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目录第一章蛋白质的结构与功能1 I重点内容解析1 测试题3 参考答案9第二章核酸的结构和功能 13 I重点内容解析13 测试题14 参考答案17第三章酶 20 I重点内容解析20 测试题22 参考答案 29 第四章糖代谢 35 I重点内容解析35 测试题37 参考答案50第五章脂类代谢58 I重点内容解析58 测试题60 参考答案74第六章生物氧化78 I重点内容解析78 测试题79 参考答案88 2一第七章氨基酸代谢92 I重点内容解析92 1T测试题93 lit参考答案101第八章核苷酸代谢105 I重点内容解析105 测试题105 参考答案110第九章物质代谢的联系与调节112 I重点内容解析112 测试题113 参考答案118搴十章DNA的生物合成122 I重点内容解析122测试题123参考答案129售十一章RNA的生物合成132 I重点内容解析1321T测试题133lit参考答案142f十二章蛋白质的生物合成145I重点内容解析1451I测试题146参考答案157i十三章基因表达调控161I重点内容解析161 IT测试题162参考答案170十四章基因重组与基因工程173I重点内容解析173测试题174 3一 参考答案182 第十五章细胞信息转导-186 I重点内容解析186 测试题187 参考答案192 第十六章血液的生物化学195 I重点内容解析195 测试题197 参考答案203 第十七章肝的生物化学206 I重点内容解析206 测试题207 参考答案215 第十八章维生素与无机物219 I重点内容解析219 测试题220 参考答案228 第十九章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质232 I重点内容解析232 测试题234 参考答案236 第二十章癌基因、抑癌基因与生长因子239 I重点内容解析239 测试题240 参考答案240 第二十一章常用分子生物学技术的原理及其应用242 I重点内容解析242 测试题243 参考答案250 4 I重点内容解析 具有复杂空间结构的蛋白质在生物体内承担着很多的动态功能与结构功能，其动态功能包括化学催化反应、免疫反应、血液凝固、物质代谢调控、基因表达调控和肌肉收缩等功能；就其结构功能而言，蛋白质提供结缔组织和骨的基质，形成组织形态等。普遍存在于生物界的蛋白质是生物体的重要组成成分和生命活动的基本物质基础，也是生物体中含量最丰富的生物大分子，约占人体固体成分的45，而在细胞中可达细胞干重的70以上。蛋白质分布广泛，几乎所有的器官组织都含有蛋白质。一个真核细胞可有成千上万种蛋白质，各自有特殊的结构和功能。 一、氨基酸与多肽 氨基酸是蛋白质分子的基本组成单位。组成人体内蛋白质的氨基酸为L-氨基酸(除甘氨酸外)，共有20种。氨基酸根据其侧链的结构和理化性质可分成5类：非极性脂肪族氨基酸；极性中性氨基酸；芳香族氨基酸；酸性氨基酸；碱性氨基酸。脯氨酸应属亚氨基酸。半胱氨酸巯基失去质子的倾向较其他氨基酸为大，其极性最强；两个半胱氨酸通过脱氢后可以二硫键相结合，形成胱氨酸。氨基酸是一种两性电解质，具有两性解离的特性。在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势相等时，呈电中性，此时的溶液pH值称为氨基酸的等电点。含有共轭双键的色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近，而且绝大多数蛋白质都含有色、酪氨酸，因此紫外吸收法是分析溶液中蛋白质含量的简便方法。 氨基酸通过肽键相连而形成肽链。参与肽键的6个原子(C1，C，O，N，H，C2)位于同一平面，即酰胺平面，也称肽单元。肽键具有双键性能，不能自由旋转。但C分别相连的两个键可旋转，因此相邻的两个肽单元可随C所连两个单键的旋转而形成相对的空间位置关系。两个氨基酸形成的肽链称二肽，3个氨基酸形成的肽链称三肽，以此类推。含少于10个氨基酸的肽链称为寡肽，大于10个称为多肽，蛋白质为若干氨基酸残基组成的多肽链。多肽链有两端，有游离氨基的一端称氨基末端或N端，有游离羧基的一端称为羧基末端或C-端。 一1一 谷胱甘肽是体内重要的生物活性肽，它是由3个氨基酸组成的三肽，在体内起着还原剂等作用。体内还有许多发挥激素或神经递质作用等的多肽。 二，蛋白质的结构与功能 体内发挥各种功能的蛋白质都是有序结构.白质分子自N末端至C-末端的氨基酸排列顺序称为蛋白质的一级结构。参与一级结构组成的化学键为肽键。有些蛋白质的一级结构还包括二硫键。不同的蛋白质具有各自特定的一级结构。蛋白质一级结构是高级结构的基础，但不是唯一决定因素。 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，称为蛋白质的二级结构。蛋白质二级结构主要有-螺旋-折叠、-转角和无规卷曲。-螺旋为右手螺旋每36个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为054nm，氨基酸侧链伸向螺旋外侧。在-叠结构中，多肽链充分伸展，每个肽单元以Ca为旋转点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上下方。维系蛋白质二级结构的稳定主要靠氢键。 三级结构是指多肽链主链和侧链的全部原子的空间排布位置。三级结构的稳定主要靠次级键。一些蛋白质的三级结构可形成数个结构域，各结构域都有特殊的功能。如纤连蛋白每条多肽链含有6个结构域，分别与细胞、胶原、DNA、肝素等结合。在体内许多蛋白质分子含两条以上多肽链，每1条多肽链都有其完整的三级结构，称为蛋白质的亚基。 四级结构是指蛋白质亚基之间的相对空间结构，主要靠次级键维持稳定。并非所有蛋白质都有四级结构，含有四级结构的蛋白质，单独的亚基一般没有生物学功能。血红蛋白是由两个亚基和两个亚基通过8个离子键相连，形成四聚体，且每个亚基都可结合1个血红素辅基，具有运输02和cO2的功能。任何单一的或亚基都不能运输02和C02。 在许多蛋白质中，由2个或3个具有二级结构的肽段在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，并发挥特殊的功能，被称为模体。锌指结构是典型的模体例子，由1螺旋和2个反平衡的-折叠三个肽段组成，形似手指，具有结合锌离子功能。模体是蛋白质发挥特定功能的结构基础之一。分子量大的蛋白质三级结构常可分割成1个和数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行其功能，称为结构域。 体内蛋白质合成时，还未折叠的肽段有许多疏水基团暴露在外，具有分子内或分子间聚集的倾向，影响蛋白质正确折叠。而细胞内存在一类称为分子伴侣的蛋白质，可以可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，引导肽链正确折叠。此外分子伴侣还在蛋白质二硫键正确形成中起重要作用。 蛋白质的空间结构遭到破坏，可导致蛋白质的理化性质和生物学性质的变性，这就是蛋白质变性。变性的蛋白质，只要其一级结构仍完好，可在一定条件下恢复其空间结构，随之理化性质和生物学性质也重现，这被称为复性。核糖核酸酶遇尿素和-巯基乙醇时发生蛋白质变性，其分子中的氢键和4对二硫键解除，从而使空间构象遭破坏，丧失生物活性，但其一级结构完整无损。若去除尿素和巯基乙醇，核糖核酸酶又可恢复其原有构象，其生物学活性随之恢复，这就是蛋白质的复性。蛋白质在 一2一强酸、强碱溶液中发生变性后，仍能溶解于该溶液中。若将pH调至蛋白质的等电点，变性蛋白质成絮状析出，若再加热，絮状物可形成比较坚固的凝块，这就是蛋白质的凝固作用。 体内的各种蛋白质都有其特殊的结构和特定的功能。一级结构相似的蛋白质，其空间构象和功能也相近。哺乳动物的胰岛素分子结构都由A和B两条链组成，且二硫键配对和一级结构均相似，仅有个别氨基酸差异，因而它们都执行相同的调节糖代谢等的功能。若蛋白质的一级结构发生改变则影响其正常功能，由此引起的疾病称为分子病。镰刀状红细胞贫血症就是一个典型的分子病。蛋白质空间构象与功能有着密切关系。血红蛋白亚基与o2结合可引起另一亚基构象变化，使之更易与o2结合，所以血红蛋白的氧解离曲线呈s型。这种效应剂通过影响蛋白质的空间构象达到改变生物学活性的方式称为变构效应，它是生物体内普遍存在的功能调节方式之一。若在蛋白质合成中，出现折叠错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生，称为蛋白质构象疾病。有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变，这类疾病包括人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨廷顿舞蹈病、疯牛病等。 三、蛋白质的分离与纯化 通常利用蛋白质的理化性质和生物学性质来分离纯化蛋白质，以进一步研究被纯化蛋白质的结构和功能。蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，因而通过吸附水分子而形成一层水化膜，这是蛋白质胶体稳定的重要因素。若用温和的方法破坏蛋白质水化膜，蛋白质极易从溶液中析出。盐析方法就是依据此原理获得不同性质蛋白质的初步分离。蛋白质分子量较大，可以用透析的方法与小分子化合物分离。常用透析法去除蛋白质溶液中的盐等小分子，为进一步纯化作准备。凝胶过滤法是一种根据各种蛋白质分子量的差异进行分离纯化蛋白质的方法。含各种分子量的蛋白质混合物：，在通过带有小孔的葡聚糖颗粒所填充的长柱时，大分子量蛋白质不能进入葡聚糖颗粒而径直流出，小分子量蛋白质进入葡聚糖颗粒，流出滞后，这样蛋白质就被分离成分子量大小不等的若干组分。此外根据蛋白质颗粒表面带有一定的电荷，可用离子交换层析和电泳的方法，将蛋白质分离纯化。纯化的蛋白质可进行结构分析。蛋白质一级结构分析，一般采用Edman降解法。也可利用蛋白质结构基因的碱基序列来推演蛋白质的氨基酸序列。蛋白质空间构象的分析，主要应用蛋白质晶体的X射线衍射方法或二维核磁共振技术等。近年来利用计算机工作站，根据蛋白质的氨基酸序列，预测其空间构象的研究发展迅速，受到关注。 测试题 一、单项选择题 1某一溶液中蛋白质的百分含量为55 ，此溶液的蛋白质氮的百分浓度为 A88 B80 一3一 C84 D92 E96 2组成蛋白质分子的氨基酸(除甘氨酸外)为 AL-氨基酸 BD-氨基酸 CL-氨基酸， DD-氨基酸 EL-氨基酸与D-a-氨基酸 3属于碱性氨基酸的是 A天冬氨酸 B异亮氨酸 C半胱氨酸 D苯丙氨酸 E组氨酸 4280nm波长处有吸收峰的氨基酸为 A丝氨酸 B色氨酸 C蛋氨酸 D谷氨酸 E精氨酸 5维系蛋白质二级结构稳定的化学键是 A盐键 B肽键 C氢键 D疏水作用 E二硫键 6下列有关蛋白质一级结构的叙述，错误的是 A多肽链中氨基酸的排列顺序 B氨基酸分子间通过去水缩合形成肽链 C从N-端至C端氨基酸残基排列顺序 D蛋白质一级结构并不包括各原子的空间位置 E通过肽键形成的多肽链中氨基酸排列顺序 7下列有关谷胱甘肽的叙述正确的是 A谷胱甘肽中含有胱氨酸 B谷胱甘肽中谷氨酸的-羧基是游离的 C谷胱甘肽是体内重要的氧化剂 D谷胱甘肽的C端羧基是主要的功能基团 E谷胱甘肽所含的肽键均为肽键 8关于蛋白质二级结构错误的描述是 A蛋白质局部或某一段肽链有规则的重复构象 B二级结构仅指主链的空间构象 C多肽链主链构象由每个肽键的两个二面角所确定 D整条多肽链中全部氨基酸的空间位置 E无规卷曲也属二级结构范畴 9有关肽键的叙述，错误的是 A肽键属于一级结构内容 B肽键中C-N键所连的四个原子处于同一平面 4一 C肽键具有部分双键性质 D肽键旋转而形成了-折叠 E肽键中的C-N键长度比NC单键短10下列正确描述血红蛋白概念的是 A血红蛋白是含铁卟啉的单亚基球蛋白 B血红蛋白氧解离曲线为S状 C1个血红蛋白分子可与1个氧分子可逆结合 D血红蛋白不属于变构蛋白 E血红蛋白的功能与肌红蛋白相同 11蛋白质分子中的无规卷曲结构属于 A二级结构 B三级结构 C四级结构 D模体 E以上都不是12有关蛋白质-折叠的描述，错误的是 A主链骨架呈锯齿状 B氨基酸侧链交替位于扇面上下方 C-折叠的肽链之间不存在化学键 D-折叠有反平行式结构，也有平行式结构 E肽链充分伸展 13常出现于肽链转角结构中的氨基酸为 A脯氨酸 B半胱氨酸 C谷氨酸 D甲硫氨酸 E丙氨酸 14在各种蛋白质中含量相近的元素是 A碳 B氮 C氧 D氢 E硫 15下列氨基酸中含有羟基的是 A谷氨酸、天冬酰胺 B半胱氨酸、蛋氨酸 C苯丙氨酸、酪氨酸 D丝氨酸、苏氨酸 E亮氨酸、缬氨酸 16蛋白质吸收紫外光能力的大小，主要取决于 A含硫氨基酸的含量 B肽键中的肽键 C碱基氨基酸的含量 D脂肪族氨基酸的含量 E芳香族氨基酸的含量 17下列有关肽的叙述，错误的是 A肽是两个以上氨基酸通过肽键连接而成的化合物 B组成肽的氨基酸分子都不完整 C多肽与蛋白质分子之间无明确的分界线 一5一 D根据N-末端数目，可得知蛋白质的亚基数 E氨基酸一旦生成肽，完全失去其原有的理化性质18关于蛋白质二级结构的描述，错误的是 A每种蛋白质都有二级结构形式 B有的蛋白质几乎全是-折叠结构 C有的蛋白质几乎全是-螺旋结构 D几种二级结构可同时出现于同一种蛋白质分子中 E大多数蛋白质分子中有三股螺旋结构19每种完整蛋白质分子必定具有 A-螺旋 B-折叠 C三级结构 D四级结构 E辅基 20胰岛素分子A链与B链的交联是靠 A氢键 B二硫键 C盐键 D疏水键 EVander Waals力21蛋白质的空间构象主要取决于 A肽链氨基酸的序列 Ba-螺旋和-折叠 C肽链中的氨基酸侧链 D肽链中的肽键 E肽链中的二硫键位置22蛋白质溶液的稳定因素是 A蛋白质分子表面带有水化膜 B蛋白质分子表面的疏水基团相互排斥 C蛋白质溶液的黏度大 D蛋白质溶液属于真溶液 E以上都不是23能使蛋白质沉淀的试剂是 A浓盐酸 B硫酸铵溶液 C浓氢氧化钠溶液 D生理盐水 E以上都不是 24盐析法沉淀蛋白质的原理是 A盐与蛋白质结合成不溶性蛋白盐 B中和电荷，破坏水化膜 c降低蛋白质溶液的介电常数 D调节蛋白质溶液的等电点 E以上都不是25血清清蛋白(pI为47)在下列哪种pH值溶液中带正电荷 ApH40 BpH5.0 CpH60 DpH7.0 一6一 EpH80 二、多项选择题 1下列哪些氨基酸属于芳香族氨基酸 A甘氨酸 B酪氨酸 C苯丙氨酸 D谷氨酸 E半胱氨酸 2下列哪些氨基酸属于酸性氨基酸 A谷氨酸 B组氨酸 C苏氨酸 D脯氨酸 E天冬氨酸3下列有关氨基酸的叙述，错误的是 A丝氨酸和丙氨酸侧链都含羟基 B异亮氨酸和缬氨酸侧链都有分支 C组氨酸和脯氨酸都是亚氨基酸 D苯丙氨酸和色氨酸都为芳香族氨基酸 E精氨酸和谷氨酸都属于碱性氨基酸4蛋白质-螺旋的结构特点有 A多为左手螺旋 B螺旋方向与长轴平行 C肽键平面充分伸展 D氨基酸侧链伸向螺旋外侧 E靠氢键维系稳定性 5关于蛋白质亚基的描述，正确的是 A一条多肽链卷曲成螺旋结构 B两条以上多肽链卷曲成二级结构 C两条以上多肽链与辅基结合成蛋白质 D每个亚基都有各自的三级结构 E亚基通过非共价键形成四级结构6下列哪些蛋白质分子中的结构属于模体 A锌指结构 B纤连蛋白分子的DNA结合部位 C钙结合蛋白分子中的钙结合部位 D血红蛋白分子中铁卟啉结合部位 E纤连蛋白分子中的RGD三肽7有关蛋白质三级结构描述，错误的是 A具有三级结构的多肽链都有生物学活性 B亲水基团多位于三级结构的表面 C三级结构的稳定性由共价键维系 D三级结构是单体蛋白质或亚基的空间结构 E三级结构是各个单键旋转自由度受到各种限制的结果； 一7一 8有关蛋白质四级结构的叙述，错误的是 A蛋白质四级结构的稳定性由二硫键维系 B蛋白质变性时其四级结构不一定受到破坏 C蛋白质亚基间由非共价键聚合 D四级结构是蛋白质保持生物活性的必要条件 E蛋白质都有四级结构 9蛋白质协同效应发生时可出现 A构象改变 B亚基聚合 C亚基间的非共价键断裂 D二硫键形成 E蛋白质聚集 10蛋白质变性时可出现下列现象，例外的是 A空间结构改变 B一级结构破坏 C肽键断裂 D二硫键形成 E亚基解聚 三、名词解释 1肽单元 2肽键 3蛋白质变性 4模体 5锌指结构 6折叠 7分子伴侣 8蛋白质四级结构 9结构域 10蛋白质等电点 11辅基 12-螺旋 13蛋白质变构效应 14蛋白质三级结构 四、问答题 1为何蛋白质的含氮量能表示蛋白质相对量?实验中又是如何依此原理计算蛋白质含量的? 2蛋白质的基本组成单位是什么?其结构特征是什么? 3何为氨基酸的等电点?如何计算精氨酸的等电点?(精氨酸的-羧基、-氨基和胍基的pK值分别为217，904和1248) 4什么是肽键、肽链及蛋白质的一级结构? 5什么是蛋白质的二级结构?它主要有哪几种?各有何结构特征? 一8一 6举例说明蛋白质的四级结构。 7已知核糖核酸酶分子中有4个二硫键，用尿素和-巯基乙醇使该酶变性后，其4个二硫键全部断裂。在复性时，该酶4个二硫键由半胱氨酸随机配对产生，理论 预期的正确配对率为1，而实验结果观察到正确配对率为95100，为什么? 8什么是蛋白质变性?变性与沉淀的关系如何? 9举例说明蛋白质一级结构与功能、空间构象与功能之间的关系。 10举例说明蛋白质变构效应。 11常用的蛋白质分离纯化方法有哪几种?各自的作用原理是什么? 12测定蛋白质空间构象的主要方法是什么?其基本原理是什么? 参考答案 一、单项选择题 1A 2C 3E 4B 5C 6B 7B 8D 9D 10B 11A 12C 13A 14B 15D 16E 17D 18E 19C 20B 21C 22C 23B 24B 25A 二、多项选择题 1BC 2AE 3ACE 4BDE 5DE 6ACE 7AC8ABE 9AC 10BCD 三、名词解释 1肽单元在多肽分子中肽键的6个原子(Ca1，C，O，N，H，Ca2)位于同一平面，被称为肽单元。 2肽键一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱去1分子H20，所形成的酰胺键称为肽键。肽键的键长为0132nm，具有一定程度的双键性质。参与肽键的6个原子位于同一平面。 3蛋白质变性在某些理化因素作用下，致使蛋白质的空间构象破坏，从而改变蛋白质的理化性质和生物活性，称为蛋白质变性。 4模体在蛋白质分子中，可发现两个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，并具有相应的功能，被称为模体。 5锌指结构锌指结构属于蛋白质结构层次中的模体，能与DNA分子中的特殊序列结合而发挥调节基因转录的作用。最早发现于结合CC盒的spl转录因子中，由30个氨基酸残基组成，其中有2个Cys和2个His，4个氨基酸残基分别位于正四面体的顶角，与四面体中心的锌离子配价结合，稳定锌指结构。 6-折叠在多肽链折叠结构中，每个肽单元以Ca为旋转点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交替地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的锯齿状结构可平行排列，其走向可相同，也可相反。 一9一 7分子伴侣分子伴侣是一类帮助新生多肽链正确折叠的蛋白质。它可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行，可以防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。分子伴侣对于蛋白质分子中二硫键的正确形成起到重要作用。 8蛋白质四级结构数个具有三级结构的多肽链，在三维空间作特定排布，并以非共价键维系其空间结构稳定，每一条多肽链称为亚基。这种蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基间的相互作用，称为蛋白质的四级结构。 9结构域分子量大的蛋白质其三级结构常可分割成1个和数个球状或纤维状区域，折叠得较为紧密，各行其功能，称为结构域。 10蛋白质等电点在某一pH值溶液中，蛋白质分子解离成的正电荷和负电荷相符，其净电荷为零，此溶液的pH值，即为该蛋白质的等电点。 11辅基结合蛋白质中的非蛋白部分被称为辅基，绝大部分辅基是通过非共价键与蛋白部分相连，辅基与该蛋白质的功能密切相关。 12旷螺旋螺旋为蛋白质二级结构类型之一。在旷螺旋中，多肽链主链围绕中心轴作顺时针方向的螺旋式上升，即所谓右手螺旋。每36个氨基酸残基上升一圈，氨基酸残基的侧链伸向螺旋的外侧。螺旋的稳定依靠上下肽键之间所形成的氢键维系。 13蛋白质变构效应 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O2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02结合。 14蛋白质三级结构蛋白质三级结构是指整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也即整条多肽链所有原子在三维空间的排布位置。 四、问答题 1为何蛋白质的含氮量能表示蛋白质相对量?实验中又是如何依此原理计算蛋白质含量的? 各种蛋白质的含氮量颇为接近，平均为16，因此测定蛋白质的含氮量就可推算出蛋白质含量。常用的公式为：蛋白质含量(克)一每克样品含氮克数625X100。 2蛋白质的基本组成单位是什么?其结构特征是什么?。 蛋白质的基本组成单位是氨基酸，均为L-氨基酸，即在-碳原子上连有一个氨基、一个羧基、一个氢原子和一个侧链。每个氨基酸的侧链各不相同，是其表现不同性质的结构特征。 3何为氨基酸的等电点?如何计算精氨酸的等电点?(精氨酸的羧基、氨基和胍基的pK值分别为217，904和1248) 氨基酸具有氨基和羧基，均可游离成带正电荷或负电荷的离子，此外有些氨基酸的侧链也能解离成带电荷的基团，当氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等时，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH值为该氨基酸的等电点。精氨酸有三个可解离的基团，根据精氨酸电离时产生的兼性离子，其两边的pK值分别为1248和904，所以pI(1248+904)2=1076。 一10 4什么是肽键、肽链及蛋白质的一级结构? 一个氨基酸的-羧基和另一个氨基酸的-氨基，进行脱水缩合反应，生成的酰胺键称为肽键，肽键具有双键性质。由许多氨基酸通过肽键相连而形成长链，称为肽链。肽链有两端，游离-氨基的一端称为N-末端；游离-羧基的一端称为C-末端。蛋白质一级结构是指多肽链中氨基酸排列顺序，它的主要化学键为肽键。 5什么是蛋白质的二级结构?它主要有哪几种?各有何结构特征? 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36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，第二个残基常为脯氨酸。无规卷曲是指肽链中没有确定规律的结构。 6举例说明蛋白质的四级结构。 蛋白质四级结构是指蛋白质分子中具有完整三级结构的各亚基在空间排布的相对位置。例如血红蛋白，它是由1个亚基和1个亚基组成一个单体，两个单体呈对角排列，形成特定的空间位置关系。四个亚基间共有8个非共价键，维系其四级结构的稳定性。 7已知核糖核酸酶分子中有4个二硫键，用尿素和-巯基乙醇使该酶变性后，其4个二硫键全部断裂。在复性时，该酶4个二硫键由半胱氨酸随机配对产生，理论预期的正确配对率为1，而实验结果观察到正确配对率为95100，为什么? 核糖核酸酶为一条多肽链的蛋白质，链内含有4个二硫键。当变性的酶进行复性时，多肽链的一级结构决定高级结构，其四对二硫键在适当的条件下都能正确配对，形成具有生物活性的高级结构。 8什么是蛋白质变性?变性与沉淀的关系如何? 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。 9举例说明蛋白质一级结构与功能、空间构象与功能之间的关系。 蛋白质一级结构是高级结构的基础。有相似一级结构的蛋白质，其空间构象和功能也有相似之处。如垂体前叶分泌的肾上腺皮质激素的第4至第10个氨基酸残基与促黑激素(-MSH、-MSH)有相同序列，因此ACTH有较弱的促黑激素作用。又如广泛存在于生物学的细胞色素C，在相近的物种间，其一级结构越相似，空间构象和功能也越相似。在物种上，猕猴和人类很接近，两者的细胞色素C只相差1个氨基酸残基，所以空间结构和功能也极相似。 一1 1 10举例说明蛋白质变构效应。 当配体与蛋白质亚基结合，引起亚基构象变化，从而改变蛋白质的生物活性，此种现象称为变构效应。变构效应也可发生于亚基之间，即一个亚基构象的改变引起相邻的另一亚基的构象和功能的变化。例如一个氧分子与Hb分子中一个亚基结合，导致其构象变化，进一步影响第二个亚基的构象变化，使之更易与氧分子结合，依次使四个亚基均发生构象改变而与氧分子结合，起到运输氧的作用。 11常用的蛋白质分离纯化方法有哪几种?各自的作用原理是什么? 蛋白质分离纯化的方法主要有：盐析、透析、超离心、电泳、离子交换层析、分子筛层析等方法。盐析是应用中性盐加入蛋白质溶液，破坏蛋白质的水化膜，使蛋白质聚集而沉淀。透析方法是利用仅能通透小分子化合物的半透膜，使大分子蛋白质和小分子化合物分离，达到浓缩蛋白质或去除盐类小分子的目的。蛋白质为胶体颗粒，在离心力作用下，可沉降。由于蛋白质其密度与形态各不相同，可以应用超离心法将各种不同密度的蛋白质加以分离。蛋白质在一定的pH溶液中可带有电荷，成为带电颗粒，在电场中向相反的电极方向泳动。由于蛋白质的质量和电荷量不同，其在电场中的泳动速率也不同，从而将蛋白质分离成泳动速率快慢不等的条带。蛋白质是两性电解质，在一定的pH溶液中，可解离成带电荷的胶体颗粒，可与层析柱内离子交换树脂颗粒表面的相反电荷相吸引，然后用盐溶液洗脱，带电量小的蛋白质先被洗脱，随着盐浓度增加，带电量多的也被洗脱，分步收集洗脱的蛋白质溶液，达到分离蛋白质的目的。分子筛是根据蛋白质颗粒大小而进行分离的一种方法层析柱内填充着带有小孔的颗粒，小分子蛋白质进入颗粒，而大分子蛋白则不能，因此不同分子量蛋白质在层析柱内的滞留时间不同，流出层析柱的先后不同，可将蛋白质按分子量大小而分离。 12测定蛋白质空间构象的主要方法是什么?其基本原理是什么? 测定蛋白质的空间构象方法主要为X射线晶体衍射法。X射线射至蛋白质晶体上，可发生不同方向的衍射，x光片可接受衍射光束，形成衍射图。而衍射图实质上是X射线穿过晶体的一系列平行剖面所表示的电子密度图，经计算机绘制出三维空间的电子密度图从而得出三维空间结构。二维核磁共振技术是又一种三维空间结构测定技术。 (查锡良) 12 工重点内容解析 核酸包括DNA和RNA。DNA是脱氧核糖核苷酸通过3，5磷酸二酯键连接构成的生物大分子。RNA与DNA的不同之处在于它的组成单位是核糖核苷酸。脱氧核糖核苷酸含有脱氧核糖和A、G、C和T四种碱基；而核糖核苷酸含有核糖和A、G、C和U四种碱基。碱基与戊糖通过糖苷键连接形成核苷；核苷与磷酸通过磷酯键连接形成核苷酸。DNA和RNA都是有方向性的，它们的5末端是磷酸基团，3末端是羟基。 DNA的一级结构是组成DNA的脱氧核苷酸从5末端到3末端的排列顺序。DNA的空间结构是反向平行的两条链围绕一个中心轴缠绕，呈右手螺旋。DNA一条链上的A与另一条链上的T形成两个氢键；一条链上的G与另一条链上的C形成三个氢键。这种特有的碱基之间的关系称为互补碱基对。稳定的DNA双链互补结构是氢键和碱基堆积力共同作用的结果。具有双螺旋结构的DNA在细胞内还要折叠成为超螺旋结构，并且在蛋白质的参与下进一步盘绕和折叠。DNA的生物功能是以基因的形式荷载遗传信息，并为基因复制和转录提供模板。 RNA是生物体内的另一大类核酸。mRNA是蛋白质合成的模板。成熟的真核mRNA含有特殊的5，-末端的帽结构和3末端的多聚A尾结构。mRNA的每3个核苷酸定义一个密码子，每一个密码子编码一个氨基酸。tRNA的功能是在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的运载体。rRNA与核蛋白体蛋白构成核蛋白体，核蛋白体是细胞合成蛋白质的场所。核蛋白体中的rRNA和蛋白质为mRNA、tRNA和肽链合成所需要的多种蛋白因子提供结合位点和相互作用所需要的空间环境。细胞内的snmRNA表现出了种类、结构、定位和功能的多样性。它们的功能是参与基因表达的调控。 DNA变性是DNA双链的解离。随着DN牟双链开始解链，紫外吸光度逐渐增加。DNA双链的一半被解离成单链时的温度称为DNA的解链温度(m)。在缓慢降低温度的条件下，热变性的两条DNA互补单链可重新形成双链DNA，这称为复性。在复性过程中，只要单链核酸分子之间存在着碱基配对关系，就可以形成杂化双链。 一13DNA与DNA、RNA与RNA以及RNA与DNA间的分子都可以形成杂化双链。杂交是核酸研究中应用十分广泛的一种技术。 核酸酶是可以降解核酸的酶。核酸酶可以分为DNA酶和RNA酶两类；或分为核酸内切酶和核酸外切酶。具有序列特异性的限制性核酸内切酶是分子生物学中的重要工具酶之一。 测试题 一、单项选择题 1下列关于DNA结构的不正确叙述是 A碱基配对发生在嘌呤和嘧啶之间 B鸟嘌呤和胞嘧啶形成3个氢键 CDNA两条多聚核苷酸链的方向相反 DDNA的二级结构为双螺旋 E腺嘌呤与胸腺嘧啶之间形成3个氢键 2DNA分子的腺嘌呤含量为20，则胞嘧啶的含量应为 A20 B30 C40 D60 E80 3DNA一条链的部分碱基序列是TAGACTA，其互补链的碱基序列是 ATAGTCTA BTAGATCT CUAGUCUA DTAGACTA EATCAGAT 4DNA变性是指 ADNA中的磷酸二酯键断裂 B多聚核苷酸链解聚 CDNA分子由超螺旋变成双螺旋 D互补碱基之间氢键断裂 EDNA分子中碱基丢失 5有关RNA的不正确描述是 AmRNA分子中含有遗传密码 B在蛋白质合成中，tRNA是氨基酸的载体 C胞浆中有hnRNA和mRNA DsnmRNA也具有生物功能 ErRNA可以组成核蛋白体 6hnRNA是下列哪种RNA的前体 AtRNA BrRN CmRNA DsnRNA EsnoRNA 7DNA的解链温度是指 AA260达到最大值的温度 一14 BA260达到变化最大值的50时的温度 CDNA开始解链时所需要的温度 DDNA完全解链时所需要的温度 EA280达到最大值的50时的温度 8关于tRNA的错误论述是 A由于不同tRNA的3一末端结构不同，因而能够结合不同的氨基酸 B含双氢尿嘧啶并形成DHU环 C分子量较小，通常由7090余个核苷酸组成 D发夹结构是形成三个环的基础 E3-末端的序列是CCA 9大部分真核细胞mRNA的3 -末端都具有 A多聚A尾 B多聚U尾 C多聚T尾 D多聚C尾 E多聚G尾 10原核生物大亚基的rRNA组成有 A16S rRNA B58S rRNA和23S rRNA C5S rRNA、58S rRNA和28S rRNA D5S rRNA和23S rRNA E58S rRNA和28S rRNA 11核酸具有紫外吸收的原因是 A嘌呤与嘧啶环中有共轭双键 B嘌呤与嘧啶中有氮原子 C嘌呤与嘧啶中有硫原子 D嘌呤与嘧啶连接了核糖 E嘌呤与嘧啶连接了磷酸基团 12组成核小体核心颗粒的组分是 AH2A、H2B、H3、H4各一分子和150bpDNA BH2A、H2B、H3、H4各两分子和150bpDNA CHl组蛋白与H2A、H2B、H3、H4各两分子 D非组蛋白和150bpDNA EHl组蛋白与H2A、H2B、H3、H4各两分子和150bpDNA 二、多项选择题 1DNA分子中的碱基组成是 AA+G=C+T BC=G CA=T DC+G=A+T EA=G=C=T 2有关细胞内DNA的描述是 A原核生物DNA具有共价封闭的环状双螺旋结构 B正超螺旋的DNA具有生物活性 一15 C负超螺旋的DNA具有生物活性 D真核生物DNA具有共价封闭的环状双螺旋结构 E真核生物DNA在细胞中以染色体的形式存在 3DNA二级结构特点有 A两条多聚核苷酸链反向平行围绕同一中心轴构成双螺旋 B以A-T以及G-C方式形成碱基配对 C双链均为右手螺旋 D链状骨架由脱氧核糖和磷酸组成 E维持双螺旋稳定的主要因素是氢键和碱基堆积力 4真核生物DNA的空间结构包括 A核小体 B环状DNA C染色质纤维 D-螺旋 E双螺旋 5RNA和DNA彻底水解后的产物 A核糖相同，部分碱基不同，磷酸基团不同 B核糖相同，碱基不同，磷酸基团相同 C核糖不同，部分碱基不同，磷酸基团相同 D核糖不同，碱基不同，磷酸基团不同 E核糖不同，部分碱基相同，磷酸基团相同 6维持DNA 双螺旋结构稳定的为 A碱基对之间的氢键 B糖苷键 C碱基堆积力 D磷酸残基的离子键 E二硫键 7核酸的杂交可以发生在 ADNA 双链变性后，快速地除去变性条件 B具有碱基互补的两个RNA单链之间 C来自两个不同种类的DNA单链之间，只要满足碱基互补的条件 D可以在高于解链温度的条件上完成 E具有碱基互补的DNA单链和RNA单链之间 8tRNA的结构特征是 A3 末端有多聚腺苷酸尾 B5-末端有CCA C有反密码环D有氨基酸接纳臂 E三级结构是倒L形 9真核mRNA的特点有 A分子大小不均一 B3-末端有多聚腺苷酸尾 C有编码区