南开大学 生物化学 各章习题与答案

第一章蛋白质化学

1．何谓蛋白质的等电点？其大小和什么有关系？

2．经氨基酸分析测知1mg某蛋白中含有45ug的亮氨酸（MW131．2），23.2ug的酪氨酸(MW204.2)，问该蛋白质的最低分子量是多少？

3．一四肽与FDNB反应后，用6mol/L盐酸水解得DNP－Val．及三种其他氨基酸。当这种四肽用胰蛋白酶水解，可得到两个二肽，其中一个肽可发生坂口反应，另一个肽用LiBH4还原后再进行水解，水解液中发现有氨基乙醇和一种与茚三酮反应生成棕褐色产物的氨基酸，试问在原来的四肽中可能存在哪几种氨基酸，它们的排列顺序如何？

4．一大肠杆菌细胞中含 10个蛋白质分子，每个蛋白质分子的平均分子量为40 000，假定所有的分子都处于a螺旋构象。计算其所含的多肽链长度？

5．某蛋白质分子中有一40个氨基酸残基组成的肽段，折叠形成了由2条肽段组成的反平行?折叠结构，并含有一?转角结构，后者由4个氨基酸残基组成。问此结构花式的长度约是多少？

6．某一蛋白样品在聚丙烯酸胺凝胶电泳（PAGE）上呈现一条分离带，用十二烷基硫酸钠(SDS)和硫基乙醇处理后再进行SDS－PAGE电泳时得到等浓度的两条分离带，问该蛋白质样品是否纯？

7．“一Gly－Pro－Lys－Gly－Pro－Pro－Gly－Ala－Ser－Gly－Lys－Asn一”是新合成的胶原蛋白多肽链的一部分结构，问：

1）哪个脯氨酸残基可被羟化为4一羟基脯氨酸？

2）哪个脯氨酸残基可被羟化为3一羟基脯氨酸？

3）哪个赖氨酸残基可被羟化？

4）哪个氨基酸残基可与糖残基连接？

8．一五肽用胰蛋白酶水解得到两个肽段和一个游离的氨基酸，其中一个肽段在280nm有吸收，且 Panly反应、坂口反应都呈阳性；另一肽段用汉化氰处理释放出一个可与茚三酮反应产生棕褐色产物的氨基酸，此肽的氨基酸排列顺序如何？

9．研究发现，多聚一L－Lys在pH7.0呈随机螺旋结构，但在pH10为a螺旋构象，为什么？预测多聚一L－Glu在什么pH条件下为随机螺旋，在什么pH下为a螺旋构象？为什么？

10．Tropomyosin是由两条a螺旋肽链相互缠绕构成的超螺旋结构。其分子量为 70 000，假设氨基酸残基的平均分子量为110，问其分子的长度是多少？

11．某肽经 CNBr水解得到三个肽段，这三个肽的结构分别是：Asn－Trp－Gly-Met，Gly-Ala－Leu，Ala－Arg－Tyr －Asn－Met；用胰凝乳蛋白酶水解此肽也得到三个肽段，其中一个为四肽，用 6mol/L盐酸水解此四肽只得到（Asp）2和 Met三个氨基酸，问此肽的氨基酸排列顺序如何？

12．列举蛋白质主链构象的单元及它们的主要结构特征。

13．试比较蛋白质的变性作用与沉淀作用。

14．将一小肽（pI=8.5）和 Asp溶于 pH7．0的缓冲液中，通过阴离子交换树脂柱后，再进行分子排阻层析，那么Asp 和小肽哪一个先从凝胶柱上被洗脱下来，为什么？

15．从理论和应用上说明有机溶剂、盐类、SDS、有机酸等对蛋白质的影响。

16．血红蛋白和肌红蛋白都具有氧合功能，但它们的氧合曲线不同，为什么？

17．为什么无水肼可用于鉴定C-端氨基酸？

18．Anfinsen用核糖核酸酶进行的变性一复性实验，在蛋白质结构方面得出的重要结论是什么？

19．蛋白质分离纯化技术中哪些与它的等电点有关？试述这些技术分离提纯蛋白质的原理。

20．根据下列资料推出某肽的氨基酸排列顺序。

1）完全酸水解得到Phe、Pro、Glu、（Lys）2、Met和NH3

2）用 FDNB试剂处理得到 DNP－Phe

3）用澳化氰水解此肽得到一个以高丝氨酸内酯结尾的二肽和一个四肽

4）用胰蛋白酶水解可产生两个三肽

5）用羧肽酶A或羧肽酶B处理都不能得到阳性结果

21．高致病的厌氧细菌与气性坏疽（gas gangrene）病有关。它使动物组织的结构破坏。因该菌体内有胶原酶（collagenase），它可催化一X—Gly-Pro—Y一（X、Y是任一氨基酸）结构中一X一Gly之间的肽键断裂，问该酶使动物组织结构破坏的机理是什么？为什么它对细菌自身没有破坏作用？

22．一血红蛋白的电泳迁移率异常，用胰蛋白酶水解结合指纹图谱分析发现它的β链N-端的胰蛋白酶肽段只有6个氨基酸组成，而正常血红蛋白β链N-端的胰蛋白酶肽段为Val-His-Leu-Thr-Asp-Glu-Glu-Lys，问：

1）导致上述结果的原因是什么？

2）请比较HbA、HbS及这个异常血红蛋白在pH8．0条件下电泳时的电泳迁移率。

23．细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin）是嗜盐细菌盐生盐杆菌紫色质膜的惟一蛋白质组分，所以称为细菌视紫红质。因为它含有视黄醛辅基（retinal，故是紫色的），犹如动物的视紫红质。细菌视紫红质的分于量为26 000，X一射线分析揭示出其分子中由 7个平行排列的a螺旋肽段，且每一螺旋肽段都横跨细胞膜（膜厚度为 4．5 nrn，即该蛋白横穿质膜7次之多，每一跨膜片段为一a螺旋）。其功能是作为光驱动的跨膜泵（质子泵），为细胞提供能量。

1）计算每一螺旋肽段要完全横跨细胞膜最少要有多少个氨基酸残基组成此段螺旋？

2）估计此蛋白的跨膜螺旋部分占全部分子的百分数。

24．某五肽完全水解后得到等摩尔的丙、半胱、赖、苯丙和丝氨酸。用PITC分析得到PTH－Ser；用胰蛋白酶水解得到一个N一端为CySH的三肽和一个N一端为丝的二肽；靡蛋白酶水解上述三肽生成丙和另一个二肽，该五肽的结构如何？

26．原肌球蛋白（tropomyosin）的分子量为 93 000，而血红蛋白的分子量为65 000，为什么原肌球蛋白的沉降系数比血红蛋白的小？

27 ．

1）为制备柠檬酸合成酶（CS），将牛心组织匀浆后，为什么先经差速离心法分离出线粒体后再进行下一步的纯化？

2）将线粒体裂解，向裂解液中加人硫酸胺到一定的浓度，然后离心保留上清液；向上清液中再加人硫酸胺粉末至所需要的浓度，离心，倒掉上清保留沉淀，这些操作的目的是什么？

3）接着，将盐析所得到的柠檬酸合成酶粗制品对pH7．2的缓冲液透析，为什么不用水？透析的目的是什么？4）将上述处理所获得的CS粗制品进行分子排阻层析，在280nm下检测是否有蛋白被洗出；实验者保留第一个洗脱峰进行下一步的纯化，为什么？

5）实验者将经分子筛层析所得到的CS样品又选用阳离子交换剂进行分离，上样平衡后，改用高pH的缓冲液洗脱，为什么？

28．许多蛋白质富含二硫键，它们的抗张强度，黏性，硬度等都与它们的二硫键含量有关。

1）蛋白质的抗张强度、硬度等性质与二硫键含量之间关系的分子基础是什么？

2）多数球蛋日被加热到650C即变性丧失活性，但富含二硫键的蛋白质如牛胰腺蛋白酶抑制剂（BPTI）需在高温下长时间加热才变性。该抑制剂含58个氨基酸、一条肽链、有三对二硫键。热变性的BPTI在冷却的条件下可以恢复其活性，为什么？

29．何谓疏水的相互作用？为什么说非极性溶剂、去污剂可使蛋白质变性？

30．为什么二磷酸甘油酸（BPG）可降低血红蛋白与氧的亲和力？

31．将含有Asp（pI＝2．98）、Gly（pI＝5．97）、Thr（pI＝6．53）、Leu（pI＝5．98）、Lys（pI＝9．74）的pH 为3．0的柠檬酸缓冲液，加到预先用同样缓冲液平衡过的阳离子交换树脂柱上，随后用该缓冲液洗脱此柱，问这五种氨基酸将按何种顺序被洗脱？

32．从下列资料推出一肽的氨基酸排列顺序。

l）含有 Phe，Pro，Glu，（Lys）2；

2）Edman试剂处理生成PTH－Glu

3）用胰蛋白酶、羧肽酶A和B处理都不能得到任何较小的肽和氨基酸

33．多聚L－Leu肽段在二氧杂环己烷（dioxane）存在时可形成a螺旋结构，但多聚L－Ile不能，为什么？

34．一次突变，某蛋白质分子内的一个丙氨酸转变为缬氨酸导致该蛋白质生物活性的丢失；然而在另一次突变时，由于一个异亮氨酸转变为甘氨酸而使该蛋白质的活性恢复了，请分析可能的原因是什么？

35．甘氨酸是蛋白质进化中高度保守的氨基酸残基吗？为什么？

36．在pH7．0时蛋白质分子中能与精氨酸侧链形成氢键或静电的相互吸引的侧链基团是哪些？

37．多数蛋白质分子中蛋氨酸和色氨酸的含量较低，而亮氨酸和丝氨酸等的含量较高；有趣的是：蛋氨酸和色氨酸都只有一个密码子与之对应，而亮和丝等有多个密码子。请分析：一个氨基酸密码子的数目与它在蛋白质中出现的频率之间的关系及这种关系的生物学意义是什么？

38．从蛋白质的一级结构可预测它的高级结构。下面是一段肽链的氨基酸排列顺序：“L－A－H－T－Y－G－P－F－Z （Q）－A－A－M－C－K－W－E－A－Z（Q）－P－D－G－M－E－C－A－F－H－R”，问：

1）你认为此段肽链的何处会出现在β转角结构？

2）何处可形成链内（intra－）二硫键？

3）假定上述顺序是一个大的球蛋白分子中的一部分结构，指出D、I、T、A、Z（Q）、K氨基酸残基可能在蛋白质

分子的表面还是内部？

39．以丙氨酸为例说明为什么等电状态的氨基酸应以两性离子而不是中性分子的形式存在？

40．从下列资料推出一个肽的氨基酸排列顺序：

l）用 6mol/L盐酸完全水解此肽结合氨基酸，分析可知，此肽含有甘、亮、苯丙和酪四种氨基酸，且甘：亮：苯丙：酪＝2：1：1：1

2）用 2，4一二硝基氟苯（FDNP）试剂处理此肽得到了DNP一酪氨酸，无自由的酪氨酸产生。

3）用胃蛋白酶水解此肽得到两个肽段，一个二肽含苯丙氨酸和亮氨酸，一个三肽含酪氨酸及2个甘氨酸。

1．蛋白质是两性电解质，既可与酸，又可与碱相互作用。溶液中蛋白质的带电情况，与它所处环境的pH值有关。调节溶液的pH值，可以使一个蛋白质带正电或带负电或不带电；在某一pH时，蛋白质分子中所带的正电荷数目与负电荷数相等，即静电荷为零，在电场中不移动，此时溶液的p H值即为该种蛋白质的等电点。

蛋白质的等电点主要取决于该蛋白质的氨基酸组成。含碱性氨基酸多的蛋白质其等电点要比含酸性氨基酸多的

蛋白质的等电点高（大）；此外，蛋白质的解离情况与所处环境的pH值、离子强度、离子的种类等有关．所以蛋白

质的等电点不是一个精确的固定值，与测定时所用的缓冲液的性质、pH、离子强度等有关。

2．根据亮氨酸含量计算的最低分子量为：

1X10－3g / 45X10－6g ＝最低分子量 / 131.2

最低分子量=2915.6

根据色氨酸含量计算的最低分子量为：

1X10－3g / 23.2X10－6g ＝最低分子量 / 204.2

最低分子量=8 801．7

根据氨基酸残基计算最低分子量的原理，一般是假定在一个蛋白质分子中只有一个该氨基酸残基存在。

亮和色的摩尔数比率是：

(45/131.2) / (23.2/204.2) = 0.343 / 0.114 = 3

因此，该蛋白质的最小分子量应是每分子中含有3个亮氨酸残基，l个色氨酸残基时的分子量。即：2 915．6 X

3=8 746.8或 8 801．7 X1

3．Val－Arg－Gln（或Asn）－Gly

LiBH4。是一个特殊的还原剂，能使孩酸直接还原为醇而不经醛中间物。

4. (40000 / 110) X0.15nmX10＝546nm

5．构成?折叠结构的氨基酸残基数为36个，每条应有18个氨基酸残基。在?折叠结构中每两个相邻的氨基酸残基的

轴心距为 0．35nrn，故 18 X 0．35nm等于 6．3nm（至少为6．3nm）。

6．该蛋白质样品是均一的。PAGE电泳法的分辨率很高，在这种电泳中只得到一条分离带，说明纯度很好。在SDS--PAGE

电泳中得到等浓度的两条分离带，证实该蛋白含有两个亚基，而不含有杂质。

7.

1）和2）脯氨酸羟化酶不能使游离的脯氨酸进行羟基化。在胶原分子中，甘氨酸氨基端的脯氨酸可被羟化为个羟

基脯氨酸，甘羧基端的脯氨酸可被羟化为3一羟基脯氨酸。

3）在甘氨酸氨基端的赖氨酸（3位的赖）可被羟基化为羟赖氨酸，在甘氨酸羧基端的赖氨酸（11位的赖）可被

羟基化为3一羟赖氨酸。

4）3一羟赖氨酸可连接糖残基。

8．Tyr－Arg－Lys－Met－Gln（Asn）

9．在pH7．0时赖氨酸侧链上的ε氨基带正电荷，它们之间的静电排斥作用阻止了a螺旋的形成。在pH10时，由

于接近赖氨酸的等电点，侧链是非质子化的状态，允许a螺旋的形成。对多聚一L－Glu来说，在 pH7．0时，由于

侧链羧基都带负电荷，它们之间的静电排斥，将干扰a螺旋的形成，应呈随机螺旋状态，在接近谷氨酸侧链的pK值

为4．25～4．0时，因谷氨酸的侧链羟基是非质子化的，应呈螺旋构象。

10．由于是两条链构成的超螺旋结构，每条链的分子量为 35 000。而氨基酸残基的平均分子量为 110，故每条肽链

应含有 318个氨基酸残基（35 000／110），318 X 0．15um，等于47．7nrn长。

11．根据条件1，该肽的可能顺序为：

Ala－Arg－Tyr－Asn－Met－Asn－Trp－Gly－Met－Gly－Ala－Leu；

由于胰凝乳蛋白酶专一性水解芳香组氨基酸的核基所形成的肽键，所得到的三个肽段的可能结构为：

Ala－Arg－Tyr Asn－Met－Asn－Trp Gly－Met－Gly－Ala－Leu

由于在酸水解时，色氨酸易被破坏，Asn Asp，推知其中的一个肽段为：

Asn－Met－Asn－Trp

综上所述，某肽的氨基酸顺序为：

Ala－Arg－Tyr－Asn－Met－Asn－Trp－Gly－Met－Gly－Ala－Leu

12．

1 ) a螺旋（a－helix）结构，其结构特征为：

（1）从外观看，a螺旋结构是一个类似棒状的结构。紧密卷曲的多肽链构成了棒的中心部分，侧链R伸出到螺旋排布的外面。完成一个螺旋需3．6个氨基酸残基。螺旋每上升一圈相当于向上平移0．54nm，即螺旋的螺距为0．54nm。相邻两个氨基酸残基之间的轴心距为 0．15nm。

（2）a螺旋结构的稳定主要靠链内的氢键。氢键形成于第一个氨基酸的羟基与线性顺序中第五个氨基酸的氨基之间。氢键环内包含13个原子，因此称这种螺旋为3．6（13）螺旋。

（3）大多数蛋白质中存在的a螺旋均为右手螺旋。 a螺旋的国际表示法，以n s表示。n指每个螺旋中所包含的氨基酸残基数；s指氢键环内共价键所连接的原子数。

2）β折叠结构（β－Pleated sheet）的结构特征

β折叠结构又称为β折叠片层结构，β结构等。β折叠结构的形成一般需要两条或两条以上的肽段共同参与，即两条或多条几乎完全伸展的多肽链侧向聚集在一起，相邻肽链主链上的氨基和羰基之间形成有规则的氢键，维持这种片层结构的稳定。这样的多肽链构象就是β折叠结构。β折叠结构的特点是：

（1）在这种结构中，所有的肽键都参与了链间氢键的形成，氢键与肽链的长轴近于垂直。

（2）在β折叠中，多肽主链是比较伸展的，取锯齿状折叠构象；相邻的两个氨基酸之间的轴心距为 0．35nm。侧链 R交替地分布在片层平面的上方和下方，以避免相邻侧链R之间的空间障碍。

（3）β折叠结构有平行和反平行两种。在反平行的β折叠结构中，相邻肽链的走向相反，但氢键近于平行。在平行的β折叠结构中，相邻肽链的走向相同，氢键不平行。

3）β转角结构，其结构特征是：

也称为β弯曲，β回折，发夹结构，U型转折等。蛋白质分子的多肽链在形成空间构象时，经常会出现180o

的回折（转折），回折处的结构就称为β转角结构。一般有四个连续的氨基酸组成。在构成该种结构的四个氨基酸残基中，第一个氨基酸的验基和第四个氨基酸的氨基之间形成氢键。甘氨酸和脯氨酸易出现在这种结构中；在某些蛋白质，如嗜热菌蛋白酶中有三个连续的氨基酸形成的β转角结构。氢键形成于第一个氨基酸磷基氧和第三个氨基酸亚氨基的氢之间。

13．

l）蛋白质的变性作用：蛋白质因受某些物理的或化学的因素的影响，分子的空间构象破坏，从而导致其理化性质，生物学活性改变的现象称为蛋白质的变性作用。强酸，强碱，剧烈搅拌，重金属盐类，有机溶剂，脉，肌类，超声波等都可使蛋白质变性。

2）蛋白质的沉淀作用：由于水化层和双电层的存在，蛋白质溶液是一种稳定的胶体溶液。如果向蛋白质溶液中加入某种电解质，以破坏其颗粒表面的双电层或调节溶液的pH，使其达到等电点，蛋白质颗粒因失去电荷变得不稳定而将沉淀析出。这种由于受到某些因素的影响，蛋白质从溶液中析出的作用称为蛋白质的沉淀作用。

如重金属盐类、有机溶剂、生物碱试剂等都可使蛋白质发生沉淀，且不能用透析等方法除去沉淀剂而使蛋白质重新溶解于原来的溶剂中，这种沉淀作用称为不可逆的沉淀作用。如果向蛋白质溶液中加入大量的盐类，如硫酸铰，蛋白质的溶解度逐渐下降，以致从溶液中沉淀出来，若用透析等方法除去使蛋白质沉淀的因素后，可使蛋白质恢复原来的溶解状态。此种沉淀作用称为可逆的沉淀作用。

沉淀的蛋白质不一定变性失活，但变性后的蛋白质一般失去活性。

14．小肽。

15．在有机酸如TCA、磺基水杨酸等存在下，绝大多数蛋白质带正电荷；可与酸根负离子形成不溶性复合物而沉淀析出，在临床上，预分析血液中的游离氨基酸的量，向血液中加入 TCA，使蛋白质沉淀，离心取上清液即可用于氨基酸的分析。

有机溶剂如丙酮、乙醇等，可使蛋白质沉淀。因有机溶剂使蛋白质脱水，介电常数降低。应用：制备有活性的酶或蛋白质性质的激素等常用丙酮将材料制成于粉以便于保存；用乙醇抽提制备某些醇溶性蛋白。

SDS：十二烷基硫酸钠，是一种阴离子去污剂，表面带大量的负电荷。可与蛋白质的疏水性基团结合使蛋白质变性。蛋白质分子愈大，结合的SDS量愈多；负电性愈大。因而在电场中的迁移速度不同。SDS－PAGE电泳法测定蛋白质的分子量即根据此原理。在核酸制备中用SDS破坏膜结构，除蛋白、核酸酶等。

盐类：在低盐溶液中，大多数蛋白质的溶解度增加；在高盐溶液中，由于蛋白质分子表面的电荷被中和，破坏了双电层，蛋白质将沉淀析出。不同蛋白质氨基酸组成不同，在不同盐浓度的溶液中溶解行为不同，可用盐析法沉淀蛋白质。

重金属盐类：在碱性条件下，蛋白质带负电，可与重金属离子如汞离子，铅离子结合，形成不溶性的重金属蛋白盐沉淀。因此，长期从事重金属作业的人，应吃高蛋白食物，以防止重金属离子被机体吸收。临床上，常用醋酸铅或硫酸铜沉淀体液中的蛋白质，以分析体液中的氨基酸或其他小分子化合物。

生物碱是植物组织中具有显著生理作用的一类含氮的碱性物质。能够沉淀生物碱的试剂称为生物碱试剂。如单宁酸、苦味酸、三氯乙酸等都能沉淀生物碱，故称它们为生物碱试剂。在酸性条件下，蛋白质带正电荷，可与生物碱试剂，如三氯乙酸的酸根离子结合成为溶解度较小的盐类而沉淀。

“柿石症”的产生就是由于空腹吃了大量的柿子，柿子中含有单宁酸，使肠胃中的蛋白质凝固变性而成为不能被消化的“柿石”。

16.·血红蛋白有两条a链和两条β链组成。血红蛋白的a链和β链与肌红蛋白的构象十分相似，尤其是β链。它们所含的氨基酸种类、数目、氨基酸的排列顺序都有较大的差异，但它们的三级结构十分相似。使它们都具有基本的氧合功能。但血红蛋白是一个四聚体，它的分子结构要比肌红蛋白复杂得多；因此除了运输氧以外，还有肌红蛋白所没有的功能。如运输质子和二氧化碳。

血红蛋白的氧合曲线为S形，而肌红蛋白的氧合曲线为双曲线，S形曲线说明血红蛋白与氧的结合具有协同性。

脱氧血红蛋白分子中，它的四条多肽链的C端都参与了盐桥的形成。由于多个盐桥的存在，使它处于受约束的强制状态。当一个氧分子冲破了某种阻力和血红蛋白的一个亚基结合后，这些盐桥被打断，使得亚基的构象发生改变，从而引起邻近亚基的构象也发生改变，这种构象的变化就更易于和氧的结合；并继续影响第三个、第四个亚基与氧的结合，故表现出S型的氧合曲线。

17．在无水肼存在下，除C端氨基酸外，其他氨基酸均转变为氨基酸酸肼的衍生物，加入苯甲醛，后者又转变为二苯基衍生物，不溶于水。经离心分离，C一端氨基酸在水相，向水相中加入2，4一二硝基氟苯与其反应，可得到相应的2，4一二硝基苯氨基酸，经色谱分析可鉴定之。

18．蛋白质的一级结构决定其高级结构。核糖核酸酶，一条肽链经不规则折叠而形成一个近似于球形的分子。构象的稳定除了氢键等非共价键外，还有4个二硫键。C．Anfinsen发现，在8mol脲素和少量流基乙醇存在下，酶分子中的二硫键全部还原，酶的三维结构破坏，活性丧失。当用透析方法慢慢除去变性剂和疏基乙醇后，发现酶的大部分活性恢复；因为二硫键重新形成。这说明完全伸展的多肽链能自动折叠成其活性形式；若将还原后的核糖核酸酶在8mol脲素中重新氧化，产物只有1％的活性，因为硫氨基没有正确的配对。变性核糖核酸酶的8个硫氢基相互配对形成二硫键的几率是随机的（1/7X1/5X1/3=1／105种可能的配对方式，但只有一种是正确的），实验发现，复性过程中 RNase接与天然RNase相同的连接方式形成二硫键，这是由于蛋白质的高级结构，包括二硫键的形成都是由一级结构决定的。

以上实验说明，蛋白质的变性是可逆的，变性蛋白在一定的条件下之所以能自动折叠成天然的构象，是由于形成复杂的三维结构所需要的全部信息都包含在它的氨基酸排列顺序上，蛋白质分子多肽链的氨基酸排列顺序包含了自动形成正确的空间构象所需要的全部信息，即一级结构决定其高级结构。由于蛋白质特定的高级结构的形成，出现了它特有的生物活性。

19．

1）等电点沉淀法，蛋白质是两性化合物，在等电点时其溶解度最小。不同蛋白质氨基酸组成不同，等电点不同，调节蛋白质混合溶液的pH值，可使他们分次沉淀出。

2）离子交换纤维素层析，常用的纤维素衍生物有CM一纤维素（分子中带有羧甲基基团，一0一CH2一C00H）和DEAE－纤维素（阴离子交换剂，带有二乙氨基乙基基团）。

蛋白质与离子交换纤维素的结合能力取决于彼此间相反电荷基团的静电吸引，在某一pH条件下，不同蛋白质氨基酸组成不同，pI不同，所带的静电荷性质、数量不同，与离子交换纤维素的吸附能力不同。通过改变洗脱液的pH和离子强度，可把不同的蛋白质依次洗脱下来。

3）电泳法（聚丙烯酞胺凝胶电泳、等电聚焦）。

20．Phe-Met-Lys-Gln-Lys-Pro。

21．因细菌含有胶原酶，该酶专一性水解动物的结缔组织，因结缔组织中的主要蛋白质是胶原蛋白，其一级结构中存在一X－Gly－Pro－Y一顺序，允许细菌入侵宿主细胞，而细菌本身无胶原蛋白。

22．

1）赖氨酸或精氨酸取代了正常血红蛋白β链的第六位谷氨酸。导致用胰蛋白酶水解时产生了只有6个氨基酸组成的肽段。

2）在pH8．0时，血红蛋白都带负电荷，应向正极移动。由于异常血红蛋白分子中的第六位变成了一个碱性氨基酸（HbA第六位是 Glu，HbS第六位是 Val）；因此，在 pH8时，HbA所带的净电荷数最多，HbS次之，异常Hb所带的净电荷数最少，向正极移动的速度为：

异常血红蛋白 < HbS < HbA

23．

1）在a螺旋结构中，每一个氨基酸残基的高度为0.15nrn，所以

4．5／0．15=30个 AA

2）30（因每一螺旋要跨膜至少应含30个氨基酸残基）X 7=210个AA, 从其分子量知共含 26 000／110=236个 AA 残基，所以 210／236=89（％）。

24．Ser一Lys一Cys一Phe一Ala

26．因原肌球蛋白为棒状结构，血红蛋白为球状，后者在超速离心场中所受到的摩擦阻力小。

27．

1）柠檬酸合成酶主要存在于线粒体，差速离心法可使线粒体与其他细胞器相互分离。

2）第一次加硫酸铵后离心要上清液，是为了除去杂蛋白；向上清液中再加入硫酸铵，离心要沉淀，因CS在沉淀部分。

3）透析是为了除去硫酸铵，为获得天然构象的CS，用pH7．2的缓冲液透析而不能用水。

4）在分离的样品中，CS分子量最大，故首先被洗出；大多数蛋白质含有色和酪氨酸，在280um下有吸收，故常用此波长检测。

5）说明CS带正电荷，改用高pH缓冲液洗脱，使CS所带电荷的性质改变，易于从阳离子交换柱上被洗脱下来。28．

1）因为二硫键是共价键，这使许多蛋白质结构稳定的基础。因为二硫键使蛋白质多肽链之间形成共价交联，增加了蛋白质的抗张强度、硬度等。如谷蛋白是一种富含二硫键的蛋白质，小麦面团的黏性、弹性即是由于二硫键的存在。乌龟外壳坚硬，是由于它的a角蛋白中大量二硫键的存在。

2）二硫键可防止蛋白质多肽链在不利条件下转变为完全伸展的状态。故在适宜的条件下构象可恢复。

29．是由于疏水基团为避开水相而相互靠近。蛋白质分子中有许多疏水的氨基酸，蛋白质的多肽链在盘绕折叠形成特定的构象时，这些疏水侧链相互靠近趋向于分子内部以减少其与水的界面，这是蛋白质空间构象形成的驱动力之一，称为疏水力或称为疏水的相互作用。

1959年，Kauzmann从热力学的角度对疏水的相互作用进行了分析研究后指出，非极性化合物从水中转移到有机溶剂中时，伴随着熵的增加。设想两个疏水基团原来和水接触，经过变化，两个疏水基团相互接触，除了它们自身的吸引力外，还有将它周围一部分排列整齐的水分子排入自由的水中，使水分子的混乱度增加；由于熵是体系混乱度的衡量，体系越混乱，其熵越大。因此两个疏水基团的相互吸引将伴随着熵的增大。反过来说，由于熵增是自发过程，是一个使体系能量趋于极小即能量上有利的过程，所以疏水的相互作用是熵所驱动的。非极性溶剂、去污剂等可破坏疏水的相互作用，因此是蛋白质变性剂。

30．研究发现，当BPG不存在时，血红蛋白与氧的亲和力强；BPG与血红蛋白结合后可极大地降低血红蛋白对氧的亲

在无氧或暂时缺氧情况下分解代谢的特殊产物。如高原缺氧，心肺功能不全或贫血时，均可使2，3一二磷酸甘油酸

产生增加。血红蛋白和BPG结合后，氧合曲线向右移，因此，BPG的存在使血红蛋白结合氧的能力降低，即释放氧的

量增加，以满足组织的需要。但BPG只影响脱氧血红蛋白与氧的结合能力，不会影响氧合血红蛋白与氧的亲和力。

从血红蛋白的构象看，它的4个亚基相互靠近，分子的中央有1个孔穴。X射线结构分析证实了BPG是结合在这

个孔穴内。在生理pH条件下，BPG带有负电荷，可与附近两条β链上带正电荷的残基如His2，Lys82和His143形

成盐键。加之原来的8个盐键，使血红蛋白处于稳定的不易和氧结合的状态。在氧合血红蛋白中，由于分子中的盐

键被打断，血红蛋白的四级结构发生了相当大的变化，两条β链的H螺旋相互靠近，使分子中央的孔穴变小而不能

容纳BPG分子；同时两条β链末端NH2基之间的距离变大，不能与BPG形成盐键，大大降低了对BPG的亲和力。31．洗脱顺序为：Asp，Gly，Thr，Leu，Lys

32．Glu－Phe－Lys－Pro－Lys

33．因异亮氨酸的β碳原子上有一甲基，干扰了a螺旋结构的形成。在亮氨酸分子中，甲基位于γ碳原子上，远

离主链，不会干扰a螺旋结构的形成。

34．第一次突变时丙氨酸转变成了缬氨酸，因后者的侧链较大，使蛋白质的构象改变；另一次突变后由于异亮氨酸

转变为甘氨酸，甘氨酸的侧链较小（和丙氨酸相似），补偿了第一次突变造成的影响。

35．甘氨酸是20种氨基酸中侧链最小的一个氨基酸。正因为如此，它的存在使多肽链能形成紧密的盘绕折叠（to make tight turns）或相互靠近。

36．有谷氨酸和天门冬氨酸的末端羧基（COO－）能与精氨酸的胍基形成静电吸引；精氨酸的胍基还可作为氢键的供体，与谷氨酸胺、天门冬酰胺、丝氨酸、苏氨酸以及主链的羧基形成氢键。

37．一般来说，蛋白质分子中常出现的氨基酸，如亮氨酸、丝氨酸等，有较多的密码子；而不常出现的氨基酸的密

码子的数目相对较少。如色氨酸、蛋氨酸。这种关系对保持遗传的稳定性具有重要的生物学意义。使DNA由于碱基

组成的改变或由于一个碱基的突变所造成的密码子改变的几率降到最小。

38．

1）β转角结构很可能出现在7位和19位，即脯氨酸残基处。

2）13位和24位的半肽氨酸之间可能形成二硫键。

3）极性、带电荷的氨基酸如 AsP，Gln，Lys一般在分子的表面，而非极性的氨基酸如Ala，Ile可能在分子内部。苏氨酸尽管有极性，但亲水性指数（hydropathy index）接近零，故它可能在分子表面或分子内。

39．因为氨基酸的等电pH值大于a一羧基的pK值，而小于a一氨基的pK值。因此这两个基团都是带电的。

40．此肽是亮氨酸脑啡肽，其氨基酸顺序为：Tyr－Gly－Gly－Phe－Leu。由条件2知，此肽的N端为酪氨酸，由条

件3知，第3位后的氨基酸应为苯丙氨酸。（胃蛋白酶专一性水解带芳香环的氨基酸的氨基参与形成的肽键）

第二章核苷酸和核酸

1．watson－Crick碱基配对中，膘吟环上还有哪些位置可以形成额外的氢键？

3．请写出双链DNA（5'）ATGCCCGTATGCATTC（3'）的互补链顺序。

4．以克为单位计算出从地球延伸到月亮（～320 000km）这么长的双链DNA的质量。已知双螺旋DNA每1000个核苷酸对重IX10-18g，每个碱基对长0．34nm（一个有趣的例子是人体一共含DNA 0.5g）。

5．假定连续5个多腺苷酸序列（polyA）可使DNA产生20°的弯曲。如果两个脱氧腺苷酸串列（dA）5的中心碱基对分别相距（a）10个碱基对，（b）15个碱基对，计算这两种情况下 DNA的净弯曲。假定 DNA双螺旋是 10个碱基对一个螺旋。

6．具有回文结构的单链RNA或DNA可形成发卡结构。这两个发卡结构中的双螺旋部分有何不同？

7．在许多真核生物细胞中有一些高度专一的系统用于修复DNA中的G—T错配。这种错配是由G≡C对变成的，这种专一的G—T错配修复系统对于细胞内一般的修复系统是一种补充，你能说出为什么细胞需要一个专门的修复系统以修复G—T错配的原因吗？

8．解释为什么双链DNA变性时紫外光吸收增加（增色效应）？

9．有两个分离自未知细菌的DNA样品，它们各含32％和17％的腺嘌呤碱基。你估计这两种细菌DNA各自所含的腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶的比例是多少？如果这两种细菌中的一种是来自温泉，哪一种菌应该是温泉菌，为什么？

11．画出下列核酸成分的结构及它们在水中的溶解度顺序（从最易溶到最难溶）：脱氧核糖、鸟嘌呤、磷酸。请说明这些成分的溶解度如何与双链DNA的三维结构相协调。

12．外切核酸酶是能够从多核苷酸的一端逐个地切断磷酸二酯键产生单核苷酸的酶。用蛇毒磷酸二酯酶部分降解（5'）GCGCCAUUGC（3'OH产生的产物是什么？

13．当环境不再有利于活细胞代谢时，细菌形成内生孢子。例如土壤细菌枯草杆菌，当一种或多种营养素缺乏时，它们开始孢子化过程，终产物是一种小的代谢休眠状态的结构，这种孢子能不定期地存活下来，没有可检出的代谢活动。孢子在整个休眠期间（可以逾越1000年）有防止积累潜在的致死突变的机制。枯草杆菌孢子有着比生长细胞强得多的对热、紫外射线、氧化剂这些引起突变的因子的抵抗能力。

A）防止DNA损伤的一个因素是孢子大大减少了水的含量，这种因素能减少哪些类型的突变？为什么？

B）内生孢子有一类被称作小酸溶性蛋白（SASP S）的蛋白，它们能结合于DNA防止环丁烷类二聚物的形成。什么因子造成DNA环丁烷嘧啶二聚物的形成？为什么细菌孢子要有防止它们形成的机制？

14．大肠杆菌噬菌体 T2 DNA的分子量为 120 X 106，它的头部长约210nm，假定每核苷酸对的分子量为650，计算T2DNA 的长度及它的长度和头部长度的比。

15．噬菌体M13 DNA它的碱基组成是A，22％；T，36％；G，21％；C，20％，这个碱基组成说明 M13 DNA具有什么特点？

16．已知最简单的细菌——生殖道支原体的全部基因组是一个含有580 070碱基对的环形DNA分子。计算这个DNA分子的分子量和它在松弛状态时的周长。这种支原体染色体的Lk。是多少？如果它的σ＝一0．06它的Lk是多少？17．从大鼠肝脏分离得到的一个酶有192氨基酸残基，并且已知它是由一个1440bP的基因编码的。解释这个酶的氨基

18．一个共价闭合环形DNA分子，当它处于松弛状态，它的Lk＝500，这个DNA分子大概有多少个碱基对？出现下列情况，这个DNA分子的连系数将发生什么变化？1）与一种蛋白复合物结合形成一个核小体；2）DNA的一条链被切断；3）补加ATP和DNA旋转酶（DNA gyrase）；4）双螺旋 DNA被热变性。

19．噬菌体λ感染大肠杆菌细胞的一种方式是把它的DNA整合（integration）进人细菌染色体。这个重组过程的成功和大肠杆菌染色体DNA的拓扑学具有相关性。当大肠杆菌染色体DNA超螺旋密度大于一0．045时，整合的可能性小于20％；当σ值小于一0．06时，这种可能性大于 70％。分离自一大肠杆菌培养物的一段 DNA长 13 800bp，其 Lk 为1222，计算这段DNA的σ值，估计噬菌体λ感染这个培养物的可能性。

20．解释为什么负超螺旋的B型DNA可以有利于Z－DNA的形成。

21．从细胞中获得染色质用能降解DNA的内切酶作轻微处理后，并除去所有的蛋白质，把所得的DNA样品用于琼脂糖凝胶电泳分析，电泳结果表明，DNA形成较宽的有规律的梯状区带，各带的分子量是200bP，400bP，600bP，800bP??。这个凝胶电泳结果说明什么问题？为什么DNA区带不敏锐？

22．酵母人工染色体（YAC）被用于在酵母细胞中克隆大的DNA片断。三种什么样的DNA顺序可以保证YAC在酵母细胞内的复制和繁殖？

23．何谓分子杂交？核酸杂交技术的分子基础是什么？

24．某ATP样品在260nm测的吸收值为1，由表中查知其摩尔消光系数（ε）为15．4X103，求此样品中ATP的含量？设比色杯的厚度为Icm。

25．一双链DNA的一条链中的［A］=0．3，［G］=0．24，问：

1）该条链中的［T］和［C］是多少？

2）该条链的互补链中，［T］、［C］、［A］和［G］应是多少？

26．举例说明能使核酸的化学结构发生改变的物质及其作用机理？

27．DNA对紫外光的吸收是由分子内的什么基因造成的？变性核酸和天然核酸的紫外吸收有什么区别？

28．核酸有几类？它们在细胞中的分布、功能如何？

29．什么是回文顺序和镜像重复结构？二者结构上的特征是什么？

30．tRNA在二级结构上有什么特征？

31．什么是DNA的熔解温度（Tm）？含60％（G—C）对的DNA与含40％（G—C）对的DNA的熔解温度有什么区别？33．简述化学法和双脱氧末端终止法进行DNA序列测定的原理和基本操作方法。

34．写出下列DNA序列互补链的顺序，标出两条链的3'端，找出其中的回文结构部分，指出对称点。“一GATCGAATTCATGCC—”

35．请举出两种区分DNA和RNA的方法。

36．用二苯胺法测定DNA，必须用同源的DNA作为标准样品吗？为什么？

37．为什么说碱基堆积作用是一种重要的稳定核酸三维结构的力？

38．20世纪中叶，科学家如何证明DNA是细胞中携带遗传信息的主要物质？

39．与 B型 DNA比较，Z型 DNA结构的特征是什么？

40．为什么DNA含有胸腺嘧啶而不含尿嘧啶？

41．何谓DNA拓扑异构酶？DNA拓扑异构酶的类型及作用特征是什么？

42．何谓超螺旋DNA？

43．何谓修饰核苷？举两例说明常见的修饰核苷的种类。

44．什么是核酸的变性？变性核酸有哪些特征？

45．何谓DNA的复性？变性后的DNA都能复性吗？

1．A、G的N7，N3

3．其互补链为：（5'）GAATGCATACGGGCAT（3'）

4．因为每 1000个核苷酸对重 IX 10-18g，每个碱基对长 0．34nm，DNA的长度为：

320000km＝32X107m＝32X1016nm

32X1016nm／0．34nm＝94．12X1013kb

94．12X1013kbX10-18＝94．12X10-5（g）

5．

1）－dAA－10bp－dAA－，因 polyA弯曲方向相同，两个弯曲度之和为40°。

2）dAA一15bp－dAA一，因polyA弯曲方向相反，互相抵消，故为0°。

6．RNA中的螺旋为A型螺旋，DNA中的螺旋为B型螺旋。

7．真核细胞的DNA分子中，约5％的胞嘧啶是甲基化的，即为5一甲基胞嘧啶；后者可自发脱氨基形成T（胸腺嘧啶）导致G—T错配，这是真核细胞中最常见的错配对形式。因此细胞要有一个专门修复G—T错配的系统，以保证遗传信息的稳定性。

8．物质在溶剂化、取代反应、氢键断裂等变化时会改变对光的吸收。DNA变性时氢键被打断，并影响碱基堆积，因而造成对紫外光吸收的增加。

9．DNA1中，因含有32％的A，所以应含有32％的T；而G＝C＝（1一64％）／2＝18％；DNA2中，因含有17％的 A，所以应含有 17％的 T；而 G＝C＝（1一34％）／2＝33％；DNA1的G－C含量比DNA2的小，推知其Tm值小于DNA2，DNA2应是温泉菌。

11．结构未画出（省略）。三者的溶解性为：磷酸最大，脱氧核糖次之，鸟嘌呤最小。磷酸和核糖极性大，它们在双螺旋的外面相间通过磷酸二酯键连接成DNA主链。碱基是疏水性的，位于双螺旋的内部。

12．蛇毒磷酸二酯酶是一种核酸外切酶，可作用于DNA和RNA。从3'－OH端开始逐个切下 5'一核苷酸，每作用一次产生一个比原核酸链少一个核苷酸的DNA或 RNA片段。故产物有9个。

13．

1）大多数代谢反应需要水，其中也包括突变反应。若孢子中的含水量降低，则导致突变的酶的活性降低，使非酶促

2）紫外光可导致环丁烷型嘧啶二聚物的形成。因枯草杆菌是一种土壤细菌，孢子可散落在土壤的表面或弥散在空气中。因此易长时间受到紫外线的照射。因此，细菌孢子要有防止环丁烷型嘧啶二聚物形成的机制。

14．120X106／650＝18．5 X 104bp 18．5X104bpXO．34nm＝6．3X104nm

6．3X104nm／210＝300 即 T2DNA的长度是头长的 300倍

15．因[A]≠[T]，［G］≠［C］，MI3 DNA应该是单链 DNA分子。

16．

l）分子长度：580 070X0．34nm=197 223．8nm=197um

2）分子量：650／每对核苷酸X 580070＝3．77X108

3）Lk。一580 070／10．5＝55 245

4）σ＝－0．06，说明该DNA6％被解旋

其 Lk为：55 245十［55 245 X（一0．06）］＝55 245—3315＝51 930

17．实际为该酶编码的核苷酸残基数为：192 X 3＝576nt，而基因实际长度为1440bp，这个事实表明，这个真核基因内含内含子顺序，前导顺序或信号顺序。它们在代谢过程中被剪除。

18．Lk＝500，这个DNA分子的碱基对总数为5250bp。

l）Lk值不变 2）Lk变成不定数

3）Lk减少 4）Lk不变

19．σ＝（Lk－Lk。）／Lk o Lk o＝13 800／10．5＝1314；

σ＝（1222一1314）／1314＝一0．07，感染的可能性大于70％。

20．因为Z型DNA的Lk值为负值，负超螺旋处于解螺旋，螺旋不足状态；且负超螺旋DNA是一种较高能量的分子状态，因此有利于Z－DNA的形成。

21．这个结果表明，染色质的结构单位DNA长约200bp。当用内切酶处理染色体时，切点在一定范围之内变化，故DNA 电泳区带不敏锐。

22．着丝粒DNA、端粒DNA、复制原点（大肠杆菌细胞中 DNA复制的原点称为 ori C。真核细胞中DNA复制的原点称为自体复制子，缩写为ARS）。

23．将不同来源的DNA样品或DNA与RNA放在一起，热变性后使其缓慢地冷却，若这些异源的核酸分子之间在某些区段有相互补的顺序，在退火过程中会形成杂合的双链，这个过程称为分子杂交。杂交的双链螺旋分子称为杂交分子。杂交分子只有在种属比较近的物种之间才有可能形成。因为分类学上相近的生物，DNA分子往往具有某些相互补的碱基序列。

核酸杂交技术的分子基础是互补碱基的配对结合。不同来源的DNA或RNA，一起加热变性后再缓慢冷却，若这些异源DNA之间或RNA之间，或DNA和RNA之间有互补的核苷酸序列时，在退火过程中会形成杂交分子，即所谓的分子杂交。24．A260nm＝ε XсX L，с＝A260nm/εX L=6．49X10-5（m）

25．根据碱基等比规律，［A］＋〔G〕=[T]+［C］

1）［T］＋[C]=1—0．3—0．24=0．46

2）T=0．3 C=0．24，A＋G=0．46

26．

1）脱氨基作用，核酸分子中有些碱基的环外氨基会发生自然的丢失（脱氨）。

2）脱氧核苷酸碱基和戊糖之间糖苷键的断裂。DNA在 pH 3的溶液中保温会使嘌呤全部丢失产生一种叫“无嘌呤酸”的衍生物。

3）紫外光可以诱导两个乙烯基团缩合成环丁烷，类似的反应也可以发生在核酸的两个相邻的嘧啶（尤其是胸腺嘧啶残基）之间，从而形成嘧啶二聚物。

4）工业生产产生的活性化学物对环境的污染也可能导致 DNA的损伤，如（1）脱氨试剂，特别是亚硝酸或者是能被代谢成亚硝酸和亚硝酸盐的化学合物；（2）所有烷基化剂（如二甲基硫酸酯，能甲基化鸟嘌呤残基产生O6一甲基鸟嘌呤，使它不能和胞嘧啶配对）。

27．嘌呤碱和嘧啶碱、变性核酸的紫外吸收值比天然核酸的大，因增色效应。

28．核酸有两种：核糖核酸和脱氧核糖核酸。核糖核酸主要存在于细胞质中，但细胞核中也有，如小核RNA、核不均一性RNA。细胞质中的RNA主要有核糖体RNA，信息RNA（mRNAs）和转移RNA（tRNA）三种。核糖体RNA（rRNAs）是核糖体的结构成分。核糖体由大、小两个亚基组成，每个亚基都含有一个相对分子量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子。真核生物和原核生物的核糖体，其rRNA分子数和分子量也不同。信息RNA是携带一个或几个基因信息到核糖体的核酸，它们指导蛋白质的合成。转移RNA是把mRNA中的信息准确地翻译成蛋白质中氨基酸顺序的适配器（adapter）分子。除了这些主要类型的RNA外，还有许多专门功能的RNA，如线粒体RNA、叶绿体RNA和病毒RNA等。

脱氧核糖核酸，主要存在于细胞核，但细胞质中也有，如线粒体DNA、叶绿体 DNA等，此外还有质粒DNA和一些病毒DNA等。DNA的功能是储存遗传信息。

29．所谓回文顺序，就像一个单词，一个词组或一个句子，它们从正方向阅读和反方向阅读，其含义都一样。例如：ROTATOR和NURSESRUN。这个名词被用于描述碱基顺序颠倒重复，因而具有二倍对称的DNA段落。DNA分子上的回文结构就是反向重复顺序；这样的顺序具有链内互补的碱基顺序，故在单链DNA或RNA中能形成发卡结构；在双链DNA内能形成十字架结构。如果颠倒重复存在于同一条链，则这种顺序叫做镜像重复，镜像重复在同一条链内不具有链内互补顺序，因此不能形成发卡结构和十字架结构。

30．这是由tRNA的特征性二级结构决定的，其结构特征如下。

1）由一条核糖核苷酸链组成，由于多核苷酸链的自身回折，使链内可配对的碱基之间通过氢键形成碱基对，构成了分子内的螺旋区；而不配对的碱基形成环状突起，这些环状突起好像是三叶草的三片小叶，而与环状突起相连的双螺旋区构成了三叶草的叶柄，故称tRNA的二级结构为三叶草型结构。

2）根据tRNA分子结构中各部分的功能及碱基组成的特征，tRNA的三叶草结构可分为几个主要的部分（结构区）。

（1）3'端有 CCA顺序，在所有的 tRNA分子中，3'端均为 CCA。在蛋白质生物合成中，tRNA充当搬运工，每种特定的tRNA所搬运的氨基酸就挂在 3'羟基上。故称3'端为氨基酸臂。

（2）TΨ C环，该环内含有 TΨC（54～56位氨基酸）顺序而得名。T为胸腺嘧啶核糖核苷酸，Ψ为假尿嘧啶核苷酸，该环与核糖体的结合有关。

（3）反密码臂（anticodon arm），因含反密码子而得名。密码与反密码之间有互补配对的关系。密码子存在于mRNA分子上，在mRNA链上，每三个相邻的核苷酸为一种氨基酸编码，代表了一种氨基酸。这三个相邻的核苷酸被称为一个密码子，简称密码。如丙氨酸的密码是GCC，搬运丙氨酸的tRNA分子中的反密码臂中，含有IGC顺序，被称为反密码子。

（4）二氢尿嘧啶臂（DHU臂），因该环中含有两个DHU而得名。该环也与核糖体的结合有关。

（5）额外臂（extra arm），它处于 TΨC臂和反密码子臂之间，在不同的 tRNA分子中，该臂所含的核苷酸数目不同，这可以作为 tRNA分类的指标。

31．DNA的变性发生在狭窄温度区间，DNA的变性伴随着紫外吸收的增加。当紫外吸收增加值达总增加值一半时的温度称为该DNA的熔解温度。含较高（G—C）百分含量的DNA，其Tm值也高。

33．这两种DNA序列分析的基本原理是把DNA变成在不同碱基的核苷酸处打断的四套末端标记的DNA片断。每套DNA 片断打断的位置位于一种特异碱基。例如：一个具有pAATCGACT的 DNA顺序，如果一个反应能使 DNA在 C处打断就会产生 PAATC和pAATCGAC两个片断。一个能使 DNA在 G处打断的反应仅产生一个 PAATCG片断。因此，当相应于 4个不同碱基产生的四套 DNA片断并排进行电泳分离时，它们产生一个可以直接读出DNA顺序的梯状区带。双脱氧末端终止法（Sanger法）应用得更广泛，因为技术上比较简单。这种方法是用酶法合成与被分析链互补的DNA链。

35．

1）根据颜色反应，RNA与地衣酚试剂反应产生亮绿色，DNA无此反应

2）RNA可被 RNaseA水解，DNA不能被该酶水解

36．不，该法根据脱氧核糖的存在。

37．嘌呤和嘧啶具有疏水性，在细胞所具有的中性pH，它们比较难溶于水。在两个碱基如金属圆币一样上下平行堆积时，碱基之间产生疏水堆积作用。这是两个碱基之间互相作用的两种重要方式之一。这种堆积作用综合了范德华（van der Waals）引力和偶极作用两种作用力。这种堆积降低了碱基和水的接触，是一种重要的稳定核酸三维结构的力。38．1944年，Oswald T．Avery等人发现，从有毒肺炎双球菌菌株抽提的 DNA能使无毒性的同类菌株转化成有毒茵株。于是Avery和他的同事得出结论：抽提自有毒菌株的DNA带有使无毒菌株转化成有毒菌株的可遗传信息。他们还发现，把 DNA样品用蛋白酶处理不破坏DNA的转化活性，但是使用脱氧核糖核酸酶处理（破坏DNA的酶， DNase）则可使 DNA 失去这种活性。

1952年由 Alfred D．Hershey和 Meatha Chase所作的实验独立地提供了 DNA携带遗传信息的第二个证据。他们用放射性同位素32P标记噬菌体 DNA的磷酸基因；用32S标记噬菌体蛋白质衣壳的含硫氨基酸（注意DNA不含硫元素，而噬菌体蛋白不含磷）分别感染未标记的细菌悬浮物。然后，感染了噬菌体的细菌细胞置切碎器（Blender）中搅拌，以使病毒衣壳离开细菌，并用离心法使空病毒衣壳与细胞分离。发现感染了32P标记噬菌体的细胞含32P，表明病毒 DNA 已进入细胞而病毒蛋白质外壳不含放射性。用同样方法处理感染了用35S标记的病毒的细胞发现不含放射性，但病毒衣壳含35S 。感染的病毒能复制子代，说明使病毒复制的遗传信息是由DNA导入的，即是病毒颗粒中的含磷DNA，而不是含硫的病毒蛋白质外壳进入细胞，因此是DNA提供了遗传信息完成了病毒的复制。

39．最明显的区别在于它是左手螺旋的。每个螺旋有12个碱基对，每个碱基对上升0．37nm，DNA的主链取 Z字形。有一些核苷酸顺序较易于形成 Z型结构。主要的例子是嘌呤和嘧啶碱基取相间排列的顺序，特别是C，G相间或5一甲基胞嘧啶与鸟嘌呤相间的顺序。和B型DNA相比较，Z型DNA显得又细又长。

40．胞嘧啶的脱氨产物尿嘧啶很容易被作为DNA的外来物而被DNA修复系统除去。如果DNA本来就含有尿嘧啶，则由胞嘧啶脱氨产生的尿嘧啶的识别就会很困难，因为保留下来的尿嘧啶就会在复制期间与腺嘌呤配对导致DNA顺序的永久性改变。胞嘧啶的脱氨作用会逐渐地导致G三C碱基对的减少和A＝T配对的增加，经过千万年以后，胞嘧啶的脱氨作用会排除G三C碱基对及含有它的遗传密码。在DNA中含有胸腺嘧啶可能是进化过程中的关键转变点，它使得遗传信息的长期储存成为可能。

41．能够增加或减少DNA超螺旋程度的酶称为DNA拓扑异构酶。它们的作用是催化DNA拓扑连系数的改变。DNA拓扑异构酶可以分成两大类：一次作用改变一个拓扑连系数的酶称为I型DNA拓扑异构酶；一次作用改变（增加或碱少）两个拓扑连系数的酶称为II型DNA拓扑异构酶。I型DNA拓扑异构酶作用的方式是临时性地切开双链DNA中的一条链，使切口的一端围绕未切割链旋转一圈，并重新连接切口。因此，这类DNA拓扑酶每次作用改变DNA分子的拓扑连系数为l。II型DNA拓扑异构酶同时切开 DNA的两条，因此，一次作用改变 DNA分子的拓扑连系数为 2。

在大肠杆菌细胞中起码有四种不同的拓扑异构酶（I一IV）。I型 DNA拓扑异构酶（拓扑异构酶I和III）能使DNA连系数增加而松弛负超螺旋DNA。一种细菌II型DNA拓扑酶，即 DNA拓扑酶 II或称 DNA旋转酶（gyrase），能把负超螺旋导入 DNA（减少Lk）。它使用ATP作为能源。

真核生物细胞也含有I型和II型DNA拓扑酶，真核细胞的拓扑异构酶I和III都属于 I型。两种真核 II型 DNA 拓扑酶 IIα，IIβ在既能够松弛负超螺旋也能松弛正超螺旋，但是它不能导入负超螺旋。

42．超螺旋是由于DNA螺旋不足或过分螺旋而使DNA分子两条链带有结构张力造成的。螺旋不足是指一个DNA分子它两条链的互相缠绕次数低于它处于松弛状态，或者说处于B型结构状态的缠绕次数（或称螺旋数，每10．5个碱基对一螺旋）。为了维持超螺旋状态，DNA分子必须是闭合环形的，或者DNA链两端和蛋白质相结合。由螺旋不足造成的超螺旋定义为负超螺旋。负超螺旋是用一个拓扑学参数——连系数（limking number，Lk）来定量的。一个处于松弛状态的共价闭合环形DNA分子的连系数被用作参比值Lk o。它在数值上等于这个DNA分子所含碱基对数目除以 10．5。DNA 分子超螺旋的程度是由一个称为超螺旋密度（σ）的数值来衡量的。σ＝（Lk—Lk。）／Lk。，一般认为细胞内DNA 的超螺旋密度在一0．05—一0．07之间。这表明细胞内DNA有5％～7％的螺旋不足。DNA的负超螺旋状态有利于 DNA 双链的分开，以便进行 DNA的复制和基因的转录。负超螺旋DNA中的互缠式超螺旋存在于溶液中，整体结构是细长的。另一种负超螺旋叫做线圈型超螺旋，它比互缠式超螺旋要致密得多，在细胞中DNA主要以线圈式超螺旋存在。

43．修饰核苷，也称为稀有核苷，是核苷分子中的碱基或核糖被修饰后所得的产物。常见的修饰核苷有三种：a．含有稀有碱基的核苷，如二氢尿嘧啶核苷（DHU）（RNA中）；

b．含有修饰核糖的核苷，取代基符号放在核苷符号的右边，如 2'－O－甲基鸟苷，Gm，N4，2'－O一二甲基胞苷（m4Cm）；

44．天然核酸受到某种因素的影响，使维持核酸高级结构稳定的力，如氢键断裂，碱基堆积力不复存在，成为单连的无规则线团状结构的过程，称为变性作用。即核酸双螺旋结构的破坏。变性作用主要是由于核酸二级结构的破坏，不涉及一级结构的变化，即磷酸二酯键没有被破坏。因此，凡是能破坏氢键、离子键和碱基堆积力的因素都能导致双螺旋结构的破坏而使核酸变性。尿素、胍盐类、甲酸胺、紫外线、高温等均可使核酸变性。此外，如加热、过酸或过碱的环境都可引起核酸的变性。

核酸变性后，导致一系列物理化学性质的改变，生物学活性丧失，分子的对称性增加，沉降系数增加，浮力密度升高，粘度下降，变性核酸，因碱基外露，ε（p）值升高，称为增色效应。即变性核酸的ε（p）值升高的现象称为增色效应。这是跟踪测定DNA和RNA变性的一种最为简便的方法。核酸分子的ε（p）值均较其所含的核苷酸的ε（p）值的总和要低，这一现象称为减色效应。减色效应的发生是由于碱基堆积的结果。

45．变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性。变性DNA能否复性以及复性速度的快慢受核酸溶液中盐的浓度和复性的温度的影响。复性溶液中必须有足够的盐的存在，以消除两条链中磷酸基因之间的静电斥力。复性的温度必须适中，温度太低会减少互补连之间的碰撞机会，但温度太高或接近T M值，碱基不易配对，一般复性的温度维持在比 Trn值低 20～25o C较合适。

DNA由于是双分子历程，因此复性速度微分dC/dT与DNA浓度（以摩尔核苷酸残基为单位）平方成正比，即一dC ／dt＝kC2，此式积分得：C／c。＝1／1＋kC。t。当反应完成一半时，即令 C／c。＝ 1／2，上式整理得：C。t1／2＝1／k＝K，此式表明一个 DNA溶液复性常数K等于DNA初始浓度是反应完成一半所需时间的乘积，即C。t1／2，K值或C。t1／2依赖于DNA分子长度；DNA分子量越大，复性所需时间越长；因此，C。t1／2可以作为一个物种基因组长度的一种度量。

第三章酶化学

1．试比较酶与非酶催化剂的异同点。

2．解释酶作用专一性的假说有哪些？各自的要点是什么？

3．酶的习惯命名法的命名原则是什么？

5．已知丙氨酸是某酶的底物结合部位上的一个氨基酸；一次突变丙氨酸转变为甘氨酸，但酶活性没有受到影响。在另一次突变时，丙氨酸变成了谷氨酸，使该酶的活性明显丧失，请分析原因。

6．在一酶促反应中，若底物浓度为饱和，并有一种抑制剂存在，问：

1）继续增加底物浓度，2）增加抑制剂浓度，反应速度将如何变化？为什么？

8．何谓共价调节酶？举例说明其如何通过自身活性的变化实现对代谢的调节。

10．举例说明酶的专一性及其研究意义是什么？

12．下表数据是在没有抑制剂存在或有不同浓度的抑制剂存在时测得的反应速度随底物浓度变化的情况：1）无抑制剂存在时，反应的最大速度和Km是多少？

2）若有2mmol的抑制剂存在，反应的最大速度和Km又是多少？该抑制剂属于何种类型的抑制作用？EI复合物的解离常数是多少？

3）若有100mmol的抑制剂存在，最大反应速度和Km又是多少？该种抑制剂属于何种类型的抑制作用？EI复合物的解离常数是多少？

13．举例说明酶的竞争性抑制作用及其研究意义。

16．酶原及酶原激活的生物学意义是什么？

17．为什么吸烟者患肺气肿的可能性较大？

18．从一级结构看，胰蛋白酶含有13个赖氨酸和2个精氨酸，为什么胰蛋白酶不能水解自身？

20．以E．coli天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）为例说明变构酶的结构特征及其在代谢调节中的作用？

21．虽然凝血酶和胰蛋白酶的性质有许多相似之处，但胰蛋白酶原经自身催化可转变为胰蛋白酶，而凝血酶原不能，为什么？

22．何谓同工酶？举例说明其分子结构的特征及研究意义？

23．胰蛋白酶原的第2，3，4，5位氨基酸都是天门冬氨酸，这一结构特征的意义是什么？

24．为什么胰脏酶原激活过程中产生的肽链的C一末端氨基酸一般是精或赖氨酸？

27．为什么说N一磷乙酰基L一天门冬氨酸（PALA）是研究天门冬氨酸转氨甲酸酶（AT－Case）性质的特异性试剂？28．碱性磷酸酶水解 1一磷酸葡萄糖产生葡萄糖和磷酸。若用18O标记的水作为底物，18O将掺入到葡萄糖还是磷酸分子中？

29．何谓中间产物学说？有哪些证据可以说明ES中间复合物的存在？

30·胰凝乳蛋白酶的竞争性抑制剂是β苯基丙酸盐，它可保护酶活性部位的组氨酸（His57）不被烷基化修饰，而非竞争性抑制剂却不能，为什么？

31．为什么胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和羧肽酶A都不能水解脯氨酸参与形成的肽键（一X－Pro－）？

1．酶具有一般催化剂的特征，如用量少而催化效率高；凡催化剂都能加快化学反应的速度，而其本身在反应前后没有结构和性质的改变；催化剂只能缩短反应达到平衡所需的时间，而不能改变反应的平衡点，酶亦如此。然而酶是生物大分子，具有其自身的特性，如1）催化效率高，2）酶的催化活性可被调节控制，3）具高度专一性等。

2．

1）锁钥学说：是德国著名有机化学家，Emil Fisher提出来的。他认为酶像一把锁，酶的底物或底物分子的一部分结构尤如钥匙一样，能专一性地插入到酶的活性中心部位，因而反应发生。

2）三点附着学说：该学说是A．Ogster在研究甘油激酶催化甘油转变为磷酸甘油时提出来的。其要点是：立体对映体中的一对底物虽然基因相同，但空间排布不同；那么这些基团与酶活性中心的有关基团能否互相匹配不好确定。只有三点都相互匹配时，酶才能作用于这个底物。

以上两种学说都把酶和底物之间的关系认为是“刚性的”，只能说明底物与酶的结合，不能说明催化。因此属于“刚性模板”学说。

3）诱导楔合假说：1958年，Koshland提出了诱导楔合理论。该学说的要点是：酶活性中心的结构具有可塑性，即酶分子本身的结构不是固定不变的。当酶与其底物结合时，酶受到底物的诱导，其构象发生相应的改变，从而引起催化部位有关基团在空间位置上的改变；以利于酶的催化基团与底物的敏感键正确的楔合，形成酶一底物中间复合物。3．习惯命名的原则是：

1）根据催化的底物命名，如蛋白酶，淀粉酶等；

2）根据所催化的反应性质命名，如脱氢酶，转氨酶，脱羧酶等；

3）有些酶的命名是既根据所催化的底物，又根据所催化的反应性质。如琥珀酸脱氢酶，乳酸脱氢酶等；

4）有些酶的命名，除了上述原则外，再加上酶的来源及酶的其他特征，如胃蛋白酶，碱性磷酸酶等。

习惯命名法简单、易懂，应用历史较长，但缺乏系统性。

5．因丙氨酸、甘氨酸都是中性氨基酸，且侧链较小，而谷氨酸是酸性氨基酸，侧链较大；谷氨酸的酸性侧链可能使酶蛋白的构象发生改变，而导致酶活性的丧失；或者是谷氨酸的酸性侧链于扰了酶与底物的结合。

6．

1）继续增加底物浓度，若为竞争性抑制剂则反应速度升高或不变化。若为非竞争性抑制剂则反应速度不变。

2）增加抑制剂浓度，因底物为饱和状态，若该抑制剂为竞争性抑制剂，反应速度下降或不变化；若为非竞争性抑制剂，反应速度不变或下降。

不必考虑反竞争性抑制作用和不可逆的抑制作用。

8．共价调节酶，也称为共价修饰酶，是一类在其他酶的作用下，对其结构进行共价修饰，而使其在活性形式与非活性形式之间互相转变的酶。如糖原磷酸化酶。它的活性形式是糖原磷酸化酶a，可催化糖原的磷酸解反应。酶的非活性形式是磷酸化酶b。磷酸化酶b在其激酶的作用下，每个亚基上的第14位丝氨酸残基接受ATP提供的磷酸基被磷酸化。两分子被磷酸化的磷酸化酶b形成四聚体的磷酸化酶a。磷酸化酶a在磷酸化酶磷酸酶的作用下脱去磷酸基又可转变为磷酸化酶b。因此，糖原磷酸化酶的活性形式和非活性形式之间的平衡，使磷酸基共价地结合到酶上或从酶上脱下，从而控制调节着磷酸化酶的活性，进而调节控制着糖原分解的速度。

10．酶的专一性，也称特异性，是指酶对其所催化的反应或反应物有严格的选择性。一种酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质，而一般催化剂无此现象。如蛋白质、脂肪、淀粉都可被酸水解，但若用酶水解，蛋白酶只能水解蛋白质，脂肪酶只能水解脂肪。又如脉酶，只催化尿素的分解，尿素分子的轻微改变，该酶都不能作用。D －氨基酸氧化酶只能催化D型氨基酸的氧化脱氨基作用，而不能催化L－氨基酸的氧化脱氨基。这种具有高度专一性的酶及有关多酶体系的存在，是生物体新陈代谢得以有条不紊地顺利进行的重要保证。如果没有专一性的酶的存在，生物体内物质有规律的代谢过程就不存在，生命活动也就不存在，如由于某种酶的缺陷所导致的疾病，苯丙酮酸尿症，就是由于苯丙氨酸羟化酶的缺陷使苯丙氨酸不能转变为酪氨酸，苯丙氨酸只能通过转氨基作用代谢产生了较多的苯丙酮酸所致。

13．有些抑制剂的结构和某种酶底物的结构类似，它可与底物竞争，与酶的结合；当它与酶的活性中心结合后，底物就不能与酶结合；若底物先与酶结合，抑制剂就不能与酶结合；故在反应体系中若有竞争性抑制剂存在时，抑制剂与底物竞争与酶的结合，从而影响了底物与酶的结合，使反应速度下降。

磺胺类药物就是根据酶的竞争性抑制作用的原理而设计的。由于某些细菌的生长繁殖，必须对氨基苯甲酸以合成叶酸；磺胺类药物的基本结构是对氨基苯磺胺衍生物，与对氨基苯甲酸的结构相似，可与对氨基苯甲酸竞争与叶酸合成酶结合，导致叶酸合成受阻，进而影响核普酸和核酸的合成。人体能直接利用食物中的叶酸，细菌则不能直接利用外源的叶酸。

又如，别嘌呤醇可治疗“痛风症”也是根据酶的竞争性抑制原理（见11章）。

16．有些酶，如消化系统中的各种蛋白酶，以无活性的前体形式合成和分泌，然后输送到特定的部位；当功能需要时，经特异性蛋白酶的作用转变为有活性的酶而发挥作用。此外还有执行防御功能的酶。这些不具催化活性的酶的前体称为酶原。如胃蛋白酶原，胰蛋白酶原和胰凝乳蛋白酶原等。

特定肽键的断裂所导致的酶原激活在生物机体中广泛存在，是生物体中存在的重要的调控酶活性的一种方式。哺乳动物消化系统中的几种蛋白酶以无活性的酶原形式分泌出来，使其达到特定的部位后发挥作用，这具有保护消化道本身的生物学意义。如果酶原的激活过程发生异常，将导致一系列疾病的发生。出血性胰腺炎的发生就是由于蛋白酶原在未进入小肠时就被激活，激活的蛋白酶水解自身的胰腺细胞，导致胰腺出血、肿胀、腹部严重疼痛并伴有恶心呕吐等症状。

17．al一抗胰蛋白酶，也称为 al一抗蛋白酶，能与弹性蛋白酶的活性部位不可逆结合而使酶失活。因此它的存在可保护组织免受弹性蛋白酶的水解作用。由于它对弹性蛋白酶的抑制作用大于对胰蛋白酶的抑制作用，所以al一抗胰蛋白酶应称为抗弹性蛋白酶；当弹性蛋白酶的活性不能有效地控制时，它将水解肺泡中的弹性蛋白而导致肺气肿。有的肺气肿患者 C型突变体）血清中该抑制剂的水平很低，仅为正常人（纯合子）的15％。其结果是，过量的弹性蛋白酶消化弹性纤维及其他的结缔组织蛋白质而导致肺气肿。该病患者肺泡的弹性比正常人小，造成呼吸困难。吸烟者患肺气肿的可能性较大，其原因是：吸烟使抑制剂分子中Met358被氧化；该蛋氨酸是弹性蛋白酶与抑制剂结合所必须的氨基酸。蛋氨酸的侧链是一种引诱剂（bait），可选择性的诱捕弹性蛋白酶。蛋氨酸氧化后的产物，蛋氨酸亚飒，不能诱捕弹性蛋白酶，不能保护组织免受弹性蛋白酶的水解作用而导致肺气肿。

18．因为胰蛋白酶分子的构象是高度折叠的，赖和精氨酸被埋于分子内部，且远离酶的活性部位。

20．别构酶一般为寡聚酶，含有两个或多个亚基。每个亚基上都有活性部位。别构酶通过酶分子本身构象的变化来改变酶的活性。别构酶分子中除活性中心外，还有别构中心；它们可能存在于同一个亚基的不同部位上，也可能存在于不同的亚基上；若为后一种情况，存在别构中心的亚基一般为调节亚基。别构酶的活性中心负责对底物的结合与催化，别构中心可结合调节物（effector），负责调节酶促反应的速度。

如 E．coli天冬氨酸转氨甲酸酶，它催化天门冬氨酸和氨甲酸磷酸合成氨甲酸天门冬氨酸；这是呼唤生物合成途径中的第一步反应。

研究发现，该酶不仅被呼唤核苦酸合成途径中的终产物CTP反馈抑制，而且氨甲酸磷酸和天门冬氨酸与酶的结合具有协同性。当终产物CTP水平高时，使酶与底物的亲和力降低而抑制酶的活性；当该酶的底物和ATP水平高时，使该酶产生正协同效应；迅速催化CTP的合成。因此，变构酶的底物、它所催化的反应途径的终产物通过调节酶活性的

21．因凝血酶专一性水解精一甘（Arg－Gly）肽键，而凝血酶原转变为凝血酶时，只需精一苏（Arg－Thr）和精一异亮（Arg－lie）两个肽键的断裂，因此，凝血酶原不能经凝血酶的作用转变为凝血酶。

22，研究发现，不同生物种类，不同器官和组织来源的酶，可作用于同一底物，催化相同的化学反应。但分子结构，其他化学性质可以不同。

根据1971年国际生物化学学会生化命名委员会的建议，同工酶是指同一种属中由不同基因或等位基因编码的多肽链所组成的单体、纯聚体或杂交体；能催化相同的化学反应，但理化性质及生物学性质等方面都存在明显差异的一组酶。同工酶一般为寡聚酶，有两种或两种以上的亚基组成。

如乳酸脱氢酶（LDH）同工酶。存在于哺乳类动物中的该酶有H（心肌型）和M（骨骼肌型）两种亚基，H和M亚基的氨基酸组成，排列顺序各不相同，可装配成LDHl（H4），LDH2（H3M），LDH3（H2M2），LDH4（HM3），LDH5（M4）五种四聚体（现化生物化学）图3－44B）；这五种形式的分子结构，理化性质和电泳行为虽然不同，但它们都催化乳酸脱氢生成丙酮酸的反应或其逆反应。H和M亚基分离后，该酶无催化活性。

同工酶广泛存在于生物界。又如苹果酸脱氢酶同工酶，不仅在动物心脏中存在，豆科植物如豌豆，大肠杆菌（E．coli）中都存在。同工酶的研究具有重要的意义。在临床上，应用同工酶帮助诊断疾病。这是由于某一器官组织富含某一种同工酶时，当该器官组织受损伤后，将释放大量这种同工酶入血液，通过对血液中这些酶的测定，可帮助诊断组织是否发生病变。

利用同工酶可判断组织的代谢情况。如实验测知，乳酸脱氢酶同工酶对底物有不同的Km值。心肌富含 LDH1（H4），它对底物 NAD有一个较低的 Km值，而对丙酮酸的Km较大；故其作用主要是催化乳酸脱氢，以便于心肌利用乳酸氧化供能。而骨骼肌中富含LDH5，它对NAD的Km值较大，而对丙酮酸的凡值较小，故其作用主要是催化丙酮酸还原为乳酸。这就是为什么骨骼肌在剧烈运动后感到酸痛的原因。

又如肌酸激酶（CK）同工酶，含M、B两种亚基，M代表肌肉，B代表脑；它能可逆地催化下列反应：

肌酸十 ATP——磷酸肌酸十 ADP

CK同工酶有 MM、MB和 BB三型。MM，在骨骼肌中占优势；MB，在心肌中占优势；BB，在脑组织中占优势。人血清中MB同工酶的惟一来源是心肌，患心肌梗塞36h，MB带即出现，可帮助早期诊断。在脑组织受到创伤或脑手术后，可出现BB带。

23．胰蛋白酶原八厂末端的氨基酸顺序如下：

ValAsp－Asp－Asp－Asp－Lys－Ile－Val———一，当它从胰脏进入十二指肠后，因肠激酶专一性水解胰蛋白酶原分子中赖氨酸的核基和异亮氨酸的氨基之间所形成的肽键（此肽键也可被胰蛋白酶水解），被十二指肠分泌的肠激酶水解，失去N－末端的一个六肽而转变为胰蛋白酶。N一末端连续4个天门冬氨酸的存在，使该区域不易形成螺旋结构，易于酶的作用。

24．因胰蛋白酶是胰脏所有酶原的共同激活剂，它专一性水解赖或精氨酸的验基参与形成的肽键（Lys－X，Arg－X一）。故胰蛋白酶作用于酶原产生的肽链的C一末端氨基酸一般为赖或精氨酸。

27．因PALA的结构与ATCase两个底物复合物的结构类似，即与氨甲酸一天门冬氨酸复合物的结构类似。用 X一射线衍射分析法（X－ray diffraction）的研究已揭示出，ATCase活性中心的位置以及 ATCase与 PALA结合时在其活性部位所发生的相互作用情况，PALA是结合在ATCase的活性部位。比较ATCase和ATCase－PALA复合物的X一射线衍射分析结果发现，随着PALA的结合伴随着ATCase四级结构的重大变化。

28．碱性磷酸酶水解 1一磷酸葡萄糖时，P－O键和 C－O键都可能被断裂；若 P－O键被断裂，18O将掺入到葡萄糖分子中，若 C-O键被断裂，18O 将掺入到磷酸分子中。

29．大量实验证明，酶促反应是分两步进行的。酶(E)与底物(S)反应前，首先形成一个不稳定的中间复合物（ES），然后再分解为产物(P)并放出酶。如下所示：

S＋E——ES——E+P

酶催化底物形成产物的过程，其关键步骤是底物的化学键断裂和新的化学键的形成。由于酶与底物首先形成中间复合物ES，酶的构象受底物分子的诱导会发生明显的改变；同时酶中的某些基团可以使底物分子内敏感键中的某些基团更易于发生反应，甚至使底物分子发生形变，从而形成一个相互楔合的酶——底物复合物。处于这种状态的化合物反应活性很高，很容易变成过渡态，因此反应的活化能大大降低。

ES复合物存在的证据：

1）借助电子显微镜观察或用X一光衍射方法直接观察到了酶和底物反应过程中的ES复合物的存在；

2）根据酶和底物反应前后的光谱变化，可证明其存在，如大肠杆菌色氨酸合成酶，催化色氨酸和叫唤合成色氨酸。该酶具有特征性的吸收光谱，当向酶溶液中加入其中的一个底物如卜丝氨酸，发现该酶的荧光强度明显升高，而加入D 丝氨酸，则无变化。当再加入另一个底物吲哚，酶的荧光强度又会发生变化（图3－24）。

30．因竞争性抑制剂与亲和试剂TPCK（N一对甲苯磺酞苯丙氨酸氯甲基酮）都能与酶的活性部位结合。这样，若竞争性抑制剂与酶的活性部位结合后，TPCK就不能再与酶结合；而非竞争性抑制剂不能与酶的活性部位结合，因此它不能阻止TPCK与酶的结合。

31．因脯氨酸的环状结构，使它不能进入这些酶的底物结合部位。

第四章维生素与辅酶

1．维生素缺乏是否影响脂肪酸的分解代谢，写出必要的代谢反应说明之。

3．为什么以玉米和高粱为主食的地区易缺乏烟酸？

4．何谓脚气病？为什么维生素B1又称为抗脚气病维生素？

5．为什么缺乏维生素C将导致坏血病？

6．患维生素缺乏症的原因有哪些？

7．为什么香豆素及其衍生物在临床上被用作抗凝血药物使用？

8．为什么说维生素B1缺乏将影响糖代谢？

9．为什么缺乏维生素B6将影响蛋白质的分解代谢？

10．为什么说常食用生蛋清不好？

1．影响，如脂肪酸β氧化作用中，由脂酰CoA脱氢酶催化的反应需要维生素B2构成的辅酶FAD的参与。

CH3—CH2一（CH2）n一CH2—CH2—CH2一CO—CoA

FAD 脂酚COA脱氢酶

CH3—CH2一（CH2）n一CH2—CH=CH—CO—CoA

3．动物可利用色氨酸合成烟酸，正常人体所需的烟酸绝大多数来自色氨酸。以玉米和高粱为主食的地区易缺乏色氨酸，因玉米中含色氨酸极少。高粱中虽不缺乏色氨酸，但亮氨酸含量高；NAD和NADP在体内的合成过程中需要喷淋酸核糖磷酸转移酶，亮氨酸可抑制喹啉酸核糖磷酸转移酶的活性，使色氨酸不能转变为烟酸。

4．在体内，维生素B1常以硫胺素焦磷酸酯的形式存在，构成a一酮酸氧化脱羧酶系的辅酶焦磷酸硫胺素（TPP）。其主要功能是参与a一酮酸的氧化脱羧作用；若维生素B1缺乏，TPP不能合成，糖类物质代谢的中间产物a一酮酸不能氧化脱羧而堆积，这些酸性物质堆积的结果，可刺激神经末梢，易患神经炎，出现健忘、不安、易怒或忧郁等症状。故维生素B1又称为抗神经炎维生素。如a一酮酸不能正常氧化脱羧，糖代谢受阻，能量供应不上，进而影响神经和心肌的代谢和机能，出现心跳加快、下肢沉重、手足麻木并有类似蚂蚁在上面爬行的感觉，临床上称为“脚气病”。所以维生素 B；又称为抗脚气病（beriberi）维生素。

5．维生素C可提高某些金属酶的活性，如脯氨酸羟化酶等，因而可促进胶原蛋白及黏多糖的合成。胶原蛋白是结缔组织中重要的蛋白质，与其他蛋白质比较，其氨基酸组成上的特点是含羟脯氨酸较多；放射性同位素标记实验证明，新合成的胶原肽链中，其甘氨酸残基氨基端的氨基酸是羟脯氨酸而不是脯氨酸。这是在多肽链合成后，由脯氨酸羟化酶催化相应位置上的脯氨酸进行羟基化反应而产生的。体外实验证明，人工合成的多聚（脯一脯一甘）三螺旋的熔点是24℃，而多聚（脯一羟脯一甘）三螺旋的熔点为58℃；在维生素C缺乏的情况下，合成的胶原蛋白的熔点比正常胶原的熔点低。说明羟脯氨酸是胶原三螺旋之间形成氢键以稳定胶原三螺旋所必需的氨基酸。脯氨酸羟化酶的活性必须有Fe2+的存在，亚铁离子使氧（O2）激活；在脯氨酸羟化酶催化的反应中有 Fe3+一O一复合物形成，该复合物使脯氨酸羟化酶失活；而维生素 C的存在，可使 Fe3+还原为 Fe2+；因此，维生素C充当了抗氧化剂，以维持需金属离子的酶的活性。缺乏维生素C，脯氨酸不能进行羟化，合成的胶原蛋白异常，皮肤易损伤，血管变脆而导致坏血病的发生。

6．

1）摄入量不足，包括特殊生理状况需要时供应不足；

2）胃肠道疾病时影响维生素的吸收；

3）抗菌素服用太多，杀死了肠道细菌，因这些细菌可合成某些维生素。

7．与凝血系统有关的酶是凝血酶，它是由凝血酶原转变来的。新合成的凝血酶原，其多肽链N端附近的大约10个谷氨酸必须在依赖于维生素K的酶系催化下，转变为γ羧基谷氨酸后才表现活性。因γ一羧基谷氨酸是一个强的钙离子鳌合剂，可与钙离子结合，这使新合成的凝血酶原转变为有活性的凝血酶原所必须的。维生素K可以还原形式和环氧化物两种形式存在。环氧化物酶可使还原形式的维生素K转变为环氧化物，后者在还原酶作用下又可转变为还原形式的维生素K。谷氨酸的γ羧化反应需要还原形式的维生素K参加；香豆素（存在于受损的三叶草中）及其衍生物如双羟香豆素和新双羟香豆素（Warfarin，也称卞丙酮香豆素）是还原酶的抑制剂，使环氧化物形式的维生素K不能转变为还原形式，而抑制了凝血酶原的合成；不能与钙离子结合，故新双羟香豆素在临床上用做抗凝血的药物。

8．在体内，维生素B；常以硫胺素焦磷酸酯的形式存在，构成a一酮酸氧化脱羧酶系的辅酶焦磷酸硫胺素（TPP）。其主要功能是参与a一酮酸的氧化脱羧作用；在糖类物质的分解代谢过程中产生较多的a一酮酸，若维生素B1缺乏，TPP 不能合成，糖类物质代谢的中间产物a一酮酸不能氧化脱羧而堆积，这些酸性物质堆积的结果，可刺激神经末梢，易患神经炎，出现健忘，不安，易怒或忧郁等症状。

9．在体内，维生素B6构成氨基酸转氨酶和脱羧酶的辅酶，参与氨基酸的氨基转移反应和脱羧基作用，故缺乏维生素B6将影响蛋白质的分解代谢。

10．蛋清中含有抗生物素蛋白，能与生物素结合而使生物素成为不易被吸收的物质，若较长时间吃生蛋清，会导致生物素缺乏。在体内，生物素构成羧化酶的辅酶，参与二氧化碳的固定反应。动物缺乏生物素，变得消瘦，导致皮炎，脱毛、神经过敏等症状

第五章激素化学

1．临床上常用阿司匹林（乙酸水杨酸）消炎止痛，请解释原因。

2．近年来发现阿司匹林有抗凝血作用，所以临床上用来作为防治心血管疾病的药物，请解释为什么？

3．喝咖啡对血糖水平会有什么影响？

4．请解释缺碘为什么会引起粗脖子病（甲状腺肿大）？

5．简述糖皮质激素和盐皮质激素的作用机理。

6．简述蛋白质磷酸化和脱磷酸化调节的分子基础。

7．以G S蛋白为例，阐明G蛋白信号传导机制。

8．举例说明与G蛋白结合的受体的特征。

9．举例说明IP3、DAG两种信号分子的相互协同作用。

10．钙调素（Calmodulin，CaM）是细胞内钙受体蛋白，也是重要的调节蛋白，它参与很多细胞代谢的调节，清简要说明钙调素的调节机制。

11．作为第二信使分子应具备哪些特点？

12．有人认为蛋白激酶C是肿瘤促进剂的靶酶，你知道这一观点的依据是什么？

13．硝酸甘油在临床上常用于缓解心绞痛，请解释这一作用机理。

14．Ca2+作为信号分子具有哪些调节特征？

15．请分析G蛋白参与信号传递在细胞代谢调节中的意义。

16．如果你在实验中发现一种物质并想确定其为第二信使分子，应首先考虑哪些因素？

17．以糖原代谢为例说明磷酸化和脱磷酸化作用在代谢调节中的重要意义。

18．霍乱毒素的致病机理是什么？

19．百日咳毒素的致病机理是什么？

1．人体所有组织细胞都有合成前列腺素的能力，而前列腺素有致炎、致痛、致热的作用。阿司匹林可使前列腺素合成酶系的环加氧酶乙酸化而失活，从而阻断前列腺素的合成，起到消炎止痛和解热的作用。

2．以花生四烯酸为前体，在体内可生成PGs（前列腺素）、TXs（血栓素）等。血栓素具有使血小板凝集、冠状动脉收缩的作用。阿司匹林抑制环加氧酶活性不仅抑制前列腺素的合成，而且也抑制了血栓素的合成，因此，可用来防治心血管疾病。

3．咖啡可抑制磷酸二酯酶活性，从而使cAMP不被磷酸二酯酶降解而保持较高水平，cAMP通过激活蛋白激酶A，进一步激活磷酸化酶，抑制糖原合成酶，最终使糖原合成降低，糖原分解增加，因此喝咖啡可使血糖水平升高。

4．由于缺碘，甲状腺素不能正常合成，因而无力反馈抑制垂体对促甲状腺素的分泌，这样血浆中促甲状腺素的水平增加，促进了甲状腺代偿性增大而引起粗脖子病。

5．糖皮质激素和盐皮质激素均属类固醇激素，它们是通过进入细胞与其胞内受体结合而直接进入核内调节基因的转录，使蛋白质的合成增加。

6．蛋白质的一个或几个氨基酸残基的磷酸化和脱磷酸化对其分子量的影响并不显著，然而磷酸基团所带的负电荷却可以使蛋白质和酶的表面电荷分布发生变化，从而导致分子构象的变化，影响了酶的活性。

7 当肾上腺素或胰高血糖素与其受体结合后，受体构象发生变化，在膜中移位并与Gs蛋白的a一亚基结合，然后a一亚基发生GTP－GDP交换，同时与β-、γ-亚基分离。活化的a一亚基（Gs a）在膜内移动与腺苷酸环化酶结合使其激活，激活的腺苷酸环化酶催化 ATP形成第二信号分子 cAMP产生生理反应，而 a一亚基又发挥其GTPase活性，将结合着的GTP水解为 GDP并与β-、γ- 亚基重新结合成无活性状态。

8．如β一肾上腺素能受体和光受体视紫红质，都是与 G蛋白（Gs，Gt）结合的受体。它们的共同特征是具有七跨膜螺旋的结构，受体的N一端位于胞外，具有寡聚糖基。受体的C端位于胞内，C端具有可磷酸位点（Ser，Thr），这些磷酸化位点与受体的脱敏有关。

9．例如（1）DAG激活蛋白激酶C的机理是增加激酶与Ca2+的亲和力，而IP3开启肌浆网膜的钙通道使胞内钙浓度增加，为DAG激活蛋白激酶C提供足够的钙。（2）IP3增加胞内钙浓度，钙可激活磷酸化酶激酶，促进糖原降解，而 DAG激活蛋白激酶 C，使糖原合成酶磷酸化而失活，停止糖原的合成。所以两个信号分子的作用是相互协同的。

10．钙调素的作用机制有2种。

（1）直接与靶酶作用：钙调素先与Ca2+结合成Ca2+－CaM复合物，同时CaM被Ca2+激活，活化的Ca2+－CaM复合物直接与靶酶结合并激活靶酶，被激活的靶酶发挥其生理效应。如图

CaM＋Ca2+ Ca2+'＋CaM*

Ca2+＋CaM*＋E Ca2+—CaM—E*

（无活性靶酶）（有活性的靶酶）

（2）通过激活依赖于Ca2+／CaM的蛋白激酶起作用：生物体中存在有依赖于Ca2+／CaM的蛋白激酶，可以被活化的Ca2+一CaM复合物激活，激活的Ca2+／CaM依赖性激酶通过磷酸化的方式调节靶酶。如图

Ca2+／CaM一dPK Ca2+／CaM* Ca2+／CaM一dPK*（活性）

（无活性）D 靶酶——靶酶一○p

11．

（1）第二信使分子首先是由于激素或递质与膜受体结合将信号传到细胞内而产生的；

（2）第二信使应不参与合成和分解代谢途径，不是大分子合成的前体，只起信号传递的作用；

（3）第二信使分子应稳定，有特定的来路和去路，如cAMP只能由腺苷酸环化酶催化而产生，磷酸二酯酶水解而灭活，而 IP3，DAG则形成 PI循环；

（4）具有信号放大作用，如当肾上腺素与膜受体结合后，信号传至胞内，产生很多cAMP，cAMP又去激活它的靶酶蛋白激酶 A，使信号像瀑布一样级联放大。

12．这一观点的主要依据是佛波醇酯（phorbol ester）对蛋白激酶 C的激活。蛋白激酶 C广泛存在于机体各组织器官中，是一种依赖于 Ca2+和 Ps（磷脂酸丝氨酸）的蛋白激酶，它的主要功能是控制细胞的增殖和分化。而佛波醇酯是已经证明的肿瘤起动子或称肿瘤促进剂，它的结构类似于DAG，可以极大地激活蛋白激酶C，所以人们认为蛋白激酶C 是肿瘤促进剂的靶酶。

13．硝酸甘油在体内可以缓慢释放出一氧化氮（NO），NO作为气体信使分子与可溶型鸟苷酸环化酶的血红素辅基结合而使该酶激活并产生cGMP。在心脏，cGMP通过激活钙泵而降低胞内钙浓度，使心肌收缩力减弱，这样就可以缓解由于冠状动脉阻塞而造成心肌缺氧收缩所产生的疼痛。

14．

（1）胞内Ca2+浓度极低（10-7mol／L），而胞外是高钙浓度（10-3mol／L），胞内外Ca2+浓度差是Ca2+调节的基础。（2）胞内钙浓度是可变的。当信号出现时，胞内钙浓度可突然升高，这是由于质膜和肌浆网膜的钙通道迅速而短暂的开启而引起的，同时将不同的信号翻译成不同钙浓度。

（3）细胞中存在有很多可与钙结合的蛋白，钙与不同蛋白结合能触发不同生理效应，将不同钙浓度翻译成不同反应性。

（4）信号消除后，通过质膜和肌浆网膜上的钙泵将钙逆浓度泵出细胞或泵入肌浆网，使胞内钙浓度迅速降低。15．G蛋白在激素、神经递质等作用过程中，起信号传递、调节和放大的作用。由于G蛋白家族结构的相似性（指β一、γ一亚基）和多样性（指a一亚基），所以它的参与使激素和许多神经递质对机体的调节更复杂，更具多层次，更能适应广泛的细胞功能变化。由于G蛋白种类很多，它的介入使激素、受体更能适应不同细胞反应和同一细胞反应的多样性，使机体对外界环境变化的应答更灵敏、更准确、更精细。一些毒素如霍乱毒素和百日咳毒素等都是通过使G 蛋白的a一亚基ADP核糖基化而失去正常调节功能，导致一系列病理反应。

16．应首先考虑它是否有迅速应答信号的能力，当信号出现时能立即产生，当信号消失也能随之消失；第二要考虑它的稳定性，它的灭活有特定的方式；第三要考虑它不应参与代谢途径，也不应是大分子合成的前体，只起综合指挥者的作用；第四要考虑作为第二信使分子应有信号放大的作用。

17．糖原代谢的调节是磷酸化和脱磷酸化调节的典型代表，它的重要意义充分体现在糖原合成和糖原分解的相互协同

被相应的激酶磷酸化而从非活性状态转变为活性状态。这样当刺激信号出现时糖原分解开始，同时糖原合成停止，既避免了能量与物质的浪费，也避免了相反途径之间的干扰，显示出极好的协同调节作用。

18．霍乱毒素是由 1个 A亚基和 5个 B亚基组成分子量为 87kD的蛋白。B亚基识别和结合受体，A亚基为催化亚基，当 A亚基进入细胞后，发挥其 ADP一核糖基转移酶的活性，将NAD辅酶上的ADP一核糖基转移到Gs蛋白的a一亚基的精氨酸侧链上。经共价修饰的Gs一蛋白 a一亚基失去 GTPase活性，使 G蛋白锁在活性状态，在无激素信号时，腺苷酸环化酶仍处于持续激活状态，cAMP不正常升高，导致 Na+的大量丢失，水进入肠内，使水盐代谢紊乱，出现腹泻脱水等症状。

19．百日咳毒素能催化Gi蛋白的a一亚基上的半胱氨酸ADP一核糖基化，结果Gi蛋白失去GTP－GDP交换能力，Gi

蛋白不能被激活，锁在无活性状态而不能抑制腺苷酸环化酶，使 CAMP不正常升高，引起百日咳症状。

20．继cAMP之后，Goldberg于 1963年发现了 cGMP。cGMP与 cAMP一样在胞内起第一信使的作用，而且cGMP与cAMP 的产生和灭活方式及介导激素生理效应的方式都很相似，所不同的是cGMP与cAMP的生理调节作用有桔抗效应。细胞中cAMP水平升高时往往伴有cGMP水平的降低。如在平滑肌中，cAMP水平增高，促进平滑肌的收缩，而 cGMP则促进平滑肌的松弛。

第六章糖代谢

1．酵解与发酵的区别是什么？

2．乙醛酸循环途径的意义是什么？

3．比较乙醛酸循环和三羧酸循环的异同点。

4．三羧酸循环的生物学意义是什么？

5．磷酸戊糖途径的生理意义是什么？

6．糖异生作用的生理意义是什么？

7．糖异生作用与糖酵解可同时进行吗？为什么？

8．糖异生作用与糖的酵解是如何协同调控的？

9．糖原的合成与糖原的分解可同时进行吗？为什么？

10．糖原的合成与糖原的分解是如何协同调控的？

11．为什么糖异生作用主要发生在肝脏而不是骨骼肌？剧烈运动后，骨骼肌中积累的乳酸是如何进人糖异生途径的？12．人体是如何维持血糖水平的稳定的？

13．为什么肝糖原降解可使血糖水平升高，而肌糖原降解不能使血糖水平升高？

14．糖原分枝的意义是什么？

15．血中葡萄糖的来源和去路如何？

16．含有磷酸核糖的辅酶有哪几种？

17．请解释巴斯德效应的原理。

1．酵解是指由葡萄糖转变为丙酮酸的途径。发酵是指在无氧条件下，酵解产生的NADH将丙酮酸还原为乳酸，称为乳酸发酵。在乙醇发酵中，酵解产生的NADH将乙醛还原为乙醇。所以“酵解” 并不涉及氧的存在与否，而发酵强调的是“厌氧”，即“无氧条件下”。

2．乙醛酸循环主要存在于植物和微生物中，是一个由二碳单位（乙酸 CoA）合成四碳的途径，这在以二碳（如乙酸）为碳源的微生物中有重要意义。同时，植物种子发芽（特别是油料作物种子如蓖麻花生等）时，通过这条途径可以将脂肪酸转化为碳水化合物，供植物生长需要。

3．乙醛酸途径中有五个酶，其中三个酶与三羧酸循环途径的酶相同，它们是苹果酸脱氢酶柠檬酸合成酶和顺乌头酸酶。另外两个酶异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶，在柠檬酸循环中不存在。除此之外乙醛酸循环只存在于植物和微生物中，在动物中不存在，它是四碳单位的合成途径，而柠檬酸循环是二碳单位的分解途径。

4．三羧酸循环是体内糖、脂、氨基酸分解代谢的最终共同途径，也是它们之间互相转变的联系点，所以三羧酸循环的生物学意义，主要是氧化供能和为生物大分子的合成提供前体。如三羧酸循环中间代谢物可转变为氨基酸，进而合成蛋白质。柠檬酸进入胞浆后裂解为乙酰辅酶A、合成脂肪酸等。

5．磷酸戊糖途径的生理意义：（1）为脂肪酸、胆固醇等生物分子的合成提供NADPH；（2）为DNA、RNA及多种辅酶的合成提供磷酸核糖；（3）NADPH对维持谷脱甘肽的还原性和维持红细胞的正常生理功能有重要作用。

6．糖异生作用的重要意义在于补充糖供应的不足，以维持血糖水平的稳定。另外，糖异生作用可消除肌肉中乳酸的积累。剧烈运动后，骨骼肌中产生大量的乳酸，经血液循环运至肝脏，在肝脏通过糖异生作用再次生成葡萄糖被利用。7．糖异生作用与糖酵解是两条相反的途径，在细胞内不能同时进行。原因（1）两条途径的三个不可逆部位受到严格控制，当能量水平降低时，有利于糖酵解的进行而不利于糖异生作用，当能量水平升高时，则有利于糖的异生作用而糖酵解受到抑制。（2）2，6一二磷酸果糖可促进酵解而抑制糖异生作用。当血糖水平低时，刺激胰高血糖素分泌，通过cAMP的级联放大调节，使2，6一二磷酸果糖水平下降，最终导致糖酵解速度下降，糖异生作用加强。

8．凡能使糖酵解作用增强的因素都能使糖异生作用降低，反之亦然，因为两条途径的三个不可逆部位的酶受到相反调节。尤为重要的是2，6一二磷酸果糖可抑制果糖二磷酸酶的活性而激活磷酸果糖激酶的活性，果糖二磷酸酶和磷酸果糖激酶分别为精异生作用和酵解的关键酶，这样使一条途径开放而另一条途径关闭，如此进行协调控制。

9．糖原的合成与糖原的分解是两条相反的途径，因此在细胞内不能同时进行，如果同时进行会造成能量的浪费和代谢的紊乱。

10．糖原的合成与糖原的分解是受激素的调节控制的。当血糖水平高时，促进胰岛素的分泌，胰岛素通过促进糖原的合成，促进葡萄糖的分解，使血糖水平降低。当血糖水平低时，促进胰高血糖素的分泌，胰高血糖素可促进糖原的分解，抑制糖原的合成，使血糖升高。因为胰高血糖素可使细胞内cAMP浓度升高，从而激活蛋白激酶A，蛋白激酶A可使糖原合成酶磷酸化而失活，同时蛋白激酶A通过磷酸化磷酸化酶激酶使其激活，进而，磷酸化酶激酶使无活性的磷酸化酶b磷酸化而成为有活性的磷酸化酶a，这样抑制了糖原的合成而促进了糖原的分解。

11．这是因为葡萄糖一6一磷酸酶只存在于肝脏而不存在于骨骼肌。剧烈运动后，骨骼肌中积累的乳酸进入血液，通

12．正常情况下，人体的血糖水平维持在80～120mg／100ml血水平上。过高会出现高血糖，过低会出现低血糖。人体血糖水平为恒定，主要靠胰岛素和胰高血糖素的调节。低血糖刺激胰高血糖素的分泌，胰高血糖素通过促进糖原分解，促进糖的异生和抑制葡萄糖的氧化使血糖水平升高。当血糖水平高时，刺激胰岛素的分泌，胰岛素通过促进糖原合成，促进葡萄糖的氧化，抑制糖异生作用使血糖水平降低，如此使血糖水平稳定。

13．肝糖原降解后生成1一磷酸葡萄糖，在异构酶的作用下转变成6一磷酸葡萄糖，后者在肝中葡萄糖一6一磷酸酶的作用下，将磷酸水解生成葡萄糖，进入血液，使血糖升高。而肌肉中缺乏葡萄糖6一磷酸酶，因此糖原降解为1一磷酸葡萄糖后直接进入糖酵解途径氧化供能。

14．糖原分枝的意义在于增加糖原的溶解度和增加糖原合成或分解的速度。多分枝意味着多个非还原端，所以可加快其合成和分解的速度。

15．血中葡萄糖的来源有三方面：（1）从食物中获得；（2）肝糖原分解；（3）糖异生作用。血中葡萄糖的去路主要也有三方面：（1）氧化供能；（2）合成糖原贮存；（3）转变为脂肪、氨基酸等。

16．含有磷酸核糖的辅酶有：FAD、NAD、NADP、辅酶A。

17．当在乙醇发酵系统中突然通入氧气，3一磷酸甘油醛脱氢产生的NADH进入电子传递链产生大量的ATP，而不能用于乙醛的还原，这样乙醇的产量就会降低。同时由于ATP浓度的升高，抑制磷酸果糖激酶的活性，从而使葡萄糖的利用也降低。

第七章生物氧化

1．化学渗透学说的要点是什么？

2．2，4－二硝基苯酚的解偶联机制是什么？

3．简述ATP合成酶的结构特点及功能。

4．阐述一对电子从NADH传递至氧所生成的ATP分子数。

5．一对电子从FADH。传递至氧产生多少分子ATP？为什么？

6 简述ADP对呼吸链的调节控制作用。

7．试比较电子传递抑制剂，氧化磷酸化抑制剂和解偶联剂对生物氧化作用的影响。

8．呼吸链中各电子传递体的排列顺序是如何确定的？

9．铁硫蛋白和细胞色素传递电子的方式是否相同？为什么？

10．为什么说在呼吸链中，辅酶Q是一种特殊灵活的载体

1．化学渗透学说的要点是：（1）呼吸链中各递氢体和电子传递体是按特定的顺序排列在线粒体内膜上；（2）呼吸链中三大复合物（即NADH－CoQ还原酶复合物，细胞色素还原酶复合物和细胞色素氧化酶复合物）都具有质子泵的作用，在传递电子的过程中将2个H＋泵出内膜，所以呼吸链的电子传递系统是一个主动运输质子的体系；（3）质子不能自由通过线粒体内膜，泵出膜外的H＋不能自由返回膜内侧，使膜内外形成质子浓度的跨膜梯度；（4）在线粒体内膜上存在有ATP合成酶，当质子通过ATP合成酶返回线粒质时，释放出自由能，驱动ADP和Pi合成ATP。

2．2，4一二硝基苯酚在生理条件下，羟基解离带负电荷，不能穿过线粒体内膜。但由于内膜二侧的质子浓度梯度使内膜外侧的PH降低，这样羟基就不能解离，2，十二硝基苯酚可自由进入线粒体，一分子2，4－二硝基苯酚进入线粒体就相当于从内膜外侧带入线粒体内一个质子，破坏了内膜二侧的质子梯度，使ATP不能合成，而电子传递继续进行，结果使电子传递和氧化磷酸化两个过程分离。

3．ATP合成酶复合物由头部，基部和柄部组成。头部也称F1，是由5种肽链组成的9聚体（α3β3γδε），具有催化ATP合成的功能，其中α和β亚基上有ATP和ADP结合位点，β亚基为催化亚基，γ-亚基可调节质子从F0蛋白向

F1蛋白的流动，起阀门作用。基部也称F0，为疏水的内在蛋白，镶嵌在线粒体内膜中，呼吸链围绕其周围。F0由4种亚基组成，在内膜中形成了跨膜的质子通道。柄部位于F1和F0之间，由三种肽链组成，其中一种对寡霉素敏感，称为寡霉素敏感蛋白。质子从内膜外侧经柄部流向F1蛋白，柄部起调节质子流的作用。

4．每对电子通过 NADH－CoQ还原酶时有 4个质子从基质泵出，通过细胞色素bc1复合物时有2个质子从基质泵出，而通过细胞色素氧化酶时亦有4个质子泵出，这样，当一对电子从NADH传递至氧时共有10个质子从基质泵出，导致线粒体内膜两侧形成跨膜的质子梯度。当这些质子通过ATP合成酶返回基质时，促进了ATP的合成。已知每合成三分子ATP需3个质子通过ATP合成酶。同时，产生的ATP从线粒体基质进入胞质需消耗1个质子，所以每形成1个ATP需4个质子，这样一对电子从NADH传递至氧共生成 2.5个 ATP［（4＋2＋4）／4］。

5．一对电子从FADH2传递至氧产生 1.5个 ATP。由于FADH2直接将电子传递给细胞色素 bc1复合物，不经过 NADH－CoQ 还原酶，所以当一对电子从FADH2传递至氧时只有6个质子由基质泵出，合成1分子ATP需4个质子，共形成1.5个ATP［（2＋4）／4］。

6．当机体消耗 ATP时，ADP浓度升高，胞浆中的 ADP进入线粒体，同时将ATP运出线粒体。当线粒体内ADP浓度升高而ATP／ADP比值低时就会促进电子传递的速度和氧化磷酸化速度。当 ATP水平升高而 ADP降低时，电子传递速度就会减慢，同时氧化磷酸化速度也会降低，所以线粒体内电子传递的速度和氧化磷酸化速度取决于ADP的浓度，这种ADP 浓度对氧化磷酸化速度的调控现象被称为呼吸控制。

7．电子传递抑制剂使电子传递链的某一部位阻断，电子不能传递，氧的消耗停止，同时ATP的合成停止。氧化磷酸化抑制剂的作用位点在ATP合成酶，使ATP合成酶被抑制而不能合成ATP，结果电子传递也被抑制，氧消耗停止。解偶联剂的作用是使电子传递和氧化磷酸化两个过程分离，结果是电子传递失去控制，氧消耗增加，ATP却不能合成，产生的能量以热的形式散失，使体温升高。

8．呼吸链中各电子传递体的排列顺序主要是根据它们的氧化还原电位的测定来确定的，各电子传递体的氧化还原电位由低到高顺序排列。另外还可以利用电子传递抑制剂来确定它们的顺序。当在体系中加入某种电子传递抑制剂时，以还原态形式存在的传递体则位于该抑制剂作用位点的上游。如果以氧化态形式存在，则该传递体位于抑制剂作用位点的下游。这样结合应用几种电子传递抑制剂，便可为确定各电子传递体的顺序提供有价值的信息。此外还可通过测定细胞色素的氧化还原光谱来确定其排列顺序。

9．铁硫蛋白和细胞色素传递电子的方式是相同的，都是通过铁的价变即Fe2+和Fe3+的一来进行电子的传递。二类蛋白的差别在于细胞色素的铁是血红素铁，铁与血红字密结合。而铁硫蛋白中的铁是非血红素铁，与蛋白质中半脱氨酸的硫和无机硫原子结合在一起，形成一个铁硫中心。

10．辅酶Q是呼吸链中惟一的非蛋白组分，它的结构中含有由数目不同的类异成二烯组成的侧链，所以它是非极性分子，可以在线粒体内膜的疏水相中快速扩散，也有的 CoQ结合于内膜上。另外，它也是呼吸链中唯一一个不与蛋白紧密结合的传递体，因此，可以在黄素蛋白和细胞色素类之间作为一种特殊灵活的载体而起作用。

第八章脂代谢

1．脂肪细胞中的脂解产物甘油是如何转变为丙酮酸的？

2．脂肪酸氧化和脂肪酸的合成是如何协同调控的？

3．比较脂肪酸氧化和脂肪酸合成有哪些异同点和相同点？

4．为什么哺乳动物脂肪酸不能转变为葡萄糖？

5．酮体是怎么产生的？酮体可以利用吗？

6．磷脂酶A1、A2、C和D的水解产物各是什么？

7．胆固醇合成的关键酶是什么？如何调控？

8．人体能合成亚油酸和亚麻酸吗？为什么？

9．lmol油酸彻底氧化产生多少摩尔ATP？

10．为什么在长期饥饿和糖尿病状态下，血液中酮体浓度会升高？

11．在脂肪酸合成过程中，为什么逐加的ZC单位来自丙二酸单酰CoA而不是乙酸CoA？

12．在反刍动物中丙酸代谢为什么重要？

13．为什么在大多数情况下，真核生物仅限于合成软脂酸？

1．由于脂肪细胞缺少甘油激酶，所以脂解产物甘油不能被脂肪细胞利用，必须通过血液运至肝脏进行代谢。在肝细胞，甘油首先在甘油激酶的作用下生成3一磷酸甘油，再进一步在磷酸甘油脱氢酶的作用下生成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮转变成3一磷酸甘油醛后进入酵解途径，最终转变为丙酮酸。

2．脂肪酸的氧化和脂肪酸的合成是两条相反的途径，在体内受到严格的调节控制。脂肪酸氧化的限速步骤是脂肪酸从胞质到线粒体的转运，所以肉碱酰基转移酶1是脂肪酸氧化的限速酶。脂肪酸合成的限速酶是乙酸CoA 羧化酶，催化乙酸辅酶A生成丙二酸单酸CoA。当脂肪酸走向合成时，丙二酸单酰CoA浓度就会升高，丙二酸单酰CoA可抑制肉碱酰基转移酶1的活性，这样当脂肪酸合成旺盛时，脂肪酸的分解必然会停止，如此进行两条相反途径的协同调控。

3．不同点：

（1）脂肪酸合成在胞质中，脂肪酸氧化在线粒体中；

（2）脂肪酸合成的酸基载体是 ACP，脂肪酸氧化的酰基载体是辅酶 A；

（3）脂肪酸合成的辅酶是NADP“，脂肪酸氧化的辅酶是NAD”、FAD；

（4）转运系统不同，脂肪酸合成的起始原料乙酸CoA是通过柠檬酸穿梭系统进行转运的，脂肪酸分解起始物脂酸CoA 是通过肉毒碱进行转运的；

（5）两条途径完全不同，另外脂肪酸合成消耗能量，脂肪酸分解产生能量。

相同点：都是从羧基端开始， 2个碳原子2个碳原子水解或延长。都需载体的携带，而且都是通过硫酯键与载体结合。4．哺乳动物脂肪酸一般为偶数碳，降解后的产物为乙酰CoA。乙酰CoA不是糖异生的前体，因丙酮酸脱氢酶催化的反应不可逆。所以乙酰 CoA只能进入三羧酸循环途径彻底氧化供能，而不能转变为葡萄糖。

5．当脂肪酸分解旺盛时，会产生大量的乙酰 CoA。这时，如果乙酰CoA不能全都进入三羧酸循环，就会两两缩合，生成乙酰乙酰CoA，进一步转变成酮体。酮体在肝中产生可被肝外组织所利用，如脑、心肌、肾上腺皮质等。在糖供应不足时，可以利用酮体作为代谢燃料。

6．以磷脂酰胆碱（卵磷脂）为例，磷脂酶A1的水解产物为溶血卵磷脂和脂肪酸R1，磷脂酶A2的水解产物为溶血卵磷脂和脂肪酸R2，磷脂酶C的水解产物为甘油二酯和磷酸胆碱，磷脂酶D的水解产物为磷脂酸和胆碱。

7．胆固醇合成的关键酶是 HMGCoA还原酶，该酶受到以下三个方面的调节：（1）当外源胆固醇摄入量或自身胆固醇合成增加时，可反馈抑制 HMGCoA还原酶的活性，同时抑制其mRNA的合成，使肝细胞中胆固醇的合成停止；（2）细胞内高水平的胆固醇可导致HMGCoA还原酶的降解；（3）HMGCoA还原酶受 AMP活化的蛋白激酶的磷酸化调节，当体内 ATP 水平降低 AMP水平升高时，激活该酶活性，使 HMGCoA还原酶被磷酸化而失活，胆固醇合成停止。减少能量的消耗。8．人体不能合成亚油酸和亚麻酸，因为人体和其他哺乳动物缺乏在脂肪酸第9位碳原子以上位置引入双键的酶系，所以自身不能合成亚油酸和亚麻酸，必须从植物中获得。

9．油酸为18碳单不饱和脂肪酸，经8次β一氧化共生成9分子乙酸CoA，乙酸CoA全部进入柠檬酸循环产生90分子ATP，此外在β一氧化过程中每一次循环产生1分子FADH。和1分子 NADH相当于产生 4分子 ATP，这样 8次循环共产生 32分子 ATP，由于脂肪酸活化成脂酸CoA时消耗2个高能磷酸键，所以1分子油酸彻底氧化共生成120分子ATP。10．在长期饥饿或糖尿病时，脂解作用就会加强，这样脂肪酸分解会产生大量乙酸CoA。然而由于长期饥饿和糖尿病，糖的异生作用会增强而草酰乙酸浓度就会降低，使得乙酰CoA不能全部进入三羧酸循环氧化供能，而是两两缩合形成乙酰乙酰CoA，乙酰乙酰CoA进一步转变成酮体。因此长期饥饿和糖尿病时，血液中酮体浓度会升高。

11．因为丙二酸单酰 CoA是由乙酰 CoA 羧化而来，在羧化过程中消耗 1分子 ATP，将能量贮存在丙二酸单酞 CoA中，当进行缩合反应时，丙二酸单酰ACP脱羧，释放出 1分子CO2，同时脱羧产生的能量供缩合反应的需要。所以脂肪酸合成时逐加的2碳单位来自丙二酸单酰 CoA而不是乙酰 CoA，其根本原因就是羧化贮存的能量供缩合需要。

12．丙酸代谢在反刍动物中很重要，因为反刍动物是以草（纤维素）为食。在反刍动物胃肠道细菌的作用下，纤维素可被分解为丙酸等，丙酸可进一步转变为摇油酥CoA进入糖异生途径合成葡萄糖。反刍动物糖异生作用十分旺盛，丙酸可转变为精异生的前体。因此在反刍动物中丙酸代谢很重要。

13．因为在真核生物中，β一酮脂酞一ACP缩合酶对链长有专一性，它接受14碳酸基的活力最强，所以在大多数情况下，仅限于合成软脂酸。另外，软脂酥CoA对脂肪酸合成的限速酶乙酰CoA羧化酶有反馈抑制作用，所以真核生物通

第九章氨基酸的代谢

1．什么是氮平衡、正氮平衡、负氮平衡？

2．什么是联合脱氨基作用，为什么联合脱氨基作用是体内脱去氨基的主要方式？

3．为什么转氨基作用常以a一酮戊二酸为氨基受体？

4．各种物质甲基化时，甲基的直接供体是什么？为什么？

5．氨基酸在体内能贮存吗？为什么？

6．简述体内氨基酸的来源和去路。

7．氨是有毒物质，不能在血液中游离存在，它是如何进行转运的？

8．氨基酸分解后产生的氨是如何排出体外的？

9．氨基酸的碳架是如何进行氧化的？

10．什么是必需氨基酸、非必需氨基酸和半必需氨基酸？

11．氨基酸是以CO2和NH3+为前体从头进行合成的吗？如果不是，请解释。

12．当血液中氨浓度升高时，引起高氨血症，出现昏迷现象，请解释可能的原因。

13．临床治疗高氨血症，有时会给病人补充适量必需氨基酸相应的酮酸，请解释为什么？

14．为什么说葡萄糖一丙氨酸循环是一种经济有效的氨转运方式？

15．尿素循环和三羧酸循环是如何联系在一起的？

16．在尿素合成途径中，第一步氨甲酰磷酸的合成是在线粒体中进行的，有何生理意义？

17．2分子丙氨酸彻底氧化分解并以 CO2和尿素的形式排出，请写出并计算产生的 ATP分子数。

1．在正常情况下，人体蛋白的合成与分解处于动态平衡。每天从食物中以蛋白质形式摄入的总氮量与排出的氮量相当，基本上没有氨基酸和蛋白质的贮存，这种收支平衡的现象，称为氮平衡。正在成长的儿童和病后恢复期的患者，体内蛋白的合成量大于分解量，这时外源氮的摄入量大于排泄量，说明一部分氮被保留在体内构成组织，这种状态称为正氮平衡。反之，长期饥饿或患有消耗性疾病的患者，由于食物蛋白的摄入量不足或组织蛋白的分解过盛，使排出氮的量大于摄入的氮量，这种状态称为负氮平衡。

2．将转氨基作用和脱氨基作用偶联在一起的脱氨方式。自然界中L一氨基酸氧化酶活力都很低，显然不能满足机体脱氨的需要，而转氨基作用虽然普遍存在，但又不能最终将氨基脱去，所以各种氨基酸首先在转氨酶的作用下，将氨基转移给a一酮戊二酸，生成谷氨酸，再借助高活性的谷氨酸脱氢酶将氨基脱去。所以，这是体内脱氨基的主要方式。3．这主要是由于a一酮戊二酸接受氨基后生成谷氨酸，而谷氨酸脱氢酶是自然界脱氨活力最高的酶，所以可借助高活性的谷氨酸脱氢酶最终将氨基脱去。

4．甲基的直接供体是S一腺苷甲硫氨酸。因为四氢叶酸虽然可携带甲基，但由于转移势能低、不能直接将甲基转移至甲基受体，而是转移至同型半脱氨酸生成甲硫氨酸。甲硫氨酸经ATP的进一步活化生成S一腺苷甲硫氨酸后才能将甲基转移至甲基受体分子上。

5．氨基酸在体内基本没有贮存。因为体内蛋白质在不断更新，旧有蛋白质不断分解，产生的氨基酸可被再利用，成为新蛋白合成的原料，也可进一步氧化供能。在正常情况下，人体蛋白质的合成与分解处于动态平衡。每天从食物中以蛋白质形式摄入的总氮量与排出氮的量相当，所以基本上没有氨基酸和蛋白质的贮存。

6．体内氨基酸主要来源于两条途径：食物中蛋白质的分解和自身组织蛋白质分解产生。氨基酸的去路也有两条：一是合成新蛋白质，二是氧化供能。

7．氮在体内的转运方式有两种：（1）以谷氨酰胺的形式转运，在谷氨酰胺合成酶的作用下，氨与谷氨酸合成谷氨酰胺，谷氨酰胺是中性无毒物质，由血液运输至肝脏后又在谷氨酰胺酶的作用下分解为谷氨酸和氨，氨进入尿素合成途径；（2）以丙氨酸的形式转运，在肌肉中可利用丙氨酸将氨转运至肝脏。在肌肉中由酵解产生的丙酮酸在转氨酶的作用下，接受其他氨基酸的氨基形成丙氨酸，丙氨酸是中性无毒物质，通过血液运至肝脏，在谷丙转氨酶的作用下，将氨基交a一酮戊二酸生成丙酮酸和谷氨酸。谷氨酸在谷氨酸脱氢酶的作用下脱去氨基，氨进入尿素合成途径，丙酮酸在肝细胞中异生为葡萄糖，再运回至肌肉氧化供能。

8．氨基酸分解产生的氨以谷氨酰胺和丙氨酸的形式转运至肝脏后，在肝脏中合成尿素经肾排出体外。

9．各种氨基酸脱氨后生成的a一酮酸可通过各自特有的代谢途径最终转变成丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、a一酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸和草酰乙酸进入三羧酸循环彻底氧化供能，或进入糖的异生途径，异生为葡萄糖。10．凡人体自身可以合成的氨基酸称为非必需氨基酸，如丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等。凡人体不能自己合成必须从食物中摄取，这类氨基酸称为必需氨基酸，如赖氨酸、甲硫氨酸、色氨酸等。半必需氨基酸是指自身能够合成但又不能满足需要，必须从食物中得到补充的氨基酸，这类氨基酸有组氨酸。人体中，组氨酸的合成可满足成人合成蛋白质的需要，但正在成长的儿童，蛋白质合成旺盛，对氨基酸的需求量大，自身合成的组氨酸已不能满足需要，必须从食物中获得补充。

11．不是。氨基酸合成的前体是几条重要糖代谢途径的中间物，而不是起始于NH3和CO2。例如，以三羧酸循环途径中的a一酮戊二酸为前体可合成Glu、Gln、Pro和Arg。草酸乙酸可衍生为Asp、Asn、Met等。丙酮酸可生成Ala、Val 和Leu。

12．可能的原因如下：（1）当氨不能正常排泄而浓度升高时，氨与a一酮戊二酸和谷氨酸在谷氨酸脱氢酶和谷氨酸胺合成酶的作用下分别形成谷氨酸和谷氨酸胺，前一反应需NADH参加，后一反应需ATP参加，这样当它们大量合成时，就会严重干扰脑中的能量代谢；（2）a一酮戊二酸和谷氨酸水平的降低影响三羧酸循环和γ一氨基丁酸（由谷氨酸脱羧形成，一种重要的神经介质）的合成，最终导致脑细胞功能的损伤，出现昏迷症状。

13．因为必需氨基酸相应的酮酸进入体内后在转氨酶的作用下，生成必需氨基酸，供机体合成蛋白质需要，这样利用1分子酮酸相当于清除掉1分子氨，对缓解高氨血症有一定帮助。

14．当从肌肉向肝脏转运1分子丙氨酸，相当于从肌肉带至肝脏1分子丙酮酸和1分子氨，这样既防止了肌肉中丙酮酸的积累又清除了氨。在肝脏，丙氨酸脱氨后，氨进入尿素合成途径被清出体外，丙酮酸进入糖异生途径合成葡萄糖，可再次回到肌肉被利用。这样收到一举两得的功效，所以说葡萄糖一丙氨酸循环是一种经济、有效的氨转运方式。

15．在尿素循环中，当精氨琥珀酸裂解为精氨酸和延胡索酸后，延胡索酸可进入柠檬酸循环，所以延胡索酸将尿素循环和柠檬酸循环联系在一起。

16．因为这样有利于将NH3严格控制在线粒体中，防止其扩散进入血液引起氨中毒。

17．

（1）首先丙氨酸通过联合脱氨的方式将氨基脱掉，这步反应产生2分子的NADH，相当于生成5分子ATP。

（2）2分子氨经尿素循环合成尿素需消耗 4分子 ATP。

（3）2分子丙酮酸脱氢氧化形成乙酸CoA，同时生成 2分子 NADH，相当于生成 5分子ATP。

（4）2分子乙酸 CoA进入三疑酸循环产生 20分子 ATP。

所以2分子丙氨酸彻底氧化并以CO2和尿素形式排出体外，共产生26分子ATP。

第十章核苷酸的代谢

1．核苷磷酸解酶催化的反应如下。

核糖—1'一磷酸十碱基=核苷+磷酸或

脱氧核糖一1'一磷酸十碱基=脱氧核苷十磷酸，这些反应的平衡常数大约为1。

1）同位素示踪法证明，胸腺嘧啶掺人到DNA分子中涉及到核苷磷酸解酶催化的反应，而脱氧腺苷或脱氧鸟苷的存在将促进胸腺嘧啶进人DNA分子中，为什么？

2）在不能进行IMP从头合成的细胞中，次黄嘌呤核苷可用于合成IMP，但由于次黄嘌呤激酶的缺乏，只能经间接的补救合成途径，请写出其主要的反应步骤。

2．别嘌呤醇为什么可用于治疗“痛风症”？

3．嘌呤和嘧啶核苷酸“补救合成途径”的特征是什么？

4．脱氧核苷酸是如何合成的？

5．为什么6'一巯基嘌呤、氨甲蝶呤和氨基蝶呤可抑制核苷酸的生物合成？

6．许多多维制剂含有烟酰胺，大多数哺乳类动物细胞中含有一种酶可使烟酰胺直接转变为NAD+，从烟酰胺形成NAD+所需要的其他物质是什么？

7．患有I型遗传性乳清酸尿症的婴儿体内缺乏乳清酸磷酸核糖转移酶和乳清酸核苷酸脱羧酶。因而发育迟缓，并伴有贫血及乳清酸尿；治疗多采用口服嘧啶类药物，问选用胞嘧啶、尿嘧啶还是尿嘧啶核苷酸？为什么？

8．在癌症的化学治疗中常使用6一巯基嘌呤。研究发现，它在体内必须先转变为一种核苷酸后才能发挥作用。问：1）6一巯基嘌呤为什么可转变为一种核苷酸？是何种核苷酸？

2）该核苷酸如何抑制嘌呤核苷酸的从头合成途径？

9．抗肿瘤药物羟基脲（HO－HN－CO－NH2）是Fe3+离子的螯合剂，可干扰DNA的合成，羟基脲的靶酶是什么？为什么它可抑制DNA的合成？

10．嘌呤核苷酸的补救合成途径中，N一糖苷键形成所需的能量从何而来？

11．若在 PH 8．0条件下进行电泳，乳清酸核苷酸（OMP）和尿嘧啶核苷酸（UMP）将向哪一电极方向移动？谁移动得快？

12．自由的嘧啶碱乳清酸如何转变为乳清酸核苷酸及尿嘧啶核苷酸？

13．胞苷4位上的环外氨基是如何形成的？

14．dATP可激活T4噬菌体中的核苷酸还原酶，而细菌和哺乳类动物中的该酶对dATP水平十分敏感，为什么？15．肝葡萄糖一6一磷酸酶缺乏所导致的疾病称为 Von Gierke's综合症。其主要症状为血尿酸水平升高。对此病病因的解释有多种，其中之一认为患者（Victims）乳酸水平升高干扰了肾小管中尿酸的分泌，问：1）为什么该病患者的乳酸水平会升高？为什么乳酸水平升高会干扰尿酸的分泌而引起血尿酸水平升高？

2）用14C标记甘氨酸的第一位碳原子进行研究发现，14C标记的甘氨酸掺人患者尿酸中的量远远高于正常个体，这说明患者体内何种核苷酸合成的速度加快，为什么？

16．20世纪 50年代初期，Rose和 Schweigert用氚标记胞苷的嘧啶碱基，用14C标记胞苷的核糖部分，将标记好的胞苷给动物注射。经过一定时间后，从动物组织中分离出了自由的带同位素标记的核糖和胞嘧啶；同时还发现分离出的DNA分子中含有带同位素标记的脱氧胞苷酸存在，从这些观察中你可得到什么结论？

17．有些哺乳类动物的淋巴细胞中缺乏腺苷脱氨酶，使细胞的生长和分化受到影响。但这些细胞中dATP的水平比正常的淋巴细胞中高100倍，问：

1）异常淋巴细胞中的腺苷如何转变为dATP？

2）dATP水平升高为什么影响DNA的合成？

18．F－dUMP和氨甲蝶呤都是重要的抗癌药物，但把F－dUMP和氨甲蝶吟结合用于“癌症”的治疗并未发现有增效作用，为什么服用氨甲蝶呤可干扰F－dUMP的作用？

19．线粒体氨甲酰磷酸合成酶的缺乏将导致血氨水平升高，问：

l）该酶的缺乏将导致线粒体内氨甲酰磷酸的堆积吗？将促进细胞质中嘧啶核苷酸的合成吗？

2）细胞质中氨甲酰磷酸合成酶的缺乏将导致什么后果？为什么不会导致血氨的升高？对细胞质中缺乏氨甲酰磷酸合成酶的病人应补充什么物质？为什么？

20．现有两种培养基，一种只含有葡萄糖和盐类，一种含有酵母细胞提取物的水解产物，为研究大肠杆菌中核苷酸补救合成途径中的酶，你将选用哪种培养基培养大肠杆菌，为什么？

1．

1）因核苷磷酸解酶可催化脱氧腺苷或脱氧鸟苷转变为相应的碱基和脱氧核糖一1'一磷酸，后者水平的升高，促进和胸腺嘧啶结合形成胸腺嘧啶核苷酸。

脱氧核糖一1'一磷酸十胸腺嘧啶=脱氧胸苷十磷酸，由胸苷磷酸解酶催化。

2）在核苷磷酸解酶催化下，次黄嘌呤核苷可转变为次黄嘌呤和核糖一1'一磷酸。在磷酸核糖变位酶作用下，核糖一I'一磷酸可转变为核糖一5'一磷酸，后者在 PRPP合成酶的作用下可转变为PRPP。这样，次黄嘌呤一鸟嘌呤磷酸核糖

2．“痛风症”基本的生化特征为高尿酸血症。由于尿酸的溶解度很低，尿酸以钠盐或钾盐的形式沉积于软组织、软骨及关节等处，形成尿酸结石及关节炎（尿酸盐结晶沉积于关节腔内引起的关节炎为痛风性关节炎）；尿酸盐也可沉积于肾脏成为肾结石。治疗“痛风症” 的药物别嘌呤醇是次黄嘌呤的类似物，可与次黄嘌呤竞争与黄嘌呤氧化酶的结合；别嘌呤醇氧化的产物是别黄嘌呤，后者的结构又与黄嘌呤相似，可牢固地与黄嘌呤氧化酶的活性中心结合，从而抑制该酶的活性，使次黄嘌呤转变为尿酸的量减少，使尿酸结石不能形成，以达到治疗之目的。

3．两种核苷酸补救合成途径都是利用体内自由存在的碱基（嘌呤碱或嘧啶碱）和PRPP（5'一磷酸核糖一1'一焦磷酸）在特定的碱基（嘌呤或嘧啶）磷酸核糖转移酶作用下合成的。如嘌呤磷酸核糖转移酶有多种，分别催化不同的嘌呤核苷酸的合成；腺嘌呤磷酸核糖转移酶催化腺嘌呤和PRPP缩合形成腺嘌呤核苷酸，鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化鸟嘌呤和PRPP缩合形成鸟嘌呤核苷酸。同样，不同的嘧啶磷酸核糖转移酶分别催化相应的嘧啶核苷酸的合成。

4．生物体内脱氧核苷酸的合成一般通过还原反应，这种还原反应多发生在核苷二磷酸的水平上；在核糖核苷酸还原酶的作用下，核糖核苷二磷酸（NDP）可转变为相应的脱氧核糖核苷二磷酸（dNDP），后者还可进一步转变为dNTP。5．6一巯基嘌呤，与次黄嘌呤的结构相似，可抑制从次黄嘌呤核苷酸向腺苷酸和鸟苷酸的转变；同时，6一巯基嘌呤也是次黄嘌呤一鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的竞争性抑制剂，使PRPP分子中的磷酸核糖不能转移给次黄嘌呤和鸟嘌呤，影响了次黄嘌呤核苷酸和鸟苷酸的补救合成途径，当然也就抑制了核酸的合成；故6一巯基嘌呤可用作抗癌药物。氨基蝶呤（亦称氨基叶酸）和氨甲蝶呤是叶酸类似物，都是二氢叶酸还原酶的竞争性抑制剂，使叶酸不能转变为二氢叶酸和四氢叶酸；因此，影响了嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸合成所需要的一碳单位的转移，使核苷酸合成的速度降低甚至终止，进而影响核酸的合成。叶酸类似物也是重要的抗癌药物。氨基蝶呤及其钠盐、氨甲蝶呤是治疗白血病的药物，也用作杀鼠剂；氨甲蝶吟也是治疗绒毛膜癌的重要药物。三甲氧苄氨嘧啶可与二氢叶酸还原酶的催化部位结合，阻止复制中的细胞合成胸苷酸和其他核苷酸，是潜在的抗菌剂和抗原生动物剂。三甲氧苄二氨嘧啶专一性抑制细菌的二氢叶酸还原酶，与磺胺类药物结合使用，治疗细菌感染性疾病。5'一氟尿嘧啶和 5'一氟脱氧尿苷，是重要的抗癌药物；在体内，它们可转变为 5'一氟脱氧尿嘧啶核苷酸（F－dUMP），后者是脱氧胸腺嘧啶核苷酸的类似物，是胸腺嘧啶核苷酸合成酶的自杀性抑制剂。5'一氟脱氧尿嘧啶核苷酸的第六位碳原子与酶的硫氢基结合；接着，N5，N10一亚甲基四氢叶酸与5'一氟脱氧尿嘧啶核苷酸的第五位碳原子结合，形成了一个共价结合的三元复合物，使酶不能把氟除去，干扰了尿嘧啶的甲基化，因而不能合成胸腺嘧啶核苷酸；使快速分化的细胞由于缺乏胸苷酸不能合成 DNA而死亡。

6．从NAD+的结构看，它是一个二核苷酸的缩合物，含有烟酰胺核苷酸和AMP。从烟酰胺合成NAD+还需要磷酸核糖和AMP。磷酸核糖转移酶可催化烟酸和PRPP反应生成烟酰核苷酸，PRPP是由PRPP合成酶催化磷酸核糖和ATP反应产生的。烟酰核苷酸、谷氨酰胺和 ATP反应最终形成NAD+，NAD+中的 AMP部分是由 ATP提供的。注释：细胞中NAD的合成分三步。第一步是烟酸（人体可利用色氨酸合成烟酸，进而转变为烟酰胺）和PRPP反应生成烟酸核苷酸。第二步，烟酸核苷酸和ATP反应生成脱（酰）氮基一NAD+。第三步，脱（酰）氮基一NAD+从Gln 获得一个酰胺基形成烟酰胺核苷酸。（Stryer 教材p755）。

7．应选择尿嘧啶，因在生理PH条件下它不带电荷，它可横跨血浆膜进入细胞质中。在这里经核苷酸激酶的作用，它被转变为UMP。CMP的合成依赖于可用的UMP的水平。胞嘧啶虽可转变为CMP，但不能用于UMP的合成。一般不服用尿嘧啶核苷酸，因它的磷酸基在生理PH下是带电的，不能横跨血浆膜而进入细胞质。

8．

1）6一巯基嘌呤的结构与次黄嘌呤类似，次黄嘌呤一鸟嘌呤磷酸核糖转移酶可催化6一巯基嘌呤与PRPP缩合形成6一巯基嘌呤核苷酸。

2）因 6一巯基嘌呤核苷酸是次黄嘌呤核苷酸（IMP）的类似物，可抑制 PRPP和 5'一磷酸核糖胺的形成（即嘌呤核苷酸从头合成途径中的前两步反应，它们受IMP的反馈抑制）。同时，6一巯基嘌呤核苷酸还可抑制从IMP向AMP或GMP的转变反应。

9．靶酶是核苷酸还原酶，该酶有B1和B2两个亚基组成。B1和B2亚基都是二聚体；B1亚基的每一条肽链上都含有核苷酸底物结合部位及效应物的结合部位；B2亚基的每一条肽链上含有一个稳定的酪氨酸自由基参与催化反应。酪氨酸自由基的产生与Fe3+离子的存在密切相关。羟基脲通过隔绝（sequestering，螯合？）Fe3+离子使酶的B2亚基上的有机自由基变得不稳定而达到抑制核苷酸还原酶活性的目的。核苷酸还原酶的活性被抑制，将影响脱氧核苷二磷酸的合成，进而影响dNTP的合成，使DNA的合成因缺乏原料而被抑制。

10．嘌呤核苷酸的补救合成途径中，是嘌呤碱（腺嘌呤或鸟嘌呤）和PRPP反应生成相应的嘌呤核苷酸并放出焦磷酸。后者水解所释放的能量驱动了N一糖苷键的形成。由于PRPP来自于 5'一磷酸核糖和 ATP的反应，故能量的来源应是ATP。

11．两者都向正极移动，且OMP向正极移动的速度要大于UMP。因OMP分子中有一额外的羟基，而 UMP无；在 PH 8．0条件下，OMP比 UMP带有较多的负电荷，因而向正极移动的要快。

12．在乳清酸磷酸核糖转移酶的催化下，乳清酸与5'一磷酸核糖一1'一焦磷酸反应形成乳清酸核苷酸。乳清酸核苷酸脱羧酶可催化乳清酸核苷酸脱去羧基转变为尿嘧啶核苷酸。（反应式见Stryer教材p746）。

13．UTP的氨基化作用形成CTP。UTP C－4位上的羰基O原子被氨基取代时须经一个烯醇

式磷酸酯中间化合物。在大肠杆菌中，NH4+是氨基的供体，在哺乳类动物中，Gln的酰氨基是氨基的供体。

14．核苷酸还原酶催化核苷二磷酸转变为脱氧核苷二磷酸。后者进一步转变为dNTP，以利于DNA的合成。在大多数机体中，当脱氧核苷酸合成的量增多时，需有一定的调控机制存在以保持脱氧核苷酸水平的相对稳定。在细菌和哺乳类动物细胞中，当dATP水平高时，将抑制核苷酸还原酶，使脱氧核苷酸合成的速度减慢。而 T4噬菌体感染宿主细胞，需大量合成脱氧核苷酸，以便病毒基因组的合成。故dATP对病毒的核苷酸还原酶起激活作用而不是抑制。

15．

1）肝葡萄糖一6一磷酸酶缺乏将导致葡萄糖一6一磷酸水平升高，使酵解速度加快，其结果是乳酸和丙酮酸水平升高。乳酸和丙酮酸都是酸性物质，将干扰肾小管分泌的尿酸盐进入尿中，故引起血尿酸水平升高。

2）肝中葡萄糖一6一磷酸水平升高，葡萄糖一6一磷酸可经磷酸戊糖途径（HMS途径）进一步代谢，产生较多的核糖一5'一磷酸。导致5'一磷酸核糖一1'一焦磷酸（PRPP）水平增加，使嘌呤核苷酸合成增加，因PRPP和甘氨酸都是嘌呤核苷酸合成的原料。呼呼类物质代谢的结果必然产生较多的尿酸。