生物化学问答题

第一章 蛋白质

1、为何蛋白质的含氮量能表示蛋白质相对量？实验中又是如何依此原理计算蛋白质含量的？（第一章 P8）

答：尽管蛋白质的种类很多，结构各异，但是各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%，因此测定生物样品的含氮量就可以推算出蛋白质的大致含量。

常用公式为：每克样品含氮克数×6.25×100＝100g样品中的蛋白质含量（g%）

2、蛋白质的基本组成单位是什么？其结构特征是什么？（第一章 P8）

答：蛋白质的基本组成单位是氨基酸，组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，均为L-α-氨基酸，即在α－碳原子上连有一个氨基、一个羧基、一个氢原子和一个侧链（R）。每个氨基酸的侧链各不相同，是其表现不同性质的结构特征。

3、何谓肽键和肽链及蛋白质的一级结构？（第一章 P11 P13）

答：一个氨基酸的α-羧基和另一个氨基酸的α-氨基，进行脱水缩合反应，生成的酰胺键称为肽键。肽键具有双键性质。

由许多氨基酸通过肽键相连而形成长链，称为肽链。肽链有两端，游离α-氨基的一端称为N-末端,游离α-羧基的一端称为C-末端。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基。

蛋白质一级结构是指多肽链中氨基酸的排列顺序，即从N-端至C-端的氨基酸排列的顺序，其主要化学键为肽键。此外，蛋白质分子中的二硫键也属于一级结构范围。

4、什么是蛋白质的二级结构？它主要有哪几种？各有何结构特征？（第一章 P14~18） 答：蛋白质二级结构是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段多肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不包括氨基酸残基侧链的构象。它主要有α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲四种。

①在α-螺旋结构中，多肽链主链围绕中心轴以右手螺旋（顺时针）方式旋转上升，每隔3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距为0.54nm。氨基酸残基的侧链伸向螺旋外侧。每个肽键的亚氨基氢与第四个肽键的羰基氧形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平衡，以维持α-螺旋稳定。

②在β-折叠结构中，多肽链充分伸展，每个肽单元以Cα为转折点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交错位于锯齿状结构的上下方。两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段的锯齿状结构可平行排列，两条肽链走向可以相同，可以相反。走向相反时，两条反平行肽链的间距为0.70nm，通过链间羰基氧和亚氨基氢形成氢键，维持β-折叠构象稳定。

③在球状蛋白质分子中，肽链主链常出现180度回折，回折部分称为β-转角。β-转角通常有4个氨基残基组成，其中第一个残基的羰基氧可与第四个残基的氨基氢形成氢键，第二个残基常为脯氨酸。

④无规卷曲是指肽链中没有确定规律性的部分肽链结构。

5、举例说明蛋白质的四级结构。（第一章 P21）

答：蛋白质四级结构是指蛋白质分子中具有完整三级结构的各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相对作用。例如血红蛋白，它是由2个α亚基和2个β亚基组成的四聚体，两种亚基的三级结构颇为相似，且每一个亚基都可以结合一个血红素辅基。四个亚

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基间通过8个离子键相连，维系其四级结构的稳定性，形成血红蛋白的四聚体，具有运输O2和CO2的功能。但每一个亚基单独存在时，虽可结合氧且与氧亲和力增强，但在体内组织中难于释放氧，失去了血红蛋白原有的运输氧的作用。

6、举例说明蛋白质一级结构、空间构象与功能之间的关系。（第一章 P25） 答：蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础。相似一级结构的蛋白质，其空间构象和功能也有相似之处。如不同哺乳类动物的胰岛素分子结构都由A和B两条链组成，且二硫键的配对位置和空间构象也极为相似，一级结构仅有个别氨基酸差异，因而它们都执行着相同的调节糖代谢等的生理功能。

7、举例说明蛋白质的变构效应。（第一章 P28）

答：当配体与蛋白质亚基结合引起亚基构象变化，从而改变蛋白质的生物活性，此种现象称为变构效应。变构效应也可发生于亚基之间，即一个亚基构象的改变引起相邻的另一个亚基的构象和功能的变化。例如一个氧分子与Hb分子中一个亚基结合，导致其构象变化，进一步影响第二个亚基的构象变化，使之更易与氧分子结合，依次使四个亚基均发生构象改变而与氧分子结合，起到运输氧的作用。此外，配体与受体结合也存在着变构效应。

8、什么是蛋白质变性？变性与沉淀的关系如何？（第一章 P30~31）

答：在某些理化因素作用下，蛋白质特定的的空间构象受到破坏，即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而使其理化性质改变和生物活性丧失，称为蛋白质变性。一般认为蛋白质变性主要发生在二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。

蛋白质变性后疏水侧链暴露，肽链可相互缠绕而聚集，分子量变大，因而易从溶液中析出，这一现象称为蛋白质沉淀。可见变性的蛋白质易于沉淀，但有时蛋白质发生沉淀但并没有变性现象。

第二章 核酸

9、用两种不同的 方式写出一段长8bp，含有四种碱基成分的DNA序列（任意排列）。（第二章 P43~44） 答： 5′p-ApCpTpGpCpTpGpC-OH 3′

5′ACTGCTGC 3′

由于核酸分子具有方向性，规规定它们的核苷酸或脱氧核苷酸的排列顺序和书写规则必须是从5’-末端到3’-末端。

10、简述Chargaff规则。（第二章 P44） 答：①嘌呤的摩尔数和嘧啶的摩尔数相等。

②腺嘌呤的摩尔数和胸腺嘧啶的摩尔数相等，鸟嘌呤的摩尔数和胞嘧啶的摩尔数相等。

③不同生物种属的DNA碱基组成不同。

④同一个体的不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成。

11、简述DNA双螺旋结构模式的要点及其与DNA生物学功能的关系。（第二章 P45） 答：DNA双螺旋结构模型的要点：

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①DNA是以反向平行的双链结构，脱氧核糖基和磷酸基组成的亲水骨架位于双链的外侧，疏水的碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相连接。腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对存在，形成两个氢键（A＝T），鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对存在，形成三个氢键（G≡C）。碱基平面与线性分子结构的长轴相垂直。一条链的走向是5′→3′，另一条链的走向就一定是3′→5′。

②DNA是一右手螺旋结构。直径为2.37nm，螺距为3.45nm。螺旋每旋转一周包含了10.5个碱基对，每两个碱基对之间的的相对旋转角度为36°，每两个碱基对平面之间的垂直距离为0.34nm。DNA双螺旋结构的表面存在一个大沟和一个小沟。

③DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠两条链间互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持。

12、已知人类细胞基因组的大小约30亿bp，试计算一个二倍体细胞中DNA的总长度，这么长的DNA分子是如何装配到直径只有几微米的细胞核内的？（第二章 P48~51） 答：约2米。(10bp的长度为3.4nm，二倍体，所以3000000000×2÷10×3.4÷1000000000＝2.02m)

在真核细胞内，DNA以非常致密的形式存在于细胞核内，在细胞生活周期的大部分时间里以染色质的形式出现，在细胞分裂期形成染色体。染色体是由DNA和蛋白质构成的，是DNA的超级结构形式。染色体的基本单位是核小体。核小体由DNA和组蛋白共同构成。组蛋白分子构成核小体的核心，DNA双螺旋分子缠绕在这一核心上1.75圈构成了核小体的核心颗粒。核小体的核心颗粒之间再由DNA（约60bp）和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠样结构。在此基础上，核小体又可进一步旋转折叠，经过依次形成外径为30nm的中空螺线管、直径为400nm超螺线管、最后形成棒状的染色体，DNA在此过程中被压缩了8000~10000倍。

13、简述各种RNA在肽链合成过程中的作用。（第二章 P52） 答：mRNA携带遗传信息作为指导和合成多肽链的模板； tRNA以氨基酰-tRNA的方式结合并运载氨基酸，使氨基酸进入核糖体对号入座合成肽链； rRNA和多种蛋白质构成核糖体作为合成多肽链的场所。

14、细胞内有哪几类主要的RNA？其主要功能是什么？（第二章 P52） 答：

种类 不均一核RNA 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 细胞核和胞液 hnRNA mRNA tRNA rRNA snRNA snoRNA scRNA 线粒体 mt mRNA mt tRNA mt rRNA 功能 成熟mRNA的前体 蛋白质合成模板 转运氨基酸 核糖体组成成分 参与hnRNA的剪接、转运 rRNA的加工和修饰 蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分 15、简述真核生物mRNA的结构特点。（第二章 P53~54） 答：成熟的真核生物mRNA的结构特点是：

①大多数真核mRNA在5′-端以m7GpppN为分子的起始结构。这种结构称为帽子结构。

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帽子结构对于mRNA从细胞核向细胞质转运、与核糖体结合、与翻译起始因子结合以及mRNA的稳定性的维持均起到重要作用；

②在真核mRNA的3′末端，有一段由80~250个腺苷酸连接而成的多聚腺苷酸结构，通常称为多聚A尾。因为在基因内没有找到它相应的序列，因此认为它是在RNA生成后才加上去的。随着mRNA存在的时间延续，这段多聚A尾巴慢慢变短。目前认为这种3′-多聚A尾可能与5’-帽结构共同负责mRNA从细胞核向细胞质的转位、维系mRNA的稳定性以及翻译的起始调控。

16、一种DNA分子含40%的腺嘌呤核苷酸，另一种DNA分子含30%的胞嘧啶核苷酸，请问那一种DNA的Tm值高？为什么？（第二章 P61~62） 答：第一种DNA的Tm值高于第二种。

因为第一种DNA含有较高的60%鸟嘌呤和胞嘧啶配对，因而碱基互补所形成的氢键多于第二种DNA。 在解链过程中，紫外线吸收光度的变化△A260达到最大变化值的一半所对应的温度称为DNA的解链温度，或称为溶解温度。在此温度，50%的DNA双链被打开。DNA的Tm值与其长度的长短以及碱基的GC含量有关。Tm值可以根据DNA的长度及其GC含量来计算，简单的计算公式为：Tm＝69.3＋0.41×（G＋C）／（G＋C＋A＋T）×100%

17、何谓限制性核酸内切酶？写出大多数限制性核酸内切酶识别DNA序列的结构特点。

（第二章P62） 答：限制性核酸内切酶就是识别DNA的特异序列，并在识别部位或其周围切割双链DNA的一类内切酶。一般来说，酶切位点的核酸序列具有回文结构，识别长度为4~8bp。

第三章 酶

18、酶的必需基团有哪几种，各有什么作用？（第三章 P66）

答：酶分子的氨基酸残基的侧链是由不同的化学基团构成，其中一些基团与酶的活性密切相关的化学基团称为酶的必需基团。这些必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能和底物特异性结合并转化为产物。这一区域称为酶的活性中心或活性部位。辅酶或辅基参与酶活性中心的组成。 酶活性中心的必需基团有两类：结合基团结合底物和辅酶，使之与酶形成复合物；催化基团则影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物发生化学反应并将其转变为产物。

19、举例说明临床上测定同工酶对疾病的诊断意义。（第三章 P67~68）

答：同工酶是长期进化过程中基因分化的产物。同工酶是指催化的化学反应相同，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。同工酶是由不同基因或等位基因编码的多肽链，或同一基因转录生成的不同mRNA翻译的不同多肽链组成的蛋白质。不同的同工酶在不同组织器官中的含量与分布比例不同。这主要是不同组织器官合成同工酶各亚基的速度不同和各亚基之间杂交的情况不同所致。不同的同工酶对底物的亲和力不同。这使不同的组织与细胞具有不同的代谢特点。当某组织发生疾病时，可能有某种特殊的同工酶释放出来，同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断。例如心肌梗死后6~18小时，CK2释放入血，而LDH的释放比CK迟1~2天。正常血浆LDH2的活性高于LDH1，心肌梗死时可见LDH1大于LDH2。这些改变可见于所有的心肌梗死病例。

20、酶与一般催化剂相比有何异同？（第三章 P68~70）

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答：相同点：①反应前后无质和量的改变；

②只催化热力学允许的反应；

③不改变反应的平衡点，不改变反应的平衡常数； ④作用的机理都是降低反应的活化能。

不同点：①酶的催化效率高；

②对底物有高度特异性（绝对特异性，相对特异性，立体异构特异性）； ③酶在体内处于不断的更新之中；

④酶的催化作用受多种因素的调节，具有可调节性； ⑤酶是蛋白质，对热不稳定，对反应的条件要求严格。

21、简述酶的“诱导契合假说”。（第三章 P70）

答：酶在发挥其催化作用之前，必须先和底物密切结合。这种结合不是锁与钥匙式的机械关系，而是在酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合。酶的构象改变有利于与底物结合；底物在酶的诱导下也发生变形，处于不稳定的过渡态，易受酶的催化攻击。过渡态分子与酶活性中心的结构互相吻合，从而降低反应的活化能。

22、说明温度对酶促反应速度的影响及其实用价值。（第三章 P74~75）

答：酶是生物催化剂，温度对酶促反应速度具有双重影响。升高温度一方面可加快酶促反应速度，但同时也增加酶变性的机会，使酶促反应速度降低。温度升高到60℃以上时，大多数酶开始变性；80℃时，多数酶的变性已不可逆。综合这两种因素，酶促反应速度最大时的环境温度称为酶促反应的最适温度。在环境温度低于最适温度时，温度加快反应速度这一效应起主导作用，温度每升高10℃，反应速度可加大1~2倍。温度高于最适温度时，反应速度则因酶变性而降低。

酶的活性虽然随温度下降而降低，但低温一般不使酶破坏。临床上低温麻醉就是利用酶的这一性质以减慢组织细胞代谢速度，提高机体对氧和营养物质缺乏的耐受性，利于手术治疗。低温保存生物制品和菌种也是基于这一原理。生化实验中测定酶的活性时，应严格控制反应体系的温度。酶制剂应保存在冰箱中，从冰箱中取出后应立即应用，以免因酶的变性而影响测定结果。

23、比较三种可逆性抑制作用的特点。（第三章 P76~78）

答：①竞争性抑制：抑制剂的结构与底物结构相似，可与底物共同竞争酶的活性中心从而阻碍酶和底物结合成中间产物。抑制作用大小与抑制剂和底物的浓度比以及酶对它们的亲和力有关。此类抑制作用最大速度Vmax不变，表观Km值升高。

②非竞争性抑制：抑制剂与底物结构不相似或完全不同，只与酶的活性中心以外的必需基团结合。不影响酶在结合抑制剂后与底物的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系。但酶-底物-抑制剂复合物（ESI）不能进一步释放出产物。该抑制作用的强弱只与抑制剂的浓度有关。此类抑制作用最大速度Vmax下降，表观Km值不变。

③反竞争性抑制：抑制剂只与酶-底物复合物（ES）结合，使中间产物ES的量下降。这种抑制既减少从中间产物转化为产物的量，也同时减少从中间产物解离出游离酶和底物的量，生成的三元复合物不能解离出产物。此类抑制作用最大速度Vmax和表观Km值均下降。

24、举例说明竞争性抑制作用在临床上的应用。（第三章 P77）

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