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1、蛋白质化学四、问答题1什么是蛋白质的一级结构？为什么说蛋白质的一级结构决定其空间结构？2什么是蛋白质的空间结构？蛋白质的空间结构与其生物功能有何关系？3举例说明蛋白质的结构与其功能之间的关系。4蛋白质的螺旋结构有何特点？5蛋白质的折叠结构有何特点？6简述蛋白质变性作用的机制。7什么是蛋白质的变性作用？蛋白质变性后哪些性质会发生改变？8蛋白质有哪些重要功能。9下列试剂和酶常用于蛋白质化学的研究中：CNBr、异硫氰酸苯酯、丹黄酰氯、脲、6mol/L HCl、-巯基乙醇、水合茚三酮、过甲酸、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶。其中哪一个最适合完成以下各项任务？（1）测定小肽的氨基酸序列。（2）鉴定肽的氨基末端残
2、基。（3）不含二硫键的蛋白质的可逆变性；如有二硫键存在时还需加什么试剂？（4）在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。（4）在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。（5）在赖氨酸和精氨酸残基羧基侧水解肽键。10分别指出下列酶能否水解与其对应排列的肽，如能，则指出其水解部位。肽 酶(1)Phe-Arg-Pro 胰蛋白酶(2)Phe-Met-Leu 羧肽酶B(3)Ala-Gly-Phe 胰凝乳蛋白酶(4)Pro-Arg-Met 胰蛋白酶11用下列哪种试剂最适合完成以下工作:溴化氰、尿素、-巯基乙醇、胰蛋白酶、过酸、丹磺酰氯(DNS-Cl)、6mol/L盐酸、茚三酮、苯异硫氰酸(异硫氰酸苯酯)、胰凝乳蛋白酶。(1)测
3、定一段小肽的氨基酸排列顺序(2)鉴定小于10-7克肽的N-端氨基酸(3)使没有二硫键的蛋白质可逆变性。如有二硫键，应加何种试剂？(4)水解由芳香族氨基酸羧基形成的肽键(5)水解由甲硫氨酸羧基形成的肽键(6)水解由碱性氨基酸羧基形成的肽键12扼要解释为什么大多数球状蛋白质在溶液中具有下列性质。(1)在低pH时沉淀。(2)当离子强度从零逐渐增加时，其溶解度开始增加，然后下降，最后出现沉淀。(3)在一定的离子强度下，达到等电点pH值时，表现出最小的溶解度。(4)加热时沉淀。(5)加入一种可和水混溶的非极性溶剂减小其介质的介电常数，而导致溶解度的减小。(6)如果加入一种非极性强的溶剂，使介电常数大大地
4、下降会导致变性。13某种溶液中含有三种三肽：A肽：Tyr - Arg - Ser , B肽：Glu - Met - Phe 和C肽：Asp - Pro - Lys , - COOH基团的pKa 为3.8； -NH3基团的pKa为8.5。在哪种pH（2.0，6.0或13.0）下，通过电泳分离这三种多肽的效果最好？14利用阳离子交换层析分离下列每一对氨基酸，哪一种氨基酸首先被pH7缓冲液从离子交换柱上洗脱出来。（a）Asp和Lys（b）Arg和Met（c）Glu和Val（d）Gly和Leu（e）Ser和Ala15. 氨基酸的定量分析表明牛血清白蛋白含有0.58的色氨酸（色氨酸的分子量为204）。（
5、a）试计算牛血清白蛋白的最小分子量（假设每个蛋白分子只含有一个色氨酸残基）。（b）凝胶过滤测得的牛血清白蛋白的分子量为70，000，试问血清白蛋白分子含有几个色氨酸残基？16. 胃液（pH1.5）的胃蛋白酶的等电点约为1，远比其它蛋白质低。试问等电点如此低的胃蛋白酶必须存在有大量的什么样的官能团？何种氨基酸才能提供这样的基团？17下列试剂和酶常用于蛋白质化学的研究中： CNBr 异硫氰酸苯酯 丹磺酰氯 脲 6mol/LHCl -巯基乙醇 水合茚三酮 过甲酸 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶其中哪一个最适合完成以下各项任务？（a）测定小肽的氨基酸序列。（b）鉴定肽的氨基末端残基。（c）不含二硫键的蛋白质的
6、可逆变性。若有二硫键存在时还需加什么试剂？（d）在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。（e）在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。（f）在赖氨酸和精氨酸残基侧水解肽键。18. 由下列信息求八肽的序列。（a）酸水解得 Ala，Arg，Leu，Met，Phe，Thr，2Val（b）Sanger试剂处理得DNP-Ala。（c）胰蛋白酶处理得Ala，Arg，Thr 和 Leu，Met，Phe，2Val。当以Sanger试剂处理时分别得到DNP-Ala和DNP-Val。（d）溴化氰处理得 Ala，Arg，高丝氨酸内酯，Thr，2Val，和 Leu，Phe，当用Sanger试剂处理时，分别得DNP-Ala和DNP-Le
7、u。19. 下列变化对肌红蛋白和血红蛋白的氧亲和性有什么影响？（a）血液中的pH由7.4下降到7.2。（b）肺部CO2分压由6kPa（屏息）减少到2kPa（正常）。（c）BPG水平由5mM（平原）增加到8mM（高原）。20什么是蛋白质的沉淀作用？有哪些沉淀蛋白质的方法？各方法沉淀的机理是什么？21将Asp（pI2.98）、Gly（pI5.97）、Thr（pI6.53）、Lys（pI9.74）的pH为3.0的柠檬酸缓冲液，加到预先用同样缓冲液平衡过的阳离子交换树脂上，然后用该缓冲液洗脱此柱，问这四种氨基酸将按何种顺序洗脱？22何谓蛋白质的变性？哪些因素会导致蛋白质的变性？蛋白质变性的机理是什么？
8、变性蛋白质有何特征？举例说明蛋白质变性的应用。23从Anfinsen的核糖核酸酶进行的变性与复性实验可得到哪些结论？参考答案四、问答题参考答案1答：蛋白质一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序。因为蛋白质分子肽链的排列顺序包含了自动形成复杂的三维结构（即正确的空间构象）所需要的全部信息，所以一级结构决定其高级结构。2答：蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链走向。蛋白质的空间结构决定蛋白质的功能。空间结构与蛋白质各自的功能是相适应的。3答：蛋白质的生物学功能从根本上来说取决于它的一级结构。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的属性或所表现的性质
9、。一级结构相同的蛋白质，其功能也相同，二者之间有统一性和相适应性。4答：（1）多肽链主链绕中心轴旋转，形成棒状螺旋结构，每个螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm，氨基酸之间的轴心距为0.15nm。（2）-螺旋结构的稳定主要靠链内氢键，每个氨基酸的NH与前面第四个氨基酸的CO 形成氢键。（3）天然蛋白质的-螺旋结构大都为右手螺旋。5答：-折叠结构又称为-片层结构，它是肽链主链或某一肽段的一种相当伸展的结构，多肽链呈扇面状折叠。（1）两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或肽段）侧向聚集在一起，通过相邻肽链主链上的氨基和羰基之间形成的氢键连接成片层结构并维持结构的稳定。（2）-折叠结构有平行排
10、列和反平行排列两种。（3）氨基酸之间的轴心距为0.35nm（反平行式）和0.325nm（平行式）。6答：维持蛋白质空间构象稳定的作用力是次级键，此外，二硫键也起一定的作用。当某些因素破坏了这些作用力时，蛋白质的空间构象即遭到破坏，引起变性，但共价键不破坏，即二硫健与肽键保持完好。7答：蛋白质变性作用是指在某些因素的影响下，蛋白质分子的空间构象被破坏，并导致其性质和生物活性改变的现象。蛋白质变性后会发生以下几方面的变化：（1）生物活性丧失；（2）理化性质的改变，包括：溶解度降低，因为疏水侧链基团暴露；结晶能力丧失；分子形状改变，由球状分子变成松散结构，分子不对称性加大；粘度增加；光学性质发生改变
11、，如旋光性、紫外吸收光谱等均有所改变。（3）生物化学性质的改变，分子结构伸展松散，易被蛋白酶分解。8 答：蛋白质的重要作用主要有以下几方面：（1）生物催化作用：酶是蛋白质，具有催化能力，新陈代谢的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。（2）结构蛋白：有些蛋白质的功能是参与细胞和组织的建成。（3）运输功能：如血红蛋白具有运输氧的功能。（4）运动功能：收缩蛋白（如肌动蛋白和肌球蛋白）与肌肉收缩和细胞运动密切相关。（5）激素功能：动物体内有些激素是蛋白质或多肽，是调节新陈代谢的生理活性物质。（6）免疫功能：抗体是蛋白质，能与特异抗原结合以清除抗原的作用，具有免疫功能。（7）贮藏蛋白：有些蛋白质具有
12、贮藏功能，如植物种子的谷蛋白可供种子萌发时利用。（8）接受和传递信息：生物体中的受体蛋白能专一地接受和传递外界的信息。（9）控制生长与分化：有些蛋白参与细胞生长与分化的调控。（10）毒蛋白：能引起机体中毒症状和死亡的异体蛋白，如细菌毒素、蛇毒、蝎毒、蓖麻毒素等。9 答：（a）异硫氢酸苯酯；（b）丹磺酰氯；（c）脲、-巯基乙醇；（d）胰凝乳蛋白酶；（e）CNBr; （f）胰蛋白酶。10 答：（1）不能，因为Arg与Pro连接。（2）不能，因为羧肽酶B仅仅水解C-末端为Arg或Lys的肽。（3）不能，因为胰凝乳蛋白酶主要水解Phe，Trp，Tyr和Leu的羧基形成的肽键。（4）能，胰蛋白酶可作用于
13、Arg和Met之间的肽键，产物为Pro-Arg和Met.11 答 (1)苯异硫氰酸（2）丹磺酰氯（3）尿素，如有二硫键应加-巯基乙醇使二硫键还原。（4）胰凝乳蛋白酶（5）溴化氰（6）胰蛋白酶12答（1）在低pH时，羧基质子化，这样蛋白质分子带有大量的净正电荷，分子内正电荷相斥使许多蛋白质变性，并随着蛋白质分子内部疏水基团向外暴露使蛋白质溶解度降低，因而产生沉淀。（2）加入少量盐时，对稳定带电基团有利，增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐离子浓度的增加，盐离子夺取了与蛋白质结合的水分子，降低了蛋白质的水合程度，使蛋白质水化层破坏，而使蛋白质沉淀。（3）在等电点时，蛋白质分子之间的静电斥力最小，所以其
14、溶解度最小。（4）加热会使蛋白质变性，蛋白质内部的疏水基团被暴露，溶解度降低。从而引起蛋白质沉淀。（5）非极性溶剂减少了表面极性基团的溶剂化作用，促使蛋白质分子之间形成氢键，从而取代了蛋白质分子与水之间的氢键。（6）介电常数的下降对暴露在溶剂中的非极性基团有稳定作用，结果促使蛋白质肽链展开而导致变性。13答：pH=6.0比pH=2.0或pH=13.0时电泳能提供更好的分辨率。因为在pH6.0的条件下各肽带有的净电荷为：A肽+1，B肽1，C肽0；在pH2.0的条件下净电荷分别为A肽+2，B肽+1，C肽+2，在pH13.0的条件下净电荷分别为A肽2，B肽2，C肽2。14答：（a）Asp（b）Met
15、（c）Glu（d）Gly（e）Ser15 答：（a）32,100g/mol（b）2 16.答：COO- ；Asp与Glu 17 答：（a）异硫氰酸苯酯。（b）丹磺酰氯。（c）脲；-巯基乙醇还原二硫键。（d）胰凝乳蛋白酶。（e）CNBr。 （f）胰蛋白酶18答：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe 19答：对肌红蛋白氧亲和性的影响：（a）降低 （b）增加 （c）降低20答：蛋白质在水溶液中可形成亲水的胶体，蛋白质从胶体溶液析出的现象称为蛋白质沉淀作用。沉淀蛋白质的方法有： 盐析法：在蛋白质溶液中加入高浓度的强电解质溶液如硫酸铵、硫酸钠等，蛋白质从溶液中产生沉淀。 机理：破坏了蛋白质分子表面的水化膜和双电层（净电荷），蛋白质溶液失去稳定性而产生沉淀。 有机溶剂沉淀法：乙醇、丙酮等有机溶剂可使蛋白质产生沉淀。 机理：降低溶液的介电常数，也破坏了蛋白质的水化膜，
