第一章蛋白质 参考答案
（一）名词解释
1.等电点：调节（氨基酸、蛋白质等）溶液的pH，使该两性离子所带的净电荷为零，在电场中既不向正极，也不向负极移动，此时，溶液的pH称该两性离子的等电点（pI）。
2.两性离子：总电荷为0，但分子中既有带负电荷基团，又有带正电荷基团的离子称两性离子。
3.构象：由于单键旋转所形成的不同空间结构称为构象，构象的改变不涉及到共价键的破裂和重新生成。
4.别构效应：多亚基蛋白质一般具有多个配体结合部位，结合在蛋白质分子的特定部位上的配体对该分子的其它部位所产生的影响(如改变亲和力或催化能力)称为别构效应。
5.蛋白质一级、二级结构定义。
（1）一级结构：肽链中氨基酸的排列顺序，维持一级结构主要作用力为肽键（共价键）； （2）二级结构：多肽链主链在空间形成有规律重复的构象，包括α螺旋、β折叠和β转角等，维持二级结构主要作用力为氢键；
6.分子伴侣：是一个协助新合成的多肽链正确折叠和转运的蛋白质家族。它们能够阻止部分肽段的错误折叠，抑制新生肽链的不恰当聚集，排除与其他蛋白质的不合理结合，协助多肽链的正确折叠和跨膜转运，协助寡聚蛋白的组装。
7. Bohr效应：H+和CO2浓度增加，会降低氧和血红蛋白的亲和力，使得血红蛋白的氧合曲线向右移动，提高了O2从血红蛋白的释放量，这种作用称作Bohr效应。
8.蛋白质变性：天然蛋白质因受物理的或化学的因素影响，其分子内部原有的高度规律性结构发生变化，致使蛋白质的理化性质和生物学性质都有所改变，但并不导致蛋白质一级结构的破坏，这种现象称变性作用。
9.盐析和盐溶：低浓度的中性盐可以增加蛋白质的溶解度，这种现象称为盐溶。盐溶作用主要是由于蛋白质分子吸附某种盐类离子后，带电层使蛋白质分子彼此排斥，而蛋白质分子与水分子间的相互作用却加强，因而溶解度增高。当离子强度增加到足够高时，很多蛋白质可以从水溶液中沉淀出来，这种现象称为盐析。盐析作用主要是由于大量中性盐的加入使水的活度降低，原来溶液中的大部分甚至全部的自由水转变为盐离子的结合水。盐析法沉淀出来的蛋白质一般不变性，且不同的蛋白质可以用不同浓度的盐沉淀出来，称作分段盐析。盐析法是对蛋白质进行粗分离的常用方法。
10.凯氏定氮法：一种通过计算分子中N元素含量来推测蛋白质的方法。包括消化、蒸馏、吸收、滴定四个步骤。有机物用浓硫酸消化使蛋白质中的N以硫酸铵形式存在，加入碱进行蒸馏，使硫酸铵中的N以氨气形式放出，被硼酸溶液吸收滴定，即可酸出蛋白质中N元素含量，乘以蛋白质系数，即样品中蛋白质含量。
（二）选择题 A C CE √ × E C D √ × E BE BCD × √ C A BC × × D C D × × D A × × ABC C √ C D × D D × D B √ （三）判断题 （四）简答题
1答：维持蛋白质溶液稳定的因素有两个：（1）水化膜：蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶
液中蛋白质的沉淀析出。（2）同种电荷：在pH≠pI的溶液中，蛋白质带有同种电荷。若pH＞pI，蛋白质带负电荷；若pH 沉淀蛋白质的方法，常用的有：（1）盐析法，在蛋白质溶液加入大量的硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等中性盐，去除蛋白质的水化膜，中和蛋白质表面的电荷，使蛋白质颗粒相互聚集，发生沉淀。用不同浓度的盐可以沉淀不同的蛋白质，称分段盐析。盐析是对蛋白质进行粗分离的常用方法。（2）有机溶剂沉淀法：使用丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液的体积，蛋白质被丙酮沉淀时，应立即分离，否则蛋白质会变性。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。此外，还可用加重金属盐，加某些有机酸，加热等方法将样品中的蛋白质变性沉淀。 2答：（1）能提高蛋白质的稳定性。亚基结合可以减少蛋白质的表面积/体积比，使蛋白质的稳定性增高。 （2）提高遗传物质的经济性和有效性。编码一个能装配成同聚体的单位所需的基因长度比编码一个与同聚体相同相对分子质量的超长肽链所需的基因长度要小得多（如烟草花叶病毒的外壳有2130多个亚基）。 （3）形成功能部位。不少寡聚蛋白的单体相互聚集可以形成新的功能部位。 （4）形成协同效应。寡聚蛋白与配体相互作用时，有可能形成类似血红蛋白或别构酶那样的协同效应，使其功能更加完善。有些寡聚蛋白的不同亚基可以执行不同的功能，如一些酶的亚基可分为催化亚基和调节亚基。 3答：（1）在低pH值时，羧基质子化，蛋白质分子带有大量的净正电荷，分子内正电荷相斥使许多蛋白质变性，蛋白质分子内部疏水基团因此而向外暴露，使蛋白质溶解度降低，因而产生沉淀。 （2）加入少量盐时，对稳定带电基团有利，增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐离子浓度的增加，盐离子夺取了与蛋白质结合的水分子，降低了蛋白质的水合程度。使蛋白质水化层破坏，从而使蛋白质沉淀。 （3）在等电点时，蛋白质分子之间的静电斥力最小，所以其溶解度最小。 （4）加热会使蛋白质变性，蛋白质内部的疏水基团被暴露，溶解度降低，从而引起蛋白质沉淀。 （5）非极性溶剂减小了表面极性基团的溶剂化作用，使蛋白质分子与水之间的氢键减少，促使蛋白质分子之间形成氢键，蛋白质的溶解度因此而降低。 4答：（1）由于2，3-BPG是同脱氧Hb A中心空隙带正电荷的侧链结合，而脱氧Hb F缺少带正电荷的侧链（?链143位的His残基），因此2，3-BPG是同脱氧Hb A的结合比同脱氧Hb F的结合更紧。 （2）2，3-BPG是血红蛋白和氧气结合的负调节物，稳定血红蛋白的脱氧形式，降低血红蛋白的氧饱和度。由于Hb F同 2，3-BPG亲和力比Hb A低，HbF受血液中2，3-BPG影响小，因此Hb F在任何氧分压下对氧的亲和力都比Hb A大。 （3）亲和力的这种差别允许氧从母亲血向胎儿有效转移。 5答：（1）α-螺旋：右手螺旋，一圈为3.6个氨基酸残基，螺旋轴延伸0.54nm；任一个氨基酸残基的亚氨基均与其后第四个氨基酸残基的羰基形成氢键，氢键与螺旋轴基本平行，氢键封闭的原子为13个，称作3.613；肽平面维持刚性结构，侧链伸向外侧，原子之间堆积紧密，螺旋内基本无空隙，因此结构稳定。 （2）β-折叠：多肽链充分伸展，各肽键平面之间折叠成锯齿状结构，侧链R基团交错位于锯齿状结构的上下方；两条以上肽键或一条肽键内的若干肽段平行排列，靠肽键羰基氧 和亚氨基氢形成氢键维系，使构象稳定；两条肽键走向相同或相反。 (3）β-转角：在球状蛋白质分子中，肽链主链常常会出现180o回折，回折部分成为β转角，在β转角中第一个残基的C=O与第四个残基的N-H形成氢键，使β转角成为比较稳定的结构。 6答：蛋白质变性后，氢键等次级键被破坏，蛋白质分子就从原来有秩序卷曲的紧密结构变为无秩序的松散伸展状结构。即二、三级以上的高级结构发发生改变或破坏，但一级结构没有破坏。变性后，蛋白质的溶解度降低，是由于高级结构受到破坏，使分子表面结构发生变化，亲水基团相对减少，容易引起分子间相互碰撞发生聚集沉淀，蛋白质的生物学功能丧失，由于一些化学键的外露，使蛋白质的分解更加容易。 （五）分析与计算题 1答：此六肽的大致等电点为5.95。计算方法如下： （1）考虑六肽电离过程，当酸性条件下，该六肽只携带两个正电荷，分别位于Lys侧链和Ala的氨基末端。 （2）根据已知各基团的pK值，可确定电离顺序为 C末端Lys羧基→Asp侧链羧基→N末端Ala氨基→Lys侧链氨基。当依次电离时，该六肽所带电荷变化为2+→1+→0→1-→2- （3）多肽等电点数值等于两性离子两侧发生电离基团pK值和的一半。所以该六肽等电点=0.5*（3.90+8.0）=5.95 2答：八肽氨基酸组成顺序为 -OOC-Asp-Met-Lys-Gly-Phe-Lys-Ser-Ala-NH3+ 假定我们从羧基末端到氨基末端，氨基酸位置为1号位到8号位，则推断如下： （1）FDNB作用于多肽链氨基末端，推断肽链8号位为Ala； （2）四肽用FDNB作用，得Gly，推断四肽氨基末端氨基酸为Gly；糜蛋白酶作用于Phe羧基侧肽链，推断Phe是第4号氨基酸，Gly为第5号氨基酸； （3）胰蛋白酶处理得到三肽Phe、Lys 、Gly，推断Lys为6号位或3号位；得到三肽Lys 、Ala、Ser可知，上述三肽Phe、Lys 、Gly中Lys应为3号位，三肽Lys 、Ala、Ser中Lys应为6号位。而Ser只能为7号位。 （4）CNBr作用于Met羧基侧肽链，因此二肽为Asp-Met，且Asp有游离羧基，因此Asp是1号位，Met是2号位。 3答：His在pH6.4时以4种形式的离子存在：His2+，His1+， His0， His1-。根据Handerson－Hasselbalch公式 pH?pKa?lg列出方程组 ?质子受体? ?质子供体??His? （1） 6.4?9.17?lg?His??His? （2） 6.4?6.00?lg?His??His? （3） 6.4?1.82?lg?His?0.25??His???His???His???His? （4） 1?001?1?2?2?1?01? 解此方程组得到结果（单位为mol/L） [His2+]＝1.78×10-4 [His1+]＝0.071 [His0]＝0.179 [His1-]＝2.8×10-4 4答：（1）pH值增加，Hb与氧的亲和力增加。