生物化學簡明教程第四版課后習題及答案.doc

1 緒論1生物化學研究的對象和內(nèi)容是什么？解答：生物化學主要研究:（1）生物機體的化學組成、生物分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及功能；（2）生物分子分解與合成及反應過程中的能量變化；（3）生物遺傳信息的儲存、傳遞和表達；（4）生物體新陳代謝的調(diào)節(jié)與控制。2你已經(jīng)學過的課程中哪些內(nèi)容與生物化學有關(guān)。提示：生物化學是生命科學的基礎學科，注意從不同的角度，去理解并運用生物化學的知識。3說明生物分子的元素組成和分子組成有哪些相似的規(guī)侓。解答：生物大分子在元素組成上有相似的規(guī)侓性。碳、氫、氧、氮、磷、硫等6種是蛋白質(zhì)、核酸、糖和脂的主要組成元素。碳原子具有特殊的成鍵性質(zhì)，即碳原子最外層的4個電子可使碳與自身形成共價單鍵、共價雙鍵和共價三鍵，碳還可與氮、氧和氫原子形成共價鍵。碳與被鍵合原子形成4個共價鍵的性質(zhì),使得碳骨架可形成線性、分支以及環(huán)狀的多種多性的化合物。特殊的成鍵性質(zhì)適應了生物大分子多樣性的需要。氮、氧、硫、磷元素構(gòu)成了生物分子碳骨架上的氨基（NH2）、羥基（OH）、羰基（）、羧基（COOH）、巰基（SH）、磷酸基（PO4 ）等功能基團。這些功能基團因氮、硫和磷有著可變的氧化數(shù)及氮和氧有著較強的電負性而與生命物質(zhì)的許多關(guān)鍵作用密切相關(guān)。生物大分子在結(jié)構(gòu)上也有著共同的規(guī)律性。生物大分子均由相同類型的構(gòu)件通過一定的共價鍵聚合成鏈狀，其主鏈骨架呈現(xiàn)周期性重復。構(gòu)成蛋白質(zhì)的構(gòu)件是20種基本氨基酸。氨基酸之間通過肽鍵相連。肽鏈具有方向性（N 端C端）,蛋白質(zhì)主鏈骨架呈“肽單位”重復；核酸的構(gòu)件是核苷酸,核苷酸通過3, 5-磷酸二酯鍵相連，核酸鏈也具有方向性(5、3 ),核酸的主鏈骨架呈“磷酸-核糖（或脫氧核糖）”重復；構(gòu)成脂質(zhì)的構(gòu)件是甘油、脂肪酸和膽堿，其非極性烴長鏈也是一種重復結(jié)構(gòu)；構(gòu)成多糖的構(gòu)件是單糖，單糖間通過糖苷鍵相連，淀粉、纖維素、糖原的糖鏈骨架均呈葡萄糖基的重復。2 蛋白質(zhì)化學1用于測定蛋白質(zhì)多肽鏈N端、C端的常用方法有哪些？基本原理是什么？解答：（1） N-末端測定法：常采用二硝基氟苯法、Edman降解法、丹磺酰氯法。二硝基氟苯(DNFB或FDNB)法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與二硝基氟苯（DNFB）反應（Sanger反應），生成DNP多肽或DNP蛋白質(zhì)。由于DNFB與氨基形成的鍵對酸水解遠比肽鍵穩(wěn)定，因此DNP多肽經(jīng)酸水解后，只有N末端氨基酸為黃色DNP氨基酸衍生物，其余的都是游離氨基酸。 丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與與丹磺酰氯（DNSCl）反應生成DNS多肽或DNS蛋白質(zhì)。由于DNS與氨基形成的鍵對酸水解遠比肽鍵穩(wěn)定，因此DNS多肽經(jīng)酸水解后，只有N末端氨基酸為強烈的熒光物質(zhì)DNS氨基酸，其余的都是游離氨基酸。 苯異硫氰酸脂（PITC或Edman降解）法：多肽或蛋白質(zhì)的游離末端氨基與異硫氰酸苯酯（PITC）反應（Edman反應），生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白質(zhì)。在酸性有機溶劑中加熱時，N末端的PTC氨基酸發(fā)生環(huán)化，生成苯乙內(nèi)酰硫脲的衍生物并從肽鏈上掉下來，除去N末端氨基酸后剩下的肽鏈仍然是完整的。 氨肽酶法：氨肽酶是一類肽鏈外切酶或叫外肽酶，能從多肽鏈的N端逐個地向里切。根據(jù)不同的反應時間測出酶水解釋放的氨基酸種類和數(shù)量，按反應時間和殘基釋放量作動力學曲線，就能知道該蛋白質(zhì)的N端殘基序列。（2）C末端測定法：常采用肼解法、還原法、羧肽酶法。肼解法：蛋白質(zhì)或多肽與無水肼加熱發(fā)生肼解，反應中除C端氨基酸以游離形式存在外，其他氨基酸都轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳陌被狨ｋ禄铩?還原法：肽鏈C端氨基酸可用硼氫化鋰還原成相應的氨基醇。肽鏈完全水解后，代表原來C末端氨基酸的氨基醇，可用層析法加以鑒別。 羧肽酶法：是一類肽鏈外切酶，專一的從肽鏈的C末端開始逐個降解，釋放出游離的氨基酸。被釋放的氨基酸數(shù)目與種類隨反應時間的而變化。根據(jù)釋放的氨基酸量（摩爾數(shù)）與反應時間的關(guān)系，便可以知道該肽鏈的C末端氨基酸序列。2測得一種血紅蛋白含鐵0.426%，計算其最低相對分子質(zhì)量。一種純酶按質(zhì)量計算含亮氨酸1.65%和異亮氨酸2.48%，問其最低相對分子質(zhì)量是多少？解答：（1）血紅蛋白：（2）酶：因為亮氨酸和異亮氨酸的相對分子質(zhì)量相等，所以亮氨酸和異亮氨酸的殘基數(shù)之比為：1.65%:2.48%=2:3，因此，該酶分子中至少含有2個亮氨酸，3個異亮氨酸。3指出下面pH條件下，各蛋白質(zhì)在電場中向哪個方向移動，即正極，負極，還是保持原點？（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，帶負電荷，向正極移動；（2）血清清蛋白pI 4.9環(huán)境pH 6.0，帶負電荷，向正極移動；（3）-脂蛋白pI 5.8環(huán)境pH 5.0，帶正電荷，向負極移動；-脂蛋白pI 5.8環(huán)境pH 9.0，帶負電荷，向正極移動。4何謂蛋白質(zhì)的變性與沉淀？二者在本質(zhì)上有何區(qū)別？解答：蛋白質(zhì)變性的概念：天然蛋白質(zhì)受物理或化學因素的影響后，使其失去原有的生物活性，并伴隨著物理化學性質(zhì)的改變，這種作用稱為蛋白質(zhì)的變性。變性的本質(zhì)：分子中各種次級鍵斷裂，使其空間構(gòu)象從緊密有序的狀態(tài)變成松散無序的狀態(tài)，一級結(jié)構(gòu)不破壞。蛋白質(zhì)變性后的表現(xiàn)：生物學活性消失；理化性質(zhì)改變：溶解度下降，黏度增加，紫外吸收增加，側(cè)鏈反應增強，對酶的作用敏感，易被水解。蛋白質(zhì)由于帶有電荷和水膜，因此在水溶液中形成穩(wěn)定的膠體。如果在蛋白質(zhì)溶液中加入適當?shù)脑噭?，破壞了蛋白質(zhì)的水膜或中和了蛋白質(zhì)的電荷，則蛋白質(zhì)膠體溶液就不穩(wěn)定而出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。沉淀機理：破壞蛋白質(zhì)的水化膜，中和表面的凈電荷。蛋白質(zhì)的沉淀可以分為兩類：（1）可逆的沉淀：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)未發(fā)生顯著的變化，除去引起沉淀的因素，蛋白質(zhì)仍能溶于原來的溶劑中，并保持天然性質(zhì)。如鹽析或低溫下的乙醇（或丙酮）短時間作用蛋白質(zhì)。（2）不可逆沉淀：蛋白質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變，蛋白質(zhì)變性而沉淀，不再能溶于原溶劑。如加熱引起蛋白質(zhì)沉淀，與重金屬或某些酸類的反應都屬于此類。蛋白質(zhì)變性后，有時由于維持溶液穩(wěn)定的條件仍然存在，并不析出。因此變性蛋白質(zhì)并不一定都表現(xiàn)為沉淀，而沉淀的蛋白質(zhì)也未必都已經(jīng)變性。5下列試劑和酶常用于蛋白質(zhì)化學的研究中：CNBr，異硫氰酸苯酯，丹磺酰氯，脲，6mol/L HCl -巰基乙醇，水合茚三酮，過甲酸，胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，其中哪一個最適合完成以下各項任務？（1）測定小肽的氨基酸序列。（2）鑒定肽的氨基末端殘基。（3）不含二硫鍵的蛋白質(zhì)的可逆變性。若有二硫鍵存在時還需加什么試劑？（4）在芳香族氨基酸殘基羧基側(cè)水解肽鍵。（5）在甲硫氨酸殘基羧基側(cè)水解肽鍵。（6）在賴氨酸和精氨酸殘基側(cè)水解肽鍵。解答：（1）異硫氰酸苯酯；（2）丹黃酰氯；（3）脲；-巰基乙醇還原二硫鍵；（4）胰凝乳蛋白酶；（5）CNBr；（6）胰蛋白酶。 6由下列信息求八肽的序列。（1）酸水解得 Ala，Arg，Leu，Met，Phe，Thr，2Val。（2）Sanger試劑處理得DNP-Ala。（3）胰蛋白酶處理得Ala，Arg，Thr 和 Leu，Met，Phe，2Val。當以Sanger試劑處理時分別得到DNP-Ala和DNP-Val。（4）溴化氰處理得 Ala，Arg，高絲氨酸內(nèi)酯，Thr，2Val，和 Leu，Phe，當用Sanger試劑處理時，分別得DNP-Ala和DNP-Leu。解答：由（2）推出N末端為Ala；由（3）推出Val位于N端第四，Arg為第三，而Thr為第二；溴化氰裂解，得出N端第六位是Met，由于第七位是Leu，所以Phe為第八；由（4），第五為Val。所以八肽為：Ala-Thr-Arg-Val-Val-Met-Leu-Phe。7一個螺旋片段含有180個氨基酸殘基，該片段中有多少圈螺旋？計算該-螺旋片段的軸長。解答：180/3.6=50圈，500.54=27nm，該片段中含有50圈螺旋，其軸長為27nm。8當一種四肽與FDNB反應后，用5.7mol/LHCl水解得到DNP-Val及其他3種氨基酸；當這四肽用胰蛋白酶水解時發(fā)現(xiàn)兩種碎片段；其中一片用LiBH4（下標）還原后再進行酸水解，水解液內(nèi)有氨基乙醇和一種在濃硫酸條件下能與乙醛酸反應產(chǎn)生紫（紅）色產(chǎn)物的氨基酸。試問這四肽的一級結(jié)構(gòu)是由哪幾種氨基酸組成的？解答：（1）四肽與FDNB反應后，用5.7mol/LHCl水解得到DNP-Val，證明N端為Val。（2）LiBH4還原后再水解，水解液中有氨基乙醇，證明肽的C端為Gly。（3）水解液中有在濃H2SO4條件下能與乙醛酸反應產(chǎn)生紫紅色產(chǎn)物的氨基酸，說明此氨基酸為Trp。說明C端為GlyTrp（4）根據(jù)胰蛋白酶的專一性，得知N端片段為ValArg（Lys），以（1）、（2）、（3）結(jié)果可知道四肽的順序：NValArg（Lys）TrpGlyC。9概述測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的基本步驟。解答：（1）測定蛋白質(zhì)中氨基酸組成。（2）蛋白質(zhì)的N端和C端的測定。（3）應用兩種或兩種以上不同的水解方法將所要測定的蛋白質(zhì)肽鏈斷裂，各自得到一系列大小不同的肽段。（4）分離提純所產(chǎn)生的肽，并測定出它們的序列。（5）從有重疊結(jié)構(gòu)的各個肽的序列中推斷出蛋白質(zhì)中全部氨基酸排列順序。如果蛋白質(zhì)含有一條以上的肽鏈，則需先拆開成單個肽鏈再按上述原則確定其一級結(jié)構(gòu)。如是含二硫鍵的蛋白質(zhì)，也必須在測定其氨基酸排列順序前，拆開二硫鍵，使肽鏈分開，并確定二硫鍵的位置。拆開二硫鍵可用過甲酸氧化，使胱氨酸部分氧化成兩個半胱氨磺酸。3 核酸1 電泳分離四種核苷酸時，通常將緩沖液調(diào)到什么pH？此時它們是向哪極移動？移動的快慢順序如何? 將四種核苷酸吸附于陰離子交換柱上時，應將溶液調(diào)到什么pH？ 如果用逐漸降低pH的洗脫液對陰離子交換樹脂上的四種核苷酸進行洗脫分離，其洗脫順序如何？為什么？ 解答： 電泳分離4種核苷酸時應取pH3.5 的緩沖液，在該pH時，這4種單核苷酸之間所帶負電荷差異較大，它們都向正極移動，但移動的速度不同，依次為：UMPGMPAMPCMP； 應取pH8.0，這樣可使核苷酸帶較多負電荷，利于吸附于陰離子交換樹脂柱。雖然pH 11.4時核苷酸帶有更多的負電荷，但pH過高對分離不利。 當不考慮樹脂的非極性吸附時，根據(jù)核苷酸負電荷的多少來決定洗脫速度，則洗脫順序為CMPAMP GMP UMP，但實際上核苷酸和聚苯乙烯陰離子交換樹脂之間存在著非極性吸附，嘌呤堿基的非極性吸附是嘧啶堿基的3倍。靜電吸附與非極性吸附共同作用的結(jié)果使洗脫順序為：CMP AMP UMP GMP。2為什么DNA不易被堿水解，而RNA容易被堿水解?解答：因為RNA的核糖上有2-OH基，在堿作用下形成2,3-環(huán)磷酸酯，繼續(xù)水解產(chǎn)生2-核苷酸和3-核苷酸。DNA的脫氧核糖上無2-OH基，不能形成堿水解的中間產(chǎn)物，故對堿有一定抗性。3一個雙螺旋DNA分子中有一條鏈的成分A = 0.30，G = 0.24， 請推測這一條鏈上的T和C的情況。 互補鏈的A，G，T和C的情況。解答： T + C = 10.300.24 = 0.46； T = 0.30，C = 0.24，A + G = 0.46。4對雙鏈DNA而言， 若一條鏈中(A + G)/(T + C)= 0.7，則互補鏈中和整個DNA分子中(A+G)/(T+C)分別等于多少？ 若一條鏈中(A + T)/(G + C)= 0.7，則互補鏈中和整個DNA分子中(A + T)/(G + C)分別等于多少 ？ 解答： 設DNA的兩條鏈分別為和則： A= T，T= A，G= C，C= G，因為：(A+ G)/（T+ C）= (T+ C)/（A+ G）= 0.7， 所以互補鏈中（A+ G）/（T+ C）= 1/0.7 =1.43；在整個DNA分子中，因為A = T， G = C，所以，A + G = T + C，（A + G）/（T + C）= 1； 假設同（1），則A+ T= T+ A，G+ C= C+ G，所以，（A+ T）/（G+ C）=（A+ T）/（G+ C）= 0.7 ；在整個DNA分子中，（A+ T+ A+ T）/（G+C+ G+C）= 2（A+ T）/2（G+C）= 0.75T7噬菌體DNA(雙鏈B-DNA)的相對分子質(zhì)量為2.5107，計算DNA鏈的長度(設核苷酸對的平均相對分子質(zhì)量為640)。 解答：0.34 （2.5107/640）= 1.3 104nm = 13m。6如果人體有1014個細胞，每個體細胞的DNA含量為6.4 109個堿基對。試計算人體DNA的總長度是多少？是太陽地球之間距離(2.2 109 km)的多少倍？已知雙鏈DNA每1000個核苷酸重1 10-18g，求人體DNA的總質(zhì)量。 解答：每個體細胞的DNA的總長度為：6.4 109 0.34nm = 2.176 109 nm = 2.176m，人體內(nèi)所有體細胞的DNA的總長度為：2.176m1014 = 2.1761011km，這個長度與太陽地球之間距離（2.2109 km）相比為：2.176 1011/2.2 109 = 99倍，每個核苷酸重1 10-18g/1000 = 10-21g，所以，總DNA 6.4 1023 10-21 = 6.4 102 = 640g。7有一個X噬菌體突變體的DNA長度是15m，而正常X噬菌體DNA的長度為17m，計算突變體DNA中丟失掉多少堿基對？解答：（1715） 103/0.34 = 5.88 103bp8概述超螺旋DNA的生物學意義。解答： 超螺旋DNA比松弛型DNA更緊密，使DNA分子的體積更小，得以包裝在細胞內(nèi)； 超螺旋會影響雙螺旋分子的解旋能力,從而影響到DNA與其他分子之間的相互作用； 超螺旋有利于DNA的轉(zhuǎn)錄、復制及表達調(diào)控。9為什么自然界的超螺旋DNA多為負超螺旋？解答：環(huán)狀DNA自身雙螺旋的過度旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)不足都會導致超螺旋，這是因為超螺旋將使分子能夠釋放由于自身旋轉(zhuǎn)帶來的應力。雙螺旋過度旋轉(zhuǎn)導致正超螺旋，而旋轉(zhuǎn)不足將導致負超螺旋。雖然兩種超螺旋都能釋放應力，但是負超螺旋時，如果發(fā)生DNA解鏈（即氫鏈斷開，部分雙螺旋分開）就能進一步釋放應力，而DNA轉(zhuǎn)錄和復制需要解鏈。因此自然界環(huán)狀DNA采取負超螺旋，這可以通過拓撲異構(gòu)酶的操作實現(xiàn)。10真核生物基因組和原核生物基因組各有哪些特點?解答： 不同點: 真核生物DNA含量高，堿基對總數(shù)可達10 11，且與組蛋白穩(wěn)定結(jié)合形成染色體，具有多個復制起點。原核生物DNA含量低，不含組蛋白，稱為類核體，只有一個復制起點。 真核生物有多個呈線形的染色體；原核生物只有一條環(huán)形染色體。 真核生物DNA中含有大量重復序列，原核生物細胞中無重復序列。 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是細胞核內(nèi)合成的，它必須運輸穿過核膜到細胞質(zhì)才能翻譯，這樣嚴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: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，均含有多個基因。11如何看待RNA功能的多樣性?它的核心作用是什么? 解答：RNA的功能主要有: 控制蛋白質(zhì)合成； 作用于RNA轉(zhuǎn)錄后加工與修飾； 參與細胞功能的調(diào)節(jié)； 生物催化與其他細胞持家功能；遺傳信息的加工；可能是生物進化時比蛋白質(zhì)和DNA更早出現(xiàn)的生物大分子。其核心作用是既可以作為信息分子又可以作為功能分子發(fā)揮作用。12什么是DNA變性？DNA變性后理化性質(zhì)有何變化？解答：DNA雙鏈轉(zhuǎn)化成單鏈的過程稱變性。引起DNA變性的因素很多，如高溫、超聲波、強酸、強堿、有機溶劑和某些化學試劑（如尿素，酰胺)等都能引起變性。DNA變性后的理化性質(zhì)變化主要有： 天然DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)解鏈變成單鏈的無規(guī)則線團，生物學活性喪失； 天然的線型DNA分子直徑與長度之比可達110，其水溶液具有很大的黏度。變性后，發(fā)生了螺旋-線團轉(zhuǎn)變，黏度顯著降低； 在氯化銫溶液中進行密度梯度離心，變性后的DNA浮力密度大大增加，故沉降系數(shù)S增加； DNA變性后，堿基的有序堆積被破壞，堿基被暴露出來，因此，紫外吸收值明顯增加，產(chǎn)生所謂增色效應。 DNA分子具旋光性，旋光方向為右旋。由于DNA分子的高度不對稱性，因此旋光性很強，其a = 150。當DNA分子變性時，比旋光值就大大下降。13哪些因素影響Tm值的大??？解答：影響Tm的因素主要有： G-C對含量。G-C對含3個氫鍵，A-T對含2個氫鍵，故G-C對相對含量愈高，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)驗公式為：（G+C）% =（Tm - 69.3） 2.44。 溶液的離子強度。離子強度較低的介質(zhì)中，Tm較低。在純水中，DNA在室溫下即可變性。分子生物學研究工作中需核酸變性時，常采用離子強度較低的溶液。 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，DNA完全變性。pH低于5.0時，DNA易脫嘌呤，對單鏈DNA進行電泳時，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。對單鏈DNA進行電泳時，常使用上述變性劑。14哪些因素影響DNA復性的速度？解答：影響復性速度的因素主要有： 復性的溫度，復性時單鏈隨機碰撞，不能形成堿基配對或只形成局部堿基配對時，在較高的溫度下兩鏈重又分離，經(jīng)過多次試探性碰撞才能形成正確的互補區(qū)。所以，核酸復性時溫度不宜過低，Tm-25是較合適的復性溫度。 單鏈片段的濃度，單鏈片段濃度越高，隨機碰撞的頻率越高，復性速度越快。 單鏈片段的長度，單鏈片段越大，擴散速度越慢，鏈間錯配的概率也越高。因面復性速度也越慢，即DNA的核苷酸對數(shù)越多，復性的速度越慢，若以 C0為單鏈的初始濃度，t為復性的時間，復性達一半時的C0t值稱C0t1/2，該數(shù)值越小，復性的速度越快。 單鏈片段的復雜度，在片段大小相似的情況下，片段內(nèi)重復序列的重復次數(shù)越多，或者說復雜度越小，越容易形成互補區(qū)，復性的速度就越快。真核生物DNA的重復序列就是復生動力學的研究發(fā)現(xiàn)的，DNA的復雜度越小，復性速度越快。15概述分子雜交的概念和應用領域。解答：在退火條件下，不同來源的DNA互補區(qū)形成雙鏈，或DNA單鏈和RNA單鏈的互補區(qū)形成DNA-RNA雜合雙鏈的過程稱分子雜交。通常對天然或人工合成的DNA或RNA片段進行放射性同位素或熒光標記，做成探針，經(jīng)雜交后，檢測放射性同位素或熒光物質(zhì)的位置，尋找與探針有互補關(guān)系的DNA或RNA。直接用探針與菌落或組織細胞中的核酸雜交，因未改變核酸所在的位置，稱原位雜交技術(shù)。將核酸直接點在膜上，再與探針雜交稱點雜交，使用狹縫點樣器時，稱狹縫印跡雜交。該技術(shù)主要用于分析基因拷貝數(shù)和轉(zhuǎn)錄水平的變化，亦可用于檢測病原微生物和生物制品中的核酸污染狀況。雜交技術(shù)較廣泛的應用是將樣品DNA切割成大小不等的片段，經(jīng)凝膠電泳分離后，用雜交技術(shù)尋找與探針互補的DNA片段。由于凝膠機械強度差，不適合于雜交過程中較高溫度和較長時間的處理，Southern 提出一種方法，將電泳分離的DNA片段從凝膠轉(zhuǎn)移到適當?shù)哪ぃㄈ缦跛崂w維素膜或尼龍膜）上，在進行雜交操作，稱Southern印跡法，或Southern雜交技術(shù)。隨后，Alwine等提出將電泳分離后的變性RNA吸印到適當?shù)哪ど显龠M行分子雜交的技術(shù)，被戲稱為 Northern印跡法，或Northern雜交。分子雜交廣泛用于測定基因拷貝數(shù)、基因定位、確定生物的遺傳進化關(guān)系等。Southern雜交和Northern雜交還可用于研究基因變異，基因重排，DNA多態(tài)性分析和疾病診斷。雜交技術(shù)和PCR技術(shù)的結(jié)合，使檢出含量極少的DNA成為可能。促進了雜交技術(shù)在分子生物學和醫(yī)學領域的廣泛應用。DNA芯片技術(shù)也是以核酸的分子雜交為基礎的。16概述核酸序列測定的方法和應用領域。解答：DNA的序列測定目前多采用Sanger提出的鏈終止法，和Gilbert提出的化學法。其中鏈終止法經(jīng)不斷改進，使用日益廣泛。鏈終止法測序的技術(shù)基礎主要有： 用凝膠電泳分離DNA單鏈片段時，小片段移動，大片段移動慢，用適當?shù)姆椒煞蛛x分子大小僅差一個核苷酸的DNA片段。 用合適的聚合酶可以在試管內(nèi)合成單鏈DNA模板的互補鏈。反應體系中除單鏈模板外，還應包括合適的引物，4種脫氧核苷三磷酸和若干種適量的無機離子。如果在4個試管中分別進行合成反應，每個試管的反應體系能在一種核苷酸處隨機中斷鏈的合成，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的2套片段。用同位素或熒光物質(zhì)標記這4套新合成的鏈，在凝膠中置于4個泳道中電泳，檢測這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個試管中按一定比例分別加入一種相應的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記新合成的鏈，則4個試管中新合成的鏈在凝膠的4個泳道電泳后，經(jīng)放射自顯影可檢測帶子的位置，由帶子的位置可以直接讀出核苷酸的序列。采用T7測序酶時，一次可讀出400多個核苷酸的序列。近年采用4種射波長不同的熒光物質(zhì)分別標記4種不同的雙脫氧核苷酸，終止反應后4管反應物可在同一泳道電泳，用激光掃描收集電泳信號，經(jīng)計算機處理 可將序列直接打印出來。采用毛細管電泳法測序時，這種技術(shù)一次可測定700個左右核苷酸的序列，一臺儀器可以有幾十根毛細管同時進行測序，且電泳時間大大縮短，自動測序技術(shù)的進步加快了核酸測序的步伐，現(xiàn)已完成了包括人類在內(nèi)的幾十個物種的基因組測序。RNA序列測定最早采用的是類似蛋白質(zhì)序列測定的片段重疊法，Holley用此法測定酵母丙氨酸t(yī)RNA序列耗時達數(shù)年之久。隨后發(fā)展了與DNA測序類似的直讀法，但仍不如DNA測序容易，因此，常將RNA反轉(zhuǎn)錄成互補DNA（cDNA），測定cDNA序列后推斷RNA的序列，目前16S rRNA 1 542 b的全序列測定，23S rRNA 2 904 b的全序列測定，噬菌體MS2 RNA 3 569 b的全序列測定均已完成。4 糖類的結(jié)構(gòu)與功能1書寫-D-吡喃葡萄糖，L- (-)葡萄糖，-D- (+)吡喃葡萄糖的結(jié)構(gòu)式，并說明D、 L；+、-；、各符號代表的意義。解答：書寫單糖的結(jié)構(gòu)常用D、L；d 或(+)、l或(-)；、表示。D-、L-是人為規(guī)定的單糖的構(gòu)型。是以D-、L-甘油醛為參照物,以距醛基最遠的不對稱碳原子為準, 羥基在左面的為L構(gòu)型, 羥基在右的為D構(gòu)型。單糖由于具有不對稱碳原子,可使平面偏振光的偏振面發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，這種性質(zhì)稱為旋光性。其旋轉(zhuǎn)角度稱為旋光度,偏振面向左旋轉(zhuǎn)稱為左旋,向右則稱為右旋。d 或(+)表示單糖的右旋光性,l或(-)表示單糖的左旋光性。2寫出下列糖的結(jié)構(gòu)式：-D-葡萄糖-1-磷酸，2-脫氧-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已知某雙糖能使本尼地(Benedict)試劑中的Cu2+氧化成Cu2O的磚紅色沉淀,用-葡糖糖苷酶可將其水解為兩分子-D-吡喃葡糖糖,將此雙糖甲基化后再水解將得到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,試寫出此雙糖的名稱和結(jié)構(gòu)式。解答：蔗糖雙糖能使本尼地(Benedict)試劑中的Cu2+氧化成Cu2O的磚紅色沉淀,說明該雙糖具還原性，含有半縮醛羥基。用葡糖苷酶可將其水解為兩分子-D-吡喃葡糖, 說明該雙糖是由-糖苷鍵構(gòu)成的。將此雙糖甲基化后再水解將得到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, 糖基上只有自由羥基才能被甲基化，說明-葡糖(14)葡糖構(gòu)成的為纖維二糖。4根據(jù)下列單糖和單糖衍生物的結(jié)構(gòu)： (A) (B) (C) (D) (1)寫出其構(gòu)型(D或L)和名稱；(2)指出它們能否還原本尼地試劑；(3) 指出哪些能發(fā)生成苷反應。解答：(1) 構(gòu)型是以D-,L-甘油醛為參照物,以距醛基最遠的不對稱碳原子為準, 羥基在左面的為L構(gòu)型, 羥基在右的為D構(gòu)型。A、B、C為D構(gòu)型，D為L構(gòu)型。(2) B、C、D均有醛基具還原性，可還原本尼地試劑。A為酮糖，無還原性。(3) 單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)(醇、酚等)的羥基形成的縮醛結(jié)構(gòu)稱為糖苷, B,C,D均能發(fā)生成苷反應。5透明質(zhì)酸是細胞基質(zhì)的主要成分，是一種黏性的多糖,分子量可達100000，由兩單糖衍生物的重復單位構(gòu)成,請指出該重復單位中兩組分的結(jié)構(gòu)名稱和糖苷鍵的結(jié)構(gòu)類型。解答：透明質(zhì)酸的兩個重復單位是由D葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖通過-1,3糖苷鍵連接而成。6纖維素和淀粉都是由14糖苷鍵連接的D葡萄糖聚合物，相對分子質(zhì)量也相當，但它們在物理性質(zhì)上有很大的不同，請問是什么結(jié)構(gòu)特點造成它們在物理性質(zhì)上的如此差別? 解釋它們各自性質(zhì)的生物學優(yōu)點。解答：淀粉是葡萄糖聚合物，既有1，4 糖苷鍵，也有1，6糖苷鍵，為多分支結(jié)構(gòu)。直鏈淀粉分子的空間構(gòu)象是卷曲成螺旋形的,每一回轉(zhuǎn)為6個葡萄糖基,淀粉在水溶液中混懸時就形成這種螺旋圈。支鏈淀粉分子中除有-(1,4)糖苷鍵的糖鏈外,還有-(1,6)糖苷鍵連接的分支處,每一分支平均約含2030個葡萄糖基,各分支也都是卷曲成螺旋。螺旋構(gòu)象是碘顯色反應的必要條件。碘分子進入淀粉螺旋圈內(nèi)，糖游離羥基成為電子供體，碘分子成為電子受體，形成淀粉碘絡合物，呈現(xiàn)顏色。其顏色與糖鏈的長度有關(guān)。當鏈長小于6個葡萄糖基時,不能形成一個螺旋圈,因而不能呈色。當平均長度為20個葡萄糖基時呈紅色,紅糊精、無色糊精也因而得名。大于60個葡萄糖基的直鏈淀粉呈藍色。支鏈淀粉相對分子質(zhì)量雖大，但分支單位的長度只有 2030個葡萄糖基,故與碘反應呈紫紅色。纖維素雖然也是由D-吡喃葡萄糖基構(gòu)成，但它是以-(1,4)糖苷鍵連接的一種沒有分支的線性分子，它不卷曲成螺旋。纖維素分子的鏈與鏈間，能以眾多氫鍵像麻繩樣擰在一起，構(gòu)成堅硬的不溶于水的纖維狀高分子（也稱纖維素微晶束），構(gòu)成植物的細胞壁。人和哺乳動物體內(nèi)沒有纖維素酶(cellulase),因此不能將纖維素水解成葡萄糖。雖然纖維素不能作為人類的營養(yǎng)物,但人類食品中必須含纖維素。因為它可以促進胃腸蠕動、促進消化和排便。7說明下列糖所含單糖的種類、糖苷鍵的類型及有無還原性? （1）纖維二糖 （2）麥芽糖（3）龍膽二糖 （4）海藻糖（5）蔗糖 （6）乳糖解答：（1）纖維二糖含葡萄糖，1，4 糖苷鍵，有還原性。（2）麥芽糖含葡萄糖，1，4 糖苷鍵，有還原性。（3）龍 膽二糖含葡萄糖，1，6 糖苷鍵，有還原性。（4）海藻糖含葡萄糖，1，1 糖苷鍵， 無還原性。（5）蔗糖含葡萄糖和果糖，1，2糖苷鍵，無還原性。（6）乳糖含葡萄糖和半乳糖，1，4糖苷鍵，有還原性。8人的紅細胞質(zhì)膜上結(jié)合著一個寡糖鏈,對細胞的識別起重要作用。被稱為抗原決定基團。根據(jù)不同的抗原組合,人的血型主要分為A型、B型、AB型和O型4類。不同血型的血液互相混合將發(fā)生凝血,危及生命。X已知4種血型的差異僅在X位組成成分的不同。請指出不同血型（A型、B型、AB型、O型）X位的糖基名稱。解答：A型X位是N-乙酰氨基-D-半乳糖；B型X位是-D-半乳糖；AB型X位蒹有A型和B型的糖；O型X位是空的。9請寫出下列結(jié)構(gòu)式：(1) L巖藻糖 (2)D半乳糖(3) N乙酰氨基D葡萄糖 (4) N乙酰氨基D半乳糖胺解答：略。10隨著分子生物學的飛速發(fā)展，生命的奧秘正在逐漸被揭示。大量的研究已表明，各種錯綜復雜的生命現(xiàn)象的產(chǎn)生和疾病的形成過程均與糖蛋白的糖鏈有關(guān)。請閱讀相關(guān)資料，列舉你感興趣的糖的生物學功能。解答：略。5 脂類化合物和生物膜1簡述脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點和生物學作用。解答：(1)脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點：脂質(zhì)是生物體內(nèi)一大類不溶于水而易溶于非極性有機溶劑的有機化合物，大多數(shù)脂質(zhì)的化學本質(zhì)是脂肪酸和醇形成的酯及其衍生物。脂肪酸多為4碳以上的長鏈一元羧酸，醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。脂質(zhì)的元素組成主要為碳、氫、氧，此外還有氮、磷、硫等。(2)脂質(zhì)的生物學作用：脂質(zhì)具有許多重要的生物功能。脂肪是生物體貯存能量的主要形式，脂肪酸是生物體的重要代謝燃料，生物體表面的脂質(zhì)有防止機械損傷和防止熱量散發(fā)的作用。磷脂、糖脂、固醇等是構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)，它們作為細胞表面的組成成分與細胞的識別、物種的特異性以及組織免疫性等有密切的關(guān)系。有些脂質(zhì)（如萜類化合物和固醇等）還具有重要生物活性，具有維生素、激素等生物功能。脂質(zhì)在生物體中還常以共價鍵或通過次級鍵與其他生物分子結(jié)合形成各種復合物，如糖脂、脂蛋白等重要的生物大分子物質(zhì)。2概述脂肪酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。解答：(1)脂肪酸的結(jié)構(gòu)：脂肪酸分子為一條長的烴鏈（“尾”）和一個末端羧基（“頭”）組成的羧酸。烴鏈以線性為主，分枝或環(huán)狀的為數(shù)甚少。根據(jù)烴鏈是否飽和，可將脂肪酸分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。(2)脂肪酸的性質(zhì)：脂肪酸的物理性質(zhì)取決于脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度。烴鏈越長，非極性越強，溶解度也就越低。脂肪酸的熔點也受脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度的影響。脂肪酸中的雙鍵極易被強氧化劑，如H2O2、超氧陰離子自由基（）、羥自由基（OH）等所氧化，因此含不飽和脂肪酸豐富的生物膜容易發(fā)生脂質(zhì)過氧化作用，從而繼發(fā)引起膜蛋白氧化，嚴重影響膜的結(jié)構(gòu)和功能。脂肪酸鹽屬于極性脂質(zhì)，具有親水基（電離的羧基）和疏水基（長的烴鏈），是典型的兩親性化合物，屬于離子型去污劑。必需脂肪酸中的亞油酸和亞麻酸可直接從植物食物中獲得，花生四烯酸則可由亞油酸在體內(nèi)轉(zhuǎn)變而來。它們是前列腺素、血栓噁烷和白三烯等生物活性物質(zhì)的前體。3概述磷脂、糖脂和固醇類的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物學作用解答：. 磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂兩類，它們主要參與細胞膜系統(tǒng)的組成，少量存在于其他部位。(1)甘油磷脂的結(jié)構(gòu)：甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來，分子中甘油的兩個醇羥基與脂肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(zhì)(如膽堿、乙醇胺、絲氨酸等醇類衍生物)結(jié)合成酯。(2)甘油磷脂的理化性質(zhì)：物理性質(zhì)：甘油磷脂脂雙分子層結(jié)構(gòu)在水中處于熱力學的穩(wěn)定狀態(tài)，構(gòu)成生物膜的結(jié)構(gòu)基本特征之一化學性質(zhì)：a. 水解作用：在弱堿溶液中，甘油磷脂水解產(chǎn)生脂肪酸的金屬鹽。如果用強堿水解，甘油磷脂水解生成脂肪酸鹽、醇（XOH）和磷酸甘油。b. 氧化作用：與三酰甘油相似，甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸在空氣中能被氧化生成過氧化物，最終形成黑色過氧化物的聚合物。c. 酶解作用：甘油磷脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。(3)鞘磷脂即鞘氨醇磷脂，在高等動物的腦髓鞘和紅細胞膜中特別豐富，也存在于許多植物種子中。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數(shù)磷脂酰乙醇胺）組成。. 糖脂是指糖基通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。糖脂可分為鞘糖脂、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)鞘糖脂是神經(jīng)酰胺的1位羥基被糖基化形成的糖苷化合物。依據(jù)糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。中性鞘糖脂：又稱腦苷脂，是由神經(jīng)酰胺的C1上的羥基與一單糖分子（半乳糖、葡萄糖等）以糖苷鍵結(jié)合而成，不含唾液酸成分。中性鞘糖脂一般為白色粉狀物，不溶于水、乙醚，溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質(zhì)穩(wěn)定，不被皂化。它們不僅是血型抗原，而且與組織和器官的特異性，細胞之間的識別有關(guān)。酸性鞘糖脂：糖基部分含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂稱為酸性鞘糖脂。糖基部分含有唾液酸的鞘糖脂常稱神經(jīng)節(jié)苷脂，是最復雜的一類甘油鞘脂，由神經(jīng)酰胺與結(jié)構(gòu)復雜的寡糖結(jié)合而成，是大腦灰質(zhì)細胞膜的組分之一，也存在于脾、腎及其他器官中。(2)甘油糖脂是糖基二酰甘油，它是二酰甘油分子sn-3位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接而成。甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。植物的葉綠體和微生物的質(zhì)膜含有大量的甘油糖脂。它可能在神經(jīng)髓鞘形成中起作用。. 固醇類也稱甾類，所有固醇類化合物都是以環(huán)戊烷多氫菲為核心結(jié)構(gòu)，因羥基的構(gòu)型不同，可有及兩型。膽固醇(也稱膽甾醇)是一種重要的甾醇類物質(zhì)，一種環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。是動物組織中含量最豐富的固醇類化合物，有游離型和酯型兩種形式。存在于一切動物細胞中，以腦、神經(jīng)組織及腎上腺中含量特別豐富，其次為肝、腎、脾和皮膚及脂肪組織。4生物膜由哪些脂質(zhì)化合物組成的？各有何理化性質(zhì)？解答：組成生物膜的脂質(zhì)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-磷酸分子中甘油的兩個醇羥基與脂肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(zhì)(如膽堿、乙醇胺、絲氨酸等醇類衍生物)結(jié)合成酯。物理性質(zhì)：純的甘油磷脂是白色蠟狀固體，大多溶于含少量水的非極性溶劑中。用氯仿甲醇混合溶劑很容易將甘油磷脂從組織中提取出來。這類化合物又稱為兩性脂質(zhì)或稱極性脂質(zhì)，具有極性頭和非極性尾兩個部分?；瘜W性質(zhì)：a.水解作用：在弱堿溶液中，甘油磷脂水解產(chǎn)生脂肪酸的金屬鹽。強堿水解，生成脂肪酸鹽、醇（XOH）和磷酸甘油。b.氧化作用：甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸在空氣中能被氧化生成過氧化物，最終形成黑色過氧化物的聚合物。c.酶解作用：甘油磷脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。鞘磷脂（SM）：鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數(shù)為磷脂酰乙醇胺）組成。鞘磷脂為白色晶體，性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于丙酮和乙醚，而溶于熱乙醇中，具兩性解離性質(zhì)。（2）固醇：高等植物的固醇主要為谷甾醇和豆甾醇。動物細胞膜的固醇最多的是膽固醇。膽固醇分子的一端有一極性頭部基團羥基因而親水，分子的另一端具有羥鏈及固醇的環(huán)狀結(jié)構(gòu)而疏水。因此固醇與磷脂類化合物相似也屬于兩性分子。物理性質(zhì)：膽固醇為白色斜方晶體，無味、無臭，熔點為148.5，高度真空條件下能被蒸餾。膽固醇不溶于水，易溶于乙醚、氯仿、苯、丙酮、熱乙醇、醋酸乙酯及膽汁酸鹽溶液中。介電常數(shù)高，不導電。化學性質(zhì)：膽固醇C3上的羥基易與高級脂肪酸(如軟脂酸、硬脂酸及油酸等)結(jié)合形成膽固醇酯。膽固醇的雙鍵可與氫、溴、碘等發(fā)生加成反應。膽固醇可被氧化成一系列衍生物。膽固醇易與毛地黃糖苷結(jié)合而沉淀，這一特性可以用于膽固醇的定量測定。膽固醇的氯仿溶液與醋酸酐和濃硫酸反應，產(chǎn)生藍綠色(LiebermannBurchard反應)。 （3）糖脂：是指糖基通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。鞘糖脂和甘油糖脂是膜脂的主要成分。鞘糖脂：依據(jù)糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。中性鞘糖脂，是非極性的。鞘糖脂的疏水尾部伸入膜的脂雙層，極性糖基露在細胞表面，它們不僅是血型抗原，而且與組織和器官的特異性，細胞之間的識別有關(guān)。中性鞘糖脂一般為白色粉狀物，不溶于水、乙醚溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質(zhì)穩(wěn)定，不被皂化。酸性鞘糖脂，糖基部分含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂。糖基部分含有唾液酸的鞘糖脂常稱神經(jīng)節(jié)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位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接而成。甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。植物的葉綠體和微生物的質(zhì)膜含有大量的甘油糖脂。在哺乳動物組織中也檢測出了半乳糖基甘油酯，可能在神經(jīng)髓鞘形成中起作用。5何為必需脂肪酸？哺乳動物體內(nèi)所需的必需脂肪酸都有哪些？解答：哺乳動物體內(nèi)能夠自身合成飽和及單不飽和脂肪酸，但不能合成機體必需的亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等多不飽和脂肪酸。我們將這些機體生長必需的而自身不能合成，必須由膳食提供的脂肪酸稱為必需脂肪酸。6何為生物膜？主要組成是什么？各有何作用？解答：任何細胞都以一層薄膜將其內(nèi)容物與環(huán)境分開，這層薄膜稱為細胞的質(zhì)膜。此外大多數(shù)細胞中還有許多內(nèi)膜系統(tǒng)，它們組成具有各種特定功能的亞細胞結(jié)構(gòu)和細胞器如細胞核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基體、過氧化酶體等，在植物細胞中還有葉綠體。所有這些膜雖然組分和功能不同，但在電鏡下卻表現(xiàn)出大體相同的形態(tài)、厚度69nm的3片層結(jié)構(gòu)。這樣細胞的外周膜和內(nèi)膜系統(tǒng)稱為“生物膜”。（1） 膜脂：其中磷脂、糖脂、固醇等脂質(zhì)物質(zhì)都屬于兩性分子。當磷脂分散于水相時，分子的疏水尾部傾向于聚集在一起，避開水相，而親水頭部暴露在水相，形成具有雙分子層結(jié)構(gòu)的封閉囊泡，通稱為脂質(zhì)體。脂質(zhì)體的形成將細胞內(nèi)外環(huán)境分開。膜脂不但是構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)。而且與細胞識別、種的特異性、組織免疫性等有密切的關(guān)系。（2） 膜蛋白：對物質(zhì)代謝（酶蛋白）、物質(zhì)傳送、細胞運動、信息的接受與傳遞、支持與保護均有重要意義。7一些藥物必須在進入活細胞后才能發(fā)揮藥效，但它們中大多是帶電荷或有極性的，因此不能靠被動擴散跨膜。人們發(fā)現(xiàn)利用脂質(zhì)體運輸某些藥物進入細胞是很有效的辦法，試解釋脂質(zhì)體是如何發(fā)揮作用的。解答：脂質(zhì)體是脂雙層膜組成的封閉的、內(nèi)部有空間的囊泡。離子和極性水溶性分子（包括許多藥物）被包裹在脂質(zhì)體的水溶性的內(nèi)部空間，負載有藥物的脂質(zhì)體可以通過血液運輸，然后與細胞的質(zhì)膜相融合將藥物釋放入細胞內(nèi)部。6 酶1作為生物催化劑，酶最重要的特點是什么？解答：作為生物催化劑，酶最重要的特點是具有很高的催化效率以及高度專一性。2酶分為哪幾大類？每一大類酶催化的化學反應的特點是什么？請指出以下幾種酶分別屬于哪一大類酶：j 磷酸葡糖異構(gòu)酶（phosphoglucose isomerase）k 堿性磷酸酶（alkaline phosphatase）l 肌酸激酶（creatine kinase）m 甘油醛3磷酸脫氫酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase）n 琥珀酰CoA合成酶（succinyl-CoA synthetase）o 檸檬酸合酶（citrate synthase）p 葡萄糖氧化酶（glucose oxidase）q 谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamic-pyruvic transaminase）r 蔗糖酶（invertase）s T4 RNA 連接酶（T4 RNA ligase）解答：前兩個問題參考本章第3節(jié)內(nèi)容。j 異構(gòu)酶類；k 水解酶類；l 轉(zhuǎn)移酶類；m 氧化還原酶類中的脫氫酶；n 合成酶類；o 裂合酶類；p 氧化還原酶類中的氧化酶；q 轉(zhuǎn)移酶類；r 水解酶類；s 合成酶類（又稱連接酶類）。3什么是誘導契合學說，該學說如何解釋酶的專一性？解答：“誘導契合”學說認為酶分子的結(jié)構(gòu)并非與底物分子正好互補，而是具有一定的柔性，當酶分子與底物分子靠近時，酶受底物分子誘導，其構(gòu)象發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎上互補契合進行反應。根據(jù)誘導契合學說，經(jīng)過誘導之后，酶與底物在結(jié)構(gòu)上的互補性是酶催化底物反應的前提條件，酶只能與對應的化合物契合，從而排斥了那些形狀、大小等不適合的化合物，因此酶對底物具有嚴格的選擇性，即酶具有高度專一性。4闡述酶活性部位的概念、組成與特點。解答：參考本章第5節(jié)內(nèi)容。5經(jīng)過多年的探索，你終于從一噬熱菌中純化得到一種蛋白水解酶，可用作洗衣粉的添加劑。接下來，你用定點誘變的方法研究了組成該酶的某些氨基酸殘基對酶活性的影響作用：（1）你將第65位的精氨酸突變?yōu)楣劝彼?，發(fā)現(xiàn)該酶的底物專一性發(fā)生了較大的改變，試解釋原因；（2）你將第108位的絲氨酸突變?yōu)楸彼?，發(fā)現(xiàn)酶活力完全失去，試解釋原因；（3）你認為第65位的精氨酸與第108位的絲氨酸在酶的空間結(jié)構(gòu)中是否相互靠近，為什么？解答：（1）第65位的氨基酸殘基可能位于酶活性部位中的底物結(jié)合部位，對酶的專一性有較大影響，當該氨基酸殘基由精氨酸突變?yōu)楣劝彼岷螅鋷щ娦再|(zhì)發(fā)生了改變，不再具有與原底物之間的互補性，導致酶的專一性發(fā)生改變。（2）第108位的絲氨酸殘基應位于酶活性部位的催化部位，是決定酶是否有活力的關(guān)鍵氨基酸，通常它通過側(cè)鏈上的羥基起到共價催化的功能，當該殘基突變?yōu)楸彼岷?，?cè)鏈羥基被氫取代，不能再起原有的共價催化作用，因此酶活力完全失去。（3）第65位的精氨酸與第108位的絲氨酸在酶的空間結(jié)構(gòu)中應相互靠近，因為這兩個氨基酸殘基都位于酶的活性部位，根據(jù)酶活性部位的特點，參與組成酶活性部位的氨基酸殘基在酶的空間結(jié)構(gòu)中是相互靠近的。6酶具有高催化效率的分子機理是什么？解答：酶具有高催化效率的分子機理是：酶分子的活性部位結(jié)合底物形成酶底物復合物，在酶的幫助作用下（包括共價作用與非共價作用），底物進入特定的過渡態(tài)，由于形成此過渡態(tài)所需要的活化能遠小于非酶促反應所需要的活化能，因而反應能夠順利進行，形成產(chǎn)物并釋放出游離的酶，使其能夠參與其余底物的反應。7利用底物形變和誘導契合的原理，解釋酶催化底物反應時，酶與底物的相互作用。解答：當酶與底物互相接近時，在底物的誘導作用下，酶的構(gòu)象發(fā)生有利于底物結(jié)合的變化，與此同時，酶中某些基團或離子可以使底物分子中圍繞其敏感鍵發(fā)生形變。酶與底物同時發(fā)生變化的結(jié)果是酶與底物形成一個互相契合的復合物，并進一步轉(zhuǎn)換成過渡態(tài)形式，在過渡態(tài)形式中，酶活性部位的構(gòu)象與底物過渡態(tài)構(gòu)象十分吻合，從而降低活化能，增加底物的反應速率。8簡述酶促反應酸堿催化與共價催化的分子機理。解答：在酶促反應酸堿催化中，酶活性部位的一些功能基團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更低，因此反應速率加快；另外一些功能基團可以作為廣義堿從底物接受質(zhì)子（例如谷氨酸殘基帶負電荷的側(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低，因此反應速率加快。在酶促反應共價催化中，酶活性部位的一些功能基團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電中心，導致酶底物共價復合物的形成，該共價復合物隨后被第二種底物（在水解反應中通常是水分子）攻擊，形成產(chǎn)物與游離酶。由于該共價復合物形成與分解的反應所需活化能均比非酶促反應低，因此反應速率被加快。9解釋中間絡合物學說和穩(wěn)態(tài)理論，并推導修正后的米氏方程。解答：參考本章第6節(jié)內(nèi)容。10乙醇脫氫酶催化如下反應：（1）已知反應體系中NADH在340nm有吸收峰，其他物質(zhì)在該波長處的吸光度均接近于零，請設計一種測定酶活力的方法。（2）如何確定在實驗中測得的酶促反應速率是真正的初速率？（3）在實驗中使用了一種抑制劑，下表中是在分別存在與不存在抑制劑I的情況下測定的對應不同底物濃度的酶促反應速率，請利用表中的數(shù)據(jù)計算其各自對應的Km與Vmax值，并判斷抑制劑的類型。S/(mmol/L)v/ (mmolL-1min-1)I = 0I = 10 mmol/L205.2633.999155.0013.636104.7623.22254.2642.1152.53.3331.3161.62.770.926解答：（1）選擇合適的底物濃度（NAD+與乙醇）與緩沖體系，取一定體積的底物溶液（如1ml）加入石英比色杯，加入適量酶，迅速混合后，放入紫外/可見光分光光度計的樣品室內(nèi)，測定反應體系在340 nm吸光度隨時間的變化曲線。利用NADH的摩爾吸光系數(shù)（可從相關(guān)文獻查到，或用已知濃度的NADH溶液自行測定），計算出單位時間內(nèi)NADH的增加量，用于表示酶活力。（2）如果在選取的測量時間范圍內(nèi)，反應體系在340 nm吸光度隨時間的變化曲線接近一條直線的形狀，則表明反應速率在此時間段內(nèi)保持不變，可用來代表反應初速率。（3）用Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法，結(jié)果如下：Km與Vmax值抑制劑濃度I = 0I = 10 mmol/LKm/(mmolL-1)1.643 8.244Vmax/(mmolL-1min-1)5.645.64抑制劑的類型：競爭性可逆抑制劑。11對于一個符合米氏方程的酶，當S=3Km，I=2KI時（I為非競爭性抑制劑），則/Vmax的數(shù)值是多少（此處Vmax指I=0時對應的最大反應速率）？解答：利用非競爭性抑制劑的動力學方程計算：其中a = 1+I/Ki = 3，則所以，/Vmax0.25。12試通過一種反競爭性抑制劑的動力學分析解釋其抑制常數(shù)KI在數(shù)值上是否可能等于該抑制劑的IC50（IC50即酶的活力被抑制一半時的抑制劑濃度，假設酶濃度與底物濃度均固定不變）。解答：令v0為不存在抑制劑時的酶促反應速率，vi是存在反競爭性抑制劑時的反應速率，則當I=IC50時，酶活力被抑制一半，vi=v0/2。由于 因此Km = (a-2)S如果KI在數(shù)值上等于IC50，則a = 2，a-2 = 0，Km = 0，而實際上，Km并不為零。因此KI在數(shù)值上不可能等于IC50。13在生物體內(nèi)存在很多通過改變酶的結(jié)構(gòu)從而調(diào)節(jié)其活性的方法