生物化学--第三章 核酸化学-核酸(4-6节)

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。

第一章绪论一、生物化学的的概念：生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。

二、生物化学的发展：1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。

2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。

就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。

3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。

三、生物化学研究的主要方面：1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。

2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。

其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。

3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。

4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。

5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。

第二章蛋白质的结构与功能一、氨基酸：1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。

构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。

2．分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：①非极性中性氨基酸(8种)；②极性中性氨基酸(7种)；③酸性氨基酸(Glu和Asp)；④碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。

二、肽键与肽链：肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基经脱水而形成的共价键(-CO -NH-)。

第二章蛋白质一、课后习题1. 用对与不对回答下列问题。

如果不对，请说明原因。

（1）构成蛋白质的所有氨基酸都是L 型的。

（2）当谷氨酸在pH4.5 的醋酸盐缓冲液中进行电泳时，它将向正极移动。

（3）如果用末端测定法测不出某肽的末端，则此肽必定是个环肽。

（4）α-螺旋就是右手螺旋。

（5）β-折叠仅仅出现在纤维状蛋白质分子中。

2. 已知 Lys 的ε-氨基的pK’a 为10.5，问pH9.5 时，Lys 溶液中将有多少分数这种基团给出质子（即[-NH3+]和[-NH2]各占多少）？3. 在强酸性阳离子交换柱上 Asp、His、Gly 和Leu 等几种氨基酸的洗脱顺序如何？为什么？4. Gly、His、Glu 和Lys 分别在pH1.9、6.0 和7.6 三种缓冲液中的电泳行为如何？电泳完毕后它们的排序如何？5. 1.068g 的某种结晶α-氨基酸，其pK1’和pK2’值分别为2.4 和9.7，溶解于100ml 的0.1mol/LNaOH 溶液中时，其pH 为10.4。

计算该氨基酸的相对分子量，并提出可能的分子式。

6. 求 0.1mol/L 谷氨酸溶液在等电点时三种主要离子的浓度各为多少?7. 向 1L 1mol/L 的处于等电点的氨基酸溶液中加入0.3 molHCl，问所得溶液的pH 是多少？如果加入0.3molNaOH 以代替HCl 时，pH 又将如何？8. 现有一个六肽，根据下列条件，作出此六肽的氨基酸排列顺序。

（1） DNFB 反应，得到DNP-Val;（2）肼解后，再用DNFB 反应，得到DNP-Phe;（3）胰蛋白酶水解此六肽，得到三个片段，分别含有1 个、2 个和3 个氨基酸，后两个片段呈坂口反应阳性。

（4）溴化氢与此六肽反应，水解得到两个三肽，这两个三肽片断经DNFB 反应分别得到DNP-Val 和DNP-Ala。

9. 有一九肽，经酸水解测定知由4 个氨基酸组成。

用胰蛋白酶水解成为两个片段，其中一个片断在280nm 有强的光吸收,并且对Pauly 反应、坂口反应都呈阳性；另一个片段用CNBr 处理后释放一个氨基酸与茚三酮反应呈黄色。

DNA复制，即DNA生物合成，是以碱基互补为基础的一个严格的脱氧核苷酸分子逻辑组合的过程，对真核细胞来说，它发生在细胞周期的S期。

揭示DNA复制的奥秘，起初是从原核细胞开始的，从中积累了丰富的实验依据，发现DNA复制的规律。

随后的研究进一步证明，真核生物DNA复制的过程与原核生物基本相似。

因此，本节主要叙述的是原核生物DNA复制过程。

DNA复制基本上可分为解链、引发、延长及终止四个阶段。

一、DNA复制的一般特点1.DNA的双螺旋的两条链在局部需要解开,以利于每条链作模板。

2. DNA的局部解旋引起周围区域过度缠绕, 拓朴异构酶使超螺张力释放.3.DNA聚合酶以5`到3`方向合成。

DNA的两条链方向相反，因此，,一条链的合成是连续的，而另一条链的合成则是不连续的。

不连续链每个片段的合成都是独立进行的，然后各片段再连接起来。

4. DNA复制必须高度精确, DNA复制错误率大约是1/1010,校正机制保证新合成的NA的正确性。

5. DNA的合成必须非常迅速, 其合成速度与基因组的大小及细胞分裂速度有关。

6. 复制器本身不能复制线性DNA的末端,一种特殊的端粒酶参与端粒的复制。

二、复制的起始DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。

（一）预引发：1．解旋解链，形成复制叉由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。

单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。

图10-21 复制叉的三维作用结构（二）引发体组装：由蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，并与其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。

图10-22 引发体形成1.dnaA结合于复制起始点（oric）2.dnaA与DNA形成复合物引起DNA的解链3.dnaA在dnaC的辅助下推动DNA双链解开三、复制的延长（一）聚合子代DNA：1. 需要引物参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA 作为引物(primer) ，才能开始聚合子代DNA链。

Chapter 4 Nucleic acids专业________ 学号_________ 姓名________ 成绩________一、填空题（20分，每空0.5分）1. 核酸可分为和两大类，前者主要存在于真核细胞的和原核细胞的部位，后者主要存在细胞的部位。

(DNA,RNA,细胞核,拟核区，细胞质) 2. 构成核酸的基本单位是，由，和连接而成。

(核苷酸，碱基，戊糖，磷酸)3. 在各种RNA中，含量最多，含稀有碱基最多，半寿期最短。

(rRNA,tRNA,mRNA)4. 维持DNA的双螺旋结构稳定的作用力有，，。

(碱基堆积力，氢键，离子键)5. 组成DNA的两条多核苷酸链是的，两链的碱基序列，其中与配对，形成两对氢键，与配对，形成三对氢键。

（反向平行，互补配对，A,T，C,G）6. 当温度逐渐升高到一定的高度时，DNA双链，称为。

当“退火”时，DNA的两条链，称为。

（打开，变性，重新配对，复性）7. 核酸在复性后260nm波长的紫外吸收，这种现象称为效应。

（变性，减小，减色）8. tRNA的二级结构呈形，三级结构的形状象。

（三叶草。

倒“L”）9. 富含的DNA比富含的DNA具有更高的溶解温度。

（GC，AT）10.DNA的双螺旋结构模型是和于1953年提出的。

（Watson，Crick）11.DNA的T m值大小与三个因素有关，它们是，，。

（GC对，DNA均一性，溶液离子强度）12.PCR是通过、和三个步骤循环进行DNA扩增的。

（变性，退火，延伸）二、选择题（20分）1. 细胞内游离核苷酸分子的磷酸基团通常连接在糖的什么位置上？（）aa. C5’b. C3’c. C2’d. C1’2. 关于双链DNA碱基含量的关系哪个是错误的？( )ba. A=Tb. A+T=G+Cc. C=Gd. A+G=C+T3. 下列关于DNA的叙述哪项是错误的？( )ba. 两条链反向平行b. 所有生物中DNA均为双链结构c. 自然界存在3股螺旋DNAd. 分子中稀有碱基很少4. Southern印记法是利用DNA与下列何种物质之间进行分子杂交的原理？（）da. RNAb. 蛋白质c. 氨基酸d. DNA5. RNA分子中常见的结构成分是（）ba. AMP、CMP和脱氧核糖b. GMP、UMP和核糖c. TMP、AMP和核糖d. UMP、CMP和脱氧核糖6. 热变性的DNA（）aa. 紫外吸收增加b. 磷酸二酯键断裂c. 形成三股螺旋d. (G+C)含量增加7. DNA的Tm与介质的离子强度有关，所以DNA制品应保存在（）aa. 高浓度的缓冲液中b. 低浓度的缓冲液中c. 纯水中d. 有机溶液中8. 下面关于核酸的叙述中不正确的是( )ca. 在嘌呤和嘧啶之间存在着碱基对b. 当胸腺嘧啶与嘌呤配对时，由于甲基阻止氢键形成而导致碱基配对效率下降c. NaOH溶液只能水解DNA，不能水解RNAd. 在DNA分子总有氢键连接的碱基平面与螺旋平行9. 在适宜条件下，核酸分子的两条链能否自行杂交，取决于：（）da. DNA的熔点b. 序列的重复程度c. 核酸链的长短d. 碱基序列的互补10.DNA与RNA两类核酸分类的主要依据是：（）ca. 空间结构不同b. 所含碱基不同c. 所含戊糖不同d. 细胞中的位置不同11. 在核酸分子中核苷酸残基之间的连接方式为（）ca. 2’,3’-磷酸二酯键b. 氢键c. 3’,5’-磷酸二酯键d. 糖苷键12.DNA复性的重要标志是（）da. 溶解度降低b. 溶液黏度降低c. 紫外吸收增大d. 紫外吸收降低13.分离出某病毒核酸的碱基组成为A=27%,G=30%,C=22%,T=21%,该病毒为（）aa. 单链DNAb. 双链DNAc. 单链RNAd. 双链RNA14.DNA复制时，序列5’-TpApGpAp-3’将合成下列哪种互补结构？（）aa. 5’-TpCpTpAp-3’b. 5’ApTpCpTp-3’c.5’-UpCpUpAp-3’d.5’-GpCpGpAp-3’15.核酸对紫外线的吸收是由哪一结构所产生的（）ca. 磷酸二酯键b. 核糖c. 嘌呤嘧啶环上的共轭双键d. 核苷键16.在Watson-Crick的DNA结构模型中，下列正确的是（）aa. 双股链的走向是反向平行的b. 嘌呤和嘌呤配对，嘧啶和嘧啶配对c. 碱基之间共价结合d. 磷酸戊糖主链位于螺旋内侧17.DNA变性的原因是（）da. 磷酸二酯键断裂b. 多核苷酸解聚c. 碱基的甲基化修饰d. 互补碱基之间的氢键断裂18.下列关于RNA的叙述哪一项是错误的（）ca. RNA不仅只有是单链的形式存在的b. tRNA是最小的一种RNAc. 胞质中只有一种RNA，即mRNAd. 组成核糖体的主要是rRNA19. 原核生物核体为（）aa.70Sb.80Sc.60Sd.50S20.下列核酸中稀有碱基或修饰核苷相对含量最高的是（）ca. DNAb. rRNAc. tRNAd. mRNA三、是非题（5分）√（）1. DNA和RNA都易溶于水而难溶于有机溶剂√（）2. 不同生物的DNA碱基组成各不相同，同种生物的不同组织器官中DNA组成均相同（）3. 在1mol/L NaOH溶液中，RNA和DNA同样不稳定，易被水解成单核苷酸。

第一章核酸化学或第一节核酸导言一、核酸的发现1868年，瑞士的科学家F.Miescher从外科绷带上的脓细胞的核中分离出一种富含磷元素的酸性化合物，称为“核素”(nuclein)。

1889年，Altman等人从酵母和动物的细胞核中制得了不含蛋白质的核酸，首次使用“核酸”（nucleic acid）一词。

二、核酸是遗传与变异的物质基础1944年O.t.Avery等人通过细菌转化实验（肺炎双球菌转化实验）证明核酸是遗传物质。

PPT部分如下：S球菌：有毒肺炎球菌，光滑、有夹膜。

R型球菌：无毒肺炎球菌，粗糙、无夹膜。

二、核酸的种类及分布核酸是生物体内的高分子化合物，包括DNA和RNA两大类。

1.脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)分布：原核生物：核质区、质粒。

真核生物：95%在细胞核、5%在线粒体和叶绿体。

功能：携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型(genotype)。

2.核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）分布：原核生物：细胞质真核生物： 75%在细胞质15%在线粒体和叶绿体10%在细胞核RNA种类：mRNA （信使RNA , messenger RNA）：约占总RNA的5％，蛋白质合成模板。

rRNA（核糖体RNA，ribosoal RNA）：约占总RNA的80％，核蛋白体组分。

原核生物核糖体中有三类rRNA：5S、16S、23S真核生物核糖体中有四类rRNA：5S、5.8S、18S、28StRNA（转移RNA，transfer RNA）：约占总RNA的10％～15％，转运氨基酸。

hnRNA（核内不均一RNA）:成熟mRNA的前体。

snRNA(核内小RNA)：参与hnRNA的剪接、转运。

snoRNA（核仁小RNA）：rRNA的加工、修饰。

scRNA（胞浆小RNA）：蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组分。

第二节核酸组成成分一.元素组成主要元素有C、H、O、N、P与蛋白质比较，核酸一般不含S，而P的含量较为稳定，占9-11%。

浙江大学远程教育学院《生物化学（乙）》课程作业答案（必做）第二章蛋白质化学一、填空题1.答案：肽键氨基羧基共价键2. 答案：16% 氨基酸 20种甘氨酸脯氨酸 L-α—氨基酸3. 答案：α—螺旋β—折叠β—转角无规卷曲4. 答案：氢键离子键(盐键) 疏水作用范德华力5. 答案：亚基6. 答案：颗粒表面水化膜表面带有同种电荷，二、名词解释1. 蛋白质一级结构：答案：指肽链中通过肽键连接起来的氨基酸排列顺序，这种顺序是由基因上遗传信息所决定的。

维系蛋白质一级结构的主要化学键为肽键，一级结构是蛋白质分子的基本结构，它是决定蛋白质空间结构的基础。

2. 肽键平面：答案：肽键不能自由旋转而使涉及肽键的6个原子共处于同一平面，称为肽单元或肽键平面。

但由于α-碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的肽键平面可以作相对旋转。

3. 亚基：答案：某些蛋白质作为一个表达特定功能的单位时，由两条以上的肽链组成，这些多肽链各自有特定的构象，这种肽链就称为蛋白质的亚基。

4. 变构效应：答案：蛋白质空间构象的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。

具有变构效应的蛋白质称为变构蛋白，常有四级结构。

以血红蛋白为例，一分子氧与一个血红素辅基结合，引起亚基构象变化，进而引进相邻亚基构象变化，更易与氧气结合。

5.肽：答案：一个氨基酸分子的α-羧基与另一个氨基酸分子的α-氨基在适当的条件下经脱水缩合即生成肽键，多个氨基酸以肽键连接成的反应产物称为肽。

三、问答题1．什么是蛋白质的二级结构？它主要有哪几种？各有何特征？答案：蛋白质二级结构是指多肽链主链原子的局部空间排布，不包括侧链的构象。

它主要有α－螺旋、β－折叠、β－转角和无规卷曲四种。

在α－螺旋结构中，多肽链主链围绕中心轴以右手螺旋方式旋转上升，每隔3.6个氨基酸残基上升一圈。

氨基酸残基的侧链伸向螺旋外侧。

每个氨基酸残基的亚氨基上的氢与第四个氨基酸残基羰基上的氧形成氢键，以维持α－螺旋稳定。

⽣物化学讲义（3）讲述第三章核酸（6学时）核酸是⽣命最重要的分⼦，最简单的⽣命仅含有核酸（病毒）。

1868年⾸次在绷带上的脓细胞核中发现⼀种富含磷酸呈酸性⼜不溶于酸溶液的分⼦，命名为核素，其实是核蛋⽩，1898年从⼩⽜的胸腺中提取了⼀种溶于碱性溶液中的纯净物，这才是真正的核酸，从此，对核酸的研究全⾯展开，揭开了⽣物化学领域惊天动地的⼀页。

1944年Avery等所完成的著名肺炎双球菌转化试验，证明了DNA是遗传物质，⽽不是蛋⽩质。

1953年Watson-Crick提出DNA的双螺旋结构模型，从分⼦结构上阐明了DNA的遗传功能。

核酸（nucleic acid）是重要的⽣物⼤分⼦，它的构件分⼦是核苷酸（nucleotide），天然存在的核酸可分为脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）两类。

DNA贮存细胞所有的遗传信息，是物种保持进化和世代繁衍的物质基础。

RNA中参与蛋⽩质合成的有三类：转移RNA（transfer RNA，tRNA），核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）和信使RNA（messenger RNA，mRNA）。

20世纪末，发现许多新的具有特殊功能的RNA，⼏乎涉及细胞功能的各个⽅⾯。

第⼀节碱基、核苷和核苷酸⼀、核酸的种类、分布和化学组成核酸分为两⼤类：脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）。

98％核中（染⾊体中）真核线粒体（mDNA）核外叶绿（ctDNA）DNA 拟核原核核外：质粒（plasmid）病毒：DNA病毒RNA主要存在于细胞质中。

信使RNA －－mRNA核糖体RNA－－rRNA转移RNA－－tRNA核酸的化学组成：对核酸的⽔解发现（脱氧）核酸—--→（脱氧）核苷酸—------→P+（脱氧）核苷----→戊糖+碱基由上⾯可知，核酸的结构单位是（脱氧）核苷酸，核苷酸由戊糖、磷酸和含氮碱三部分构成。