生化题目整理版

生物化学1996年1.请根据功能对蛋白质分类，并举例说明。（10分）1.酶enzyme：核糖核酸酶、胰蛋白酶、过氧化氢酶、苹果酸梅。2.调节蛋白regulatoryprotein：胰岛素、促生长素、促甲状腺素、乳糖阻抑物。3.转运蛋白transportprotein：血红蛋白、葡萄糖转运蛋白、血清清蛋白。4.贮存蛋白storageprotein：卵清蛋白、酪蛋白、铁蛋白。5.收缩和游动蛋白contractileandmotileprotein：肌动蛋白、肌球蛋白、动力蛋白和驱动蛋白。6.结构蛋白structuralprotein：胶原蛋白、弹性蛋白、丝蛋白。7.支架蛋白scaffoldprotein：胰岛素受体底物-1（IRS-1）、A激酶锚定蛋白（AKAP）、信号传递转录激活剂（STAT）。8.保护和开发蛋白protectiveandexploitiveprotein：免疫球蛋白、凝血酶、血纤蛋白原、抗冻蛋白、蛇和毒蜂蛋白。9.异常蛋白exoticprotein：应乐果甜蛋白、节肢弹性蛋白。2.DNA的变性与蛋白质变性有何不同，理由是什么？（10分）DNA变性是破坏碱基堆积力和氢键的相互作用,实质是DNA双螺旋区的氢键的断裂,不涉及共价键的断裂,由双链变为单链.DNA变性需要达到一定温度,而降温到退火温度后会复性.蛋白质变性是在某些物理和化学因素作用下,其一级结构不变,高级结构改变,从而改变或者失去生物活性的现象.能使蛋白质变性的化学方法有加强酸、强碱、重金属盐、尿素、乙醇、丙酮等；能使蛋白质变性的物理方法有加热、紫外线及X射线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等.1.引起DNA变性的原因是高温,引起蛋白质变性的有上述物理因素和化学因素等等。2.DNA变性破坏的是氢键.蛋白质变性破坏的是高级结构,涉及到氢键,疏水键,二硫键,盐键等.3.DNA变性后缓慢降温一般仍可复性.蛋白质变性后,例如重金属,紫外线,强酸强碱等诱导的无法复性.3.列出你所知道的具有DNA外切酶活性的酶及它们在分子生物学研究中的应用。（10分）DNA聚合酶I具有5’→3’和3’→5’外切酶活性，在切除因紫外线照射而形成的嘧啶二聚体中起着重要作用。也可以除去冈崎片段5’端RNA引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将片段连接起来。DNA聚合酶ＩＩ具有3’→5’外切酶活性起校正作用，修复DNADNA聚合酶γ（线粒体），具有3’→5’外切酶活性，线粒体DNA的复制DNA聚合酶δ（核内），具有3’→5’外切酶活性，参与前导链和后随链的合成DNA聚合酶ε（核内）具有3’→5’外切酶活性除去RNA引物4.举例说明蛋白质天然构象的信息存在于氨基酸顺序中。（12分）蛋白质的高级结构的形成是依靠氨基酸分子的侧链集团之间的非共价键维持而成.如氢键,范德华力等,此外半胱氨酸中的硫可形成共价键维持空间结构,此外二级结构的A螺与B折叠都是临近氨基酸侧链之间亲合或者静电维持的,所以说,一级结构决定了蛋白的高级结构.5.以图示说明：（22分）a.真核生物基因表达的调节，指出哪些在细胞核中进行，哪些在胞质中进行。真核生物基因表达调控与原核生物有很大的差异。原核生物同一群体的每个细胞都和外界环境直接接触，它们主要通过转录调控，以开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件（主要是营养水平的变化），故环境因子往往是调控的诱导物。而大多数真核生物，基因表达调控最明显的特征时能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的，有序的，不可逆的分化和发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常的生理功能。真核生物基因表达调控据其性质可分为两大类：第一类是瞬时调控或叫可逆调控，相当于原核生物对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种代谢底物浓度或激素水平升降时及细胞周期在不同阶段中酶活性和浓度调节。第二类是发育调节或称不可逆调控，这是真核生物基因表达调控的精髓，因为它决定了真核生物细胞分化，生长，和发育的全过程。据基因调控在同一时间中发生的先后次序，又可将其分为转录水平调控，转录后的水平调控，翻译水平调控及蛋白质加工水平的调控，研究基因调控应回答下面三个主要问题：①什么是诱发基因转录的信号？②基因调控主要是在那个环节（模板DNA转录，mRNA的成熟或蛋白质合成）实现的？③不同水平基因调控的分子机制是什么？回答上述这三个问题是相当困难的，这是因为真核细胞基因组DNA含量比原核细胞多，而且在染色体上除DNA外还含有蛋白质,RNA等，在真核细胞中，转录和翻译两个过程分别是在两个彼此分开的区域：细胞核和细胞质中进行。一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链；真核细胞DNA与组蛋白及大量非组蛋白相结合，只有小部分DNA是裸露的；而且高等真核细胞内DNA中很大部分是不转录的；真核生物能够有序的根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，并能根据需要增加细胞内某些基因的拷贝数等。尽管难度很大，科学家们还是建立起多个调控模型。转录水平的调控Britten和Davidson于1969年提出的真核生物单拷贝基因转录调控的模型——Britten—Davidson模型。该模型认为在整合基因的5’端连接着一段具有高度专一性的DNA序列，称之为传感基因。在传感基因上有该基因编码的传感蛋白。外来信号分子和传感蛋白结合相互作用形成复合物。该复合物作用于和它相邻的综合基因组，亦称受体基因，而转录产生mRNA，后者翻译成激活蛋白。这些激活蛋白能识别位于结构基因（SG）前面的受体序列并作用于受体序列，从而使结构基因转录翻译。若许多结构基因的临近位置上同时具有相同的受体基因，那么这些基因就会受某种激活因子的控制而表达，这些基因即属于一个组（set），如果有几个不同的受体基因与一个结构基因相邻接，他们能被不同的因子所激活，那么该结构基因就会在不同的情况下表达，若一个传感基因可以控制几个整合基因，那么一种信号分子即可通过一个相应的传感基因激活几组的基因。故可把一个传感基因所控制的全部基因归属为一套。如果一种整合基因重复出现在不同的套中，那么同一组基因也可以属于不同套。染色质结构对转录调控的影响真核细胞中染色质分为两部分，一部分为固缩状态，如间期细胞着丝粒区、端粒、次溢痕，染色体臂的某些节段部分的重复序列和巴氏小体均不能表达，通常把该部分称为异染色质。与异染色质相反的是活化的常染色质。真核基因的活跃转录是在常染色质进行的。转录发生之前，常染色质往往在特定区域被解旋或松弛，形成自由DNA，这种变化可能包括核小体结构的消除或改变，DNA本身局部结构的变化，如双螺旋的局部去超螺旋或松弛、DNA从右旋变为左旋，这些变化可导致结构基因暴露，RNA聚合酶能够发生作用，促进了这些转录因子与启动区DNA的结合，导致基因转录，实验证明，这些活跃的DNA首先释放出两种非组蛋白，（这两种非组蛋白与染色质结合较松弛），非组蛋白是造成活跃表达基因对核算酶高度敏感的因素之一。更多的科学家已经认识到，转录水平调控是大多数功能蛋白编码基因表达调控的主要步骤。关于这一调控机制，现有两种假说。一种假说认为，真核基因与原核基因相同，均拥有直接作用在RNA聚合酶上或聚合酶竞争DNA结合区的转录因子，第二种假说认为，转录调控是通过各种转录因子及反式作用蛋白对特定DNA位点的结合与脱离引起染色质构象的变化来实现的。真核生物DNA严密的染色质结构及其在核小体上的超螺旋结构，决定了真核基因表达与DNA高级结构变化之间的必然联系。DNA链的松弛和解旋是真核基因起始mRNA合成的先决条件。转录后水平的调控真核生物基因转录在细胞核内进行，而翻译则在细胞质中进行。在转录过程中真核基因有插入序列，结构基因被分割成不同的片段，因此转录后的基因调控是真核生物基因表达调控的一个重要方面，首要的是RNA的加工、成熟。各种基因转录产物RNA，无论rRNA、tRNA还是mRNA，必须经过转录后的加工才能成为有活性的分子。翻译水平上的调控蛋白质合成翻译阶段的基因调控有三个方面：①蛋白质合成起始速率的调控；②MRNA的识别；③激素等外界因素的影响。蛋白质合成起始反应中要涉及到核糖体、mRNA蛋白质合成起始因子可溶性蛋白及tRNA，这些结构和谐统一才能完成蛋白质的生物合成。mRNA则起着重要的调控功能。真核生物mRNA的“扫描模式”与蛋白质合成的起始。真核生物蛋白合成起始时，40S核糖体亚基及有关合成起始因子首先与mRNA模板近5’端处结合，然后向3’方向移行，发现AUG起始密码时，与60S亚基形成80S起始复合物，即真核生物蛋白质合成的“扫描模式”。mRNA5’末端的帽子与蛋白质合成的关系。真核生物5’末端可以有3种不同帽子：0型、I型和II型。不同生物的mRAN可有不同的帽子，其差异在于帽子的碱基甲基化程度不同。帽子的结构与mRNA的蛋白质合成速率之间关系密切：①帽子结构是mRNA前体在细胞核内的稳定因素，也是mRNA在细胞质内的稳定因素，没有帽子的转录产物会很快被核酸酶降解；②帽子可以促进蛋白质生物合成过程中起始复合物的形成，因此提高了翻译强度；③没有甲基化(m7G)的帽子(如GPPPN-)以及用化学或酶学方法脱去帽子的mRNA，其翻译活性明显下降。mRNA的先导序列可能是翻译起始调控中的识别机制。可溶性蛋白因子的修饰对翻译也起着重要的调控作用。b.哺乳动物的ATP循环，请解释为什么说ATP是“自然界的货币”。6.如何运用DNA序列分析方法确定DNA序列中与蛋白质结合的区域？（12分）7.生物膜的不对称的拓扑结构是由什么维持的？它对生物膜的哪些功能是必需的？（12分）1.膜脂在磷脂双分子层中呈不均均分布其中糖脂呈完全不对称分布全部分布在外层作为细胞识别的抗原是细胞识别和信号转导等生理功能的物质基础其他种类的膜脂也呈现不对称分布但生理功能暂不明确.2.膜蛋白的不对称分布是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的重要结构基础.膜蛋白的不对称分布是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的重要结构基础.如细胞表面的受体和载体蛋白,都是按照一定的方向传递信号和转运物质,与细胞膜相关的酶促反应也都发生在膜的某一侧面,特别是质膜上的糖蛋白,其糖残基全部分布在外表面.8.C3植物和C4植物有何差别？有人提出用基因工程手段将C3植物改造成C4植物，你觉得是否可行？为什么？（12分）1．形态结构的区别两类植物在叶绿体的结构及分布上不同（见表1），因C3植物的维管束不含叶绿体，叶脉颜色较浅；C4植物的维管束含叶绿体，叶脉绿色较深有呈“花环型”的两圈细胞。2．光合作用途径的区别C3植物与C4植物在光反应阶段完全相同，都通过光反应产生O2、[H]（实质是NADPH）和ATP，为暗反应阶段提供同化力[H]和ATP。但其暗反应途径不一样3．光合作用产物积累部位的区别C3植物整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行的，光合作用的产物只积累在叶肉细胞中。C4植物中C4途径固定的CO2转移到C3途径是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的产物也主要积累在维管束鞘细胞中。4．适应能力的区别一是因C4植物叶肉细胞的叶绿体固定CO2的酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（简称PEP羧化酶）与CO2的亲和力强于C3植物叶绿体内固定CO2的酶。二是C4植物与C3植物相比，光照较强时，其光呼吸明显弱于C3植物，因而在光照较强的环境中，前者的产量较高。基于以上原因，在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔关闭。此时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用、光呼吸较弱，而C3植物不仅不能利用细胞间隙中的CO2进行光合作用、光呼吸也较强，因而，C4植物比C3植物更能适应高温、光照强烈和干旱的环境。1997年一、名词解释：（40分）1、蛋白质的去折叠与再折叠：去折叠和重折叠亦即蛋白质的变性和复性。蛋白质的折叠状态只有在最适条件下才可存在。环境的改变，诸如温度、pH、变性剂、压力等作用都可使蛋白质的结构被破坏。2、差向异构体：在立体化学中，含有多个手性碳原子的立