生物化学学习指导及习题
二00六年三月
第一章蛋白质化学
I 主要内容
一、蛋白质的生物学意义
蛋白质是生物体内最为重要的有机化学物质之一，它几乎参与了生物体所有的生命活动，如生物体的构成、机体的运动、化学催化、机体的免疫保护、生物遗传信息的传递与表达等等，可以说蛋白质是一切生命活动的重要支柱，没有蛋白质就没有生命现象的存在，因此，蛋白质化学是生物化学中一个重要的研究方面。
二、蛋白质的元素组成
蛋白质是由C、H、O、N、S等几种元素构成，其中C 50-55%、H 6-8%、O 20-30%、 N 15-17%、S 0-4%，且含量基本相同，因此通过测定蛋白质样品中元素含量就可以推测出样品中蛋白质的含量。
三、蛋白质的氨基酸组成
（一）氨基酸的结构及特点
一般的蛋白质都是由20种氨基酸构成，这些氨基酸都是在蛋白质的合成过程中直接加进去的，并有专门的遗传密码与其对应，这些构成蛋白质的基本氨基酸称为天然氨基酸(通用氨基酸)。天然氨基酸具有如下特点：
1. 20种天然氨基酸均有专门的遗传密码与其对应，它们在蛋白质的合成中是直接加上去的。
2. 除甘氨酸外，其它氨基酸至少含有一个手性碳原子。
3. 除脯氨酸外，其它氨基酸均为 -氨基酸。
4. 氨基酸虽有D、L–型之分，但存在于天然蛋白质中的氨基酸均为L-型氨基酸。
（二）天然氨基酸的分类
1.根据氨基酸分子中氨基和羧基的相对数量进行分类
2.根据氨基酸分子结构分类
3.根据氨基酸侧链基团极性分类
氨基酸根据其侧链基团在近中性的pH条件下是否带电荷以及带电荷的种类分成四类：非极性氨基酸、极性不带电荷氨基酸、极性带正电荷氨基酸、极性带负电荷氨基酸。
（三）稀有蛋白质氨基酸
这部分主要是指虽然在蛋白质中有所存在，含量却较少的一类氨基酸。蛋白质中的稀有氨基酸是在蛋白质合成后的加工过程中通过化学的方法在天然氨基酸的基础上增加某些基团而形成的。
（四）非蛋白质氨基酸
非蛋白质氨基酸是细胞中不参与天然蛋白质合成的一类氨基酸。
（五）氨基酸的重要理化性质
1. 一般理化性质
2. 氨基酸的酸碱性质与等电点
3. 氨基酸的主要化学性质
（1）茚三酮反应
（2）桑格反应（Sanger reaction）
（3）埃德曼反应（Edman reaction ）
4. 氨基酸的光学性质
由于氨基酸分子中除甘氨酸外都有不对称碳原子的存在，因此，天然氨基酸中除甘氨酸外均有旋光现象的存在。20种天然氨基酸在可见光范围内都没有明显的光吸收现象，但在紫外区有三种氨基酸确有明显的光吸收作用。
五、蛋白质的分子结构
为研究方便，人们将蛋白质结构分成不同的层次，1952年Linderstron-Lang 将蛋白质分成三个结构层次，1953年Bernal又提出四级结构，此后人们又在结构与功能的研究中提出了超二级结构及结构域概念，因此，目前，目前人们认为蛋白质可以分成六个结构层次进行研究。
（一）蛋白质的一级结构
根据1969年国际理论化学和应用化学协会（IUPAC）的规定蛋白质的一级结构（Primary structure）是指蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。
氨基酸与氨基酸之间通过酰胺键相连构成的化合物称为肽或蛋白质，通常构成肽链的氨基酸数目在10个以下的称为寡肽，10以上者称为多肽或蛋白质。
蛋白质与多肽链的区别：
（1）氨基酸组成数量。一般都在100个以上，分子量在10，000以上。
（2）具有特定的空间结构。
（3）结构与功能之间的对应关系。
（二）蛋白质的二级结构
蛋白质多肽链主链本身、局部的、有规则的空间排布方式——蛋白质的二级结构。蛋白质的二级结构主要包括α-螺旋结构、β-折叠、β-转角、无规则卷曲（自由回转）
1、蛋白质二级结构的主要类型
α-螺旋结构是美国麻省理工学院的Pauling、 Corey 在 1953 年对动物毛发结构的X- 光衍射分析中发现的一种蛋白结构，α- 螺旋结构有左旋和右旋两种。①多肽链主链围绕其中心轴盘绕而成的一种螺旋管状结构，螺旋结构每螺旋上升一圈需要3.6个氨基酸残基，垂直上升0.54nm；②螺旋结构中每个氨基酸残基上的氨基氢与其后第四个氨基酸残基的羰基氧形成氢键，其氢键的走向与螺旋轴平行。
β-折叠结构也是Pauling和Corey在蚕丝丝心蛋白中发现的一种蛋白结构。①β-折叠结构是由几条多肽链或一条多肽链的几个片段平行折叠形成的一种片层结构；②相邻的主链之间借助于链内或链间氢链相连形成片层，主链中相邻氨基酸残基的侧链基团上下交替排列在片层的上方或下方；③β-折叠结构分平行或反平行两种结构。
β- 转角是指多肽链走向发生180°回折，其转角处的结构。
无规则卷曲（自由回转）
2、超二级结构与结构域
（1）超二级结构（Supersecodary structure）是指由两个或多个二级结构单元被长度不等，走向不规则的连接肽彼此相连，形成的有规律的、在空间上可以辨认的二级结构组合体称为超二级结构。超二级结构根据其复杂程度分为简单超二级结构和复杂超二级结构两种类型。
由两个或少数构象单元经连接肽相连形成的超二级结构称简单超二级结构，一般包括α-α corner）、α-发夹（α-hairpin）、β-发夹（β-hairpin）、拱形结构（arch）。
由多个构象单元或由简单的超二级结构进一步组合形成的有规律的在空间上可辩识的结构，具体可分为α-螺旋超螺旋、βXβ结构、β-迂回、β-折叠桶四种形式。
（2）结构域（Structural domain）
也叫辖区，是指存在于球状蛋白质分子内部由相邻的多个二级结构单元彼此相连形成的
球状亚单位。结构域是独立的结构单位、功能单位和独立的结构形成单位。结构域主要包括α-结构域、β-折叠域、α+β结构域和α/β结构域。
结构域作为独立的结构单位，具有内在的稳定性，结构域之间通过柔性肽段相连。多数蛋白质具有多个结构域，其结构域可能相同，如磷酸丙糖异构酶具有两个相似的结构域，也可能不同，如丙酮酸激酶。
（三）蛋白质的三级结构
在二级结构的基础上，多肽链进一步盘绕折叠形成的球状蛋白质结构称为蛋白质的三级结构。换言之是指构成球状蛋白质的多肽链中所有原子和基团的空间排布。它是由不同的二级结构单元按照一定的方式彼此组合而成的一种蛋白质结构。
（四）蛋白质的四级结构
由两个及其以上具有三级结构的多肽链链相互聚集形成的蛋白质空间结构称为蛋白质四级结构。四级结构形成的意义：①四级结构赋予蛋白质更加复杂的结构，以便执行更复杂的功能如在酶类中，除功能简单的水解酶，其它酶大多数是寡聚蛋白。②通过亚基间的相互作用，可以对酶或其它功能蛋白的活性进行调节。③催化相关代谢的酶形成多酶复合物，可以提高酶促反应的速度。④可以得用大小、种类有限的亚基组合成结构复杂的大分子蛋白质。
⑤可以降低细胞内的渗透压。⑥节约编码的信息量。
(五)维持蛋白质空间构象的作用力
在不同蛋白质结构中起主要作用的稳定因素不同，在蛋白质一级结构中起主要稳定作用的因素是共价键；在蛋白质二级结构中起主要作用的稳定因素是氢键；在蛋白质三、四级结构中起最主要作用的因素是疏水力。
五、蛋白质分子结构与功能的关系
（一）蛋白质一级结构与功能的关系
蛋白质一级结构是决定蛋白质空间结构及其生物学功能的重要基础，在细胞内特定的环境条件下，蛋白质一级结构决定蛋白质的空间结构，蛋白质一级结构通过决定蛋白质空间结构的方式间接地决定和影响蛋白质的生物学功能。蛋白质一级结构与生物进化的关系、蛋白质一级结构与分子病的关系是生物化学中研究较为清楚的两个例子。
(二)蛋白质空间结构与功能的关系
蛋白质空间结构直接决定和影响蛋白质的功能，蛋白质空间结构的变化必然导致蛋白质生物功能的改变，如核糖核酸酶空间结构变化与功能关系、血红蛋白空间结构变化与功能关系以及调节酶结构变化与酶活性变化等。
II 习题
一、名词解释
１．Ｎ端与Ｃ端:
２．蛋白质一级结构:
３．氨基酸残基:
４．Ｓn=3.613:
５．肽单位、肽平面:
６．寡聚蛋白:
７．蛋白质变性:
8．超二级结构与结构域:
二、是非题判断下列各句话意思的正确与否，正确的在题后括号内画“√”，错误的画“×”，如果是错误的，请说明其理由
1.组成蛋白质的20种氨基酸，它们至少含有一个不对称碳原子。
2.氨基酸立体异构体虽有Ｄ-型和Ｌ-型之分，但在蛋白质中所发现的氨基酸均为Ｌ－型。
3.等摩尔的Ｄ-Ａla和Ｌ-Ａla混合液，不能引起偏振光平面的偏转。
4.从蛋白质酸水解液中可以得到所有20种天然氨基酸。
5.氨基酸在水溶液或固体状态是以两性离子形式存在的。
6.内部氢键的形成的是驱使蛋白质折叠的主要力量。
7.在外界环境一定的条件下，蛋白质的空间结构主要是由它的一级结构所决定的。
9.天然蛋白质中多肽链的螺旋构象都是右旋的。
11.某一蛋白质样品，当其酸性氨基酸数目等于碱性氨基酸数目时，此蛋白质样品的等电点pH是７。
13.血红蛋白和细胞色素Ｃ都是含铁卟啉的色蛋白，两者的功能虽然不同，但它们的作用机制相同，都是通过铁离子化合价的变化来实现的。
17．蛋白质构象的变化伴随自由能的变化，最稳定的构象自由能最低。
18．刚性平面结构的肽单位是蛋白质主链骨架的重复单位。
19．蛋白质分子的亚基就是蛋白质的结构域。
20．脯氨酸不能维持α—螺旋，凡有脯氨酸的部位肽链都发生弯转。
21．有机溶剂引起蛋白质变性的主要原因之一是降低介质的介电常数。
22．血红蛋白比肌红蛋白携氧能力高，这是因为它有多个亚基。
23．蛋白质和酶原的激活过程说明蛋白质的一级结构变化与蛋白质的功能密切相关。
24．肌红蛋白和血红蛋白的α和β链有共同的三级结构。
三、填空题
１．组成蛋白质的氨基酸有20种，其中，必须氨基酸有种，
即。
２．通用氨基酸除外都有旋光性；在稳定许多蛋白质结构中起重要作用，因为它可参与形成链内和链间的共价键。
３．氨基酸结构上的共同点是：(1) ,(2) ，(3) 。
６．蛋白质的主链构象单元有，，，四种。
８．在典型的α－螺旋结构中，一个氨基酸的氨基氢与其前面第个氨基酸残基的羰基氧形成氢键，在此封闭体系内，共含有个原子。
9．在正常生理条件下(pH＝7)，蛋白质分子中和的侧链部分带正电荷。
11．球蛋白分子中基团排列在外部，基团排列在分子的内部。
14．用紫外光吸收法测定蛋白质含量的依据是所有的蛋白质分子中都含有、和三种氨基酸。。
15．1965年中国科学家完成了由51个氨基酸残基组成的合成。
16．目前己知的超二级结构有、、和四种基本形式。
l7．维持蛋白质三级结构的作用力是，，和盐键。
19．在pH6.0时将G1y，A1a，G1u，Lys，Arg和Ser的混合物进行纸电泳，向阳极移动快的是；向阴极移动最快的是和；移动很慢接近原点的是，和。
四、选择题
１．在生理ＰH条件下，带正电荷的氨基酸是：
Ａ Ala Ｂ Try
Ｃ Trp Ｄ Lys
２．下列哪些氨基酸只含非必须氨基酸：
Ａ芳香族氨基酸Ｂ碱性氨基酸
Ｃ酸性氨基酸Ｄ支链氨基酸
３．下列哪些蛋白质是不溶于水的？
Ａ血红蛋白Ｂ酶
Ｃ抗体Ｄ胶原蛋白
４．细胞色素氧化酶除含有血色素辅基外，还含有：
Ａ铜Ｂ铁
Ｃ镁Ｄ锌
５．蛋白质在280nm有最大光吸收，主要是因为其中含有：
Ａ Phe Ｂ Tyr
Ｃ His Ｄ Trp
６．pＩ在pH７附近的ＡＡ是：
Ａ Ser Ｂ Glu
Ｃ Asn Ｄ His
８．维持蛋白质空间结构稳定的主要因素是：
Ａ疏水作用Ｂ氢键
Ｃ范德华作用力Ｄ盐键
10．在效应物作用下，蛋白质产生的变构(或别构)效应是由于蛋白质的
A 一级结构发生变化
B 构型发生变化
C 构象发生变化
D 氨基酸序列发生变化
11．下列具有协同效应的蛋白质是：
A 肌红蛋白
B 血红蛋白
C 丝心蛋白
D 弹性蛋白
12．同源蛋白是指：
A 来源相同的各种蛋白质
B 来源不同的同一种蛋白质
C 来源相同的同一种蛋白质
D 来源不同的各种蛋白质
13．如下哪些叙述是正确的：
Ａ肽键中的Ｃ－Ｎ具有部分双键性质；
Ｂ肽单位中的六个原子处在一个平面上；
Ｃ两个相邻近的α－碳呈反式分布；
Ｄα－Ｃ的二面角在0～180°内可以自由旋转。
15．蛋白质空间结构稳定机制中，包括下列哪种氨基酸与赖氨酸残基的相互作用。
A G1u
B Arg
C His
D Asp
五、问答与计算
1．什么是蛋白质的一、二、三、四级结构？主要的稳定因素各是什么？
2．什么是蛋白质的等电点(pI)?为什么说在等电点时蛋白质的溶解度最低?
3．将固体氨基酸溶于pH7的水中所得的氨基酸溶液，有的pH大于7，有的小于7，这种现象说明什么?
5．指出用电泳技术分离下列物质，pH是多少时最合适?
(1)血清清蛋白(pI＝4.9)和血红蛋白(pI＝6.8)；
(2)肌红蛋白(pI＝7.0)和胰凝乳蛋白梅(pI＝9.5)；
(3)卵清蛋白(pI＝4.6)、血清清蛋白和肽酶(pI＝5.0)。
7．某氨基酸的水溶液pH值为6.0，问此氨基酸的等电点是大于6，等于6，还是小于6？
9．举例说明蛋白质结构与功能的关系？
第二章核酸化学
I 主要内容
一、核酸的种类、分布及主要功能
核酸是以核苷酸为基本单位形成的生物大分子。核酸根据其所含戊糖种类的不同分为核糖核酸（简称RNA）和脱氧核糖核酸（简称DNA）二种类型。DNA是绝大多数生物体内遗传信息的贮存者和传递者，主要在遗传信息的贮存和传递中发挥作用；大多数为双链，少数为单链；真核细胞中分布在细胞核，原核细胞中存在于拟核区。RNA一般是线状、单链，少数为环状双链；主要作用是参与蛋白质的生物合成，并根据其功能不同分为mRNA、tRNA和rRNA；主要分布在细胞质中。另外，RNA在少数生物体内还起着遗传信息载体的作用。
二、核酸的化学组成
核酸是由核苷酸为基本单位构成的一类生物大分子。部分分解可以形成多核苷酸、核苷酸、核苷，完全水解可以形成磷酸、戊糖和含氮碱基。参与核酸构成的含氮碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶。戊糖与含氮碱基之间通过C-N相连形成核苷（糖苷），核苷中戊糖基5′-OH与磷酸反应形成核苷酸。细胞中存在的核苷酸绝大多数均为5′-核苷酸，以3′，5′-磷酸二酯键形成核酸分子。
三、核酸的分子结构
（一）1．DNA或RNA一级结构
DNA或RNA分子中核苷酸的排列顺序称为DNA或RNA的一级结构。核酸分子中遗传信息就贮存在特定的核苷酸（碱基）排列顺序之中。
（二）DNA的二、三级结构
1．DNA二级结构特点：（1）该结构由两条反向平行的DNA单链围绕其中心轴向右盘绕而成，其中一条链的方向是从3′- 5′，而另一条链的走向是从5′- 3′；（2）由磷酸和脱氧核糖交替排列形成双螺旋结构的主链骨架，位于双螺旋结构的外侧，糖环平面与中心轴的走向相平行，碱基则位于双螺旋结构的内部，其平面与中心轴的走向垂直；（3）每螺旋上升一圈需要10个碱基对，螺距是3.4nm直径2.0nm；（4）DNA双链对应位置碱基之间具有严格的规律性，即A=T，G=C。
2. 维持DNA二级结构稳定的因素：（1）互补碱基对间的氢键；（2）碱基堆集力；（3）离子键。
3. 生物学意义：（1）揭示了DNA分子上遗传信息的贮存规律；（2）揭示了DNA分子的可复制性以及DNA分子内遗传信息的传递方式。
DNA的三级结构是指双螺旋的卷曲构象，最常见的是超螺旋结构。
（三）RNA二、三级结构
RNA一般由一条链构成，二级结构的最主要特点是“发夹”结构。tRNA二级结构呈三叶草形，三级结构呈“倒L形。
四、核酸的主要性质
1．溶解性和旋光性。
2．紫外吸收特性：核苷酸定量分析(摩尔消光系数)法。
3．碱基、核苷和核苷酸的解离；碱基和磷酸上的可解离基团，核苷和核苷酸的等电点4．变性、复性及DNA的分子杂交。
II 习题
一、名词解释
1.稀有核苷：
2.DNA二级结构：
3.三叶草模型
4.“线团”转变：
5.分子杂交：
6. 增色效应：
7．Tm：
二、是非题: 判断下列各句话意思的正确与否，正确的在题后括号内画“√”，错误的画“×”，如果是错误的，请说明其理由。
1．核苷由碱基和核糖以β-型C-N糖苷键相连。
2．核苷酸是由核苷与磷酸脱水缩合而成，核苷酸是核苷的磷酸酯
3．DNA与RNA一样，在1N KOH溶液中不很稳定，生成2'，3'脱氧核苷酸。
4．DNA碱基配对规律(A＝T, G＝C)仅适用于双链DNA而不适用单链DNA.
5．在DNA变性过程中,总是G＝C对丰富的区段先解链分开。
6．DNA是所有生物的遗传物质。
7．在DNA局部双螺旋区内，两条链之间的方向也是反向平行的。
8．不同来源的DNA单链，在一定条件下能进行分子杂交，是由于它们有共同的碱基组成。
9．当某DNA溶液温度升高到一定程度时，OD260提高30％，说明它是该DNA分子为双链DNA。
10．DNA分子的可复制性主要是由DNA双链对应位置之间碱基的互补性所决定的。
11．DNA变性后由双螺旋结构变成线团结构。
12．Tm值低的DNA分子中(A-T)％高。
13．双链DNA中，一条链上某一区段的核苷酸顺序为： pCpTpGpGpApC，那么另一条链上相应的区段的核苷酸顺序为:pGpApCpTpG.
14．由于RNA不是双链，因此所有的RNA分子中都没有双螺旋结构。
15．DNA两条链间的碱基配对原则总是A对T、C对G、而DNA与mRNA之间的碱基配对原则为A对U、T对A以及G对C。
16．DNA的复制和转录都必须根据碱基配对的原则。
17．某氨基酸tRNA反密码子为GUC，在mRNA上相对应的密码子应该是CAG。
18．细胞内DNA的核苷酸顺序都不是随机的而是由遗传性决定的。
三、填空题
1．核苷酸是由、和磷酸基三者组成的。
2．在各种RNA中含稀有碱基最多。
3．DNA双螺旋的直径为__________________ ，双螺旋每隔___________旋转一圈，约相当于________对，核糖－磷酸主链位于螺旋体___ ___侧，碱基对位于螺旋体________侧。
4．真核生物的DNA存在于，其生物学作用是。
5．所有RNA的核苷酸顺序都是由它们的。
6．将双链DNA放置在pH2以下或pHl2以上，其OD260 ,在同样条件下单链DNA的OD260。
7．B型DNA双螺旋是由两条链是平行的，螺距每个螺旋的碱基对基数为。
8．DNA抗碱的原因是决定的。
9．将A、U、C和G四种核苷酸溶解在pH3.5的缓冲液中，从负极向正极进行电泳，跑得最快，跑得最慢。
10．从E.coli中分离的DNA样品内含有20％的腺嘌呤(A)，那么T＝％，G十C ＝％。
11．某DNA片段的碱基顺序为GCTACTAAGC，它的互补链顺序应为。12．酵母tRNA Ala二级结构模型呈 __状；主要包括_ _____、___ ___ 、___________、和____________五部分组成。
13．当温度逐渐升到一定高度时，DNA双链称为变性。当温度逐渐降低时，DNA的两条链，称为。
14．DNA的复性速度与、以及DNA片段的大小有关。
15．天然DNA的负超螺旋是由于DNA双螺旋中两条链引起的为
手超螺旋，正超螺旋是由于DNA双螺旋中两条链引起的为手超螺旋。
16．tRNA的二级结构呈形，三级结构的形状像。
17．核酸分子含有______ ______和_____ _______碱，所以对____________nm的波长有强烈吸收。
18．维持DNA双螺旋结构稳定的因素有____ ___ ___ _、_____ __和_____________。
四、选择题
1．在双链DNA中，碱基含量关系错误的是：
A A＝T、G＝C;
B A+T＝G＋C;
C G＝C+mC;
D A+G＝C＋T;
2．双链DNA的Tm上升是下列哪组碱基高引起的?
A A+G;
B C+T;
C A+T;
D G+C.
3．Watson-Crick的DNA双螺旋模型表示:
A 一个三链结构;
B 双链走向是反向平行的;
C 碱基A与G配对;
D 碱基之间共价结合;
4．DNA热变性的显著变化是:
A 磷酸二酯链断裂;
B 生成2',3'环核苷酸;
C Tm值与GC含量有关;
D 260nm吸收值增加;
5．绝大多数真核生物的mRNA的5'端有:
A PolyA;
B CCA－OH;
B 帽子结构、起始密码; D 终止密码;
6．各类核酸中含稀有核苷最多的是:
A tRNA
B rRNA;
C mRNA;
D DNA.
7．假尿苷中的糖苷键是:
A C－N连接;
B C－C连接;
C N－N连接;
D O－C连接;
8．与DNA序列5'－pTpApGpA－3'互补的序列是:
A 5'－pTpCpTpA－3';
B 5'－pApTpCpT－3';
C 5'－pUpCpUpA－3';
D 5'－pGpCpGpA－3';
9．下列关于DNA的叙述哪项是错误的?
A 不同生物的DNA一级结构不同。
B 破坏DNA双螺旋，260nm光吸收增加。
C 所有生物的DNA都为双链结构。
D 细胞核DNA与线粒体DNA的三级结构不同;
10．下列哪项可说明DNA是生物遗传信息的携带者?
A 不同生物的碱基组成应该是相同的；
B 病毒感染是通过蛋白质侵入宿主细胞来完成的；
C 同一生物体不同组织的DNA通常具有相同的碱基组成。
D 生物体的DNA碱基组成随年龄和营养状况的改变而改变。
11．存在于DNA中的bp是:
A A-T;
B U-A;
C C-G;
D G-A.
12．对于细胞中RNA来说:
A 含量最多的是rRNA;
B 含修饰核苷最多的是tRNA;
C 所有RNA都在于细胞质中；
D 寿命最短、含量最少的是mRNA;
13．核酸变性时:
A 氢键断裂、双链脱解、碱基堆积破坏；
B 分子量不变；
C 在退火条件下互补单链可以重新缔合为双链；
D 单链核酸增色效应不显著。
14．DNA的Tm与介质的离子强度有关，所以DNA制品应保存在：
A 高浓度的缓冲浪中
B 低浓度的缓冲液中
C 纯水中
D 有机试剂中
15．热变性后的DNA：
A 紫外吸收增加
B 磷酸二酯键断裂
C 形成三股螺旋
D (G-C)％含量增加
*16．下列过程中与DNA体外重组无关的是：
A 用专一性的限制性内切酶在特定的互补位点切割载体DNA和供体DNA
B 通过连接酶催化载体DNA与供体DNA接合。
C 将重组后的DNA通过结合反应引入寄主细胞。
D 常常根据载体所具有的抗药性来筛选含有重组DNA的细菌。
17．核酸分子中的共价键包括：
A 嘌呤碱基第9位N与核糖第1位C之间连接的β—糖苷键
B 磷酸与磷酸之间的磷酸酯键
C 磷酸与核糖第1位C之间连接的磷酸酯键
D 核糖与核糖之间连接的糖苷键
19．下列哪种物质不是由核酸与蛋白质结合而成的复合物：
A 病毒
B 核糖体
C 蛋白质生物合成70S起始物
D 线粒体内膜
20．下列关于核糖体的叙述正确的是：
A 大小亚基紧密结合任何时候都不分开。
B 细胞内有游离的也有与内质网结合的核糖体。
C 核糖体是一个完整的转录单位。
D 核糖体由两个相同的亚基组成。
21．Crick的摆动假说较好的描述了：
A 密码子的第三位变动不影响与反密码子的正确配对
B 新生肽链在核糖体上的延长机理。
C 由链霉素引起的翻译错误。
D 溶原性噬菌体经过诱导可变成烈性噬菌体。
22．分离出某病毒核酸的碱基组成为：A＝27％，G＝30％，C＝22％，T＝21％，该病毒应为：
A 单链DNA
B 双链DNA
C 单链RNA
D 双链RNA
五、问答与计算：
1．ＤＮＡ双螺旋结构模型的主要内容是什么？生物体内遗传信息的传递主要是通过什么方式实现的？
2．简要描述酵母tRNAAla的三叶草模型。
3．有一DNA分子，其(A+G)／(T+C)在一单链中的比值为0.9，试计算在另一互补链中(A+G)／(T+C)的比值。
4．DNA样品在水浴中加热到—定温度，然后冷至室温测其OD260，请问在下列情况下加热与退火前后OD260的变化如何?(a)加热的温度接近该DNA的Tm值；(b)加热的温度远远超过该DNA的Tm值。
6．根据同源蛋白质的知识，说明为什么编码同源蛋白质的基因(DNA片段)可以杂交?
第三章酶学
I 主要内容
一、酶的组成分类
1．酶的化学本质是蛋白质，可以分为简单蛋白和结合蛋白。
2．简单蛋白质酶类：这些酶的活性仅仅由它们的蛋白质结构决定。
3．结合蛋白质酶类：这些酶的活性取决于酶蛋白和辅因子两部分。辅因子主要包括无机离子和有机小分子两种物质，其中有机小分子又根据其与酶蛋白结合的紧密程度不同分为辅酶和辅基。
在结合蛋白质酶类分子中，酶促反应的专一性主要由酶蛋白质的结构决定，催化性质则主要由辅因子化学结构所决定。
二、酶的催化特性
1．高效性：酶的催化效率非常高，酶促反应的速度与化学催化剂催化的反应速度高1010倍左右。
2．专一性：每一种酶只能作用于某一类或某一种物质。根据专一性的程度可分为绝对、相对专一性和立体结构专一性三种类型。
3．温和性：酶一般是在体温、近中性的pH及有水的环境下进行，作用条件较为温和。 4．酶活性的可调节性：细胞内酶活性可以受底物浓度、产物浓度等许多因素的影响。
三、酶的命名和分类
1．命名法：习惯命名法和系统命名法。
2．国际系统分类和编号：根据国际系统分类法的原则，所有的酶促反应按反应性质分为六大类，用1，2，3，4，5，6的编号来表示。
1-氧化还原酶类；2-转移酶类；3-水解酶类；4-裂合酶类；5-异构酶类；6-合成酶类。如：Ecl.1.1.27 乳酸：NAD+氧化还原酶。
四、酶活力(或酶活性)、比活力表示法
用反应初速度表示酶活力。
酶活力单位：U；酶的比活力：U／mg蛋白质
五、酶促反应动力学
1．底物浓度对酶促反应速度的影响。
米氏常数(K m)：当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。它是酶的特征性常数之一，只与酶的种类有关，而与底物浓度无关；米氏常数(K m)的测定主要采用双倒数作图法。
2．温度对酶反应速度的影响：最适温度：酶反应速度最大的环境温度，它是酶的条件性特征常数，只在一定情况下才有意义。
3．pH对酶促反应速度的影响：最适pH：酶反应速度最大的介质pH值。
4．酶浓度对酶反应速度的影响：当底物浓度远远大于酶浓度时，反应速度与酶浓度成正比。
5．激活剂对酶反应速度的影响：无机激活剂，如阴离子、阳离子。有机激活剂，如某些还原剂以及由酶作用引起的酶原激活。酶原激活是指在某些酶的作用下无活性的酶原转变为有活性酶的过程。
6．抑制剂对酶反应速度的影响。
(1)不可逆性抑制作用：这类抑制剂与酶分子中的特定基团以共价键结合而使酶失
活，不能通过清除抑制剂的方法恢复酶活性。
(2)可逆性抑制作用：这类抑制剂与酶的结合是可逆的，清除抑制剂酶活性可以恢复的抑制作用。
a．竞争性抑制：底物与抑制剂竞争性地与酶活性中心的同一部位结合。增加
底物浓度可减少抑制剂的作用。当竞争性抑制剂存在时，K m增大：V max不变。
b．非竞争性抑制：非竞争性抑制剂与酶的结合与底物不在同一位点，抑制剂可以和酶(E)结合也可与酶和底物(S)的复合物(ES)结合。非竞争性抑制剂存在时，K m不变；V max减小。
c．反竞争性抑制：抑制剂只能与酶与底物的复合物结合，当反竞争性抑制剂存在时，及K m和V max都变小。
六、酶促反应机制
酶促化学反应比非酶促反应速度快，最根本的原因是酶促反应与非酶促反应的反应历程不一样，在酶促反应中都要经历一个酶与底物结合形成酶底复合物，酶底复合物进一步转化形成产物并释放出游离酶的基本过程。
1．酶作用机制
酶活性中心：底物结合部位和催化部位。
2．酶作用专一性的机理：
(1)锁与钥匙学说。 (2)诱导契合假说
3．酶作用高效性的机理：
(1)靠近与定向；(2)变形与扭曲；(3)共价催化；(4)酸碱催化；(5)酶活性部位的低介电区。
4．某些酶的作用原理
(1)溶菌酶：活性部位有Glu35和Asp52，典型的酸碱催化。
(2)胰凝乳蛋白酶：活性部位有Asp l02、His57和Ser l95组成的质子电荷传递系统。
5．抗体酶与核糖酶
七、酶活性的调节和调节酶
1．别构调节酶。 2．共价调节酶。 3．酶原的激活。
II 习题
一、名词解释
１．Ｋm与Ｋs：
２．双成分酶：
３．活性中心：
４．变构酶：
５．酶原激活：
６．寡聚酶：
７．同工酶：
８．酶活力、比活力：
二、是非题判断下列各句话意思的正确与否，正确的在题后括号内画“√”，错误的画“×”，如果是错误的，请说明其理由
1．形成酶活性部位的氨基酸残基，在一级结构上并不相连，而在空间结构上却处在相近位置。
2．在底物浓度为限制因素时，酶促反应速度随时间而减小。
3．只要底物浓度足够大，即便是有竞争性抑制剂的存在，酶的最大反应速度仍然可以达到。
4．丁二酸脱氢酶受丙二酸的抑制，但此抑制作用可以通过增加丁二酸浓度的方式来解除或减轻。
5．辅酶和辅基都是酶活性不可少的部分，它们与酶促反应的性质有关
6．当[S]>> Km时，酶促反应速度与酶浓度成正比。
7．抑制剂二异丙基氟磷酸(DFP或DIFP)能与活性部位中含有Ser-OH的酶结合使其失活。
8．在结合酶类中，酶促反应的专一性主要由酶蛋白的结构决定，催化性质则主要由辅因子的化学结构所决定。
9．根据定义：酶活力是指酶催化一定化学反应的能力。一般来说，测定酶活力时，测定产物生成量，比测定底物减少量更准确。
10．如果体系中所有的酶都以酶底复合物的形式存在，则v=Ｖmax。
11．酶活力的测定，本质上就是测定酶催化的反应速度。
12．最适温度不是酶的特征性常数，因此可以说温度与酶促反应的速度无关。
13．酶催化反应速度的能力不能直接用酶的体积和质量来表示，这主要是由酶本身的化学性质所决定的。
14．同工酶是指功能和结构都相同的一类酶。
15．在竞争性抑制剂存在时，加入足够量的底物可使酶促反应速度达到正常的V max。
16．反竞争性抑制剂是既能改变酶促反应的K m值，又能改变V max的一类抑制剂。
17．有些酶的K m值可能由于结构上与底物无关的代谢物的存在而改变。
18．将具有绝对专一性的酶与底物的关系，比喻为锁和钥匙的关系还比较恰当。
19．所有酶的米氏常数(K m)都可被看成是酶与底物的结合常数(K s)，即K m＝K s。
20．脲酶的专一性很强，除尿素外不作用于其它物质。
三、填空题
1．酶分为六大类，l ，2 ，3 ， 4 ，5 ， 6 。
2．结合酶类是由和组成。
3．为准确测定酶活力，必须满足下面三个条件，即
、。
4．当底物浓度远远大于K m，酶促反应速度与酶浓度。
5．影响酶促反应速度的因素主有、、、、和六种。
6．溶菌酶的活性部位有和两种氨基酸残基，其催化机制是典型的。
7．胰脏分泌的蛋白酶具有相同的作用机制，活性部位都是由、和组成的，它们的区别是。
8．用双倒数作图法求K m时，横坐标为，纵坐标为。
10．酶的比活力是指单位质量蛋白质所具有的酶活力大小，一般采用
和两种方式来表示。
11．竞争性抑制剂使酶促反应的K m，而V max。
12．天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)催化和生成氨甲酰天冬氨酸。它的正调节物是，负调节物是CTP。
13．能催化多种底物进行化学反应的酶有个K m值，其中K m的底物是该酶的最适底物。
14．与无机催化剂相比，酶催化作用主要具有、、和四方面主要特性。
15．乳酸脱氢酶以为辅酶，它的酶蛋白由个亚基构成，其亚基分为和两种。
16．迄今已知的变构酶大多都是酶，它含有个以上亚基构成，除具有活性中心外，还具有中心。
四、选择题
１．米氏常数：
Ａ随酶浓度的增大而增大；Ｂ随酶浓度增大而减小；
Ｃ随底物浓的增大而减小；Ｄ是酶的特征性常数。
２．生物素作用是：
Ａ转氨酶的辅酶；Ｂ脱羧酶的辅酶；
Ｃ一碳单位的载体；Ｄ羧化酶的辅酶。
３．用双倒数作图法求Ｖmax和Ｋm值时，若以Ｓ表示底物，Ｖ表示反应速度，哪么图中Ｘ轴的实验数据表示：
Ａ 1/V；Ｂ 1/[S]
Ｃ V Ｄ [S]
４．竞争性抑制作用可以通过下列哪种方式来减轻或消除？
Ａ增加底物浓度；Ｂ增加酶浓度；
Ｃ减少底物浓度；Ｄ以上方式都不行。
５．磺胺药物冶病的原理是：
Ａ直接杀死细菌；Ｂ叶酸合成的非竞争性抑剂；
Ｃ叶酸合成的竞争性抑制剂Ｄ以上三者都不行。
６．有机磷农药作为酶的抑制剂，是作用于酶活性部位的：
Ａ硫基；Ｂ羟基；
Ｃ羧基；Ｄ咪唑基。
７．抑制剂与酶结合，使酶催化作用降低，是因为：
Ａ酶蛋白质变性失活；Ｂ占据酶的活性部位；
Ｃ抑制剂与酶必须基团结合；ＤＢ和Ｃ。
８．将一种非竞争性抑制剂加到一种酶反应系统中：
ＡＫm值增加、Ｖmax升高；ＢＫm值增加、Ｖmax不变；
ＣＫm值不变、Ｖmax升高；ＤＫm值不变、Ｖmax变小。
９．酶加速其化学反应速度的原因是：
Ａ使产物比非酶反应更稳定；Ｂ使底物获得更多的自由能；
Ｃ缩短反应达到平衡所需时间；Ｄ保证底物全部形成产物。
10．ATCase的负调节物是：
Ａ CTP；Ｂ UTP；
Ｃ ATP；Ｄ Asp
11．在下列酶的辅因子中，不含AMP的是：
Ａ NAD+ Ｂ NADP+
Ｃ CoASH；Ｄ FMN。
12．维生素Ｂ6辅酶形式是：
Ａ吡哆醇；Ｂ吡哆醛；
Ｃ吡哆胺；Ｄ磷酸吡哆醛。
13．催化反应Ａ.Ｒ→Ａ＋Ｒ的酶是：
Ａ合成酶类；Ｂ裂合酶类；
Ｃ转移酶类Ｄ氧化还原酶类。
14．大多数酶都具有如下特征：
Ａ都能加速化学反应速度；Ｂ对底物有严格的选择性；
Ｃ分子量大多都在5000以上；Ｄ近中性pH值时活性最大。
15．下列具别构行为的物质是：
Ａ葡萄糖异构酶；Ｂ ATCase；
Ｃ乳酸脱氢酶；Ｄ血红蛋白。
16．具有协同效应的酶，其结构基础是
A 酶蛋白分子的解离和聚合
B 酶蛋白可产生别构效应
C 酶蛋白的降解作用
D 酶蛋白与非蛋白物质结合
17．别构酶的反应速度与底物浓度的关系曲线是：
A 双倒数曲线
B S形曲线
C U形曲线
D 直线
18．酶的不可逆性抑制的机制是：
A 使酶蛋白变性
B 与酶的催化部位以共价键结合
C 使酶降解
D 与酶作用的底物以共价键结合
19．丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制是由于：
A 丙二酸在性质上与酶作用的底物相似
B 丙二酸在结构上与酶作用的底物相似
C 丙二酸在性质上与酶相似
D 丙二酸在结构上与酶相似、
20．国际上常常采用Hill系数判断别构酶的类型，典型的米氏类型酶的：
A Hill系数＞1
B Hill系数＝1
C Hil1系数＜1
D Hill系数＝o
21．下列关于同工酶的叙述正确的是：
A 同工酶是由多个亚基以共价键结合形成的复合物
B 同工酶对同一种底物有不同的专一性。
C 同工酶是催化同一种反应，但结构不完全相同的同一种酶的多种形式
D 各种同工酶在电场电泳时，迁移率相同。
五、问答与计算
1．酶的化学本质是什么？如何证明？酶作为催化剂具有哪些主要特点？
2．什么是酶的活性中心?底物结合部位、催化部位和变构部位之间有什么关系?为什么酶对其催化反应的正向及逆向底物都具有专一性?
3．酶活力为什么不能直接用酶制剂的质量或体积来表示？
4. 酶的催化本质是什么？为什么能比无机催化剂更有效地催化化学反应？
5．什么是酶的抑制作用？有哪几种类型？研究酶的抑制作用有什么实际意义？
6．许多酶由相同的亚单位组成，这一现象的生物学意义是什么?
7．请简要说明Fisher提出的‘锁与钥匙学说’和Koshland提出的诱导契合学说的主要内容。
8．举例说明同工酶存在的生物学意义。
9．测定酶活力时：(1)酶和底物为什么必须用缓冲液配制?(2)酶和底物是先分别保温，然后混合，还是先混合后保温，为什么?
10．己糖激酶催化葡萄糖磷酸化时，K m值为0.15mmol/L，催化果糖磷酸化时，K m为1.5mmo1／L。假如两种反应的V max相同。
(1)写出己糖激酶催化葡萄糖和果糖磷酸化的反应式。．
(2)分别计算葡萄糖和果糖为底物(S)时，[S]＝0.15，1.5，15mmol/L时，酶催化反应的速度V是多少?
11．绝大多数酶溶解在纯水中会失活，为什么?
12．多数酶的稀释液在激烈震荡时会产生泡沫，此时即使酶的分子量并没有变化，也会导致酶活性降低或丧失，请说明这是为什么?
13．某酶在溶液中会丧失活性，但若此溶液中同时存在巯基乙醇可以避免酶失活，该酶应该是一种什么酶，为什么?
14．称取25mg蛋白酶粉配制成25m1酶液，从中取出0.1ml，以酪蛋白为底物用Folin —酚比色法测定酶活力，结果表明每小时产生1500Pg酪氨酸。另取2ml酶液用凯氏定氮法测得蛋白氮为0.2mg；若以每分钟产生1Pg酪氨酸的酶量为一个活力单位，求：(a)1ml酶液中蛋白的含量及活力单位；(b)1g酶制剂的总蛋白含量及总活力；(c)酶的比活力。
15．有一克酶制剂，配成1000ml水溶液，从中取出1ml测定酶活力，得每分钟分解0.25克淀粉，求每克酶制剂的酶活力单位数（一个酶活力单位为每小时分解一克淀粉的酶量）。
16．某酶在10ml反应混合液中进行反应，所得结果如下：
〔Ｓ〕（Ｍol/L）Ｖ（uＭoL/分）
5.0×10-2 0.25
5.0×10-3 0.25
5.0×10-4 0.25
5.0×10-50.20
5.0×10-60.071
5.0×10-70.0096
按以上数据求解以下各题：（1）此酶的Ｖmax是多少？（2）Ｋm是多少？（3）当〔Ｓ〕＝1.0×10-6Ｍ时和〔Ｓ〕＝1.0×10-1时，酶的活力单位各是多少？（4）若酶浓度增加4倍，Ｋm和Ｖmax各是多少？