生物化学与分子生物学学习指导与习题集11

第一篇生物大分子的结构与功能第一章蛋白质的结构与功能氨基酸的结构与性质1．氨基酸的概念：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本结构单位。

构成蛋白质分子的氨基酸共有20种，这些氨基酸都是L-构型的α-氨基酸。

2．氨基酸分子的结构通式：5、氨基酸的等电点氨基酸不带电荷时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，以pI表示。

氨基酸不同，其等电点也不同。

也就是说，等电点是氨基酸的一个特征值。

6、氨基酸的茚三酮反应如果把氨基酸和茚三酮一起煮沸，除脯氨酸和羟脯氨酸显黄色外，其它氨基酸都显深浅不同的紫色。

氨基酸与茚三酮的反应，在生化中是特别重要的，因为它能用来定量测定氨基酸。

肽键：1、肽键: 一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基以共价键偶联形成肽，其间的化学键称为肽键(peptide bond)，也叫酰胺键(-CO-NH-)。

4、肽（peptide）是氨基酸通过肽键相连的化合物。

肽按其组成的氨基酸数目为2个、3个和4个等不同而分别称为二肽、三肽和四肽等，多肽和蛋白质的区别是多肽中氨基酸残基数较蛋白质少，一般少于50个，而蛋白质大多由100个以上氨基酸残基组成，但它们之间在数量上也没有严格的分界线。

蛋白质的分离和纯化2、盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以破坏蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中沉淀析出，称为盐析。

常用的中性盐有：硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。

√蛋白质的等电点概念：蛋白质分子所带正、负电荷相等时溶液的pH值称为蛋白质的等电点。

pH值在等电点以上，蛋白质带负电，在等电点以下，则带正电。

溶液的pH在蛋白质的等电点处蛋白质的溶解度最小。

一、蛋白质的生物功能：生物催化、机械支撑作用、运输与贮存、协调、免疫保护、生长与分化调控、细胞信号转导、物质跨膜运输、电子传递等。

二、蛋白质的分子结构：可为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。

一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构。

蛋白质分子的一级结构是形成空间结构的物质基础.1．一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键。

蛋白质的一级结构决定其空间结构。

2．二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。

二级结构是肽链的局部空间结构，它是蛋白质复杂空间结构形成的基础，因此也称为构象单元。

主要有以下几种类型：⑴α-螺旋：其结构特征为：①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm；③相邻螺旋圈之间形成许多氢键；④侧链基团位于螺旋的外侧。

⑵β-折叠：其结构特征为：①若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片；②所有肽键的C=O和N—H 形成链间氢键。

⑶无规卷曲：主链骨架无规律盘绕的部分。

蛋白质的超二级结构和结构域在蛋白质（特别是球状蛋白）的结构中，经常会出现两个或几个二级结构单元被连接起来，进一步组合成有特殊的几何排列的局域空间结构，这些局域空间结构称为超二级结构（Supersecondary structure），或简称模体（Motif）。

超二级结构可以视为是处于二级结构与三级结构之间的一个结构层次。

现在已知的超二级结构有3种基本的组合形式：αα，βαβ，ββ。

多肽链还会在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，称为结构域（Structural domain）。

对于一些简单的球状蛋白分子来说，它还可能是一个独立的功能单位或功能域（functional domain）。

3．三级结构：结构域、二级结构、超二级结构的多肽链在空间进一步协同盘曲、折叠，形成包括主链、侧链在的专一排布，这就是蛋白质的三级结构（Tertiary structure）。

对于一些较小的蛋白质分子，三级结构就是它的完整三维立体结构；而对于大的蛋白质分子，则需要通过三级结构单位的进一步组织才能形成完整分子。

其维系键主要是非共价键（次级键）：氢键、疏水键、德华力、离子键等，也可涉及二硫键。

4．四级结构：亚基的概念：亚基是指参与构成蛋白质四级结构的而又具有独立三级结构的多肽链。

四级结构的概念：含两条以上肽链的蛋白质分子，每条肽链彼此以非共价键相结合，这些肽链称为亚基（Subunit）。

通过非共价键形成大分子体系时，亚基间的组合方式称为蛋白质分子的四级结构（Quaternary structury）。

其维系键为非共价键。

一般来说，单独存在的亚基并没有完整的生物活性，只有具有完整的四级结构的寡聚体才具有生物活性。

四、蛋白质的理化性质：1．蛋白质的变性：蛋白质在某些理化因素的作用下，其特定的空间结构被破坏而导致其理化性质改变及生物活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性。

引起蛋白质变性的因素有：高温、高压、电离辐射、超声波、紫外线及有机溶剂、重金属盐、强酸强碱等。

绝大多数蛋白质分子的变性是不可逆的。

3．蛋白质的紫外吸收：蛋白质分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸残基对紫外光有吸收，以色氨酸吸收最强，最大吸收峰为280nm。

4．蛋白质的胶体性质：蛋白质具有亲水溶胶的性质。

蛋白质分子表面的水化膜和表面电荷是稳定蛋白质亲水溶胶的两个重要因素。

第一章蛋白质的结构与功能一、名词解释1、肽键(peptide bond)2、蛋白质的等电点(isoelectric point of protein)：3、蛋白质的变性(denaturation of protein)10、氨基酸11、蛋白质的紫外吸收12、氨基酸的茚三酮反应二、填空题1、组成蛋白质的元素有_______、______、______、______。

含量恒定的元素是______，其平均含量为______。

2、蛋白质结构的基本单位是______，结构通式为______ 。

3、肽是氨基酸与氨基酸之间通过______ 相连的化合物。

4、蛋白质的二级结构形式有______、______、______、______。

5、维持蛋白质空间构象的非共价键有______、______、______、______。

7、氨基酸在等电点(PI)时，以______离子形式存在，在PH>PI时以______离子存在，在PH<PI时，以______离子形式存在。

8、氨基酸与茚三酮的反应，除脯氨酸和羟脯氨酸显黄色外，其它氨基酸都显______。

在生化中是特别重要的，因为它能用来定量测定______。

9、酸性氨基酸基酸有______、______；碱性氨基酸有______、______、______。

含巯基的氨基酸是______。

三、单项选择题1．有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的pI分别为4.6、5.0、5.3、6.7、7.3。

电泳时欲使其中4种泳向正极，缓冲液的pH应该是 ( )A．5.0 B．4.0 C．6.0 D．7.0 E．8.02．蛋白质分子引起280nm光吸收的最主要成分是 ( )A．肽键B．半胱氨酸的-SH基C．苯丙氨酸的苯环D．色氨酸的吲哚环E．组氨酸的咪唑环3．含芳香环的氨基酸是 ( )A．Lys B．Tyr C．Val D．Ile E．Asp4．变性蛋白质的特点是 ( )A．黏度下降 B．丧失原有的生物活性 C．颜色反应减弱D．溶解度增加 E．不易被胃蛋白酶水解5．蛋白质变性是由于 ( )A．蛋白质一级结构改变 B．蛋白质空间构象的改变C．辅基的脱落 D．蛋白质水解 E．以上都不是6．以下哪一种氨基酸不具备不对称碳原子 ( )A．甘氨酸 B．丝氨酸 C．半胱氨酸 D．氨酸 E．丙氨酸7．下列有关蛋白质β折叠结构的叙述正确的是（）A．β折叠结构为二级结构B．肽单元折叠成锯齿状C．β折叠结构的肽链较伸展D．若干肽链骨架平行或反平行排列，链间靠氢键维系 E．以上都正确8．可用于蛋白质定量的测定方法有（）Ａ．盐析法Ｂ．紫外吸收法C．层析法D．透析法E．以上都可以9．维系蛋白质一级结构的化学键是（）A．氢键 B．肽键 C．盐键 D．疏水键 E．德华力10．天然蛋白质中不存在的氨基酸是（）A．半胱氨酸 B．瓜氨酸 C．羟脯氨酸 D．蛋氨酸 E．丝氨酸11．蛋白质多肽链书写方向是（）A．从3'端到5'端 B．从5''端到3'端 C．从C端到N端D．从N端到C端 E．以上都不是12．血浆蛋白质的pI大多为pH5～6，它们在血液中的主要存在形式是（）A．兼性离子B．带负电荷 C．带正电荷 D．非极性分子 E．疏水分子13．蛋白质分子中的α螺旋和β片层都属于（）A．一级结构B．二级结构C．三级结构D．域结构E．四级结构14．α螺旋每上升一圈相当于氨基酸残基的个数是（）A．4.5 B．3.6 C．3.0 D．2.7 E．2.515．下列含有两个羧基的氨基酸是（）A．缬氨酸B．色氨酸C．赖氨酸D．甘氨酸E．谷氨酸16．组成蛋白质的基本单位是（）A．L-α-氨基酸B．D-α-氨基酸 C．L，β-氨基酸D．L，D-α氨基酸 E．D-β-氨基酸17．维持蛋白质二级结构的主要化学键是（）A．疏水键 B．盐键 C．肽键 D．氢键 E．二硫键18．蛋白质分子的β转角属于蛋白质的（）A．一级结构 B．二级结构 C．结构域 D．三级结构 E．四级结构19．关于蛋白质分子三级结构的描述错误的是（）A．具有三级结构的多肽链都具有生物学活性B．天然蛋白质分子均有这种结构C．三级结构的稳定性主要由次级键维系D．亲水基团多聚集在三级结构的表面E．决定盘曲折叠的因素是氨基酸序列20．有关血红蛋白(Hb)的叙述正确的是（）A．可以与氧结合 B．含铁 C．含辅基的结合蛋白D．具有四级结构形式 E．以上都正确21．具有四级结构的蛋白质特征是（）A．分子中必定含有辅基B．四级结构在三级结构的基础上，多肽链进一步折叠、盘曲形成C．依赖肽键维系四级结构的稳定性D．每条多肽链都具有独立的生物学活性E．由两条或两条以上的多肽链组成22．关于蛋白质的四级结构正确的是（）A．一定有多个不同的亚基B．一定有多个相同的亚基C．一定有种类相同，而数目不同的亚基数D．一定有种类不同，而数目相同的亚基；E．亚基的种类，数目都不一定相同23．蛋白质的一级结构及高级结构决定于（）A．亚基B．分子中盐键C．氨基酸组成和顺序D．分子部疏水键E．分子中氢24．蛋白质的等电点是（）A．蛋白质溶液的pH等于7时溶液的pHB．蛋白质溶液的PH等于7.4时溶液的pHC．蛋白质分子呈负离子状态时溶液的pHD．蛋白质分子呈正离子状态时溶液的pHE．蛋白质的正电荷与负电荷相等时溶液的pＨ25．蛋白质溶液的主要稳定因素是（）A．蛋白质溶液的黏度大B．蛋白质在溶液中有“布朗运动”C．蛋白质分子表面带有水化膜和同种电荷D．蛋白质溶液有分子扩散现象E．蛋白质分子带有电荷26．血清在饱和硫酸铵状态下析出的蛋白质是（）A．纤维蛋白原 B．球蛋白 C．拟球蛋白 D．清蛋白 E．β球蛋白27. 胰岛素分子A链与B链交联是靠（）A．疏水键 B．盐键C．氢键 D．二硫键 E．德华力四、多项选择题1．关于蛋白质的组成正确的有（）A．由C，H，O，N等多种元素组成 B．含氮量约为16％C．可水解成肽或氨基酸 D．由α-氨基酸组成 E．含磷量约为10％2．蛋白质在280nm波长处的最大光吸收是由下列哪些结构引起的（）A．半胱氨酸的巯基 B．酪氨酸的酚基 C．色氨酸的吲哚基D．组氨酸的异吡唑基 E．精氨酸的胍基3．关于蛋白质中的肽键哪些叙述是正确的（）A．比一般C—N单键短 B．具有部分双键性质C．与肽键相连的氢原子和氧原子呈反式结构D．肽键可自由旋转 E．比一般C—N单键长4．蛋白质的α螺旋结构（）A．多肽链主链骨架＞C=O基氧原子与＞N－H基氢原子形成氢键B．脯氨酸和甘氨酸对α螺旋的形成无影响C．为右手螺旋D．每隔3.6个氨基酸残基上升一圈E．侧链R基团出现在螺旋圈5．关于蛋白质结构的叙述正确的有（）A．蛋白质的一级结构是空间结构的基础B．亲水氨基酸侧链伸向蛋白质分子的表面C．蛋白质的空间结构由次级键维持D．有的蛋白质有多个不同结构和功能的结构域E．所有蛋白质都有一、二、三、四级结构6．关于蛋白质变性的叙述哪些是正确的（）A．尿素引起蛋白质变性是由于特定的肽键断裂B．变性是由于二硫键和非共价键破坏引起的C．变性都是可逆的 D．变性蛋白质的理化性质发生改变E．变性蛋白质的空间结构并无改变7．下列哪些方法基于蛋白质的带电性质（）A．电泳 B．透析和超滤 C．离子交换层析 D．凝胶过滤 E．超速离心8．已知卵清蛋白pI=4.6，β乳球蛋白pI=5.2，糜蛋白酶原pI=9.1，上述蛋白质在电场中的移动情况为（）A．缓冲液pH为7.0时，糜蛋白酶原向阳极移动，其他两种向阴极移动B．缓冲液pH为5.0时，卵清蛋白向阳极移动，其他两种向阴极移动C．缓冲液pH为9.1时，糜蛋白酶原在原地不动，其他两种向阳极移动D．缓冲液pH为5.2时，β乳球蛋白在原地不动，卵清蛋白向阴极移动，糜蛋白酶原移向阳极E．缓冲液pH为5.0时，卵清蛋白向阴极移动，其他两种向阳极移动9．蛋白质处于pH等于其pI的溶液时，蛋白质分子解离状态可为（）Ａ．蛋白质分子解离为正、负离子的趋势相等，为兼性离子Ｂ．蛋白质的净电荷为零Ｃ．具有相等量的正离子和负离子Ｄ．蛋白质分子处于不解离状态Ｅ．蛋白质分子解离带同一种电荷10．组成人体蛋白质的氨基酸（）A．都是α-氨基酸 B．都是β-氨基酸 C．除甘氨酸外都是D系氨基酸D．除甘氨酸外都是L系氨基酸 E．L系和D系氨基酸各半11．属于蛋白质二级结构的有（）Ａ．α螺旋Ｂ．β折叠Ｃ．β转角Ｄ．亚基Ｅ．无规卷曲12．含羟基的氨基酸有（）Ａ．氨酸Ｂ．丝氨酸Ｃ．赖氨酸Ｄ．酪氨酸Ｅ．半胱氨酸五、问答题1、蛋白质含氮量平均为多少?为何能用蛋白质的含氮量表示蛋白质的相对含量?如何计算?2、蛋白质的分离、提纯一般程序[参考答案]一、名词解释1、肽键(peptide bond)：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基以共价键偶联形成肽，其间的化学键称为肽键(peptide bond)，也叫酰胺键(-CO-NH-)。