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第七章 生物化学
二、典型例题
例1 请用最简便的方法,鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉。
分析 鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉最简便的方法是显色法。首先在这五种糖中各加入适量碘液,只有淀粉变蓝色,其余四糖不变色。然后在除淀粉外的四糖中分别加适量的盐酸和间苯二酚,核糖呈绿色,葡萄糖呈淡红色,果糖呈红色,而蔗糖不变色。这一下可鉴别出核糖和蔗糖。再在葡萄糖和果糖中分别加入几滴清水,由于葡萄糖具有还原性而使溴水褪色,果糖无还原性,不能使溴水褪色,从而就能达到区分这两种糖的目的。
【参考答案】
鉴别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉的最简便方法。
例2 根据蛋白质的有关知识回答下列问题:
(1)氨基酸的极性由什么决定?组成蛋白质的20种氨基酸中具有极性的氨基酸有多少种?
(2)组成蛋白质的氨基酸中,哪一种不能参与形成真正的肽键?为什么。
(3)什么是蛋白质的等电点(pI)?为什么说在等电点时蛋白质的溶解度最低?
分析 (1)氨基酸的极性由其侧链基团(R)决定,组成蛋白质的20种氨基酸中具有极性的氨基酸有11种。(2)组成蛋白质的氨基酸中,脯氨酸(Pro)不能参与形成真正的肽镇,因为Pro是亚氨基酸,没有游离的氨基。(3)蛋白质分子所带净电荷为零时,溶液的pH值为该蛋白质的等电点。处于等电点状态的蛋白质分子外层的净电荷被中和,分子之间相互聚集形成较大的颗粒而沉淀下来,故此时蛋白质的溶解度最低。
【参考答案】
见分析过程。
例3 (1)下列氨基酸的混合物在pH 3.9时进行纸电泳,指出哪一些氨基酸朝正极移动,哪一些氨基酸如负极移动?氨基酸混合物的构成为丙氨酸(Ala)、丝氨酸(Ser)、苯丙氨酸(Phe)、亮氨酸(Leu)、精氨酸(Arg)、天门冬氨酸(Asp)和组氨酸(His)。 (2)具有相同电荷的氨基酸,如Gly和Leu在纸电泳时总是稍稍分离,你能作出解释吗?
(3)一个含有Ala、Val、Glu、Lys和Thr的氨基酸混合物,在pH6.0时进行纸电泳,然后用茚三酮显色。请画出电泳后各氨基酸斑点的位置,并标明正极、负极、原点和不分开的氨基酸。
分析 (1)因为 Ala、Ser、Phe和 Leu的等电点在pH 6.0左右,将其放在pH 3.9条件下电泳时,Ala、Ser、Phe和Leu都带有电荷,因此它们均向负极移动。由于His和Arg等电点分别7.6和10.8,在 pH 3.9时虽都带正电荷,向负极移动,但因两者带正电荷数量不同,因此两者能分开。Asp的等电点是3.0,在pH3.9条件下带负电荷,故向正极移动。
(2)在电泳时,如果氨基酸带有相同的电荷,则分子量大的氨基酸比分子量小的氨基酸移动慢些,由于Leu的分子量比Gly大,所以Leu比Gly移动慢,因此能达到稍稍分离的目的。
(3)在pH 6.0时,Glu带负电荷朝正极移动,Lys带正电荷负极移动。Val、Ala、Thr的等电点在 pH 6.0附近,移动距离很小,故不能完全分开。电泳后谷氨基酸斑点的位置如下图所示。
【参考答案】
见分析过程。
例4 有一个蛋白质分子在pH7的水溶液中可以折叠成球状,通常是带极性侧链的氨基酸位于分子外部,带非极性侧链的氨基酸位于分子内部。请回答:
(1)在Val、Pro、Phe、Asp、Lys、Ile和His中,哪些位于分子内部,哪些位于分子外部?
(2)为什么在球蛋白内部和外部都能发现Gly和Ala?
(3)Ser、Thr、Asn和Gln都是极性氨基酸,为什么会在分子内部发现?
(4)在球蛋白的分子内部和外部都能找到Gys,为什么?
分析 (1)Val、Pro、Phe、Ile是带有非极性测链的氨基酸,这些氨基酸残基位于分子内部 ;Asp、Lys、His是带有极性侧键的氨基酸,这些氨基酸残基位于分子的外部。
(2)因为Ala和Gly两者的侧链都比较小,疏水性和极性都小;Gly只有一个H+与α–碳原子相连,Ala只有—CH3与α–碳原子相连,故它们既可以出现在分子内部,也可以出现在分子外部。
(3)Ser、Thr、Asn、Gln在 pH 7.0时含有不带电荷的极性侧链,参与分子内部的氢键形成,从而减少了它们的极性,故会在分子内部发现。
(4)因为Cys属于不带电荷的极性氨基酸,可位于分子外部,但又由于Cys常常参与链内和链间的二硫键形成,使其极性减弱(少),放在球蛋白分子的内部也能找到Cys。
例5 (1)设一个互补成对的脱氧核苷酸残基的平均分子量为618,试计算分子量为3×107的双链DNA分子的长度。(2)这种DNA1分子占有的体积是多少?(3)这种DNA1分子含有多少螺圈?
分析 (1)依题意,一个互补成对的脱氧核苷酸残基的平均分子量约为618,该DNA分子量为3×107,则该DNA分子含有3×107 / 618=4
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