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生物奥赛(竞赛)辅导材料专题第七章生物化学1


生物奥赛(竞赛) 生物奥赛(竞赛)辅导材料专题第七章生物化学
二,典型例题
例 1 请用最简便的方法,鉴别核糖,葡萄糖,果糖,蔗糖和淀粉. 分析 鉴别核糖,葡萄糖,果糖,蔗糖和淀粉最简便的方法是显色法.首先在这五 种糖中各加入适量碘液,只有淀粉变蓝色,其余四糖不变色.然后在除淀粉外的四糖中 分别加适量的盐酸和间苯二酚,核糖呈绿色,葡萄糖呈淡红色,果糖呈红色,而

蔗糖不 变色.这一下可鉴别出核糖和蔗糖.再在葡萄糖和果糖中分别加入几滴清水,由于葡萄 糖具有还原性而使溴水褪色,果糖无还原性,不能使溴水褪色,从而就能达到区分这两 种糖的目的. 【参考答案】 鉴别核糖,葡萄糖,果糖,蔗糖和淀粉的最简便方法.

例 2 根据蛋白质的有关知识回答下列问题: (1) 氨基酸的极性由什么决定?组成蛋白质的 20 种氨基酸中具有极性的氨基酸有 多少种? (2)组成蛋白质的氨基酸中,哪一种不能参与形成真正的肽键?为什么. (3)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? 分析 (1)氨基酸的极性由其侧链基团(R)决定,组成蛋白质的 20 种氨基酸中 具有极性的氨基酸有 11 种. (2)组成蛋白质的氨基酸中,脯氨酸(Pro)不能参与形成 真正的肽镇,因为 Pro 是亚氨基酸,没有游离的氨基. (3)蛋白质分子所带净电荷为零 时,溶液的 pH 值为该蛋白质的等电点.处于等电点状态的蛋白质分子外层的净电荷被 中和,分子之间相互聚集形成较大的颗粒而沉淀下来,故此时蛋白质的溶解度最低. 【参考答案】见分析过程. 例 3 (1)下列氨基酸的混合物在 pH 3.9 时进行纸电泳,指出哪一些氨基酸朝正 极移动, 哪一些氨基酸如负极移动?氨基酸混合物的构成为丙氨酸 (Ala) 丝氨酸 , (Ser) , 苯丙氨酸(Phe) ,亮氨酸(Leu) ,精氨酸(Arg) ,天门冬氨酸(Asp)和组氨酸(His) . (2)具有相同电荷的氨基酸,如 Gly 和 Leu 在纸电泳时总是稍稍分离,你能作出解释 吗? (3)一个含有 Ala,Val,Glu,Lys 和 Thr 的氨基酸混合物,在 pH6.0 时进行纸电 泳,然后用茚三酮显色.请画出电泳后各氨基酸斑点的位置,并标明正极,负极,原点
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和不分开的氨基酸. 分析 (1)因为 Ala,Ser,Phe 和 Leu 的等电点在 pH 6.0 左右,将其放在 pH 3.9 条件下电泳时,Ala,Ser,Phe 和 Leu 都带有电荷,因此它们均向负极移动.由于 His 和 Arg 等电点分别 7.6 和 10.8,在 pH 3.9 时虽都带正电荷,向负极移动,但因两者带正 电荷数量不同,因此两者能分开.Asp 的等电点是 3.0,在 pH3.9 条件下带负电荷,故 向正极移动. (2)在电泳时,如果氨基酸带有相同的电荷,则分子量大的氨基酸比分子量小的 氨基酸移动慢些,由于 Leu 的分子量比 Gly 大,所以 Leu 比 Gly 移动慢,因此能达到稍 稍分离的目的. (3)在 pH 6.0 时,Glu 带负电荷朝正极移动,Lys 带正电荷负极移动.Val,Ala, Thr 的等电点在 pH 6.0 附近,移动距离很小,故不能完全分开.电泳后谷氨基酸斑点的 位置如下图所示.

【参考答案】见分析过程. 例 4 有一个蛋白质分子在 pH7 的水溶液中可以折叠成球状,通常是带极性侧链的 氨基酸位于分子外部,带非极性侧链的氨基酸位于分子内部.请回答: (1)在 Val,Pro,Phe,Asp,Lys,Ile 和 His 中,哪些位于分子内部,哪些位于分 子外部? (2)为什么在球蛋白内部和外部都能发现 Gly 和 Ala? (3)Ser,Thr,Asn 和 Gln 都是极性氨基酸,为什么会在分子内部发现? (4)在球蛋白的分子内部和外部都能找到 Gys,为什么? 分析 (1)Val,Pro,Phe,Ile 是带有非极性测链的氨基酸,这些氨基酸残基位于 分子内部 ; Asp, Lys, 是带有极性侧键的氨基酸, His 这些氨基酸残基位于分子的外部. + (2)因为 Ala 和 Gly 两者的侧链都比较小,疏水性和极性都小;Gly 只有一个 H 与α–碳原子相连,Ala 只有—CH3 与α–碳原子相连,故它们既可以出现在分子内部, 也可以出现在分子外部. (3)Ser,Thr,Asn,Gln 在 pH 7.0 时含有不带电荷的极性侧链,参与分子内部的 氢键形成,从而减少了它们的极性,故会在分子内部发现. (4)因为 Cys 属于不带电荷的极性氨基酸,可位于分子外部,但又由于 Cys 常常 参与链内和链间的二硫键形成,使其极性减弱(少) ,放在球蛋白分子的内部也能找到 Cys. 例 5 (1)设一个互补成对的脱氧核苷酸残基的平均分子量为 618,试计算分子量 为 3×107 的双链 DNA 分子的长度. (2)这种 DNA1 分子占有的体积是多少?(3)这 种 DNA1 分子含有多少螺圈? 分析 (1)依题意,一个互补成对的脱氧核苷酸残基的平均分子量约为 618,该
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DNA 分子量为 3×107, 则该 DNA 分子含有 3×107 / 618=48544 对核苷酸, 又根据 DNA 双螺旋模型可知,每对核苷酸在双螺旋中上升的高度为 0.34nm,所以该 DNA 的长度= - 48544×0.34nm=16504.9nm=1.65049×10 3 厘米. - - (2) 该分子可以看成是一个长 1.65049×10 3 厘米, 直径为 2×10 7 厘米的圆柱体, - - - 由公式 V(体积)=лr2l=3.14×(2×10 7 / 2)2×1.65049×10 4=5.18×10 17(厘米 3) . (3)已知 DNA 的双螺旋结构中,每一螺圈有 10 对核苷酸,所以 48544 对核苷酸 约等于 4854 个螺圈. 【参考答案】见分析过程. 例 6 称取 25mg 蛋白酶粉配制成 25ml 酶溶液,从中取出 0.1ml 酶液,以酪蛋白为 底物用 Folin 一酶比色法测定酶活力,结果表明每小时产出 1500mg 酪氨酸.另取 2ml 酶液,用凯氏定氮法测得蛋白氮为 0.02mg,若以每分钟产生 1mg 酪氨酸的酸量为一个 活力单位计算,试根据上述数据求出: (1)1ml 酶液中所含的蛋白质量及酶的活力单位; (2)酶的比活力; (3)1g 酶制剂的总蛋白含量及酶的总活力. 分析 (1)由题意可知,2ml 酶液中含氮 0.2 毫克,则 1ml 酶液中含氮 0.1g.因为 蛋白质的平均含氮量为 16%, 所以 0.1 氮相当于蛋白质的量为 0.1 / 16%=0.625 (毫克) , 即 1 毫升酶液中所含的蛋白质量为 0.625g. 又知 0.1ml 酶液每小时产生 1500mg 酪氨酸. 根据定义:每分钟产生 1mg 酪氨酸的酶量为 1 个活力单位(或一个酶单位 u) .因此,1 毫升酶液所含的酶单位为 1500×10 / 60=250(u) . (2)酶比活力是指每毫克酶蛋白所具有的酶活力,一般用单位/毫克蛋白表示. 0.625 毫克酶蛋白含有 250 酶单位, 那么, 毫克酶蛋白含有的酶单位数为: 1 250×1 / 0.625 =400(酶单位/毫克酶蛋白) (3)由题意可知每毫升醇含 1 毫克蛋白酶粉(酶制剂) .由(1)得到每毫升酶制 剂含 0.625 毫克酶蛋白,所以每克酶制剂含 0.625 克酶蛋白.又因为总活力=比活力× 酶蛋白总量,即总活力=400×625=2.5×105(酶单位) 【参考答案】见分析过程. 例 7 已知一条 DNA 编码链的顺序是: 5'AGGCAAGACAAAGAAAGGCAAGACAAAG*AA3'.试问: (1)该编码链转录的 mRNA 顺序应当是什么? (2)根据这条 mRNA 链翻译出的蛋白质含有几种氨基酸残基? (3)如果编码链中带*号的碱基缺失,翻译的多肽分子中有几种氨基酸残基发生变 化? (4)如果编码链中带*号的碱基突变为 C,翻译的多肽分子中有几种氨基酸残基发 生变化? 分析 本题涉及基因控制蛋白质合成的过程及基因突变的有关基础知识. 解答本题 首先应通过 DNA 的编码链,求出 mRNA 链,然后再根据 mRNA 上每相邻的三个碱基 为一个氨基酸的密码子,借助氨基酸密码表查出与之相对应的氨基酸种类,从而进一步 确定组成蛋白质的氨基酸种类和数量.
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( 1 ) 由 DNA 编 码 链 ( 模 板 链 ) 转 录 的 mRNA 为 : UUCUUUGUCUUGCCUUUCUUUGUCUUGCCU. (2)借助密码表,上述 mRNA 能翻 译成由 10 个氨基酸残基组成的一条多肽链,该多肽链只含有 3 种氨基酸残基即 Phe, Val 和 Leu. 故该蛋白质的一级结构为 Phe-Phe-Val-Leu-Leu-Phe-Phe-Val-Leu 一 Leu. ( 2 ) 缺 失 后 的 DNA 片 段 转 录 成 的 mRNA 为 : UUUUUGUCUUGCCUUUCUUUGUCUUGCCU.该 mRNA 能翻译成 4 种氨基酸残基组 成的 9 肽.因为 UUU(Phe) ,UUG(Leu) ,UCU(Ser) ,UGC(Cys) ,则该蛋白质的 一级结构为:Phe-Leu-Ser-Cys—Leu-Ser—Leu—Ser—Cys. (4)突变后,多肽分子 中除 N 端的 Phe 变为 Leu 外,其他的氨基酸残基不发生变化. 【参考答案】见分析过程. 例 8 三羧酸循环(TCA)发生在 A 线粒体 B 叶绿体 C 细胞质 D 细胞核 分析 三羧酸循环是葡萄糖的有氧分解过程,是糖酵解的继续.糖酵解过程是在细 胞质的基质(或胞液)中进行的,糖酵解的产物丙酮酸在有氧的条件下进入线粒体内转 变为乙酸 CoA 参与三羧酸循环,因此三羧酸循环的过程发生在线粒体内. 【参考答案】A. 例 9 对于变性过程的描述,下列说法中正确的是 A 它使二级结构和三级结构破坏,一级结构也遭破坏 B 它使二级结构和三级结构破坏,而一级结构不被破坏 C 只使四级结构破坏 D 使聚合物的化学反应性(生物活性)减小 分析 变性是指活性生物大分子的二,三级结构的破坏,如果有四级结构的,也包 括四级结构的破坏,但其一级结构仍保持完好.蛋白质,核酸这些生物聚合物的化学反 应性(生物活性)丧失或减小不一定都是由于变性作用造成的,降解作用也能引起. 【参考答案】B. 例 10 双链 DNA 分子中, 下列哪种物质的含量增多时会致该 DNA 的解链温度 (Tm 值)增大? A C+T B A+G C A+T D C+G 分析 DNA 的解链温度或"熔点" (Tm)是指 DNA 加热变性时的温度.该温度的 大小与 DNA 分子中鸟嘌呤和胞嘧啶的含量多少有关,G,C 含量愈多的 DNA,其 Tm 值愈高,反之则愈低.这是因为 G-C 碱基对中含有三个氢键,而 A—T 碱基对中只有 两个氢键,因而这两类碱基对稳定 DNA 结构的作用有差异,G—C 对相对较强一些.

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