浙江大学远程教育学院生物化学药课程作业必做

浙江大学远程教育学院生物化学（药） 课程作业（必做）第二章 蛋白质化学一、填空题1. 增加溶液的离子强度能使某种蛋白质的溶解度增高的现象叫做 盐溶 ，在高离子强度下使某种蛋白质沉淀的现象叫做 盐析 。2. 蛋白质是由氨基酸聚合成的高分子化合物，在蛋白质分子中，氨基酸之间通过 肽 键相连，蛋白质分子中的该键是由一个氨基酸的 氨基 与另一个氨基酸的 羧基 脱水形成的 共价键 。3. 蛋白质分子中常含有 色氨酸 、 酪氨酸 等氨基酸，故在 280nm 波长处有特征性光吸收，该性质可用来 测定蛋白质含量 。4. 当蛋白质受到一些物理因素或化学试剂的作用发生变性作用时，它的 生物学活性 会丧失，同时还伴随着蛋白质 溶解性 的降低和一些 理化 常数的改变等。5. 蛋白质平均含氮量为 16% ，组成蛋白质分子的基本单位是 氨基酸 ，但参与人体蛋白质合成的氨基酸共有 20 种,除 甘氨酸 和 脯氨酸 外，其它化学结构均属于 L-氨基酸 。6. 蛋白质分子中的二级结构的结构单元有：-螺旋 、 -折叠 、 -转角 、 无规卷曲 。7. 蛋白质 分子构象 改变而导致蛋白质分子功能发生改变的现象称为变构效应。引起变构效应的小分子称 变构效应剂 。8. 螺旋肽段中所有的肽键中的 -氨基 和 -羧基 均参与形成氢键，因此保持了 螺旋的最大 稳定 。氢键方向与螺旋轴 平行 。9. 蛋白质在处于大于其等电的 pH 环境中，带 负电荷 ，在电场中的向 正极 移动。反之，则向电场 负极 移动。10. 稳定和维系蛋白质三级结构的重要因素是 氢键 ，有 离子键 、疏水作用 及范德华力 等非共价键。11. 构成蛋白质四级结构的每一条肽链称为 亚基 。12. 蛋白质溶液是亲水胶体溶液，维持其稳定性的主要因素是 颗粒表面水化膜 及 表面带有同种电荷 。13.一级结构是蛋白质分子的基本结构，它是决定蛋白质 空间构想 的基础，而蛋白质的 空间构像 则是实现其生物学功能的基础。14. 根据理化性质天冬氨酸 Asp 和谷氨酸 Glu 属于 酸 性氨基酸；组氨酸His，赖氨酸 Lys，精氨酸 Arg；属于 碱 性氨基酸。二、填空题1.肽键：由蛋白质分子中氨基酸的 -羧基和另一个氨基酸的 -氨基脱水形成的共价键（-CO-NH-） ，又称酰胺键。 2.蛋白质一级结构：指肽链中通过肽键连接起来的氨基酸排列顺序，这种顺序是由基因上遗传信息所决定的。维系蛋白质一级结构的主要化学键为肽键，一级结构是蛋白质分子的基本结构，它是决定蛋白质空间结构的基础。 3.蛋白质的构象： 各种天然蛋白质分子的多肽链并非以完全伸展的线状形式存在，而是通过分子中若干单键的旋转而盘曲、折叠，形成特定的空间三维结构，这种空间结构称为蛋白质的构象。蛋白质的构象通常由非共价键（次级键）来维系。 4.蛋白质二级结构：是指蛋白质的多肽链主链原子局部的空间结构，但不包括与其他肽段的相互关系及侧链构像的内容。维系其的主要化学键是氢键。5.肽键平面：肽键不能自由旋转而使涉及肽键的 6 个原子共处于同一平面，称为肽单元或肽键平面。但由于 -碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的肽键平面可以做相对旋转。 6.-螺旋：是多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的有规律的螺旋构象，其结构特征为： 为一右手螺旋； 螺旋每圈包含 3.6 个氨基酸残基，螺距为 0.54nm； 螺旋以氢键维系。 7.-折迭：-折迭是由若干肽段或肽链排列起来所形成的扇面状片层构象，其结构特征为： 由若干条肽段或肽链平行或反平行排列组成片状结构； 主链骨架伸展呈锯齿状； 借相邻主链之间的氢键维系。 8.-转角：是多肽链 180回折部分所形成的一种二级结构，其结构特征为： 主链骨架本身以大约 180回折； 回折部分通常由四个氨基酸残基构成；构象依靠第一残基的-CO 基与第四残基的-NH 基之间形成氢键来维系。 9.无规则卷曲：多肽链的主链除了 -螺旋、-折迭、-转角外，还有一些无确定规律性的折叠方式，这种无确定规律的主链构象称为无规则卷曲。 10.蛋白质的三级结构：具有二级结构或域结构的一条肽链，由于其序列上相隔较远的氨基酸残基侧链的相互作用，而进行范围广泛的盘曲与折叠，形成包括主，侧链在内的空间排列，这种在一条多肽链中所有原子在空间的整体排布称为三级结构。 11.蛋白质的四级结构：是指蛋白质分子中亚基的立体排布，亚基间的相互作用与接触部位的布局。维系蛋白质四级结构的是氢键、盐键、范德华键、疏水键等非共价键。具有四级结构的蛋白质也叫寡聚蛋白。12.亚基：某些蛋白质作为一个表达特定功能的单位时，由两条以上的肽链组成，这些多肽链各自有特定的构象，这种肽链就称为蛋白质的亚基。 13.蛋白质的等电点：当蛋白质处于某一 pH 环境中，所带正、负电荷为零，呈兼性离子， 此时溶液的 pH 值被称为蛋白质的等电点.14.蛋白质变性：蛋白质在外界的一些物理因素或化学试剂因素作用下，其次级键遭到破坏，引起空间结构的改变，从而引起了理化性质的改变，丧失生物活性，但蛋白质的一级结构并没有被破坏，这种现象称为蛋白质变性。15.蛋白质沉淀：蛋白质分子相互聚集而从溶液中析出的现象称为沉淀。变性后的蛋白质由于疏水基团的暴露而易于沉淀，但沉淀的蛋白质不一定都是变性后的蛋白质。 16.盐析：向蛋白质溶液中加入高盐浓度的中性盐，使其脱水析出的现象。17.变构效应：蛋白质空间构象的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。具有变构效应的蛋白质称为变构蛋白，常有四级结构。以血红蛋白为例，一分子氧与一个血红素辅基结合，引起亚基构象变化，进而引进相邻亚基构象变化，更易与氧气结合。 18.肽:蛋白质是由若干氨基酸的氨基与羧基经脱水缩合而连接起来形成的长链化合物，一个氨基酸分子的 -羧基与另一个氨基酸分子的 -氨基在适当的条件下经脱水缩合即生成肽。三、问答题1什么是蛋白质的二级结构？它主要有哪几种？各有何特征？答：蛋白质二级结构是指多肽链主链原子的局部空间排布，不包括侧链的构象。它主要有 螺旋、 折叠、 转角和无规卷曲四种。在 螺旋结构中，多肽链主链围绕中心轴以右手螺旋方式旋转上升，每隔 3.6 个氨基酸残基上升一圈。氨基酸残基的侧链伸向螺旋外侧。每个氨基酸残基的亚氨基上的氢与第四个氨基酸残基羰基上的氧形成氢键，以维持 螺旋稳定。在 折叠结构中，多肽链的肽键平面折叠成锯齿状结构，侧链交错位于锯齿状结构的上下方。两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段平行排列，通过链间羰基氧和亚氨基氢形成氢键，维持 折叠构象稳定。在球状蛋白质分子中，肽链主链常出现 180回折，回折部分称为 转角。 转角通常有 4 个氨基酸残基组成，第二个残基常为辅氨酸。无规卷曲是指肽链中没有确定规律的结构。2什么是蛋白质变性？变性与沉淀的关系如何？答：在某些理化因素作用下，蛋白质的空间构象受到破坏，使其理化性质改变和生物活性丧失，这就是蛋白质变性。蛋白质变性后疏水侧链暴露，肽链可相互缠绕而聚集，分子量变大，易从溶液中析出，这就是蛋白质沉淀。可见变性的蛋白易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀但并没有变性现象。3. 简述蛋白质空间结构答：蛋白质的空间结构包括：蛋白质的二级结构：蛋白质的二级结构是指蛋白质多肽链主链原子局部的空间结构，但不包括与其他肽段的相互关系及侧链构象的内容，蛋白质的二级结构主要包括：-螺旋，-折迭，-转角及无规卷曲等几种类型。维系蛋白质二级结构的主要化学键是氢键。蛋白质的三级结构：蛋白质的三级结构是指蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排布，也就是一条多肽链的完整的三维结构。维系三级结构的化学键主要是非共价键（次级键） ，如疏水键、氢键、盐键、范氏引力等，但也有共价键，如二硫键等。蛋白质的四级结构：就是指蛋白质分子中亚基的立体排布，亚基间的相互作用与接触部位的布局。维系蛋白质四级结构的是氢键、盐键、范氏引力、疏水键等非共价键。第三章 核酸化学一、填空题 1.组成 RNA 和 DNA 的碱基不同之处是 DNA_中含有 T，而 RNA 则含有 U，戊糖不同之处是 DNA_中含有脱氧核糖，而 RNA 则含有核糖 _。2.构成核酸一级结构的基本化学键是 磷酸二酯键 ，它是由前一核苷酸的戊糖的 3位羟基 与后一核苷酸上的 5位磷酸 基形成的 磷酸酯 键。3核酸分子游离磷酸基末端称 5 端，另一端则呈现游离的 3 羟基端。4核酸的一级结构即 指其结构中核苷酸的排列次序 。5碱基配对规律是_A_和_T_之间因形成 两 个氢键而配对； C 和_G_之间因形成 三 个氢键而配对。6.维持 DNA 双螺旋结构稳定的主要因素是_氢键_ 和_ 碱基堆积力_。7.DNA 双螺旋结构中，其基本骨架是_核糖 和_核酸 ，而碱基朝向_内 侧，碱基间以 _氢键 相连。8tRNA 的二级结构是 “三叶草” 形，其 3端为_-CCA-OH_ 结构，其作用是_ 结合和携带氨基酸 _ ,又被称为_ 氨基酸臂或氨基酸柄 _。9. 组成 DNA 的基本核苷酸是 dAMP 、 dGMP 、 dCMP 、 dTMP 四种。组成 RNA 的基本核苷酸是 AMP 、GMP 、 CMP 和 UMP 四种。10. 稳定的 B-型双螺旋结构的参数是：螺旋直径为 2 nm， 螺距为 3.4 nm。螺旋每一周包含了 10 个碱基（对） ，所以每个碱基平面之间的距离为 0.34 。11. 在真核生物中，DNA 主要存在于 细胞核中 中，是遗传信息的 贮存和携带者 ；RNA 则主要存在于 细胞质 中，参与遗传信息表达的 各个过程 2、名词解释 1.核酸的一级结构：核酸的一级结构是指其结构中核苷酸的排列次序。在庞大的核酸分子中，各个核苷酸的唯一不同之处仅在于碱基的不同，因此核苷酸的排列次序也称碱基排列次序。 2.磷酸二酯键 ：核苷酸连接成为多核苷酸链时具有严格的方向性，前一核苷酸的 3-OH 与下一位核苷酸的 5 -位磷酸间脱水形成 3、5- 磷酸酯键，该键称为磷酸二酯键，它是形成核酸一级结构的主要化学键。 3.DNA 双螺旋结构：大多数生物的 DNA 分子都是双链的，而且在空间形成双螺旋结构。DNA 分子是由两条长度相同、方向相反的多聚脱氧核糖核苷酸链平行围绕同一“想象中”的中心轴形成的双股螺旋结构。二链均为右手螺旋。两条多核苷酸链中，脱氧核糖和磷酸形成的骨架作为主链位于螺旋外侧，而碱基朝向内侧。两链朝内的碱基间以氢键相连，使两链不至松散。4.碱基互补规律：腺嘌呤与胸腺嘧啶以二个氢键配对相连；鸟嘌呤与胞嘧啶以三个氢键相连，使碱基形成了配对。这种严格的配对关系称为碱基互补规律。 5.碱基平面 ：DNA 双螺旋结构中配对的碱基一般处在同一个平面上，称碱基平面，它与双螺旋的长轴垂直。 6.DNA 变性 ：DNA 分子内部的双螺旋结构被破坏，解链为单链，DNA 将失去原有的空间结构，虽然此时不伴有共价键的断裂，但其空间结构的改变，将造成核酸的理化性质与生物学功能也随之改变，这种现象称为变性。 7.DNA 复性：DNA 的变性是可以可逆的。当去掉外界的变性因素，被解开的两条链又可重新互补结合，恢复成原来完整的 DNA 双螺旋结构分子。这一过程称为 DNA 复性。 8.DNA 变性温度（Tm 值）：通常将解链曲线的中点，即紫外吸收值达最大值的 50 %时的温度称为解链温度，又称为熔点（Tm） 。在 Tm 时，DNA 分子中 50 %的双螺旋结构被破坏。Tm 的高低取决于 DNA 中所含的碱基组成。G-C 碱基对越多，Tm 就越高，反之，A-T 对越多，Tm 就越低。 9.DNA 增色效应：DNA 变性的表现有：粘度降低、某些颜色反应增强、更加具有标志性的是在波长 260 nm 处的紫外吸收（即 A260 ）增强，称为增色效应。 10.核酸分子杂交 ：两条来源不同的单链核酸（DNA 或 RNA）,只要它们有大致相同的互补碱基顺序，经退火处理即可复性，形成新的杂种双螺旋，这一现象称核酸分子杂交。 11. 核酶：具有自身催化作用的 RNA 称为核酶，核酶通常具有特殊的分子结构，如锤头结构。三、问答题 1. 比较试简述 DNA、RNA 在分子组成上的特点答：组成 RNA 的碱基是 A、G、C、U，而组成 DNA 的碱基是 A、G、C、T。 戊糖不同之处是 RNA 含有核糖，而 DNA 含有脱氧核糖。组成 RNA 的基本核苷酸分别是 AMP、GMP、CMP和 UMP 四种。 组成 DNA 的基本核苷酸是 dAMP、dGMP、dCMP、dTMP 四种。RNA 分子是单链结构，DNA 有两条脱氧核苷酸链反向平行组成。2. 试简述核苷酸的组成成分，以及各组成成分的连接方式答：核苷酸由核苷与磷酸所组成。每分子核苷酸中都含有有机含氮碱、核糖和磷酸各一分子。核苷是由核糖（或脱氧核糖）与碱基缩合而成的糖苷。核糖的第一位碳原子（C 1）与嘌呤碱的第九位氮原子（N 9）相连接，或与嘧啶碱的第一位氮原子（N 1）相连，这种 C-N 连接键一般称为 N-糖苷键。核苷与磷酸通过酯键缩合 。尽管核糖结构上游离的-OH（如 C2、C 3、C 5及脱氧核糖上的 C3、C 5）均能参与发生酯化反应,生成 C3- 或 C5-核苷酸 ,但生物体内的核苷酸组成中多数是 5-核苷酸，即磷酸基大多是与核糖的 C5- 连接的。3. 简述 DNA 双螺旋结构模型要点答：（1）DNA 分子是由两条长度相同、方向相反的多聚脱氧核糖核苷酸链平行围绕同一“想象中”的中心轴形成的双股螺旋结构。二链均为右手螺旋。 （2）两条多核苷酸链中，脱氧核糖和磷酸形成的骨架作为主链位于螺旋外侧，而碱基朝向内侧。两链朝内的碱基间以氢键相连，使两链不至松散。（3）碱基间的氢键形成有一定的规律：即腺嘌呤与胸腺嘧啶以二个氢键配对相连；鸟嘌呤与胞嘧啶以三个氢键相连（即 A=T，GC） 。这种碱基配对规律造成了碱基互补。它们一般处在一个平面上，称碱基平面，它与纵轴垂直。正因为两链间的碱基是互补的，所以两链的核苷酸排列次序也是互补的，即两链互为互补链。当知道一条链的一级结构，另一条互补链也就被确定。第四章 酶一、填空题1. 酶与非酶催化剂比较具有以下特点： 高度催化效率 ； 高度专一性 ； 对反应条件高度敏感 ； 活性可被调节控制 。2. 反竞争性抑制作用，抑制剂只能和 ES 结合，如以 1/v 对 1/S作图，呈现 相同斜率的直线 ，Km 减小 ，Vmax 降低 。3. 变构酶的协同效应有 正协同效应 和 负协同效应 以及同促协同效应 和 异促协同效应 等类型。4. 酶促反应受 酶浓度 、 底物浓度 、 温度 、 PH 、 激活剂 和 抑制剂 等影响。5. 根据与酶蛋白结合的 牢固程度 不同，辅助因子可分为 辅酶 和 辅基 两种。6. 酶分子中的必需基团在某些化学物质的作用下发生改变，引起酶活性的 降低或丧失 称为抑制作用。按照抑制剂的抑制作用，可将其分为 不可逆作用 和 可逆作 用两大类。7. 非竞争性抑制的特点是非竞争性抑制剂的化学结构与底物的分子结构 不一定相似 ；底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位 相结合 ；当底物浓度的改变时抑制程度 不变 ；动力学参数：Km 值 不变 ，Vm 值 降低 。二、名词解释1.酶的辅助因子： 指结合酶的非蛋白质部分，主要有小分子有机化合物及某些金属离子。小分子有机化合物根据它们与酶蛋白的亲和力大小，又分辅基和辅酶两种。前者与酶蛋白亲和力大，后者亲和力小。辅基和辅酶在酶促反应过程中起运载底物的电子、原子或某些化学基团的作用。常见的辅基和辅酶分子中多数含有 B 族维生素成分。 2.活性中心：酶分子中与催化作用密切相关的结构区域称活性中心。活性中心的结构是酶分子中在空间结构上比较靠近的少数几个氨基酸残基或是这些残基上的某些基团，在一级结构上可能位于肽链的不同区段，甚至位于不同的肽键上，通过折叠、盘绕而在空间上相互靠近。 3.酶原激活： 指无活性的酶的前体转变成有活性酶的过程。酶原激活在分子结构上是蛋白质一级结构和空间构象改变的过程。4.酶的竞争性抑制：I 与 S 竞争和酶活性中心结合，从而排挤了酶对 S 的催化作用。I常具有与 S 相似的分子结构，与酶结合是可逆的，提高S，抑制作用可被减弱或解除。竞争性抑制剂使酶反应的 Km 值增大，而不改变 Vmax 值。5.酶的共价修饰：酶蛋白分子中的某些基团可以在其他酶的催化下发生共价键的改变，从而导致酶活性的改变，称为共价修饰调节 6.酶的变构效应：某些代谢物能与变构酶分子上的变构部位特异性结合，使酶的分子构象发生改变，从而改变酶的催化活性以及代谢反应的速度，这种调节作用就称为变构调节。 7.同工酶：能催化相同的化学反应，但其分子组成及结构不同，理化性质和免疫学性质彼此存在差异的一类酶。它们可以存在于同一种属的不同个体，或同一个体的不同组织器官，甚至存在于同一细胞的不同亚细胞结构中。8.酶：酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质及核酸，又称为生物催化剂。绝大多数酶是蛋白质,少数是核酸 RNA，后者称为核酶。9.辅酶：与酶蛋白疏松结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅酶。10.辅基： 与酶蛋白牢固结合并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为辅基。 11.酶的抑制剂 ：酶分子中的必需基团在某些化学物质的作用下发生改变，引起酶活性的降低或丧失称为抑制作用（Inhibition） 。能对酶起抑制作用的称为抑制剂（inhibitor）12.酶的可逆抑制作用：抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。13.限速酶 ：可以通过改变其催化活性而使整个代谢反应的速度或方向发生改变的酶就称为限速酶或关键酶。14.酶的协同效应： 当变构酶的一个亚基与其配体（底物或变构剂）结合后，能够通过改变相邻亚基的构象而使其对配体的亲和力发生改变，这种效应就称为变构酶的协同效应。 三、问答题1. 论述酶的作用的特点答：酶作为催化剂，它具有一般催化剂的共同性质：（1）只能催化热力学上允许进行的反应，对于可逆反应，酶只能缩短反应达到平衡的时间，但不改变平衡常数；（2）酶也是通过降低化学反应的活化能来加快反应速度；（3）酶在反应中用量很少，反应前后数量、性质不变。酶的特殊催化性质：（1）高度的催化效率，酶通过其特有的作用机制，比一般催化剂更有效地降低反应的活化能， ；（2）高度的作用专一性，酶对作用的反应物有严格要求，其中还包括催化底物发生反应的类型和方式。：（3）酶活性对反应条件具有高度敏感性，酶的化学本质是蛋白质，所有能使蛋白质发生变性的理化因素，均能导致酶的失活；（4）催化活性可被调节控制，酶的作用无论是在体内或体外，都是可以调节控制的。酶的这一特性是保证生命有机体维持正常的代谢速率，以适应生理活动需要的根本前提。2.酶的竞争抑制作用与非竞争性抑制作用有何区别？答：竞争性抑制 非竞争性抑制 机 理 I 与 S 竞争与酶活性中心结合，排挤了 E 对 S 的催化作用I 在 E 分子中结合的位置不是结合S 的位置，E 对 S 的结合不影响 E 和 I的结合。 I 结 构 I 常具有与 S 相类似的结构 I 的分子结构与 S 分子无关 抑制行为 提高S，可减弱或解除抑制作用抑制作用不能因提高S而改变 动力学特征 Km 值增大，Vmax 不变 K