生化重點(diǎn)課后題答案.doc

3指出下面pH條件下，各蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中向哪個(gè)方向移動(dòng)，即正極，負(fù)極，還是保持原點(diǎn)？（1）胃蛋白酶（pI 1.0），在pH 5.0；（2）血清清蛋白（pI 4.9），在pH 6.0；（3）-脂蛋白（pI 5.8），在pH 5.0和pH 9.0；解答：（1）胃蛋白酶pI 1.0環(huán)境pH 5.0，帶負(fù)電荷，向正極移動(dòng)；（2）血清清蛋白pI 4.9環(huán)境pH 6.0，帶負(fù)電荷，向正極移動(dòng)；（3）-脂蛋白pI 5.8環(huán)境pH 5.0，帶正電荷，向負(fù)極移動(dòng)；-脂蛋白pI 5.8環(huán)境pH 9.0，帶負(fù)電荷，向正極移動(dòng)。13哪些因素影響Tm值的大小？解答：影響Tm的因素主要有： G-C對(duì)含量。G-C對(duì)含3個(gè)氫鍵，A-T對(duì)含2個(gè)氫鍵，故G-C對(duì)相對(duì)含量愈高，Tm亦越高（圖3-29）。在0.15mol/L NaCl,0.015mol/L檸檬酸鈉溶液(1SSC)中，經(jīng)驗(yàn)公式為：（G+C）% =（Tm - 69.3） 2.44。 溶液的離子強(qiáng)度。離子強(qiáng)度較低的介質(zhì)中，Tm較低。在純水中，DNA在室溫下即可變性。分子生物學(xué)研究工作中需核酸變性時(shí)，常采用離子強(qiáng)度較低的溶液。 溶液的pH。高pH下，堿基廣泛去質(zhì)子而喪失形成氫鍵的有力，pH大于11.3時(shí)，DNA完全變性。pH低于5.0時(shí)，DNA易脫嘌呤，對(duì)單鏈DNA進(jìn)行電泳時(shí)，常在凝膠中加入NaOH以維持變性關(guān)態(tài)。 變性劑。甲酰胺、尿素、甲醛等可破壞氫鍵，妨礙堿堆積，使Tm下降。對(duì)單鏈DNA進(jìn)行電泳時(shí)，常使用上述變性劑。16概述核酸序列測(cè)定的方法和應(yīng)用領(lǐng)域。解答：DNA的序列測(cè)定目前多采用Sanger提出的鏈終止法，和Gilbert提出的化學(xué)法。其中鏈終止法經(jīng)不斷改進(jìn)，使用日益廣泛。鏈終止法測(cè)序的技術(shù)基礎(chǔ)主要有： 用凝膠電泳分離DNA單鏈片段時(shí)，小片段移動(dòng)，大片段移動(dòng)慢，用適當(dāng)?shù)姆椒煞蛛x分子大小僅差一個(gè)核苷酸的DNA片段。 用合適的聚合酶可以在試管內(nèi)合成單鏈DNA模板的互補(bǔ)鏈。反應(yīng)體系中除單鏈模板外，還應(yīng)包括合適的引物，4種脫氧核苷三磷酸和若干種適量的無機(jī)離子。如果在4個(gè)試管中分別進(jìn)行合成反應(yīng)，每個(gè)試管的反應(yīng)體系能在一種核苷酸處隨機(jī)中斷鏈的合成，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為-CCATCGTTGA-，在A處隨機(jī)中斷鏈的合成，可得到-CCA和-CCATCGTA兩種片段，在G處中斷合成可得到-CCATCG和-CCATCGTTG兩種片段。在C和T處中斷又可以得到相應(yīng)的2套片段。用同位素或熒光物質(zhì)標(biāo)記這4套新合成的鏈，在凝膠中置于4個(gè)泳道中電泳，檢測(cè)這4套片段的位置，即可直接讀出核苷酸的序列。 在特定堿基處中斷新鏈合成最有效的辦法，是在上述4個(gè)試管中按一定比例分別加入一種相應(yīng)的2,3-雙脫氧核苷三磷酸（ddNTP），由于ddNTP的3位無-OH，不可能形成磷酸二酯鍵，故合成自然中斷。如上述在A處中斷的試管內(nèi)，既有dATP，又有少量的ddATP，新合成的-CCA鏈中的A如果是ddAMP,則鏈的合成中斷，如果是dAMP，則鏈仍可延伸。因此，鏈中有幾個(gè)A，就能得到幾種大小不等的以A為末端的片段。如果用放射性同位素標(biāo)記新合成的鏈，則4個(gè)試管中新合成的鏈在凝膠的4個(gè)泳道電泳后，經(jīng)放射自顯影可檢測(cè)帶子的位置，由帶子的位置可以直接讀出核苷酸的序列。采用T7測(cè)序酶時(shí)，一次可讀出400多個(gè)核苷酸的序列。近年采用4種射波長(zhǎng)不同的熒光物質(zhì)分別標(biāo)記4種不同的雙脫氧核苷酸，終止反應(yīng)后4管反應(yīng)物可在同一泳道電泳，用激光掃描收集電泳信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理 可將序列直接打印出來。采用毛細(xì)管電泳法測(cè)序時(shí)，這種技術(shù)一次可測(cè)定700個(gè)左右核苷酸的序列，一臺(tái)儀器可以有幾十根毛細(xì)管同時(shí)進(jìn)行測(cè)序，且電泳時(shí)間大大縮短，自動(dòng)測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步加快了核酸測(cè)序的步伐，現(xiàn)已完成了包括人類在內(nèi)的幾十個(gè)物種的基因組測(cè)序。RNA序列測(cè)定最早采用的是類似蛋白質(zhì)序列測(cè)定的片段重疊法，Holley用此法測(cè)定酵母丙氨酸t(yī)RNA序列耗時(shí)達(dá)數(shù)年之久。隨后發(fā)展了與DNA測(cè)序類似的直讀法，但仍不如DNA測(cè)序容易，因此，常將RNA反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)DNA（cDNA），測(cè)定cDNA序列后推斷RNA的序列，目前16S rRNA 1 542 b的全序列測(cè)定，23S rRNA 2 904 b的全序列測(cè)定，噬菌體MS2 RNA 3 569 b的全序列測(cè)定均已完成10真核生物基因組和原核生物基因組各有哪些特點(diǎn)? 解答： 不同點(diǎn): 真核生物DNA含量高，堿基對(duì)總數(shù)可達(dá)10 11，且與組蛋白穩(wěn)定結(jié)合形成染色體，具有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。原核生物DNA含量低，不含組蛋白，稱為類核體，只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。 真核生物有多個(gè)呈線形的染色體；原核生物只有一條環(huán)形染色體。 真核生物DNA中含有大量重復(fù)序列，原核生物細(xì)胞中無重復(fù)序列。 真核生物中為蛋白質(zhì)編碼的大多數(shù)基因都含有內(nèi)含子(有斷裂基因)；原核生物中不含內(nèi)含子。 真核生物的RNA是細(xì)胞核內(nèi)合成的，它必須運(yùn)輸穿過核膜到細(xì)胞質(zhì)才能翻譯，這樣嚴(yán)格的空間間隔在原核生物內(nèi)是不存在的。 原核生物功能上密切相關(guān)的基因相互靠近，形成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱操縱子，真核生物不存在操縱子。 病毒基因組中普遍存在重疊基因，但近年發(fā)現(xiàn)這種情況在真核生物也不少見。相同點(diǎn):都是由相同種類的核苷酸構(gòu)成的的雙螺旋結(jié)構(gòu)，均是遺傳信息的載體，均含有多個(gè)基因。8簡(jiǎn)述酶促反應(yīng)酸堿催化與共價(jià)催化的分子機(jī)理。解答：在酶促反應(yīng)酸堿催化中，酶活性部位的一些功能基團(tuán)可以作為廣義酸給出質(zhì)子（例如谷氨酸殘基不帶電荷的側(cè)鏈羧基、賴氨酸殘基帶正電荷的側(cè)鏈氨基等），底物結(jié)合質(zhì)子，形成特定的過渡態(tài)，由于形成該過渡態(tài)所需活化能相比于非酶促反應(yīng)更低，因此反應(yīng)速率加快；另外一些功能基團(tuán)可以作為廣義堿從底物接受質(zhì)子（例如谷氨酸殘基帶負(fù)電荷的側(cè)鏈羧基、賴氨酸殘基不帶電荷的側(cè)鏈氨基等），底物失去質(zhì)子后，形成過渡態(tài)所需的活化能比非酶促反應(yīng)低，因此反應(yīng)速率加快。在酶促反應(yīng)共價(jià)催化中，酶活性部位的一些功能基團(tuán)作為親核試劑作用于底物的缺電子中心，或者作為親電試劑作用于底物的負(fù)電中心，導(dǎo)致酶底物共價(jià)復(fù)合物的形成，該共價(jià)復(fù)合物隨后被第二種底物（在水解反應(yīng)中通常是水分子）攻擊，形成產(chǎn)物與游離酶。由于該共價(jià)復(fù)合物形成與分解的反應(yīng)所需活化能均比非酶促反應(yīng)低，因此反應(yīng)速率被加快。3試說明葡萄糖至丙酮酸的代謝途徑,在有氧與無氧條件下有何主要區(qū)別?解答：(1) 葡萄糖至丙酮酸階段，只有甘油醛-3-磷酸脫氫產(chǎn)生NADH+H+ 。 NADH+H+代謝去路不同, 在無氧條件下去還原丙酮酸; 在有氧條件下,進(jìn)入呼吸鏈。(2) 生成ATP的數(shù)量不同,凈生成2mol ATP; 有氧條件下凈生成7mol ATP。葡萄糖至丙酮酸階段，在無氧條件下，經(jīng)底物磷酸化可生成4mol ATP（甘油酸-1,3-二磷酸生成甘油酸-3-磷酸，甘油酸-2-磷酸經(jīng)烯醇丙酮酸磷酸生成丙酮酸），葡萄糖至葡糖-6-磷酸，果糖-6-磷酸至果糖二磷酸分別消耗了1mol ATP, 在無氧條件下凈生成2mol ATP。在有氧條件下，甘油醛-3-磷酸脫氫產(chǎn)生NADH+H+進(jìn)入呼吸鏈將生成22.5mol ATP，所以凈生成7mol ATP。6油料作物種子萌發(fā)時(shí),脂肪減少糖増加，利用生化機(jī)制解釋該現(xiàn)象，寫出所經(jīng)歷的主要生化反應(yīng)歷程。解答：油料作物種子萠發(fā)時(shí),脂肪減少，糖増加,表明脂肪轉(zhuǎn)化成了糖。轉(zhuǎn)化途徑是:脂肪酸氧化分解成乙酰輔酶A,乙酰輔酶A經(jīng)乙醛酸循環(huán)中的異檸檬酸裂解酶與蘋果酸合成酶催化, 生成草酰乙酸,再經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)化為糖。9在一個(gè)具有全部細(xì)胞功能的哺乳動(dòng)物細(xì)胞勻漿中分別加入1mol下列不同的底物,每種底物完全被氧化為CO2和H2O時(shí)，將產(chǎn)生多少摩爾ATP分子? (1) 丙酮酸 （2）烯醇丙酮酸磷酸 (3) 乳酸 (4) 果糖-l，6-二磷酸（5）二羥丙酮磷酸 (6)草酰琥珀酸解答：(1) 丙酮酸被氧化為CO2和H2O時(shí)，將產(chǎn)生12.5mol ATP；(2）磷酸烯醇式丙酮酸被氧化為CO2和H2O時(shí)，將產(chǎn)生13.5mol ATP；(3) 乳酸被氧化為CO2和H2O時(shí)，將產(chǎn)生15mol ATP；(4) 果糖二磷酸被氧化為CO2和H2O時(shí)，將產(chǎn)生34mol ATP；(5) 二羥丙酮磷酸被氧化為CO2和H2O時(shí)，將產(chǎn)生17mol ATP；(6)草酰琥珀酸被氧化為CO2和H2O時(shí)，將產(chǎn)生20mol ATP。2什么是-氧化？1mol硬脂酸徹底氧化可凈產(chǎn)生多摩爾ATP?解答：脂肪酸氧化作用是發(fā)生在碳原子上，逐步將碳原子成對(duì)地從脂肪酸鏈上切下，這個(gè)作用即-氧化。它經(jīng)歷了脫氫（輔酶FAD），加水，再脫氫(輔酶NAD+)，硫解四步驟，從脂肪酸鏈上分解下一分子乙酰CoA。1mol硬脂酸（十八碳飽和脂肪酸）徹底氧化可凈產(chǎn)生120mol摩爾ATP。1.58+2.58+109-2=12+20+90-2=120 mol ATP。詳見10.2.2中的“脂肪酸-氧化過程中的能量轉(zhuǎn)變”。71mol三辛脂酰甘油在生物體內(nèi)分解成CO2和H2O時(shí)，可凈產(chǎn)生多少摩爾ATP?解答：1mol三辛脂酰甘油在生物體內(nèi)加H2O分解成1mol甘油和3mol辛酸。甘油氧化成CO2和H2O時(shí)，可凈產(chǎn)生18.5mol ATP，3mol辛酸經(jīng)3次-氧化，生成4mol乙酰CoA。3mol辛酸：3【1.53+2.53+104-2】=150mol ATP，1mol三辛脂酰甘油可凈產(chǎn)生168.5mol ATP。3氨基酸脫氨基作用有哪幾種方式?為什么說聯(lián)合脫氨基作用是生物體主要的脫氨基方式?解答：氨基酸的脫氨基作用主要有氧化脫氨基作用、轉(zhuǎn)氨基作用、聯(lián)合脫氨基作用和非氧化脫氨基作用。生物體內(nèi)L-氨基酸氧化酶活力不高，而L-谷氨酸脫氫酶的活力卻很強(qiáng)，轉(zhuǎn)氨酶雖普遍存在，但轉(zhuǎn)氨酶的作用僅僅使氨基酸的氨基發(fā)生轉(zhuǎn)移并不能使氨基酸真正脫去氨基。故一般認(rèn)為L(zhǎng)-氨基酸在體內(nèi)往往不是直接氧化脫去氨基，主要以聯(lián)合脫氨基的方式脫氨。詳見11.2.1氨基酸的脫氨基作用。9何謂一碳單位？它與氨基酸代謝有何聯(lián)系?解答：生物化學(xué)中將具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)稱為一碳單位。在物質(zhì)代謝過程中常遇到一碳基團(tuán)從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)化合物的分子上去，而一碳單位的載體往往為四氫葉酸，體內(nèi)一碳單位的產(chǎn)生與下列氨基酸代謝有關(guān)。甘氨酸、絲氨酸的分解反應(yīng)可產(chǎn)生N5，N10-亞甲基四氫葉酸，組氨酸降解為谷氨酸的過程中可以形成N5-亞氨甲基四氫葉酸，蘇氨酸在代謝過程中可產(chǎn)生甘氨酸所以也能生成N5，N10-亞甲基四氫葉酸。另外甲硫氨酸也是體內(nèi)重要的甲基化試劑，可以為很多化合物提供甲基。詳見11.3.2“氨基酸代謝與一碳單位”。111分子丙氨酸在哺乳動(dòng)物體內(nèi)徹底氧化可凈生成多少ATP？解答：丙氨酸通過轉(zhuǎn)氨基作用將氨基轉(zhuǎn)給-酮戊二酸產(chǎn)生丙酮酸和谷氨酸。丙酮酸經(jīng)過氧化脫羧形成乙酰CoA和NADH。1分子乙酰CoA在細(xì)胞內(nèi)徹底氧化可產(chǎn)生10分子的ATP，1分子NADH通過呼吸鏈的氧化可產(chǎn)生2.5分子ATP。谷氨酸在谷氨酸脫氫酶的催化下形成1分子NADH、1分子-酮戊二酸和1分子NH4+。2分子 NH4+在哺乳動(dòng)物體內(nèi)經(jīng)過尿素循環(huán)轉(zhuǎn)變成尿素需要消耗4分子ATP。因此1分子丙氨酸在哺乳動(dòng)物體內(nèi)被徹底氧化可凈產(chǎn)生12.5+2.5-2=13分子的ATP。如果是魚類，則脫下的氨基可直接排出體外，不需要消耗ATP，那么就可凈產(chǎn)生15分子的ATP。2何謂DNA的半保留復(fù)制？是否所有DNA的復(fù)制都以半保留的方式進(jìn)行？解答：DNA的半保留復(fù)制指新合成的DNA雙鏈中，有一條鏈?zhǔn)莵碜杂H代的，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?。半保留?fù)制的方式只適用于雙鏈分子，單鏈DNA分子要轉(zhuǎn)化成雙鏈的復(fù)制型DNA，再以半保留方式復(fù)制。3若使15N標(biāo)記的大腸桿菌在14N培養(yǎng)基中生長(zhǎng)三代，提取DNA，并用平衡沉降法測(cè)定DNA密度，其14N-DNA分子與14N-15N雜合DNA分子之比應(yīng)為多少？解答：15N標(biāo)記的大腸桿菌利用培養(yǎng)基中的14N合成DNA，第一代DNA雙鏈都是14N-15N雜合DNA分子。第二代分別是以第一代中的14N和15N鏈作為母鏈合成新的DNA，所以14N-DNA分子與14N-15N雜合DNA分子之比為1：1。第三代中的14N和15N母鏈的分子之比是3:1，所以14N-DNA分子與14N-15N雜合DNA分子之比應(yīng)為3:1。4已知DNA的序列為：W: 5-AGCTGGTCAATGAACTGGCGTTAACGTTAAACGTTTCCCAG-3C: 3-TCGACCAGTTACTTGACCGCAATTGCAATTTGCAAAGGGTC-5 上鏈和下鏈分別用W和C表示，箭頭表明DNA復(fù)制時(shí)復(fù)制叉移動(dòng)方向。試問： 哪條鏈?zhǔn)呛铣珊箅S鏈的模板? 試管中存在單鏈W，要合成新的C鏈，需要加入哪些成分? 如果需要合成的C鏈被32P標(biāo)記，核苷三磷酸中的哪一個(gè)磷酸基團(tuán)應(yīng)帶有32P? 如果箭頭表明DNA的轉(zhuǎn)錄方向，哪一條鏈?zhǔn)呛铣蒖NA的模板? 解答： W鏈； DNA聚合酶，引物，dNTP，mg2+； -磷酸基團(tuán)； C鏈。8真核生物DNA聚合酶有哪幾種？它們的主要功能是什么？解答：真核生物的DNA聚合酶主要有、五種，均具有5 3聚合酶活性，DNA聚合酶、和有35外切酶活性，DNA聚合酶和無外切酶活性。因此設(shè)想細(xì)胞核DNA復(fù)制時(shí)，在復(fù)制叉上由DNA聚合酶/引物酶合成RNA引物和一小段DNA，DNA聚合酶或DNA聚合酶合成前導(dǎo)鏈和滯后鏈。不過目前尚不清楚兩種酶哪個(gè)合成前導(dǎo)鏈，哪個(gè)合成后隨鏈。DNA聚合酶和主要起修復(fù)作用，DNA聚合酶用于線粒體DNA的合成。近年又發(fā)現(xiàn)了多種參與修復(fù)的DNA聚合酶。1原核生物的RNA聚合酶由哪些亞基組成？各個(gè)亞基的主要功能是什么？解答：原核生物的轉(zhuǎn)錄作用，不論其產(chǎn)物是mRNA，rRNA，還是tRNA，都是由同一種RNA聚合酶催化合成的。用SDS-PAGE分離大腸桿菌RNA聚合酶可得幾個(gè)大小不等的亞基：、亞基的Mr分別為1.5105和1.6105，和的Mr分別為4.0104和7.0104。用磷酸纖維素柱層析分離出由各個(gè)亞基組成的全酶（holoenzyme），其亞基組成為2，Mr約為4.65105。其中的因子易于從全酶上解離，其他的亞基則比較牢固地結(jié)合成為核心酶（core enzyme），當(dāng)因子與核心酶結(jié)合成全酶時(shí)，即能起始轉(zhuǎn)錄，當(dāng)因子從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物中釋放后，核心酶沿DNA模板移動(dòng)并延伸RNA鏈?？梢娨蜃訛檗D(zhuǎn)錄起始所必需，但對(duì)轉(zhuǎn)錄延伸并不需要。全酶以4種核苷三磷酸為原料，以DNA為模板，在37下，以40nt/s的速度從53合成RNA。一個(gè)大腸桿菌約含7000個(gè)RNA聚合酶分子，大約2 0005 000個(gè)聚合酶同時(shí)催化RNA的合成。亞基由rpo A基因編碼，為核心酶的組裝所必需，需責(zé)識(shí)別和結(jié)合啟動(dòng)子。亞基在全酶與某些轉(zhuǎn)錄因子相互作用時(shí)也發(fā)揮重要作用。和亞基分別由基因rpo B和rpo C編碼。亞基是催化部位的主體，研究表明，亞基有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，分別負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的起始和延伸，亞基上結(jié)合的兩個(gè)Zn2+參與催化過程。亞基可能是RNA聚合酶與模板DNA的結(jié)合部位。大腸桿菌的因子由基因rpo D編碼，在對(duì)啟動(dòng)子識(shí)別中起關(guān)鍵作用。因子與核心酶結(jié)合后，全酶對(duì)啟動(dòng)子特異性結(jié)合能力是對(duì)其他DNA序列結(jié)合能力的107倍。6簡(jiǎn)要說明四類內(nèi)含子剪接作用的特點(diǎn)。解答：第一類內(nèi)含子的剪接反應(yīng)需要一個(gè)鳥嘌呤核苷或核苷酸輔因子，這一輔因子并不是被作為能源使用，而是直接參與反應(yīng)的催化。剪接反應(yīng)是第一步中鳥苷的3-羥基作為親核基團(tuán)，與內(nèi)含子5-末端形成一個(gè)正常的3,5 -磷酸二酯鍵。這一步中5外顯子的3-羥基被釋放出來，然后作為親核基團(tuán)在內(nèi)含子的3末端進(jìn)行同樣的反應(yīng)。導(dǎo)致內(nèi)含子的切除，及外顯子的連接。第二類內(nèi)含子的剪接模式與第一類剪接反應(yīng)的差別，是在第一步中的親核基團(tuán)是內(nèi)含子內(nèi)部的一個(gè)腺苷酸殘基的2-羥基，而不是外源的輔因子。這步反應(yīng)中產(chǎn)