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練習(xí)題：1.1下列哪些化合物屬α-氨基酸（a)鳥氨酸（b)β-丙氨酸（c)γ-氨基丁酸（d)羥脯氨酸答案：（a)鳥氨酸與（d)羥脯氨酸均為α-氨基酸，因為它們的氨基與羧基均與同一個碳原子相連。雖然鳥氨酸在蛋白質(zhì)組成中并不存在，但卻是尿素循環(huán)中的一個中間產(chǎn)物。嚴格地說脯氨酸是一種亞氨基酸，因為它的氨基酸與側(cè)鏈共價連接。（b)β-丙氨酸與（c)γ-氨基丁酸，它們的氨基與羧基分別與不同的碳原子相連，分別屬于β-及γ-氨基酸。CH2CHCOO-NH3+CH2CH2NH3+CH2CH2NH3+COO-CH2CH2NH3+COO-CH2C+H2NH2CHCH2OHCHCOO-

11.2通過溫和水解釋放氨后，那種氨基酸可轉(zhuǎn)變成另一種不同的氨基酸？答案：谷氨酰胺與天冬酰胺均有酰胺側(cè)鏈，酰胺水解后形成羧基與游離氨。CH2CH2NH2-COONH3+CO天冬酰胺+H2OCH2CH2O--COONH3+CO天冬氨酸+NH4+

21.3為什么苯丙氨酸極難溶于水，而絲氨酸則易溶于水？答案：Phe的側(cè)鏈為非極性側(cè)鏈，且其水溶過程伴隨著熵減少，因此不易進行。而Ser的側(cè)鏈含有極性的-OH，可與水形成氫鍵，故極易溶解。1.4許多蛋白質(zhì)都在280nm紫外區(qū)有強的光吸收，而白明膠卻沒有。請解釋原因。答案：許多蛋白質(zhì)在紫外區(qū)有光吸收是因為它們含有芳香族側(cè)鏈的氨基酸。而白明膠是一種膠原的衍生物，其組成比較特殊，含芳香族氨基酸的比例很低。

31.5寫出天冬氨酸的解離方程式，指出每種形式所帶的凈電荷數(shù)，并計算等電點pI.pI=2.1+3.92=3.0pK1=2.1pK2=3.9pK3=9.8

41.6谷氨酸溶液pH值為多少時能成為良好的緩沖液？答案：在pKα值附近，即pH為2.2，4.3和9.7附近時，用NaOH滴定谷氨酸溶液時，其pH值改變最為緩慢。1.7氨基酸在以下哪一pH值時為最佳緩沖液？（a)2.0,(b)6.0,(c)4.5,(d)9答案：(a)所有氨基酸均含有一個pKα接近2.0的羧基，因此在此pH范圍內(nèi)，所有氨基酸均為良好的緩沖液；(b)組氨酸含有一pKα接近6的側(cè)鏈基團，故在此pH范圍內(nèi)有良好的緩沖能力；(c)谷氨酸的側(cè)鏈pK值接近4.5,故谷氨酸在該pH區(qū)域具有緩沖能力.(d)所有的氨基酸其α-氨基pKα值約為9,故所有的氨基酸在此pH區(qū)域有良好的緩沖能力.

51.8預(yù)測肽：Lys-Gly-Ala-Glu在pH為6.0時的電泳方向（移向陽極、陰極或是固定不甘落后動）？答案：肽中的α-NH3+與α-COO-在形成肽鍵中即已失去，僅保留N端的α-NH3+及C端的α-COO-。Lys中兩個氨基其pKα值均大于8，故在pH為6.0時，這兩個氨基幾乎完全質(zhì)子化而帶上正電荷。Glu的兩個羧基pKα值均在4.3以下,故在pH為6.0時這兩個羧基幾乎完全去質(zhì)子化。因此，該肽可寫成以下的形式：H3N+—Lys—Gly—Ala—Glu—COO-NH3+COO-凈電荷為0，該肽將靜止不動。

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81.12含有乳清蛋白（pI=4.6),β乳球蛋白(pI=5.2)，以及胰凝乳蛋白酶原（pI=9.5)的溶液用二乙胺乙基纖維素（DEAE-纖維素）pH為5.4時的層析柱分離。然后用pH為5.4的緩沖液洗脫，緩沖液中鹽濃度逐步增加，請預(yù)測三種待分離蛋白質(zhì)組分的洗脫順序。答案：從前到后的順序為胰凝乳蛋白酶原、β乳球蛋白、乳清蛋白。在pH為5.4時，DEAE-纖維素帶正電荷。在此pH條件下：胰凝乳蛋酶原也帶有正電荷，故不與DEAE-纖維素結(jié)合，最先洗脫下來；β乳球蛋白帶少量負電荷，與DEAE-纖維素結(jié)合力極弱，隨著洗脫緩沖液中鹽濃度的增加，它將被置換下來。而乳清蛋白帶有大量負電荷，與DEAE-纖維素結(jié)合十分緊密，只有當(dāng)緩沖液中鹽濃度很高時才可被洗脫下來，或降低緩沖液的pH值，使乳清蛋白所帶負電荷量減少，才可被洗脫下來。

9答案：從前到后的順序為過氧化氫酶、血清白蛋白、胰凝乳蛋酶原、肌紅蛋白、細胞色素C。解釋：在這一組混合物中過氧化氫酶相對分子量最大，則可以從Sephadex顆粒間完全排出（Sephadex的顆粒孔徑排出相對分子質(zhì)量最高限大約為200，000）。即對過氧化氫酶分子來說，Sephadex顆粒好像是固體，而酶分子只能溶于凝膠顆粒外的液體中（即無效體積中）。只要通過柱的洗脫液體積等于該無效體積時，酶分子則被完全洗出。細胞色素C是這一組蛋白質(zhì)中分子質(zhì)量最小的一個，它可自由擴散進入所有凝膠顆粒中。對于該蛋白質(zhì)來說，有效柱體積增大，只有當(dāng)流過柱的洗脫液體積幾乎等于全部有效體積時，細胞色素C才能被洗脫下來。1.13以下蛋白質(zhì)混合物用SephadexG-200凝膠過濾分離，將以何順序被分別洗脫下來：肌紅蛋白（相對分子量=16，000）、過氧化氫酶（相對分子量=500，000）、細胞色素C（相對分子量=12，000）、胰凝乳蛋酶原（相對分子量=26，000）以及血清白蛋白（相對分子量=65，000）。

101.14由于多肽鏈中每個-C=O與-N-H均可形成氫鍵（除了兩端的四個殘基之外），故α-螺旋構(gòu)象是非常穩(wěn)定的。然而對于某些氨基酸來說，由于其側(cè)鏈之間的相互作用可以降低α-螺旋的穩(wěn)定性，故多肽鏈的α-螺旋構(gòu)象中這類破壞螺旋穩(wěn)定性的氨基酸所占比例較少。表1.傾向形成α-螺旋的氨基酸殘基及α-螺旋破壞者螺旋形成者GluAlaLeuHisMetGlnTrpValPheLysIle螺旋破壞者ProGlyTyrAsn中間類型殘基AspThrSerArgCys

111.15側(cè)鏈相對較小的氨基酸，如Ala及Gly，易形成β-折疊片層結(jié)構(gòu)。若氨基酸殘基的側(cè)鏈較大，則在蛋白質(zhì)多肽鏈的許多部分間都會產(chǎn)生空間位阻，影響構(gòu)象的穩(wěn)定性。例題：下列兩個多肽最可能形成的規(guī)則、重復(fù)結(jié)構(gòu)分別是什么？（a)多肽(Gly-Ala-Gly-Thr);(b)多肽（Glu-Ala-Leu-His).答案：多肽（a）的大部分氨基酸殘基側(cè)鏈較小，除Ala外，其他殘基均無形成螺旋構(gòu)象的趨勢，且Gly為α-螺旋的破壞者，故該多肽易形成β-折疊片層結(jié)構(gòu)。多肽（b)是由許多側(cè)鏈較大的氨基酸殘基組成，這些氨基酸均使β-折疊結(jié)構(gòu)不易穩(wěn)定。相反，這些氨基酸都是螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定者，故多肽（b)更易形成α-螺旋。

121.16為什么在α-螺旋片段中很少發(fā)現(xiàn)Pro?答：Pro的α-氨基為亞氨基，當(dāng)Pro通過其亞氨基與其他氨基酸形成肽鍵后，則沒有多余的酰胺氫原子來形成氫鍵以穩(wěn)定α-螺旋構(gòu)象。此外，由于Pro的側(cè)鏈與其α-氨基結(jié)合在一起，故其N-Cα鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，使得脯氨酸不能參與形成正確的α-螺旋構(gòu)象。雖然脯氨酸不能作為形成α-螺旋的氨基酸殘基，但只由脯氨酸組成的多肽可形成一種不同類型的螺旋的確構(gòu)象。這種多聚Pro螺旋不是靠形成氫鍵來穩(wěn)定構(gòu)象的，而是靠Pro側(cè)鏈彼此間的空間排斥作用來穩(wěn)定的。多聚Pro螺旋比α-螺旋更加伸展，相鄰殘基間的軸距為0.31nm.

131.17膠原蛋白的多肽鏈序列大部分都是由Gly-Pro-X組成，其中X代表除Gly與Pro之外的其他類型氨基酸殘基，為何膠原蛋白可形成三股螺旋結(jié)構(gòu)，而多聚脯氨酸則不能?答：在膠原三股螺旋中，每個排在第三位的殘基位置均朝向螺旋的中心且與另外一條鏈緊密接觸。只有Gly,因其側(cè)鏈為單個氫原子，故才能適應(yīng)這種狹小的空間而形成三股螺旋構(gòu)象。

141.18膠原蛋白的多肽鏈序列大部分都是由Gly-Pro-X組成，其中X代表除Gly與Pro之外的其他類型氨基酸殘基，為何膠原蛋白可形成三股螺旋結(jié)構(gòu)，而多聚脯氨酸則不能?答：在膠原三股螺旋中，每個排在第三位的殘基位置均朝向螺旋的中心且與另外一條鏈緊密接觸。只有Gly,因其側(cè)鏈為單個氫原子，故才能適應(yīng)這種狹小的空間而形成三股螺旋構(gòu)象。

151.19正常血紅蛋白A（HbA)的等電點是6.9,變異血紅蛋白M（HbM)中的α鏈的第67位的Glu殘基取代了正常血紅蛋白A該位置上的Val殘基。這種取代使得血紅蛋白M在pH為7.5時的電泳行為會發(fā)生怎樣的改變?答：由于pH7.5高于HbA等電點，則HbA帶負電向陽極移動；在pH7.5時，Glu殘基帶負電荷，而Val不帶電，故在這一pH條件下，HbM所帶的負電荷增多，向陽極泳動的速度會更快。

161.20一個Mr=24，000，pI=5.5的酶被兩種蛋白質(zhì)所污染。一種蛋白質(zhì)分子質(zhì)量與酶相同，pI=7.0;另一種蛋白質(zhì)Mr=100，000，pI=5.4。如何進行純化？答：可用凝膠過濾法除去高分子質(zhì)量的污染蛋白。在剩余的混合物中，可用離子交換層析法將低分子量蛋白質(zhì)分離出來。1.21人工合成的多肽：多聚L-谷氨酸，它可在pH=2的溶液中形成α-螺旋，但在pH=7的溶液中則不能，解釋其原因。答：溶液pH=2時，多聚L-谷氨酸的側(cè)鏈大部分都不帶電荷而處于質(zhì)子化狀態(tài)。在pH=7的溶液中，則大部分側(cè)鏈都帶有負電荷。負電荷使氨基酸相互排斥而使α-螺旋結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

171.22下列給出一個肽的部分序列組成：-Gly-Pro-Ser-Gly-Pro-Arg-Gly-Leu-Hyp-Gly-,請推斷這個肽所組成的蛋白質(zhì)能形成何種構(gòu)象？答：該序列象膠原蛋白的一部分，特別是它符合（Gly-Pro-X)模式，且具有膠原蛋白所特有的羥脯氨酸。故該序列可能來自一個膠原蛋白。1.23胰島素和血紅蛋白均為由一個以上肽鏈所組成部分的蛋白質(zhì)。比較這兩種蛋白質(zhì)中肽鏈間的作用形式。答：胰島素最初合成時是作為胰島素原的形式存在的，合成后肽鏈折疊，此時要有一部分分子（C肽）被切除，剩余的A鏈和B鏈再通過二硫鍵連接。所以胰島素中的兩條肽鏈，最初都來源于同一條肽鏈，這兩條肽鏈間由共價二硫鍵相連。血紅蛋白由四條多肽鏈組成，相互間只通過非共價作用相互結(jié)合在一起。

181.24一個酶在pH為7的緩沖液中凝膠過濾被確定的表觀分子質(zhì)量為160，000；當(dāng)用SDS凝膠電泳分析，只有一條帶，該帶的表觀分子質(zhì)量為40,000。這如何解釋？答：去污劑SDS可導(dǎo)致四級結(jié)構(gòu)解離，使得所測定的分子質(zhì)量為組成亞單位的相對分子質(zhì)量。該數(shù)據(jù)提示：該酶由四個相同的亞單位（Mr=40,000)構(gòu)成Mr=160,000的一個四聚體。

191.25下列氨基酸殘基——蛋氨酸、組氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、谷氨酰胺和谷氨酸，哪個可存在于（a)蛋白質(zhì)的表面，哪個可存在于（b)蛋白質(zhì)的內(nèi)部？答：(a)表面：組氨酸、精氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸；這些是極性的或帶有電荷的氨基酸。（b)內(nèi)部：蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸。這些是非極性氨基酸。另外，谷氨酰胺和不帶電荷的組氨酸若形成氫鍵的話也可存在于內(nèi)部。

201.26下列存在于不同部位的氨基酸殘基功能是什么？（a)蛋白質(zhì)表面的苯丙氨酸；（b）蛋白質(zhì)內(nèi)部的天冬氨酸。答：（a)表面的非極性基團可構(gòu)成與其他分子結(jié)合的位點。（b）內(nèi)部的帶電荷基團在某些酶的催化機制方面是重要的。

211.27推測下列哪個聚氨基酸在室溫溶液中將形成α-螺旋？哪個將形成無規(guī)則結(jié)構(gòu)？（a)聚亮氨酸，pH=7.0；（b）聚異亮氨酸，pH=7.0；(C)聚精氨酸，pH=7.0；（d)聚精氨酸，pH=13.0；(e)聚谷氨酸，pH=1.5；(f)聚蘇氨酸，pH=7.0。答：（a)α-螺旋；（b）α-螺旋（弱）；（c)紊亂（電荷相斥）（d)α-螺旋（弱）；（e)α-螺旋；（f)可能紊亂