生物化学简明教程(第四版)课后习题及答案

1、1绪论1.生物化学研究的对象和内容是什么？解答：生物化学主要研究：1生物机体的化学组成、生物分子的结构、性质及功能；2生物分子分解与合成及反响过程中的能量变化；3生物遗传信息的储存、传递和表达；4生物体新陈代谢的调节与控制。2你已经学过的课程中哪些内容与生物化学有关。提示：生物化学是生命科学的根底学科，注意从不同的角度，去理解并运用生物化学 的知识。3说明生物分子的元素组成和分子组成有哪些相似的规侓。解答：生物大分子在元素组成上有相似的规侓性。碳、氢、氧、氮、磷、硫等6种是蛋白质、核酸、糖和脂的主要组成元素。碳原子具有特殊的成键性质，即碳原子最外层的4个电子可使碳与自身形成共价单键、共价双键和

2、共价三键， 碳还可与氮、氧和氢原子形成共价键。碳与被键合原子形成 4个共价键的性质，使得碳骨架可形成线性、分支以及环状的多 种多性的化合物。特殊的成键性质适应了生物大分子多样性的需要。氮、O氧、硫、磷元素构II成了生物分子碳骨架上的氨基一NH2、羟基一0H、羰基C、羧基一COOH巯基一SH、磷酸基一PQ丨等功能基团。这些功能基团因氮、硫和磷有着可变的氧化数及 氮和氧有着较强的电负性而与生命物质的许多关键作用密切相关。生物大分子在结构上也有着共同的规律性。生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价键聚合成链状，其主链骨架呈现周期性重复。构成蛋白质的构件是20种根本氨基酸。氨基酸之间通过肽键相连。

3、肽链具有方向性N端tC端，蛋白质主链骨架呈“肽单位重复；核酸的构件是核苷酸,核苷酸通过3' , 5 '-磷酸二酯键相连，核酸链也具有方向性(5 '、t 3 '),核酸的主链骨架呈“磷酸-核糖或脱氧核糖重复；构成脂质的构件 是甘油、脂肪酸和胆碱，其非极性烃长链也是一种重复结构；构成多糖的构件是单糖，单糖间通过糖苷键相连，淀粉、纤维素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重复。2 蛋白质化学1用于测定蛋白质多肽链 N端、C端的常用方法有哪些？根本原理是什么？解答：1N-末端测定法：常采用2,4 二硝基氟苯法、Edman降解法、丹磺酰氯法。 2,4 二硝基氟苯 QNFB或FD

4、NB)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与 2,4 二硝基氟苯2,4 DNFB丨反响San ger反响，生成DNP 多肽或DNP 蛋白质。由于DNFB 与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNP 多肽经酸水解后，只有 N末端氨基酸为黄色DNP 氨基酸衍生物，其余的都是游离氨基酸。 丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与与丹磺酰氯DNS Cl丨反响生成DNS 多肽或DNS 蛋白质。由于DNS与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNS 多肽经酸水解后，只有N末端氨基酸为强烈的荧光物质DNS 氨基酸，其余的都是游离氨基酸。 苯异硫氰酸脂 PITC 或 Edman 降解法：多肽或蛋白质

5、的游离末端氨基与异硫氰 酸苯酯PITC丨反响Edman反响，生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白质。在酸性有机溶剂中 加热时，N 末端的PTC 氨基酸发生环化，生成苯乙内酰硫脲的衍生物并从肽链上掉下来， 除去N 末端氨基酸后剩下的肽链仍然是完整的。 氨肽酶法： 氨肽酶是一类肽链外切酶或叫外肽酶， 能从多肽链的 N 端逐个地向里切。根据不同的反响时间测出酶水解释放的氨基酸种类和数量，按反响时间和残基释放量作动力学曲线，就能知道该蛋白质的 N 端残基序列。2C末端测定法：常采用肼解法、复原法、羧肽酶法。肼解法：蛋白质或多肽与无水肼加热发生肼解，反响中除 C 端氨基酸以游离形式存 在外，其他氨基酸都转变为相应

6、的氨基酸酰肼化物。 复原法：肽链C端氨基酸可用硼氢化锂复原成相应的a氨基醇。肽链完全水解后，代表原来C末端氨基酸的 a氨基醇，可用层析法加以鉴别。 羧肽酶法：是一类肽链外切酶，专一的从肽链的C末端开始逐个降解，释放出游离的氨基酸。 被释放的氨基酸数目与种类随反响时间的而变化。 根据释放的氨基酸量 摩尔 数与反响时间的关系，便可以知道该肽链的c末端氨基酸序列。2测得一种血红蛋白含铁 0.426%，计算其最低相对分子质量。一种纯酶按质量计算含 亮氨酸 1.65% 和异亮氨酸 2.48% ，问其最低相对分子质量是多少？解答 ： 1血红蛋白：最低相对分子质量二铁的相对原子质量铁的百分含量55.8 酶1

7、00=100 131000.426因为亮氨酸和异亮氨酸的相对分子质量相等，所以亮氨酸和异亮氨酸的残基数之比为:2个亮氨酸，3个异亮氨酸。1.65%:2.48%=2：3，因此31该酶分子中至少含有Mr 最低 15900一曰斤 3 131：65 100 “ccc2.48Mr 最低159003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，在pH ;2血清清蛋白，在pH ;3a脂蛋白，在pH和pH;解答：1胃蛋白酶V环境，带负电荷，向正极移动；2血清清蛋白V环境，带负电荷，向正极移动；3a脂蛋白环境，带正电荷，向负极移动；a脂蛋白V环境，带负电荷，向正极

8、移动。4何谓蛋白质的变性与沉淀？二者在本质上有何区别？解答：蛋白质变性的概念：天然蛋白质受物理或化学因素的影响后，使其失去原有的生物活性，并伴随着物理化学性质的改变，这种作用称为蛋白质的变性。变性的本质：分子中各种次级键断裂，使其空间构象从紧密有序的状态变成松散无序 的状态，一级结构不破坏。蛋白质变性后的表现： ？生物学活性消失；？理化性质改变：溶解度下降，黏度增加，紫外吸收增加，侧链反响增强，对酶的作用敏感，易被水解。蛋白质由于带有电荷和水膜，因此在水溶液中形成稳定的胶体。如果在蛋白质溶液中参加适当的试剂，破坏了蛋白质的水膜或中和了蛋白质的电荷，那么蛋白质胶体溶液就不稳定而出现沉淀现象。沉淀

9、机理：破坏蛋白质的水化膜，中和外表的净电荷。蛋白质的沉淀可以分为两类：1可逆的沉淀：蛋白质的结构未发生显著的变化，除去引起沉淀的因素，蛋白质仍 能溶于原来的溶剂中，并保持天然性质。如盐析或低温下的乙醇或丙酮短时间作用蛋白质。2不可逆沉淀：蛋白质分子内部结构发生重大改变，蛋白质变性而沉淀，不再能溶 于原溶剂。如加热引起蛋白质沉淀，与重金属或某些酸类的反响都属于此类。蛋白质变性后，有时由于维持溶液稳定的条件仍然存在，并不析出。因此变性蛋白质 并不一定都表现为沉淀，而沉淀的蛋白质也未必都已经变性。5以下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/L HCI 3

10、-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基。 3不含二硫键的蛋白质的可逆变性。假设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。 5在甲硫氨酸残基羧基侧水解肽键。6在赖氨酸和精氨酸残基侧水解肽键。解答 ： 1异硫氰酸苯酯； 2丹黄酰氯； 3脲； - 巯基乙醇复原二硫键； 4胰 凝乳蛋白酶；5CNBr ； 6胰蛋白酶。6由以下信息求八肽的序列。1酸水解得 Ala， Arg， Leu， Met， Phe， Thr， 2Val。2San ger 试剂处理得 DNP-Ala。3胰蛋白酶

11、处理得 Ala，Arg，Thr和Leu，Met，Phe, 2VaI。当以Sanger试剂处 理时分别得到 DNP-Ala 和 DNP-Val。4溴化氰处理得 Ala，Arg，高丝氨酸内酯，Thr，2Val，和Leu，Phe，当用Sa nger 试剂处理时，分别得 DNP-Ala 和 DNP-Leu。解答：由2推出N末端为Ala ;由3推出Vai位于N端第四，Arg为第三，而 Thr为第二；溴化氰裂解，得出 N端第六位是Met，由于第七位是 Leu，所以Phe为第八； 由4，第五为 Vai。所以八肽为： Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe 。7个a螺旋片段含有180个

12、氨基酸残基，该片段中有多少圈螺旋？计算该a-螺旋片段的轴长。解答：180/3.6=50圈，50X0.54=27nm，该片段中含有 50圈螺旋，其轴长为 27nm。&当一种四肽与FDNB反响后，用水解得到 DNP-Val及其他3种氨基酸；当这四肽用 胰蛋白酶水解时发现两种碎片段；其中一片用LiBH4下标复原后再进行酸水解，水解液内有氨基乙醇和一种在浓硫酸条件下能与乙醛酸反响产生紫红 色产物的氨基酸。 试问这四肽的一级结构是由哪几种氨基酸组成的？解答：1四肽与FDNB反响后，用水解得到DNP-Val，证明N端为Val。2LiBH 4复原后再水解，水解液中有氨基乙醇，证明肽的C端为Gly。3

13、水解液中有在浓 H2SO4条件下能与乙醛酸反响产生紫红色产物的氨基酸，说明此氨基酸为Trp。说明C端为Gly Trp4根据胰蛋白酶的专一性，得知N端片段为Val Arg Lys，以1、 2、 3结果可知道四肽的顺序： N Val Arg Lys Trp GlyC。9. 概述测定蛋白质一级结构的根本步骤。解答 ：1测定蛋白质中氨基酸组成。 2蛋白质的 N 端和 C 端的测定。3应用两种或两种以上不同的水解方法将所要测定的蛋白质肽链断裂，各自得到一 系列大小不同的肽段。4别离提纯所产生的肽，并测定出它们的序列。5从有重叠结构的各个肽的序列中推断出蛋白质中全部氨基酸排列顺序。 如果蛋白质含有一条以上

14、的肽链，那么需先拆开成单个肽链再按上述原那么确定其一级结 构。如是含二硫键的蛋白质， 也必须在测定其氨基酸排列顺序前， 拆开二硫键， 使肽链分开， 并确定二硫键的位置。拆开二硫键可用过甲酸氧化，使胱氨酸局部氧化成两个半胱氨磺酸。3 核酸1电泳别离四种核苷酸时，通常将缓冲液调到什么pH ?此时它们是向哪极移动？移动的快慢顺序如何 ? 将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时， 应将溶液调到什么 pH？ 如果用逐渐降低 pH 的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱别离，其洗脱 顺序如何？为什么？解答：电泳别离4种核苷酸时应取pH3.5的缓冲液，在该 pH时，这4种单核苷酸 之间所带负电荷差异较大

15、， 它们都向正极移动， 但移动的速度不同， 依次为： UMP>GMP>AMP>CMP : 应取，这样可使核苷酸带较多负电荷，利于吸附于阴离子交换 树脂柱。虽然时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过高对别离不利。当不考虑树脂的非极性吸附时， 根据核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度， 那么洗脱顺序为 CMP>AMP> GMP > UMP ，但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附，嘌呤碱基的非 极性吸附是嘧啶碱基的 3 倍。静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为：CMP>AMP > UMP >GMP 。2为什么 DNA 不易

16、被碱水解，而 RNA 容易被碱水解 ?解答：因为 RNA 的核糖上有 2-OH 基， 在碱作用下形成 2,3-环磷酸酯， 继续水解产生 2-核苷酸和 3-核苷酸。 DNA 的脱氧核糖上无 2 -OH 基，不能形成碱水解的中间产物，故对 碱有一定抗性。3. 个双螺旋DNA分子中有一条链的成分， 请推测这一条链上的T和C的情况。 互补链的A , G , T和C的情况。解答:T + C = 1 - -.24 =:，。4. 对双链DNA而言，假设一条链中，那么互补链中和整个 DNA分子中(A+G)/(T+C) 分别等于多少？ 假设一条链中，那么互补链中和整个 DNA分子中(A + T)/(G + C)

17、分别等于 多少 ？解答： 设DNA的两条链分别为 a和B那么：A尸T p, T尸A p, G a C p, C a G b,因 为：(A 汁 G «)/ T a C a= (T p+ Cb" A G p， 所以互补链中A G p/ T C p；在 整个 DNA 分子中，因为 A = T , G = C,所以，A + G = T + C , A + G/ T + C= 1 ; 假设同1，贝U A a+ T «= T p+ A p, G»+ C a= C 廿 G p,所以，A a+ T a/ Ga+ C a= A p+ T p/Gb+ C p= 0.7 ;在

18、整个 DNA 分子中，A 卄 T a A 叶 T p/ G 卄Ca+ G p+C p= 2 A a Ta /2 Ga+Ca5. T7噬菌体DNA(双链B-DNA)的相对分子质量为 2.5 M07，计算DNA链的长度(设核苷酸对的平均相对分子质量为640。解答：0.34 x2.5 X07/640= 1.3 X104nm = 13 卩。6. 如果人体有1014个细胞，每个体细胞的 DNA含量为6.4 XI09个碱基对。试计算人 体DNA的总长度是多少？是太阳一地球之间距离 2.2 M09 km的多少倍？双链 DNA 每1000个核苷酸重1 >10-18g，求人体DNA的总质量。解答：每个体细

19、胞的 DNA的总长度为：6.4 109 X0.34nm = 2.176 10叉nm =，人体 内所有体细胞的 DNA的总长度为：X1014 = 2.176 10km，这个长度与太阳一地球之间距离 2.2 XI09 km相比为：2.1761011/2.2109 = 99 倍，每个核苷酸重 1 XI0-18g/1000 = 10-21g,所以，总 DNA 6.4 X023 X10-21 = 6.4 X02 = 640g。7. 有一个X噬菌体突变体的 DNA长度是15 ym,而正常X噬菌体DNA的长度为17 叫 计算突变体 DNA 中丧失掉多少碱基对？解答：17-5x103/0.34 = 5.88

20、X103bp8. 概述超螺旋 DNA 的生物学意义。解答 ： 超螺旋 DNA 比松弛型 DNA 更紧密,使 DNA 分子的体积更小,得以包装在细胞内； 超螺旋会影响双螺旋分子的解旋能力 ，从而影响到DNA与其他分子之间的相 互作用； 超螺旋有利于DNA的转录、复制及表达调控。9. 为什么自然界的超螺旋DNA 多为负超螺旋？解答：环状DNA自身双螺旋的过度旋转或旋转缺乏都会导致超螺旋，这是因为超螺旋 将使分子能够释放由于自身旋转带来的应力。 双螺旋过度旋转导致正超螺旋, 而旋转缺乏将 导致负超螺旋。虽然两种超螺旋都能释放应力，但是负超螺旋时，如果发生DNA解链即氢链断开，局部双螺旋分开就能进一步

21、释放应力，而DNA专录和复制需要解链。因此自然界环状DNA采取负超螺旋，这可以通过拓扑异构酶的操作实现。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：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。 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。 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。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。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

22、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。 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。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。11. 如何看待 RNA 功能的多样性 ?它的核心作用是什么 ?解答：RNA的功能主要有： 控制蛋白质合成； 作用于RNA转录后加工与修饰； 参与细胞功能的调节； 生物催化与其他细胞持家功能； 遗传信息的加工； 可能是 生物进化时比蛋白质和 DNA更早出现的生物大分子。其核心作用是既可以作

23、为信息分子又可 以作为功能分子发挥作用。12什么是 DNA 变性？ DNA 变性后理化性质有何变化？解答：DNA双链转化成单链的过程称变性。引起DNA变性的因素很多，如高温、超声波、强酸、强碱、有机溶剂和某些化学试剂如尿素，酰胺)等都能引起变性。 DNA变性后的理化性质变化主要有： 天然DNA分子的双螺旋结构解链变成单链的无规那么线团，生物学活 性丧失； 天然的线型 DNA分子直径与长度之比可达 1 : 10,其水溶液具有很大的黏度。 变性后，发生了螺旋-线团转变，黏度显著降低； 在氯化铯溶液中进行密度梯度离心，变性后的DNA浮力密度大大增加，故沉降系数S增加；DNA变性后，碱基的有序堆积被破

24、坏，碱基被暴露出来，因此，紫外吸收值明显增加，产生所谓增色效应。DNA分子具旋光性，旋光方向为右旋。由于DNA分子的高度不对称性，因此旋光性很强，其a = 150 。当DNA分子变性时，比旋光值就大大下降。13哪些因素影响 Tm 值的大小？解答：影响Tm的因素主要有： G-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。在柠檬酸钠溶液(1 XSSC)中，经验公式为： G+C % =TmX。 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。 溶液的pH。

25、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，常在凝胶中参加NaOH以维持变性关态。 变性剂。甲酰胺、尿素、甲醛等可破坏氢键，阻碍碱堆积，使Tm下降。对单链DNA进行电泳时，常使用上述变性剂。14哪些因素影响 DNA 复性的速度？解答：影响复性速度的因素主要有：复性的温度，复性时单链随机碰撞，不能形成碱基配对或只形成局部碱基配对时， 在较高的温度下两链重又别离， 经过屡次试探性碰撞才 能形成正确的互补区。所以，核酸复性时温度不宜过低，Tm-25 C是较适宜的复性温度。单链片段的浓度，单链片段浓度越高，随机碰撞的频

26、率越高，复性速度越快。单链片段的长度，单链片段越大，扩散速度越慢，链间错配的概率也越高。因面复性速度也越慢，即 DNA的核苷酸对数越多，复性的速度越慢，假设以C0为单链的初始浓度，t为复性的时间，复性达一半时的C0t值称Gt 1/2，该数值越小，复性的速度越快。单链片段的复杂度，在片段大小相似的情况下， 片段内重复序列的重复次数越多， 或者说复杂度越小， 越容易形成 互补区，复性的速度就越快。真核生物DNA的重复序列就是复生动力学的研究发现的，DNA的复杂度越小，复性速度越快。15概述分子杂交的概念和应用领域。解答：在退火条件下，不同来源的DNA互补区形成双链，或 DNA单链和RNA单链的互补

27、区形成DNA-RNA杂合双链的过程称分子杂交。通常对天然或人工合成的 DNA或 RNA片段进 行放射性同位素或荧光标记，做成探针，经杂交后，检测放射性同位素或荧光物质的位置， 寻找与探针有互补关系的DNA或 RNA直接用探针与菌落或组织细胞中的核酸杂交，因未改变核酸所在的位置， 称原位杂交技术。将核酸直接点在膜上， 再与探针杂交称点杂交， 使用 狭缝点样器时， 称狭缝印迹杂交。 该技术主要用于分析基因拷贝数和转录水平的变化， 亦可 用于检测病原微生物和生物制品中的核酸污染状况。杂交技术较广泛的应用是将样品DNA切割成大小不等的片段，经凝胶电泳别离后，用杂交技术寻找与探针互补的DNA片段。由于凝

28、胶机械强度差，不适合于杂交过程中较高温度和较长时间的处理，Southern 提出一种方法，将电泳别离的 DNA片段从凝胶转移到适当的膜如硝酸纤维素膜或尼龙膜上，在进行杂交操作，称 Southern 印迹法，或 Southern 杂交技术。随后， Alwine 等提出将电泳别离 后的变性 RNA吸印到适当的膜上再进行分子杂交的技术，被戏称为Northern 印迹法，或Northern 杂交。分子杂交广泛用于测定基因拷贝数、基因定位、确定生物的遗传进化关系 等。Southern杂交和Northern杂交还可用于研究基因变异，基因重排，DNA多态性分析和疾病诊断。杂交技术和PCR技术的结合，使检出含

29、量极少的 DNA成为可能。促进了杂交技术 在分子生物学和医学领域的广泛应用。DNA芯片技术也是以核酸的分子杂交为根底的。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根底主要有：用凝胶电泳别离DNA单链片段时，小片段移动，大片段移动慢，用适当的方法可别离分子大小仅差一 个核苷酸的DNA片段。 用适宜的聚合酶可以在试管内合成单链DNA模板的互补链。反响体系中除单链模板外，还应包括适宜的引物，4种脱氧核苷三磷酸和假设干种适量的无机离子。如果在 4 个试管中

30、分别进行合成反响， 每个试管的反响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-CCATCGTT俩种片段。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方法，是在上述 4个试管中按 一定比例分别参加一种相应的2,3 -双脱氧核苷三磷酸ddNTP,由于dd

31、NTP的3位无-0H,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那么链的合成中断，如果是 dAMP那么链 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， 那么 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， 终止反响后 4 管反响物

32、可在同一泳道电泳， 用激光扫描收集电泳信号， 经电脑 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。随后开展了与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 rRN

33、A 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。4糖类的结构与功能1.书写 -D-吡喃葡萄糖，L-(-)葡萄糖，-D- (+)吡喃葡萄糖的结构式，并说明D、+、-；各符号代表的意义。解答：书写单糖的结构常用D L; d或(+)、l或(-)；、 表示。D-、L-是人为规定的单糖的构型。是以D-、L-甘油醛为参照物，以距醛基最远的不对称碳原子为准，羟基在左面的为L构型，羟基在右的为 D构型。单糖由于具有不对称碳原子，可使平面偏振光的偏振面发生一定角度的旋转，这种性质称为旋光性。其旋转角度称为旋光度，偏

34、振面向左旋转称为左旋，向右那么称为右旋。d或(+)表示单糖的右旋光性，I或(-)表示单糖的左旋光性。2 .写出以下糖的结构式：-D-葡萄糖-1-磷酸，2-脱氧-D-呋喃核糖，-D-呋喃果糖，D-甘油醛-3-磷酸，蔗糖，葡萄糖醛酸。解答：略。3.某双糖能使本尼地(Benedict)试剂中的Cu2+氧化成Cu20的砖红色沉淀，用-葡糖糖苷酶可将其水解为两分子-D-吡喃葡糖糖，将此双糖甲基化后再水解将得到2,3,4,6-四氧甲基-D-吡喃葡糖糖和1,2,3,6-四氧甲基-D-吡喃葡糖糖，试写出此双糖的名称和结构式。解答：蔗糖双糖能使本尼地(Benedict)试剂中的Cu2+氧化成CU2O的砖红色沉淀

35、，说明该双 糖具复原性，含有半缩醛羟基。用葡糖苷酶可将其水解为两分子B- D-吡喃葡糖，说明该双糖是由B -糖苷键构成的。将此双糖甲基化后再水解将得到 2,3,4,6-四氧甲基-D-吡喃葡 糖糖和1,2,3,6-四氧甲基-D-吡喃葡糖，糖基上只有自由羟基才能被甲基化，说明B -葡糖(1 t 4)葡糖构成的为纤维二糖。4根据以下单糖和单糖衍生物的结构:CH2OHC = OHC OHCHOHC OHH_COHICH2OHHO C HHCOHH C OHCH2OHH-CNHCOCHIHO C HHO C HHC_OHICH2OHCHOHO-C HH COHH C OHHO C HICH2OH(D)(

36、3)指出哪些能发生(A)(B)(C)(1) 写出其构型(D或L)和名称；指出它们能否复原本尼地试剂;成苷反响。在左面的为L构型,羟基在右的为 D构型。A、B C为D构型，D为L构型。(2) B、C、D均有醛基具复原性，可复原本尼地试剂。A为酮糖，无复原性。(3) 单糖的半缩醛上羟基与非糖物质(醇、酚等)的羟基形成的缩醛结构称为糖苷,B,C,D均能发生成苷反响。5. 透明质酸是细胞基质的主要成分，是一种黏性的多糖，分子量可达100?000,由两单糖衍生物的重复单位构成，请指出该重复单位中两组分的结构名称和糖苷键的结构类型。解答：透明质酸的两个重复单位是由BD 葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖通过B

37、-1,3糖苷键连接而成。6. 纤维素和淀粉都是由1宀4糖苷键连接的D葡萄糖聚合物，相对分子质量也相当， 但它们在物理性质上有很大的不同，请问是什么结构特点造成它们在物理性质上的如此差异 解释它们各自性质的生物学优点。解答：淀粉是葡萄糖聚合物，既有a1 , 4糖苷键，也有a 1, 6糖苷键，为多分支结构。直链淀粉分子的空间构象是卷曲成螺旋形的，每一回转为6个葡萄糖基，淀粉在水溶液中混悬时就形成这种螺旋圈。支链淀粉分子中除有a-(1,4)糖苷键的糖链外，还有a-(1,6)糖苷键连接的分支处，每一分支平均约含2030个葡萄糖基，各分支也都是卷曲成螺 旋。螺旋构象是碘显色反响的必要条件。碘分子进入淀粉

38、螺旋圈内，糖游离羟基成为电子 供体，碘分子成为电子受体，形成淀粉碘络合物，呈现颜色。其颜色与糖链的长度有关。当链长小于6个葡萄糖基时，不能形成一个螺旋圈，因而不能呈色。当平均长度为 20个葡萄 糖基时呈红色，红糊精、无色糊精也因而得名。大于60个葡萄糖基的直链淀粉呈蓝色。支链淀粉相对分子质量虽大，但分支单位的长度只有2030个葡萄糖基，故与碘反响呈紫红色。纤维素虽然也是由D-吡喃葡萄糖基构成，但它是以B-(1,4)糖苷键连接的一种没有分支的线性分子，它不卷曲成螺旋。纤维素分子的链与链间，能以众多氢键像麻绳样拧在一 起，构成坚硬的不溶于水的纤维状高分子也称纤维素微晶束，构成植物的细胞壁。人 和哺

39、乳动物体内没有纤维素酶(cellulase),因此不能将纤维素水解成葡萄糖。虽然纤维素不能作为人类的营养物，但人类食品中必须含纤维素。因为它可以促进胃肠蠕动、促进消化 和排便。7. 说明以下糖所含单糖的种类、糖苷键的类型及有无复原性？1纤维二糖2麦芽糖3龙胆二糖4海藻糖5蔗糖6乳糖解答：1纤维二糖含葡萄糖，3宀1, 4糖苷键，有复原性。2麦芽糖含葡萄糖，af 1, 4糖苷键，有复原性。3龙 胆二糖含葡萄糖，3宀1 , 6糖苷键，有复原性。4海藻糖含葡萄糖，a1, 1糖苷键， 无复原性。5蔗糖含葡萄糖和果糖，a1, 2糖苷键，无复原性。6乳糖含葡萄糖和半乳糖，a1 , 4糖苷键，有复原性。&am

40、p;人的红细胞质膜上结合着一个寡糖链，对细胞的识别起重要作用。被称为抗原决定基团。根据不同的抗原组合，人的血型主要分为 A型、B型、AB型和0型4类。不同血型的 血液互相混合将发生凝血，危及生命。1 41 2红细胞 N Ac Glc Gal Fuc1,3X4种血型的差异仅在 X位组成成分的不同。请指出不同血型 A型、B型、AB型、 0型X位的糖基名称。解答:A型X位是N-乙酰氨基-a -D-半乳糖；B型X位是a -D-半乳糖；AB型X位兼有A型和B型的糖；0型X位是空的。9 请写出以下结构式：(1) a L岩藻糖(2)a D半乳糖(3) N乙酰氨基一a D-葡萄糖(4)N 乙酰氨基一a D 半

41、乳糖胺解答：略。10.随着分子生物学的飞速开展，生命的奥秘正在逐渐被揭示。大量的研究已说明，各 种错综复杂的生命现象的产生和疾病的形成过程均与糖蛋白的糖链有关。请阅读相关资料， 列举你感兴趣的糖的生物学功能。解答：略。5 脂类化合物和生物膜1简述脂质的结构特点和生物学作用。解答 ：(1) 脂质的结构特点： 脂质是生物体内一大类不溶于水而易溶于非极性有机溶剂的 有机化合物， 大多数脂质的化学本质是脂肪酸和醇形成的酯及其衍生物。 脂肪酸多为 4 碳以 上的长链一元羧酸， 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇。脂质的元素组成主要为 碳、氢、氧，此外还有氮、磷、硫等。(2) 脂质的生物学作用： 脂

42、质具有许多重要的生物功能。 脂肪是生物体贮存能量的主要形 式，脂肪酸是生物体的重要代谢燃料， 生物体外表的脂质有防止机械损伤和防止热量散发的 作用。 磷脂、糖脂、固醇等是构成生物膜的重要物质，它们作为细胞外表的组成成分与细胞 的识别、 物种的特异性以及组织免疫性等有密切的关系。 有些脂质如萜类化合物和固醇等 还具有重要生物活性， 具有维生素、 激素等生物功能。 脂质在生物体中还常以共价键或通过 次级键与其他生物分子结合形成各种复合物，如糖脂、脂蛋白等重要的生物大分子物质。2概述脂肪酸的结构和性质。解答 ：(1)脂肪酸的结构：脂肪酸分子为一条长的烃链 “尾 和一个末端羧基 “头 组成的羧酸。烃链

43、以线性为主， 分枝或环状的为数甚少。 根据烃链是否饱和，可将脂肪酸分 为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。(2)脂肪酸的性质： 脂肪酸的物理性质取决于脂肪酸烃链的长度和不饱和程度。烃链越长，非极性越强， 溶解度也就越低。 脂肪酸的熔点也受脂肪酸烃链的长度和不饱和程度的影响。 脂肪酸中的双键极易被强氧化剂， 如H2O2、超氧阴离子自由基°2、羟自由基0H等所氧化， 因此含不饱和脂肪酸丰富的生物膜容易发生脂质过氧化作用，从而继发引起膜蛋白氧化，严重影响膜的结构和功能。 脂肪酸盐属于极性脂质，具有亲水基电离的羧基和疏水基长的烃链，是典型 的两亲性化合物，属于离子型去污剂。 必需脂肪酸中的亚油酸和亚

44、麻酸可直接从植物食物中获得，花生四烯酸那么可由亚油酸在体内转变而来。它们是前列腺素、血栓噁烷和白三烯等生物活性物质的前体。3概述磷脂、糖脂和固醇类的结构、性质和生物学作用解答：I.磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂两类，它们主要参与细胞膜系统的组成，少量存在于其 他部位。甘油磷脂的结构：甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来，分子中甘油的两个醇羟基与脂肪酸成酯，第三个醇羟基与磷酸成酯或磷酸再与其他含羟基的物质(如胆碱、乙醇胺、丝氨酸等醇类衍生物 )结合成酯。(2) 甘油磷脂的理化性质： 物理性质：甘油磷脂脂双分子层结构在水中处于热力学的稳定状态，构成生物膜的结 构根本特征之一 化学性质： a. 水解作

45、用：在弱碱溶液中，甘油磷脂水解产生脂肪酸的金属盐。如果用强碱水解，甘油磷脂水解生成脂肪酸盐、醇X OH和磷酸甘油。b.氧化作用：与三酰甘油相似， 甘油磷脂中所含的不饱和脂肪酸在空气中能被氧化生成过氧化物，最终形成黑色过氧化物的聚合物。 c. 酶解作用：甘油磷脂可被各种磷脂酶 PLA 专一水解。(3) 鞘磷脂即鞘氨醇磷脂， 在高等动物的脑髓鞘和红细胞膜中特别丰富，也存在于许多植物种子中。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰胆碱少数磷脂酰乙醇胺组成。n .糖脂是指糖基通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。糖脂可分为鞘糖脂、甘油糖脂以及由固醇衍生的糖脂，其中鞘糖脂和甘油糖脂是膜脂的主要成分。(1)鞘

46、糖脂是神经酰胺的 1 位羟基被糖基化形成的糖苷化合物。依据糖基是否含有唾液 酸或硫酸基成分，鞘糖脂又可分为中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。 中性鞘糖脂：又称脑苷脂，是由神经酰胺的C1上的羟基与一单糖分子半乳糖、葡萄糖等以糖苷键结合而成，不含唾液酸成分。中性鞘糖脂一般为白色粉状物，不溶于水、 乙醚，溶于热乙醇、热丙酮、吡啶及苯等，性质稳定，不被皂化。它们不仅是血型抗原，而 且与组织和器官的特异性，细胞之间的识别有关。 酸性鞘糖脂：糖基局部含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂称为酸性鞘糖脂。糖基局部含有 唾液酸的鞘糖脂常称神经节苷脂， 是最复杂的一类甘油鞘脂， 由神经酰胺与结构复杂的寡糖 结合而成，是大脑灰质细胞膜

47、的组分之一，也存在于脾、肾及其他器官中。(2)甘油糖脂是糖基二酰甘油， 它是二酰甘油分子 sn-3 位上的羟基与糖基以糖苷键连接 而成。甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。 植物的叶绿体和微生物的质膜含有大量的甘油 糖脂。它可能在神经髓鞘形成中起作用。川.固醇类也称甾类，所有固醇类化合物都是以环戊烷多氢菲为核心结构，因羟基的 构型不同，可有 a及B两型。胆固醇 (也称胆甾醇 )是一种重要的甾醇类物质，一种环戊烷多氢菲的衍生物。是动物 组织中含量最丰富的固醇类化合物， 有游离型和酯型两种形式。 存在于一切动物细胞中， 以 脑、神经组织及肾上腺中含量特别丰富，其次为肝、肾、脾和皮肤及脂肪组织。4生物

48、膜由哪些脂质化合物组成的？各有何理化性质？解答 ：组成生物膜的脂质主要包括磷脂、固醇及糖脂。1磷脂： 甘油磷脂，是生物膜的主要成分。是由sn-甘油-3-磷酸分子中甘油的两个醇羟基与脂肪酸成酯，第三个醇羟基与磷酸成酯或磷酸再与其他含羟基的物质如胆碱、乙醇胺、丝氨酸等醇类衍生物 结合成酯。物理性质：纯的甘油磷脂是白色蜡状固体，大多溶于含少量水的非极性溶剂中。用氯仿 甲醇混合溶剂很容易将甘油磷脂从组织中提取出来。 这类化合物又称为两性脂质或称极性 脂质，具有极性头和非极性尾两个局部。化学性质：a.?水解作用：在弱碱溶液中，甘油磷脂水解产生脂肪酸的金属盐。强碱水解,生成脂肪酸盐、醇X OH和磷酸甘油。

49、b.?氧化作用：甘油磷脂中所含的不饱和脂肪酸 在空气中能被氧化生成过氧化物，最终形成黑色过氧化物的聚合物。c.?酶解作用：甘油磷脂可被各种磷脂酶 PLA 专一水解。 鞘磷脂SM：鞘磷脂由鞘氨醇、 脂肪酸和磷脂酰胆碱 少数为磷脂酰乙醇胺组成。鞘磷脂为白色晶体，性质稳定，不溶于丙酮和乙醚，而溶于热乙醇中，具两性解离性质。 2固醇：高等植物的固醇主要为谷甾醇和豆甾醇。动物细胞膜的固醇最多的是胆固 醇。胆固醇分子的一端有一极性头部基团羟基因而亲水， 分子的另一端具有羟链及固醇的环 状结构而疏水。因此固醇与磷脂类化合物相似也属于两性分子。物理性质：胆固醇为白色斜方晶体， 无味、无臭，熔点为C,高度真空条

50、件下能被蒸馏。 胆固醇不溶于水，易溶于乙醚、氯仿、苯、丙酮、热乙醇、醋酸乙酯及胆汁酸盐溶液中。介 电常数高，不导电。化学性质：胆固醇 C3 上的羟基易与高级脂肪酸 如软脂酸、硬脂酸及油酸等 结合形成 胆固醇酯。 胆固醇的双键可与氢、 溴、碘等发生加成反响。 胆固醇可被氧化成一系列衍生物。 胆固醇易与毛地黄糖苷结合而沉淀， 这一特性可以用于胆固醇的定量测定。 胆固醇的氯仿溶 液与醋酸酐和浓硫酸反响，产生蓝绿色LiebermannBurchard 反响 。 3糖脂：是指糖基通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。鞘糖脂和甘油 糖脂是膜脂的主要成分。 鞘糖脂： 依据糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分

51、， 鞘糖脂又可分为中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。中性鞘糖脂，是非极性的。 鞘糖脂的疏水尾部伸入膜的脂双层，极性糖基露在细胞 外表， 它们不仅是血型抗原，而且与组织和器官的特异性，细胞之间的识别有关。中性鞘糖脂一般为白色粉状物，不溶于水、乙醚溶于热乙醇、热丙酮、吡啶及苯等，性质稳定，不 被皂化。 酸性鞘糖脂， 糖基局部含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂。 糖基局部含有唾液酸的鞘糖 脂常称神经节苷脂，不溶于乙醚、丙酮，微溶于乙醇，易溶于氯仿和乙醇的混合液。 甘油糖脂：是糖基二酰甘油，它是二酰甘油分子sn-3位上的羟基与糖基以糖苷键连 接而成。 甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。 植物的叶绿体和微生物的质膜含有大

52、量的甘 油糖脂。在哺乳动物组织中也检测出了半乳糖基甘油酯，可能在神经髓鞘形成中起作用。5何为必需脂肪酸？哺乳动物体内所需的必需脂肪酸都有哪些？解答 ：哺乳动物体内能够自身合成饱和及单不饱和脂肪酸，但不能合成机体必需的亚油 酸、亚麻酸和花生四烯酸等多不饱和脂肪酸。我们将这些机体生长必需的而自身不能合成， 必须由膳食提供的脂肪酸称为必需脂肪酸。6何为生物膜？主要组成是什么？各有何作用？解答 ：任何细胞都以一层薄膜将其内容物与环境分开，这层薄膜称为细胞的质膜。此外 大多数细胞中还有许多内膜系统， 它们组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器如细胞 核、线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体、过氧化酶体等，

53、在植物细胞中还有叶绿体。所有 这些膜虽然组分和功能不同，但在电镜下却表现出大体相同的形态、厚度69nm的3片层结构。这样细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜 。1膜脂：其中磷脂、糖脂、固醇等脂质物质都属于两性分子。当磷脂分散于水相时， 分子的疏水尾部倾向于聚集在一起， 避开水相， 而亲水头部暴露在水相， 形成具有双分子层 结构的封闭囊泡， 通称为脂质体。 脂质体的形成将细胞内外环境分开。 膜脂不但是构成生物 膜的重要物质。而且与细胞识别、种的特异性、组织免疫性等有密切的关系。2膜蛋白：对物质代谢酶蛋白 、物质传送、细胞运动、信息的接受与传递、支持 与保护均有重要意义。7一些药物必须在进入活细胞后

54、才能发挥药效，但它们中大多是带电荷或有极性的， 因此不能靠被动扩散跨膜。 人们发现利用脂质体运输某些药物进入细胞是很有效的方法，试解释脂质体是如何发挥作用的。解答 ：脂质体是脂双层膜组成的封闭的、内部有空间的囊泡。 离子和极性水溶性分子包括许多药物被包裹在脂质体的水溶性的内部空间，负载有药物的脂质体可以通过血液运输， 然后与细胞的质膜相融合将药物释放入细胞内部。1作为生物催化剂，酶最重要的特点是什么？解答 ：作为生物催化剂，酶最重要的特点是具有很高的催化效率以及高度专一性。2酶分为哪几大类？每一大类酶催化的化学反响的特点是什么？请指出以下几种酶分 别属于哪一大类酶：磷酸葡糖异构酶 phosph

55、oglucose isomerase碱性磷酸酶 alkaline phosphatase肌酸激酶 creatine kinase甘油醛一3磷酸脱氢酶glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase琥珀酰 CoA 合成酶 succinyl-CoA synthetase 柠檬酸合酶 citrate synthase葡萄糖氧化酶 glucose oxidase谷丙转氨酶 glutamic-pyruvic transaminase 蔗糖酶 invertaseT4 RNA 连接酶 T4 RNA ligase 解答 ：前两个问题参考本章第 3 节内容。异构酶类；水解酶类；转移酶类；氧化复原酶类中的脱氢酶；合成酶类；裂合酶类；氧化复原酶类中的氧化酶；转移酶类；水解酶类；合成酶类又称连接酶类 。3什么是诱导契合学说，该学说如何解释酶的专一性？解答 ：“诱导契合 学说认为酶分子的结构并非与底物分子正好互补，而是具有一定的