二、简答题1. 蛋白质变性过程中,有哪些现象出现?并举出3种能引起蛋白质变性的试剂。
(1)蛋白质的变性过程中的现象
①通常总是伴随着有序结构的破坏和生物活性的丧失。
②有序结构的破坏包括亚基间的解离、二级和三级结构的改变,多数情况是肽链的松散,原来包埋在内部的残基(主要是疏水残基)的暴露。
③活性丧失除了导致和配体的结合能力丧失,还有抗原性的改变。
(2)举例
极端的pH、尿素和盐酸胍等破坏氢键的试剂,以及不同类型的去垢剂都是引起蛋白质变性的试剂。
2. 影响酶促反应的因素有哪些?用曲线表示它们的影响。为什么会产生这些影响?
影响酶促反应的因素包括底物浓度、酶浓度、温度、pH、抑制剂和激活剂。
(1)底物浓度对酶催化反应速率的影响:
(2)温度对酶促反应的影响:
(3)pH对酶促反应的影响:
(4)可逆抑制剂对酶催化反应的影响:
(5)不可逆抑制剂对酶催化反应的影响:
3. 生物体内的氨基酸可以合成哪些生物活性物质?
生物体内的氨基酸不仅可以合成蛋白质,也可以合成许多其他生物活性物质,如合成:
(1)RNA和DNA(Gly、Asp、Gln合成嘌呤;Asp合成嘧啶)。
(2)脂类(Met合成胆碱)。
(3)色素(Tyr合成黑色素,Gly合成叶绿素、血红素和细胞色素)。
(4)激素(Tyr合成肾上腺素、甲状腺素;Trp合IAA;Met合成乙烯)。
(5)维生素(Trp合成叶酸)。
(6)生物碱(Glu合成烟碱,Trp合成喹啉等)。
(7)抗生素(Val、Cys合成青霉素)。
(8)糖苷(Phe合成苦杏仁苷等)。
4. 将RNA和DNA分别加到稀碱(0.1mol/L NaOH)溶液中,请预测RNA和DNA的稳定性,并结合分子结构特点进行解释。
(1)推测
RNA分子磷酸酯键会发生水解,而DNA分子稳定。
(2)原因
RNA的核糖有2'-羟基,磷酸酯键易被水解。在弱碱性溶液中,OH-攻击2'-羟基,移走一个H+;具有负电性的2'-羟基氧攻击3'-磷酯基团上的磷并与之共价结合,引起磷酸酯键水解;由此形成的2',3'-环磷酸酯,进一步水解产生3'-核苷酸和2'-核苷酸的混合物。而DNA的脱氧核糖在2'位无羟基,故在碱性条件下稳定。
5. 简述DNA双螺旋的结构特点。
DNA双螺旋结构特点如下:
(1)DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链构成双螺旋结构,两条链围绕一个中心轴形成右手螺旋,螺旋表面有大沟和小沟,称为信息沟。
(2)嘌呤和嘧啶层叠于螺旋内侧,碱基平面与纵轴垂直,碱基之间的堆积距离为0.34nm,磷酸与脱氧核糖在外侧,彼此通过磷酸二酯键连接,形成DNA骨架。糖环平面与中轴平行。
(3)双螺旋的直径为2nm,两个核苷酸之间的夹角为36°,沿中心轴每旋转一周有10个核苷酸对。
(4)一条多核苷酸链上的嘌呤碱基与另一条链上的嘧啶碱基以氢键相连,匹配的原则是A-T、G-G。
(5)维持双螺旋的主要作用力是碱基堆积力,其次是氢键和离子键。
6. 由于线粒体内膜的选择透性,在线粒体内形成的ATP是如何到达细胞质中供生命活动需要?
线粒体内形成的ATP是通过线粒体内膜上的腺苷酸转位酶到达细胞质的,而将细胞质中的ADP运入线粒体参加ATP的合成。
7. 下列有两个DNA分子,如果发生热变性,哪个分子的T
m值高?如果再复性,哪个分子复性到原来结构的可能性更大?
(1)5'—ATATATATAT—3'
3'—TATATATATA—5'
(2)5'—TAGGCGATGC—3'
3'—ATCCGCTACG—5'
分子(2)的Tm较高;分子(2)复性到原来结构的可能性更大。虽然分子(1)容易复性,但复性出来的分子不一定是原来的分子;而分子(2)只要发生复性,就一定恢复原来的分子结构。
8. 下列抗菌素的作用原理有什么不同?
(1)放线菌素D
(2)利福平
(3)氯霉素
(1)放线菌素D:嵌入DNA分子,抑制转录。
(2)利福平:抑制RNA的起始合成,但不抑制正在延伸中RNA合成。
(3)氯霉素:因氯霉素与原核细胞的70S核糖体相结合而影响肽酰基转移反应,但对80S的核糖体无作用,故抑制原核细胞蛋白质的合成,而对真核细胞的蛋白质合成不抑制。
三、分析论述题1. 请论述酶的磷酸化共价修饰在糖原代谢、葡萄糖降解的EMP途径及葡萄糖异生中所起的调节作用。
(1)糖原代谢
糖原合成与糖原分解过程是分别在糖原合酶和糖原磷酸化酶的作用下完成的。这两个酶都受到磷酸化与脱磷酸化的共价修饰调节。糖原合酶和糖原磷酸化酶的磷酸化和脱磷酸过程受到相同酶的催化。
①当外界信号传递给激酶,则该酶催化糖原合酶和糖原磷酸化酶同时磷酸化。但是,磷酸化形式的糖原合酶没有活性,不能合成糖原,而磷酸化形式的糖原磷酸化酶却活性较高,催化糖原的降解。
②当磷酸酶催化两者脱磷酸化时,脱磷酸化的糖原合酶有活性,催化糖原的合成,而脱磷酸化的糖原磷酸化酶没有活性,不降解糖原。这种共价修饰保证了生物体内糖原合成和降解两个过程不能同时进行,避免无效循环。
(2)EMP途径和糖异生
葡萄糖代谢EMP途径调控的关键酶是磷酸果糖激酶Ⅰ,2,6-二磷酸果糖是该酶的别构激活剂,同时2,6-二磷酸果糖又是葡萄糖异生途径的调节酶果糖-1,6-二磷酸酶的别构抑制剂。2,6-二磷酸果糖是由磷酸果糖激酶Ⅱ催化生成的,该酶的活性是通过磷酸化与脱磷酸化的共价修饰方式进行调节的。磷酸果糖激酶Ⅱ有两种活性。
①当该酶被蛋白激酶A催化而磷酸化后发挥2,6-二磷酸果糖酯酶的活性,水解2,6-二磷酸果糖,降低其含量,从而抑制EMP途径,同时促进葡萄糖异生途径;
②当该酶脱磷酸化后发挥磷酸果糖激酶的活性,促使6-磷酸果糖产生2,6-二磷酸果糖,提高其含量,从而促进EMP途径,同时抑制葡萄糖异生途径。
EMP途径的调节酶除磷酸果糖激酶Ⅰ外还包括丙酮酸激酶。丙酮酸激酶同样受到磷酸化与脱磷酸化的共价修饰调节。丙酮酸激酶在磷酸化时活性较差,而脱磷酸化时活性较高,而且丙酮酸激酶的磷酸化也受到蛋白激酶A的催化,因此外界信号可以通过调节磷酸果糖激酶Ⅰ和丙酮酸激酶两个酶的活性来调节EMP途径。