生物化学课程作业

绪论 查找并了解5-8件与生物化学课程相关的诺贝尔生理医学奖工作及意义。 第一章核酸8/10/3 [课后小结]熟悉核酸的分类和生物学功能、分子组成、化学结构特点。掌握DNA一级结构、高级结构、核小体、核酸的变性、复性、分子杂交。理解核酸(DNA与RNA)结构与功能的关系。熟悉核酸重要的理化性质、变性和复性及其应用。了解核酸酶的概念分类 名词解释(英语解释) 单核苷酸(mononucleotide) 3′,5′-磷酸二酯键(phosphodiester bonds) 碱基互补规律(complementary base pairing) 核酸的变性与复性(denaturation、renaturation) 退火(annealing)增色效应(hyper chromic effect)发夹结构(hairpin structure) DNA的熔解温度(melting temperature T m)分子杂交(molecular hybridization) 环化核苷酸(cyclic nucleotide) DNA复性(退火)一般在低于其T m值约20℃的温度下进行的。 填空题 1.DNA双螺旋结构模型是___于___年提出的。 2.核酸的基本结构单位是___。 3.脱氧核糖核酸在糖环___位置不带羟基。 4.两类核酸在细胞中的分布不同,DNA主要位于___中,RNA主要位于___中。 5.核酸分子中糖环与碱基之间的连键为___键。核苷与核苷之间通过___键连接成多聚体。 6.核酸的特征元素___。 7.B型DNA双螺旋的两条多核苷酸连为___、___方向的螺旋,螺距为___,每匝螺旋有___对碱基,每对碱基的转角是___。 8.在DNA分子中,一般来说G-C含量高时,比重___,T m(熔解温度)则___,分子比较稳定。 9.在___条件下,互补的单股核苷酸序列将缔结成双链分子。 10.___RNA分子指导蛋白质合成,___RNA分子用作蛋白质合成中活化氨基酸的载体。 11.DNA变性后,紫外吸收___,粘度___、浮力密度___,生物活性将___。 12.因为核酸分子具有___、___,所以在___nm处有吸收峰,可用紫外分光光度计测定。 13.维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是___,其次,大量存在于DNA分子中的弱作用力如___,______ 和___也起一定作用。 14.常见的环化核苷酸有___和___。其作用是___,他们核糖上的___位与___位磷酸-OH环化。 问答 1、将核酸完全水解后可得到哪些组分?DNA和RNA的水解产物有何不同? 2、画出核苷中两种C-N糖苷键,注意N1与N9。 3、几种重要的核苷酸结构:ATP、GTP;cAMP、cGMP。 4、画出A=T 碱基配对的分子构造(包括氢原子)。 5、简述B型DNA双螺旋结构模型的要点。 6、在稳定的DNA双螺旋中,哪两种力在维系分子立体结构方面起主要作用? 7、核酸变性特征,引起变性的因素,以及核酸变性时,伴随的物理化学性质的改变。 8、核酸含量测定方法与原理。 9、对一双链DNA而言,若一条链中(A+G)/(T+C)= 0.7,则: (1)互补链中(A+G)/(T+C)= ? (2)在整个DNA分子中(A+G)/(T+C)= ? (3)若一条链中(A+ T)/(G +C)= 0.7,则互补链中(A+ T)/(G +C)= ? (4)在整个DNA分子中(A+ T)/(G +C)= ? 第二章蛋白质 名词解释(英语解释) 两性离子(dipolarion)必需氨基酸(essential amino acid) 等电点(isoelectric point, pI) 非蛋白质氨基酸(nonprotein amino acid) 构型(configuration)与构象(conformation) 蛋白质的一级结构(protein primary structure) 蛋白质的二级结构(protein secondary structure) 结构域(domain) 蛋白质的三级结构(protein tertiary structure) 蛋白质的四级结构(protein quaternary structure) 疏水键(hydrophobic bond) 盐析(salting out) 蛋白质的变性(denaturation) 蛋白质的复性(renaturation) 凝胶电泳(gel electrophoresis)层析(chromatography) 填空题 1.蛋白质多肽链中的肽键是通过一个氨基酸的___基和另一氨基酸的____基连接而形成的。 2.大多数蛋白质中氮的含量较恒定,平均为___%,如测得1克样品含氮量为10mg,则蛋白质含量为___%。 3.在20种氨基酸中,酸性氨基酸有___和____2种,具有羟基的氨基酸是___和___,能形成二硫键的氨基 酸是___。 4.蛋白质中的___、___和___3种氨基酸具有紫外吸收特性,因而使蛋白质在280nm处有最大吸收值。 5.精氨酸的pI值为10.76,将其溶于pH = 7的缓冲液中,并置于电场中,则精氨酸应向电场的___方向移 动。 6.组成蛋白质的20种氨基酸中,含有咪唑环的氨基酸是___,含硫的氨基酸有___和___。 7.蛋白质的二级结构最基本的有两种类型,它们是___和___。 8.α-螺旋结构是由同一肽链的___和___间的___键维持的,螺距为___,每圈螺旋含___个氨基酸残基,每 个氨基酸残基沿轴上升高度为___。天然蛋白质分子中的α-螺旋大都属于___手螺旋。 9.在蛋白质的α-螺旋结构中,在环状氨基酸___存在处局部螺旋结构中断。 10.球状蛋白质中有___侧链的氨基酸残基常位于分子表面而与水结合,而有___侧链的氨基酸位于分子的 内部。 11.氨基酸与茚三酮发生氧化脱羧脱氨反应生成___色化合物,而___与茚三酮反应生成黄色化合物。 12.维持蛋白质的一级结构的化学键有___和___;维持二级结构靠___键;维持三级结构和四级结构靠___ 键,其中包括___、___、___和___。 13.稳定蛋白质胶体的因素是___和___。 14.GSH的中文名称是___,它的活性基团是___,它的生化功能是___。 15.加入低浓度的中性盐可使蛋白质溶解度___,这种现象称为___,而加入高浓度的中性盐,当达到一定 的盐饱和度时,可使蛋白质的溶解度___并___,这种现象称为___,蛋白质的这种性质常用于___。16.用电泳方法分离蛋白质的原理,是在一定的pH条件下,不同蛋白质的___、___和___不同,因而在电 场中移动的___和___不同,从而使蛋白质得到分离。 17.氨基酸处于等电状态时,主要是以___形式存在,此时它的溶解度最小。 18.鉴定蛋白质多肽链氨基末端常用的方法有___和___。 19.测定蛋白质分子量的方法有___、___和___。 20.谷氨酸的pK1(α-COOH)=2.19, pK2 (α-NH+3 ) = 9.67, pK R(R基)= 4.25,谷氨酸的等电点为___。 21.将分子量分别为a(90 000)、b(45 000)、c(110 000)的三种蛋白质混合溶液进行凝胶过滤层析,它 们被洗脱下来的先后顺序是___。 问答 1、蛋白质有哪些重要生物学功能? 2、什么是蛋白质的一级结构?为什么说蛋白质的一级结构决定其空间结构? 3、什么是蛋白质的空间结构?蛋白质的空间结构与其生物功能有何关系? 4、什么是蛋白质的变性?变性的机制是什么?举例说明蛋白质变性在实践中的应用。? 5、下列试剂和酶常用于蛋白质化学的研究中:CNBr、异硫氰酸苯酯、丹黄酰氯、脲、6mol/L HCl、β-巯 基乙醇、水合茚三酮、过甲酸、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶。其中哪一个最适合完成以下各项任务? (1)测定小肽的氨基酸序列。 (2)鉴定肽的氨基末端残基。 (3)不含二硫键的蛋白质的可逆变性;如有二硫键存在时还需加什么试剂? (4)在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。 (4)在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。 (5)在赖氨酸和精氨酸残基羧基侧水解肽键。 第三章酶 名词解释(英语解释) 米氏常数(K m值)底物专一性(substrate specificity) 辅基(prosthetic group)单体酶(monomeric enzyme) 多酶体系(multienzyme system)激活剂(activator) 抑制剂(inhibitor inhibiton)必需基团(essential group) 变构酶(allosteric enzyme)同工酶(isozyme) 诱导酶(induced enzyme)酶原(zymogen) 酶的比活力(enzymatic compare energy)活性中心(active center) NAD+(nicotinamide adenine dinucleotide)FAD(flavin adenine dinucleotide) THFA(tetrahydrofolic acid)NADP+(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) FMN(flavin mononucleotide)CoA(coenzyme A) 填空题 1.酶是___产生的,具有催化活性的___。 2.酶具有___、___、___和___等催化特点。 3.影响酶促反应速度的因素有___、___、___、___、___和___。脲酶只作用于尿素,而不作用于其他任 何底物,因此它具有___专一性;甘油激酶可以催化甘油磷酸化,仅生成甘油-1-磷酸一种底物,因此它具有___专一性。 4.与酶催化的高效率有关的因素有___、___、___、___、___等。 5.丙二酸和戊二酸都是琥珀酸脱氢酶的___抑制剂。 6.变构酶的特点是:(1)___,(2)___,它不符合一般的___,当以V对[S]作图时,它表现出___型曲线, 而非___曲线。它是___酶。 7.一条多肽链Asn-His-Lys-Asp-Phe-Glu-Ile-Arg-Glu-Tyr-Gly-Arg经胰蛋白酶水解可得到个多肽。 8.全酶由和组成,在催化反应时,二者所起的作用不同,其中___决定酶的专一性和高效率, ___起传递电子、原子或化学基团的作用。 9.辅助因子包括___、___和___等。其中___与酶蛋白结合紧密,需要___除去,___与酶蛋白结合疏松, 可以用___除去。 10.根据国际系统分类法,所有的酶按所催化的化学反应的性质可分为六类___、___、___、___、___和 ___。 11.根据国际酶学委员会的规定,每一种酶都有一个唯一的编号。醇脱氢酶的编号是EC1.1.1.1,EC代表 ___,4个数字分别代表___、___、___和___。 12.酶的活性中心包括___和___两个功能部位,其中___直接与底物结合,决定酶的专一性,是发生化学变化的部位,决定催化反应的性质。 13.酶活力是指___,一般用___表示。 14.通常讨论酶促反应的反应速度时,指的是反应的___速度,即___时测得的反应速度。 15.pH值影响酶活力的原因可能有以下几方面:影响___,影响___,影响___。 16.温度对酶活力影响有以下两方面:一方面___,另一方面___。 17.酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法),得到的直线在横轴的截距为___,纵轴上的截距 为___。 18.判断一个纯化酶的方法优劣的主要依据是酶的___和___。 19.根据维生素的___性质,可将维生素分为两类,即___和___。 20.叶酸以其___起辅酶的作用,它有___和___两种还原形式,后者的功能作为___载体。 21.生物素可看作由___,___,___三部分组成,是___的辅酶,在___的固定中起重要的作用。 22.维生素C是___的辅酶,另外还具有___作用等。 问答 1、简述酶作为生物催化剂与一般化学催化剂的共性及其个性? 2、试指出下列每种酶具有哪种类型的专一性? (1)脲酶(只催化尿素NH2CONH2的水解,但不能作用于NH2CONHCH3); (2)β-D-葡萄糖苷酶(只作用于β-D-葡萄糖形成的各种糖甘,但不能作用于其他的糖苷,例如果糖苷); (3)酯酶(作用于R1COOR2的水解反应); (4)L-氨基酸氧化酶(只作用于L-氨基酸,而不能作用于D-氨基酸); (5)反丁烯二酸水合酶[只作用于反丁烯二酸(延胡索酸),而不能作用于顺丁烯二酸(马来酸)]; (6)甘油激酶(催化甘油磷酸化,生成甘油-1-磷酸)。 3、称取25mg蛋白酶配成25mL溶液,取2mL溶液测得含蛋白氮0.2mg,另取0.1mL溶液测酶活力,结 果每小时可以水解酪蛋白产生1500μg酪氨酸,假定1个酶活力单位定义为每分钟产生1μg酪氨酸的酶量,请计算: (1)酶溶液的蛋白浓度及比活。 (2)每克纯酶制剂的总蛋白含量及总活力。 4、V max与米氏常数可以通过作图法求得,试比较V~[S]图,双倒数图,V~V/[S]作图,[S]/V~[S]作图及直 接线性作图法求Vmax和Km的优缺点? 5、(1)对于一个遵循米氏动力学的酶而言,当[S]=K m时,若V=35μmol/min,V max是多少μmol/min? (2)当[S]=2×10 -5mo/L,V=40μmol/min,这个酶的K m是多少? (3)计算[S]=1.0×10-6mol/L和[S]=1.0×10-1mol/L时的v? (4)假如每一个反应体系中酶浓度增加到4倍时,Km,Vmax是多少? 6、在很多酶的活性中心均有Ser与His残基参与,请解释? 7、举例说明酶抑制剂在临床医学中的应用。 第四章生物氧化8/10/3 名词解释(英语解释) 生物氧化(biological oxidation)呼吸链(respiratory chain) 三羧酸循环(TCA cycle)解偶联剂(uncoupling agent) 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)磷氧比P/O(P/O) 底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)能荷(energy charge) 糖酵解(glycolysis)光合作用(photosynthesis) 填空题 1.生物氧化有3种方式:___、___和___ 。 2.生物氧化是氧化还原过程,在此过程中有___、___和___参与。 3.△G0'为负值是___反应,可以___进行。 5.△G0'与平衡常数的关系式为___,当Keq=1时,△G0'为___。 6.生物分子的E0'值小,则电负性___,给出电子的倾向___。 7.生物体内高能化合物有___、___、___、___、___、___等类。 8.在无氧条件下,呼吸链各传递体都处于___状态。 9.NADH呼吸链中氧化磷酸化的偶联部位是___、___、___。 10.举出三种氧化磷酸化解偶联剂___、___、___。 11.生物氧化是___在细胞中___,同时产生___的过程。 12.高能磷酸化合物通常指水解时___的化合物,其中最重要的是___,被称为能量代谢的___。 13.真核细胞生物氧化的主要场所是___,呼吸链和氧化磷酸化偶联因子都定位于___。 14.以NADH为辅酶的脱氢酶类主要是参与___作用,即参与从___到___电子传递作用;以NADPH为辅 酶的脱氢酶类主要是将分解代谢中间产物上___的___转移到___反应中需电子的中间物上。 15.在呼吸链中,氢或电子从___的载体依次向___的载体传递。 典型的呼吸链包括___和___两种,这是根据接受代谢物脱下的氢的___不同而区别的。 16.解释氧化磷酸化作用机制被公认的学说是___,它是英国生物化学家___于1961年首先提出的。 17.化学渗透学说主要论点认为:呼吸链组分定位于___内膜上。其递氢体有___作用,因而造成内膜两侧 的___差,同时被膜上____合成酶所利用、促使ADP + Pi →ATP 18.每对电子从FADH2转移到___必然释放出2个H+ 进入线粒体基质中。 完成反应方程式 1、4-细胞色素a3-Fe2+ + O2 + 4H+ →4-细胞色素a3-Fe3+ +(),催化此反应的酶是:() 2、NADH+ H+ + 0.5O2 + 3ADP +()→NAD+ +3A TP + 4H2O 问答(解题要点) 1、简述电子传递和氧化磷酸化场所、作用常见的呼吸链电子传递抑制剂有哪些?它们的作用机制是什么? 2、氰化物为什么能引起细胞窒息死亡?其解救机理是什么? 3、描述三羧酸循环作用、场所、伴随的能量代谢情况以及参与的其它生物合成途径(氨基酸、糖、核苷 酸)。 4、A TP生成有哪几种方式?试述A TP生成的主要过程。在体内A TP有哪些生理作用? 5、有人曾经考虑过使用解偶联剂如2,4-二硝基苯酚(DNP)作为减肥药,但很快就被放弃使用, 为什么? 6、某些植物体内出现对氰化物呈抗性的呼吸形式,试提出一种可能的机制。 7、什么是铁硫蛋白?其生理功能是什么? 8、何为能荷?能荷与代谢调节有什么关系? 9、氧化作用和磷酸化作用是怎样偶联的? 第五章中心法则 名词解释(英语解释) 半保留复制(semiconservative replication)不对称转录(asymmetric trancription) 逆转录(reverse transcription)冈崎片段(Okazaki fragment) 复制叉(replication fork)半不连续复制(semidiscontinuous replication) RNA引物(RNA primer)领头链(leading strand) 随后链(lagging strand)IF(initiation factor) EF(elongation factor)RF(release factor) hnRNA(heterogeneous nuclear RNA)fMet-tRNAf 内含子(intron) DNA拓扑异构酶(DNA topoisomerase) 泛素蛋白(Ubiquitin)信号肽(signal peptide) 填空题 1. DNA复制是定点双向进行的,___股的合成是___,并且合成方向和复制叉移动方向相同;___股的合成 是___的,合成方向与复制叉移动的方向相反。 2. 岗崎片段的生成是因为DNA复制过程中___和___的不一致。 3. 大肠杆菌RNA聚合酶全酶由___组成;核心酶的组成是___。参与识别起始信号的是___因子。 4.DNA合成时,先由引物酶合成___,再由___在其3′端合成DNA链,然后由___切除引物并填补空隙, 最后由___连接成完整的链。 5.以RNA为模板合成DNA称___,由___酶催化。 6. 基因有两条链,作为模板指导转录的那条链称___链。 7. 转录的三个阶段:___、___、___;一个转录单位一般应包括___序列、___序列和___顺序。 8. 在真核细胞中,基因中___被___分隔,而在成熟的mRNA序列被拼接起来。编码蛋白质的基因多为___。 编码的序列还保留在成熟mRNA中的是___,编码的序列在前体分子转录后加工中被切除的是___。 9. 蛋白质的生物合成是以___作为模板,___作为运输氨基酸的工具,___作为合成的场所。 10. 细胞内多肽链合成的方向是从___端到___端,而阅读mRNA的方向是从___端到___端。 11. 蛋白质的生物合成通常以___作为起始密码子,有时也以___作为起始密码子,以___,___,和___作为 终止密码子。某个tRNA的反密码子是GGC,它可识别的密码子为___。 12. SD序列是指原核细胞mRNA的5ˊ端富含___碱基的序列,它可以和16SrRNA的3ˊ端的___序列互补 配对,而帮助起始密码子的识别。 13. 原核生物蛋白质合成的起始因子(IF)有___种,延伸因子(EF)有___种,终止释放(RF)有___种; 而真核生物细胞质蛋白质合成的延伸因子通常有___种,终止释放因子有___种。 14. 原核生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是___。 15. 已发现体内大多数蛋白质正确的构象的形成需要___的帮助。 16. 基因表达包括___和___。 17. 遗传密码的特点有方向性、连续性___和___。 18. 蛋白质翻译后的加工方式有___、___、___、___、___。 19. 启动子一般可分为___、___、___三个区段。 20. 写出下列核苷酸符号的中文名称:cDNA___、dNTP___、cAMP___、hnRNA___。在真核生物中DNA 复制的主要酶有___。 问答 1. 简述tRNA的结构特征及其作用与作用机制。 2. 比较原核生物与真核生物基因表达调控的异同点。 3. 遗传密码的性质。 4. 简述转录的基本过程。 5. 简述原核和真核细胞在蛋白质翻译过程中的差异。 6. 试比较原核和真核细胞的mRNA的异同。 7. 试比较复制与转录在模板、底物、聚合酶、碱基氢键配对等方面有何不同? 第六章基因表达调控 名词解释(英语解释) 操纵子(operon)阻遏物(repressor) cDNA CRP/CAP 回文序列(palindromic sequence)micRNA 信号肽(signal peptide)上游启动子元件(upstream promoter element) 反式作用因子(trans-acting factor) 顺式作用元件(cis-acting element) 限制性内切酶(restriction enzyme)串联重复序列(tandem repeat sequences) 转运RNA结构(the structure of transfer ribonucleic acid)内含子(intron) The trp Operon SD序列((Shine-Dalgarnosequence) RNA编辑(RNA editing) 填空题 1. 在分解代谢阻遏中调节基因的产物是___,它能与___结合而被活化,帮助___与启动子结合,促进转录 进行。 2.乳糖操纵子的诱导物是___,色氨酸操纵子的辅阻遏物是___。 3. 色氨酸是一种___,能激活___,抑制转录过程。 4. 乳糖操纵子的结构基因包括___、___和___。 5. 操纵子包括___,___和___。 6. 人类基因组的概念,内容和意义___、___、___┉ 7. 近年分子生物学的进展___、___和___┉ 问答 1. 简述乳糖操纵子的正负调控机制。 2. 操纵子中的诱导剂和辅阻遏对基因表达的调控有何不同? 3. 细胞内第二信使包括哪些物质?它们是怎样产生的,有何作用? 4. PCR和细胞内DNA复制两者有哪些主要的相同点和不同点? 5. 真核基因在原核表达的难题及对策。 6. DNA结合域/激活域的几种结构。 7. 人类基因组计划已经完成,今后生物化学与分子生物学的研究重点会是什么? 计算题.(1)对于一个遵循米氏动力学的酶而言,当[S]=Km时,若V=35μmol/min,Vmax 是多少μmol/min? (2)当[S]=2×10-5 mo/L,V=40μmol/min,这个酶的Km是多少? (3)若I表示竞争性抑制剂,K I=4×10-5 mol/L,当[S]=3×10-2 mol/L和[I]=3×10-5 mol/L 时,V是多少? (4)若I是非竞争性抑制剂,在KI、[S]和[I]条件与(3)中相同时,V是多少? (2)计算[S]=1.0×10-6 mol/L和[S]=1.0×10-1 mol/L时的v? (3)计算[S]=2.0×10-3 mol/L或[S]=2.0×10-6 mol/L时最初5min内的产物总量? (4)假如每一个反应体系中酶浓度增加到4倍时,Km,Vmax是多少? 1.竞争性抑制剂作用特点是: A.与酶的底物竞争激活剂 B.与酶的底物竞争酶的活性中心 C.与酶的底物竞争酶的辅基 D.与酶的底物竞争酶的必需基团; E.与酶的底物竞争酶的变构剂 2.竞争性可逆抑制剂抑制程度与下列那种因素无关: A.作用时间 B.抑制剂浓度 C.底物浓度 D.酶与抑制剂的亲和力的大小 E.酶与底物的亲和力的大小 3.哪一种情况可用增加[S]的方法减轻抑制程度: A.不可逆抑制作用 B.竞争性可逆抑制作用 C.非竞争性可逆抑制作用 D.反竞争性可逆抑制作用 E.无法确定 4.酶的竞争性可逆抑制剂可以使: A.Vmax减小,Km减小 B.Vmax增加,Km增加 C.Vmax不变,Km增加 D.Vmax不变,Km减小 E.Vmax减小,Km增加 5.下列常见抑制剂中,除哪个外都是不可逆抑制剂: A 有机磷化合物 B 有机汞化合物 C 有机砷化合物 D 氰化物 E 磺胺类药物 1.B:酶的竞争性抑制剂与酶作用的底物的结构基本相似,所以它与底物竞争酶的活性中心,从而抑制酶的活性,阻止酶与底物反应。 2.A:竞争性可逆抑制剂抑制程度与底物浓度、抑制剂浓度、酶与抑制剂的亲和力、酶与底物的亲和力有关,与作用时间无关。 3.B:竞争性可逆抑制作用可用增加[S]的方法减轻抑制程度。 4.C:酶的竞争性可逆抑制剂可以使Vmax不变,Km增加。 5.E:磺胺类药物是竞争性可逆抑制剂。 12.答:(1)当[S]=K m时,V=1/2V max,则V max=2×35=70μmol/min; (2)因为V=V max/(1+K m/[s]),所以K m=(V max/V-1)[s]=1.5×10-5mol/L; (3)因为[S]>>K m,[I],所以V=V max=70μmol/min; (4)V=V max/(1+[I]/Ki) = 40μmol/min。