- 王镜岩《生物化学》(第3版)(上册)笔记和课后习题(含考研真题)详解
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- 2377字
- 2024-12-21 10:00:13
3.2 课后习题详解
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。
答:精氨酸:R,Arg;天冬氨酸:D,Asp;谷氨酰胺:Q,Gln;谷氨酸:E,Glu;苯丙氨酸:F,Phe;色氨酸:W,Trp;酪氨酸:Y,Tyr。
2计算赖氨酸的ε-NH3+20%被解离时的溶液pH。
答:
由pH=pKa+lg[质子受体]/[质子供体];pKa查表可得。
pKa=10.53
所以
pH=10.53+lg(20/80)=9.92
故赖氨酸的ε-NH3+20%被解离时的溶液pH为9.9。
3计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。
答:
由pH=pKa+lg[质子受体]/[质子供体];
pKa=4.25
所以
pH=4.25+lg(2/1)=4.55
故谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH为4.6。
4计算下列物质0.3mol/L溶液的pH:
(1)亮氨酸盐酸盐;
(2)亮氨酸钠盐;
(3)等电亮氨酸。
答:
(1)pH=pK+lg(L0/L+),设L0为x,则
-lgx=2.36+lg[x/(0.3-x)]
解得
-lgx=1.46
(2)pH=pK+lg(L-/L0),设L-为x,则
-lgx=9.60+lg[x/(0.3-x)]
解得
-lgx=11.5
(3)pH=pI=1/2(pKa1+pKa2)=1/2(2.36+9.60)=5.98。
5根据教材中氨基酸的pKa值,计算下列氨基酸的pI值:丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。
答:
已知
pI=1/2(pKa1+pKa2)
所以
pI(Ala)=1/2(2.34+9.69)=6.02
pI(Cys)=1/2(1.71+8.33)=5.02
pI(Glu)=1/2(2.19+4.25)=3.22
pI(Arg)=1/2(9.04+12.48)=10.76
6向1L1mol/L的处于等电点的甘氨酸溶液加入0.3molHCl,问所得溶液的pH是多少?如果加入0.3molNaOH以代替HCl时,pH将是多少?
答:
(1)pH=2.34+lg(A0/A+)=2.34+lg(0.7/0.3)=2.71。
(2)pH=2.34+lg(A-/A0)=9.60+lg(0.3/0.7)=9.23。
7将丙氨酸溶液(400ml)调节到pH8.0,然后向该溶液中加入过量的甲醛,当所得溶液用碱反滴定至pH8.0时,消耗0.2mol/LNaOH溶液250mL。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克?
答:丙氨酸经过量甲醛处理后释放的H摩尔数与丙氨酸摩尔数相同,并且与滴定用的NaOH等摩尔反应,消耗的NaOH为0.05mol,即丙氨酸也为0.05mol,丙氨酸的分子量为89g/mol,所以起始溶液中丙氨酸的含量为4.45g。
8计算0.25mol/L的组氨酸溶液在pH6.4时各种离子形式的浓度(mol/L)。
答:设His0浓度为x,His+浓度为y,His2+浓度为z,His-浓度为w,则可得方程组:
6.4=1.82+lg(y/z)
解得
y=38019z①
6.4=6.0+lg(x/y)
解得
x=2.51y②
6.4=9.17+lg(w/x)
解得
w=0.0017x③
x+y+z+w=0.25④
联立①、②、③、④可解得
x=0.179
y=0.071
z=1.79×10-4
w=2.8×10-4
所以各种离子浓度分别为:His2+为1.79×10-4mol/L;His+为0.071mol/L;His0为0.179mol/L;His-为2.8×10-4 mol/L。
9说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐(相对分子质量=209.6;咪唑基pKa=6.0)和1mol/LKOH配制1L pH6.5的0.2mol/L组氨酸盐缓冲液的方法。
答(1)1L 0.2mol/L的组氨酸盐缓冲液需组氨酸盐的质量为
1L×0.2mol/L×209.6g/mol=41.92g
(2)设缓冲液中His0的浓度为x,则根据
pH=pK+lg(H0/H+)=6.0+lg[x/(0.2-x)]=6.5
可得
x=0.152mol/L
物质的量
n=0.152mol/L×1L=0.152mol。
(3)在pH6.5时His成兼性离子形式存在,-COOH完全解离,共0.2molHis,需要消耗0.2molKOH,所以,共需加入KOH
0.352mol(0.2+0.152=0.352)
即需要加入
1mol/L KOH为352ml。
(4)所以配置方法为:取组氨酸盐酸盐41.92g(0.2mol),加入352mL lmol/L KOH,用水稀释至1L。
10为什么氨基酸的茚三酮反应液能用测压法定量氨基酸?
答:茚三酮在弱酸性溶液中与α-氨基酸共热,引起氨基酸氧化脱氨脱羧反应:
茚三酮+α-氨基酸→还原茚三酮+NH3+CO2+RCHO+H+
其中,反应定量释放的CO2可用测压法测量,从而计算出参加反应的氨基酸量。
11L-亮氨酸溶液(3.0g/50m1 6mol/LHCl)在20cm旋光管中测得的旋光度为+1.81°。计算L-亮氨酸在6mol/LHCl中的比旋([α])。
答:根据(其中l以dm为单位,c以g/mL为单位)可得
[α]=+1.81/(2×0.06)=+15.1°
所以L-亮氨酸在6mol/LHCl中的比旋[α]=+15.1°。
12标出异亮氨酸的4个光学异构体的(R,S)构型名称。
答:(1)(2S′3S)-(+)-异亮氨酸
(2)(2S′3R)-(-)-异亮氨酸
(3)(2R′3R)-(-)-异亮氨酸
(4)(2R′3S)-(+)-异亮氨酸
13甘氨酸在溶剂A中的溶解度为在溶剂B中的4倍,苯丙氨酸在溶剂A中的溶解度仅为在溶剂B中的两倍。利用在溶剂A和B之间的逆流分溶方法将甘氨酸和苯丙氨酸分开。在起始溶液中甘氨酸含量为100mg,苯丙氨酸为81mg。
试回答下列问题:
(1)利用由4个分溶管组成的逆流分溶系统时,甘氨酸和苯丙氨酸各在哪一号分溶管中含量最高?
(2)在这样的管中每种氨基酸各为多少毫克?
答:(1)根据逆流分溶原理,可得:
对于Gly:Kd=CA/CB=4=q(动相)/p(静相)且p+q=1=(1/5+4/5)
4个分溶管分溶3次:(1/5+4/5)3=1/125+2/125+48/125+64/125
对于Phe:Kd=CA/CB=2=q(动相)/p(静相)且p+q=1=(1/3+2/3)
4个分溶管分溶3次:(1/3+2/3)3=1/27+6/27+12/27+8/27
故利用4个分溶管组成的分溶系统中,甘氨酸和苯丙氨酸各在4管和3管中含量最高。
(2)根据(1)中计算可知:
第4管:Gly:64/125×100=51.2mg;Phe:8/27×81=24mg
第3管:Gly:48/125×100=38.4mg;Phe:12/27×81=36mg
14指出在正丁醇:醋酸:水的系统中进行纸层析时,下列混合物中氨基酸的相对迁移率(假定水相的pH为4.5):
(1)Ile,Lys;
(2)Phe,Ser;
(3)Ala,Val,Leu;
(4)Pro,Val;
(5)Glu,Asp;
(6)Tyr,Ala,Ser,His。
答:根据图3-3可得结果:
(1)Ile>lys;
(2)Phe>Ser;
(3)Leu>Val>Ala;
(4)Val>Pro;
(5)Glu>Asp;
(6)Tyr>Ala>Ser≌His。
图3-3 氨基酸纸层析图
15将含有天冬氨酸(pI=2.98)、甘氨酸(pI=5.97)、苏氨酸(pI=6.53)、亮氨酸(pI=5.98)和赖氨酸(pI=9.74)的pH3.0柠檬酸缓冲液,加到预先同样缓冲液平衡过的Dowex-50强阳离交换树脂中,随后用该缓冲液洗脱此柱,并分部收集洗出液,这5种氨基酸将按什么次序洗脱下来?
答:(1)氨基酸与树脂的亲和力主要取决于:①氨基酸之间的静电吸引;②氨基酸侧链与树脂基质之间的相互疏水作用。
(2)在pH3.0左右,氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是碱性氨基酸(A2+)>中性氨基酸(A+)>酸性氨基酸(A0)。因此,氨基酸的洗出顺序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸,最后是碱性氨基酸。考虑到氨基酸和树脂之间还存在疏水相互作用,所以其洗脱顺序为:Asp,Thr,Gly,Leu,Lys。