生物化学大题

1蛋白质的基本组成单位是什么？其结构特征是什么？蛋白质的基本组成单位是氨基酸，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。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。何谓肽键和肽链及蛋白质的一级结构？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。蛋白质一级结构是指多肽链中氨基酸的排列顺序，它的主要化学键为肽键。举例说明蛋白质一级结构、空间构象与功能之间的关系。蛋白质一级结构是高级结构的基础。有相似一级结构的蛋白质，其空间构象和功能也有相似之处。如垂体前叶分泌的肾上腺皮质激素的第4至第10个氨基酸残基与促黑激素（α-MSH，β-MSH）有相同序列，因此ACTH有较弱的促黑激素作用。又如广泛存在与生物学的细胞色素C，在相近的物种间，其一级结构越相似，空间构象和功能也越相似。在物种上，猕猴和人类很接近，二者的细胞色素C只相差1个氨基酸残基，所以空间构象和功能也极相似。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？蛋白质二级结构是指多肽链主链原子的局部空间排布，不包括侧链的构象。它主要有α－螺旋、β－折叠、β－转角和无规卷曲四种。在α－螺旋结构中，多肽链主链围绕中心轴以右手螺旋方式旋转上升，每隔3.6个氨基酸残基上升一圈。氨基酸残基的侧链伸向螺旋外侧。每个氨基酸残基的亚氨基上的氢与第四个氨基酸残基上的氧形成氢键，以维持α－螺旋稳定。在β－折叠结构中，多肽链的肽键平面折叠成锯齿状结构，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平行排列，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。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，第二个残基常为脯氨酸。无规卷曲是指肽链中没有确定规律的结构。举例说明蛋白质的四级结构。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在空间排布的相对位置。例如血红蛋白，它是由1个α亚基和1β个亚基组成一个单体，2个单体呈对角线排列，形成特定的空间位置关系。四个亚基间共有8个非共价键，维系其四级结构的稳定性。什么是蛋白质变性？变性与沉淀的关系如何？在某些理化因素作用下，蛋白质的空间构象受到破坏，使其理化性质改变和生物活性丧失，这就是蛋白质变性。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，易从溶液中析出，这就是蛋白质沉淀。可见变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀但并没有变性现象。举例说明蛋白质的变构效应。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。变构效应也可发生与亚基之间，即当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。简述酶的“诱导契合假说”。酶在发挥其催化作用之前，必须先与底物密切结合。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，这一过程称为没底物结合的诱导契合假说。酶的构象改变有利于与底物结合；底物也在酶的诱导下发生变形，处于不稳定状态，易受酶的催化攻击。这种不稳定状态称为过渡态。过渡态的底物与酶的活性中心在结构上最相吻合，从而降低反应的活化能。酶与一般催化剂相比有何异同？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；（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；（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；（5）酶是蛋白质，对热不稳定，对反应的条件要求严格。2说明酶原与酶原激活的意义。有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，必须在一定的条件下，这些酶的前体水解开一个或几个特定的肽键，致使其构象发生改变，表现出酶的活性。这种无活性的酶的前体称为酶原。酶原向酶的转化过程称为酶原的激活。酶原的激活实质上是酶的活性中心形成或暴露的过程。酶原的激活具有重要的生理意义。消化管内蛋白酶以酶原形式分泌出来，不仅保护消化器官本身不遭酶的水解破坏，而且保证酶在其特定的部位和环境发挥其催化作用。此外，酶原还可视为酶的贮存形式。如凝血和纤维蛋白溶解酶类以酶原的形式在血液循环中运行，一旦需要便不失时机地转化为有活性的酶，发挥其对机体的保护作用。说明温度对酶促反应速度的影响及其实用价值。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，有使酶促反应速度降低。温度升高到60oC以上时，大多数酶开始变性；80oC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10oC，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。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。金属离子作为酶的辅助因子有哪些作用？（1）作为酶活性中心的催化基团参加反应；（2）作为连接酶与底物的桥梁，便于酶对底物起作用；（3）为稳定酶的空间构象所必需；（4）中和阴离子，降低反应的静电斥力。比较三种可逆性抑制作用的特点。（1）竞争性抑制：抑制剂的结构与底物结构相似，共同竞争酶的活性中心。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。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-底物复合物结合，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。举例说明竞争性抑制作用在临床上的应用。以磺胺类药物为例。1）对磺胺类药物敏感的细菌在生长繁殖时，不能直接利用环境中的叶酸，而是在菌体内二氢叶酸合成酶的催化下，以对氨基苯甲酸、二氢蝶呤和谷氨酸为底物合成二氢叶酸。二氢叶酸是核苷酸合成过程中饿辅酶之一四氢叶酸的前体。2）磺胺类药物的化学结构与对氨基苯甲酸相似，是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，抑制二氢叶酸的合成。细菌则因核苷酸乃至核酸的合成受阻而影响其生长繁殖。人类能直接利用食物中的叶酸，体内的核酸合成不受磺胺类药物的干扰。3）根据竞争性抑制的特点，服用磺胺类药物时必须保持血液中药物的高浓度，以发挥其有效的竞争性抑菌作用。许多属于抗代谢物的抗癌药物，如氨甲蝶呤、5-氟尿嘧啶、6-巯基嘌呤等，几乎都是酶的竞争性抑制剂，它们分别抑制四氢叶酸、脱氧胸苷酸及嘌呤核苷酸的合成，以抑制肿瘤的生长。细胞内有哪几类主要的RNA？其主要功能是什么？种类细胞核和胞液线粒体功能核蛋白体RNArRNAmtrRNA核蛋白体组成成分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白质合成模板转运RNAtRNAmttRNA转运氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前体3核内小RNAsnRNA参与hnRNA的剪接、转运核仁小RNAsnoRNArRNA的加工和修饰胞质小RNAscRNA/7SL-RNA蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分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？约2米（10bp的长度为3.4nm，二倍体）。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，经过形成30nm纤维状结构、300nm襻状结构、最后形成棒状的染色体。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。DNA双螺旋结构模型的要点：（1）DNA是以反向平行的双链结构，脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相接触。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′；（2）DNA是一右手螺旋结构。螺旋每旋转一周包含了10对碱基，每个碱基的旋转角度为36°。螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。DNA双螺旋分子存在一个大沟和一个小沟；（3）DNA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。简述各种RNA在肽链合成过程中的作用。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方式结合并运载各种氨基酸，使氨基酸进入核蛋白体对号入座合成肽链；rRNA和多种蛋白质构成核蛋白体作为合成多肽链的场所。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。简述真核生物mRNA的结构特点。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。帽子结构在mRNA作为模板翻译成蛋白质的过程中具有促进核糖体与mRNA的结合，加速翻译起始速度的作用，同时可以增强mRNA的稳定性；（2）在真核mRNA的3′末端，大多数有一段长短不一的多聚腺苷酸结构，通常称为多聚A尾。一般有数十个至一百几十个腺苷酸连接而成。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。因此，目前认为这种3′-末端结构可能与mRNA从细胞核向细胞质的转位及mRNA的稳定性有关。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。限制性内切核酸酶指能识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类核酸内切酶；酶识别DNA位点的核苷酸序列呈回文结构，即呈二元旋转对称性。简述多肽链生物合成的延长过程。肽链延长在核蛋白体上连续性循环。（1）进位：氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位；（2）转肽酶催化成肽；（3）转位：由EF-G转位酶催化，新生肽酰-tRNA-mRNA位移入P位，A位空留，卸载tRNA移入E位并脱离。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）。5′pApCpTpGpCpTpGpC-OH3′5′ACTGCTGC3′试述乳酸异生为葡萄糖的主要反应过程及其酶。4（1）乳酸经LDH催化生成丙酮酸。（2）丙酮酸在线粒体内经丙酮酸羧化酶催化生成草酰乙酸，后者经GOT催化生成天冬氨酸出线粒体，在胞液中经GOT催化生成草酰乙酸，后者在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成磷酸烯醇式丙酮酸。（