大学生物化学简答题 [生物化学问答题和计算题] 18页

大学生物化学简答题 [生物化学问 答题和计算题] 蛋白质化学 1、试举例说明蛋白质结构与功能的关系（包括一 级结构、高级结构与功能的关系）。 蛋白质的结构决定功能。一级结构决定高级结构的形成，高级 结构则与蛋白质的功能直接对应。 1.一级结构与高级结构及功能的关系：氨基酸在多肽链上的排 列顺序及种类构成蛋白质的一级结构，决定着高级结构的形成。很 多蛋白质在合成后经过复杂加工而形成天然高级结构和构象，就其 本质来讲，高级结构的加工形成是以一级结构为依据和基础的。 有些蛋白质可以自发形成天然构象，如牛胰 RNA 酶，尿素变性 后，空间构象发生变化，活性丧失，逐渐透析掉尿素后可自发形成 天然三级结构，恢复 95%生物活性。这个例子说明了两点：一级结 构决定特定的高级结构； 特定的空间构象产生特定的生物功能。 一级结构中，特定种类和位置的氨基酸出现，决定着蛋白质的 特有功能。例如同源蛋白中所含的不变氨基酸残基，一但变化后会 导致功能的丧失； 而可变氨基酸残基在不同物种的变化则不影响蛋白质功能的实现。 又如人类的镰刀型贫血，就是因为一个关键的氨基酸置换突变后引 发的。 某些一级结构的变化会导致功能的明显变化，如酶原激活过程， 通过对酶原多肽链局部切除而实现酶的天然催化功能。 2.高级结构与功能的关系：任何空间结构的变化都会直接影响 蛋白质的生物功能。一个蛋白质的各种生物功能都可以在其分子表 面或内部找到相对应的空间位点。环境因素导致的蛋白质变性，因 天然构象的解体而活性丧失； 结合变构剂导致的蛋白质变构效应，则是因空间构象变化而改变其 活性 2、参与维持蛋白质空间结构的力有哪些？ 蛋白质的空间结构 主要是靠氨基酸侧链之间的疏水键，氢键，范德华力和盐键维持的 （盐键又称离子健，是蛋白质分子中正、负电荷的侧链基团互相接 近，通过静电吸引而形成的） 4、试述蛋白质多肽链的氨基酸排列 顺序测定的一般步骤。 1.测定蛋白质分子中多肽链的数目。 通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系， 即可确定多肽链的数目。 2.多肽链的拆分 几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡 聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体； 可用 8mol/L 尿素或 6mol/L 盐酸胍处理，即可分开多肽链(亚基). 3. 二硫键的断裂 几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在用 8mol/L 尿素或 6mol/L 盐酸胍存在下，用过量的β-巯基乙醇处理，使二硫 键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新 被氧化。 4.测定每条多肽链的氨基酸组成 水解,氨基酸分析仪 5.分析多 肽链的 N-末端和 C-末端 多肽链端基氨基酸分为两类：N-端氨基酸 和 C-端氨基酸。 在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是 N-端氨基酸分析法。 6.多肽链断裂成多个肽段，可采用两种或多种不同的断裂方法 将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。 7.分离肽段测定每个肽段的氨基酸顺序。 8.确定肽段在多肽链中的次序。 9.确定原多肽链中二硫键的位置。 酶 1、 用图示说明米氏酶促反应速度与底物浓度的关系曲线， 并扼要说明其含义。 （1）当[S]很低时，υ与[S]成正比，表现一级反应。（2）随 [S]的增加，υ也随[S]的增加而增加，但不成正比。（3）当[S]很 大时，υ达到最大值 Vm，[S]增加υ不再增加，表现零级反应。 2、 什么是米氏方程，米氏常数 Km 的意义是什么？试求酶反应 速度达到最大反应速度的 99％时，所需求的底物浓度（用 Km 表示） ⑴ 当反应速度为最大速度一半时，米氏方程可以变换如下： 1/2Vmax=Vmax[S]／（Km+[S]）→ Km=[S]可知，Km 值等于酶反应速 度为最大速度一半时的底物浓度。 ⑵ Km 值是酶的特征性常数，只与酶的性质，酶所催化的底物和 酶促反应条件(如温度、pH、有无抑制剂等)有关，与酶的浓度无关。 ⑶ 1/Km 可以近似表示酶对底物亲和力的大小 ⑷ 利用米氏方程， 我们可以计算在某一底物浓度下的反应速度或者在某一速度条件下 的底物浓度。 米氏方程 ：底物浓度与酶促反应速度的关系 1．于酶促反应速 度达最大值一半时的底物浓度。 2. Km 可以反映酶与底物亲和力的大小。Km 越小，酶与底物的 亲和力越大。 3. Km 是酶的特征性常数：在一定条件下，某种酶的 Km 值是恒 定的，因而可以通过测定不同酶的 Km 值，来判断是否为不同的酶。 4. Km 可用来判断酶的最适底物：当酶有几种不同的底物存在时， 通过测定酶在不同底物存在时的 Km 值，Km 值最小者，即为该酶的 最适底物（或天然底物）。 3、 试述维生素与辅酶的关系。 核酸的结构和功能 2、DNA 和 RNA 的结构和功能在化学组成、分 子结构、细胞内分布和生理功能上的主要区别是什么？ 化学组成： DNA:磷酸、核糖、 A、G、T、CRNA：磷酸、脱氧核糖、 A、G、U、C 分子结构：DNA 含两条链，双螺旋结构。RNA 通常是单链，可形成 局部双链结构 细胞内分布： 生理功能：RNA 1.参与蛋白质的合成 2.遗传物质 3.具有生物催化 剂功能 DNA 是主要的遗传物质 3、DNA 双螺旋结构有些什么基本特 点？ 1. 为右手反平行，双螺旋，围绕同一中心轴； 2. 主链（磷酸和核糖）位于螺旋外侧，碱基位于内侧； 3. 两条链间存在碱基互补：A 与 T 或 G 与 C 配对形成氢键，称为碱 基互补原则（A 与 T 为两个氢键，G 与 C 为三个氢键）； 4. 螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆砌力； 5. 螺旋的螺距为 3.4nm，直径为 2nm ，每 10 个核苷酸形成一个螺 旋 。 4、比较 tRNA、rRNA 和 mRNA 的结构和功能。 tRNA 三叶草结构、携带并转运氨基酸 rRNA 与蛋白质一起构成 核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。 mRNA 可形成局部双螺旋结构的二级结构。 大多数真核成熟的 mRNA 分子具有典型的 5’-端的 7-甲基鸟苷 三磷酸（m7GTP）帽子结构和 3’-端的多聚腺苷酸(polyA)尾巴结构。 带有遗传密码，为蛋白质的合成提供模板。 生物能学与生物氧化 1、什么是生物氧化？有何特点？试比较 体内氧化和体外氧化的异同。 物质在生物体内氧化分解并释放出能量的过程称为生物氧化。 4、试述糖异生与糖酵解代谢途径有哪些差异。 糖酵解过程的 3 个个关键酶由糖异生的 4 个关键酶代替催化反 应，且作用部位不同，糖酵解全部在胞液中，糖异生则在胞液和线 粒体进行。书上 P256 5. 糖酵解作用的场所在哪里？写出从葡萄糖 到丙酮酸过程的三个不可逆反应的反应式 p229 2、写出 NADH 呼吸 链并注明与 ATP 偶联的部位。＼ 3、简述化学渗透学说的主要内容。 这一学说认为氧化呼吸链存在于线粒体内膜上，当氧化反应进 行时，H+通过氢泵作用被排斥到线粒体内膜外侧（膜间腔 ），从而 形成跨膜 pH 梯度和跨膜电位差。这种形式的“势能”，可以被存在 于线粒体内膜上的 ATP 合酶利用，生成高能磷酸基团，并与 ADP 结 合而行成 ATP。 糖类代谢 1、写出三羧酸循环的四步脱氢反应及一步底物水平 磷酸化反应，说明三羧酸循环的生理意义。p239 1 三羧酸循环是机 体将糖或者其他物质氧化而获得能量的最有效方式 2，三羧酸循环 是糖，脂和蛋白质 3 大类物质代谢和转化的枢纽。 2、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？ 特点：无 ATP 生成，不是机体产能的方式。 1）为核酸的生物合成提供 5-磷酸核糖，肌组织内缺乏 6-磷酸 葡萄糖脱氢酶，磷酸核糖可经酵解途径的中间产物 3- 磷酸甘油醛 和 6-磷酸果糖经基团转移反应生成。 2）提供 NADPH a.NADPH 是供氢体，参加各种生物合成反应，如 从乙酰辅酶 A 合成脂酸、胆固醇； α-酮戊二酸与 NADPH 及氨生成谷氨酸，谷氨酸可与其他α-酮酸进 行转氨基反应而生成相应的氨基酸。 b.NADPH 是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持细胞中还原型谷胱甘 肽的正常含量进而保护巯基酶的活性及维持红细胞膜完整性很重要， 并可保持血红蛋白铁于二价。 c.NADPH 参与体内羟化反应，有些羟化反应与生物合成有关，如 从胆固醇合成胆汁酸、类固醇激素等； 有些羟化反应则与生物转化有关。 物学意义 1，产生大量的 NADPH，为细胞的各种合成反应提供还 原力 2，1 产生 NADPH(注意：不是 NADH！NADPH 不参与呼吸链)2 生 成磷酸核糖，为核酸代谢做物质准备 3 分解戊糖 意义：1 补充糖 酵解 2 氧化阶段产生 NADPH，促进脂肪酸和固醇合成。 3 非氧化阶段产生大量中间产物为其它代谢提供原料 3、计算 在有氧条件下，1 摩尔葡萄糖在生物体内氧化成 CO2 和 H2O，可净产 生多少摩尔的 ATP？（写出计算步骤） 脂类代谢 1、以软脂酸为例， 比较说明脂肪酸β-氧化与脂肪酸生物合成的异同。 区别点 脂肪酸从头合成 脂肪酸 b-氧化 部位 胞质溶胶 线粒体 酰基载体 ACP COA 加入或断裂的二碳单位 丙二酸单酰 COA 乙酰 COA 电子供体或受体 NADPH+H+ NAD + FAD 酶 7 种（多酶复合体或 多功能酶） 4 种 羟酯基 能量 D-型 消耗 ATP 和 NADPH+H+ L-型 产 生 106 个 ATP 底物的转运 柠檬酸穿梭系统 肉碱转运 反应方向 从 ω到羧基 从羧基端开始 循环次数 7 次 7 次 2、写出 1 摩尔软脂酸 在体内氧化分解成 CO2 和 H2O 的反应历程，并计算产生的 ATP 摩尔 数。 1mol 软脂酸共经过 7 次上述的β-氧化循环，将软脂酸转变为 8mol 乙酰 CoA，并产生 7molFADH2 和 7molNAD+H+。 每 1molFADH2 进入呼吸链，生成 1.5molATP； 每 1molNADH+进入呼吸链，生成 2.5molATP。 软脂酸β-氧化降 解过程中脱下的氢经呼吸链共产生 ATP 的数量是： 1.5×7+2.5×7=28molATP。 每 1mol 乙酰 CoA 进入三羧酶循环，可产生 10molATP。因此，经 β-氧化降解所产生的 8mol 乙酰 CoA 彻底分解，共产生 10×7=70molATP。 另外，软脂酸在活化时消耗了两个高能键，相当于消耗了 2 份 子 ATP。因此，1mol 软脂酸完全氧化时可净生成 1.5×7+2.5×7+10×8-2=106mol ATP 蛋白质的酶促降解及氨基酸代 谢 1、氨基酸脱氨后产生的氨和α-酮酸有哪些主要的去路？ α-酮 酸的代谢： （一）再氨基化为氨基酸。 （二）转变为糖或脂： 1.生糖氨基酸（分解可转变为丙酮酸:Ala,Gly,Thr,Ser,Cys、琥珀 酸: Ile, Met , Val 、草酰乙酸:Asp,Asn、延胡索酸 Phe,Tyr、 α-酮戊二酸 :His,Arg,Pro,Glu,Gln）。 2.生酮氨基酸（分解转变为乙酰乙酰-CoA，生成酮体）Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr 3.生糖兼生酮氨基酸:Phe, Tyr （三）氧化供 能：进入三羧酸循环彻底氧化分解供能 氨的代谢 1、 合成尿素 2、 合成氨基酸 3、 合成氨酰 4、 合成其他含氮物 5、 直接排出 2、 图解尿素循环的过程，简要说明其生理意义。 尿素循环 将体内蛋白质代谢产生的较高毒性的氨转化为低毒的 尿素，从而排出体外。将体内蛋白质代谢产生的较高毒性的氨转化 为低毒的尿素，从而排出体外。 核酸的酶促降解及核苷酸代谢 1.嘌呤环和嘧啶环从头合成的各 原子来源是什么？ DNA 复制，RNA 转录和蛋白质的翻译 1. 叙述 DNA 聚合反应的特点及 DNA 复制的过程（包括各种酶及辅助因子的 作用）。 DNA 聚合反应的特点： （1） 以 4 种 dNTP 为底物； （2） DNA 模板； Mg2+ （3）带 3’-OH 末端的引物； （4）延长方向 5’ 3’； （5）产物 DNA 的性质与模板相同。 1、复制的起始 由蛋白因子识别复制起始点 解旋解链，形成复 制叉： 由拓扑异构酶和解链酶作用，使 DNA 的超螺旋及双螺旋结构解开碱 基间氢键断裂，形成两条单链 DNA。单链 DNA 结合蛋白（SSB）结合 在两条单链 DNA 上，形成复制叉。 DNA 复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为 复制叉。 拓扑异构酶（又称 DNA 旋转酶）：拓扑异构酶Ⅰ可使 DNA 双链 中的一条链切断，松开双螺旋后再将 DNA 链连接起来，从而避免出 现链的缠绕。 拓扑异构酶Ⅱ可切断 DNA 双链，使 DNA 的超螺旋松解后，再将 其连接起来。 解螺旋酶：又称解链酶或 rep 蛋白，是用于解开 DNA 双链的酶 蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子 ATP。 单链 DNA 结合蛋白（SSB） 这是一些能够与单链 DNA 结合的蛋 白质因子。其作用为：① 使解开双螺旋后的 DNA 单链能够稳定存在， 即稳定单链 DNA，便于以其为模板复制子代 DNA； ② 保护单链 DNA，避免核酸酶的降解。 引物酶(合成 RNA)：引物酶本质上是一种依赖 DNA 的 RNA 聚合酶， 该酶以 DNA 为模板，聚合一段 RNA 短链引物，以提供自由的 3＇-OH， 使子代 DNA 链能够开始聚合。 引发体组装:蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。 引发：在引物酶的催化下，以 DNA 为模板，合成一段短的 RNA 片段，从而获得 3‘端自由羟基（3’-OH）。 2.复制的延长 由 DNA 聚合酶催化，以 3‘→5’方向的亲代 DNA 链为模板，从 5‘→3’方向聚合子代 DNA 链。在原核生物中，参与 DNA 复制延长的是 DNA 聚合酶Ⅲ。 引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，滞 后链重新合成 RNA 引物，继续进行链的延长。 3.复制的终止 去除引物，填补缺口； 连接冈崎片段； 在原核生物中，由 DNA 聚合酶Ⅰ来水解去除 RNA 引物，并由该酶催 化延长引物缺口处的 DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。在 DNA 连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起 来，形成完整的 DNA 长链。 2、阐述 DNA 的复制是半保留半不连续复制。 半不连续复制：双链 DNA 分子的两条链是反向平行的。而 DNA 聚合酶的方向都是 5’ 3’。当 DNA 复制时，一条链是连续合成的， 称前导链，而另一条在 5’ 3’方向合成小片段 DNA（冈崎片段）， 然后通过酶将这些片段连接起来，这不连续合成的 DNA 链为滞后链。 3、 DNA 复制（原核）与 RNA 转录各有何特点？试比较之。 DNA 复制：只有一个复制起点，以双向等速复制方式进行的。 DNA 的两条模板链是反平行的，而 DNA 的合成又总是沿 5ˊ→ 3ˊ方 向 有关的酶及蛋白质:拓扑异构酶, 解螺旋酶, 单链结合蛋白, DNA 聚合酶, DNA 连接酶, 引物酶 RNA 转录：模板 RNA 的转录合成需要 DNA 做模板，DNA 双链中只有一股链起模板作用，即模板 链 转录需要 RNA 聚合酶 ，合成方向 5ˊ→ 3ˊ 模板与酶的 辨认结合：转录模板上有被 RNA 聚合酶辨认和结合的位点 4、DNA 复制的高度准确性是通过什么来实现的？ DNA 复制时的保真性主要 与下列因素有关： 1．遵守严格的碱基配对规律； 2．DNA 聚合酶在复制时对碱基的正确选择； 3．对复制过程中出现的错误及时进行校正。 5、什么是遗传密码？简述其基本特点。 指 mRNA 中的核苷酸排列序列与蛋白质中的氨基酸排列序列的关 系。mRNA 中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信 息，此三联体就称为密码子或三联密码。共有 64 种不同的密码。一 般情况下，一个三联体密码（密码子）对应着一个氨基酸。 遗传密码具有以下特点： ① 连续性； ② 简并性； ③ 摆动性； ④ 通用性（在线粒体或叶绿体中特殊）； ⑤ 方向性，即解读方向为 5′→ 3′； ⑥ 起始密码：AUG； 终止密码：UAA、UAG、UGA。 6、mRNA、tRNA、rRNA 在蛋白质生物合成中各具什么作用？ ①mRNA 是遗传信息的传递者，是蛋白质生物合成过程中直接指令氨 基酸掺入的模板。②.tRNA 在蛋白质合成中不但为每个三联体密码 子译成氨基酸提供接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核 糖体上提供运送载体。 ③. rRNA 与蛋白质结合组成的核糖体是蛋白质生物合成的场所。 7、简要说明蛋白质生物合成的步骤。 蛋白质合成存在三个阶段：起始、延伸、终止。 起始：形成 mRNA 核糖体复合物，起始密码子结合起始氨酰 tRNA （第一个氨酰 tRNA , tRNAifMet） 延伸：依次阅读密码子，多肽 链在 C 端增加氨基酸而延长。 终止：遇到终止密码子，因终止密码子无对应的氨酰 tRNA。 物质代谢的联系和调节 1、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋 白质三大物质代谢的共同通路？哪些化合物可以被认为是联系糖、 脂、蛋白质和核酸代谢的重要环节？为什么？ ①三羧酸循环是糖、 脂、蛋白质三大物质代谢的共同氧化分解途径； 三羧酸循环为糖、脂、蛋白质三大物质合成代谢提供原料，要举例。 ②列举出糖、脂、蛋白质、核酸代谢相互转化的一些化合物， 糖、脂、蛋白质、核酸代谢相互转化相互转化途径 （1）三羧酸循 环是乙酰 CoA 最终氧化生成 CO2 和 H2O 的途径。 （2）糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化。 （3）脂肪分解产生的甘油可通过有氧氧化进入三羧酸循环氧化， 脂肪酸经β-氧化产生乙酰 CoA 可进入三羧酸循环氧化。 （4）蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧酸循 环，同时，三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受氨后 合成必需氨基酸。所以，三羧酸循环是三大物质代谢共同通路。 5.何谓操纵子学说？试以大肠杆菌乳糖操纵子为例说明酶合成 的诱导和阻遏。 操纵子模型：1961 年 Monod 和 Jacob 提出了操纵子模型，这个 模型的基因组成是由调节基因，控制位点和一组功能相关的结构基 因。其中控制位点包括启动基因和操纵基因。 酶合成的诱导作用机制： 乳糖操纵子是由一组功能相关的结构基因，操纵基因和与 RNA 聚合 酶结合的启动基因组成。调节基因编码的产物阻遏蛋白可调节操纵 基因的开与关。 当无诱导物乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白处于活性状 态，阻遏蛋白可以操纵基因结合，阻止了 RNA 聚合酶与启动基因的 结合，结构基因不能编码参与乳糖分解代谢的 3 种酶：b-半乳糖苷 酶，b-半乳糖苷透性酶和 b-乳糖苷转乙酰基酶。在诱导物乳糖存在 的情况下，乳糖同阻遏蛋白结合，阻遏蛋白发生构象变化而处于失 活状态，此时结构基因可转录一条多顺反子的 mRNA，并翻译乳糖分 解代谢的 3 种酶。