《簡明生物化學與分子生物學》學習指導與習題集

第一部分生物大分子

第一章蛋白質

［學習目標］

1、掌握：氨基酸和肽的基本結構、蛋白質的結構與功能。

2、熟悉：蛋白質分離純化的方法及原理。

3、了解：蛋白質一級結構的測定方法，蛋白質的結構與功能的關系；生理

活性肽。

［學習內容綱要］

1、氨基酸的結構與性質

2、肽鍵

3、生理活性肽

4、蛋白質分離和純化的方法及原理

5、蛋白質的結構與功能

J［學習要點］

第一節、氨基酸的結構與性質

1.氨基酸的概念：氨基酸(aminoacid)是蛋白質分子的基本結構單位。構成蛋白

質分子的氨基酸共有20種，這些氨基酸都是L-構型的a-氨基酸。

2.氨基酸分子的結構通式:

3、氨基酸分類：按帶電荷情況可分為三類：

①側鏈不帶電荷氨基酸：非極性中性氨基酸（8種）（Ala、Vai、Leu、He、

Met、Pro、Phe、Trp）；極性中性氨基酸（7種）（Gly、Ser、Thr>Cys>Tyr>

Asn>Gin）；

②帶負電荷氨基酸2種（酸性氨基酸Asp、Glu）；

③帶正電荷氨基酸3種（堿性氨基酸His、Arg、Lys）。

4、氨基酸構型（結構特點）：構成蛋白質分子的20種氨基酸，除脯氨酸為

a-亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均為L-a-氨基酸。

5、氨基酸的等電點

氨基酸不帶電荷時，溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點，以pl表示。氨基

酸不同，其等電點也不同。也就是說，等電點是氨基酸的一個特征值。

6、氨基酸的荀三酮反應

如果把氨基酸和苛三酮一起煮沸，除脯氨酸和羥脯氨酸顯黃色外，其它氨基

酸都顯深淺不同的紫色。氨基酸與苛三酮的反應，在生化中是特別重要的，因為它

能用來定量測定氨基酸。

7、非蛋白質氨基酸

除了蛋白質中常見的20種氨基酸及相應的衍生氨基酸外，還有200多種氨基

酸以游離或結合的形式存在于生物界，但并不是蛋白質的組成成分，這些氨基酸統

稱為非蛋白質氨基酸，如B-丙氨酸，鳥氨酸等。

第二節、肽鍵：

1、肽鍵：一個氨基酸的a-竣基與另一個氨基酸的a-氨基以共價鍵偶聯形成

肽，其間的化學鍵稱為肽鍵（peptidebond）,也叫酰胺鍵（-C0-NH-）。

2、氨基酸殘基：氨基酸分子在參與形成肽鍵之后，由于脫水而結構不完整，

稱為氨基酸殘基。每條多肽鏈都有兩端：即自由氨基端（N端）與自由竣基端（C

端），肽鏈的方向是N端一C端。

3、肽鍵平面（肽單位）：肽鍵具有部分雙鍵的性質，不能自由旋轉；組成肽

鍵的四個原子及其相鄰的兩個a碳原子處在同一個平面上，為剛性平面結構，稱

為肽鍵平面。

4、肽（peptide）是氨基酸通過肽鍵相連的化合物。肽按其組成的氨基酸數

目為2個、3個和4個等不同而分別稱為二肽、三肽和四肽等，多肽和蛋白質的區

別是多肽中氨基酸殘基數較蛋白質少，一般少于50個，而蛋白質大多由100個以

上氨基酸殘基組成，但它們之間在數量上也沒有嚴格的分界線。

第四節、蛋白質的分離和純化

1、蛋白質的分離、提純一般程序：

一般的蛋白質需要在細胞破碎后用適當溶劑（如水、稀鹽溶液、緩沖液等）

將蛋白質溶解出來，再用離心法除去不溶物得到含有目的物的粗抽提液。從總體上

來講，分離純化蛋白質在對材料進行前處理后需要用沉淀法進行初步分離，之后再

以層析或電泳法得到所需的蛋白質產物。

（1）前處理：細胞破碎、離心；（2）初分離：沉淀法；（3）精制：層析、

電泳。

在提純蛋白質過程中需要在每一步檢測蛋白質(酶)的存在及提純的情況，

即建立蛋白質定量檢測方法。

2、鹽析：在蛋白質溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質的膠體性質，使蛋

白質從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。常用的中性鹽有：硫酸鏤、氯化鈉、硫酸鈉

等。

蛋白質的等電點概念：蛋白質分子所帶正、負電荷相等時溶液的pH值稱為蛋

白質的等電點。pH值在等電點以上，蛋白質帶負電，在等電點以下，則帶正電。

溶液的pH在蛋白質的等電點處蛋白質的溶解度最小。

蛋白質的有機溶劑沉淀：凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如乙醇、甲

醇、丙酮等，均可引起蛋白質沉淀。

3、層析：利用混合物中各組分理化性質的差異，在相互接觸的兩相(固定相與流

動相)之間的分布不同而進行分離。主要有：

(1)離子交換層析原理：根據被分離物蛋白質分子所帶電荷不同，使用不同

離子交換劑，將蛋白質分子分離開；

(2)凝膠過濾層析原理：凝膠過濾也叫分子篩層析。它主要是利用具有網

狀結構的凝膠的分子篩作用，根據被分離物蛋白質分子的大小不同來進行分離的。

其中凝膠層析可用于測定蛋白質的分子量。

(3)親和層析原理：利用蛋白質分子與其它生物分子間所具有的專一性親

和力而設計的層析技術。

4、電泳原理：蛋白質分子在高于或低于其pl的溶液中帶凈的負或正電荷，

因此在電場中可以移動。電泳遷移率的大小主要取決于蛋白質分子所帶電荷量以及

分子大小。

SDS電泳原理:

SDS是一種電泳方式，該法是采用去污劑即十二烷基磺酸鈉使蛋白質變

性后進行的一種電泳（SDS:十二烷基磺酸鈉SodiumdodecylSulfate;PAGE:聚丙

烯酰錢凝膠電泳polyacrylamidegelelectrophoresis）?（1）絕大多數蛋白質

都能與SDS分子結合，由于SDS帶有負電荷，大量的SDS負電荷屏蔽了蛋白質本身

所具有的電荷，因此經SDS處理后的蛋白質都具有負電荷，向正極移動。（2）

SDS完全是基于凝膠過濾效應分離蛋白質，不同分子量的蛋白質形成不同的

區帶。（3）此外，由于SDS干擾了蛋白質亞基間疏水相互作用，所以在SDS

中多亞基蛋白質分離成單亞基形式存在。在凝膠上蛋白質的遷移率與分子量的對數

呈線性關系，因此，可用該法測定蛋白質的分子量，其準確率為5?10虬

5.超速離心：利用物質密度的不同，經超速離心后，分布于不同的液層而分離。

超速離心也可用來測定蛋白質的分子量，蛋白質的分子量與其沉降系數S成正比。

6.透析：利用透析袋膜的超濾性質，可將大分子物質與小分子物質分離開。

第五節、蛋白質的結構與功能：

一、蛋白質的生物功能：生物催化、機械支撐作用、運輸與貯存、協調、免

疫保護、生長與分化調控、細胞信號轉導、物質跨膜運輸、電子傳遞等。

二、蛋白質的分子結構：可為分為一級、二級、三級和四級結構等層次。一

級結構為線狀結構，二、三、四級結構為空間結構。蛋白質分子的一級結構是形成

空間結構的物質基礎.

1.一級結構：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵。蛋白質的一級結

構決定其空間結構。

2.二級結構：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構象，借氫鍵維系。二級結構

是肽鏈的局部空間結構，它是蛋白質復雜空間結構形成的基礎，因此也稱為構象單

元。主要有以下幾種類型：

⑴a-螺旋：其結構特征為：①主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋；②螺旋每

上升一圈是3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm；③相鄰螺旋圈之間形成許多氫

鍵；④側鏈基團位于螺旋的外側。

⑵8-折疊：其結構特征為：①若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片；②所

有肽鍵的C=0和N—H形成鏈間氫鍵。

⑶無規卷曲：主鏈骨架無規律盤繞的部分。

蛋白質的超二級結構和結構域

在蛋白質(特別是球狀蛋白)的結構中，經常會出現兩個或幾個二級結構單

元被連接起來，進一步組合成有特殊的幾何排列的局域空間結構，這些局域空間結

構稱為超二級結構(Supersecondarystructure),或簡稱模體(Motif)。超二

級結構可以視為是處于二級結構與三級結構之間的一個結構層次。現在已知的超二

級結構有3種基本的組合形式：aa,Pa0,B6。

多肽鏈還會在二級結構或超二級結構的基礎上形成三級結構的局部折疊區，

稱為結構域(Structuraldomain),,對于一些簡單的球狀蛋白分子來說，它還可

能是一個獨立的功能單位或功能域(functionaldomain)(,

3.三級結構：結構域、二級結構、超二級結構的多肽鏈在空間進一步協同盤

曲、折疊，形成包括主鏈、側鏈在內的專一排布，這就是蛋白質的三級結構

(Tertiarystructure),,對于一些較小的蛋白質分子，三級結構就是它的完整三

維立體結構；而對于大的蛋白質分子，則需要通過三級結構單位的進一步組織才能

形成完整分子。

其維系鍵主要是非共價鍵(次級鍵)：氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵

等，也可涉及二硫鍵。

4.四級結構：

亞基的概念：亞基是指參與構成蛋白質四級結構的而又具有獨立三級結構的

多肽鏈。

四級結構的概念：含兩條以上肽鏈的蛋白質分子，每條肽鏈彼此以非共價鍵

相結合，這些肽鏈稱為亞基(Subunit)。通過非共價鍵形成大分子體系時，亞基

間的組合方式稱為蛋白質分子的四級結構(Quaternarystructury)(,其維系鍵為

非共價鍵。

一般來說，單獨存在的亞基并沒有完整的生物活性，只有具有完整的四級結

構的寡聚體才具有生物活性。

維持蛋白質空間結構的作用力

維持蛋白質空間結構的作用力主要是弱的相互作用稱非共價鍵或次級鍵，包

括氫鍵、范德華力、靜電作用、疏水作用等。其中以氫鍵和疏水作用是維持蛋白質

空間結構的最重要因素。

三、蛋白質一級結構的測定：

蛋白質一級結構的測定

1、多肽鏈蛋白質一級結構的測定

以胰島素為例

A鏈

ss

B鏈

測定步驟：

(1)測定蛋白質分子中多肽鏈的數目

(2)多肽鏈的分離及降解

(3)肽段的分離和順序分析

(4)二硫鍵一S一S一定位。

2、單肽鏈蛋白質的氨基酸順序分析，即蛋白質一級結構的測定，主要有以下

幾個步驟：

(1)分離純化蛋白質，得到一定量的蛋白質純品；

(2)完全水解，測定蛋白質的氨基酸組成；

(3)分析蛋白質的N-端和C-端氨基酸；

(4)將蛋白質處理為若干條肽段，采用特異性的酶(如胰凝乳蛋白酶)或化學試劑

(如溟化瓶);

(5)分離純化單一肽段；

(6)測定各條肽段的氨基酸順序。一般采用Edman降解法，用異硫氟酸苯酯進行反

應，將氨基酸降解后，逐一進行測定；

(7)至少用兩種不同的方法處理蛋白質，分別得到其肽段的氨基酸順序；

(8)將兩套不同肽段的氨基酸順序進行比較，以獲得完整的蛋白質分子的氨基酸順

序。

四、蛋白質的理化性質：

1.蛋白質的變性：蛋白質在某些理化因素的作用下，其特定的空間結構被破壞而

導致其理化性質改變及生物活性喪失，這種現象稱為蛋白質的變性。引起蛋白質變

性的因素有：高溫、高壓、電離輻射、超聲波、紫外線及有機溶劑、重金屬鹽、強

酸強堿等。絕大多數蛋白質分子的變性是不可逆的。

復性(renaturation)：當無活性的伸展的蛋白質進入有利于折疊的最適環境

里，則伸展的肽鏈就會自動折疊成天然的折疊肽，并恢復全部的活性，稱為復性。

2.兩性解離與等電點：蛋白質分子中仍然存在游離的氨基和游離的竣基，因

此蛋白質與氨基酸一樣具有兩性解離的性質。蛋白質分子所帶正、負電荷相等時溶

液的pH值稱為蛋白質的等電點。

3.蛋白質的紫外吸收：蛋白質分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基對紫外光

有吸收，以色氨酸吸收最強，最大吸收峰為280nm。

4.蛋白質的膠體性質：蛋白質具有親水溶膠的性質。蛋白質分子表面的水化膜和

表面電荷是穩定蛋白質親水溶膠的兩個重要因素。

第一章蛋白質［習題］

一、名詞解釋

1>肽鍵(peptidebond)

2、蛋白質的等電點(isoelectricpointofprotein)：

3、蛋白質的變性(denaturationofprotein)

4>亞基(subunit)

5、鹽析

6、離子交換層析

7、凝膠過濾層析

8、親和層析

9、電泳

10、氨基酸

11、蛋白質的紫外吸收

12、氨基酸的荀三酮反應

J二、填空題

1、組成蛋白質的元素有__、__、__、_含量恒定的元

素是，其平均含量為。

2、蛋白質結構的基本單位是，結構通式為。

3、肽是氨基酸與氨基酸之間通過______相連的化合物。

4、蛋白質的二級結構形式有__、__、__、_

5、維持蛋白質空間構象的非共價鍵有__、._、__、_

7、氨基酸在等電點(PI)時，以______離子形式存在，在PH〉PI時以

離子存在，在PHVPI時，以離子形式存在。

8、氨基酸與荀三酮的反應，除脯氨酸和羥脯氨酸顯黃色外，其它氨基酸都顯

o在生化中是特別重要的，因為它能用來定量測定。

9、酸性氨基酸基酸有；堿性氨基酸有

含疏基的氨基酸是。

J三、單項選擇題

1.有一混合蛋白質溶液，各種蛋白質的pl分別為4.6、5.0、5.3、6.7、

7.3o電泳時欲使其中4種泳向正極，緩沖液的pH應該是（）

A.5.0B.4.0C.6.0D.7.0E.8.0

2.蛋白質分子引起280nm光吸收的最主要成分是（）

A.肽鍵

B.半胱氨酸的-SH基

C.苯丙氨酸的苯環

D.色氨酸的口弓I噪環

E.組氨酸的咪嗖環

3.含芳香環的氨基酸是（）

A.LysB.TyrC.VaiD.lieE.Asp

4.變性蛋白質的特點是（）

A.黏度下降B.喪失原有的生物活性C.顏色反應減弱

D.溶解度增加E.不易被胃蛋白酶水解

5.蛋白質變性是由于（）

A.蛋白質一級結構改變B.蛋白質空間構象的改變

C.輔基的脫落D.蛋白質水解E.以上都不是

6.以下哪一種氨基酸不具備不對稱碳原子（）

A.甘氨酸B.絲氨酸C.半胱氨酸D.蘇氨酸E.丙氨酸

7.下列有關蛋白質8折疊結構的敘述正確的是（）

A.3折疊結構為二級結構B.肽單元折疊成鋸齒狀C.B折疊結構的肽

鏈較伸展

D.若干肽鏈骨架平行或反平行排列，鏈間靠氫鍵維系E.以上都正確

8.可用于蛋白質定量的測定方法有（）

A.鹽析法B.紫外吸收法C.層析法D.透析法E.以上都可以

9.維系蛋白質一級結構的化學鍵是（）

A.氫鍵B.肽鍵C.鹽鍵D.疏水鍵E.范德華力

10.天然蛋白質中不存在的氨基酸是（）

A.半胱氨酸B.瓜氨酸C.羥哺氨酸D.蛋氨酸E.絲氨酸

11.蛋白質多肽鏈書寫方向是（）

A.從3端到5端B.從5端到3端C.從C端到N端

D.從N端到C端E.以上都不是

12.血漿蛋白質的pl大多為pH5?6,它們在血液中的主要存在形式是（）

A.兼性離子B.帶負電荷C.帶正電荷D.非極性分子E.疏水分

13.蛋白質分子中的a螺旋和B片層都屬于（）

A.一級結構B.二級結構C.三級結構D.域結構E.四級結構

14.a螺旋每上升一圈相當于氨基酸殘基的個數是（）

A.4.5B.3.6C.3.0D.2.7E.2.5

15.下列含有兩個竣基的氨基酸是（）

A.繳氨酸B.色氨酸C.賴氨酸D.甘氨酸E.谷氨酸

16.組成蛋白質的基本單位是（）

A.L-a-氨基酸B.D-a-氨基酸C.L,B-氨基酸

D.L,D-a氨基酸E.D-B-氨基酸

17.維持蛋白質二級結構的主要化學鍵是（）

A.疏水鍵B.鹽鍵C.肽鍵D.氫鍵E.二硫鍵

18.蛋白質分子的B轉角屬于蛋白質的（）

A.一級結構B.二級結構C.結構域D.三級結構E.四級結構

19.關于蛋白質分子三級結構的描述錯誤的是（）

A.具有三級結構的多肽鏈都具有生物學活性

B.天然蛋白質分子均有這種結構

C.三級結構的穩定性主要由次級鍵維系

D.親水基團多聚集在三級結構的表面

E.決定盤曲折疊的因素是氨基酸序列

20.有關血紅蛋白（Hb）的敘述正確的是（）

A.可以與氧結合B.含鐵C.含輔基的結合蛋白

D.具有四級結構形式E.以上都正確

21.具有四級結構的蛋白質特征是（）

A.分子中必定含有輔基

B.四級結構在三級結構的基礎上，多肽鏈進一步折疊、盤曲形成

C.依賴肽鍵維系四級結構的穩定性

D.每條多肽鏈都具有獨立的生物學活性

E.由兩條或兩條以上的多肽鏈組成

22.關于蛋白質的四級結構正確的是（）

A.一定有多個不同的亞基B.一定有多個相同的亞基

C.一定有種類相同，而數目不同的亞基數D.一定有種類不同，而數目相

同的亞基

E.亞基的種類，數目都不一定相同

23.蛋白質的一級結構及高級結構決定于（）

A.亞基B.分子中鹽鍵C.氨基酸組成和順序

D.分子內部疏水鍵E.分子中氫

24.蛋白質的等電點是（）

A.蛋白質溶液的pH等于7時溶液的pH

B.蛋白質溶液的PH等于7.4時溶液的pH

C.蛋白質分子呈負離子狀態時溶液的pH

D.蛋白質分子呈正離子狀態時溶液的pH

E.蛋白質的正電荷與負電荷相等時溶液的pH

25.蛋白質溶液的主要穩定因素是（）

A.蛋白質溶液的黏度大B.蛋白質在溶液中有“布朗運動”

C.蛋白質分子表面帶有水化膜和同種電荷D.蛋白質溶液有分子擴散現象

E.蛋白質分子帶有電荷

26.血清在飽和硫酸鏤狀態下析出的蛋白質是（）

A.纖維蛋白原B.球蛋白C.擬球蛋白D.清蛋白E.B球蛋白

27.胰島素分子A鏈與B鏈交聯是靠（）

A.疏水鍵B.鹽鍵C.氫鍵D.二硫鍵E.范德華力

J四、多項選擇題

1.關于蛋白質的組成正確的有（）

A.由C,H,0,N等多種元素組成B.含氮量約為16%

C.可水解成肽或氨基酸D.由a-氨基酸組成E.含磷量約為

10%

2.蛋白質在280nm波長處的最大光吸收是由下列哪些結構引起的（）

A.半胱氨酸的筑基B.酪氨酸的酚基C.色氨酸的口弓I躲基

D.組氨酸的異毗嗖基E.精氨酸的弧基

3.關于蛋白質中的肽鍵哪些敘述是正確的（）

A.比一般C—N單鍵短B.具有部分雙鍵性質

C.與肽鍵相連的氫原子和氧原子呈反式結構

D.肽鍵可自由旋轉E.比一般C—N單鍵長

4.蛋白質的a螺旋結構（）

A.多肽鏈主鏈骨架＞C=O基氧原子與〉N—H基氫原子形成氫鍵

B.脯氨酸和甘氨酸對a螺旋的形成無影響

C.為右手螺旋D.每隔3.6個氨基酸殘基上升一圈

E.側鏈R基團出現在螺旋圈內

5.關于蛋白質結構的敘述正確的有（）

A.蛋白質的一級結構是空間結構的基礎

B.親水氨基酸側鏈伸向蛋白質分子的表面

C.蛋白質的空間結構由次級鍵維持

D.有的蛋白質有多個不同結構和功能的結構域

E.所有蛋白質都有一、二、三、四級結構

6.關于蛋白質變性的敘述哪些是正確的（）

A.尿素引起蛋白質變性是由于特定的肽鍵斷裂

B.變性是由于二硫鍵和非共價鍵破壞引起的

C.變性都是可逆的D.變性蛋白質的理化性質發生改變

E.變性蛋白質的空間結構并無改變

7.下列哪些方法基于蛋白質的帶電性質（）

A.電泳B.透析和超濾C.離子交換層析D.凝膠過濾E.超速離

心

8.已知卵清蛋白pl=4.6,8乳球蛋白pl=5.2,糜蛋白酉每原pl=9.1,上述

蛋白質在電場中的移動情況為()

A.緩沖液pH為7.0時,糜蛋白酶原向陽極移動，其他兩種向陰極移動

B.緩沖液pH為50時,卵清蛋白向陽極移動，其他兩種向陰極移動

C.緩沖液pH為9.1時,糜蛋白酶原在原地不動，其他兩種向陽極移動

D.緩沖液pH為52時,B乳球蛋白在原地不動，卵清蛋白向陰極移動，糜

蛋白酶原移向陽極

E.緩沖液pH為5.0時,卵清蛋白向陰極移動，其他兩種向陽極移動

9.蛋白質處于pH等于其pl的溶液時，蛋白質分子解離狀態可為（）

A.蛋白質分子解離為正、負離子的趨勢相等，為兼性離子

B.蛋白質的凈電荷為零C.具有相等量的正離子和負離子

D.蛋白質分子處于不解離狀態E.蛋白質分子解離帶同一種電荷

10.組成人體蛋白質的氨基酸（）

A.都是a-氨基酸B.都是B-氨基酸C.除甘氨酸外都是D系氨基酸

D.除甘氨酸外都是L系氨基酸E.L系和D系氨基酸各半

11.屬于蛋白質二級結構的有（）

A.a螺旋B.B折疊C.B轉角D.亞基E.無規卷曲

12.含羥基的氨基酸有()

A.蘇氨酸B.絲氨酸C.賴氨酸D.酪氨酸E,半胱氨酸

J五、問答題

VR蛋白質含氮量平均為多少?為何能用蛋白質的含氮量表示蛋白質的相對

含量?如何計算？

2、自然界中組成蛋白質的氨基酸有多少種?如何進行分類？

J4、何謂蛋白質的一級結構(primarystructureofprotein)?

4、蛋白質的二級結構(secondarystructureofprotein)?蛋白質的二級結

構主要有哪些形式？

5、何謂蛋白質的三級機構(Tertiarystructureofprotein)?維系蛋白質三

級結構的化學鍵有哪些？

6、何謂蛋白質的四級結構(Quaternarystructureofprotein)?

J7、蛋白質的分離、提純一般程序

第一章蛋白質［習題參考答案］

一、名詞解釋

1、肽鍵(peptidebond)：一個氨基酸的a-竣基與另一個氨基酸的a-氨基

以共價鍵偶聯形成肽，其間的化學鍵稱為肽鍵(peptidebond),也叫酰胺鍵(-C0-

NH-)o

2、蛋白質的等電點(isoelectricpointofprotein)：蛋白質所帶正負電荷

相等時的溶液pH值。

3、蛋白質的變性(denaturationofprotein)：蛋白質在某些理化因素的作

用下，其特定的空間結構被破壞而導致其理化性質改變及生物活性喪失，這種現象

稱為蛋白質的變性。

4、亞基(subunit)：含兩條以上肽鏈的蛋白質分子，每條肽鏈彼此以非共價

鍵相結合，這些肽鏈稱為亞基(Subunit)。亞基間的組合方式稱為蛋白質分子的

四級結構(Quaternarystructury)。一般來說，單獨存在的亞基并沒有完整的生

物活性，只有具有完整的四級結構的寡聚體才具有生物活性。

5、鹽析：在蛋白質溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質的膠體性質，使蛋

白質從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。

6、離子交換層析：根據被分離物蛋白質分子所帶電荷不同，使用不同離子交

換劑，將蛋白質分子分離開。

7、凝膠過濾層析：凝膠過濾也叫分子篩層析。它主要是利用具有網狀結構的

凝膠的分子篩作用，根據被分離物蛋白質分子的大小不同來進行分離的。

8、親和層析：利用蛋白質分子與其它生物分子間所具有的專一性親和力而設

計的層析技術。

9、電泳：蛋白質分子在高于或低于其pl的溶液中帶凈的負或正電荷，因此

在電場中可以移動。電泳遷移率的大小主要取決于蛋白質分子所帶電荷量以及分子

大小。因此，電泳方法可分析蛋白質的純度，純化帶有不同電荷的蛋白質分子。

二、填空題

1、C、H、0、N；N；16%

2、氨基酸

3、肽鍵

4、a-螺旋、B-折疊、B-轉角、無規卷曲

5、疏水作用、鹽鍵、氫鍵、范德華力

7、中性、帶負電的陰、帶正電荷的陽

8、紫色、氨基酸

9、谷氨酸、天冬氨酸；精氨酸、賴氨酸、組氨酸；半胱氨酸

三、選擇題（每小題1分）

1.D2.D3.B4.B5.B6.A7.E8.B9.BIO.Bll.D12.B13.

B

4.B15.E16.A17.D18.B19.A20.E21.E22.E23.C24.E25

.C26.D27.D

四、多項選擇題（每小題1分）

1.ABCD2.BC3.ABC

4.ACD5.ABCD6.BD7.AC8.BC9.AB10.AD11.ABCE12.ABD

四、問答題

1、16%。各種來源的蛋白質含氮量基本恒定。每克樣品含氮克數

義6.25義100=100克樣品蛋白質含量（g%）

2、20種。根據側鏈的結構和性質分為4類：

①極性、中性氨基酸；②酸性氨基酸③堿性氨基酸④非極性、疏水性氨基

酸。

3、指蛋白質多肽鏈中氨基酸的排列順序。

4、二級結構，即多肽鏈骨架的局部空間結構

主要形式和特征有：a-螺旋：多肽鏈盤繞形成右手螺旋，每圈含3.6氨基酸

殘基，螺距0.54nm,相鄰兩圈螺旋間形成氫鍵且與螺旋長軸平行。B-折疊：多肽

鏈相對伸展，肽單元折疊成鋸齒狀，兩條以上肽鏈順向或反向平行排列，通過氫鍵

聯系成片層結構。B-轉角：發生在多肽鏈進行180度轉折處，由4個氨基酸構

成，氫鍵維系。無規卷曲；無確定規律的肽段。

5、三級結構，即整個肽鏈的折疊情況，包括側鏈的排列，也就是蛋白質分子

的空間結構或三維結構。通過疏水作用、鹽鍵、氫鍵、VanderWaals力維系。

6、寡聚蛋白（由2個或2個以上獨立具有三級結構多肽鏈組成的蛋白質）中

亞基的空間排布和相互作用。】

7、蛋白質分離、提純的一般程序：一般的蛋白質需要在細胞破碎后用適當溶

劑（如水、稀鹽溶液、緩沖液等）將蛋白質溶解出來，再用離心法除去不溶物得到

含有目的物的粗抽提液。從總體上來講，分離純化蛋白質在對材料進行前處理后需

要用沉淀法進行初步分離，之后再以層析或電泳法得到所需的蛋白質產物。（圖

1-6）

（1）前處理：先將細胞破碎，用適當溶劑將蛋白質溶解出來，離心除去不溶

物;

（2）初分離：沉淀法；鹽析、等電點沉淀

（3）精制：層析法：離子交換層析

凝膠過濾層析

親和層析

電泳法。

第二章核酸

［學習目標］

1、掌握：核酸、核甘酸的結構與功能。

2、熟悉：核酸的理化性質。

3、熟悉：核酸的含量測定方法。

［學習內容綱要］

1、核酸的結構與功能

2、DNA的結構和功能

3、RNA的結構與功能

4、核酸的重要理化性質

J［學習要點］

第一節核酸的結構與功能

生物界的核酸有兩大類，即脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)

和核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)(＞核酸由碳、氫、氧、氮、磷元素組成。

這兩類核酸是生物體遺傳的物質基礎。DNA攜帶遺傳物質，決定細胞和個體的基因

型。RNA則參與細胞內DNA遺傳信息的表達。在某些病毒中，RNA也可攜帶遺傳信

息。

1、核甘酸的組成

(一)堿基

核酸分子中有兩類堿基：喋吟堿和喀咤堿。喋吟堿主要有腺喋吟(adenine,

A)和鳥喀咤(guanine,G)；喀咤堿主要有胞口密咤(cytosine,C)、尿喘咤

(uracil,U)和胸腺喀咤(thymine,T)。這五種堿基在核酸中廣泛存在，稱基

本堿基。

(~)戊糖：核甘酸中的戊糖主要有兩種，即D-核糖(D-ribose)和D-2脫

氧核糖(D-2-deoxyribose)。由此構成的核甘酸也分為核糖核甘酸與脫氧核糖核

酸兩大類。

DNA和RNA的區別在于：DNA分子中含有胞喀咤、胸腺嚓咤，不含尿喀咤，

戊糖為2-D-脫氧核糖；RNA分子中含有胞嚓咤、尿喀咤，不含胸腺喀咤，戊糖為

D-戊糖。

(三)核昔

核昔(nucleoside)是由堿基與戊糖縮合形成的化合物。其中堿基與戊糖的

連接部位不同：喀咤核糖核昔中為B-N1-糖昔鍵，口票吟核糖核昔中為B-N9-糖昔

鍵，

堿基與核糖縮合形成核糖核甘，與脫氧核糖縮合形成脫氧核糖核甘。如腺喋

吟與核糖縮合生成腺嘿吟核甘，簡稱腺甘，其它核昔可依此命名：腺喋口令核昔（腺

昔），胞喀咤核昔（胞昔），腺喋吟脫氧核甘（脫氧腺甘），胞喀咤脫氧核甘（脫

氧胞甘）。

（四）核昔酸

核昔分子中戊糖環上的羥基磷酸化，形成核甘酸（nucleotide）,也可稱為磷

酸核甘。根據核甘酸分子中戊糖的不同，核甘酸可分為脫氧核糖核甘酸和核糖核昔

酸兩類。如腺昔酸一表示腺喋吟核糖核甘酸，脫氧腺甘酸一表示腺喋吟脫氧核糖核

甘酸。

核昔酸的結構與命名：

核甘酸是由核昔與磷酸經脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物，包括核糖核甘酸和脫

氧核糖核酸兩大類。最常見的核甘酸為5'-核甘酸（5’常被省略）。5'-核昔

酸又可按其在5,位縮合的磷酸基的多少，分為一磷酸核昔（核甘酸）、二磷酸核

甘和三磷酸核甘。

核甘酸通常使用縮寫符號進行命名。第一位符號用小寫字母d代表脫氧，第二位用

大寫字母代表堿基，第三位用大寫字母代表磷酸基的數目，第四位用大寫字母P代

表磷酸。例如，dAMP（脫氧核糖腺嘿吟一磷酸核昔酸），AMP（核糖腺嗯嶺一磷酸

核昔酸）。

（五）核昔酸的衍生物

1、多磷酸核昔

含有一個磷酸基的核昔酸稱為一磷酸核昔。5,-磷酸核昔的磷酸基進一步磷

酸化，可生成5'-二磷酸核昔和5'-三磷酸核甘，后兩者稱為多磷酸核甘。

多磷酸核甘的生物學作用：四種三磷酸脫氧核甘酸(dATP、dGTP、dCTP、

dTTP)是合成DNA的重要原料，四種三磷酸核甘酸(ATP、GTP、CTP、UTP)是合成

RNA的重要原料。ATP在生物體內化學能的儲存和利用中起著重要作用，ATP、

GTP、CTP、UTP則可在多種物質的合成中提供能量。

2、環核昔酸

此外，生物體內還存在一些特殊的環核昔酸，常見的為環一磷酸腺甘

(cAMP)和環一磷酸鳥甘(cGMP),它們通常是作為激素作用的第二信使。

第二節DNA的結構和功能

一、DNA的分子組成

DNA的基本組成單位是脫氧核甘酸，主要有dAMP、dGMP、dCMP、dTMP四種。

DNA在堿基組成上有如下特點：[1]腺喋吟和胸腺嚏咤的摩爾數相等，即：A=T；[2]

鳥喋吟和胞喀咤的摩爾數相等，即：G=C；[3]喋吟的總數等于口密咤的總數，即:

A+G=T+C；這個規律的發現為DNA雙螺旋結構模型的建立提供了重要依據。另外，

DNA的堿基組成具有種屬特異性，但不具有組織特異性，這一規律為確立DNA為遺

傳物質提供了重要依據。

二、DNA的分子結構與功能

DNA的結構可分為一級、二級和三級。DNA的一級結構(primary

structure)是指DNA分子中核甘酸的排列順序；二級結構(secondary

structure)是指兩條DNA單鏈形成的雙螺旋結構；三級結構(tertiary

structure)則是指雙鏈DNA進一步扭曲盤旋形成的超螺旋結構。

(―)DNA的一級結構與功能

DNA由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四種脫氧核糖核甘酸所組成。組成DNA的

堿基有腺喋吟（A）、鳥喋吟（G）、胞喀咤（C）和胸腺嗓咤（T）o

在DNA的一級結構中，4種脫氧核糖核昔酸以磷酸二酯鍵相連，形成長鏈，

因為鏈中所有的脫氧核糖和磷酸都是相同的，所以堿基順序也就代表核甘酸順序。

核酸具有方向性，5'-位上具有自由磷酸基的末端稱為5'-端，3'-位上具有自

由羥基的末端稱為3'-端。

除RNA病毒外，大多數生物的遺傳信息都以特定的核昔酸排列順序貯存在

DNA分子上。

（二）DNA的二級結構與功能

DNA雙螺旋結構是DNA二級結構的一種重要形式，它是Watson和Crick兩位

科學家于1953年提出來的一種結構模型，其主要實驗依據是Chargaff研究小組對

DNA的化學組成進行的分析研究，即DNA分子中四種堿基的摩爾百分比為A=T、

G=C、A+G=T+C（Chargaff原則），以及由Wilkins研究小組完成的DNA晶體X線

衍射圖譜分析。

天然DNA的二級結構以B型為主，其結構特征為：①為右手雙螺旋，兩條鏈以反平

行方式排列；②主鏈位于螺旋外側，堿基位于內側；③兩條鏈間存在堿基互補，通

過氫鍵連系，且A-T、G-C（堿基互補原則）；④螺旋的穩定因素為氫鍵和堿基堆

積力；⑤螺旋的螺距為3.4nm,直徑為2nm。

（三）三級結構

DNA雙螺旋鏈的再次螺旋或扭曲就形成了DNA的三級結構。超螺旋是DNA三

級結構的一種重要存在形式。

（四）DNA的功能：

DNA的基本功能是作為遺傳信息的載體，為生物遺傳信息復制以及基因信息的轉錄

提供模板。

DNA分子中具有特定生物學功能的片段稱為基因(gene)。一個生物體的全部DNA

序列稱為基因組(genome)。基因組的大小與生物的復雜性有關。

第三節、RNA的結構與功能

RNA的化學結構與DNA相似，也是由4種基本的核甘酸以3',5'一磷酸二酯

鍵連接形成的長鏈。與DNA不同的是RNA中的戊糖是核糖而不是脫氧核糖，由尿喘

咤取代胸腺喀咤。

(-)RNA分子的組成和種類

RNA含A、G、C、U四種基本堿基和一些稀有堿基，戊糖為D-核糖。組成RNA

的基本單位為核甘酸，主要有AMP、GMP、CMP、UMP四種。

RNA依其結構和功能不同可分為mRNA、rRNA和tRNA三種類型。真核細胞中

還含有核內小分子RNA(snRNA)和胞質小分子RNA(scRNA)。

(―)RNA的結構

1、一級結構

RNA的一級結構是指多核甘酸鏈中的核甘酸排列順序。RNA分子為單鏈結構，

無互補鏈。

2、二級結構

RNA的多核甘酸鏈可以在某些部分彎曲折疊，形成雙螺旋區，此即為RNA的

二級結構。雙螺旋區的堿基也可按一定的規律配對，G—C之間形成氫鍵、A—U之

間形成氫鍵，每個雙螺旋區至少有4-6對堿基對才能保持穩定。

3、三級結構

tRNA的

級結構在空間伸展，形成倒“L”型的三維空間立體結構即tRNA的三級結構。在

倒“L”型的一端為氨基酸臂，另一端為反密碼環。

4、mRNA

在DNA分子轉錄的RNA分子中，有一類可作為蛋白質生物合成的模板，稱為

信使RNA(messengerRNA,mRNA)?分子中帶有遺傳密碼。mRNA分子中每三個相鄰

的核甘酸組成一組，在蛋白質翻譯合成時代表一個特定的氨基酸，這種核甘酸三聯

體稱為遺傳密碼(coden)。

mRNA約占細胞RNA總量的1%-5%。

5、tRNA

在蛋白質的合成過程中轉運氨基酸的RNA,叫做轉運RNA(transferRNA,

tRNA)o細胞內tRNA種類很多，每種氨基酸至少有一種相應的tRNA與之結合。

tRNA約占總RNA的15%otRNA的二級結構由于局部雙螺旋的形成而表現為“三葉

草”形，故稱為“三葉草”結構，其反密碼環中部的三個核甘酸組成三聯體，在蛋

白質生物合成中，可以用來識別mRNA上相應的密碼，故稱為反密碼

(anticoden)。

6、rRNA

核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)是細胞內含量最豐富的RNA,約占細胞內

RNA的80%以上。它們與核糖體蛋白共同構成核糖體，成為蛋白質合成的場所。

7、反義RNA

堿基序列正好與有義mRNA(sensemRNA)互補的RNA稱為反意義或反義RNA,

又稱為調節RNA。這類RNA也是單鏈的，可與mRNA配對結合形成雙鏈，抑制mRNA

作為模板進行翻譯。這是反義RNA主要的調控功能。

利用此機制，人工合成一些反意義RNA來調節基因的表達（如癌基因的表

達），可用于治療疾病。

第四節核酸的重要理化性質

一、核酸的一般物理性質

核酸具有酸性；微溶于水，在乙醇、乙醛、氯仿等有機溶劑中則不溶解。粘

度大；能吸收紫外光，最大吸收峰為260nm。

二、核酸的酶解

生物體內存在多種核酸水解酶。這些酶可以催化水解多種核甘酸鏈中的磷酸

二酯鍵。可以分為：以DNA為底物的DNA水解的（DNases）和以RNA為底物的RNA

水解酶（RNases）。根據作用方式又可分為兩類：核酸外切酶和核酸內切的。

凡是能水解核酸的酸都稱為核酸醵。凡能從多核甘酸鏈的末端開始水解核酸

的酶稱為核酸外切酶，凡能從多核甘酸鏈中間開始水解核酸的酶稱為核酸內切酶。

能識別特定的核甘酸順序，并從特定位點水解核酸的內切酶稱為限制性核酸內切酶

（限制前）。

三、核酸的紫外吸收

在核酸分子中，由于喋嶺堿和嚓咤堿具有共飄雙鍵體系，因而具有獨特的紫

外線吸收光譜，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作為核酸及其組分定性和定

量測定的依據

四、核酸的變性、復性與雜交

1、核酸的變性（denaturation）與變性因素

在理化因素作用下，DNA雙螺旋的兩條互補鏈松散而分開成為單鏈，從而導

致DNA的理化性質及生物活性發生改變，這種現象稱為DNA的變性。核酸的變性并

不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級結構保持不變。

引起DNA變性的因素主要有：①高溫，②強酸強堿，③有機溶劑等。DNA變性后的

性質改變：①增色效應：指DNA變性后對260nm紫外光的光吸收度增加的現象；②

旋光性下降；③粘度降低；④生物功能喪失或改變。

2、DNA的熱變性和解鏈溫度(Tm)

用加熱的方法使DNA變性叫做熱變性。通常將DNA的變性達到50%時，即增

色效應達到一半時的溫度稱為DNA的解鏈溫度(meltingtemperature,Tm),Tm

也稱變性溫度、熔解溫度。Tm的高低與DNA分子中G+C的含量有關，G+C的含量越

高，則Tm越高。一般DNA的Tm值在70-85C之間。

3、核酸的復性

變性DNA在適當的條件下，兩條彼此分開的單鏈可以重新締合成為雙螺旋結

構，這一過程稱為復性。

將熱變性的DNA驟然冷卻至低溫時，DNA不可能復性。但是將變性的DNA緩

慢冷卻時，可以復性，這一過程也叫退火(annealing)。分子量越大復性越難。

濃度越大，復性越容易。

4、核酸的雜交(hybridization)

兩條來源不同的單鏈核酸(DNA或RNA),只要它們有大致相同的互補堿基順

序，以退火處理即可復性，形成新的雜種雙螺旋，這一現象稱為核酸的分子雜交。

核酸雜交可以是DNA-DNA,也可以是DNA-RNA雜交。

核酸雜交技術已廣泛應用于核酸結構及功能的研究，對遺傳性疾病的診斷，

對腫瘤病因學及基因工程的研究，分子雜交技術都是重要手段。

五、核酸含量的測定

1、定磷法

元素分析表明，取人平均含磷量為9.4%,口附平均含磷量為9.9%,因此可

以通過測定核酸樣品的含磷量計算RNA或DNA的含量。

2、定糖法

核酸中的戊糖在濃鹽酸或濃硫酸作用下脫水生成醛類化合物，醛類化合物可

與某些呈色劑縮合成有色化合物，可用比色法或分光光度法測定其溶液的吸收值。

在一定濃度范圍內，溶液的吸收值與核酸的含量成正比。

4、核糖的測定

RNA分子中的核糖可在濃鹽酸作用下脫水生成糠醛，糠醛可與地衣酚縮合生

成綠色的化合物。

5、紫外吸收

根據核酸分子中的喋吟和喀咤環對波長260nm左右的紫外光有最大吸收的性

質，可采用紫外分光光度法測定核酸的含量。lug/ml的DNA溶液的吸收值A260

為0.020,1ug/ml的RNA溶液的吸收值A260為0.022,以此為標準可得溶液中

的核酸含量。

六、核酶：

具有自身催化作用的RNA稱為核酶(ribozyme),核酶通常具有特殊的分子結構，

如錘頭結構。

第二章核酸習題

V一、單選題

1.多核昔酸之間的連接方式是（）

A.2,3磷酸二酯鍵B.3,5磷酸二酯鍵

C.2,5磷酸二酯鍵D.糖首鍵E.氫鍵

2.DNA的組成單位是（）

A.ATP、CTP、GTP、TTPB.ATP、CTP、GTP、UTP

C.dATP、dCTP、dGTP、dTITD.dATP、dCTP、dGTP、dUTP

E.dAMP、dCMP、dGMP、dTMP

3.關于DNA雙螺旋結構模型的描述正確的是（）

A.腺口票嶺的克分子數等于胞喀咤的克分子數

B.同種生物體不同組織的DNA堿基組成不同

C.堿基對位于DNA雙螺旋的外側

D.兩股多核甘酸鏈通過A與T或C與G之間的糖昔鍵連接

E.維持雙螺旋結構穩定的主要因素是氫鍵和堿基堆積力

4.DNA和RNA共有的成分是（）

A.D-核糖B.D-2-脫氧核糖C.鳥喋吟D.尿喀咤E.胸腺喀咤

5.DNA和RNA徹底水解后的產物（）

A.戊糖相同，部分堿基不同B.堿基相同，戊糖不同

C.戊糖相同，堿基不同D.部分堿基不同，戊糖不同

E.堿基相同，部分戊糖不同

6.核酸具有紫外吸收能力的原因是（）

A.喋吟和喀咤環中有共枕雙鍵B.喋吟和喀咤中有酮基

C.喋吟和嚓咤中有氨基D.喋吟和喀咤連接了核糖

E.喋吟和喀咤連接了磷酸基團

7.從5到3方向看，與mRNA中的ACG密碼相對應的tRNA反密碼子是（）

A.UGCB.TGCC.GCAD.CGUE.TCC

8.通常既不見于DNA又不見于RNA的堿基是（）

A.腺喋吟B.黃喋吟C.鳥口票吟D.胸腺噫咤E.尿

喀咤

9.自然界游離核昔酸中的磷酸最常位于（）

A.戊糖的C-2上B.戊糖的C-3上

C.戊糖的C-5上D.戊糖的C-2及C-3上

E.戊糖的C-2及C-5上

10.核甘酸中堿基（N）、戊糖（R）和磷酸（P）之間的連接關系是（）

A.N-R-PB.N-P-RC.R-N-PD.P-N-RE.R-P-P-N(A)

11.下列關于DNA堿基組成的敘述正確的是（）

A.A與C的含量相等B.A+T=G+C

C.生物體內DNA的堿基組成隨著年齡的變化而變化

D.不同生物來源的DNA堿基組成不同

E.同一生物，不同組織的DNA堿基組成不同

12.下列關于B型DNA雙螺旋結構模型的敘述中哪一項是錯誤的（）

A.兩條鏈方向相反B.兩股鏈通過堿基之間的氫鍵相連

C.為右手螺旋，每個螺旋為10個堿基對

D.喋吟堿和嗑咤堿位于螺旋外側E.螺旋的直徑為2nm

13.RNA主要存在于（）

A.細胞質B.細胞核C.核仁D.溶酶體E.線粒體

14.DNA主要存在于（）

A.細胞質B.細胞核C.溶酶體D.線粒體E.葉綠體

15.DNA變性時（）

A.多核昔酸鏈解聚B.DNA分子由超螺旋轉變為雙螺旋

C.分子中磷酸二酯鍵斷裂D.氫鍵破壞

E.堿基與脫氧核糖間糖昔鍵斷裂

16.核酸的最大紫外光吸收值一般在哪一波長附近？（）

A.200nmB.220nmC.240mnD.260nmE.280nm

17.DNA變性發生（）

A.雙螺旋一單鏈B.多核甘酸鏈一單核甘酸

C.磷酸二酯鍵斷裂D.堿基數增加E.A260減小

18.DNA變性時，斷開的鍵是（）

A.磷酸二酯鍵B.氫鍵C.糖首鍵D.肽鍵E.疏水鍵

19.DNA變性時，其理化性質發生的改變主要是（）

A.溶液黏度升高B.浮力密度降低C.260nm處光吸收增強

D.易被蛋白酶降解E.分子量降低

20.核酸分子雜交可發生在DNA與DNA之間、DNA與RNA之間，那么對于單

鏈DNA5-CGGTA-3,能夠與其發生雜交的RNA是（）

A.5-GCCAU-3B.5-GCCUU-3C.5-UACCG-3

D.5-UAGGC-3E.5-AUCCG-3

21.DNA的三級結構是指（）

A.雙螺旋結構B.a-螺旋C.超螺旋D.無規卷曲E.開環型結

構

22.tRNA的二級結構為（）

A.雙螺旋B.超螺旋C.線形結構D.三葉草形E.倒“L”形

23.在核酸中含量恒定的元素是（）

A.CB.HC.0D.NE.P

24.組成核酸的基本結構單位是（）

A.喋吟堿與喀咤堿B.核糖與脫氧核糖C.核昔

D.核甘酸E.寡核甘酸

25.下列關于tRNA的敘述，