生物化學(xué)王鏡巖(第三版)上下冊課后習(xí)題解答.doc

1、1第一章糖類提要糖類是四大類生物分子之一，廣泛存在于生物界，特別是植物界。糖類在生物體內(nèi)不僅作為結(jié)構(gòu)成分和主要能源，復(fù)合糖中的糖鏈作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子參與許多生命過程，并因此出現(xiàn)一門新的學(xué)科，糖生物學(xué)。多數(shù)糖類具有(CH2O)n的實(shí)驗(yàn)式，其化學(xué)本質(zhì)是多羥醛、多羥酮及其衍生物。糖類按其聚合度分為單糖，1個(gè)單體；寡糖，含220個(gè)單體；多糖，含20個(gè)以上單體。同多糖是指僅含一種單糖或單糖衍生物的多糖，雜多糖指含一種以上單糖或加單糖衍生物的多

2、糖。糖類與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成的結(jié)合物稱復(fù)合糖或糖復(fù)合物。單糖，除二羥丙酮外，都含有不對稱碳原子(C)或稱手性碳原子，含C的單糖都是不對稱分子，當(dāng)然也是手性分子，因而都具有旋光性，一個(gè)C有兩種構(gòu)型D和L型或R和S型。因此含n個(gè)C的單糖有2n個(gè)旋光異構(gòu)體，組成2n1對不同的對映體。任一旋光異構(gòu)體只有一個(gè)對映體，其他旋光異構(gòu)體是它的非對映體，僅有一個(gè)C的構(gòu)型不同的兩個(gè)旋光異構(gòu)體稱為差向異構(gòu)體。單糖的構(gòu)型是指離羧基碳最遠(yuǎn)的那個(gè)C的構(gòu)型，如

3、果與D甘油醛構(gòu)型相同，則屬D系糖，反之屬L系糖，大多數(shù)天然糖是D系糖FischerE論證了己醛糖旋光異構(gòu)體的立體化學(xué)，并提出了在紙面上表示單糖鏈狀立體結(jié)構(gòu)的Fischer投影式。許多單糖在水溶液中有變旋現(xiàn)象，這是因?yàn)殚_漣的單糖分子內(nèi)醇基與醛基或酮基發(fā)生可逆親核加成形成環(huán)狀半縮醛或半縮酮的緣故。這種反應(yīng)經(jīng)常發(fā)生在C5羥基和C1醛基之間，而形成六元環(huán)吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5經(jīng)基和C2酮基之間形成五元環(huán)呋喃糖(如呋喃果糖)。成環(huán)時(shí)由于羰基碳

4、成為新的不對稱中心，出現(xiàn)兩個(gè)異頭差向異構(gòu)體，稱α和β異頭物，它們通過開鏈形式發(fā)生互變并處于平衡中。在標(biāo)準(zhǔn)定位的Hswth式中D單糖異頭碳的羥基在氧環(huán)面下方的為α異頭物，上方的為β異頭物，實(shí)際上不像Hawth式所示的那樣氧環(huán)面上的所有原子都處在同一個(gè)平面，吡喃糖環(huán)一般采取椅式構(gòu)象，呋喃糖環(huán)采取信封式構(gòu)象。單糖可以發(fā)生很多化學(xué)反應(yīng)。醛基或伯醇基或兩者氧化成羧酸，羰基還原成醇；一般的羥基參與成脂、成醚、氨基化和脫氧等反應(yīng)；異頭羥基能通過糖苷鍵

5、與醇和胺連接，形成糖苷化合物。例如，在寡糖和多糖中單糖與另一單糖通過O糖苷鍵相連，在核苷酸和核酸中戊糖經(jīng)N糖苷鍵與心嘧啶或嘌呤堿相連。生物學(xué)上重要的單糖及其衍生物有GlcGal，ManFruGlcNAcGalNAcLFucNeuNAc(Sia)GlcUA等它們是寡糖和多糖的組分許多單糖衍生物參與復(fù)合糖聚糖鏈的組成，此外單糖的磷酸脂，如6磷酸葡糖，是重要的代謝中間物。蔗糖、乳糖和麥芽糖是常見的二糖。蔗糖是由αGlc和βFru在兩個(gè)異頭碳之

6、間通過糖苷鍵連接而成，它已無潛在的自由醛基，因而失去還原，成脎、變旋等性質(zhì)，并稱它為非還原糖。乳糖的結(jié)構(gòu)是Galβ(14)Glc，麥芽糖是Glcα(14)Glc它們的末端葡萄搪殘基仍有潛在的自由醛基，屬還原糖。環(huán)糊精由環(huán)糊精葡糖基轉(zhuǎn)移酶作用于直鏈淀粉生成含67或8個(gè)葡萄糖殘基，通過α14糖苷鍵連接成環(huán)，屬非還原糖，由于它的特殊結(jié)構(gòu)被用作穩(wěn)定劑、抗氧化劑和增溶劑等。淀粉、糖原和纖維素是最常見的多糖，都是葡萄糖的聚合物。淀粉是植物的貯存養(yǎng)料

7、，屬貯能多糖，是人類食物的主要成分之一。糖原是人和動(dòng)物體內(nèi)的貯能多糖。淀粉可分直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉分子只有α14連鍵，支鏈淀粉和糖原除α14連鍵外尚有α16連鍵形成分支，糖原的分支程度比支鏈淀粉高。纖維素與淀粉、糖原不同，它是由葡萄糖通過β1.4糖苷鍵連接而成的，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使纖維素具有適于作為結(jié)構(gòu)成分的物理特性，它屬于結(jié)構(gòu)多糖。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的成分，也屬結(jié)構(gòu)多糖。它可看成由一種稱胞壁肽的基本結(jié)構(gòu)單位重復(fù)排列構(gòu)成。胞壁肽是一

8、個(gè)含四有序側(cè)鏈的二糖單位，G1cNAcβ(14)MurNAc，二糖單位問通過β14連接成多糖，鏈相鄰的多糖鏈通過轉(zhuǎn)肽作用交聯(lián)成一個(gè)大的囊狀分子。青霉素就是通過抑制轉(zhuǎn)肽干擾新的細(xì)胞壁形成而起抑菌作用的。磷壁酸是革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁的特有成分脂多糖是陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的特有成分。糖蛋白是一類復(fù)合糖或一類綴合蛋白質(zhì)。許多內(nèi)在膜蛋白質(zhì)和分泌蛋白質(zhì)都是糖蛋白。糖蛋白和糖3[A、αDfFru；B、αLpGlc；C、R；D、S]5.L7葡萄糖的α和β異頭

9、物的比旋[αD20]分別為112.2和18.70。當(dāng)αD吡喃葡糖晶體樣品溶于水時(shí)，比旋將由112.2降至平衡值52.70。計(jì)算平衡混合液中α和β異頭物的比率。假設(shè)開鏈形式和呋喃形式可忽略。[α異頭物的比率為36.5%，β異頭物為63.5%]解：設(shè)α異頭物的比率為x，則有112.2x18.7(1－x)=52.7解得x=36.5%，于是(1－x)=63.5%。6將500mg糖原樣品用放射性氰化鉀（K14CN)處理，被結(jié)合的14CN—正好是0

10、.193μmol，另一500mg同一糖原樣品，用含3%HCl的無水甲醇處理，使之形成還原末端的甲基葡糖苷。然后用高碘酸處理這個(gè)還原端成為甲基葡糖苷的糖原，新產(chǎn)生的甲酸準(zhǔn)確值是347μmol。計(jì)算(a)糖原的平均相對分子質(zhì)量.(b)分支的程度(分支點(diǎn)%)[(a)2.59106(b)11.24%]解：(a)Mr=0.5(0.193106)=2.59106(b)3471061630.5=11.3%7D葡萄糖在31℃水中平衡時(shí)，α吡喃葡糖和β吡

11、喃葡糖的相對摩爾含量分別為37.3%和62.7%。計(jì)算D葡萄糖在31℃時(shí)由α異頭物轉(zhuǎn)變?yōu)棣庐愵^物的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。氣體常數(shù)R為8.314JmolK。[ΔG0=1.31kJmol]解：ΔG0=RTln(c2c1)=8.314300ln(62.737.3)=1.30kJmol8竹子系熱帶禾本科植物，在最適條件下竹子生長的速度達(dá)0.3md高，假定竹莖幾乎完全由纖維素纖維組成，纖維沿生長方向定位。計(jì)算每秒鐘酶促加入生長著的纖維素鏈的單糖殘基數(shù)目

12、。纖維素分子中每一葡萄糖單位約長0.45nm。[7800殘基s]解：[0.3(243600)]0.45109=7800殘基s9經(jīng)還原可生成山梨醇(D葡萄醇)的單糖有哪些[L山梨糖D葡萄糖L古洛糖；D果糖]10寫出麥芽糖(α型)、纖維二糖(β型)、龍膽糖和水蘇糖的正規(guī)(系統(tǒng))名稱的簡單形式，并指出其中哪些(個(gè))是還原糖，哪些（個(gè))是非還原糖。解：麥芽糖(α型)：Glcα(1→4)Glc纖維二糖(β型)：Glcβ(1→4)Glc龍膽糖：Gl

13、cβ(1→6)Glc水蘇糖：Galα(1→6)Galα(1→6)Glc(α1←→β2)Fru11纖維素和糖原雖然在物理性質(zhì)上有很大的不同，但這兩種多糖都是14連接的D葡萄糖聚合物，相對分子質(zhì)量也相當(dāng)，是什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成它們在物理性質(zhì)上的如此差別解釋它們各自性質(zhì)的生物學(xué)優(yōu)點(diǎn)。答：糖原是人和動(dòng)物餐間以及肌肉劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)最易動(dòng)用的葡萄糖貯庫。纖維素是植物的結(jié)構(gòu)多糖，是他們的細(xì)胞壁的主要組成成分。12革蘭氏陽性細(xì)菌和陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁在化學(xué)組成上有

14、什么異同肽聚糖中的糖肽鍵和糖蛋白中的糖肽鍵是否有區(qū)別答：肽聚糖：革蘭氏陽性細(xì)菌和陰性細(xì)菌共有；磷壁酸：革蘭氏陽性細(xì)菌特有；脂多糖：革蘭氏陰性細(xì)菌特有。兩種糖肽鍵有區(qū)別：肽聚糖中為NAM的C3羥基與DAla羧基相連；糖蛋白中是糖的C1羥基與多肽Asnγ氨基N或ThrSerHylHyp羥基O相連。13假設(shè)一個(gè)細(xì)胞表面糖蛋白的一個(gè)三糖單位在介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞粘著中起關(guān)鍵作用。試設(shè)計(jì)一個(gè)簡單試驗(yàn)以檢驗(yàn)這一假設(shè)。[如果糖蛋白的這個(gè)三糖單位在細(xì)胞相互作