13个考研和考博生物化学、分子生物学与微生物学问题和解答

asuka2013

我刚把第18题的解答重新修改了一遍，补充一些说明；另外调整了文章结构，使得层次清晰了。

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对于题18，我做了第二次修改，主要是增加了第五步和第六步的内容，增加内容主要是说明利用荧光免疫方法确定某蛋白质在真核细胞中的亚细胞定位的试验方法，如此解答就比较完整了。考研同学如果有需要可以明天考完英语后来此对本帖扫几眼。
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asuka2013

氨基酸、多肽链的等电点的计算（解题示例）

     本帖例题内容摘自：网上的发的王镜岩 主编，生物化学（上），高教出版社，2002，第三版的课后习题解答。谢谢解答者！我大致看了一下，把有错的地方给改过来了，连同楼上我摘录的张来群 等，生物化学习题集，科学出版社，2002，第一章的Lys-Lys-Lys的等电点计算，还有我自己写的“酒石酸缓冲溶液的配置（附录缓冲溶液的配制方法小结）”应对生物化学考研试题足够了，如果愿意，今天晚上把本帖这几段看20分钟，明天考到了10分+拿到手应该没有什么问题，注意考生物化学与分子生物学要带上计算器和刻度尺！有时候准考证上不写出来，如果明天考试时不许用就交到讲台上即可。
   
（一） 氨基酸解离的pH计算的解题方法：
    基本方法是用Henderson-Hasselbalch方程，pH=pKa+lg[共轭碱]/[共轭酸]，[共轭碱]表示共轭碱的摩尔浓度，pKa表示解离常数，大致知道： pKa（coo-）=3.2-3.6， pKa（NH+）=8.0-10.6,  记个大致数字即可，Lg是以10为底的对数。具体就两点：
    1.题设中是哪个基团解离就用那个基团的pK，其他深的东西这里不讲，讲多了反而乱。
    2.如果分不清共轭酸碱，那么更简单的规则：[共轭碱]/[共轭酸]=[质子受体]/[质子供体]=[氢离子离去后剩下的离子或者分子]/[带有氢离子的离子或为失去质子的分子]，请看例1的说明，注意分子和分母的对象（质子受体与质子供体）必须是一对共轭酸碱，也就是说两者除了相差1个或多个氢离子外其余部分没有两样！最简单的规则：缺质子的在分子，或者缺质子的在上面。

例1。计算赖氨酸的ε-NH3+20%被解离时的溶液PH。[9.9]（pKb = 10.53）
（原题录入有错，我根据课本原题修正了，这题的解答也有错，我重写了解答）
解：ε-NH+20%被解离，
    NH3+解离为NH2 + H+， NH3+和NH2+两者中谁的正电荷少，也就是丢掉的H+谁就在分子位置，ε-NH3+20%就是说有20%的ε-NH3+成为了ε-NH2，还剩下80%的ε-NH3+。
那么根据Henderson-Hasselbalch方程：
pH=pKa+lg[共轭碱]/[共轭酸]
pH=[质子受体]/[质子供体]
pH=[氢离子离去后剩下的离子或者分子]/[带有氢离子的离子或为失去质子的分子]
pH=10.53+lg[ε-NH2]/[ε-NH3+]
pH = 10.53 + lg(0.25)
pH = 10.53 -0.6020
pH =9.928
以上是我重写的解答。
网上原来的解答：
“pH = pKa + lg20%   
    pH = 10.53 + lg20% = 9.83”，lg20%不对！

例2.酒石酸缓冲溶液的配置（附录缓冲溶液的配制方法小结）
本题包括缓冲溶液的配制方法小结全部是由我直接解答。
题目与解答见本帖的6楼。

（二）氨基酸和多肽的等电点的计算方法：
  1.无论是一个氨基酸，还是N个氨基酸组成的多肽链的等电点计算，就是找氨基酸或者肽链的正电荷和负电荷正好相等的pH。
  2.只要给定pH任何的可电离的基团的 pKa大，那么该可电离的基团就必须要交出一个正电荷，也就是氢离子。
  3.根据而“（二）2”写出氨基酸或者多肽的解离方程，找出净电荷为零的分子形式，有关的pKa值，题目都会给出。净电荷为零的分子形式的pH值，即正电荷的pKa值+正电荷的pKa值的二分子之一就是等电点值。无论是多肽还是氨基酸都是如此。
  4.一般.不使用enderson-Hasselbalch方程，即pH=pKa+lg[共轭碱]/[共轭酸]，[共轭碱]。
  
例3。计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。[4.6]
解：γ-COOH三分之二被解离时，质子受体(γ-COO-) 占 2/3，质子供体(γ-COOH)占 1/3.
    那么根据Henderson-Hasselbalch方程：
pKa = 4.25
    pH=pKa+lg[共轭碱]/[共轭酸]
    pH=pKa+[质子受体]/[质子供体]
    pH=pKa+[氢离子离去后剩下的离子或者分子]/[带有氢离子的离子或为失去质子的分子]
    pH=pKa+[质子受体(γ-COO-)]/[质子供体(γ-COOH)]
    pH = pKa + lg[(2/3)/( 1/3)]
    pH =4.25 +lg2
    pH =4.25+0.30
    pH =4.55
以上本题题解由我重新作出。原来的网上答案如下：
“pH = pKa + lg2/3%   
    pH = 4.25 + 0.176 = 4.426”，网上原来的答案不对！

例4. 将含有天冬氨酸(pI=2.98)、甘氨酸(pI=5.97)、亮氨酸(pI=6.53)和赖氨酸(pI=5.98)的柠檬酸缓冲液，加到预先同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中，随后用爱缓冲液析脱此柱，并分别收集洗出液，这5种氨基酸将按什么次序洗脱下来？[Asp, Thr, Gly, Leu, Lys]
解：在pH3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减刑氨基酸(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，由于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。（这题的解答直接从网上摘来，我看没有错也就没有编辑，谢谢解答者）

例5。根据氨基酸的pKa值（请自行查阅生物化学教材），计算下列氨基酸的pI值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。[pI:6.02;5.02;3.22;10.76]
解：写出解离方程，找出净电荷为零的分子形式，有关的pKa值，题目都会给出，
  pI = 1/2（pKa1+ pKa2）
    pI(Ala) = 1/2（2.34+9.69）= 6.02
    pI(Cys) = 1/2（1.71+10.78）= 5.02
    pI(Glu) = 1/2（2.19+4.25）= 3.22
    pI(Ala) = 1/2（9.04+12.48）= 10.76
（这题直接从网上摘来，我看没有错也就编辑，谢谢解答者）
具体方法见：王镜岩 主编，生物化学（上），高教出版社，2002，第三版133-135页。

例6.三个lys连在一起，即三肽Lys-Lys-Lys的等电点如何计算？解：这题不是我原创的，是张来群 等，生物化学习题集，科学出版社，2004，第二版，第4-5页上的。多肽Lys-Lys-Lys分子中有三个侧链可解离基团，等电点时侧链带正电，羧基带负电，由正负电荷相等每个侧链集团带1/3个正电荷(也就是[-NH2]/[-NH3+])等电点：pH=pK3+lg([-NH2]/[-NH3+])=10.53+lg([2/3]/[1/3])=10.53+0.3=10.83Lys-Lys-Lys多肽的等电点比任何一个pK数值都高。

例7.
    计算多肽的等电点：丙氨酰丙氨酰赖氨酰丙氨酰（末端--COOH  pK=3.58，末端NH3+  pK=8.01，ε-NH3+  pK=10.58）。
   本题与解答摘自：陈俊辉 等，生物化学习题解析，科学出版社，2001，第二版，p48,p76,p77。
感谢原作者！为了说明清楚，我在原解答中加了一些说明文字。
解：Ala-Ala-Lys-Ala的解离情况如下所示：
(+Ala)-Ala-(Lys+)-Ala<--pH=3.58--->+Ala-Ala-(Lys+)-(Ala-)<---pH=8.01----->
Ala-Ala-(Lys+)-(Ala-)<------pH=10.58--->Ala-Ala-Lys-(Ala-)
    对于Ala-Ala-(+Lys)-(Ala-)，也就是溶液pH范围是：8.01<pH<10.58之间的时候，静电荷正好为零，为什么？因为此时Lysε-NH3+的pK=10.58，相对于溶液pH范围8.01<pH<10.5，此时Lysε-NH3+的pK大约溶液pH，此时Lysε-NH3+拒绝丢掉H+，所以Lysε-NH3+保持不变，净带了一个正电荷；与此同时，而相对于溶液pH范围8.01<pH<10.5，末端---NH3+  （位于Ala，位于哪个具体氨基酸不影响结果)pK=8.01，小于此时的溶液pH范围的下限，所以它只能交出一个H+，变成了---NH2，不带电了。可那个负电荷幼虫哪里来？别忘了末端--COOH（位于Ala，位于哪个具体氨基酸不影响结果)  pK=3.58，也小于此时的溶液pH范围的下限，也不得不交出一个一个H+，此时--COOH电离为--COO- ，也就是净带了一个负电荷。为了清楚但氨基酸残基有括号及带有电荷。
     所以，等电点形式的两性离子为：Ala-Ala-(Lys+)-(Ala-)，那么多肽的等电点就是正好跨过多肽的等电点的两个带电基团的pK值的一般，正好跨过多肽的等电点的两个带电基团分别是 末端NH3+  pK=8.01，ε-NH3+  pK=10.58，
所以多肽链的等电点pI=（8.01+10.58）/2=9.3.

asuka2013

13楼并不是我有意发重复贴，而是因为发了主题贴（多肽链和氨基酸的等电点计算），居然又要审查！！？？所以发了跟贴（跟帖也审查！！??)----为了让网友们能够尽快看到（如果要考生物化学与分子生物学，很可能就是明天上午），我刚才编辑时把与本帖六楼重复的例2删除了内容，指出所在楼层。我为何不早来？？------我不需要考研考博，但是也需要做实验、申请课题、参与学校教学。。。到这里只是临时客串，而且看来客串很快就会结束了。

本来我就不擅长打字录入，本来一旦录入加快就容易写错，这个网站连编辑审核通过的多肽链和氨基酸的等电点计算的主题贴也要审核，好在我在这里还发了与多肽链和氨基酸的等电点计算的主题贴基本上相同的跟帖（请看13楼和6楼），明天要考生物化学与分子生物学专业课的网友们有空看看13楼和6楼吧，最多就看20分钟时间（再多花时间在本帖13楼和6楼的内容就不合算了），明天如果考到可能就有10+分，这不是很爽吗。{:soso_e113:}
明天没有考到13楼和6楼的内容的题目，花这20分钟应该还不至于让看了本帖13楼和6楼的内容的网友产生如同吞下一只果蝇的feeling。{:soso_e112:}

En开心就好！

楼主是专业人才 我等自愧不如 膜拜~OTL

asuka2013

En开心就好！ 发表于 2013-1-18 11:24
楼主是专业人才 我等自愧不如 膜拜~OTL

如果我也应该处于被膜拜之列的话，那么被公众所膜拜的人可能就像水蛭一样普通了。{:soso_e113:}

En开心就好！

asuka2013 发表于 2013-1-20 23:08
如果我也应该处于被膜拜之列的话，那么被公众所膜拜的人可能就像水蛭一样普通了。 ...

不错不错 也是有自知之明的孩纸

雷速风行

好难，现在都看不懂。。。