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1生物化学(第三版)课后 3 -13 章习题详细解答第三章 氨基酸习题1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号:精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸 和酪氨酸。见表 3-1 表 3-1 氨基酸的简写符号名称三字母符 号单字母 符号名称三字 母符 号单字母 符号丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL 精氨酸(arginine)ArgR赖氨酸(lysine)LysK 天冬酰氨(asparagines)AsnN甲硫氨酸(蛋氨酸)(methionine)Met M 天冬氨酸(aspartic acid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheF Asn 和/或 AspAsxB 半胱氨酸(cysteine)CysC脯氨酸(praline)ProP 谷氨酰氨(glutamine)GlnQ丝氨酸(serine)SerS 谷氨酸(glutamic acid)GluE苏氨酸(threonine)ThrT Gln 和/或 GluGlsZ 甘氨酸(glycine)GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW 组氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY 异亮氨酸(isoleucine)IleI缬氨酸(valine)ValV2、计算赖氨酸的 -NH3+20%被解离时的溶液 PH。9.9 解:pH = pKa + lg20% pKa = 10.53 (见表 3-3,P133)pH = 10.53 + lg20% = 9.83 3、计算谷氨酸的 -COOH 三分之二被解离时的溶液 pH。4.6 解:pH = pKa + lg2/3% pKa = 4.25pH = 4.25 + 0.176 = 4.426 4、计算下列物质 0.3mol/L 溶液的 pH:(a)亮氨酸盐酸盐;(b)亮氨酸钠盐;(c)等电亮氨酸。(a)约 1.46,(b)约 11.5, (c)约 6.05 5、根据表 3-3 中氨基酸的 pKa 值,计算下列氨基酸的 pI 值:丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。 pI:6.02;5.02;3.22;10.76 解:pI = 1/2(pKa1+ pKa2)pI(Ala) = 1/2(2.34+9.69)= 6.02pI(Cys) = 1/2(1.71+10.78)= 5.02pI(Glu) = 1/2(2.19+4.25)= 3.22pI(Ala) = 1/2(9.04+12.48)= 10.76 6、向 1L1mol/L 的处于等电点的甘氨酸溶液加入 0.3molHCl,问所得溶液的 pH 是多少?如果加入 0.3mol NaOH 以代替 HCl 时,pH 将是多少?pH:2.71;9.23 7、将丙氨酸溶液(400ml)调节到 pH8.0,然后向该溶液中加入过量的甲醛,当所得溶液用碱反滴定至 Ph8.0 时, 消耗 0.2mol/L NaOH 溶液 250ml。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克?4.45g 8、计算 0.25mol/L 的组氨酸溶液在 pH6.4 时各种离子形式的浓度(mol/L) 。His2+为 1.7810-4,His+为 0.071,His0为 2.810-4 9、说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐(相对分子质量=209.6;咪唑基 pKa=6.0)和 1mol/L KOH 配制 1LpH6.5 的 0.2mol/L 组氨酸盐缓冲液的方法取组氨酸盐酸盐 41.92g(0.2mol),加入 352ml 1mol/L KOH,用水稀 释至 1L10、为什么氨基酸的茚三酮反映液能用测压法定量氨基酸?2解:茚三酮在弱酸性溶液中与 -氨基酸共热,引起氨基酸氧化脱氨脱羧反映, (其反应化学式见 P139) ,其中, 定量释放的 CO2可用测压法测量,从而计算出参加反应的氨基酸量。11、L-亮氨酸溶液(3.0g/50ml 6mol/L HCl)在 20cm 旋光管中测得的旋光度为+1.81。计算 L-亮氨酸在 6mol/L HCl 中的比旋(a) 。a=+15.112、标出异亮氨酸的 4 个光学异构体的(R,S)构型名称。参考图 3-1513、甘氨酸在溶剂 A 中的溶解度为在溶剂 B 中的 4 倍,苯丙氨酸在溶剂 A 中的溶解度为溶剂 B 中的两倍。利 用在溶剂 A 和 B 之间的逆流分溶方法将甘氨酸和苯丙氨酸分开。在起始溶液中甘氨酸含量为 100mg ,苯丙氨 酸为 81mg ,试回答下列问题:(1)利用由 4 个分溶管组成的逆流分溶系统时,甘氨酸和苯丙氨酸各在哪一号分 溶管中含量最高?(2)在这样的管中每种氨基酸各为多少毫克?(1)第 4 管和第 3 管;(2)51.2mg Gly+24mg Phe 和 38.4mgGly+36mg Phe 解:根据逆流分溶原理,可得: 对于 Gly:Kd = CA/CB = 4 = q(动相)/p(静相) p+q = 1 = (1/5 + 4/5)4 个分溶管分溶 3 次:(1/5 + 4/5)3=1/125+2/125+48/125+64/125 对于 Phe:Kd = CA/CB = 2 = q(动相)/p(静相) p+q = 1 = (1/3 + 2/3)4 个分溶管分溶 3 次:(1/3 + 2/3)3=1/27+6/27+12/27+8/27 故利用 4 个分溶管组成的分溶系统中,甘氨酸和苯丙氨酸各在 4 管和第 3 管中含量最高,其中: 第 4 管:Gly:64/125100=51.2 mg Phe:8/2781=24 mg 第 3 管:Gly:48/125100=38.4 mg Phe:12/2781=36 mg14、指出在正丁醇:醋酸:水的系统中进行纸层析时,下列混合物中氨基酸的相对迁移率(假定水相的 pH 为 4.5):(1)Ile, Lys; (2)Phe, Ser (3)Ala, Val, Leu; (4)Pro, Val (5)Glu, Asp; (6)Tyr, Ala, Ser, His. Ile lys;Phe, Ser;Leu Val Ala,;Val Pro;GluAsp;Tyr AlaSerHis 解:根据 P151 图 3-25 可得结果。15将含有天冬氨酸(pI=2.98)、甘氨酸(pI=5.97)、亮氨酸(pI=6.53)和赖氨酸(pI=5.98)的柠檬酸缓冲液,加到预先 同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中,随后用爱缓冲液析脱此柱,并分别收集洗出液,这 5 种氨基酸将按什 么次序洗脱下来?Asp, Thr, Gly, Leu, Lys 解:在 pH3 左右,氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸(A2+)中性氨基酸(A+)酸 性氨基酸(A0)。因此氨基酸的洗出顺序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸,最后是碱性氨基酸,由于氨基酸和 树脂之间还存在疏水相互作用,所以其洗脱顺序为:Asp, Thr, Gly, Leu, Lys。 第四章 蛋白质的共价结构习题1.如果一个相对分子质量为 12000 的蛋白质,含 10 种氨基酸,并假设每种氨基酸在该蛋白质分子中的数目相等, 问这种蛋白质有多少种可能的排列顺序?10100 解:1012000/120=10100 2、有一个 A 肽,经酸解分析得知为 Lys、His、Asp、Glu2、Ala 以及 Val、Tyr 忽然两个 NH3分子组成。当 A 肽与 FDNB 试剂反应后得 DNP-Asp;当用羧肽酶处理后得游离缬氨酸。如果我们在实验中将 A 肽用胰蛋白酶降 解时,得到两种肽,其中一种(Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr)在 pH6.4 时,净电荷为零,另一种(His、Glu 以 及 Val)可给除 DNP-His,在 pH6.4 时,带正电荷。此外,A 肽用糜蛋白酶降解时,也得到两种肽,其中一种 (Asp、Ala、Tyr)在 pH6.4 时全中性,另一种(Lys、His、Glu2 以及 Val)在 pH6.4 时带正电荷。问 A 肽的氨 基酸序列如何?Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val 解:1、N-末端分析:FDNB 法得:Asp-;2、C-末端分析:羧肽酶法得:-Val;3、胰蛋白酶只断裂赖氨酸或精氨酸残基的羧基形成的肽键,得到的是以 Arg 和 Lys 为 C-末端残基的肽断。3酸水解使 AsnAsp+ NH4+,由已知条件(Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr)可得:Asn-( )-( )-( )-Lys-( )-( )- Val;4、FDNB 法分析 N-末端得 DNP-His,酸水解使 GlnGlu+NH4+由已知条件(His、Glu、Val)可得:Asn-( )- ( )-( )-Lys-His-Gln-Val;5、糜蛋白酶断裂 Phe、Trp 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键。由题,得到的一条肽 (Asp、Ala、Tyr)结合(3) 、 (4)可得该肽的氨基酸序列为:Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val3、某多肽的氨基酸序列如下:Glu-Val-Lys-Asn-Cys-Phe-Arg-Trp-Asp-Leu-Gly-Ser-Leu-Glu- Ala-Thr-Cys-Arg- His-Met-Asp-Gln-Cys-Tyr-Pro-Gly-Glu_Glu-Lys。 (1)如用胰蛋白酶处理,此多肽将产生几个肽?并解释原因 (假设没有二硫键存在) ;(2)在 pH7.5 时,此多肽的净电荷是多少单位?说明理由(假设 pKa 值:- COOH4.0;- NH3+6.0;Glu 和 Asp 侧链基 4.0;Lys 和 Arg 侧链基 11.0;His 侧链基 7.5;Cys 侧链基 9.0;Tyr 侧链基 11.0) ;(3)如何判断此多肽是否含有二硫键?假如有二硫键存在,请设计实验确定 5,17 和 23 位上的 Cys 哪两个参与形成?(1)4 个肽;(2)-2.5 单位;(3)如果多肽中无二硫键存在,经胰蛋白酶水解后应得 4 个肽段;如果存在一个二硫键应得 3 个肽段并且个肽段所带电荷不同,因此可用离子交换层析、电泳等方法 将肽段分开,鉴定出含二硫键的肽段,测定其氨基酸顺序,便可确定二硫键的位置4、今有一个七肽,经分析它的氨基酸组成是:Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr 和 Ser。此肽未经糜蛋白酶处理 时,与 FDNB 反应不产生 -DNP-氨基酸。经糜蛋白酶作用后,此肽断裂城两个肽段,其氨基酸组成分别为 Ala、Tyr、Ser 和 Pro、Phe、Lys、Arg。这两个肽段分别与 FDNB 反应,可分别产生 DNP-Ser 和 DNP-Lys。此 肽与胰蛋白酶反应能生成两个肽段,它们的氨基酸组成分别是 Arg、Pro 和 Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。试问此 七肽的一级结构怎样?它是一个环肽,序列为:-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg- 解:(1)此肽未经糜蛋白酶处理时,与 FDNB 反应不产生 -DNP-氨基酸,说明此肽不含游离末端 NH2,即 此肽为一环肽;(2)糜蛋白酶断裂 Phe、Trp 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键,由已知两肽段氨基酸组成 (Ala、Tyr、Ser 和 Pro、Phe、Lys、Arg)可得:-( )-( )-Tyr-和-( )-( )-( )-Phe-;(3)由(2)得的两肽段分别与 FDNB 反应,分别产生 DNP-Ser 和 DNP-Lys 可知该两肽段的 N-末端分别 为-Ser-和-Lys-,结合(2)可得:-Ser-Ala-Tyr-和-Lys-( )-( )-Phe-;(4)胰蛋白酶专一断裂 Arg 或 Lys 残
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