生化重点课后题答案

3．指出下面pH条件下，各蛋白质在电场中向哪个方向移动，即正极，负极，还是保持原点

（1）胃蛋白酶（pI ），在pH ；

（2）血清清蛋白（pI ），在pH ；

（3）α-脂蛋白（pI ），在pH 和pH ；

解答：（1）胃蛋白酶pI ＜环境pH ，带负电荷，向正极移动；

（2）血清清蛋白pI ＜环境pH ，带负电荷，向正极移动；

（3）α-脂蛋白pI ＞环境pH ，带正电荷，向负极移动；

α-脂蛋白pI ＜环境pH ，带负电荷，向正极移动。

13．哪些因素影响Tm值的大小

解答：影响Tm的因素主要有：①G-C对含量。G-C对含3个氢键，A-T对含2个氢键，故G-C对相对含量愈高，Tm亦越高（图3-29）。在L NaCl,L柠檬酸钠溶液(1×SSC)中，经验公式为：（G+C）% =（Tm - ）×。②溶液的离子强度。离子强度较低的介质中，Tm较低。在纯水中，DNA在室温下即可变性。分子生物学研究工作中需核酸变性时，常采用离子强度较低的溶液。

③溶液的pH。高pH下，碱基广泛去质子而丧失形成氢键的有力，pH大于时，DNA完全变性。pH低于时，DNA易脱嘌呤，对单链DNA进行电泳时，常在凝胶中加入NaOH以维持变性关态。④变性剂。甲酰胺、尿素、甲醛等可破坏氢键，妨碍碱堆积，使Tm下降。对单链DNA进行电泳时，常使用上述变性剂。

16．概述核酸序列测定的方法和应用领域。

解答：DNA的序列测定目前多采用Sanger提出的链终止法，和Gilbert提出的化学法。其中链终止法经不断改进，使用日益广泛。链终止法测序的技术基础主要有：①用凝胶电泳分离DNA单链片段时，小片段移动，大片段移动慢，用适当的方法可分离分子大小仅差一个核苷酸的DNA片段。②用合适的聚合酶可以在试管内合成单链DNA模板的互补链。反应体系中除单链模板外，还应包括合适的引物，4种脱氧核苷三磷酸和若干种适量的无机离子。如果在4个试管中分别进行合成反应，每个试管的反应体系能在一种核苷酸处随机中断链的合成，就可以得到4套分子大小不等的片段，如新合成的片段序列为-CCATCGTTGA-，在A处随机中断链的合成，可得到-CCA和-CCATCGTA两种片段，在G处中断合成可得到-CCATCG和-CCATCGTTG两种片段。在C 和T处中断又可以得到相应的2套片段。用同位素或荧光物质标记这4套新合成的链，在凝胶中置于4个泳道中电泳，检测这4套片段的位置，即可直接读出核苷酸的序列。在特定碱基处中断新链合成最有效的办法，是在上述4个试管中按一定比例分别加入一种相应的2 ,3 -双脱氧核苷三磷酸（ddNTP），由于ddNTP的3 位无-OH，不可能形成磷酸二酯键，故合成自然中断。如上述在A处中断的试管内，既有dATP，又有少量的ddATP，新合成的-CCA链中的A如果是ddAMP,则链的合成中断，如果是dAMP，则链仍可延伸。因此，链中有几个A，就能得到几种大小不等的以A为末端的片段。如果用放射性同位素标记新合成的链，则4个试管中新合成的链在凝胶的4个泳道电泳后，经放射自显影可检测带子的位置，由带子的位置可以直接读出核苷酸的序列。采用T7测序酶时，一次可读出400多个核苷酸的序列。近年采用4种射波长不同的荧光物质分别标记4种不同的双脱氧核苷酸，终止反应后4管反应物可在同一泳道电泳，用激光扫描收集电泳信号，经计算机处理可将序列直接打印出来。采用毛细管电泳法测序时，这种技术一次可测定700个左右核苷酸的序列，一台仪器可以有几十根毛细管同时进行测序，且电泳时间大大缩短，自动测序技术的进步加快了核酸测序的步伐，现已完成了包括人类在内的几十个物种的基因组测序。

RNA序列测定最早采用的是类似蛋白质序列测定的片段重叠法，Holley用此法测定酵母丙氨酸tRNA序列耗时达数年之久。随后发展了与DNA测序类似的直读法，但仍不如DNA测序容易，因此，常将RNA反转录成互补DNA（cDNA），测定cDNA序列后推断RNA的序列，目前16S rRNA 1 542 b的全序列测定，23S rRNA 2 904 b的全序列测定，噬菌体MS2 RNA 3 569 b的全序列测定均已完成

※10．真核生物基因组和原核生物基因组各有哪些特点

解答：不同点: ①真核生物DNA含量高，碱基对总数可达10 11，且与组蛋白稳定结合形成染色体，具有多个复制起点。原核生物DNA含量低，不含组蛋白，称为类核体，只有一个复制起点。②真核生物有多个呈线形的染色体；原核生物只有一条环形染色体。③真核生物DNA中含有大量重复序列，原核生物细胞中无重复序列。④真核生物中为蛋白质编码的大多数基因都含有内含子(有断裂基因)；原核生物中不含内含子。⑤真核生物的RNA是细胞核内合成的，它必须运输穿过核膜到细胞质才能翻译，这样严格的空间间隔在原核生物内是不存在的。⑥原核生物功能上密切相关的基因相互靠近，形成一个转录单位，称操纵子，真核生物不存在操纵子。⑦病毒基因组中普遍存在重叠基因，但近年发现这种情况在真核生物也不少见。相同点:都是由相同种类的核苷酸构成的的双螺旋结构，均是遗传信息的载体，均含有多个基因。

8．简述酶促反应酸碱催化与共价催化的分子机理。

解答：在酶促反应酸碱催化中，酶活性部位的一些功能基团可以作为广义酸给出质子（例如谷氨酸残基不带电荷的侧链羧基、赖氨酸残基带正电荷的侧链氨基等），底物结合质子，形成特定的过渡态，由于形成该过渡态所需活化能相比于非酶促反应更低，因此反应速率加快；另外一些功能基团可以作为广义碱从底物接受质子（例如谷氨酸残基带负电荷的侧链羧基、赖氨酸残基不带电荷的侧链氨基等），底物失去质子后，形成过渡态所需的活化能比非酶促反应低，因此反应速率加快。

在酶促反应共价催化中，酶活性部位的一些功能基团作为亲核试剂作用于底物的缺电子中心，或者作为亲电试剂作用于底物的负电中心，导致酶―底物共价复合物的形成，该共价复合物随后被第二种底物（在水解反应中通常是水分子）攻击，形成产物与游离酶。由于该共价复合物形成与分解的反应所需活化能均比非酶促反应低，因此反应速率被加快。

3．试说明葡萄糖至丙酮酸的代谢途径,在有氧与无氧条件下有何主要区别

解答：(1) 葡萄糖至丙酮酸阶段，只有甘油醛-3-磷酸脱氢产生NADH+H+ 。NADH+H+代谢去路不同, 在无氧条件下去还原丙酮酸; 在有氧条件下,进入呼吸链。

(2) 生成ATP的数量不同,净生成2mol ATP; 有氧条件下净生成7mol ATP。

葡萄糖至丙酮酸阶段，在无氧条件下，经底物磷酸化可生成4mol ATP（甘油酸-1,3-二磷酸生成甘油酸-3-磷酸，甘油酸-2-磷

酸经烯醇丙酮酸磷酸生成丙酮酸），葡萄糖至葡糖-6-磷酸，果糖-6-磷酸至果糖

1,6

--

二磷酸分别消耗了1mol ATP, 在无氧条

件下净生成2mol ATP。在有氧条件下，甘油醛-3-磷酸脱氢产生NADH+H+进入呼吸链将生成2× ATP，所以净生成7mol ATP。

6．油料作物种子萌发时,脂肪减少糖増加，利用生化机制解释该现象，写出所经历的主要生化反应历程。

解答：油料作物种子萠发时,脂肪减少，糖増加,表明脂肪转化成了糖。转化途径是:脂肪酸氧化分解成乙酰辅酶A,乙酰辅酶A

经乙醛酸循环中的异柠檬酸裂解酶与苹果酸合成酶催化, 生成草酰乙酸,再经糖异生转化为糖。

9．在一个具有全部细胞功能的哺乳动物细胞匀浆中分别加入1mol下列不同的底物,每种底物完全被氧化为CO2和H2O时，将产生多少摩尔ATP分子

(1) 丙酮酸（2）烯醇丙酮酸磷酸(3) 乳酸(4) 果糖-l，6-二磷酸

（5）二羟丙酮磷酸(6)草酰琥珀酸

解答：(1) 丙酮酸被氧化为CO2和H2O时，将产生ATP；

(2）磷酸烯醇式丙酮酸被氧化为CO2和H2O时，将产生ATP；

(3) 乳酸被氧化为CO2和H2O时，将产生15mol ATP；

(4) 果糖

1,6

--

二磷酸被氧化为CO2和H2O时，将产生34mol ATP；

(5) 二羟丙酮磷酸被氧化为CO2和H2O时，将产生17mol ATP；

(6)草酰琥珀酸被氧化为CO2和H2O时，将产生20mol ATP。

2．什么是β-氧化1mol硬脂酸彻底氧化可净产生多摩尔ATP

解答：脂肪酸氧化作用是发生在β碳原子上，逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下，这个作用即β-氧化。它经历了脱氢（辅酶FAD），加水，再脱氢(辅酶NAD+)，硫解四步骤，从脂肪酸链上分解下一分子乙酰CoA。1mol硬脂酸（十八碳饱和脂肪酸）彻底氧化可净产生120mol摩尔ATP。×8+×8+10×9-2=12+20+90-2=120 mol ATP。

详见中的“脂肪酸β-氧化过程中的能量转变”。

7．1mol三辛脂酰甘油在生物体内分解成CO2和H2O时，可净产生多少摩尔ATP

解答：1mol三辛脂酰甘油在生物体内加H2O分解成1mol甘油和3mol辛酸。甘油氧化成CO2和H2O时，可净产生ATP，3mol 辛酸经3次β-氧化，生成4mol乙酰CoA。3mol辛酸：3×【×3+×3+10×4-2】=150mol ATP，1mol三辛脂酰甘油可净产生ATP。

3．氨基酸脱氨基作用有哪几种方式为什么说联合脱氨基作用是生物体主要的脱氨基方式

解答：氨基酸的脱氨基作用主要有氧化脱氨基作用、转氨基作用、联合脱氨基作用和非氧化脱氨基作用。生物体内L-氨基酸氧化酶活力不高，而L-谷氨酸脱氢酶的活力却很强，转氨酶虽普遍存在，但转氨酶的作用仅仅使氨基酸的氨基发生转移并不能使氨基酸真正脱去氨基。故一般认为L-氨基酸在体内往往不是直接氧化脱去氨基，主要以联合脱氨基的方式脱氨。详见氨基酸的脱氨基作用。

9．何谓一碳单位它与氨基酸代谢有何联系

解答：生物化学中将具有一个碳原子的基团称为一碳单位。在物质代谢过程中常遇到一碳基团从一个化合物转移到另一个化合物的分子上去，而一碳单位的载体往往为四氢叶酸，体内一碳单位的产生与下列氨基酸代谢有关。

甘氨酸、丝氨酸的分解反应可产生N5，N10-亚甲基四氢叶酸，组氨酸降解为谷氨酸的过程中可以形成N5-亚氨甲基四氢叶酸，苏氨酸在代谢过程中可产生甘氨酸所以也能生成N5，N10-亚甲基四氢叶酸。另外甲硫氨酸也是体内重要的甲基化试剂，可以为很多化合物提供甲基。详见氨基酸代谢与一碳单位”。

11．1分子丙氨酸在哺乳动物体内彻底氧化可净生成多少ATP

解答：丙氨酸通过转氨基作用将氨基转给α-酮戊二酸产生丙酮酸和谷氨酸。丙酮酸经过氧化脱羧形成乙酰CoA和NADH。1分子乙酰CoA在细胞内彻底氧化可产生10分子的ATP，1分子NADH通过呼吸链的氧化可产生分子ATP。谷氨酸在谷氨酸脱氢酶的催化下形成1分子NADH、1分子α-酮戊二酸和1分子NH4+。2分子NH4+在哺乳动物体内经过尿素循环转变成尿素需要消耗4分子ATP。因此1分子丙氨酸在哺乳动物体内被彻底氧化可净产生+=13分子的ATP。如果是鱼类，则脱下的氨基可直接排出体外，不需要消耗ATP，那么就可净产生15分子的ATP。

2．何谓DNA的半保留复制是否所有DNA的复制都以半保留的方式进行

解答：DNA的半保留复制指新合成的DNA双链中，有一条链是来自亲代的，另一条链是新合成的。半保留复制的方式只适用于双链分子，单链DNA分子要转化成双链的复制型DNA，再以半保留方式复制。

3．若使15N标记的大肠杆菌在14N培养基中生长三代，提取DNA，并用平衡沉降法测定DNA密度，其14N-DNA分子与14N-15N 杂合DNA分子之比应为多少

解答：15N标记的大肠杆菌利用培养基中的14N合成DNA，第一代DNA双链都是14N-15N杂合DNA分子。第二代分别是以第一代中的14N和15N链作为母链合成新的DNA，所以14N-DNA分子与14N-15N杂合DNA分子之比为1：1。第三代中的14N和15N 母链的分子之比是3:1，所以14N-DNA分子与14N-15N杂合DNA分子之比应为3:1。

4．已知DNA的序列为：

W: 5′-AGCTGGTCAATGAACTGGCGTTAACGTTAAACGTTTCCCAG-3′

C: 3′-TCGACCAGTTACTTGACCGCAATTGCAATTTGCAAAGGGTC-5′→

上链和下链分别用W和C表示，箭头表明DNA复制时复制叉移动方向。试问：①哪条链是合成后随链的模板②试管中存在单链W，要合成新的C链，需要加入哪些成分③如果需要合成的C链被32P标记，核苷三磷酸中的哪一个磷酸基团应带有32P ④如果箭头表明DNA的转录方向，哪一条链是合成RNA的模板

解答：①W链；②DNA聚合酶，引物，dNTP，mg2+；③α-磷酸基团；④C链。

8．真核生物DNA聚合酶有哪几种它们的主要功能是什么

解答：真核生物的DNA聚合酶主要有α、β、γ、δ、ε五种，均具有5′→ 3′聚合酶活性，DNA聚合酶γ、δ和ε有3′→5′外切酶活性，DNA聚合酶α和β无外切酶活性。因此设想细胞核DNA复制时，在复制叉上由DNA聚合酶α/引物酶合成RNA引物和

一小段DNA，DNA聚合酶δ或DNA聚合酶ε合成前导链和滞后链。不过目前尚不清楚两种酶哪个合成前导链，哪个合成后随链。DNA聚合酶β和ε主要起修复作用，DNA聚合酶γ用于线粒体DNA的合成。近年又发现了多种参与修复的DNA聚合酶。

1．原核生物的RNA聚合酶由哪些亚基组成各个亚基的主要功能是什么

解答：原核生物的转录作用，不论其产物是mRNA，rRNA，还是tRNA，都是由同一种RNA聚合酶催化合成的。用SDS-PAGE 分离大肠杆菌RNA聚合酶可得几个大小不等的亚基：β、β亚基的M r分别为×105和×105，α和σ的M r分别为×104和×104。用磷酸纤维素柱层析分离出由各个亚基组成的全酶（holoenzyme），其亚基组成为α2ββσ，M r约为×105。其中的σ因子易于从全酶上解离，其他的亚基则比较牢固地结合成为核心酶（core enzyme），当σ因子与核心酶结合成全酶时，即能起始转录，当σ因子从转录起始复合物中释放后，核心酶沿DNA模板移动并延伸RNA链。可见σ因子为转录起始所必需，但对转录延伸并不需要。全酶以4种核苷三磷酸为原料，以DNA为模板，在37℃下，以40nt/s的速度从5→3合成RNA。一个大肠杆菌约含7000个RNA 聚合酶分子，大约2 000～5 000个聚合酶同时催化RNA的合成。

α亚基由rpo A基因编码，为核心酶的组装所必需，需责识别和结合启动子。α亚基在全酶与某些转录因子相互作用时也发挥重要作用。

β和β亚基分别由基因rpo B和rpo C编码。β亚基是催化部位的主体，研究表明，β亚基有两个结构域，分别负责转录的起始和延伸，β亚基上结合的两个Zn2+参与催化过程。β亚基可能是RNA聚合酶与模板DNA的结合部位。

大肠杆菌的σ因子由基因rpo D编码，在对启动子识别中起关键作用。σ因子与核心酶结合后，全酶对启动子特异性结合能力是对其他DNA序列结合能力的107倍。

6．简要说明四类内含子剪接作用的特点。

解答：第一类内含子的剪接反应需要一个鸟嘌呤核苷或核苷酸辅因子，这一辅因子并不是被作为能源使用，而是直接参与反应的催化。剪接反应是第一步中鸟苷的3-羟基作为亲核基团，与内含子5-末端形成一个正常的3,5 -磷酸二酯键。这一步中5外显子的3-羟基被释放出来，然后作为亲核基团在内含子的3末端进行同样的反应。导致内含子的切除，及外显子的连接。

第二类内含子的剪接模式与第一类剪接反应的差别，是在第一步中的亲核基团是内含子内部的一个腺苷酸残基的2-羟基，而不是外源的辅因子。这步反应中产生一种不寻常的分叉套索样中间体。

第三类也是最大的一类内含子，通过同样的套索机制进行剪接。然而，它们的剪接需要特殊的叫做剪接体（spliceosome）的RNA-蛋白复合物发挥作用。

在一些tRNA中发现的第四类内含子与第一、二类不同，它们的剪接需要ATP提供能量，由内切核酸酶水解内含子两端的磷酸二酯键，两个外显子随即被连接起来，连接反应与DNA连接酶的连接机制相同。

15．DNA和RNA各有几种合成方式，各由什么酶催化新链的合成

解答：①DNA → DNA，其中DNA半不连续复制需要DNA聚合酶III、DNA聚合酶I和DNA连接酶；DNA修复合成需要DNA 聚合酶I、DNA连接酶。②RNA → DNA，需要逆转录酶。③RNA合成包括：DNA → RNA，需要RNA聚合酶；RNA → RNA，需要RNA复制酶；RNA → DNA → RNA需要RNA转录酶和RNA聚合酶。

2．一个双螺旋DNA片段的模板链含有顺序：

5GTTAACACCCCTGACTTCGCGCCGTCG 3

(a)写出从这条链转录产生的mRNA的碱基顺序；

(b)从(a)中的mRNA的5-末端开始翻译产生的肽链的氨基酸顺序是什么（参考密码表）

(c)合成此多肽需消耗多少ATP

解答：（a）转录产生mRNA的碱基顺序为：

5-CGACGGCGCGAAGUCAGGGGUGUUAAC-3

(b) Arg-Arg-Arg-Glu-Val-Arg-Gly-Val-Lys（不考虑起始密码和终止密码）

(c) 在蛋白质合成过程中，每个氨基酸活化消耗2个高能键（ATP→AMP），进位和转肽各需要1个GTP，每往肽链中加入1个氨基酸要消耗4个ATP，所以以上肽链合成需要9×4=36个ATP （不考虑起始和终止）。