《生物化學(xué)》王鏡巖(第三版)課后習(xí)題解答

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胞識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的實驗式，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個單體；寡糖，含220個單體；多糖，含20個以上單體。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糖

2、。糖類與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)共價結(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C有兩種構(gòu)型D和L型或R和S型。因此含n個C的單糖有2n個旋光異構(gòu)體，組成2n1對不同的對映體。任一旋光異構(gòu)體只有一個對映體，其他旋光異構(gòu)體是它的非對映體，僅有一個C的構(gòu)型不同的兩個旋光異構(gòu)體稱為差向異構(gòu)體。單糖的構(gòu)型是指離羧基碳最遠的那個C的構(gòu)型，如果

3、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，這是因為開漣的單糖分子內(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)時由于羰基碳成

4、為新的不對稱中心，出現(xiàn)兩個異頭差向異構(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與

5、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在兩個異頭碳之間

6、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。肽聚糖是細菌細胞壁的成分，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。胞壁肽是一個

8、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)成一個大的囊狀分子。青霉素就是通過抑制轉(zhuǎn)肽干擾新的細胞壁形成而起抑菌作用的。磷壁酸是革蘭氏陽性細菌細胞壁的特有成分脂多糖是陰性細菌細胞壁的特有成分。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。糖蛋白和糖脂中的寡糖鏈，序列多變，結(jié)構(gòu)信息豐富，甚至超過核酸和蛋白質(zhì)。一個寡糖鏈中單糖種類、連

9、接位置、5.L7葡萄糖的α和β異頭物的比旋[αD20]分別為112.2和18.70。當(dāng)αD吡喃葡糖晶體樣品溶于水時，比旋將由112.2降至平衡值52.70。計算平衡混合液中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

10、)處理，被結(jié)合的14CN—正好是0.193μmol，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。計算(a)糖原的平均相對分子質(zhì)量.(b)分支的程度(分支點%)[(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

11、31℃水中平衡時，α吡喃葡糖和β吡喃葡糖的相對摩爾含量分別為37.3%和62.7%。計算D葡萄糖在31℃時由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。計算每秒鐘酶促

12、加入生長著的纖維素鏈的單糖殘基數(shù)目。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)是還原糖，哪些（個)是非還原糖。解：麥芽糖(α型)：Glcα(1→4)Glc纖維二糖(β型)：G

13、lcβ(1→4)Glc龍膽糖：Glcβ(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。答：糖原是人和動物餐間以及肌肉劇烈運動時最易動用的葡萄糖貯庫。纖維素是植物的結(jié)構(gòu)多糖，是他們的細胞壁的主要組成成分。12革蘭氏陽性細

14、菌和陰性細菌的細胞壁在化學(xué)組成上有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：革蘭氏陽性細菌和陰性細菌共有；磷壁酸：革蘭氏陽性細菌特有；脂多糖：革蘭氏陰性細菌特有。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)一個細胞表面糖蛋白的一個三糖單位在介導(dǎo)細胞與細胞粘著中起關(guān)鍵作用。試設(shè)計一個簡單試驗以檢驗這一假設(shè)。[如