生物化学王镜岩第三版课后习题解答Word格式文档下载.docx
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肽聚糖是细菌细胞壁的成份,也属结构多糖。
它可看成由一种称胞壁肽的大体结构单位重复排列组成。
胞壁肽是一个含四有序侧链的二糖单位,G1cNAcβ(1-4)MurNAc,二糖单位问通过β-1,4连接成多糖,链相邻的多糖链通过转肽作用交联成一个大的囊状分子。
青霉素就是通过抑制转肽干扰新的细胞壁形成而起抑菌作用的。
磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁的特有成份;
脂多糖是阴性细菌细胞壁的特有成份。
糖蛋白是一类复合糖或一类缀合蛋白质。
许多内在膜蛋白质和分泌蛋白质都是糖蛋白。
糖蛋白和糖脂中的寡糖链,序列多变,结构信息丰硕,乃至超过核酸和蛋白质。
一个寡糖链中单糖种类、连接位置、异头碳构型和糖环类型的可能排列组合数量是一个天文数字。
糖蛋白中寡糖链的还原端残基与多肽链氨基酸残基之间的连接方式有:
N-糖肽键,如β-GlcNAc-Asn和O-糖肽链,如α-GalNAc-Thr/Ser,β-Gal-Hyl,β-L-Araf-Hyp,N-连接的寡糖链(N-糖链)都含有一个一路的结构花式称核心五糖或三甘露糖基核心,N-糖链可分为复杂型、高甘露糖型和杂合型三类,它们的区别王要在外周链,O-糖链的结构比N-糖链简单,但连接形式比N-糖链的多。
糖蛋白中的寡糖链在细胞识别包括细胞粘着、淋巴细胞归巢和精卵识别等生物学进程中起重要作用。
在人红细胞表面上存在很多血型抗原决定簇,其中多数是寡糖链。
在ABO血型系统中A,B,O(H)三个抗原决定簇只差一个单糖残基,A型在寡糖基的非还原端有一个GalNAc,B型有一个Gal,O型这两个残基均无。
凝集素是一类非抗体的能与糖类专一结合的蛋白质或糖蛋白,伴刀豆凝集素A(ConA),花生凝集素等属植物凝集素;
细菌和病毒也有凝集素,如流感病毒含红细胞凝集素。
作为各类白细胞CAM的选择蛋白家族也属于凝集素。
此家族中已知有L、E、P三种选择蛋白,它们通过细胞粘着产生多种生物学效应,如免疫应答、炎症反映、肿瘤转移等。
糖胺聚糖和蛋白聚糖是动物细胞外基质的重要成份。
糖胺聚糖是由己糖醛酸和己糖胺组成的二糖单位重复组成。
多数糖胺聚糖都不同程度地被硫酸化如4-硫酸软骨素、硫酸角质素等。
糖胺聚搪多以蛋白聚糖形式存在,但透明质酸是例外。
蛋白聚糖是一类特殊的糖蛋白,由一条或多条糖胺聚糖链和一个核心蛋白共价连接而成。
有的蛋白聚糖以聚集体(透明质酸分子为核心)形式存在。
它们是高度亲水的多价阴离子,在维持皮肤、关节、软骨等结缔组织的形态和功能方面起重要作用。
寡糖链结构分析的一般步骤是:
分离提纯待测定的完整糖链,对取得的均一样品用GLC法测定单糖组成,按照高碘酸氧化或甲基化分析肯定糖苷键的位置,用专一性糖苷酶肯定糖苷键的构型。
糖链序列可采用外切糖苷酶持续断裂或FAB-MS等方式加以测定。
习题
1.环状己醛糖有多少个可能的旋光异构体,为何?
[25=32]
解:
考虑到C一、C二、C3、C4、C5各有两种构象,故总的旋光异构体为25=32个。
2.含D-吡喃半乳糖和D-吡喃葡萄糖的双糖可能有多少个异构体(不包括异头物)?
含一样残基的糖蛋白上的二糖链将有多少个异构体?
[20;
32]
一个单糖的C1能够与另一单糖的C一、C二、C3、C4、C6形成糖苷键,于是α-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、β-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、α-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、β-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷各有5种,共5×
4=20个异构体。
糖蛋白上的二糖链其中一个单糖的C1用于连接多肽,C二、C3、C4、C6用于和另一单糖的C1形成糖苷键,算法同上,共有4×
4=16个,考虑到二糖与多肽相连时的异头构象,异构体数量为16×
2=32个。
3.写出β-D-脱氧核糖、α-D-半乳糖、β-L-山梨糖和β-D-N-乙酰神经氨酸(唾液酸)的Fischer投影式,Haworth式和构象式。
4.写出下面所示的(A).(B)两个单糖的正规名称(D/L,α/β,f/p),指出(C).(D)两个结构用RS系统表示的构型(R/S)
[A、α-D-f-Fru;
B、α-L-p-Glc;
C、R;
D、S]
5.L7-葡萄糖的α和β异头物的比旋[αD20]别离为+°
和+°
。
当α-D-吡喃葡糖晶体样品溶于水时,比旋将由+°
降至平衡值+°
计算平衡混合液中α和β异头物的比率。
假设开链形式和呋喃形式可忽略。
[α异头物的比率为%,β异头物为%]
设α异头物的比率为x,则有+(1-x)=,解得x=%,于是(1-x)=%。
6.将500mg糖原样品用放射性氰化钾(K14CN)处置,被结合的14CN—正好是μmol,另一500mg同一糖原样品,用含3%HCl的无水甲醇处置,使之形成还原结尾的甲基葡糖苷。
然后用高碘酸处置那个还原端成为甲基葡糖苷的糖原,新产生的甲酸准确值是347μmol。
计算(a)糖原的平均相对分子质量.(b)分支的程度(分支点%)[(a)×
106;
(b)%]
(a)Mr=×
10-6)=×
106
(b)347×
10-6×
163/=%
7.D-葡萄糖在31℃水中平衡时,α-吡喃葡糖和β-吡喃葡糖的相对摩尔含量别离为%和%。
计算D-葡萄糖在31℃时由α异头物转变成β异头物的标准自由能转变。
气体常数R为/molK。
[ΔG0=-1.31kJ/mol]
ΔG0=-RTln(c2/c1)=×
300×
ln=kJ/mol
8.竹子系热带禾本科植物,在最适条件下竹子生长的速度达0.3m/d高,假定竹茎几乎完全由纤维素纤维组成,纤维沿生长方向定位。
计算每秒钟酶促加入生长着的纤维素链的单糖残基数量。
纤维素分子中每一葡萄糖单位约长nm。
[7800残基/s]
[(24×
3600)]/×
10-9=7800残基/s
9.经还原可生成山梨醇(D-葡萄醇)的单糖有哪些?
[L-山梨糖;
D-葡萄糖;
L-古洛糖;
D-果糖]
10.写出麦芽糖(α型)、纤维二糖(β型)、龙胆糖和水苏糖的正规(系统)名称的简单形式,并指出其中哪些(个)是还原糖,哪些(个)是非还原糖。
麦芽糖(α型):
Glcα(1→4)Glc
纤维二糖(β型):
Glcβ(1→4)Glc
龙胆糖:
Glcβ(1→6)Glc
水苏糖:
Galα(1→6)Galα(1→6)Glc(α1←→β2)Fru
11.纤维素和糖原虽然在物理性质上有专门大的不同,但这两种多糖都是1-4连接的D-葡萄糖聚合物,相对分子质量也相当,是什么结构特点造成它们在物理性质上的如此不同?
解释它们各自性质的生物学长处。
答:
糖原是人和动物餐间和肌肉猛烈运动时最易动用的葡萄糖贮库。
纤维素是植物的结构多糖,是他们的细胞壁的主要组成成份。
12.革兰氏阳性细菌和阴性细菌的细胞壁在化学组成上有什么异同?
肽聚糖中的糖肽键和糖蛋白中的糖肽键是不是有区别?
肽聚糖:
革兰氏阳性细菌和阴性细菌共有;
磷壁酸:
革兰氏阳性细菌特有;
脂多糖:
革兰氏阴性细菌特有。
两种糖肽键有区别:
肽聚糖中为NAM的C3羟基与D-Ala羧基相连;
糖蛋白中是糖的C1羟基与多肽Asnγ-氨基N或Thr/Ser/Hyl/Hyp羟基O相连。
13.假设一个细胞表面糖蛋白的一个三糖单位在介导细胞与细胞粘着中起关键作用。
试设计一个简单实验以查验这一假设。
[若是糖蛋白的那个三糖单位在细胞彼此作用中是关键的,则此三糖本身应是细胞粘着的竞争性抑制剂]
14.糖蛋白中N-连接的聚糖链有哪些类型?
它们在结构上有什么一路点和不同点?
(1)复杂型(complextype)这种N-糖链,除三甘露糖基核心外,不含其他甘露糖残基。
还原端残基为GlcNAcβ1→的外链与三甘露糖基核心的两个α-甘露糖残基相连,在三类N-糖链中复杂型结构转变最大。
(2)高甘露糖型(high-mannosetype)此型N-糖链除核心五糖外只含α-甘露糖残基。
(3)杂合型(hybridtype)此型糖链具有复杂型和高甘露糖型这两类糖链的结构元件。
15.举出两个例子说明糖蛋白寡糖链的生物学作用。
(1)糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的作用;
(2)糖链影响糖蛋白的分泌和稳固性。
(例见教材P60~P61)
16.写出人ABH血型抗原决定簇的前体结构,指出A抗原、B抗原和O抗原(H物质)之间的结构关系,[答案见表1-9]
17.具有重复二糖单位,GlcUAβ(1→3)GlcNA,而单位间通过β(1→4)连接的天然多糖是什么?
[透明质酸]
18.糖胺聚糖如硫酸软骨素,其生物功能之一与该分子在水中所占的体积远比脱水时大这一生质有关。
为何这些分子在溶液中所占体积会如此大?
由于分子表面含有很多亲水基团,能结合大量的水,形成透明的高粘性水合凝胶,如一个透明质酸(HA)分子在水中将占据1000~10000倍于自身体积的空间。
19.举例说明内切糖苷酶和外切糖苷酶在聚糖链结构测定中的作用。
(见教材P73)
20.一种三糖经β-半乳糖苷酶完全水解后,取得D-半乳糖和D-葡萄糖,其比例为2:
1,将原有的三糖用NaBH4还原,继而使其完全甲基化和酸水解,然后再进行一次NaBH4还原,最后用醋酸酐乙酸化,取得二种产物:
①2,3,4,6-四甲基1,5二乙酰基-半乳糖醇,②2.3.4-三甲基-1,5,6-三乙酸基-半乳糖醇,③五甲基-4-乙酰基-山梨醇。
分析并写出此三糖的结构。
[D-Galβ(1→6)D-Galβ(1→4)D-Glc]
第二章脂质
脂质是细胞的水不溶性成份,能用有机溶剂如乙醚、氯仿等进行提取。
脂质按化学组成可分为单纯脂质、复合脂质和衍生脂质;
按生物功能可分为贮存脂质、结构脂质和活性脂质。
天然脂肪酸通常具有偶数碳原子,链长一般为12-22碳。
脂肪酸可分为饱和、单不饱和与多不饱和脂肪酸。
不饱和脂肪酸的双键位置,有一个双键几乎老是处于C9-C10之间(△9)而且一般是顺式的。
脂肪酸的物理性质主要决定于其烃链的长度与不饱和程度。
必需脂肪酸是指对人体的功能不可缺少,但必需由膳食提供的两个多不饱和脂肪酸,亚油酸和α-亚麻酸;
前者属ω-6家族,后者ω-3家族。
类二十碳烷主如果由20碳的花生四烯酸衍生而来并因此得名,包括前列腺素、凝血恶烷和白三烯,它们是体内的局部激素。
三酰甘油或甘油三脂(TG)是由脂肪酸与甘油形成的三脂。
三酰甘油可分简单三酰甘油和混合三酰甘油。
天然油脂是简单和混合三酰甘油的混合物。
三酰甘油与碱共热可发生皂化,生成脂肪酸盐(皂)和甘油。
三酰甘油也和游离脂肪酸一样,它的不饱和键能发生氢化、卤化和过氧化作用。
测定天然油脂的皂化值、碘值、酸值和乙酰化值,可肯定所给油脂的特性。
三酰甘油主要作为贮存燃料,以油滴形式存在于细胞中。
蜡是指长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。
天然蜡如蜂蜡是多种蜡酯的混合物。
蜡是海洋浮游生物中代谢燃料的主要贮存形式。
蜡还有其他的生物功能如防水、防侵袭等。
脂质过氧化概念为多不饱和脂肪酸或多不饱和脂质的氧化变质。
它是典型的活性氧参与的自由基链式反映。
活性氧(O-2、·
OH、H2O2、ˉO2等)使生物膜发生脂质过氧化,造成膜的损伤、蛋白质和核酸等大分子的异样。
脂质过氧化与多种疾病有关。
体内的抗氧化剂如超氧化物歧化酶(SOD)、维生素E等是与脂质过氧化坑衡的保护系统。
磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂。
甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来,最简单的甘油磷脂是3-sn-磷脂酸,它是其他甘油磷脂的母体。
磷脂酸进一步被一个极性醇(如胆碱、乙醇胺等)酯化,则形成各类甘油磷脂如磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺。
鞘磷脂是由鞘氨醇代替甘油磷脂中的甘油形成的磷脂。
鞘氨醇是种长链的氨基醇。
其2-位氨基以酰胺键与脂肪酸连接形成神经酰胺,这是这种磷脂的母体。
神经酰胺的1-位羟基被磷酰胆碱或磷酰乙醇胺脂化则形成鞘磷脂。
磷脂是两亲分子,有一个极性头基和一个非极性尾,在水介质中能形成脂双层;
它们主要参与膜的组成。
糖脂主如果鞘糖脂,它也是神经酰胺的衍生物,在神经酰胺的1-位羟基通过糖苷键与糖基连接而成鞘糖脂。
重要的鞘糖脂有脑苷脂和神经节苷脂,后者含有唾液酸。
作为膜脂的鞘糖脂与细胞识别和组织、器官的特异性有关。
萜类可看成是异戊二烯(CS)的聚合物,有倍半萜、双萜、三萜、四萜等。
萜的结构有线形的,也有环状的。
许多植物精油、光合色素和甾类的前体鲨烯都是萜。
类固醇或称甾类,是环戊烷多氢菲的衍生物。
固醇或甾醇是类固醇中的一大类,其结构特点是在甾核的C3上有一个β羟基,C17上有一个含8~10个碳的烃链。
固醇存在于大多数真核细胞的膜中但细菌不含固醇。
胆固醇是最多见的一种动物固醇,参与动物细胞膜的组成。
胆固醇也是体内类固醇激素和胆汁酸(胆酸、鹅胆酸和脱氧胆酸)的前体。
胆固醇与动脉粥样硬化有关。
植物固醇如谷固醇、豆固醇,它们自身不易被肠粘膜吸收并能抑制胆固醇吸收。
脂蛋白是由脂质和蛋白质以非共价键结合而成的复合体。
脂蛋白中的蛋白质部份称载脂蛋白。
血浆脂蛋白是血浆中转运脂质的脂蛋白颗粒。
由于各类血浆脂蛋白的密度不同可用超离心法把它们分成5个组分(按密度增加为序):
乳糜微粒,极低密度脂蛋白(VLDL),中间密度脂蛋白(IDL),低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。
血浆脂蛋白都是球形颗粒,有一个由三酰甘油和胆固醇脂组成的疏水核
心和一个由磷脂、胆固醇和载脂蛋白参与的极性外壳。
载脂蛋白的主要作用是增溶疏水脂质和作为脂蛋白受体的识别部位。
测定脂质组成时,脂质可用有机溶剂从组织中提取,用薄层层析或气液色谱进行分离。
单个的脂质可按照其层析行为,对专一性酶水解的敏感性或质谱分析加以鉴定。
1.天然脂肪酸在结构上有哪些一路的特点?
不饱和脂肪酸的双键位置,有一个双键几乎老是处于C9-C10之间(△9),而且一般是顺式的。
2.(a)由甘油和三种不同的脂肪酸(如豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸)可形成多少种不同的三酰甘油(包括简单型和混合型在内)?
(b)其中定量上不同组成的三酰甘油可有多少种?
[(a)27种;
(b)10种]
(a)33=27种;
(b)3×
3+1=10种
3.(a)为什么饱和的18碳脂肪酸——硬脂酸的熔点比18碳不饱和脂肪酸——油酸的熔点高?
(b)干酪乳杆菌产生的乳杯菌酸(19碳脂肪酸)的熔点更接近硬脂酸的熔点仍是更接近油酸的熔点?
为何?
(a)油酸有一个△9顺式双键,有序性校差;
而硬脂酸有序性高,故熔点也高;
(b)硬脂酸。
因为熔点随链长的增加而增加。
4.从植物种子中提掏出1g油脂,把它等分为两份,别离用于测定该油脂的皂化值和碘值。
测定皂化值的一份样品消耗KOH65mg,测定碘值的一份样品消耗I2510mg.试计算该油脂的平均相对分子质量和碘值。
[1292;
102]
Mr=(3×
56×
1000)/(2×
65)=1292
I2值=×
100/=102(100g油脂卤化时吸收I2的克数)
5.某油脂的碘值为68,皂化值为210。
计算每一个油脂分子平均含多少个双健。
[2个]
100g油脂的物质的量=(210×
100)/(3×
1000)=
平均双键数=(68/254)/≈2个
6.(a)解释与脂质过氧化育关的几个术语:
自由基、活性氧、自由基链反映和抗氧化剂;
(b)为何PUFA容易发生脂质过氧化?
(a)
自由基:
自由基也称游离基,是指含有奇数价电子并因此在一个轨道上具有一个未(不)成对电子(unpairedelectron)的原子或原子团。
活性氧:
氧或含氧的高反映活性分子,如O-2、·
OH、H2O2、ˉO2(单线态氧)等统称为活性氧。
自由基链反映:
自由基化学性质活泼,能发生抽氢、歧化、化合、取代、加成等多种反映,可是自由基反映的最大特点是偏向于进行链「式」反映〔chainreaction),链反映一般包括3个阶段:
引发、增加和终止。
抗氧化剂:
凡具有还原性而能抑制靶分子自动氧化即抑制自由基链反映的物质称为抗氧化剂(antioxidant)。
(b)多不饱和脂肪酸(PUFA)中的双键具有潜在的还原性,容易发生过氧化作用。
7.为解决甘油磷脂构型上的不明确性,国际生物化学命名委员会建议采取立体专一编号命名原则。
试以磷酸甘油为例说明此命名原则。
8.写出下列化合物的名称:
(a)在低pH时,携带一个正净电荷的甘油磷脂;
(b)在中性pH时携带负净电荷的甘油磷脂;
(c)在中性pH时,净电荷为零的甘油磷脂。
(a)磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺;
(b)磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油,-1;
双磷脂酰甘油(心磷脂),-2;
(c)磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺。
9.给定下列分子成份:
甘油、脂肪酸、磷酸、长链醇和糖。
试问(a)哪两个成份在蜡和鞘脂脂中都存在?
(b)哪两个成份在脂肪和磷脂酰胆碱中都存在?
(c)哪些(个)成份只在神经节苷脂而不在脂肪中存在?
[(a)脂肪酸,长链醇;
(b)甘油,脂肪酸;
(c)糖,长链醇]
10.指出下列膜脂的亲水成份和疏水成份:
(a)磷脂酰乙醇胺;
(b)鞘磷脂;
(c)半乳糖基脑苷脂;
(d)神经节苷脂;
(e)胆固醇。
(a)乙醇胺;
脂肪酸
(b)磷酰胆碱或磷酰乙醇胺;
脂肪酸和烃链
(c)半乳糖;
(d)连有唾液酸的寡糖链;
(e)C3羟基;
甾核和C17烷烃侧链
11.(a)造成类固醇化合物种类很多的原因是什么?
(b)人和动物体内胆固醇可转变成哪些具有重要生理意义的类固醇物质?
(a)①环上的双键数日和位置不同;
②取代基的种类、数量、位置和取向(αβ)不同;
③环和环稠合的构型(顺反异构)不同。
(b)动物中从胆固醇衍生来的类固醇包括5类激素:
雄激素、雌激素、孕酮、糖皮质激素和盐皮质激素,维生素D和胆汁酸。
12.胆酸是人胆汁中发现的A-B顺式类固醇(图2-18)。
请按图2-15所求椅式构象画出胆酸的构象式,并以直立键或平伏键标出C3,C7和C12上3个羟基。
13.一种血浆脂蛋白的密度为l.08g/cm3,载脂蛋白的平均密度为1.35g/cm3,脂质的平均密度为0.90g/cm3。
问该脂蛋白中载脂蛋白和脂质的质量分数是多少?
[%载脂蛋白,%脂质]
设载脂蛋白的体积分数是x,则有+(1-x)=,解得x=
于是质量分数为×
/[×
+(1-×
]=
14.一种低密度脂蛋白(LDL含apoB-100(M为500000)和总胆固醇(假设平均Mr为590)的质量分数别离为25%和50%。
试汁算apoB-100与总胆固醇的摩尔比[1:
1695]
设摩尔比为1/x,则有500000/590x=25/50,解得x=1695
15.用化学方式把鞘磷脂与磷脂酰胆碱区分开来。
第三章氨基酸
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取得它们。
蛋白质中的氨基酸都是L型的。
但碱水解取得的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。
参与蛋白质组成的大体氨基酸只有20种。
另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大体氨基酸(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类组织和细胞中,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数质子化,当pH在13左右时,则全数去质子化。
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映。
α-NH2与2,4-二硝基氟苯(DNFB)作用产生相应的DNP-氨基酸(Sanger反映);
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反映)。
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。
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- 生物化学 王镜岩 第三 课后 习题 解答