 12(氨基酸的等电点可以由其分子上解离基团的解离常数来确定。 13(溶液的pH可以影响氨基酸的pI值。 14(公式pI=(pK2+pK3)，/2是计算酸性或碱性氨基酸pI的公式。 15(G5旧分子中含有—SH基，故能参与体内一些氧化还原反应。 16(血红蛋白与肌红蛋白均为氧的载体，前者是变构蛋白，而后者不是。 17(天然蛋白质α-螺旋为右手螺旋。 18(多肽链能否形成α-螺旋及螺旋是否稳定与其氨基酸组成和排列顺序直接有 关。 19(具有四级结构的蛋白质，当它的每个亚基单独存在时仍能保持蛋白质原有的 生物活性。 20(渗透压法、超离心法、凝胶过滤法及聚丙烯酰胺凝胶电泳法都是利用蛋白质 的物理化学性质来测定蛋白质分子量的。 21(蛋白质的氨基酸排列顺序在很大程度上决定它的构象。 22(B3是人体的一种半必需氨基酸。 23. L-氨基酸之间的肽键是单键，所以能自由旋转。 24(组蛋白是一类碱性蛋白质，它含有很多的组氨酸。 25. 有牛小肽，用测N-末端的方法未测出游离的α—NH2，则此肽必为环肽。 26. 当某一莱一蛋白质分子的酸性氨基酸残基数目等于其碱性氨基酸残基数目 时，此蛋白质的等电点为7.0。 27(当某一氨基酸晶体溶于pH7.0的水中后，所得溶液的pH为8.0，则此氨基酸 的pI点必大于8.0。 28(一般说来，蛋白质在水溶液中，非极性氨基酸残基倾向于埋在分子的内部而 不是表面。 29(在多肽链中的主链中，C-Cα和N-Cα。键能够自由旋转。 30. 蛋白质中一个氨基酸残基的改变，必定引起蛋白质结构的显著变化。 31(肽键是双键，所以不能够自由旋转。 32(蛋白质中主链骨架由NCCNCCNCC„„和NCCCNCCCNC-CC„„等方式组 成。 33(在每一种蛋白质多肽链中，氨基酸残基排列顺序都是一定的，而不是随机的。 34(蛋白质变性后溶解度降低，主要是因为电荷被中和及水膜被去除所引起的。 35(蛋白质变性后，其分子量变小。 36(断开胰岛素分子中A链与B链间的两对二硫键后，其活性并不改变。 37(脯氨酸是α-螺旋的破坏者。因此，在肌红蛋白和血红蛋白的多肽链中，每一 个脯氨酸残基处都产生一个转角。 38(在水溶液中，蛋白质分子表面的氢原子相互形成氢键。 39(胰岛素的生物合成途径是先分别合成A、B两条链，然后通过二硫键再相连。 40(维系蛋白质三级结构最重要的作用力是氢键。 41(在水介质中，蛋白质的折叠伴随着多肽链熵的增加。 42(大多数蛋白质的主要带电基团是由它的N—末端的氨基酸和C—末端的氨基 酸所贡献。 43(蛋白质的氨基酸顺序(一级结构)在很大程度上决定它的三维构象。 44(羧肽酶A的分子外部主要是α-螺旋构象，分子内部主要是β-折叠构象。 (蛋白质的亚基(或称亚单位)和肽链是同义词。 45 46(血红蛋白与肌红蛋白的功能都是运输氧。 47(血红蛋白由四个亚基组成，而肌红蛋白只有一条肽链，因此，在一定氧分压 条件下，血红蛋白与氧的亲和力较肌红蛋白更强。 48(尽管C原子的C-N和C-C键是可以自由旋转的单键，但是由于肽键所处ααα 的具体环境的制约，φ角和ψ角并不能任意取值。 49(生活在空气稀薄的高山地区的人和生活在平地的人比较，高山地区的人们血 液中2，3—二磷酸甘油酸(2，3—DPG)的浓度较低。 50(抗体就是免疫球蛋白。 51(免疫球蛋白就是抗体。 52(细胞色素C和肌红蛋白都是含有血红素辅基的蛋白质，它们必定具有相似的 三级结构。 53(血红蛋白和肌红蛋白具有相同的生物学功能，因此它们具有相同的空间结构。 54(肌球蛋白是由相同的肽链(亚基)组成，具有ATP酶的活性。当它分解ATP时， 放出能量，引起肌肉的收缩。 55(免疫球蛋白由两条轻链和两条重链组成。抗体和抗原的结合 只涉及轻链。 56. 抗体在体内除了识别抗原与结合抗原作用外还具有杀伤抗原的作用。 57(肌球蛋白，原肌球蛋白及丁—球蛋白都是由几条多肽链组成的球形分子。 58. 蛋白质分子的肽链数就是它的亚基数。 59. 蛋白质变性后，其空间结构由高度紧密状态变成松散状态。 60. 蛋白质的三维结构与环境条件有直接关系。 61(胰岛素原(proinsulin)是信使核糖核酸(mRNA)进行翻译的原始产物。 62(直液凝结时，血纤维蛋白的几条可溶性肽链随时可以通过非共价健的高度聚 合成为不溶性的血纤维蛋白的凝块。 63(肢原纤维蛋白主要结构是β-折叠片。 64(直红蛋白和细胞色素C的辅基相同，前者运输氧，后者用于组成呼吸链。它 们的生物学功能本质是相同的。 65(蛋白质构象是蛋白质分子中的原子绕单键旋转而产生的蛋白质分子中的各原 子的空间排布。因此，构象并不是一种可以分离的单一立体结构形式。 (四)名词解释 1(构象(conformation) 2(构型configuration) (抗原(antigen) 3 4(抗体(antibody) 5(免疫球蛋白(immunoglobulin) 6(二面角(dihedralangle) 7(肽单位粒(peptideunit) 8(肽平面(peptide plane) 9. α-螺旋(α-helix) 10(β-折叠或β-折叠片(β-pleated sheet) 11. β-转角(β-turn) 12(无规卷曲(random coil) 13. 蛋白质一级结构(primary structure) 14(蛋白质二级结构(secondary structure) 15(蛋白质三级结构(tertiary structure) 16(蛋白质四级结构(quaternary structure) 17(超二级结构(super secondary structure) 18(结构域(structural domain) 19(肌球蛋白(myosin) 20. 肌动蛋白(actin) 21(肌红蛋白(myoglobin) 22(血红蛋白(hemoglobin) 23(波尔效应(Bohr effect) 24(别构效应(allosteric effect) 25(协同效应(synergism or synergistic effect) 26(寡聚蛋白(oligomeric protein) 27(简单蛋白(simple protein) 28(结合蛋白(conjugated protein) 29(蛋白质的变性作用(denaturation) 30(蛋白质的复性(renaturation) 31(免疫沉淀(inanunoprecipitate) 32(弹性蛋白(elastin) 33(亚基(subunit) 34(同源蛋白(homolgousprotein) (五)问答及计算题 1. 测得一种蛋白质分子中Trp残基占总量的0.29,，计算该蛋白质的最低分子量。 2. 一种蛋白质按其重量含有1.65,亮氨酸和2.48,异亮氨酸，计算该蛋白质的最 低分子量。 3(集蛋白质多肽链有一些区段为α-螺旋构象，另一些区段为β-折叠构象，该蛋 -5白质分子量为240KDa，多肽外形总长为5.06×10cm，计算多肽链中α-螺旋 构象占分子长度的百分之多少? 4(计算一个含有78个氨基酸残基的多肽，若呈β-螺旋状态，其长度为多少nih， 若呈β-折叠结构长度为多少mn? 5(胰鸟素分子中包含A链和B链，是否代表有两个亚基?为什么? 6(把Ser，Ile，Glu，Ala的混合物在含有正丁醇、水和乙酸的溶剂系统中进行单 向纸层析，请写出层析的快慢顺序。 7. 有一个长链多肽，其侧链上有羧基30个(pK=4.3)，咪唑基10个(pK=7.0)，ε- 氨 基15个(pK=10)，设C末端的α-羧基的Pk=3.5,N末端的α-氨基pK=9.5，计 算此多肽的等电点。 8(蛋白质变性后，其性质有哪些变化? 9. 聚赖氨酸(poly-Lys)在pH7时呈无规线团，在pHl0时则呈α-螺旋，为什么? 10(聚谷氨酸(poly-Glu)在pH7时呈无规线团，在pH4(0时则呈α-螺旋，为什 么? 11(球状蛋白质在pH7的水溶液中折叠成一定空间构象。这时通常非极性氨基酸 残基侧链位于分子内部形成疏水核，极性氨基酸残基位于分子表面形成亲水 面。问: (1)Val、Pro、Phe、Asp、Lys、Ile和His中哪些氨基酸侧链位于分子内部?哪 些氨基酸侧链位于分子外部? (2)Set、Thr、Asn和Gln虽然是极性氨基酸，但它们常常位于球状蛋白质的 分子内部，为什么? 12(一系列球状的单体蛋白质，分子量从10000到100000Da，随着分子量的增加， 亲水基团与疏水基团的比率将怎样变化, 13. 多肽链片段是在疏水环境中还是在亲水环境中更利于α-螺旋的形成?为什么? 14(在体外，用下列方法处理对血红蛋白与氧的亲和力有什么影响? (1)pH从7.0增加到7.4。 (2)CO分压从10torr增加到40torr。 2 (3)O分压从60torr下降到20torr。 2 (4)2.3-二磷酸甘油酸的浓度从8×10-4mol/L下降到2×10-4mol/L。 2解聚成单个亚基。 (5)α2β 15(简述胰岛素原的激活过程? 16( 简述White和Anfinsen进行的牛胰核糖核酸酶(RNase)变性和复性的经典实 验。这个实验说明了什么问题? 17(α-螺旋的特征是什么?如何以通式表示α-系螺旋? 18(什么是β-转角和γ-转角构象? 19(什么是α-碳原子的二面角φ角和ψ角? 20(肽链骨架构象的两个立体化学原则是什么?为什么右手α-螺旋结构最稳定? 21(什么是β-折叠构象?有何特点? 22(参与维持蛋白质空间结构的力有哪些? 23(简述血红蛋白结构与功能的关系? 24(什么是蛋白质的变性作用?引起蛋白质变性的因素有哪些? 25(什么是别构效应(变构效应)? 26(一种多肽链含有四个半胱氨酸。若所有半胱氨酸都能形成二硫键，且所有半 胱氨酸都可能配对连接，多肽链的结构可能有多少种? 27(什么是蛋白质的构象?构象与构型有什么异同? 28(已知血红蛋白的分子量为64000Da，试计算在状态下，每克血红蛋白能 与多少毫升氧结合? 29(氨基酸残基的平均分子量为120Da。有一个多肽链的分子量是15120Da，如 果此多肽完全以α-螺旋的形式存在，试计算该α-螺旋的长度和圈数? 30(试计算含有122个氨基酸残基的多肽链呈完全伸展时的长度是多少?该蛋白质 的分子量大约是多少? 二、答 案 (一)选择题 1(c 2(c 3(d 4(a 5(c 6(b 7(d 8(b 9(c 10(b 11(c 12(c 13(c 14(e 15(e 16(b 17(e 18(a 19(c 20(b 21(c 22. a 23(d 24(e 25(c 26(e 27(c 28(d 29. d 30(b 31(b 32(c 33(a 34(e 35(b 36. b 37(d 38(d 39(c 40(d 41(a 42(b 43(d 44(e 45(b 46(a 47(b 48(c 49(c 50(d 51(d 52(e 53(b 54(e 55(a 56(d 57(a 58(d 59(e 60(a 61(e 62，e 63(b (d 65(b 66(a 67(d 68(b 69(d 70(b 64 71(c 72(a 73(b 74. b 75(a 76(c 77(e 78(c 79. c 80(d 81(b 82(d 83(a 84(b 85(d 86(b 87(c 88(a 89(b 90(d 91(a 92(b 93. e 94(d 95(d 96(d 97(a 98(d 99(c 100(d [解答] 1. c(在20种氨基酸中，只有色氨酸的侧链是吲哚环。由于吲噪环是一个芳香环，所以色氨酸具有紫外吸收的性质。 2(c(组氨酸含有咪唑环。由于咪唑环的pK值在生理pH附近，其值为pH6.0， 所以在20种氨基酸中，只有组氨酸的侧链在生理pH条件下具有缓冲能力。 3(d(天然氨基酸是L—型氨基酸，在20种氨基酸中，由于甘氨酸只有两个碳原 子，所以甘氨酸是一个具有对称性的分子。 4(a(所有的氨基酸都含有N元素，而精氨酸分子中的N元素有四个，所以它的 含氮量是所有氨基酸中最高的。 5(c(具有碳链分支的三种氨基酸，在动物及人体内是不能合成分支碳链的，所 以亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸都是必需氨基酸。在碱性氨基酸中精氨酸和组 氨酸对于人体不是必需氨基酸。酸性氨基酸都不是必需氨基酸。芳香氨基酸 中酪氨酸不是必需氨基酸，它可以由苯丙氨酸羟化合成。含S氨基酸中半胱 氨酸不是必需氨基酸。 6(b(酸性氨基酸天冬氨酸及谷氨酸可以通过转氨作用从草酰乙酸及α-酮戊二酸直接合成。 7(d(在20种氨基酸中，酪氨酸、苯丙氨酸及色氨酸三种芳香族氨基酸都有280nm 处的紫外吸收。但色氨酸吸收最强，酪氨酸其次，苯丙氨酸最弱。 8(b(在pH6.0时带正净电荷的氨基酸一定是强碱性氨基酸;所以精氨酸是唯一的选择。 9(c(一个可解离基团最具缓冲能力的pH范围是在其pK值的附近。在氨基酸的 所有可解离基团中只有H1s的咪唑基pK=6.0，最接近生理pH。 +10(b. pH=-lg[H] 11(c(酪氨酸虽然是芳香氨基酸，但它可以由苯丙氨酸羟化而产生。 12(c(甲状腺素是在酪氨酸的基础上，经过一系列的生化反应，最后与碘结合形 成的一种氨基酸类化合物。 13(c(脯氨酸是20种天然氨基酸中的一种。胱氨酸是由两个半胱氨酸经过氧化、 形成二硫键而形成的。鸟氨酸、瓜氨酸及羟脯氨酸都属于稀有氨基酸。 14(e. 氨基酸在等电点时即带有正电荷又带有负电荷，只不过正负电荷相等，分 子的总净电荷为零，所以在电场中不泳动。 15(e. 氨基酸的羧基pK值一般在pH2-4之间，α-氨基的pK值在pH-10之间。 所以在pHl0时，谷氨酸的两个羧基几乎全部解离，而氨基则基本上解离一半 左右。 16(b(pI=(2.09+3.86)/2=2.97 17(e(20种氨基酸中有两种氨基酸含有两个不对称碳原子。它们是苏氨酸和异 亮氨酸。 18(a(双缩脲反应是用来测定肽键的反应，而氨基酸分子则不具有这个反应。其 它四种反应都是用来测定α-氨基酸的反应。 19(c(纸层析是根据溶质物质的极性来进行分离的。极性越大迁移率越小;反之， 极性越小迁移率越大。赖氨酸是碱性氨基酸碱性最大，亮氨酸的疏水性大于 丙氨酸。所以:亮氨酸>丙氨酸>赖氨酸。 20(b(氨基酸与亚硝酸作用产生N2，可用来定量测定α-氨基酸的含量，基本反 应是: +21(c(Ala经甲醛处理后所释放的Hmol数与Ala mol数相同，并且与滴定用的NaOH等摩尔反应，因此先计算出: 所有NaOH的mol数:0.25L×0.2mol/L=0.05mol 这样溶液中同样含有0.05mol的Ala，Ala的分子量为79，所以Ala的含量为: 0.05×79=3.95g 22(a. 原溶液中所含His的mol数为:0.01×0.5=0.005mol His分子含有三个可解 离基团，当被滴定到pH7.0时，α-羧基已完全解离成-COO-;α-NH完全不2 解离;只有咪唑基是部分解离，解离方程为: pH:pK+Ig[碱]/[酸] 2 7.0=6.0+18[咪唑]/[咪唑+] 经计算后，咪唑占91,，咪唑+占9,，这样滴定α-羧基用 去0.005molNaOH 滴定咪唑+用去91,×0.005mol=0.00455mol NaOH 共用去NaOH为0.00955mol，即0.00955×40=0.382g NaOH +-23(d(加NaOH前可以把Gly看作是1mol。 +-- 加NaOH后Gly还剩余0.7mol，而Gly为0.3mol 所以:pH=pK+1g(0.3/0.7)=9.60-0.37=9.23 2 24(e(具体计算请参考本章例5 25(c(由于异硫氰酸苯酯法(Edman法或PITC法)可用来连续测定出60的以上的 氨基酸顺序，而一个五肽则是相当小的肽，所以可以用此法进行连续测定。 其它方法则不是最好的方法。 26(e(每一个谷胱甘肽分子只含有一个巯基，在进行氧化反应而形成二硫键时， 由两个谷胱甘肽分子共同参与反应提供两个氢原子，这两个谷胱甘肽分子本 身则通过二硫键相连。 27(c(催产素的功能是:使子宫和乳腺平滑肌收缩，具有催产及使乳腺排乳的作 用。 加压素的功能是:促进血管平滑肌收缩，从而升高血压，并有减少排尿的作 用，所以又称为抗利尿激素。另外还参与记忆过程。 28(d(过甲酸是一种氧化剂，它可使二硫键氧化断裂。尿素能使氢键破坏，但不 是氧化剂。巯基乙醇是一个还原剂。溴化氰是在测定蛋白质一级结构时常用 的一种专一在甲硫氨酸的羧基所形成的肽键进行断裂的试剂。 29(d(一个肽平面上的原子有Cα-(C=O)-(N-H)-Cα共六个。 30(b. 在一个肽平面上共有五个化学键。肽键与羰基键不能自由旋转。N—H键及2个Ca键能够自由旋转。 31(b(3.6表示:3.6个氨基酸旋转一周，在由于氢键的形成所形成的氢键环内13 含有13个原子。α-螺旋正好符合3.6的结构。 13 32(c.一般来说疏水作用并不能使α-螺旋稳定，α-螺旋稳定的原因主要是链内氢 键的形成。 33(a(2.6代表β-转角的结构。 10 34. e. 蛋白质四级结构的形成是由于亚基与亚基之间次级键(主要是静电相互作 用、氢键及疏水作用)的作用的结果。与二硫键的形成无关。 35. b. C=0与H-N之间的氢键是多肽链形成二级结构时的唯一的氢键形式。但在 蛋白质三级结构与四级结构形成时的氢健中，除了C=O与H-N之间的氢键 外，还包括由C=O与H-O之间的氢键等。 36. b. 一个分子血红蛋白包含有四个亚基，每个亚基能够结合一个氧分子，所以 一摩尔的血红蛋白可以携带四个摩尔的O。 2 37(d. 胶原蛋白是一个非常特殊的蛋白质，它的分子组成主要含有羟脯氨酸、羟 赖氨酸及甘氨酸残基。 38. d. 蛋白质与多肽的区别就在于蛋白质分子具有三级结构，而多肽则不具有三 级结构。但并不是所有的蛋白质都具有四缓结构。如肌红蛋白与胰岛素分子 就不具有四级结构。 39(c. 血红蛋白β-亚基中，N—末端第六个氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸。每个 血红蛋白分子含有两个β-亚基，所以每个血红蛋白分子中共有两个谷氨酸变 成了缬氨酸。 40(血红蛋白有αβ四个亚基组成，所以血红蛋白分子具有四级结构。胰岛素、22 RNA酶、细胞色素C及肌红蛋白都是单肽链蛋白质，因此它们不具有四级 结构。 41(a(在α-螺旋结构中每个氨基酸残基上升0.15nm，所以 105×0.15=15.75nm 42(b. 在β-伸展结构中每个氨基酸残基伸长0.36nm，所以 105×0.36=37.8nm 43(d(此血红素蛋白分子至少含有一个铁原子，所以 0.426,=Fe/MW=56/MW MW=56/0.426,=13146Da 最小 44(e(蛋白质只有在等电点时，分子的净电荷才为零，在电场中才不发生向正极 或负极的移动。 45(b(此多肽含有羧基3个(α-COOH，Asp侧链-COOH及Glu侧链—CEPH); 氨基三个(α-NH，Arg胍基及Lys侧链—NH);还有一个咪唑基(pKa=6.0)。22 如果在pH6.0以下，则多肽基本上带有4个正电荷，而最多只能带有3个负 电荷，因此pH6.0以下不可能是多肽的等电点。只有多肽含有三个正电荷时， 才与它所带的负电荷相等，此时的pH值为等电点。一般氨基的pKa在9.0-10.0 左右，所以当pH在咪唑基与α-NH之间时，即pH=(6.0+9.5)/2=7.75，此时2 氨基与咪唑基带有的正电之和为1.0，即等电点大约在pH7.75左右，而 中的pH8.0与pH7.75很接近。 当你能够知道各可解离基团的pK值时，本题也可以列出解离方程，然后找 出净电荷为0的分子形式，取两边的 pK的平均数，答案为pI=pH7.8。 请注意，当由氨基酸合成多肽后，其多肽的各pK值与原来简单氨基酸 的pK值有一定差异，所以多肽的pI值一般只能通过实验来测定，而计算只 能找出等电点的大概pH范围。 46(a(双缩脲反应是用来测定与双缩脲结构类似的一些结构。由于三肽以上的多 肽具有类似双缩脲结构的肽键(二肽只含有一个肽键，因此无此反应)。 凯氏定氮是把有机氮通过浓硫酸的氧化变成无机氮NH，而进行N元素3 测定的一种方法。氨试剂(纳氏试剂或奈氏试剂)用来测定NH的一种试剂。3 茚三酮反应是用来测定氨基酸的一种反应。紫外吸收主要是测定具有芳香环 或多个共扼双键结构的一种方法。 47(b(桑格尔(Sanger)试剂是2，4-二硝基氟苯(1)NFB) 48(c(血红蛋白是一个别构蛋白，它与氧的结合呈协同效应;因此它的氧合曲线 是S—形曲线。 49(c(CO在体内可以与细胞色素aa及血红蛋白结合从而导致机体缺氧。 3 50(d(蛋白质变性是蛋白质特定空间结构的破坏，它的一级结构并不发生变化， 所以蛋白质的分子量不变。蛋白质变性后的理化性质会发生改变，如:生物 活性丧失、溶解度降低、易被蛋白酶水解等等。 51. d(氨基酸与蛋白质共有的性质是两性解离性质。胶体性质、沉淀反应、变性 性质及双缩脲反应都是蛋白质特有的性质或反应。 52(e. β-氨基酸不能与茚三酮发生反应。因为氨基在β-碳原子上是非常稳定的。 多肽及α-氨基酸(脯氨酸)都能与茚三酮发生反应而生成兰紫色(黄色)物质。 氨气(与空气中的一些具有氧化还原性质的物质一起)也能与茚三酮反应牛成 兰紫色。 53(b(丝心蛋白的主要构象为β-片层(β-折叠)。其它构象基本看不到。 54(e(Val的β-碳原子上有两个甲基，占用空间太大。 Glu与Lys的侧链在生理条件下带有负电荷与正电荷，大量相同的电荷挤在一 起会造成很大的静电斥力。 Pro是亚氨基酸，它所形成的肽键中的氮原子已经不含有氢原子，所以就不 可能形成氢键。也就不可能形成α-螺旋结构。只有Ala可以形成正常的α- 螺旋结构。 55(a(疏水相互作用、氢键、二硫键、范德华力及静电相互作用(盐键)在维系蛋 白质的三级结构的过程中共同起着作用。但疏水相互作用是最重要的作用力。 56(d(骨胶原是一种不溶性的蛋白质。它在体内只起着机械的物理作用。 57(a(免疫球蛋白是一种糖蛋白 58(d(尿素和盐酸胍都能够破坏蛋白质分子内的氢键。SDS是蛋白质的变性剂。 二氯化汞是一种重金属盐同时是蛋白质的变性剂。只有硫酸铵是一种中性盐， 在高浓度时能够使蛋白质沉淀，但不使蛋白质变性。 59(e(珠蛋白是血红蛋白去掉铁卟啉辅基后的蛋白部分，所以它不含有铁卟啉。 60(a(血红蛋白分子中铁卟啉的铁原子只有在亚铁状态时才能与氧分子结合。高 铁血红蛋白是不能与氧结合的。 61(e(苯丙氨酸没有特殊的颜色反应。偶氮反应是酪氨酸所特有的颜色反应。 62(e(蛋白质变性并不能引起蛋白质一级结构的改变，所以蛋白质在变性时不可 能使分子量变小。 63. b(奈氏试剂就是氨试剂，它能够直接与铵离子发生反应生，成桔红色物质。 64. d(原胶原蛋白是由三条多肽链组成缆状结构的三股螺旋，其直径为1.4m，长 度280nm，分子量约为30000Da。其中每一股多肽链为左手螺旋。 65(b(请参阅教材。 66(a. 酰胺氮的存在使与之结合的H带有少量的正电，因此能与C=O中的氧形 成氢键。 67(d(解释参考54题。另外，G1y没有β-碳原子，所以α-碳原子上所连的两 个肽主链上的键活动余地太大，由于没有空间障碍，使溶液中的极性物质极 易干扰Gly所形成的链内氢键，因此C1y的存在也会妨碍α-螺旋结构的形成。 68(b(α-螺旋是一种二级结构，蛋白质二级结构的形成都是由于氢键作用的结 果。 69(d(木瓜蛋白酶不能将抗体的轻链与重链分开，它的作用位点请参照91题。 木瓜蛋白酶水解IgG，可得到三个片断，两个Fab和一个Fc，而不能将其二 硫键分开。 70(b(由于异亮氨酸的β-甲基的分支点距离主肽链太近，立体阻碍作用比较明 显，妨碍α—螺旋的形成。 71(c(β-片层是二级结构，它与α-螺旋不同，是相当伸展的结构，它是由两条 肽链或一条肽链的两个片断之间，以氢键相连来稳定其结构的。 72. a(肽键中的C—N键长为0.132nm，比C—N单键0.147nm短，但比一般C=N 双键0.128nm又长。所以，肽键键长介于单、双键之间，具有部分双键的性 质，不能旋转。 73(b(α-螺旋属于二级结构。多数为右手α-螺旋。每圈相当于3.6个氨基酸残 基，上升0.54nih。 74(b(人、猪、牛、羊的胰岛素都是由51个氨基酸残基组成的蛋白质，含有两 条肽链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，胰岛素是由胰岛素原被 激活而生成的。 75(a(成人血红蛋白A由四个亚基组成，两个α-亚基和两个β-亚基，所以它的 组成表示为αβ。而血红蛋白F则是胎儿血红蛋白，其组成为aγ。 222276(c(镰刀形细胞贫血病，是由HbA的β-亚基N末端第六位谷氨酸残基被缬氨 酸取代所引起的。 77(e(在生物体内，首先合成的是前胰岛素原，一条肽链含有109个氨基酸残基， 它的N—末端23个氨基酸残基组成信号肽，当它进入粗面内质网中时，由信 号肽酶水解去掉信号肽变成胰岛素原，它仍然是一条肽链，胰岛素原在高尔 基体内被酶激活，生成胰岛素和C肽。胰岛素含有A链和B链两条肽链。 78(c(血红蛋白的辅基是铁原卟啉?，它是由原卟啉?与二价铁离子组成的络合 物。 79(c(血红蛋白的氧合曲线呈S-形，曲线向右移动表示血红蛋白结合氧的能力 减少。降低pH值、增加氢离子浓度、增加CO分压都能导致血红蛋白对氧2 的亲和力的下降，促使氧合血红蛋白释放氧，这就是波尔效应。 80(d(前胰岛素原的信号肽，富含疏水侧链的氨基酸残基，这样有利于它通过内 质网膜的脂双层结构，有利于蛋白质的输送。 81(b(为了充分还原核糖核酸酶，除了用β-巯基乙醇外还要用尿素。β-巯基乙 醇是还原剂，使-S-S-变成-SH;尿素是蛋白质的变性剂，使蛋白质分子内的 氢键破坏。 82(d(肌球蛋白是一个棒状蛋白质。它是由双股α-螺旋的重链和四条轻链组成， 并在它的两个球状头部结合了两分子的肌动蛋白，它的头部具有ATP酶活 性。 83(a(蛋白质的一级结构决定其三维结构，而蛋白质一级结构是指蛋白质分子中 氨基酸残基的顺序及二硫键的位置。 84(b(蛋白质的四级结构是指由两条或两条以上的具有三级结构的多肽链聚集而 成的具有特定构象的蛋白质分子结构。 85(d(蛋白质亚基是指具有四级结构的蛋白质分子中的最小的共价单位。每个亚 基都含有各自的三级结构。 86(b(胰蛋白酶原在肠激酶的作用下，自N—末端水解下六肽，使酶原变成具有 催化活性的酶分子。 87. c(具有三级结构的蛋白质多肽链不一定是完整的蛋白质分子。但完整的蛋白 质分子必定具有三级结构。 88 a(蛋白质在形成二级结构的基础上，形成三级结构时，疏水基团趋向于远离 水相，处于蛋白质分子内部。而亲水基团则趋向于位于蛋白质分子的表面。 89(b(细胞内新合成的蛋白质以很快的速度折叠成具有特定构象的活性分子。其 结果形成了疏水基团在内部，亲水基团在表面的三级结构。 90(d(ISG由两条重链和两条轻链组成的，呈Y形结构。每个分子都有两个抗 原结合部位，重链和轻链N—末端为可变区，C—末端为恒定区。多发性骨 髓癌患者的尿中排出大量的轻链即是本琼氏蛋白(Bence Jones 蛋白)。 91. a. 免疫球蛋白被木瓜蛋白酶水解产生三个片断，保留了部分活性。三个片断 中有两个相同，称为Fab，Fab含有一个完整的轻链及重链N—末端1,2， 第三个片断称为Fc，由两个重链的C—末端组成，通过二硫键连接。Fab仍 可结合抗原，但不发生沉淀反应。在多发性骨髓瘤患者尿中可排出Bence Jones蛋白，它是游离的轻链的二聚体。 92. b. 具有三级结构的蛋白质在外形上可分为纤维状蛋白质和球状蛋白质。当长 轴与短轴的比值大于10:1时称为纤维状蛋白质;当长轴与短轴的比值小于 10:1时称为球状蛋白质。球状蛋白质的疏水基团在内部、亲水基团在外部， 所以易溶于水。而纤维状蛋白质由于几个长肽链扭在一起，成为纤维状;由 于疏水基团难于埋在内部，因此难于溶于水。纤维状蛋白质主要是结构蛋白， 如结缔组织、毛发等等而作为不溶性蛋白质。 93. e(肌红蛋白、细胞色素C、过氧化氢酶及过氧化物酶都含有血红素。不过 3+后二者所含有的铁，是高铁血红素(Fe)，它们的铁易被还原，而肌红蛋白是 亚铁血红素。细胞色素C的铁可在两价和三价之间变动，以传递电子。 94. d(免疫球蛋白的H-链和L-链之间有二硫键连接，因此可利用β-巯基乙醇 使-S-S-打开。木瓜蛋白酶和胃蛋白酶都不能还原-S-S-。 95. d(天冬氨酸的侧链是极性基团，多位于球状蛋白质分子的表面。其它氨基 酸的侧链均为非极性基团，多位于球状蛋白质分子的内部。 96. d(清蛋白的分子组成中只有氨基酸成分，所以清蛋白不是结合蛋白。粘蛋 白分子中除了含有氨基酸成分外，还含有糖的成分。细胞色素C分子及血红 蛋白分子中除了含有氨基酸成分外，还含有铁卟啉的成分。所有的脱氢酶都 要有递氢体或载氢体作为酶的辅酶或辅基。 97. a. 蛋白质的变性是特定的空间构象发生改变，从而导致蛋自质分子性质的变 化及生物活性的丧失。在蛋白质分子发生变性时，次级键断裂，而肽键不断 裂。肽键断裂所引起的是蛋白质的降解。水化层的破坏及电荷被中和只能使 蛋白质胶体不稳定，易出现沉淀，但这并不是变性。如蛋白质的盐析作用并 不使蛋白质变性。 98(d(亮-脑啡肽与甲硫—脑啡肽的区分在于:它们的C-末端的不同。C-末端是 亮氨酸残基的成为亮—脑啡肽，C-末端是甲硫氨酸残基的成为甲硫—脑啡肽。 99(c(球状蛋白质的整个肽没有均一的二级结构。而是具有α-螺旋、β-折叠、 β-转角及无规卷曲。正因为这样，它才容易折叠成球状三级结构。疏水基团 在内部，亲水基团在外郎，球状蛋白质多数是水溶性的。酶类、血浆蛋白、 激素等等可溶性蛋白均属于球状蛋白质。 100(d(只有肌红蛋白由一条肽链组成，不具有四级结构，而其它蛋白质都是由 多个亚基组成的，因此具有四级结构。 (二)填空题 2(酸性;碱性;Asp、Lys;Arg、Lys、His 3(pH=pKa+1g[碱],[酸] 4(pI;当两性分子的净电荷为零时所处的pH值 5(两性;负电 6(grg，Lys;Asp，Glu 7(亚;黄 8(Trp、Tyr、Phe;Trp 9(Sanger;DNFB;牛胰岛素 10. 化学合成;牛胰岛素 11(Ser、Thr;Tyr 12(多数疏水(非极性);多数亲水(极性) 13(Ile，Met，Val，Leu，Trp，Phe，Thr，Lys 14(在很低盐浓度时，适当增加盐浓度可以增大蛋白质的溶解度;向溶液中加人 大量的中性盐使蛋白质自溶液中析出的现象 15(生物活性;物理化学;溶解度 16(氢键 17(中心轴;N-H;C=O;肽平面上的H与O 18(β-折叠;Gly;α-螺旋 19(肌红蛋白 20(参考各种教材 21(血红蛋白;β- 22(电荷;水化膜 23(布朗运动、丁道尔现象、电泳行为、不能透过半透膜 (高浓度盐、重金属离子、某些有机酸、生物碱;有机溶剂 24 25(共价键 26(吴宪 27(人体不能合成苯环 28(茚三酮试剂;氧化脱羧 29(蛋白质空间结构被破坏 30(沉淀系数;1×10-13秒 31(既含有正电荷又含有负电荷的离子 32(每一克N相当于6.25g的蛋白质 33(只有氨基酸组成的蛋白质;除氨基酸外还含有其它成份的蛋白质 34(Lys;Arg 35(二 36(五 37(脯氨酸;甘氨酸 18(Phe、Trp;Tyr;Pro 39(氢键;盐键;二硫键;疏水作用;范德华力 40(半胱氨酸 41(减少 42(方向性;饱和性 43(β—转角 44(C-C;C-N αα 45(3.6;0.54nm;0.15nm 46(三;羟脯氨酸;羟赖氨酸 47(增加 48(β-折叠(或β-片层结构) 49(协同;变构 50(免疫 51(蛋白质发生聚集，形成了直径大于l00nm的大颗粒 52(氢键 53. 信号肽 54. 六;二;四 55(肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白 56(α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲 (疏水作用力 57 58(二 (三)是非判断题 1(错 2(错 3(错 4(对 5(错 6(错 7(对 8(错 9(对 10. 对 11(错 12(对 13(错 14(错 15(对 16(对 17(对 18(对 19(错 20(对 21(对 22(对 23(错 24(错 25(错 26(错 27(对 28(对 29(对 30(错 31(错 32(错 33(对 34(错 35(错 36(错 37(对 38(错 39(错 40。错 41(错 42(错 43(对 44(对 45(错 46(错 47。错 48(对 49(错 50. 对 51(错 52(错 53(错 54(错 55(错 56(错 57. 错 58(错 59(错 60(错 61(错 62(错 63(错 64. 错 65(对 (四)名词解释 1. 构象(confomlation):在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的 不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有 光学活性的变化，构象形式有无数种。 2(构型(configuration):在立体异构体中的原子或取代基团的空间排列关系叫构 型。构型不同的分子在立体化学形式上能够区分。构型有两种，即D—型和L —型。构型的改变要有共价键的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。 3. 抗原(antigen):凡能刺激动物机体产生并能特异地与这种抗体结合的物质，即 为抗原。抗原通常是一种蛋白质。但多糖及核酸等物质侵入机体后也能引起 抗体的产生。抗原可分为天然抗原和人工抗原。 4. 抗体(antibody):在动物体内，由于抗原的入侵而刺激机体产生的一种球状蛋白 就叫抗体。这种抗体能特异地与抗原结合，变成抗原—抗体复合物。抗体是一 种免疫球蛋白。 5. 免疫球蛋白(immunoglobulin):免疫球蛋白是动物体内的一种球状蛋白，免疫 球蛋白G(1gG)是血清中主要抗体，多年来由于IgG的电泳和溶解特性，人们 把它统称γ—球蛋白或丙球蛋白，它是被脊椎动物作为抗体而合成的。它能与 外来的抗原相结合从而引起免疫反应。各种免疫球蛋白的结构都含有四条肽 链，两条轻链和两条重链。在免疫球蛋白分子上含有两个抗原结合部位。免疫 球蛋白可分为五大类:18G、IgM、IgA、IgD及IgE。 6. 二面角(dihedral angle):在多肽链里，C碳原子刚好位于互相连接的两个肽平α 面的交线上。C碳原子上的C-N和C-C都是单键。可以绕键轴旋转，其中ααα 以C—N旋转的角度称为φ，而以C-C旋转的角度称为ψ，这就是α碳原子αα 上的一对二面角。它决定了由α-碳原子连接的两个肽单位的相对位置。 7(肽单位(peptide unit):肽链主链上的重复结构，如C-CO-NH—C，称为肽单αα 位或肽单元，每个肽单位实际上就是一个肽平面。 8(肽平面(peptideplane):肽链主链的肽键C—N具有双键的性质，因而不能自由 旋转，使连接在肽键上的六个原子共处于一个平面上，此平面称为肽平面。 9(α-螺旋(α-helix):是蛋白质多肽链主链二级结构的主要类型之一。肽链主链 骨架围绕中心轴盘绕成螺旋状，称为α-螺旋。典型的α-螺旋的结构是:每 一个氨基酸残基上的亚氨基氢(N—H)与前面第四个氨基酸残基上的羰基氧 (C=O)之间形成链内氢键。在氢键封闭的环内，有13个原子—CO-[-N-Cα -C-]3-NH-。α-螺旋构象的多肽链，每3.6个氨基酸残基上升一圈，每个氨基 酸残基绕轴旋转100?，每圈使轴上升0.54nih(0.15nnl/氨基酸残基)。这种典 型的α-螺旋简写为3.613。 10(β-折叠或β-折叠片(β-pleatedsheet):又称为β-结构或β-伸展，是蛋白质中 一种常见的二级结构。处于β-折叠构象的多肽链是相当伸展的，不同的肽链 间(或同一肽链的不同肽段间)的N-H与C=O形成氧键，这些肽链的长轴互相 平行，而链间形成的氢键与长轴近似垂直。β-折叠片有两种类型;一种是平 行结构、即所有肽链的N-末端在同一端，另一种和反平行结构、即肽链的N —末端一顺一反的排列着。 11(β-转角(β-turn):又称为β-回折、β-弯曲或发卡结构(此处肽链经常出现 180?的回折)。是球状蛋白质中的一种二级结构。它是由回折或转弯时形成 的。在p—转角中弯曲的第一个氨基酸残基的C=O和第四个氨基酸残基的N —H之间形成一个氢键。在β-转角处甘氨酸和脯氨酸出现的概率很高。β- 转角在球状蛋白质中含量十分丰富。 12. 无规卷曲(randomeoil):指蛋白质的肽链中没有确定规律性的那部分肽段构象， 它的结构比较松散。这种结构和d—螺旋、β-折叠、β-转角比较起来是不规 则的，但对于一些蛋白质分子来讲，特定的无规卷曲构象是不能被破坏的， 否则就失去活性。 13. 蛋白质一级结构(primary structure):由氨基酸在多肽链中的薮百(类型和顺序 所描述的多肽链的基本结构。它排除了除氨基酸αβ-碳原子的构型以外的原 子空间排列，同样的也排除了二硫键，所以不等于分子的共价结构。 14. 蛋白质二级结构(secondary structure):指多肽链主链在一级结构的基础上进一 步的盘旋或折叠，从而形成有规律的构象，如α-螺旋、β-折叠、β-转角、 无规卷曲等，这些结构又称为主链构象的结构单元。维系二级结构的力是氢 键。二级结构不涉及氨基酸残基的侧链构象。 15. 蛋白质三级结构(tertiary structure):指整条多肽链在二级结构(超二级结构及结 构域)的基础上，进一步的盘绕、折叠，从而产生特定的空间结构或者说三级 结构是指多肽链中所有原子的空间排布。维系三级结构的力有疏水作用力、 氢键、范德华力、盐键(静电作用力)。另外二硫键在某些蛋白质中也起非常 重要的作用。 16. 蛋白质四级结构(quaternary structure):有许多蛋白质是由两个或两个以上的具 有独立三级结构的亚基通过一些非共价键结合成为多聚体，这些亚基的结构 是可以相同的，也可以是不同的。四级结构指亚基的种类，数目及各个亚基 在寡聚蛋白中的空间排布和亚基之间的相互作用。维系四级结构的力有疏水 作用力、氢键、范德华力、盐键(静电作用力)。 17. 超二级结构(super secondary structure):在球状蛋白质分子的一级结构顺序上， 相邻的二级结构常常在三维折叠中相互靠近，彼此作用，在局部区域形成规 则的一级缝扭的聚合体。就超二级结构。常见的超二级结构有(oo)(βββ) (βαβ)等二种殂甘形式，另外还有(βαβαβ)和(βcβ)结构也可见到。在 此基础上，多肽链可折叠成球状的三级结构。(βcβ)中的c代表无规卷曲。 18(结构域(structuraldomain):在较大的蛋白质分子里，多肽链的三维折叠常常形 成两个或多个松散连接的近似球状的三维实体。这些实体就称为结构域。例 如免投球蛋白就含有12个结构域，重链上有四个结构域，氢链上有两个结构 域。结椒垃星大球蛋白分子三级结构的折叠单位。 19(肌球蛋白(myosin):肌球蛋白是一种棒状分子。是由六条肽链组成的，其中 有两条重链(H—链)和四条轻链(L-链)。分子量450000Da。两条重链相互缠绕 形成一个α-螺旋肽链的尾巴和一个复杂的头部，如豆芽状。四条轻链都分布 在头部。在肌球蛋白分子的头部具有ATP酶的活性，它可催化ATP水解放 出ADP和磷酸，并放出能量，供给肌肉运动。由许多肌球蛋白分子共同形成 横纹肌的粗丝。 20(肌动蛋白(actin):肌动蛋白是球状的，简称G—肌动蛋白。由G-肌动蛋白形 成念珠一样的纤维状肌动蛋白分子，简称F-肌动蛋白。F-肌动蛋白分子首尾 相接形成长链，两根F—肌动蛋白的长链形成双股绳索结构，构成肌肉的细 丝。因此，肌动蛋白是形成肌肉细丝的主要成分。 )21(肌红蛋白(myoglobin):是肌肉的储氧蛋白，由一条肽链(153个氨基酸残基 和一个血红素组成的结合蛋白质。肌红蛋白由八股α-螺旋组成一个扁平的分 子。辅基血红素处于肌红蛋白分子表面的一个空穴内。血红素中的二价铁有 六个配位价，四个与血红素的卟啉环的N结合，另两个配位价分别与Fs的 His残基咪唑环上的N结合及与氧分子结合。 22(血红蛋白(hemoglobin):血红蛋白是一种含有血红素的寡聚体蛋白，由四个亚 基组成。成人的红细胞中含有两种血红蛋白，一种为HbA，占血红蛋白总量l 的96,以上，另一种HbA占血红蛋白总量的2,左右。在胎儿的红细胞中2 含有另一种血红蛋白，称为HbF。这三种血红蛋白的亚基组成如下:HbA1 为αβ，HbA为αβ，HbF为αγ。它们的分子中都有2个共同的α-2222222 亚基(141个残基)，β、δ和γ亚基都由146个氨基酸残基组成。血红蛋白的 生物功能主要是运输氧气和二氧化碳。 23(波尔效应(Bohr effect):增加CO分压，提高CO的浓度，能够提高血红蛋白22 +亚基的协同效应，降低血红蛋白对氧的亲和力。并且发现增加H离子浓度或 降低pH值，也能增加亚基协同效应，促进血红蛋白释放氧。反之高浓度的 +O或者增加O的分压，都将促进脱氧血红蛋白分子释放H和CO。这些相222 +互有关的现象称为波尔效应(Bohreffect)。波尔效应主要是描述H浓度或pH 值及CO分压的变化对血红蛋白结合氧的影响，它具有重要的生理意义。 2 24(别构效应(allosteric effect):别构效应又称为变构效应，当某些寡聚蛋白与别 构效应剂发生作用时，可以通过蛋白质构象的变化来改变蛋白的活性，这种 改变可以是活性的增加或减少。这里的变构效应剂可以是蛋白质本身的作用 物也可以是作用物以外的物质。 25(协同效应(synergism or synergistic effect):别构效应的一种特殊类型，是亚基 之间的一种相互作用。它是指寡聚蛋白的某一个亚基与配基(蛋白质本身的作 用物)结合时可改变蛋白质其它亚基的构象，进而改变蛋白质生物活性的现 象。如血红蛋白就是一种变构蛋白，当它与氧的结合时，第一个氧分子与脱 氧血红蛋白分子的结合是相当困难的，血红蛋白分子中的一个亚基与氧的结 合使亚基本身的构象发生变化，进而影响其它亚基构象的变化，使其它亚基 与氧的结合比第一个亚基结合氧更容易，第四个氧分子的结合要比第一个容 易几百倍。这种现象说明血红蛋白与氧的结合是协同的结合，称为协同效应。 这种协同效应使血红蛋白的氧合曲线呈S—形。协同效应具有重要的生理意 义，它协同效应可以分为两种:正协同效应与负协同效应。以上实际上是正 协同效应。负协同效应可以使蛋白质或酶分子对被作用物或底物浓度的变化 不作出什么反应，而使某一个生化反应基本恒定进行。 26(寡聚蛋白(oligomeric protein):由两个或两个以上的亚基或单体组成的蛋白质 统称寡聚蛋白。例如，血红蛋白就是一个由四个亚基组成的寡聚蛋白，它们 的亚基通过非共价键相连接，组成了具有生物功能的蛋白质分子。凡具有别 构作用的蛋白质一般都属于寡聚蛋白。 27(简单蛋白(simpl protein):在蛋白质分子中只有氨基酸的成分，而不含有氨基 酸以外的成分，这种蛋白质称为简单蛋白。 28(结合蛋白(conjugated protein):在蛋白质分子中除了含有氨基酸成分外，还要 有其它的成分(辅因子)的存在，才能保证蛋白质的正常生物活性。这种蛋白 质称为结合蛋白。 29(蛋白质的变性作用(dcnaturation):天然蛋白质分子受到某些物理、化学因素， 如热、声、光、压、有机溶剂、酸、碱、脲、胍等的影响，生物活性丧失， 溶解度下降，物理化学常数发生变化。这种过程称为蛋白质的变性作用，蛋 白质变性作用的实质，就是蛋白质分子中次级键的破坏，而引起的天然构象 被破坏，使有序的结构变成无序的分子形式。蛋白质的变性作用只是三维构 象的改变，而不涉及一级结构的改变。 30(蛋白质的复性(rcnaturation):变性了的蛋白质在一定的条件下可以重建其天然 构象，恢复其生物活性，这种现象称为蛋白质的复性。 31. 免疫沉淀(immunoprecipitate):抗原和抗体特异性的结合，变成抗原—抗体复 合物。这种复合物往往是不溶解的，所以常从溶液中沉淀出来。这就是免疫 沉淀反应。抗原是多价的，抗体是二价的，当抗体与抗原等价存在时将发生 最大的交联，产生最大量的免疫沉淀。 32. 弹性蛋白(elastin):是动物结缔组织中一种重要的蛋白质组分。弹性是它最 重要的特性。组成弹性蛋白的基本单位是弹性蛋白原。弹性蛋白原由两个螺 旋区段组成，这种螺旋与α-螺旋及胶原的三股螺旋都不同，而是一种特殊的 螺旋结构。 33(亚基(subunit):蛋白质最小的共价单位，所以又称为亚单位。它一由一条肽 链组成，也可以通过二硫键把几条肽链连接在一起组成。血红蛋白就是由四 个亚基组成。 34(同源蛋白(homolgous protein):在不同的机体中实现同一功能的蛋白质称为同 源蛋白。如细胞色素C在不同的种属中的分子形式有所不同，但它们的空间 结构非常相似，其生物功能都是传递电子。通过同源蛋白一级结构的比较可 以看出生物的亲缘关系的远近。 (五)问答及计算题 1(解:Trp残基/蛋白质MW=0.29, 蛋白质MW=Trp残基/0.29,=(204-18)/0.29, =64138Da 答:此蛋白质的最低分子量是64 138Da 2. 解:亮氨酸和异亮氨酸的分子量都是131Da，根据两种氨基酸的含量来看，异 亮氨酸:亮氨酸=2.48,:1.65,=1.5:1=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: (131-18)/蛋白质MW 1.65,=2× 蛋白质MW=226/1.65,=13697Da 答:此蛋白质最低分子量是13 697Da。 3(解:一般来讲氨基酸残基的平均分子量为120Da，此蛋白质的分子量为240 000Da，所以氨基酸残基数为240000/120=2000个。设有X个氨基酸残基呈 7α-螺旋结构，则:X×0.15+(2000-X)×0.36=5.06×10-5×10nm=506nm 计算后:X=1019;α-螺旋的长度为1019×0.15=152.9nm 答:α-螺旋占蛋白质分子的百分比为:152.9/506=30.22, 4(答:呈α-螺旋状态时:78X0.15=11.7nm 呈β-折叠状态时:78×0.36=28.1nm 5(答:胰岛素分子中的A链和B链并不代表两个亚基。因为亚基最重要的特征 是其本身具有特定的空间构象，而胰岛素的单独的A链或B链都不具有特定 的空间构象，所以说胰岛素分子中的A链和B链并不代表两个亚基。 6(答:一般纸层析是根据物质的极性或亲水性的大小来进行分离的。这几种氨基 酸的极性大小顺序为Glu>Ser>Ala>Ile，所以它们在纸层析中的快慢顺序为 Glu>Ser>Ala>Ik。 7(答:要计算多肽的等电点就首先应该找到净电荷为零的分子状态。在此多肽中 最多可以带有30+1个负电荷，而正电荷最多只有15+10+1个，相差了5个 电荷。要想让正负电荷相等，只能让30个羧基(pK=4.3)少带5个负电，即在 这30个羧基中有25个羧基解离、5个羧基不解离。这样就可以进行计算等 电点:pH=pK+lg(25/5)=4.3+0.7=5.0该多肽的等电点为pH5.0。 8(答:蛋白质变性的本质是特定空间结构被破坏。蛋白质变性后其性质的变化为: 首先是生物活性的丧失，其次是物理化学性质的改变如溶解度降低、丧失结 晶能力，还有易被蛋白酶消化水解。 9(答:聚赖氨酸的赖氨酸侧链是氨基，在pH7时带有正电荷，所以由于静电的 斥力作用使聚赖氨酸不能形成α-螺旋结构。当在pHl0时赖氨酸侧链的氨基 基本不解离，排除了静电斥力，所以能呈α-螺旋结构。 10(答:与上题解释相似，只是Glu在pH7时带有负电荷。 11. 答:(1)Val、Pro、Phe和11e是非极性氨基酸，它们的侧链一般位于分子的 内部。Asp、Lys和His是极性氨基酸，它们的侧链一般位于分子的表面。 (2)Ser、Thr、Asn和Gln在生理pH条件下有不带电荷的极性侧链，它们能 参与内部氢键的形成，氢键中和了它们的极性，所以它们能位于球状蛋白质 分子的内部。 12. 答:随着蛋白质分子量的增加，它的体积也要增大，这样表面积与体积的比 率也就是亲水残基与疏水残基比率必定减少。 13. 答:由于稳定α-螺旋的力是氢键，那么在疏水环境中很少有极性基团干扰 氢键的形成，而在亲水环境中则存在较多的极性基团或极性分子，它们能够 干扰α—螺旋中的氢键使之变的不稳定。所以多肽链片断在疏水环境中更利 于α—螺旋的形成。 14. 答:(1)pH增加，血红蛋白与氧的亲和力增加。 (2)CO分压增加，血红蛋白与氧的亲和力下降。 2 (3)O分压下降，血红蛋白与氧的亲和力下降。 2 (4)2，3—DPG浓度下降，血红蛋白与氧的亲和力增加。 (5)αβ解聚成单个亚基，血红蛋白与氧的亲和力增加。 22 15. 答:胰岛素是在胰岛β-细胞内合成的一种多肽激素。最初合成的是一个比 胰岛素分子大一倍多的单肽链，称为前胰岛素原，它是胰岛素原的前体，而 胰岛素原又是胰岛素的前体。胰岛素原是前胰岛素原去掉N—末端的信号肽 形成的，被运送到高尔基体储存。当机体需要活性胰岛素时，在特异的肽酶 作用下，去掉C肽转变为具有活性的胰岛素，这就?是胰岛素原被激活的过 程。 16. 答:当天然的RNase在8mol/L尿素存在下，用β-巯基乙醇处理后，分子内 的四对二硫键即被还原成为巯基，整个肽链伸展而变成无规卷曲，同时酶的 活性完全丧失。但是，当用、透析方法将尿素和巯基乙醇除去后，RNase活 性又逐渐恢复。这一实验的结果说明了蛋白质的三级结构是由一级结构所决 定的。 17(答:α-螺旋中一个残基的C=O与其后第四个氨基酸残基的N—H之间形成 氢键。形成的氢键C=O„H-N几乎成一直线。每个氢键的键能虽不强，但是 大量的氢键足以维持α-螺旋的稳定性。一圈螺旋3.6个残基，氢键封闭13 个原子。α-螺旋是α-系螺旋的一种，α-系螺旋可用下列通式表示: 圈内原子数为3n+4，当n=3时，即为α-螺旋 由于α-螺旋圈内原子数为13，从而α-螺旋也写作:3(613。当n=2时， 即为3.010螺旋。此螺旋构象不如3.613构象稳定。 18(答:在球状蛋白质分子内部转弯处呈现两种规律的构象。β-转角(β-tum)与 转弯相关的有4个氨基酸残基，第一个氨基酸残基的C=O和第四个氨基酸残 基的N—H之间形成氢键称为4?1氢键，氢键封闭10个原子。另一种构象 是γ-转角，第一个氨基酸残基的C=O和第三个氨基酸残基的N—H之间形 成氢键，称为3?1氢键。β-转角又称为β-弯曲或发卡结构。β-转角有三种 类型?、?、?。β-转角是二级结构的一种。 19(答:在多肽链里相互连接的两个肽单位中，由于每个肽单位都保持严格的平 面结构，所以使得C正好处于两个肽平面的交线上。C上的两个键C-N和ααα C-C都是单键(6键)可以绕轴自由旋转。其中绕C-N键旋转的平面构成的αα 角称为由，而绕C-C键轴旋转所构成的平面称为ψ。这就是α-碳原子连接α 的两个肽单位的相对位置。所以我们可以用一系列的C碳原子上的成对二面α 角φ和ψ，来描述多肽链主链骨架的构象。 20(答:肽链骨架构象的第一个立体化学原则是肽单位的平面性原则。第二个立体化学原则是接触距离标准原则。当Cα连接的一对肽平面取某一φ和ψ角度时，可能由于肽单位中非键合原子间的相对位置过于接近而产生空间障碍，使得这个构象由于势能过大而不可能存在于天然蛋白质大分子中。因此可以根据肽单位处于某种构象时，非键合原子间的相互作用使得构象在能量上是否有利来判断这种构象能否存在或是否稳定。处于α—螺旋构象的肽平面，非键合的原子接触紧密，但又不小于范德华半径。在链内形成氢键时，氢键中的原子位于C=O„H—N的直线上。因为α—螺旋构象满足了两个立体化学原则，势能最低，因而与其他构象相比最稳定。 21. 答:β-折叠又称为β-折叠片层结构，是蛋白质多肽链空间构象中的常见的二级结构类型。处于β-折叠构象的多肽链是高度伸展的，不同肽链或一条肽链两个不同肽段之间以N-H与C=O之间形成氢键。这些肽链的长轴相互平行，而链间形成的氢键与长轴接近垂直。β-折叠有两种类型，一种是平行β-折叠，即所有肽链的N-末端都在同一端;另一种是反平行β-折叠，即肽链的N-末端一顺一反地排列着。反平行的β-折叠比平行的β-折叠稳定。在β-折叠中，多肽链主链构成锯齿状折叠构象，侧链的C-C键几乎垂直于折叠片αβ 层平面，因此侧链的R基团交替地分别在片层平面的两侧。 (答:维持蛋白质空间结构的作用力是非常复杂的，主要涉及下面几种:(1)二22 硫键;(2)离子键;(3)配位键;(4)氢键;(5)疏水键;(6)范德华力。 23(答:蛋白质是功能性大分子。每一种蛋白质都有特定的一级结构和空间结构，这些特定的结构是蛋白质行使蛋白质功能韵物质基础，蛋白质的各种功能又是其结构的表现。蛋白质的任何功能都是通过其肽链上各种氨基酸残基的不同功能基团来实现的，所以蛋白质的一级结构一旦确定，蛋白质的可能功能也就确定了。如血红蛋白的β-链中的N-末端第六位的谷氨酸被缬氨酸取代，就会产生镰刀型红细胞贫血症，使血红蛋白不能正常携带氧。蛋白质的三级结构比一级结构与功能的关系更大。血红蛋白的亚基本身具有与氧结合的高亲和力，而当四个亚基组成血红蛋白后，其结合氧的能力就会随着氧分压及其它因素的改变而改变。这种是由于血红蛋白分子的构象可以发生一定程度的变化，从而影响了血红蛋白与氧的亲和力。这同时也是具有变构作用蛋白质的共同。 24(答:蛋白质分子在变性因素的作用下，失去生物活性的现象称为蛋白质的变 性作用。蛋白质变性作用的本质是蛋白质的特定构象被破坏。而不涉及蛋白 质的一级结构的变化。变性后的蛋白质溶解度降低，粘度下降，失去生物活 性，失去结晶能力，易被蛋白酶水解。引起蛋白质变性的因素主要有两类: 物理因素如热、紫外线照射、X—射线照射、超声波、高压、振荡、搅拌等; 化学因素有强酸、强碱、重金属、三氯乙酸、有机溶剂等。 25. 答:别构效应是指生物体内具有多个亚基的蛋白质与变构效应剂结合后而引 起其构象的改变，从而蛋白质分子改变生物活性大小的现象称为别构效应。 别构效应是生物体代谢调节的重要方式之一。 例如:血红蛋白分子是由四个亚基(αβ)组成的蛋白质。脱氧血红蛋白分子22 由于分子内形成了八对盐键，使分子的构象受到约束，构象稳定，和氧的亲 和力较弱。当一个α-亚基与O结合后，部分盐键被破坏，某些氨基酸残基2 发生位移，这时与氧的结合位点随即暴露出来，使第二个α-亚基构象改变， 对氧的亲和力增加而与氧结合。这样又可以使两个β-亚基依次发生构象改变 而以更高的亲和力与氧结合。这时八对盐键已经全部断裂，αβ和αβ2112 之间的位移也达到7埃。血红蛋白分子的变构作用使得整个分子以很快的速 度与全部四个氧分子完全结合，从而提高血红蛋白分子的携氧的功能。 26. 答:最多可能有三种。 27. 答:通常所说的蛋白质的构象是指蛋白质的空间构象或立体结构，也叫蛋白 质的三维结构。 构象是指在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空 间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活 性的变化，构象形式有无数种。 构型是指在立体异构体中的原子或取代基团的空间排列关系叫构型。构 型不同的分子在立体化学形式上能够区分。构型有两种，即D—型和L—型。 构型的改变要有共价键的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。 28. 解:在标准状况下，lmol氧气的体积为22.4L=22400(ml)，所以:(1/64000) ×4×22400=1.4(ml) 答:每一克(g)血红蛋白能结合1.4毫升(nd)氧气。 29. 解:该肽链共有氨基酸残基的数目为: 15120/120=126个 α-螺旋的长度为: 126×0.15=18.9nm 共有圈数为:126/3.6=35(圈) 答:α-螺旋的长度为18.9nm，共有35圈。 30. 解:每一个氨基酸残基在β-伸展结构中的长度为0.36nm，所以，该肽链的 长度为: 0.36×122=43.92(nm) 该蛋白质的分子量为: 122×120=14640(Da) 答:多肽链的长度为43.92nm，该蛋白质的分子量为14640Da。