级生物分析思考题

生物分析思考题1．组成蛋白质的氨基酸有几种请简述氨基酸的结构特征和分析特性。

20种。

组成蛋白质的氨基酸都是L－构型，氨基和羧基都连在-碳上. 除了甘氨酸外，其余氨基酸的-C都具有手性，即每种氨基酸都存在两种互为影像的对映异构体。

1、R为脂肪族基团的氨基酸：甘丙缬亮异亮：异亮氨酸，具有两个手性碳原子，即-碳和β-碳原子。

2、R为芳香族基团的氨基酸：酪色苯丙：三种芳香族氨基酸都吸收紫外光，在中性pH条件下，色氨酸和酪氨酸的紫外吸收峰在280nm，而苯丙氨酸的在260nm，大多数蛋白质中都含有色氨酸和酪氨酸或其中的一种，所以溶液中280nm吸收的测量常用来估算蛋白质的浓度3、R为含硫基团的氨基酸：半胱甲硫：4、R为含羟基基团的氨基酸：丝苏：苏氨酸：象异亮氨酸一样，具有两个手性碳原子，即-碳和β-碳原子，通常出现在蛋白质中的L-苏氨酸只是4种立体异构体中的一种。

5、R为含氨基的氨基酸：精氨酸（ -氨基-δ-胍基戊酸）：是20种氨基酸中碱性最强的氨基酸，它的侧链胍基离子的pK a值最高（pK a＝）。

6、R为酸性羧基基团的氨基酸：谷天冬：7、R为含酰胺基团的氨基酸：谷天冬：天冬酰胺（-氨基-β-羧基丙酰胺）和谷氨酰胺（-氨基-γ-羧基丁酰胺）分别是天冬氨酸和谷氨酸的酰胺化产物。

8、R为亚氨基的氨基酸：脯羟基脯：脯氨酸（β-吡咯烷基--羧酸）和羟基脯氨酸不同于其它19种氨基酸，它含有一个二级氨基，是亚氨基酸；它的-碳也是手性碳2．什么叫肽、多肽、残基肽键（peptide bond）：一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基缩合，通过形成的酰胺键将两个氨基酸连接在一起，这个酰胺键称之肽键肽（peptide）：氨基酸缩合生成的产物称之肽多肽：6～30个氨基酸以酰胺键（即肽键）形成的氨基酸聚合物片段称之为多肽。

残基：多肽键的形成使氨基酸失去了氨基和羧基，分子的保留部分（主要是侧基R基）称为残基，是蛋白质结构中的主要组分。

氨基酸数达到40或更多（分子量5000以上）时，才称为蛋白质。

3．简述蛋白质的分类、结构及分析方法。

蛋白质按化学组成不同分成两类：简单蛋白：完全由肽链组成结合蛋白：由简单蛋白质和非蛋白质成分组成简单蛋白分为7类：白蛋白、球蛋白、组蛋白、精蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、硬蛋白结合蛋白：糖蛋白、核蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金属蛋白、血红素蛋白、黄素蛋白一级结构：指肽链中氨基酸的序列以及二硫桥的位置二级结构：一条多肽链或链的一部分依靠氢键维持的局部有规则的构型称之为二级结构，按线性序列来说它涉及互相接近的氨基酸残基的空间关系。

一个肽键上的－NH 与另一个肽键上的－CO 之间形成氢键，使螺旋结构稳定。

三级结构：蛋白质的三级结构定义为它的总体结构，它涉及相距较远的氨基酸残基之间空间的关系。

蛋白质的三级结构是指肽链通过盘旋或折叠形成紧密的借各种次级键维持的球状结构四级结构：分子量较大的蛋白质分子往往是由多条肽链组成，这些多肽链本身都具有球形的三维结构，它们被叫做蛋白质的亚基，一般包含一条多肽链。

由少数亚基聚合而成的蛋白质称为寡聚蛋白；由几十个，甚至上千个亚基组成的蛋白质称为多聚蛋白质。

蛋白质的四级结构是指寡聚蛋白质中不同种类和数目的亚基在空间的排布及亚基之间的相互作用。

蛋白质定量分析方法分为二类：一类是利用蛋白质的共性，如含氮，含肽键和折射率等性质来测定蛋白质含量。

另一类是利用蛋白质中某些特定的氨基酸残基、芳香基团、酸性和碱性基团来测定蛋白质含量。

光谱法：紫外、荧光化学法：凯氏定氮法、双缩脲法、劳里法染料结合法：甲基橙、考马氏亮蓝G-250、溴甲酚绿和溴甲酚紫、荧光染料法生物分析法：免疫分析、酶法分析4．何谓米氏常数（Km ）有何意义km 为ES 复合物离解平衡常数，简称米氏常数一般只与酶的性质有关，而与酶的浓度无关。

不同的酶具有不同的km 值，如果一种酶有几种底物，则对每种底物，各有一个km 值。

km 的意义：（1）由米氏方程知：当[S]=km 时 因此，km 在数值上等于反应速度为最大反应速度值一半时底物的浓度，或者说km 是酶的一半活性部位被填充时底物的浓度。

（2）km 是ES 复合物结合强度的一个量度4132k k k k k m ][][m ax S k S m 2m axkm高代表弱结合；km低代表强结合。

对大多数酶来讲都是这样的，一般km小时酶的活性要比大时的活性高。

km对特定的酶来说是特异的，它是酶活性的标志。

5．为什么要将酶固定化常用的酶固定化方法有哪些酶的固定化是指通过某种方式将酶与载体结合，将具有催化活性酶保留或分布在一定的微环境下，从而使固定化酶易于从底物和产物中分离出来，这样可以使贵重的酶在流动系统或传感器上重复多次使用。

方法有：吸附、共价结合、静电结合、分子间交联、凝胶包埋、络合或金属结合6．酶法分析的对象包括哪些酶法分析的对象可以是：酶、底物、底物类似物、酶的活化剂或抑制剂等，总之，凡是可以影响酶催化反应的各种物质都有可能被分析。

7．酶电极的组成及类型酶电极经历3个发展阶段的特征为什么要实现酶在电极表面的直接电子转移酶电极属于生物传感器, 由固定化酶和具有传感功能的电极紧密偶合在一起而构成. 据酶电极响应的检测信号的不同可分为电位型、安培型、电导型等酶电极第一代: 酶层：１）GOD(Ox）+ glucose ——gluconolactone + GOD(Red)２) GOD(Red) + O2 ——GOD(Ox) + H2O2电极：H2O2 —— O2 + 2H+ + 2e反应结果，O2浓度减小，H2O2 浓度增大。

通过检测产物H2O2浓度的变化或氧的消耗量来测定底物。

1.溶解氧的变化可能引起电极响应的波动；2.由于氧的溶解度有限，当溶解氧贫乏时，响应电流明显下降，从而影响检出限；3．生物传感器的响应性能受溶液中pH 值及温度影响很大；4. 因检测电位太正，干扰（如 AA等)严重。

第二代：介体型酶生物传感器，它是以媒介体修饰剂为基础的电催化酶层：GOD（Ox）+ glucose--- → gluconolactone + GOD(Red)修饰层：GOD(Red)+ M(Ox)---- → GOD(Ox)+ M(Red)电极：M（Red）----→M(Ox)+ ne增加了化学修饰层。

化学修饰层的目的是为了扩大基体电极可测化学物质范围及提高测定的灵敏度。

基体电极经过修饰后，可以看成是一个改进了的信号转换器，这种修饰剂称为电子转移媒介体。

其作用是能促进电子传递过程，降低工作电位，以排除其它电活性物质的干扰。

第三代：酶在电极上的直接电催化，它利用酶与电极的直接电子转移，无需加入其他试剂，减少操作步骤，是真正意义上的无试剂生物传感器。

酶层：GOD（Ox）+ glucose →gluconolactone + GOD(Red)电极：GOD（Red）↔ GOD(Ox)+ne由于酶分子的电活性中心深埋在分子内部，且在电极表面吸附后易发生变形，所以酶与电极间难以直接进行电子转移。

到目前为止仅有过氧化物酶、氧化酶、脱氢酶、超氧化物歧化酶等少数几种分子量相对较小的酶，能够在电极上直接进行有效的电子转移。

8．核酸的分类及生物功能写出组成核酸的碱基名称和符号核酸（Nucleic Acid）是一类十分重要的生物大分子，它的主要功能是贮存、传达和表达生物体的遗传性状.分为两大类：脱氧核糖核酸（Deoxy-ribonucleic Acid，DNA）核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA）.DNA的生物功能：DNA是遗传信息的携带者，是基因表达的物质基础，其遗传信息是通过不同核苷酸的排列顺序而被贮存的.RNA的生物功能：翻译、转录DNA分子所含的信息，指导蛋白质的合成.嘌呤碱基有：腺嘌呤（Adenine, A）和鸟嘌呤(Guanine, G)，它们存在于DNA及RNA分子中。

嘧啶碱基有：胞嘧啶(Cytosine, C)，胸腺嘧啶(Thymine, T)，尿嘧啶(Uracil, U)，C 和T存在于DNA 中， C和 U存在于RNA中。

9．什么是生物芯片包括那些类型其特点和作用生物芯片：主要是采用原位制备或制备后交联等方法,将数目不等的探针分子如cDNA、寡核苷酸、多糖、多肽、蛋白质以及细胞或组织切片等生物样品,按设计序列固化于固相载体(硝酸纤维素膜、尼龙膜、聚丙稀酰胺膜或玻璃片等) ,然后与同位素或荧光素等活性物质标记的生物靶分子(核酸或蛋白质等) 进行杂交,通过激光共聚焦扫描仪或CCD ( charge - coupled device)扫描仪以及计算机分析软件对各待检物(DNA、细胞、蛋白质以及其他生物组分) 进行准确、快速的检测 ,最后通过计算机进行数据处理以得到大量综合信息。

包括：基因芯片、蛋白质芯片及芯片实验室蛋白质芯片: 蛋白质组学是通过对不同时间和空间发挥特定功能的蛋白质群体进行研究。

阐明生物体全部蛋白质的表达和功能模式。

包括鉴定蛋白质表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能及相互作用方式等。

从机体或细胞的蛋白质整体活动来揭示生命规律。

蛋白质芯片技术的出现和发展。

为蛋白组学研究提供了高通量的技术平台。

10．试从人类基因组项目（HUGP）的完成阐述生物分析化学是揭示生命奥妙的一个重要手段。

基因是DNA片段中核苷酸碱基特定的序列，从遗传学上讲，它代表了生物的遗传物质，是遗传的基本功能单位；从分子生物学上讲，基因是DNA双螺旋链上的一段，它负载着一定的遗传信息，并可在特定条件下表达这种信息，变成特定的生理功能。

在基因上载有组装蛋白质、细胞和组织等方面的遗传信息一个生物体的每个细胞都含有相同的基因，决定不同细胞和同一细胞在不同时间的差异是：在某个细胞或某个时间是那些基因在表达，即翻译出那些蛋白质。

人体有亿万个细胞，每个体细胞内含有23对染色体，性细胞核内只有23条染色体，比体细胞少一倍，故称体细胞为二倍体细胞，而性细胞为单倍体细胞。

一对染色体中的两条染色体所含基因的种类、数目和位置都是相同的.人的基因组存在三种类型的基因组合，它们是高度重复序列（在基因组中重复出现106以上），中等重复序列（重复103～105次之间）和单拷贝基因。

单拷贝基因在整个基因组中出现次数仅为一次或几次，绝大多数蛋白基因属此类基因.人是复杂的高等生物，人的基因组约含大约8万个基因，平均长度为1～ kb，比所有典型生物的基因组都要复杂。

生物分析化学必须以生物化学以及分析化学等作为基础内容包括:利用分析化学手段进行生命活性物质的分析（蛋白质，氨基酸，核酸，糖的分析）；利用生物化学技术所进行的分析（酶法分析，免疫分析等）11．讨论生物大分子的分离和纯化方法及其在生物分析中的作用。