生化參考資料上課后答案

1、第一章轄類提要糖類是四大類生物分子之一，廣泛存在于生物界，特別是植物界。糖類在生物體內(nèi)不僅作為結(jié)構(gòu)成分 和主要能源，復(fù)合糖中的糖鏈作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子參與許多生命過程，并因此出現(xiàn)一門新的學(xué)科，糖 生物學(xué)。多數(shù)糖類具有(ClLO)n的實(shí)驗(yàn)式，其化學(xué)本質(zhì)是多疑醛、多疑酮及其衍生物。糖類按其聚合度分為單 糖，1個(gè)單體：寡糖，含2-20個(gè)單體；多糖，含20個(gè)以上單體。同多糖是指僅含一種單糖或單糖衍生物 的多糖，雜多糖指含一種以上單糖或加單糖衍生物的多糖。糖類與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成的結(jié)合物稱 復(fù)合糖或糖復(fù)合物。單糖，除二疑丙酮外，都含有不對(duì)稱碳原子(C*)或稱手性碳原子，含C*的單糖都是不對(duì)稱分子

2、，當(dāng)然 也是手性分子，因而都具有旋光性，一個(gè)C*有兩種構(gòu)型D-和L-型或R-和S-型。因此含n個(gè)C*的單糖有 2個(gè)旋光異構(gòu)體，組成2刊對(duì)不同的對(duì)映體。任一旋光異構(gòu)體只有一個(gè)對(duì)映體，其他旋光異構(gòu)體是它的非 對(duì)映體，僅有一個(gè)C*的構(gòu)型不同的兩個(gè)旋光異構(gòu)體稱為差向異構(gòu)體。單糖的構(gòu)型是指離竣基碳最遠(yuǎn)的那個(gè)C*的構(gòu)型，如果與D-甘油醛構(gòu)型相同，則屬D系糖，反之屬L 系糖，大多數(shù)天然糖是D系糖Fischer E論證了己醛糖旋光異構(gòu)體的立體化學(xué)，并提岀了在紙而上表示單 糖鏈狀立體結(jié)構(gòu)的Fischer投影式。許多單糖在水溶液中有變旋現(xiàn)象，這是因?yàn)殚_漣的單糖分子內(nèi)醇基與 醛基或酮基發(fā)生可逆親核加成形成環(huán)狀半縮醛

3、或半縮酮的緣故。這種反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生在C5疑基和C1醛基之 間，而形成六元環(huán)砒喃糖(如砒喃葡糖)或C5經(jīng)基和C2酮基之間形成五元環(huán)咲喃糖(如咲喃果糖)。成環(huán)時(shí) 由于按基碳成為新的不對(duì)稱中心，出現(xiàn)兩個(gè)異頭差向異構(gòu)體，稱和B異頭物，它們通過開鏈形式發(fā)生互 變并處于平衡中。在標(biāo)準(zhǔn)左位的Hsworth式中D-單糖異頭碳的疑基在氧環(huán)而下方的為“異頭物，上方的為 B異頭物，實(shí)際上不像Haworth式所示的那樣氧環(huán)面上的所有原子都處在同一個(gè)平而，毗喃糖環(huán)一般采取 椅式構(gòu)象，咲喃糖環(huán)采取信封式構(gòu)象。單糖可以發(fā)生很多化學(xué)反應(yīng)。醛基或伯醇基或兩者氧化成撥酸，煤基還原成醇：一般的疑基參與成脂、 成瞇、氨基化和脫氧等反應(yīng)

4、：異頭疑基能通過糖昔鍵與醇和胺連接，形成糖昏化合物。例如，在寡糖和多 糖中單糖與另一單糖通過0-糖昔鍵相連，在核昔酸和核酸中戊糖經(jīng)N-糖昔鍵與心喘嚨或嚓吟堿相連。生物學(xué)上重要的單糖及其衍生物有 Glc, Gal, Man, Fru, GlcNAc, GalNAc, L-Fuc, NeuNAc (Sia),GlcUA 等它們是寡糖和多糖的組分，許多單糖衍生物參與復(fù)合糖聚糖鏈的組成，此外單糖的磷酸脂，如6-磷酸匍 糖，是重要的代謝中間物。蔗糖、乳糖和麥芽糖是常見的二糖。蔗糖是由 -Gia和B - Fru在兩個(gè)異頭碳之間通過糖昔鍵連接而 成，它已無潛在的自由醛基，因而失去還原，成臊、變旋等性質(zhì)，并稱

5、它為非還原糖。乳糖的結(jié)構(gòu)是Gal B (l-4)Glc,麥芽糖是Glcu (1-4)Glc,它們的末端葡萄搪殘基仍有潛在的自由醛基，屬還原糖。環(huán)糊精由 環(huán)糊精匍糖基轉(zhuǎn)移酶作用于直鏈淀粉生成含6, 7或8個(gè)匍萄糖殘基，通過a-1,4糖昔鍵連接成環(huán)，屬非還 原糖，由于它的特殊結(jié)構(gòu)被用作穩(wěn)定劑、抗氧化劑和增溶劑等。淀粉、糖原和纖維素是最常見的多糖，都是匍萄糖的聚合物。淀粉是植物的貯存養(yǎng)料，屬貯能多糖， 是人類食物的主要成分之一。糖原是人和動(dòng)物體內(nèi)的貯能多糖。淀粉可分直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉 分子只有-1,4連鍵，支鏈淀粉和糖原除a-1,4連鍵外尚有-1,6連鍵形成分支，糖原的分支程度比支 鏈淀粉

6、高。纖維素與淀粉、糖原不同，它是由匍萄糖通過B-1.4糖昔鍵連接而成的，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使纖維 素具有適于作為結(jié)構(gòu)成分的物理特性，它屬于結(jié)構(gòu)多糖。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的成分，也屬結(jié)構(gòu)多糖。它可看成由一種稱胞壁肽的基本結(jié)構(gòu)單位重復(fù)排列構(gòu)成。 胞壁肽是一個(gè)含四有序側(cè)鏈的二糖單位，GlcNAcP (l-4)MurNAc,二糖單位問通過8-1,4連接成多糖，鏈 相鄰的多糖鏈通過轉(zhuǎn)肽作用交聯(lián)成一個(gè)大的妻狀分子。青霊素就是通過抑制轉(zhuǎn)肽干擾新的細(xì)胞壁形成而起 抑菌作用的。磷壁酸是革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁的特有成分;脂多糖是陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的特有成分。糖蛋白是一類復(fù)合糖或一類綴合蛋白質(zhì)。許多膜內(nèi)在蛋白質(zhì)加分泌蛋白質(zhì)都是糖

7、蛋白糖蛋白和糖脂中 的寡糖鏈，序列多變，結(jié)構(gòu)信息豐富，甚至超過核酸和蛋白質(zhì)。一個(gè)寡搪鏈中單糖種類、連接位宜、異頭碳構(gòu)型和糖環(huán)類型的可能排列組介數(shù)目是一個(gè)天文數(shù)字。糖蛋白中寡糖鏈的還原端殘基與多肽鏈氨基酸殘 基之間的連接方式有：N-糖太鍵，如0-GlcNAc-Asn和0-糖肽鏈，如a -GalNAc-Thr/Ser, 0-Gal-Hyl, B -L-Araf-Hyp,N-連接的寡糖鏈(N-糖鏈)都含有一個(gè)共同的結(jié)構(gòu)花式稱核心五糖或三甘壺糖基核心，N-糖鏈 可分為復(fù)雜型、高甘需糖型和雜合型三類，它們的區(qū)別王要在外周鏈,0-糖鏈的結(jié)構(gòu)比N-糖鏈簡單，但連 接形式比N-糖鏈的多。糖蛋白中的寡糖鏈在細(xì)胞

8、識(shí)別包括細(xì)胞粘著、淋巴細(xì)胞歸巢和精卵識(shí)別等生物學(xué)過程中起重要作用。在人紅細(xì)胞表而上存在很多血型抗原決左簇，其中多數(shù)是寡糖鏈。在ABO血型系統(tǒng)中A, B, 0 (H)三 個(gè)抗原決泄簇只差一個(gè)單糖殘基,A型在寡糖基的非還原端有一個(gè)GalNAc, B型有一個(gè)Gal, 0型這兩個(gè)殘基 均無。凝集素是一類非抗體的能與糖類專一結(jié)合的蛋白質(zhì)或糖蛋白，伴刀豆凝集素A (ConA),花生凝集素等屬 植物凝集素;細(xì)菌和病毒也有凝集素，如流感病毒含紅細(xì)胞凝集素。作為各類白細(xì)胞CAM的選擇蛋白家族 也屬于凝集素。此家族中已知有L、E、P三種選擇蛋白，它們通過細(xì)胞粘著產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)，如免疫 應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、腫瘤轉(zhuǎn)移

9、等。糖胺聚糖和蛋白聚糖是動(dòng)物細(xì)胞外基質(zhì)的重要成分。糖胺聚糖是由己糖醛酸和己糖胺組成的二糖單位 重復(fù)構(gòu)成。多數(shù)糖胺聚糖都不同程度地被硫酸化如4-硫酸軟計(jì)素、硫酸角質(zhì)素等。糖胺聚檐多以蛋白聚糖 形式存在，但透明質(zhì)酸是例外。蛋白聚糖是一類特殊的糖蛋白，由一條或多條糖胺聚糖鏈和一個(gè)核心蛋 白共價(jià)連接而成。有的蛋白聚糖以聚集體(透明質(zhì)酸分子為核心)形式存在。它們是髙度親水的多價(jià)陰離子, 在維持皮膚、關(guān)節(jié)、軟竹等結(jié)締組織的形態(tài)和功能方面起重要作用。寡糖鏈結(jié)構(gòu)分析的一般步驟是:分離提純待測定的完整糖鏈，對(duì)獲得的均一樣品用GLC法測泄單糖組 成，根據(jù)髙碘酸氧化或甲基化分析確左糖苜鍵的位宜，用專一性糖苜酶確左糖

10、昔鍵的構(gòu)型。糖鏈序列可采 用外切糖昔酶連續(xù)斷裂或FAB - MS等方法加以測定。習(xí)題環(huán)狀己醛糖有多少個(gè)可能的旋光異構(gòu)體，為什么？ 2二32解:考慮到Cl、C2、C3、C4、C5各有兩種構(gòu)象,故總的旋光異構(gòu)體為2匚32個(gè)。含D-毗喃半乳糖和D-毗喃匍萄糖的雙糖可能有多少個(gè)異構(gòu)體(不包括異頭物)？含同樣殘基的糖蛋白上 的二糖鏈將有多少個(gè)異構(gòu)體?20； 32解:一個(gè)單糖的C1可以與另一單糖的Cl、C2、C3、C4、C6形成糖昔鍵，于是a-D-毗喃半乳基-D-毗喃葡 萄糖昔、B-D-毗喃半乳基-D-毗喃匍萄糖昔、a -D-Ult喃匍萄糖基-D-毗喃半乳糖昔、B-D-毗喃痢萄糖基 -D-毗喃半乳糖昔各有

11、5種，共5X4=20個(gè)異構(gòu)體。糖蛋白上的二糖鏈英中一個(gè)單糖的C1用于連接多肽，C2、C3、C4、C6用于和另一單糖的C1形成糖昔 鍵，算法同上，共有4X4=16個(gè)，考慮到二糖與多肽相連時(shí)的異頭構(gòu)象，異構(gòu)體數(shù)目為16X2=32個(gè)。寫出B-D-脫氧核糖、-D-半乳糖、B- L-山梨糖和P -D-N-乙酰神經(jīng)氨酸(唾液酸)的F ischer投影 式，Haworth式和構(gòu)象式。寫出下面所示的(A).兩個(gè)單糖的正規(guī)名稱(D/L, u/B, f/p),指出(C). (D)兩個(gè)結(jié)構(gòu)用RS系統(tǒng)表示 的構(gòu)型(R/S)A、 3 - D-f-Fru；a -L- p-Glc； C、 R； D、 SL7-匍萄糖的a和B

12、異頭物的比旋a 分別為+112.2和+18.70。當(dāng)a-D-毗喃葡糖晶體樣品溶于水 時(shí)，比旋將由+112.2降至平衡值+52.70。計(jì)算平衡混合液中a和B異頭物的比率。假設(shè)開鏈形式和咲 喃形式可忽略。a異頭物的比率為36. 5%, B異頭物為63. 5%解：設(shè) a 異頭物的比率為 x,則有 112. 2x+18.7(l-x)=52. 7,解得 x 二 36. 5%,于是(1 一 x)二 63.5%。將500 mg糖原樣品用放射性氛化鉀(K叱N)處理，被結(jié)合的叱N正好是0. 193 u mol,另一 500 mg同 一糖原樣品，用含3% HC1的無水甲醇處理，使之形成還原末端的甲基匍糖昔。然后用

13、髙碘酸處理這個(gè)還 原端成為甲基葡糖昔的糖原，新產(chǎn)生的甲酸準(zhǔn)確值是347 umoK計(jì)算(a)糖原的平均相對(duì)分子質(zhì)量.(b)分 支的程度(分支點(diǎn)%)(a)2. 59X 106; (b)ll. 24%解：(a)Mr=0. 5/(0. 193X10_*)= 2. 59X106347XIOX 163/0. 5=11.3%D-匍萄糖在31C水中平衡時(shí)，u-毗喃匍糖和BT比喃葡糖的相對(duì)摩爾含量分別為37.3%和62.理。計(jì) 算D-匍萄糖在31C時(shí)由異頭物轉(zhuǎn)變?yōu)锽異頭物的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。氣體常數(shù)R為8. 314J /molKo AG= -1. 3lkJ /mol解：AG= -RTln(c2/cl)=-8. 3

14、14 X 300 X In (62. 7/37. 3)=-l. 30 kJ /mol竹子系熱帶禾本科植物，在最適條件下竹子生長的速度達(dá)0.3m/d高，假泄竹莖幾乎完全由纖維素纖 維組成，纖維沿生長方向定位。訃算每秒鐘酶促加入生長著的纖維素鏈的單糖殘基數(shù)目。纖維素分子中每 一葡萄糖單位約長0.45 nm。7800殘基/s解：0. 3/(24X3600)1/0. 45X10_,=7800 殘基/s經(jīng)還原可生成山梨醇(D-匍萄醇)的單糖有哪些？L-山梨糖;D-匍萄糖;L-古洛糖：D-果糖寫出麥芽糖d型)、纖維二糖(B型)、龍膽糖和水蘇糖的正規(guī)(系統(tǒng))名稱的簡單形式，并指出其中哪 些(個(gè))是還原糖，哪

15、些(個(gè))是非還原糖。解:麥芽糖(a 型):Glca (l-4)Glc纖維二糖(B 型)：Glc3 (l-*4)Glc龍膽糖：GlcP (l-6)Glc水蘇糖:Gala (l-*6)Gala (l-6)Glc(a 1- p2)Fru纖維素和糖原雖然在物理性質(zhì)上有很大的不同，但這兩種多糖都是1-4連接的D-匍萄糖聚合物，相對(duì) 分子質(zhì)疑也相當(dāng)，是什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成它們?cè)谖锢硇再|(zhì)上的如此差別?解釋它們各自性質(zhì)的生物學(xué)優(yōu)點(diǎn)。革蘭氏陽性細(xì)菌和陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁在化學(xué)組成上有什么異同？肽聚糖中的糖肽鍵和糖蛋白中的糖肽 鍵是否有區(qū)別？答：肽聚糖：革蘭氏陽性細(xì)菌和陰性細(xì)菌共有：磷壁酸：革蘭氏陽性細(xì)菌特有；脂多糖：革

16、蘭氏陰性 細(xì)菌特有。兩種糖肽鍵有區(qū)別：肽聚糖中為NAM的C3疑基與D-Ala竣基相連：糖蛋白中是糖的C1疑基與 多肽Asn 丫 -氨基N或Thr/Ser/旳1/Hyp疑基0相連。假設(shè)一個(gè)細(xì)胞表面糖蛋白的一個(gè)三糖單位在介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞粘著中起關(guān)鍵作用。試設(shè)汁一個(gè)簡單試驗(yàn) 以檢驗(yàn)這一假設(shè)。如果糖蛋白的這個(gè)三糖單位在細(xì)胞相互作用中是關(guān)鍵的，則此三糖本身應(yīng)是細(xì)胞粘著 的競爭性抑制劑糖蛋白中N-連接的聚糖鏈有哪典類型?它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？答：(1)復(fù)雜型(complex type)這類N-糖鏈，除三甘壺糖基核心外，不含其他甘露糖殘基。還原端殘 基為GlcNAc B 1的外鏈與三甘露糖基核心的

17、兩個(gè) -甘露糖殘基相連,在三類N-糖鏈中復(fù)雜型結(jié)構(gòu)變化最 大。高甘壺糖型(high-mannose type)此型N-糖鏈除核心五糖外只含。-甘露糖殘基。雜合型(hybrid type )此型糖鏈具有復(fù)雜型和高甘蠢糖型這兩類糖鏈的結(jié)構(gòu)元件。15舉出兩個(gè)例子說明糖蛋白媒糖鏈的生物學(xué)作用。 答：(1)糖鏈在糖蛋白新生肽鏈折疊和締合中的作用；(2)糖鏈影響糖蛋白的分泌和穩(wěn)左性。(例見教材P60P61)16.寫出人ABHlfll型抗原決宦簇的前體結(jié)構(gòu)，指出A抗原、B抗原和0抗原(H物質(zhì))之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，答 案見表1-9S 1-9人白BII和lais抗原決定後的結(jié)構(gòu)血肝物質(zhì) 結(jié) 構(gòu)I型前岸11型啊滋3G

18、kN& 刃RG 01 4（；cNAc RfRH物庾（O范璟）L-Pw l-*2Gal/3I-*A抗坤； B抗涼 w lebCtbINAc lys： Phe, Ser： Leu Vai Ala, : Vai Pro； GluAsp； Tyr AlaSerHisj解：根據(jù)P151圖3-25可得結(jié)果。將含有天冬氨酸（pl=2. 98）.甘氨酸（pl二5.97）、亮氨酸（pl二653）和賴氨酸（pl=5. 98）的檸掾酸緩沖液, 加到預(yù)先同樣緩沖液平衡過的強(qiáng)陽離交換樹脂中，隨后用愛緩沖液析脫此柱，并分別收集洗出液，這5種 氨基酸將按什么次序洗脫卜-來？ Asp, Thr, Gly, Leu, LysJ

19、解：在pH3左右，氨基酸與陽離子交換樹脂之間的靜電吸引的大小次序是減刑氨基酸（A）中性氨基酸 酸性氨基酸（A）。因此氨基酸的洗岀順序大體上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最后是堿性氨基酸，由于氨 基酸和樹脂之間還存在疏水相互作用，所以其洗脫順序?yàn)椋篈sp, Thr, Gly, Leu, Lyso第四章備白質(zhì)的#價(jià)轉(zhuǎn)構(gòu)提要蛋白質(zhì)分子是由一條或多條肽鏈構(gòu)成的生物大分子。多肽鏈?zhǔn)怯砂被嵬ㄟ^肽鍵共價(jià)連接而成的，各 種多肽鏈都有自己特泄的氨基酸序列。蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量介于6000到1000000或更高。蛋白質(zhì)分為兩大類：單純蛋白質(zhì)和綴合蛋白質(zhì)。根據(jù)分子形狀可分為纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)和膜 蛋白質(zhì)。此外還

20、可按蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能分類。為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，經(jīng)常使用一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)這樣一些 專門術(shù)語。一級(jí)結(jié)構(gòu)就是共價(jià)主鏈的氨基酸序列，有時(shí)也稱化學(xué)結(jié)構(gòu)。二、三和四級(jí)結(jié)構(gòu)又稱空間結(jié)構(gòu)（即 三維結(jié)構(gòu)）或髙級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生物功能決左于它的高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)是由一級(jí)結(jié)構(gòu)即氨基酸序列決泄的，二氨基酸序列 是由遺傳物質(zhì)DNA的核昔酸序列規(guī)定的。肽鍵（C0-NH）是連接多肽鏈主鏈中氨基酸殘缺的共價(jià)鍵，二硫鍵是使多肽鏈之間交聯(lián)或使多肽鏈成 環(huán)的共價(jià)鍵。多肽鏈或蛋白質(zhì)當(dāng)發(fā)生部分水解時(shí)，可形成長短不一的肽段。除部分水解可以產(chǎn)生小肽之外，生物界 還存在許多游離的小肽，如谷胱甘肽等。小肽

21、晶體的熔點(diǎn)都很高，這說明短肽的晶體是離子晶格、在水溶 液中也是以偶極離子存在的。測泄蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的策略是：（1）測泄蛋白質(zhì)分子中多肽鏈數(shù)目；（2）拆分蛋白質(zhì)分子的多肽鏈:（3）斷開多肽鏈內(nèi)的二硫橋：（4）分析每一多肽鏈的氨基酸組成：（5）鑒左多肽鏈的N-末端和C-末端殘 基：（6）斷裂多肽鏈成較小的肽段,并將它們分離開來;（7）測定各肽段的氨基酸序列;（8）利用重疊肽 重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)；（9）確泄半胱氨酸殘基形成的S-S交聯(lián)橋的位置。序列分析中的重要方法和技術(shù)有：測左N-末端基的苯異硫魚酸酯（PITC）法，分析C-末端基的竣肽 酶法，用于多肽鏈局部斷裂的酶裂解和CNBr化學(xué)裂解，斷裂

22、二硫橋的兢基乙醇處理，測泄肽段氨基酸序 列的Edman化學(xué)降解和電噴射串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，重建多肽鏈一級(jí)序列的重疊肽拼湊法以及用于二硫橋定位的 對(duì)角線電泳等。在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱同源蛋白質(zhì)。同源蛋白質(zhì)具有明顯的序列相似性（稱 序列同源），兩個(gè)物種的同源蛋白質(zhì)，其序列間的氨基酸差異數(shù)目與這些物種間的系統(tǒng)發(fā)生差異是成比例 的。并根據(jù)同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列資料建立起進(jìn)化樹。同源蛋白質(zhì)具有共同的進(jìn)化起源。在生物體內(nèi)有些蛋白質(zhì)常以前體形試合成，只有按一泄方式裂解除去部分肽鏈之后才出現(xiàn)生物活性， 這一現(xiàn)象稱蛋白質(zhì)的激活。血液凝固是涉及氨基酸序列斷裂的一系列酶原被激活的結(jié)果，酶促激活的級(jí)聯(lián)

23、放大，使血凝塊迅速形成成為可能。凝血酶原和血淸蛋白原是兩個(gè)最重要的血凝因子。血纖蛋白蛋白原在 凝血斷的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檠獪[蛋白凝塊（血塊的主要成分）。我國在20世紀(jì)60年代首次在世界上人工合成了蛋白質(zhì)一一結(jié)晶牛胰島素。近二、三十年發(fā)展起來的 固相肽合成是控制合成技術(shù)上的一個(gè)巨大進(jìn)步，它對(duì)分子生物學(xué)和基因工程也就具有重要影響和意義。至 今利用Merrifield固相肽合成儀已成功地合成了許多肽和蛋白質(zhì)。習(xí)題1、如果一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為12000的蛋白質(zhì)，含10種氨基酸，并假設(shè)每種氨基酸在該蛋白質(zhì)分子中的數(shù) 目相等，問這種蛋白質(zhì)有多少種可能的排列順序？ 10100解:I。,沁叫I。泅2、有一個(gè)A肽，經(jīng)酸

24、解分析得知為Lys、His、Asp. Glu2、Ala以及Vai、Tyr和兩個(gè)鞏分子組成當(dāng)A 肽與FDNB試劑反應(yīng)后得DNP-Asp：當(dāng)用竣肽酶處理后得游離煩氨酸。如果我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中將A肽用胰蛋白酶 降解時(shí)，得到兩種肽，英中一種(Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr)在pH6. 4時(shí)，凈電荷為零，另一種(His、 Glu以及Vai)可給除DNP-His,在pH6.4時(shí)，帶正電荷。此外，A肽用糜蛋白酶降解時(shí)，也得到兩種肽， 其中一種(Asp、Ala、Tyr)在pH6. 4時(shí)全中性，另一種(Lys、His、Glu2以及Vai)在pH6. 4時(shí)帶正電 荷。問 A 肽的氨基酸序列如何？ Asn-Ala

25、-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val解：1、N-末端分析：FDNB法得：Asp-：2、C-末端分析：竣肽酶法得：-Vai；3、胰蛋白酶只斷裂賴氨酸或精氨酸殘基的竣基形成的肽鍵，得到的是以Arg和Lys為C-末端殘基的肽斷。酸水解使Asn -* Asp+ NHi* ,由已知條件(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Gln-Glu+NH/由已知條件(His、Glu、Vai)可得： Asn-( )-( )-( )-Lys-Hi s-Gln-Val:5、糜蛋白酶斷裂

26、Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的竣基端肽鍵。由題，得到的一條肽(Asp、Ala、 Tyr)結(jié)合(3) (4)可得該肽的氨基酸序列為：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-Lyso (1)如用胰蛋白酶處理，此多肽將 產(chǎn)生幾個(gè)肽？并解釋原因(假設(shè)沒有二硫鍵存在)：(2)在pH7.5時(shí)，此多肽的凈電荷是多少單位？說明

27、理由(假設(shè) pKa 值：u -C00H4. 0： a_NH/6.0： Glu 和 Asp 側(cè)鏈基 4. 0； Lys 和 Arg側(cè)鏈基 11. 0： His 側(cè)鏈 基7. 5： Cys側(cè)鏈基9.0： Tyr側(cè)鏈基11.0)： (3)如何判斷此多肽是否含有二硫鍵？假如有二硫鍵存在， 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確左5, 17和23位上的Cys哪兩個(gè)參與形成？ (1) 4個(gè)肽：(2) -2.5單位：(3)如果多肽 中無二硫鍵存在，經(jīng)胰蛋白酶水解后應(yīng)得4個(gè)肽段：如果存在一個(gè)二硫鍵應(yīng)得3個(gè)肽段并且個(gè)肽段所帶電 荷不同，因此可用離子交換層析、電泳等方法將肽段分開，鑒左岀含二硫鍵的肽段，測泄其氨基酸順序， 便可確宦二硫鍵的

28、位置4、今有一個(gè)七肽，經(jīng)分析它的氨基酸組成是：Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr和Ser。此肽未經(jīng)糜蛋白 酶處理時(shí)，與FDNB反應(yīng)不產(chǎn)生 -DNP-氨基酸。經(jīng)糜蛋白酶作用后，此肽斷裂城兩個(gè)肽段，其氨基酸組成 分別為Ala、Tyr、Ser和Pro、Phe、Lys、Arg。這兩個(gè)肽段分別與FDNB反應(yīng)，可分別產(chǎn)生DNP-Ser和DNP-Lys 此肽與胰蛋白酚反應(yīng)能生成兩個(gè)肽段，它們的氨基酸組成分別是Arg、Pro和Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。 試問此七肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)怎樣？它是一個(gè)環(huán)肽，序列為：-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg-解：(1)此肽未經(jīng)糜蛋白酶

29、處理時(shí)，與FDNB反應(yīng)不產(chǎn)生a -DNP-氨基酸，說明此肽不含游離末端視，即 此肽為一環(huán)肽：糜蛋白酶斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的竣基端肽鍵，由已知兩肽段氨基酸組成(Ala、 Tyr Ser 和 Pro、Phe、Lys、Arg)可得：-()-()-Tyr-和_( )-( )-( )-Phe-：由(2)得的兩肽段分別與FDNB反應(yīng)，分別產(chǎn)生DNP-Ser和DNP-Lys可知該兩肽段的N-末端分 別為-Ser-和-Lys-,結(jié)合(2)可得：-Ser-Ala-Tyr-和-Lys-( )-( )-Phe-：胰蛋白酶專一斷裂Arg或Lys殘基的竣基參與形成的肽鍵，由題生成的兩肽段氨基酸組成

30、(Arg、 Pro 和 Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala)可得：-Pro-Arg-和-()-()-()-()-Lys:綜合(2)、(3) (4)可得此肽一級(jí)結(jié)構(gòu)為：-Lys-Pro-Arg-Phe-Ser-Ala-Tyr-5、三肽Lys- Lys- Lys的pl值必定大于它的任何一個(gè)個(gè)別基團(tuán)的pKa值，這種說法是否正確？為什么？ 正確，因?yàn)榇巳奶幱诘入婞c(diǎn)時(shí)，七解離集團(tuán)所處的狀態(tài)是C-末端COO- （pKa二3.0）, N末端NH= （pKa旦 8.0）, 3 個(gè)側(cè)鏈 3 （1/3NHJ） （pKa=10. 53），因此 pl最大的 pKa 值（10.53）6、一個(gè)多肽可還原為兩個(gè)肽段，

31、它們的序列如下：鏈1為Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg- Arg- Val-Cys；鏈2為Cys-Tyr-Cys-Phe-Cyso當(dāng)用嗜熱菌蛋白酶消化原多肽（具有完整的二硫鍵）時(shí)可用下列 各肽：（1） （Ala、Cys2、Vai）： （2） （Arg、Lys、Phe Pro）： （3） （Arg2、Cys2、Trp Tyr） ： （4） （Cys2、 Phe）o試指出在該天然多肽中二硫鍵的位程。（結(jié)構(gòu)如下圖）I S-S 1Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-C5rs-Arg-Arg-Val_Cys解：嗜熱菌蛋白酶作用專一性較差，根拯題中

32、已知條件：（1）消化原多肽得到（Ala、Cys2. Vai ）,說明鏈1在2位Cys后及11位Vai前發(fā)生斷裂，2位Cys 與12位Cys之間有二硫鍵；（2）由鏈1序列可得該肽段序列為：-Phe-Pro-Lys-Arg-：（3）由（1） （2）可知該肽段（Arg2. Cys2、Trp. Tyr）中必有一 Cys來自鏈2,另一 Cys為鏈1中8 位Cys,即鏈1中8位Cys與鏈2中的一個(gè)Cys有二硫鍵：（4）嗜熱菌蛋白酶能水解Tyr、Phe等疏水氨基酸殘基，故此肽（Cys2. Phe）來自鏈2,結(jié)合（3） 中含Tyr,可知（3）中形成的二硫鍵為鏈1 8位Cys與鏈2中3位Cys與鏈2中3位Cys

33、之間：（4）中（Cys2、 Phe）說明鏈2中1位Cys與5位Cys中有二硫鍵。綜合（1）、（3）、（4）可得結(jié)果。7、一個(gè)十肽的氨基酸分析表明其水解液中存在下列產(chǎn)物：Asp Glu Tyr ArgMet Pro Lys Ser Phe并觀察下列事實(shí)：（l）用撥肽酶A和B處理該十肽無效；（2）胰蛋白酶處理產(chǎn)生兩個(gè)四肽和游離的Lys； （3）梭菌蛋白酶處理產(chǎn)生一個(gè)四肽和一個(gè)六肽：（4）浪化氫處理產(chǎn)生一個(gè)八肽和一個(gè)二肽，用單字母符 號(hào)表示其序列為NP： （5）胰凝乳蛋白酶處理產(chǎn)生兩個(gè)三肽和一個(gè)四肽，N-末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在 中性pH時(shí)攜帶-1凈電荷，在pH12時(shí)攜帶-3凈電荷:（6） 一輪

34、Edman降解給出下而的PTH衍生物：0. HCH20H寫出該十肽的氨基酸序列。Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro解:（1）用竣肽酶A和B處理十肽無效說明該十肽C-末端殘基為-Pro；（2）胰蛋白酶專一斷裂Lys或Arg殘基的竣基參與形成的肽鍵，該十肽在胰蛋白酶處理后產(chǎn)生了兩個(gè) 四肽和有利的Lys,說明十肽中含Lys-或-ArgLys-Lys-*或-Arg-Lys-Lys Arg-Lys-四種可 能的肽段，且水解位置在4與5、5與6或4與5、8與9、9與10之間；（3）梭菌蛋白酶專一裂解Arg殘基的竣基端肽鍵，處理該十肽后，產(chǎn)生一個(gè)四肽和一個(gè)六肽，則

35、可知 該十肽第四位為-Arg-；（4）澳化輒只斷裂由Met殘基的竣基參加形成的肽鍵，處理該十肽后產(chǎn)生一個(gè)八肽和一個(gè)二肽，說明 該十肽第八位或第二位為-Met-；用單字母表示二肽為NP,即-Asn-Pro-,故該十肽第八位為-Met-：（5）胰凝乳蛋白酶斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的竣基端肽鍵，處理該十肽后，產(chǎn)生兩個(gè) 三肽和一個(gè)四肽，說明該十肽第三位、第六位或第七位為Trp或Phe：（6）-輪Edman降解分析N-末端，根據(jù)其反應(yīng)規(guī)律，可得N-末端氨基酸殘疾結(jié)構(gòu)式為：-NH-CH（-CH：0H）-C（=0）-,還原為-NH-CH（-CH：0H）-C00H-,可知此為 Ser；結(jié)合（

36、1）、（2）、（3）、（5）、（6）可知該十肽的氨基酸序列為: Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro& 一個(gè)四肽，經(jīng)胰蛋白酶水解得兩個(gè)片段，一個(gè)片段在280nm附近有強(qiáng)的光吸收，并且Pauly反應(yīng)和坂 口反應(yīng)（檢測脈基的）呈陽性。另一片段用浪化徹處理釋放出一個(gè)與苗三酗反應(yīng)呈黃色的氨基酸。寫出此 四肽的氨基酸序列。YRMP解:胰蛋白酶酶專一水解Lys和Arg殘基的竣基參與形成的肽鍵，故該四肽中含Lys或Arg： 肽段在280nm 附近有強(qiáng)光吸收且Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測脈基的）呈陽性，說明該肽段含Tyr和Arg：浪化氛專一 斷裂Met殘基的撥基參加

37、形成的肽鍵，又因生成了與苗三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸，故該肽段為-Met-Pro-； 所以該四肽的氨基酸組成為Tyr-Arg-Met-Pro,即YRMP.9、蜂毒明肽（apamin）是存在蜜蜂毒液中的一個(gè)十八肽，其序列為CNCKAPETALCARRCQQH,已知蜂毒明肽 形成二硫鍵，不與碘乙酸發(fā)生反應(yīng)，（1）問此肽中存在多少個(gè)二硫鍵？（2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)確泄這些（個(gè)）二硫 鍵位置的策略。（1）兩個(gè)：（2）二硫鍵的位置可能是1-3和11-15或1-11和3-15或1-15和3-11,第一種情況，用胰 蛋白酶斷裂將產(chǎn)生兩個(gè)肽加Arg：第二種情況和第三種，將產(chǎn)生一個(gè)肽加Arg，通過二硫鍵部分氧化可以 把后兩種情

38、況區(qū)別開來。10、敘述用Mernfield固相化學(xué)方法合成二肽Lys-Alao如果你打算向Lys-Ala加入一個(gè)亮氨酸殘基使成 三肽，可能會(huì)掉進(jìn)什么樣的“陷坑” ？解：（1）用B0C保護(hù)Ala氨基端，然后將英竣基掛接在樹脂上：（2）除去N端保護(hù)，將用B0C保護(hù)的Arg用縮合劑DDC與Ala相連；（3）將把樹脂懸浮在無水三氟乙酸中，通人干燥的HBr,使肽與樹脂脫離，同時(shí)保護(hù)基也被切除。 若打算向Lys-Ala加入一個(gè)亮氨酸殘基使成三肽，可能的坑為：Leu可能接在Arg的非 -氨基上。第五章 妥白質(zhì)的三條轉(zhuǎn)構(gòu)提要每一種蛋白質(zhì)至少都有一種構(gòu)像在生理?xiàng)l件下是穩(wěn)定的，并具有生物活性，這種構(gòu)像稱為蛋白質(zhì)的

39、天 然構(gòu)像。研究蛋白質(zhì)構(gòu)像的主要方法是X射線晶體結(jié)構(gòu)分析。此外紫外差光譜、熒光和熒光偏振、圓二色 性、核磁共振和重氫交換等被用于研究溶液中的蛋白質(zhì)構(gòu)像。穩(wěn)泄蛋白質(zhì)構(gòu)像的作用有氫鍵、范徳華力、疏水相互作用和離子鍵。此外二硫鍵在穩(wěn)泄某些蛋白質(zhì)的 構(gòu)像種也起重要作用。多肽鏈折疊成特泄的構(gòu)像受到空間上的許多限制。就其主鏈而言，由于肽鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)相鄰的肽平而構(gòu) 成的，主鏈上只有u-碳的二平面角e和屮能自由旋轉(zhuǎn)，但也受到很大限制。某些和屮值是立體化學(xué)所 允許的，其他值則不被允許。并因此提出了拉氏構(gòu)像，它表明蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)象在圖上所占的位苣是很有限 的（7. 7%-20. 3%）蛋白質(zhì)主鏈的折疊形成由氫鍵維系的

40、重復(fù)性結(jié)構(gòu)稱為二級(jí)結(jié)構(gòu)。最常見的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件有。螺旋、B 轉(zhuǎn)角等?！奥菪堑鞍踪|(zhì)中最典型、含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)。u螺旋結(jié)構(gòu)中每個(gè)肽平而上的按氧和酰氨氫 都參與氫鍵的形成，因此這種構(gòu)象是相當(dāng)穩(wěn)泄的。氫鍵大體上與螺旋軸平行，每圈螺旋占3. 6個(gè)氨基酸殘 基，每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100 ,螺距為0.54nm。u-角蛋白是毛、發(fā)、甲、蹄中的纖維狀蛋白質(zhì)，它幾乎 完全由“螺旋構(gòu)成的多肽鏈構(gòu)成。B折疊片中肽鏈主鏈處于較伸展的曲折（鋸齒）形式，肽鏈之間或一條 肽鏈的肽段之間借助氫鍵彼此連接成片狀結(jié)構(gòu)，故稱為B折疊片，每條肽鏈或肽段稱為B折疊股或B股。 肽鏈的走向可以有平行和反平行兩種形式。平行折疊片構(gòu)象的伸展程

41、度略小于反平行折疊片，它們的重復(fù) 周期分別為0. 65nm和0.大多數(shù)P折疊股和B折疊片都有右手扭曲的傾向，以緩解側(cè)鏈之間的空間應(yīng)力（steric strain）。蠶絲心蛋白幾乎完全由扭曲的反平行B折疊片構(gòu)成。膠原蛋白是動(dòng)物結(jié)締組織中 最豐富的結(jié)構(gòu)蛋白，有若干原膠原分子組成。原膠原是一種右手超螺旋結(jié)構(gòu)，稱三股螺旋。彈性蛋白是結(jié) 締組織中另一主要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)按其外形和溶解度可分為纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)和膜蛋白。u-角蛋白、統(tǒng)心蛋白（B-角 蛋白）、膠原蛋白和彈性蛋白是不溶性纖維狀蛋白質(zhì)：肌球蛋白和原肌球蛋白是可溶性纖維狀蛋白質(zhì)，是 肌纖維中最豐富的蛋白質(zhì)。球狀蛋白質(zhì)是一類可溶性的功能蛋

42、白，如酶、抗體、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、蛋白質(zhì)激素等, 膜蛋白是一類與膜結(jié)構(gòu)和功能緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，它們又可分為膜內(nèi)在蛋白質(zhì)、脂錨左蛋白質(zhì)以及膜周邊 蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一般被分為4個(gè)組織層次（折疊層次），一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。細(xì)分時(shí)可在二、 三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。細(xì)分時(shí)可在二、三級(jí)之間增加超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域兩個(gè)層次。超二級(jí)結(jié)構(gòu)是指在一級(jí)序 列上相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)在三維折疊中彼此靠近并相互作用形成的組合體超二級(jí)結(jié)構(gòu)有3種基本形式：（】 （螺旋束）、（如Rossman折疊）、B曲折和希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。結(jié)構(gòu)域是在二級(jí)結(jié)構(gòu)和超 二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成并相對(duì)獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)局部折疊區(qū)。結(jié)構(gòu)域常常也就是功能域。結(jié)構(gòu)域的基本類

43、型 有：全平行螺旋結(jié)構(gòu)域、平行或混合型B折疊片結(jié)構(gòu)域、反平行B折疊片結(jié)構(gòu)域和富含金屬或二硫鍵結(jié) 構(gòu)域等4類。球狀蛋白質(zhì)可根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)分為全a -結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、B-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、全結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)和富含 金屬或二硫鍵蛋白質(zhì)等。球狀蛋白質(zhì)有些是單亞基的，稱單體蛋白質(zhì)，有些是多亞基的，稱寡聚或多聚蛋 白質(zhì)。亞基一般是一條多肽鏈。亞基（包括單體蛋白質(zhì)）的總?cè)S結(jié)構(gòu)稱三級(jí)結(jié)構(gòu)。球狀蛋白質(zhì)種類很多， 結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，各有自己獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)。但球狀蛋白質(zhì)分子仍有某些共同的結(jié)構(gòu)特征：一種分子可含 多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件，具有明顯的折疊層次，緊密折疊成球狀或橢球狀結(jié)構(gòu)，疏水測鏈埋藏在分子內(nèi) 部，親水基團(tuán)暴霸在分子表而，分子表面

44、往往有一個(gè)空穴（活性部位）。蛋白質(zhì)受到某些物理或化學(xué)因素作用時(shí)，引起生物活性丟失，溶解度降低以及其他的物理化學(xué)常數(shù)的 改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)變性。變性實(shí)質(zhì)是非共價(jià)鍵破裂，天然構(gòu)象解體，但共價(jià)鍵未遭破裂。有些變 性是可逆的。蛋白質(zhì)變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)表明，一級(jí)結(jié)構(gòu)規(guī)左它的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能是蛋白質(zhì)天 然構(gòu)象所具有的性質(zhì)。天然構(gòu)象是在生理?xiàng)l件下熱力學(xué)上最穩(wěn)左的即自由能最低的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)折疊不是通過隨機(jī)搜索找到自由能最低構(gòu)象的。折疊動(dòng)力學(xué)研究表明，多肽鏈折疊過程中存在 熔球態(tài)的中間體，并有異構(gòu)酶和伴侶蛋白質(zhì)等參加。寡聚蛋白是由兩個(gè)或多個(gè)亞基通過非共價(jià)相互作用締合而成的聚集體。締合形成聚集體

45、的方式構(gòu)成蛋 白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)，它涉及.亞級(jí)在聚集體中的空間排列（對(duì)稱性）以及亞基之間的接觸位點(diǎn)（結(jié)構(gòu)互補(bǔ)）和 作用力（非共價(jià)相互作用的類型）。習(xí)題（ 1）計(jì)算一個(gè)含有78個(gè)氨基酸的螺旋的軸長。（2）此多肽的a螺旋完全伸展時(shí)多長？ 11. 7nm； 2& 08nm 解：（1）考慮到a螺旋中每3. 6個(gè)氨基酸殘基上升0. 54nm,故該a螺旋的軸長為：78X0. 54/3. 6=11. 7nm（2）考慮到完全伸展時(shí)每個(gè)氨基酸殘基約占0. 36nm,故此時(shí)長為：78X0. 36二28. 08nm某一蛋白質(zhì)的多肽鏈除一些區(qū)段為“螺旋構(gòu)想外，其他區(qū)段均為B折疊片構(gòu)象。該蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量 為240000

46、,多肽鏈外形的長度為5. OexiOcm.試計(jì)算：a螺旋占該多肽鏈的百分?jǐn)?shù)。(假設(shè)B折疊構(gòu)象 中每氨基酸殘疾的長度為0.35nm) 59%解：一般來講氨基酸的平均分子量為120Da,此蛋白質(zhì)的分子量為240000Da,所以氨基酸殘基數(shù)為240000 + 120二2000個(gè)。設(shè)有X個(gè)氨基酸殘基呈a螺旋結(jié)構(gòu)，貝9：X 0. 15+ (2000-X) X0. 35=5. 06X 10_5X 10:=506nm解之得X=970, 螺旋的長度為970X0. 15二145. 5,故“ -螺旋占該蛋白質(zhì)分子的百分比為：145. 5/536X100%二29%雖然在真空中氫鍵鍵能約為20kj/mol,但在折疊的

47、蛋白質(zhì)中它對(duì)蛋白質(zhì)的穩(wěn)左焰貢獻(xiàn)卻要小得多 (5kj/mol)0試解釋這種差別的原因。在伸展的蛋白質(zhì)中大多數(shù)氫鍵的供體和接納體都與水形成氫鍵。這就是氫鍵能量對(duì)穩(wěn)定焙貢獻(xiàn)小的原因。多聚甘氨酸是一個(gè)簡單的多肽，能形成一個(gè)具有“ =-80巾二+120的螺旋，根據(jù)拉氏構(gòu)象圖(圖5-13), 描述該螺旋的(a)手性：(b)每圈的堿基數(shù)。(a)左手：(b) 3. 0解：據(jù)P206圖5-13拉氏構(gòu)象圖，二80巾二+120時(shí)可知該螺旋為左手性，每圈殘基數(shù)為3. 0。a螺旋的穩(wěn)左性不僅取決于肽鏈間的氫鍵形成，而且還取決于肽鏈的氨基酸側(cè)鏈的性質(zhì)。試預(yù)測在室溫 下的溶液中下列多聚氨基酸那些種將形成(】螺旋，那些種形成

48、英他的有規(guī)則的結(jié)構(gòu)，那些種不能形成有規(guī) 則的結(jié)構(gòu)？并說明理由。(1)多聚亮氨酸,pH二7.0： (2)多聚異亮氨酸,pH二7.0： (3)多聚精氨酸,pH二7. 0；(4)多聚精氨酸,pH二13： (5)多聚谷氨酸,pH二1.5： (6)多聚蘇氨酸，pH二7. 0； (7)多聚脯氨酸,pH二7. 0； (1)(4)和(5)能形成a螺旋：(2) (3)和(6)不能形成有規(guī)則的結(jié)構(gòu)：(7)有規(guī)則，但不是u螺旋多聚甘氨酸的右手或左手“螺旋中哪一個(gè)比較穩(wěn)立？為什么？因?yàn)楦拾彼崾窃赼-碳原子上呈對(duì)稱的 特殊氨基酸，因此可以預(yù)料多聚甘氨酸的左右手a螺旋(他們是對(duì)映體)在能疑上是相當(dāng)?shù)?，因而也是?等穩(wěn)定的

49、?？紤]一個(gè)小的含101殘基的蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)將有200個(gè)可旋轉(zhuǎn)的鍵。并假設(shè)對(duì)每個(gè)鍵e和W有兩個(gè)左 向。問：(a)這個(gè)蛋白質(zhì)可能有多種隨機(jī)構(gòu)象(W) ? (b)根據(jù)(a)的答案計(jì)算在當(dāng)使lmol該蛋白質(zhì)折 疊成只有一種構(gòu)想的結(jié)構(gòu)時(shí)構(gòu)想爛的變化(AS仲)；(c)如果蛋白質(zhì)完全折疊成由H鍵作為穩(wěn)左焰的唯一 來源的a螺旋,并且每mol H鍵對(duì)焰的貢獻(xiàn)為-5kj/mol,試計(jì)算AH痕：(d)根據(jù)逆的(b)和(c)的答 案，計(jì)算25C時(shí)蛋白質(zhì)的4G折杠該蛋白質(zhì)的折疊形式在25C時(shí)是否穩(wěn)泄？(a) W二2209二 1.61X10： (b) AS=1. 15 kj/ (Kmol) (c) AH#100X (-

50、5 kj/mol) =-500 kj/mol； 注意，這里我們沒有考慮在螺旋末端處某些氫鍵不能形成這一事實(shí)，但考慮與否差別很小。(d) AG畑 =-157. 3 kj/mol.由于在25匸時(shí)厶G折整0,因此折疊的蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的。兩個(gè)多肽鏈A和B,有著相似的三級(jí)結(jié)構(gòu)。但是在正常情況下A是以單體形式存在的，而B是以四聚體 (B.)形式存在的，問A和B的氨基酸組成可能有什么差別。在亞基-亞基相互作用中疏水相互作用經(jīng)常起主要作用，參與四聚體弘的亞基-亞基相互作用的表而可能比單體A的對(duì)應(yīng)表而具有較多的疏水殘基。下而的序列是一個(gè)球狀蛋白質(zhì)的一部分。利用表5-6中的數(shù)據(jù)和Chou-Faman的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，預(yù)測

51、此區(qū)域 的二級(jí)結(jié)構(gòu)。RRPWLMAACLRPVVFITYGDGGTYYHWYH殘基4-11是一個(gè)a螺旋，殘基14-19和24-30是B折疊片。殘基20-23很可能形成B轉(zhuǎn)角從熱力學(xué)考慮，完全眾需在水環(huán)境中和完全埋藏在蛋白質(zhì)分子非極性內(nèi)部的兩種多肽片段，哪一種更 容易形成“螺旋？為什么？埋藏在蛋白質(zhì)的非極性內(nèi)部時(shí)更容易形成螺旋。因?yàn)樵谒h(huán)境中多肽對(duì)穩(wěn) 定焙（AH折Q的貢獻(xiàn)要小些。一種酶相對(duì)分子質(zhì)量為300000,在酸性環(huán)境中可解離成兩個(gè)不同組分，苴中一個(gè)組分的相對(duì)分子質(zhì)量 為100000,另一個(gè)為50000。大的組分占總蛋白質(zhì)的三分之二，具有催化活性。用B-蔬基乙醇（能還原 二硫橋）處理時(shí)，大的

52、失去催化能力，并且它的沉降速度減小，但沉降圖案上只呈現(xiàn)一個(gè)峰（參見第7章）。 關(guān)于該酶的結(jié)構(gòu)作出什么結(jié)論？此酶含4個(gè)亞基，兩個(gè)無活性亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為50000,兩個(gè)催化亞 基的相對(duì)分子質(zhì)疑為100000,每個(gè)催化亞基是由兩條無活性的多肽鏈（相對(duì)分子質(zhì)量為50000）組成。彼 此間由二硫鍵交聯(lián)在一起。今有一種植物的毒素蛋白，直接用SDS凝膠電泳分析（見第7章）時(shí)，它的區(qū)帶位于肌紅蛋白（相對(duì) 分子質(zhì)量為16900）和B-乳球蛋白（相對(duì)分子質(zhì)量37100）兩種蛋白之間，當(dāng)這個(gè)毒素蛋白用0-兢基乙 醇和碘乙酸處理后，在SDS凝膠電泳中仍得到一條區(qū)帶，但苴位置靠近標(biāo)記蛋白細(xì)胞素（相對(duì)分子質(zhì)量為 13

53、370）,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，該毒素蛋白與FDB反應(yīng)并酸水解后，釋放出游離的DNP-Gly和DNP-Tyr。關(guān)于 此蛋白的結(jié)構(gòu)，你能做出什么結(jié)論？該毒素蛋白由兩條不同的多肽鏈通過鏈間二硫鍵交聯(lián)而成，每條多 肽鏈的相對(duì)分子質(zhì)量各在13000左右。種蛋白質(zhì)是由相同亞基組成的四聚體。（a）對(duì)該分子說出兩各種可能的對(duì)稱性。穩(wěn)定締合的是哪種 類型的相互作用（同種或異種）？ （b）假設(shè)四聚體，如血紅蛋白，是由兩個(gè)相同的單位（每個(gè)單位含u 和B兩種鏈）組成的。問它的最高對(duì)稱性是什么？ （a） C4和D2, C4是通過異種相互作用締合在一起， D2是通過同種相互作用締合在一起，（b） C2因?yàn)槊總€(gè)a B二聚體是一

54、個(gè)不對(duì)稱的原聚體證明一個(gè)多階段裝配過程比一個(gè)單階段裝配過程更容易控制蛋白質(zhì)的質(zhì)疑?？紤]一個(gè)多聚體酶復(fù)合物 的合成，此復(fù)合物含6個(gè)相同的二聚體，每個(gè)二聚體由一個(gè)多肽A和一個(gè)B組成，多肽A和B的長度分別 為300個(gè)和700個(gè)氨基酸殘基。假設(shè)從氨基酸合成多肽鏈，多肽鏈組成二聚體，再從二聚體聚集成多聚體 酶，在這一建造過程中每次操作的錯(cuò)誤頻率為103假設(shè)氨基酸序列沒有錯(cuò)誤的話，多肽的折疊總是正確 的，并假設(shè)在每一裝配階段剔除有缺陷的亞結(jié)構(gòu)效率為1004試比較在下列情況下有缺陷復(fù)合物的頻率:（1）該復(fù)合物以一條6000個(gè)氨基酸連續(xù)的多肽鏈一步合成，鏈內(nèi)含有6個(gè)多肽A和6個(gè)多肽B。（2）該 復(fù)合物分3個(gè)階

55、段形成：第一階段，多肽A和B的合成：第二階段，AB二聚體的形成：第三階段，6個(gè)AB 二聚體裝配成復(fù)合物。（1）有缺陷復(fù)合物的平均頻率是6000X10s=6X105（2）由于有缺陷的二聚體可被剔除，因此有缺陷復(fù)合物的平均率只是最后階段的操作次數(shù)（5次操作裝 配6個(gè)亞基）乘以錯(cuò)誤頻率，即：5X10因此它比一步合成所產(chǎn)生的缺陷頻率約低1000倍。第氏章 蛋白質(zhì)穡杓與功飩的關(guān)系提要肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）是脊椎動(dòng)物中的載氧蛋白質(zhì)。肌紅蛋白便于氧在肌肉中轉(zhuǎn)運(yùn)，并作 為氧的可逆性貯庫。而血紅蛋白是血液中的氧載體。這些蛋白質(zhì)含有一個(gè)結(jié)合得很緊的血紅素輔基。它是 一個(gè)取代的嚇咻，在其中央有一個(gè)鐵原子

56、。亞鐵（Fe）態(tài)的血紅素能結(jié)合氧，但髙鐵（+3）態(tài)的不能結(jié) 合氧。紅血素中的鐵原子還能結(jié)合其他小分子如CO、NO等。肌紅蛋白是一個(gè)單一的多肽鏈，含153個(gè)殘基，外形緊湊。Mb內(nèi)部幾乎都是非極性殘基。多肽鏈中約 75%是u螺旋，共分八個(gè)螺旋段。一個(gè)亞鐵血紅素即位于疏水的空穴內(nèi)，它可以保護(hù)鐵不被氧化成髙鐵。 血紅素鐵離子直接與一個(gè)His側(cè)鏈的氮原子結(jié)合。此近側(cè)His （H8）占據(jù)5個(gè)配位位置。第6個(gè)配位位置 是0：的結(jié)合部位。在此附近的遠(yuǎn)側(cè)His （E7）降低在氧結(jié)合部位上CO的結(jié)合，并抑制血紅素氧化或髙鐵態(tài)。氧與Hb結(jié)合是可逆的。對(duì)單體蛋白質(zhì)如Mb來說，被配體（如）0：占據(jù)的結(jié)合部位的分?jǐn)?shù)是配體

57、濃度 的雙曲線函數(shù)，如Mb的氧集合曲線。血紅蛋白由4個(gè)亞基（多肽鏈）組成，每個(gè)亞基都有一個(gè)血紅素基。 Hb A是成人中主要的血紅蛋白，具有SB：的亞基結(jié)構(gòu)。四聚體血紅蛋白中岀現(xiàn)了單體血紅蛋白所不具有 的新性質(zhì)，Hb除運(yùn)載氧外還能轉(zhuǎn)運(yùn)H和C0：。血紅蛋白以兩種可以相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象態(tài)存在，稱T （緊張） 和R （松弛）態(tài)。T態(tài)是通過幾個(gè)鹽橋穩(wěn)定的。無氧結(jié)合時(shí)達(dá)到最穩(wěn)泄。氧的結(jié)合促進(jìn)T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)。氧與血紅蛋白的結(jié)合是別構(gòu)結(jié)合行為的一個(gè)典型例證。T態(tài)和R態(tài)之間的構(gòu)象變化是由亞基-亞基相互 作用所介導(dǎo)的，它導(dǎo)致血紅蛋白出現(xiàn)別構(gòu)現(xiàn)象。Hb呈現(xiàn)3種別構(gòu)效應(yīng)。第一，血紅蛋白的氧結(jié)合曲線是S 形的，這以為著氧的

58、結(jié)合是協(xié)同性的。氧與一個(gè)血紅素結(jié)合有助于氧與同一分子中的其他血紅素結(jié)合。第 二，h和C0：促進(jìn)0：從血紅蛋白中釋放，這是生理上的一個(gè)重要效應(yīng)，它提高0：在代謝活躍的組織如肌肉 的釋放。相反的，0：促進(jìn)氏和C0：在肺泡毛細(xì)血管中的釋放。H CCUIIO,的結(jié)合之間的別構(gòu)聯(lián)系稱為Bohr 效應(yīng)。第三，血紅蛋白對(duì)0=的親和力還受2、3-二磷酸甘油酸（BPG）調(diào)節(jié),BPG是一個(gè)負(fù)電荷密度很髙的 小分子。BPG能與去氧血紅蛋白結(jié)合，但不能與氧合血紅蛋白結(jié)合。因此，BPG是降低血紅蛋白對(duì)氧的親 和力的。胎兒血紅蛋白（a/J比成年人的血紅蛋白有較髙的氧親和力，就是因?yàn)樗Y(jié)合BPG較少。導(dǎo)致一個(gè)蛋白質(zhì)中氨基酸

59、改變的基因突變能產(chǎn)生所謂分子病，這是一種遺傳病。了解最淸楚的分子病 是鐮刀狀細(xì)胞貧血病。這種病人的步正常血紅蛋白稱為HbS,它只是在兩條B鏈第六位置上的Glu倍置換 乘Vai。這一改變?cè)谘t蛋白表而上產(chǎn)生一個(gè)疏水小區(qū)，因而導(dǎo)致血紅蛋白聚集成不溶性的纖維朿，并引 起紅細(xì)胞鐮刀狀化和輸氧能力降低。純合子的病人出現(xiàn)慢性貧血而死亡。地中海貧血是由于缺失一個(gè)或多 個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因造成的。棉衣反映是由特化的白細(xì)胞一一淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞及其相關(guān)的蛋白質(zhì)之間的相互作用介導(dǎo)的。T淋 巴細(xì)胞產(chǎn)生T細(xì)胞受體，B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生免疫球蛋白，即抗體。所有的細(xì)胞都能產(chǎn)生MHC蛋白，它們?cè)诩?xì) 胞表而展示宿主（自我）肽或抗

60、原（非自我）肽。助T細(xì)胞誘導(dǎo)那些產(chǎn)生免疫球蛋白的B細(xì)胞和產(chǎn)生T細(xì) 胞受體的胞毒T細(xì)胞增殖。免疫球蛋白或T細(xì)胞受體能與特異的抗原結(jié)合。一個(gè)特左的祖先細(xì)胞通過刺 激繁殖，產(chǎn)生一個(gè)具有同樣免疫能力的細(xì)胞群的過程稱為克隆選擇。人類具有5個(gè)類別的免疫球蛋白，每一類別的生物學(xué)功能都是不同的。最豐富的是IgG類，它由4條 多肽鏈組成，兩條重鏈，兩條輕鏈，通過二硫鍵連接成Y形結(jié)構(gòu)的分子。靠近Y的兩“臂”頂端的結(jié)構(gòu)域 是多變區(qū)，形成來年各個(gè)抗原結(jié)合部位。一個(gè)給頂?shù)拿庖咔虻鞍滓话阒唤Y(jié)合一個(gè)大抗原分子的一部分，稱 為表位。結(jié)合經(jīng)常涉及IgG的構(gòu)象變化，以便與抗原誘導(dǎo)契合。由于抗體容易制取并具有高度特異性，它 成為許