生物化學(xué)王鏡巖(第三版)上下冊課后習(xí)題解答

第一章糖類

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(CH#)n的實(shí)驗(yàn)式，其化學(xué)本質(zhì)是多羥醛、多羥酮及其衍生物。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，除二羥丙酮外，都含有不對稱碳原子(C*)或稱手性碳原子，含C*的單糖都是不對稱分子，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向?qū)Σ煌膶τ丑w。任一旋光異構(gòu)體只有一個(gè)對映體，其他旋光異構(gòu)體是它的非

對映體，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FischerE論證了己醛糖旋光異構(gòu)體的立體化學(xué)，并提出了在紙面上表示單

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)狀半縮醛或半縮酮的緣故。這種反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生在C5羥基和C1醛基之

間，而形成六元環(huán)哦喃糖(如毗喃葡糖)或C5經(jīng)基和C2酮基之間形成五元環(huán)吠喃糖(如吠喃果糖)。成環(huán)時(shí)

由于粉基碳成為新的不對稱中心，出現(xiàn)兩個(gè)異頭差向異構(gòu)體，稱a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)定位的Hsworth式中D-單糖異頭碳的羥基在氧環(huán)面下方的為a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)平面，口比喃糖環(huán)一般采取

椅式構(gòu)象，吠喃糖環(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陵酸，染基還原成醇；一般的羥基參與成脂、

成酸、氨基化和脫氧等反應(yīng)；異頭羥基能通過糖甘鍵與醇和胺連接，形成糖甘化合物。例如，在寡糖和多

糖中單糖與另一單糖通過0-糖背鍵相連，在核甘酸和核酸中戊糖經(jīng)N-糖昔鍵與心啥咤或喋吟堿相連。

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-磷酸葡

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a-Glc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，成睬、變旋等性質(zhì)，并稱它為非還原糖。乳糖的結(jié)構(gòu)是Gal

P(l-4)Glc,麥芽糖是Glca(l-4)GIc,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)糊精葡糖基轉(zhuǎn)移酶作用于直鏈淀粉生成含6,7或8個(gè)葡萄糖殘基，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，都是葡萄糖的聚合物。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a-1,4連鍵，支鏈淀粉和糖原除a-1,4連鍵外尚有a-1,6連鍵形成分支，糖原的分支程度比支

鏈淀粉高。纖維素與淀粉、糖原不同，它是由葡萄糖通過BT.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BT,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)大的囊狀分子。青霉素就是通過抑制轉(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)。許多內(nèi)在膜蛋白質(zhì)和分泌蛋白質(zhì)都是糖蛋白。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)寡糖鏈中單糖種類、連接位置、異

頭碳構(gòu)型和糖環(huán)類型的可能排列組合數(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-糖肽鍵，如B-GlcNAc-Asn和0-糖肽鏈，如a-GalNAc-Thr/Ser,3-Gal-Hyl,

P-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露糖基核心，N-糖

鏈可分為復(fù)雜型、高甘露糖型和雜合型三類，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)胞識別包括細(xì)胞粘著、淋巴細(xì)胞歸巢和精卵識別等生物學(xué)過程中起重要作用。

在人紅細(xì)胞表面上存在很多血型抗原決定簇，其中多數(shù)是寡糖鏈。在AB0血型系統(tǒng)中A,B,0(H)三

個(gè)抗原決定簇只差一個(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-硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素等。糖胺聚搪多以蛋白聚糖

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。它們是高度親水的多價(jià)陰離子，

在維持皮膚、關(guān)節(jié)、軟骨等結(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，對獲得的均一樣品用GLC法測定單糖組

成，根據(jù)高碘酸氧化或甲基化分析確定糖首鍵的位置，用專一性糖甘酶確定糖首鍵的構(gòu)型。糖鏈序列可采

用外切糖昔醵連續(xù)斷裂或FAB-MS等方法加以測定。

習(xí)題

1.環(huán)狀己醛糖有多少個(gè)可能的旋光異構(gòu)體，為什么？[2J32]

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吐32個(gè)。

2.含D-毗喃半乳糖和D-毗喃葡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-毗喃葡萄糖甘、a-D-哦喃葡萄糖基-D-毗喃半乳糖甘、B-D-口比喃葡萄糖基

T)-口比喃半乳糖昔各有5種，共5X4=20個(gè)異構(gòu)體。

糖蛋白上的二糖鏈其中一個(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)。

3.寫出BT)-脫氧核糖、a-D-半乳糖、B-L-山梨糖和B-D-N-乙酰神經(jīng)氨酸(唾液酸)的Fischer投影

式，Haworth式和構(gòu)象式。

4.寫出下面所示的(A).(B)兩個(gè)單糖的正規(guī)名稱(D/L,a/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)

CB2OH/OOH

COOHH2N

D

[A^a-D~f_Fru；B、a-L-p-Glc；C、R；D、S]

5.L7-葡萄糖的a和B異頭物的比旋[Q/。]分別為+112.2°和+18.70°。當(dāng)a-DT比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)開鏈形式和吠

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=36.5%,于是(l-x)=63.5%。

6.將500mg糖原樣品用放射性氟化鉀(K"CN)處理,被結(jié)合的“CN一正好是0.193umol,另一500mg同

一糖原樣品，用含3%I1C1的無水甲醇處理，使之形成還原末端的甲基葡糖甘。然后用高碘酸處理這個(gè)還

原端成為甲基葡糖甘的糖原，新產(chǎn)生的甲酸準(zhǔn)確值是347umol。計(jì)算(a)糖原的平均相對分子質(zhì)量.(b)分

支的程度(分支點(diǎn)%)[(a)2.59X106;(b)11.24%]

解：(a)Mr=0.5/(0.193X106)=2.59X106

(b)347X10-6X163/0.5=11.3%

7.D-葡萄糖在31℃水中平衡時(shí)，aT比喃葡糖和B-毗喃葡糖的相對摩爾含量分別為37.3%和62.7%。計(jì)

算D-葡萄糖在31℃時(shí)由a異頭物轉(zhuǎn)變?yōu)镻異頭物的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。氣體常數(shù)R為8.314J/molK?[AG°=

-1.31kJ/mol]

解：AG°=-RTln(c2/cl)=-8.314X300XIn(62.7/37.3)=-l.30kJ/mol

8.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，假定竹莖幾乎完全由纖維素纖

維組成，纖維沿生長方向定位。計(jì)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0.45nm?[7800殘基/s]

解：[0.3/(24X3600)]/0.45X103=7800殘基/s

9.經(jīng)還原可生成山梨醇(D-葡萄醇)的單糖有哪些？[L-山梨糖;D-葡萄糖;L-古洛糖；D-果糖]

10.寫出麥芽糖(a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，哪些(個(gè))是非還原糖。

解：麥芽糖芽型):Glca(l-4)Glc

纖維二糖(B型)：GlcB(l-4)Glc

龍膽糖:GlcP(l-6)Glc

水蘇糖：Gala(1-6)Gala(1-6)Glc(a1--?P2)Fru

11.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「4連接的D-葡萄糖聚合物，相對

分子質(zhì)量也相當(dāng)，是什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(xué)優(yōu)點(diǎn)。

答：糖原是人和動(dòng)物餐間以及肌肉劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)最易動(dòng)用的葡萄糖貯庫。纖維素是植物的結(jié)構(gòu)多糖，

是他們的細(xì)胞壁的主要組成成分。

12.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羥基與D-Ala竣基相連；糖蛋白中是糖的C1羥基與

多肽AsnY-氨基N或Thr/Ser/Hyl/Hyp羥基0相連。

13.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)計(jì)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]

14.糖蛋白中N-連接的聚糖鏈有哪些類型?它們在結(jié)構(gòu)上有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

答：(D復(fù)雜型(complextype)這類N-糖鏈，除三甘露糖基核心外，不含其他甘露糖殘基。還原端殘

基為GlcNAc61一的外鏈與三甘露糖基核心的兩個(gè)a-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。

(2)高甘露糖型(high-mannosetype)此型N-糖鏈除核心五糖外只含a-甘露糖殘基。

(3)雜合型(hybridtype)此型糖鏈具有復(fù)雜型和高甘露糖型這兩類糖鏈的結(jié)構(gòu)元件。

15.舉出兩個(gè)例子說明糖蛋白寡糖鏈的生物學(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)定性。(例見教材P60>61)

16.寫出人ABH血型抗原決定簇的前體結(jié)構(gòu)，指出A抗原、B抗原和?？乖?H物質(zhì))之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，［答

案見表1-9］

表1-9人ABH和Lewis抗原決定簇的結(jié)構(gòu)

血型物質(zhì)結(jié)構(gòu)

I型前體Gal^l-*3GlcNAc刀一R

11型前體Gal31A4(;1CNAC->R

H物質(zhì)：；?？乖?L-Fucal—2Galpif3/4GlcNAc81f

A抗原GeINAcGrl_*3(L_Fuccrl-*,2)Gai/JL3/4GlcNAcfL

B抗原Galal—3(1.—Fuc@1~2)Gal^913/4-GlcNAc/5I-*-

Le,Galgl-3(l.—Fucal^*4)GlcNAcgif

I/L-Fucal-*2Gal-Fucal-4)GlcNAc*

表中.R=蛋白質(zhì)或脂質(zhì)

17.具有重復(fù)二糖單位，GlcUAP(l-3)GlcNA,而單位間通過6(1—4)連接的天然多糖是什么？［透明質(zhì)酸］

18.糖胺聚糖如硫酸軟骨素，其生物功能之一與該分子在水中所占的體積遠(yuǎn)比脫水時(shí)大這一生質(zhì)有關(guān)。為

什么這些分子在溶液中所占體積會(huì)這樣大？

答：由于分子表面含有很多親水基團(tuán)，能結(jié)合大量的水，形成透明的高粘性水合凝膠，如一個(gè)透明質(zhì)

酸(HA)分子在水中將占據(jù)1000~10000倍于自身體積的空間。

19.舉例說明內(nèi)切糖苜酶和外切糖甘酶在聚糖鏈結(jié)構(gòu)測定中的作用。(見教材P73)

20.一種三糖經(jīng)B-半乳糖昔酶完全水解后，得到D-半乳糖和D-葡萄糖，其比例為2：1,將原有的三糖用

NaBH,還原，繼而使其完全甲基化和酸水解，然后再進(jìn)行一次NaBH,還原，最后用醋酸酊乙酸化，得到二種

產(chǎn)物：①2,3,4,6-四甲基1,5二乙?；?半乳糖醇，②2.3.4-三甲基-1,5,6-三乙酸基-半乳糖醇，③

1.2.3.5.6-五甲基-4-乙?；?山梨醇。分析并寫出此三糖的結(jié)構(gòu)。［D-GalP(1-6)D-GalB(1-4)D-Glc］

第二章脂質(zhì)

提要

脂質(zhì)是細(xì)胞的水不溶性成分，能用有機(jī)溶劑如乙醛、氯仿等進(jìn)行提取。

脂質(zhì)按化學(xué)組成可分為單純脂質(zhì)、復(fù)合脂質(zhì)和衍生脂質(zhì)；按生物功能可分為貯存脂質(zhì)、結(jié)構(gòu)脂質(zhì)和活

性脂質(zhì)。

天然脂肪酸通常具有偶數(shù)碳原子，鏈長一般為12-22碳。脂肪酸可分為飽和、單不飽和與多不飽和脂

肪酸。不飽和脂肪酸的雙鍵位置，有一個(gè)雙鍵幾乎總是處于C9-C10之間(△:并且一般是順式的。脂肪酸

的物理性質(zhì)主要決定于其燒鏈的長度與不飽和程度。

必需脂肪酸是指對人體的功能不可缺少，但必須由月善食提供的兩個(gè)多不飽和脂肪酸，亞油酸和a-亞

麻酸；前者屬3-6家族，后者3-3家族。

類二十碳烷主要是由20碳的花生四烯酸衍生而來并因此得名，包括前列腺素、凝血惡烷和白三烯，

它們是體內(nèi)的局部激素。

三酰甘油或甘油三脂(TG)是由脂肪酸與甘油形成的三脂。三酰甘油可分簡單三酰甘油和混合三酰甘

油。天然油脂是簡單和混合三酰甘油的混合物。三酰甘油與堿共熱可發(fā)生皂化，生成脂肪酸鹽（皂）和甘油。

三酰甘油也和游離脂肪酸一樣，它的不飽和鍵能發(fā)生氫化、鹵化和過氧化作用。測定天然油脂的皂化值、

碘值、酸值和乙?；担纱_定所給油脂的特性。三酰甘油主要作為貯存燃料，以油滴形式存在于細(xì)胞中。

蠟是指長鏈脂肪酸和長鏈一元醇或固醇形成的酯。天然蠟如蜂蠟是多種蠟酯的混合物。蠟是海洋浮游

生物中代謝燃料的主要貯存形式。蠟還有其他的生物功能如防水、防侵襲等。

脂質(zhì)過氧化定義為多不飽和脂肪酸或多不飽和脂質(zhì)的氧化變質(zhì)。它是典型的活性氧參與的自由基鏈?zhǔn)?/p>

反應(yīng)?；钚匝酰?。2、?0H、H。、一。2等）使生物膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化，造成膜的損傷、蛋白質(zhì)和核酸等大分子

的異常。脂質(zhì)過氧化與多種疾病有關(guān)。體內(nèi)的抗氧化劑如超氧化物歧化酶（S0D）、維生素E等是與脂質(zhì)過

氧化坑衡的保護(hù)系統(tǒng)。

磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來，最簡單的甘油磷脂是3-sn-磷

脂酸，它是其他甘油磷脂的母體。磷脂酸進(jìn)一步被一個(gè)極性醇（如膽堿、乙醵胺等）酯化，則形成各種甘油

磷脂如磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺。鞘磷脂是由鞘氨醇代替甘油磷脂中的甘油形成的磷脂。鞘氨醇是種長

鏈的氨基醇。其2-位氨基以酰胺鍵與脂肪酸連接形成神經(jīng)酰胺，這是這類磷脂的母體。神經(jīng)酰胺的1-位

羥基被磷酰膽堿或磷酰乙醇胺脂化則形成鞘磷脂。磷脂是兩親分子，有一個(gè)極性頭基和一個(gè)非極性尾，在

水介質(zhì)中能形成脂雙層；它們主要參與膜的組成。

糖脂主要是鞘糖脂，它也是神經(jīng)酰胺的衍生物，在神經(jīng)酰胺的1-位羥基通過糖昔鍵與糖基連接而成鞘

糖脂。重要的鞘糖脂有腦昔脂和神經(jīng)節(jié)昔脂，后者含有唾液酸。作為膜脂的鞘糖脂與細(xì)胞識別以及組織、

器官的特異性有關(guān)。

菇類可看成是異戊二烯（CS）的聚合物，有倍半菇、雙菇、三菇、四菇等。菇的結(jié)構(gòu)有線形的，也有環(huán)

狀的。許多植物精油、光合色素和苗類的前體鯊烯都是拓。

類固醇或稱笛類，是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。固醇或留醇是類固醇中的一大類，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在幽核

的C3上有一個(gè)B羥基，C17上有一個(gè)含8~10個(gè)碳的燒鏈。固醇存在于大多數(shù)真核細(xì)胞的膜中但細(xì)菌不含

固醇。膽固醇是最常見的一種動(dòng)物固醇，參與動(dòng)物細(xì)胞膜的組成。膽固醇也是體內(nèi)類固醇激素和膽汁酸（膽

酸、鵝膽酸和脫氧膽酸）的前體。膽固醇與動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)。植物固醇如谷固醇、豆固醇，它們自身不

易被腸粘膜吸收并能抑制膽固醇吸收。

脂蛋白是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)以非共價(jià)鍵結(jié)合而成的復(fù)合體。脂蛋白中的蛋白質(zhì)部分稱載脂蛋白。血漿脂

蛋白是血漿中轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì)的脂蛋白顆粒。由于各種血漿脂蛋白的密度不同可用超離心法把它們分成5個(gè)組分

（按密度增加為序）：乳糜微粒，極低密度脂蛋白（VLDL）,中間密度脂蛋白（IDL）,低密度脂蛋白（LDL）和高密

度脂蛋白（HDL）。血漿脂蛋白都是球形顆粒，有一個(gè)由三酰甘油和膽固醇脂組成的疏水核

心和一個(gè)由磷脂、膽固醇和載脂蛋白參與的極性外殼。載脂蛋白的主要作用是增溶疏水脂質(zhì)和作為脂蛋白

受體的識別部位。

測定脂質(zhì)組成時(shí)，脂質(zhì)可用有機(jī)溶劑從組織中提取，用薄層層析或氣液色譜進(jìn)行分離。單個(gè)的脂質(zhì)可

根據(jù)其層析行為，對專一性酶水解的敏感性或質(zhì)譜分析加以鑒定。

習(xí)題

1.天然脂肪酸在結(jié)構(gòu)上有哪些共同的特點(diǎn)？

答：天然脂肪酸通常具有偶數(shù)碳原子，鏈長一般為12-22碳。脂肪酸可分為飽和、單不飽和與多不飽

和脂肪酸。不飽和脂肪酸的雙鍵位置，有一個(gè)雙鍵幾乎總是處于C9-C10之間（△G,并且一般是順式的。

2.（a）由甘油和三種不同的脂肪酸（如豆蔻酸、棕桐酸和硬脂酸）可形成多少種不同的三酰甘油（包括簡單

型和混合型在內(nèi)）？（b）其中定量上不同組成的三酰甘油可有多少種？［（a）27種；（b）10種］

解：（a）3J27種；

（b）3X3+1=10種

3.（a）為什么飽和的18碳脂肪酸一一硬脂酸的熔點(diǎn)比18碳不飽和脂肪酸一一油酸的熔點(diǎn)高？（b）干酪乳

桿菌產(chǎn)生的乳杯菌酸（19碳脂肪酸）的熔點(diǎn)更接近硬脂酸的熔點(diǎn)還是更接近油酸的熔點(diǎn)？為什么？

答：（a）油酸有一個(gè)49順式雙鍵，有序性校差；而硬脂酸有序性高，故熔點(diǎn)也高；

（b）硬脂酸。因?yàn)槿埸c(diǎn)隨鏈長的增加而增加。

4.從植物種子中提取出1g油脂，把它等分為兩份，分別用于測定該油脂的皂化值和碘值。測定皂化值的

一份樣品消耗KOH65mg,測定碘值的一份樣品消耗12510mg.試計(jì)算該油脂的平均相對分子質(zhì)量和碘值。

[1292;102]

解：Mr=(3X56X1000)/(2X65)=1292

12值=0.51X100/0.5=102(100g油脂鹵化時(shí)吸收，的克數(shù))

5.某油脂的碘值為68,皂化值為210。計(jì)算每個(gè)油脂分子平均含多少個(gè)雙健。[2個(gè)]

解：100g油脂的物質(zhì)的量=(210X100)/(3X56X1000)=0.125mol

平均雙鍵數(shù)=(68/254)/0.125弋2個(gè)

6.(a)解釋與脂質(zhì)過氧化育關(guān)的幾個(gè)術(shù)語：自由基、活性氧、自由基鏈反應(yīng)和抗氧化劑；(b)為什么PUFA

容易發(fā)生脂質(zhì)過氧化？

答：(a)

自由基：自由基也稱游離基，是指含有奇數(shù)價(jià)電子并因此在一個(gè)軌道上具有一個(gè)未(不)成對電子

(unpairedelectron)的原子或原子團(tuán)。

活性氧：氧或含氧的高反應(yīng)活性分子，如一。2(單線態(tài)氧)等統(tǒng)稱為活性氧。

自由基鏈反應(yīng)：自由基化學(xué)性質(zhì)活潑，能發(fā)生抽氫、歧化、化合、取代、加成等多種反應(yīng)，但是自由

基反應(yīng)的最大特點(diǎn)是傾向于進(jìn)行鏈「式」反應(yīng)(chainreaction)，鏈反應(yīng)一般包括3個(gè)階段:引發(fā)、增

長和終止。

抗氧化劑：凡具有還原性而能抑制靶分子自動(dòng)氧化即抑制自由基鏈反應(yīng)的物質(zhì)稱為抗氧化劑

(antioxidant)。

(b)多不飽和脂肪酸(PUFA)中的雙鍵具有潛在的還原性，容易發(fā)生過氧化作用。

7.為解決甘油磷脂構(gòu)型上的不明確性，國際生物化學(xué)命名委員會(huì)建議采取立體專一編號命名原則。試以

磷酸甘油為例說明此命名原則。

8.寫出下列化合物的名稱：

(a)在低pH時(shí)，攜帶一個(gè)正凈電荷的甘油磷脂；(b)在中性pH時(shí)攜帶負(fù)凈電荷的甘油磷脂；(c)在中性

pH時(shí)，凈電荷為零的甘油磷脂。

答：(a)磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺；(b)磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油，T；雙磷脂酰甘油(心

磷脂)，-2；(c)磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺。

9.給定下列分子成分:甘油、脂肪酸、磷酸、長鏈醇和糖。試問(a)哪兩個(gè)成分在蠟和鞘脂脂中都存在？(b)

哪兩個(gè)成分在脂肪和磷脂酰膽堿中都存在？(c)哪些(個(gè))成分只在神經(jīng)節(jié)甘脂而不在脂肪中存在？[(a)脂肪

酸,長鏈醇；(b)甘油,脂肪酸；(c)糖,長鏈醇]

10.指出下列膜脂的親水成分和疏水成分：(a)磷脂酰乙醇胺；(b)鞘磷脂；(c)半乳糖基腦普脂；(d)神經(jīng)節(jié)

甘脂；(e)膽固醇。

答：(a)乙醇胺；脂肪酸

(b)磷酰膽堿或磷酰乙醇胺；脂肪酸和燃鏈

(c)半乳糖；脂肪酸和燃鏈

(d)連有唾液酸的寡糖鏈；脂肪酸和燃鏈

(e)C3羥基；留核和C17烷垃側(cè)鏈

11.(a)造成類固醇化合物種類很多的原因是什么？(b)人和動(dòng)物體內(nèi)膽固醇可轉(zhuǎn)變?yōu)槟男┚哂兄匾硪?/p>

義的類固醇物質(zhì)？

答：(a)①環(huán)上的雙鍵數(shù)日和位置不同;②取代基的種類、數(shù)目、位置和取向(aB)不同;③環(huán)和環(huán)稠

合的構(gòu)型（順反異構(gòu)）不同。

（b）動(dòng)物中從膽固醇衍生來的類固醇包括5類激素:雄激素、雌激素、孕酮、糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)

激素，維生素D和膽汁酸。

12.膽酸是人膽汁中發(fā)現(xiàn)的A-B順式類固醇（圖2T8）。請按圖2T5所求椅式構(gòu)象畫出膽酸的構(gòu)象式，并

以直立鍵或平伏鍵標(biāo)出C3,C7和C12上3個(gè)羥基。

13.一種血漿脂蛋白的密度為1.Ogg/cm',載脂蛋白的平均密度為1.35g/cm;脂質(zhì)的平均密度為0.90g/cm%

問該脂蛋白中載脂蛋白和脂質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？[48.6%載脂蛋白，51.4%脂質(zhì)]

解：設(shè)載脂蛋白的體積分?jǐn)?shù)是X,則有1.35x+0.90（l-x）=l.08,解得x=0.4

于是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（0.4X1.35）/[0.4X1.35+（1-0.4）X0.90]=0.5

14.一種低密度脂蛋白（LDL含apoB-100（M為500000）和總膽固醇（假設(shè)平均Mr為590）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別

為25%和50%。試汁算apoB-100與總膽固醇的摩爾比[1:1695]

解：設(shè)摩爾比為1/x,則有500000/590x=25/50,解得x=1695

15.用化學(xué)方法把鞘磷脂與磷脂酰膽堿區(qū)分開來。

第三章教基薇

提要

a-氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子，當(dāng)用酸、堿或蛋白酶水解蛋白質(zhì)時(shí)可獲得它們。蛋白質(zhì)中的氨基酸

都是L型的。但堿水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。

參與蛋白質(zhì)組成的基本氨基酸只有20種。此外還有若干種氨基酸在某些蛋白質(zhì)中存在，但它們都是

在蛋白質(zhì)生物合成后由相應(yīng)是基本氨基酸（殘基）經(jīng)化學(xué)修飾而成。除參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸外，還有

很多種其他氨基酸存在與各種組織和細(xì)胞中，有的是B-、丫-或8-氨基酸，有些是D型氨基酸。

氨基酸是兩性電解質(zhì)。當(dāng)pH接近1時(shí)，氨基酸的可解離基團(tuán)全部質(zhì)子化，當(dāng)pH在13左右時(shí)，則全

部去質(zhì)子化。在這中間的某一pH（因不同氨基酸而異），氨基酸以等電的兼性離子（IhNtHRCOO）狀態(tài)存

在。某一氨基酸處于凈電荷為零的兼性離子狀態(tài)時(shí)的介質(zhì)pH稱為該氨基酸的等電點(diǎn)，用pl表示。

所有的a-氨基酸都能與苗三酮發(fā)生顏色反應(yīng)。a-NH?與2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用產(chǎn)生相應(yīng)的DNP-

氨基酸（Sanger反應(yīng)）；a-NHz與苯乙硫氟酸酯（PITC）作用形成相應(yīng)氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物（Edman

反應(yīng)）。胱氨酸中的二硫鍵可用氧化劑（如過甲酸）或還原劑（如筑基乙醇）斷裂。半胱氨酸的SH基在空

氣中氧化則成二硫鍵。這幾個(gè)反應(yīng)在氨基酸荷蛋白質(zhì)化學(xué)中占有重要地位。

除甘氨酸外a-氨基酸的a-碳是一個(gè)手性碳原子，因此a-氨基酸具有光學(xué)活性。比旋是a-氨基酸的

物理常數(shù)之一，它是鑒別各種氨基酸的一種根據(jù)。

參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外區(qū)有光吸收，這是紫外吸收法定量蛋白

質(zhì)的依據(jù)。核磁共振（NMR）波譜技術(shù)在氨基酸和蛋白質(zhì)的化學(xué)表征方面起重要作用。

氨基酸分析分離方法主要是基于氨基酸的酸堿性質(zhì)和極性大小。常用方法有離子交換柱層析、高效液

相層析（HPLC）等。

習(xí)題

1.寫出下列氨基酸的單字母和三字母的縮寫符號：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。[見表3T]

表3T氨基酸的簡寫符號

三字母符單字母三字單字母

名稱名稱

號符號母符符號

號

丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL

精氨酸(arginine)ArgR賴氨酸(lysine)LysK

甲硫氨酸(蛋氨

天冬酰氨(asparagines)AsnNMetM

酸)(methionine)

天冬氨酸(asparticacid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheF

半胱氨酸(cysteine)CysC脯氨酸(praline)ProP

谷氨酰氨(glutamine)GinQ絲氨酸(serine)SerS

谷氨酸(glutamicacid)GluE蘇氨酸(threonine)ThrT

甘氨酸(glycine)GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW

組氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY

異亮氨酸(isoleucine)HeI綴氨酸(valine)VaiV

Asn和/或AspAsxBGin和/或GluGlsZ

2、計(jì)算賴氨酸的ea-NH*。%被解離時(shí)的溶液PH。[9.9]

解：pH=pKa+lg20%pKa=10.53(見表3-3,Pl33)

pH=10.53+lg20%=9.83

3、計(jì)算谷氨酸的Y-C00H三分之二被解離時(shí)的溶液pH。[4.6]

解：pH=pKa+lg2/3pKa=4.25

pH=4.25+0.176=4.426

4、計(jì)算下列物質(zhì)0.3mol/L溶液的pH：(a)亮氨酸鹽酸鹽；(b)亮氨酸鈉鹽；(c)等電亮氨酸。[(a)約1.46,(b)

約11.5,卜)約6.05]

5、根據(jù)表3-3中氨基酸的pKa值，計(jì)算下列氨基酸的pl值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。

[pl:6.02;5.02;3.22;10.76]

解：pl=1/2(pKal+pKa2)

pl(Ala)=1/2(2.34+9,69)=6.02

pl(Cys)=1/2(1.71+10.78)=5.02

pI(Glu)=1/2(2.19+4,25)=3.22

pl(Ala)=1/2(9.04+12.48)=10.76

6、向lLlmol/L的處于等電點(diǎn)的甘氨酸溶液加入0.3molHCl,問所得溶液的pH是多少？如果加入0.3mol

NaOH以代替HC1時(shí),pH將是多少？[pH：2.71；9.23]

解：pHl=pKal+lg(7/3)=2.71

pH2=pKa2+lg(3/7)=9.23

7、將丙氨酸溶液(400ml)調(diào)節(jié)到PH8.0,然后向該溶液中加入過量的甲醛，當(dāng)所得溶液用堿反滴定至Ph8.0

時(shí)，消耗0.2mol/LNaOH溶液250ml。問起始溶液中丙氨酸的含量為多少克？[4.45g]

8、計(jì)算0.25mol/L的組氨酸溶液在pH6.4時(shí)各種離子形式的濃度(mol/L)。[His"為1.78X10\His，為

0.071,m$°為2.8義10』

解：由pH=pKl+lg(His2710-6-4)=pKr+lg(His+/His")=pK2+lg(His0/His4)

得His"為1.78X10-',His*為0.071,His°為2.8X10"

9、說明用含一個(gè)結(jié)晶水的固體組氨酸鹽酸鹽(相對分子質(zhì)量=209.6；咪口坐基pKa=6.0)和lmol/LKOH配

制lLpH6.5的0.2moi/L組氨酸鹽緩沖液的方法[取組氨酸鹽酸鹽41.92g(0.2m。1),加入352mllmol/LKOH,

用水稀釋至1L]

10、為什么氨基酸的瑋三酮反應(yīng)液能用測壓法定量氨基酸？

解：黃三酮在弱酸性溶液中與a-氨基酸共熱，引起氨基酸氧化脫氨脫竣反映，(其反應(yīng)化學(xué)式見P139),

其中，定量釋放的CO?可用測壓法測量，從而計(jì)算出參加反應(yīng)的氨基酸量。

11、L-亮氨酸溶液(3.0g/50ml6mol/LIIC1)在20cm旋光管中測得的旋光度為+1.81°。計(jì)算L-亮氨酸在

6mol/LHC1中的比旋([a])o[[a]=+15.1°]

12、標(biāo)出異亮氨酸的4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體的(R,S)構(gòu)型名稱。[參考圖3T5]

13、甘氨酸在溶劑A中的溶解度為在溶劑B中的4倍，苯丙氨酸在溶劑A中的溶解度為溶劑B中的兩倍。

利用在溶劑A和B之間的逆流分溶方法將甘氨酸和苯丙氨酸分開。在起始溶液中甘氨酸含量為100mg,苯

丙氨酸為81mg,試回答下列問題：(1)利用由4個(gè)分溶管組成的逆流分溶系統(tǒng)時(shí)，甘氨酸和苯丙氨酸各在

哪一號分溶管中含量最高？(2)在這樣的管中每種氨基酸各為多少毫克？[(1)第4管和第3管；(2)

51.2mgGly+24mgPhe和38.4mgGly+36mgPhe]

解：根據(jù)逆流分溶原理，可得：

對于Gly：Kd=CA/CB=4=q(動(dòng)相)/p(靜相)p+q=1=(1/5+4/5)

4個(gè)分溶管分溶3次:(1/5+4/5)J1/125+2/125+48/125+64/125

對于Phe：Kd=CA/CB-2-q(動(dòng)相)/p(靜相)p+q=1=(1/3+2/3)

4個(gè)分溶管分溶3次：(1/3+2/3)J1/27+6/27+12/27+8/27

故利用4個(gè)分溶管組成的分溶系統(tǒng)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：64/125X100=51.2mgPhe：8/27X81=24mg

第3管：Gly：48/125X100=38.4mgPhe：12/27X81=36mg

14、指出在正丁醇：醋酸：水的系統(tǒng)中進(jìn)行紙層析時(shí)，下列混合物中氨基酸的相對遷移率(假定水相的pH

為4.5)：(1)He,Lys;(2)Phe,Ser(3)Ala,Vai,Leu;(4)Pro,Vai(5)Glu,Asp;(6)Tyr,Ala,Ser,

His.

[Ile>lys；Phe,>Ser；Leu>Vai>Ala,；Vai>Pro；Glu>Asp；Tyr>Ala>Ser好His]

解：根據(jù)P151圖3-25可得結(jié)果。

15.將含有天冬氨酸(pl=2.98)、甘氨酸(pl=5.97)、亮氨酸(pl=6.53)和賴氨酸(pl=5.98)的檸檬酸緩沖液，

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下來？[Asp,Thr,Gly,Leu,Lys]

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(〃一)>中性氨基酸(，>

酸性氨基酸(A°)。因此氨基酸的洗出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,Lys.

第四章蛋白質(zhì)的共價(jià)給構(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定的緘基酸序列。蛋白質(zhì)的相對分子質(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)常使用一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)這樣一些

專門術(shù)語。一級結(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、三和四級結(jié)構(gòu)又稱空間結(jié)構(gòu)（即

三維結(jié)構(gòu)）或高級結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)的生物功能決定于它的高級結(jié)構(gòu)，高級結(jié)構(gòu)是由一級結(jié)構(gòu)即氨基酸序列決定的，二氨基酸序列

是由遺傳物質(zhì)DNA的核音酸序列規(guī)定的。

肽鍵（CO—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。

測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的策略是：（1）測定蛋白質(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）鑒定多肽鏈的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結(jié)構(gòu)；（9）確定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：測定N-末端基的苯異硫氟酸酯（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，斷裂二硫橋的疏基乙醇處理，測定肽段氨基酸序

列的Edman化學(xué)降解和電噴射串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，重建多肽鏈一級序列的重疊肽拼湊法以及用于二硫橋定位的

對角線電泳等。

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，只有按一定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，酶促激活的級聯(lián)

放大，使血凝塊迅速形成成為可能。凝血酶原和血清蛋白原是兩個(gè)最重要的血凝因子。血纖蛋白蛋白原在

凝血酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檠宓鞍啄龎K（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？[1O100]

解:10您。。"2。=]0|。。

2、有一個(gè)A肽，經(jīng)酸解分析得知為Lys、His、Asp、Glu2、Ala以及Val、Tyr和兩個(gè)NH?分子組成。當(dāng)A

肽與FDNB試劑反應(yīng)后得DNP-Asp；當(dāng)用竣肽醐處理后得游離繳氨酸。如果我們在實(shí)驗(yàn)中將A肽用胰蛋白前

降解時(shí)，得到兩種肽，其中一種（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-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val]

解：1、N-末端分析：FDNB法得：Asp-；

2、O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AsnfAsp+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Gin-Glu+NH；由已知條件(His、Glu、Vai)可得：

Asn-()-()-()-Lys-His-Gln-Val；

5、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-Val

3、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-G1n-Cys-Tyr-Pro-G1y-Glu_G1u-Lys(>(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

理由(假設(shè)pKa值：a-C00H4.0；a-NH3'6.0；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?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定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，鑒定出含二硫鍵的肽段，測定其氨基酸順序，

便可確定二硫鍵的位置]

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a-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。

此肽與胰蛋白酶反應(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。

試問此七肽的一級結(jié)構(gòu)怎樣？[它是一個(gè)環(huán)肽，序列為：-Phe-Ser-A1a-Tyr-Lys-Pro-Arg-]

解：(1)此肽未經(jīng)糜蛋白酶處理時(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NH?,即

此肽為一環(huán)肽；

(2)糜蛋白能斷裂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-；

(3)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-；

(4)胰蛋白酶專一斷裂Arg或Lys殘基的段基參與形成的肽健，由題生成的兩肽段氨基酸組成(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C00(pKa=3.0),N末端NL(pKa之

8.0),3個(gè)側(cè)鏈3(1/3e-NH；)(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，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-Cys。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)。試指出在該天然多肽中二硫鍵的位置。(結(jié)構(gòu)如下圖)

Is-s1

Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val_Cys

I-

S

I

S

I

Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys

1--s-s1

解：嗜熱菌蛋白酶作用專一性較差，根據(jù)題中已知條件：

(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