《生物化学》课后习题详细解答

3.0 文小白 2023-09-15 123 0 228KB 35 页 10文币

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生物化学（第三版）课后习题详细解答

第三章氨基酸

提要

α-氨基酸是蛋白质的构件分子，当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们。蛋白质中的氨

基酸都是 L型的。但碱水解得到的氨基酸是 D型和 L型的消旋混合物。

参与蛋白质组成的基本氨基酸只有 20 种。此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在，但它们

都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸（残基）经化学修饰而成。除参与蛋白质组成的氨基

酸外，还有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中，有的是 β-、γ-或 δ-氨基酸，有些是 D

型氨基酸。

氨基酸是两性电解质。当 pH 接近 1 时，氨基酸的可解离基团全部质子化，当 pH 在 13 左右时，

则全部去质子化。在这中间的某一 pH（因不同氨基酸而异），氨基酸以等电的兼性离子

（H3N+CHRCOO-）状态存在。某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质 pH 称为该氨基酸的

等电点，用 pI 表示。

所有的 α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应。α-NH2与 2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用产生相

应的 DNP-氨基酸（Sanger 反应）；α-NH2与苯乙硫氰酸酯（PITC）作用形成相应氨基酸的苯胺基

硫甲酰衍生物（ Edman 反应）。胱氨酸中的二硫键可用氧化剂（如过甲酸）或还原剂（如巯基乙

醇）断裂。半胱氨酸的 SH 基在空气中氧化则成二硫键。这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重

要地位。

除甘氨酸外 α-氨基酸的 α-碳是一个手性碳原子，因此 α-氨基酸具有光学活性。比旋是 α-

氨基酸的物理常数之一，它是鉴别各种氨基酸的一种根据。

参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有光吸收，这是紫外吸收法定

量蛋白质的依据。核磁共振（NMR）波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用。

氨基酸分析分离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小。常用方法有离子交换柱层析、高

效液相层析（HPLC）等。

习题

1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号：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。[见表 3-1]

表3-1 氨基酸的简写符号

名称三字母符

号

单字母

符号名称

三字

母符

号

单字母

符号

丙氨酸(alanine) Ala A 亮氨酸(leucine) Leu L

精氨酸(arginine) Arg R 赖氨酸(lysine) Lys K

天冬酰氨(asparagines) Asn N 甲硫氨酸(蛋氨酸)(methionine) Met M

天冬氨酸(aspartic acid) Asp D 苯丙氨酸(phenylalanine) Phe F

Asn 和/或Asp Asx B

半胱氨酸(cysteine) Cys C 脯氨酸(praline) Pro P

谷氨酰氨(glutamine) Gln Q 丝氨酸(serine) Ser S

谷氨酸(glutamic acid) Glu E 苏氨酸(threonine) Thr T

Gln 和/或Glu Gls Z

甘氨酸(glycine) Gly G 色氨酸(tryptophan) Trp W

组氨酸(histidine) His H 酪氨酸(tyrosine) Tyr Y

异亮氨酸(isoleucine) Ile I 缬氨酸(valine) Val V

2、计算赖氨酸的 εα-NH3+20%被解离时的溶液PH。[9.9]

解：pH = pKa + lg20% pKa = 10.53 (见表3-3，P133)

pH = 10.53 + lg20% = 9.83

3、计算谷氨酸的 γ-COOH 三分之二被解离时的溶液pH。[4.6]

解：pH = pKa + lg2/3% pKa = 4.25

pH = 4.25 + 0.176 = 4.426

4、计算下列物质 0.3mol/L 溶液的 pH：(a)亮氨酸盐酸盐；(b)亮氨酸钠盐；(c)等电亮氨酸。[(a)约

1.46,(b)约11.5, (c)约6.05]

5、根据表 3-3 中氨基酸的 pKa 值，计算下列氨基酸的 pI 值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。

[pI:6.02;5.02;3.22;10.76]

解：pI = 1/2（pKa1+ pKa2）

pI(Ala) = 1/2（2.34+9.69）= 6.02

pI(Cys) = 1/2（1.71+10.78）= 5.02

pI(Glu) = 1/2（2.19+4.25）= 3.22

pI(Ala) = 1/2（9.04+12.48）= 10.76

6、向1L1mol/L 的处于等电点的甘氨酸溶液加入 0.3molHCl，问所得溶液的 pH 是多少？如果加入

0.3mol NaOH 以代替 HCl 时，pH 将是多少？[pH：2.71；9.23]

7、将丙氨酸溶液（400ml）调节到pH8.0，然后向该溶液中加入过量的甲醛，当所得溶液用碱反滴

定至Ph8.0 时，消耗0.2mol/L NaOH 溶液250ml。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克？[4.45g]

8、计算 0.25mol/L 的组氨酸溶液在 pH6.4 时各种离子形式的浓度（mol/L）。[His2+为1.78×10-4，His+

为0.071，His0为2.8×10-4]

9、说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐（相对分子质量=209.6；咪唑基pKa=6.0）和 1mol/L

KOH 配制 1LpH6.5 的0.2mol/L 组氨酸盐缓冲液的方法[取组氨酸盐酸盐41.92g(0.2mol)，加入 352ml

1mol/L KOH，用水稀释至 1L]

10、为什么氨基酸的茚三酮反映液能用测压法定量氨基酸？

解：茚三酮在弱酸性溶液中与 α-氨基酸共热，引起氨基酸氧化脱氨脱羧反映，（其反应化学式见

P139），其中，定量释放的CO2可用测压法测量，从而计算出参加反应的氨基酸量。

11、L-亮氨酸溶液（3.0g/50ml 6mol/L HCl）在 20cm 旋光管中测得的旋光度为+1.81º。计算 L-亮氨酸

在6mol/L HCl 中的比旋（[a]）。[[a]=+15.1º]

12、标出异亮氨酸的 4个光学异构体的（R，S）构型名称。[参考图 3-15]

13、甘氨酸在溶剂A中的溶解度为在溶剂B中的 4倍，苯丙氨酸在溶剂A中的溶解度为溶剂B中的

两倍。利用在溶剂A和B之间的逆流分溶方法将甘氨酸和苯丙氨酸分开。在起始溶液中甘氨酸含量

为100mg ，苯丙氨酸为 81mg ，试回答下列问题：(1)利用由 4个分溶管组成的逆流分溶系统时，甘

氨酸和苯丙氨酸各在哪一号分溶管中含量最高？（2）在这样的管中每种氨基酸各为多少毫克？

[（1）第4管和第3管；（2）51.2mg Gly+24mg Phe 和38.4mgGly+36mg Phe]

解：根据逆流分溶原理，可得：

对于Gly：Kd = CA/CB = 4 = q(动相)/p（静相） p+q = 1 = (1/5 + 4/5)

4 个分溶管分溶3次：（1/5 + 4/5）3=1/125+2/125+48/125+64/125

对于Phe：Kd = CA/CB = 2 = q(动相)/p（静相） p+q = 1 = (1/3 + 2/3)

4 个分溶管分溶3次：（1/3 + 2/3）3=1/27+6/27+12/27+8/27

故利用4个分溶管组成的分溶系统中，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：64/125×100=51.2 mg Phe：8/27×81=24 mg

第3管：Gly：48/125×100=38.4 mg Phe：12/27×81=36 mg

14、指出在正丁醇：醋酸：水的系统中进行纸层析时，下列混合物中氨基酸的相对迁移率（假定水

相的 pH 为4.5）：(1)Ile, Lys; (2)Phe, Ser (3)Ala, Val, Leu; (4)Pro, Val (5)Glu, Asp; (6)Tyr, Ala, Ser,

His.

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

解：根据 P151 图3-25 可得结果。

15．将含有天冬氨酸(pI=2.98)、甘氨酸(pI=5.97)、亮氨酸(pI=6.53)和赖氨酸(pI=5.98)的柠檬酸缓冲液，

加到预先同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中，随后用爱缓冲液析脱此柱，并分别收集洗出液，

这5种氨基酸将按什么次序洗脱下来？[Asp, Thr, Gly, Leu, Lys]

解：在pH3 左右，氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸(A2+)>中性氨

基酸(A+)>酸性氨基酸(A0)。因此氨基酸的洗出顺序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最后是碱性氨

基酸，由于氨基酸和树脂之间还存在疏水相互作用，所以其洗脱顺序为：Asp, Thr, Gly, Leu, Lys。

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摘要：

生物化学（第三版）课后习题详细解答第三章氨基酸提要α-氨基酸是蛋白质的构件分子，当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们。蛋白质中的氨基酸都是L型的。但碱水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。参与蛋白质组成的基本氨基酸只有20种。此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在，但它们都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸（残基）经化学修饰而成。除参与蛋白质组成的氨基酸外，还有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中，有的是β-、γ-或δ-氨基酸，有些是D型氨基酸。氨基酸是两性电解质。当pH接近1时，氨基酸的可解离基团全部质子化，当pH在13左右时，则全部去质子化。在这中间的某一pH（因不同氨基酸而...

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