2021藥學考研配套生物化學考研真題與解析大題問答題解析1．假定某蛋白相對分子質量為180KDa，其一級結構可能是直線式的也可能是閉環式的。請分析是否有可能的簡單的合理方法加以鑒別？[中山大學2009研]答：可以用Sanger反應或Edman反應對蛋白質的N末端氨基酸進行測定。Sanger反應中，FDNB可以與肽鏈N末端氨基酸的α-氨基反應生成黃色的DNP-氨基酸。經Sanger反應若該蛋白的一級結構是直鏈式的，則可產生黃色的反應；若該蛋白是閉環式的，由于N末端沒有α-氨基，則不能出現黃色的反應。而Edman反應中，肽鏈N末端氨基酸的α-氨基可與苯異硫氰酸酯反應生成PTH-氨基酸，用三氟乙酸處理釋放出PTH-氨基酸，再用有機溶劑萃取出來，通過色譜分析可以鑒定出PTH-氨基酸。經Edman反應后，若能測出N末端氨基酸，則該蛋白為直鏈式；若測不出，則該蛋白為閉環式。另外，理論上講，如果知道序列，可以找一種合適的蛋白酶切斷某一位點，再進行電泳，若該蛋白是閉環式，則電泳結果只產生一條帶，且大小不變；若是直鏈式，則會產生兩條帶，分子量加起來正好180KDa。縮寫中文名稱縮寫應用HPLC高效液相層折氨基酸、多肽和蛋白質等的分離純化FPLC快速蛋白質液相層析蛋白質、多肽及多核苷酸的分離純化SDSSDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳測定蛋白質的相對分子質量ELISA酶聯免疫吸附測定測定抗原或抗體RT-PCR逆轉錄-聚合酶鏈反應擴增cDNAHIC疏水層析利用蛋白質表面的非極性基團和介質上的非極性基團間的疏水作用來分離純化蛋白質IEF等電聚焦測定蛋白質的等電點2．試寫出下列生化名詞縮寫的中文名稱以及它們在生物化學中的應用。（1）HPLC（2）FPLC（3）SDS（4）ELISA（5）RT-PCR（6）HIC（7）IEF。[南京大學2008研]答：如表1-1所示：表1-13．某一蛋白純化后，凝膠過濾層析顯示其分子量為300000。若在6mol/L鹽酸胍存在條件下對該蛋白進行凝膠過濾層析，只獲得一分子量為50000的蛋白峰。當6mol/L鹽酸胍和10mmol/Lβ-巰基乙醇同時存在時，凝膠過濾層析結果顯示分子量為17000和33000的兩個蛋白峰。請分析該蛋白的結構。[南開大學2008研]答：該蛋白是由6個單體組成的多聚體，每個單體又由兩個亞基靠二硫鍵連接起來。4．有一個五肽，加酸水解得Leu、Ala、Tyr利Lys；用羧肽酶水解得酪氨酸；用胰蛋白酶水解得三組分：（1）Lys、Tyr；（2）Tyr；（3）Lys、Leu、Ala；用丹磺酰氯處理，再用酸水解得賴氨酸的熒光衍生物。試說明此肽的氨基酸序列。[北京師范大學2005研]答：（1）加酸水解得Leu、Tyr、Lys、Ala，說明此五肽由Leu、Tyr、Lys、Ala組成。（2）用羧肽酶水解得Tyr，說明C端殘基為Tyr。（3）用胰蛋白酶水解得三組分Lys、Tyr；Tyr；Lys、Leu、Ala。因為胰蛋白酶專一水解Lys和Arg羧酸形成的肽鍵，水解得三組分，說明此五肽中含有兩個Lys殘基，則其可能的序列為Leu-Ala-Lys-Lys-Tyr和Ala-Leu-Lys-Lys-Tyr。（4）丹磺酰氯可用于測定肽鏈的氨基末端，它能專一地與鏈N-端α-氨基反應生成丹磺酰-肽，丹磺酰-肽水解生成的丹磺酰-氨基酸具有很強的熒光，用丹磺酰氯處理，再用酸水解得賴氨酸的熒光衍生物，說明肽鏈N端為Leu。因此，此肽的氨基酸序列Leu-Ala-Lys-Lys-Tyr。5．在一個篩選程序中探測到一個遷移率異常的Hb。胰蛋白酶消化后的指紋分析顯示在β鏈內發生了一個氨基酸的取代：正常的氨基端（胰蛋白酶酶切產物，其氨基端第一殘基是Val）八肽（Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys）不見了，代之以一個新的六肽。問（1）哪些氨基酸取代符合上述觀察到的現象？（2）給出部分密碼表如表1-2所示，編碼上述正常（β鏈氨基端）八肽的DNA序列為GTGCACCTGACTCCTGAGGAGAAG，此序列中哪些單堿基突變可造成這樣的氨基酸取代？（3）這個（突變的）Hb與HbA和HbS比較（pH8），（如朝負極泳動）三者的電泳遷移率有什么區別？[上海交通大學2006研]表1-2UCACGValAlaGluGlyAGValAlaGluGlyGAIleThrLysArgAAIleThrLysArgG答：（1）主要有以下氨基酸取代：Glu6變為Arg，Lys；His2變為Arg，Lys，因胰蛋白酶切割羰基端為Arg或Lys的肽鏈。（2）可造成這樣氨基酸取代的單堿基突變是G16變為A，使Glu變為Lys。因為其他單堿基突變不會導致氨基酸的改變而發生取代。（3）這個（突變的）Hb與HbA和HbS的電泳遷移率：HbX＞HbS＞HbA，根據肽鏈帶電情況。HbA是正常成人血紅蛋白，HbS是鐮刀形紅細胞貧血患者的異常血紅蛋白，其β鏈節6位谷氨酸為纈氨酸取代。HbX中Glu6變為Arg，Lys；His2變為Arg，Lys，帶負電的氨基酸變為帶正電荷的氨基酸，而HbS中Glu變為Val，帶負電的氨基酸變為不帶電荷的氨基酸。由于電泳朝負極泳動，所以電泳遷移率：HbX＞HbS＞HbA。6．今有以下四種蛋白質的混合物：①分子量50,000，pI＝10；②分子量72,000，pI＝3.5；③分子量31,000，pI＝7；④分子量12,000，pI＝5，用中性鹽梯度洗脫時，若不考慮其他因素：（1）它們流過DEAE-纖維素陰離子交換柱；（2）流經SephadexG-100凝膠過濾柱時，這些蛋白質的洗脫順序如何？[四川大學2006研]答：（1）用DEAE-纖維素陰離子交換柱分離蛋白質，在一定的pH條件下，等電點pI＞pH的蛋白質帶正電，不能與陰離子交換劑結合；等電點pI＜pH的蛋白質帶負電，能與陰離子交換劑結合，一般pI越大的蛋白質與陰離子交換劑結合力越弱，首先被洗脫下來。比較4種蛋白質的等電點pI：①＞③＞④＞②。所以，當它們流過DEAE-纖維素陰離子交換柱，洗脫順序為①→③→④→②。（2）凝膠過濾是利用具有網狀結構的凝膠的分子篩作用，根據被分離物質的分子大小不同來進行分離。小分子物質能進入其內部，流下時路程較長，而大分子物質卻被排除在外部，下來的路程短，因此大分子先流出來，小分子后流出來。比較這4種蛋白質的分子量：②＞③＞①＞④。所以，流經SephadexG-100凝膠過濾柱時，洗脫順序為②→③→①→④。7．維持蛋白質空間結構的因素有哪些？根據這些因素解釋可逆變性和不可逆變性？[東北師范大學2008研]答：（1）蛋白質的分子結構包括一級結構、二級結構、三級結構和四級結構，其中，維持一級結構的主要因素是肽鍵、二硫鍵；維持二級結構的主要因素是氫鍵；維持三級結構的主要因素是疏水鍵、離子鍵、氫鍵和范德華力等；維持四級結構的主要因素是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。（2）蛋白質變性分為可逆變性和不可逆變性兩類：有的蛋白質變性后如設法將變性劑除去，該變性蛋白尚能恢復其天然構象和生物學活性，這一現象稱為蛋白質的復性，又稱可逆變性，可逆變性一般只涉及蛋白質分子的四級結構和三級結構的變化，即疏水鍵、離子鍵、氫鍵和范德華力等被破壞；大多數蛋白質的可逆變性條件可能很復雜，許多蛋白質變性后空間結構破壞嚴重而不能復性，此種情況稱為不可逆變性，不可逆變性時二級結構也發生了變化，即氫鍵斷裂，破壞了肽鍵特定的排列，內部的一些非極性基團暴露到了分子表面，促進了蛋白質分子之間的相互結合而發生不可逆變性。8．蛋白質結構與功能的關系？[哈爾濱工業大學2007研]答：（1）蛋白質一級結構與功能的關系。①一級結構是空間構象的基礎。例如，RNase是由124氨基酸殘基組成的單肽鏈，分子中8個Cys的—SH構成4對二硫鍵，形成具有一定空間構象的蛋白質分子。在蛋白質變性劑和一些還原劑存在下，酶分子中的二硫鍵全部被還原，酶的空間結構破壞，肽鏈完全伸展，酶的催化活性完全喪失。當用透析的方法除去變性劑和巰基乙醇后，發現酶大部分活性恢復，所有的二硫鍵準確無誤地恢復原來狀態。若用其他的方法改變分子中二硫鍵的配對方式，酶完全喪失活性。這個實驗表明，蛋白質的一級結構決定它的空間結構，而特定的空間結構是蛋白質具有生物活性的保證。②蛋白質一級結構決定其高級結構，因此最終決定了蛋白質的功能。例如，84個氨基酸的胰島素原，胰島素原也沒活性，在包裝分泌時，A、B鏈之間的33個氨基酸殘基被切除，才形成具有活性的胰島素。③功能相似的蛋白質往往能顯示它們在進化上的親緣關系：比較不同來源的細胞色素C發現，與功能密切相關的氨基酸殘基是高度保守的，這說明不同種屬具有同一功能的蛋白質，在進化上來自相同的祖先，但存在種屬差異。不同種屬間的同源蛋白質一級結構上相對應的氨基酸差別越大，其親緣關系愈遠，反之，其親緣關系愈近。④許多疾病都是由于相關蛋白質結構異常引起的。基因突變導致蛋白質一級結構改變而產生的遺傳病。稱之為分子病。如鐮刀型貧血癥是由于血紅蛋白的β-亞基上的第六位氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，導致血紅蛋白的結構和功能的改變，其運輸氧氣的能力大大地降低，并且紅細胞呈鐮刀狀。所以，蛋白質一定的結構執行一定的功能。功能不同的蛋白質總是有著不同的序列；比較種屬來源不同而功能相同的蛋白質的一級結構，可能有某些差異，但與功能相關的結構也總是相同的。若一級結構變化，蛋白質的功能可能發生很大的變化。（2）蛋白質的空間結構與功能的關系。各種蛋白質都有特定的空間構象，而特定的空間構象又與它們特定的生物學功能相適應，蛋白質的結構與功能是高度統一的。例如，Hb與O2結合后，Hb的構象發生變化，這類變化稱為變構效應，即通過構象變化影響蛋白質的功能。像血紅蛋白這種具有變構效應的蛋白質稱為變構蛋白。血紅蛋白的這種變構效應能更有效地行使其運氧的生物學功能。9．蛋白質電泳基本原理及影響電泳速度的主要因素。[山東大學2006研]答：（1）蛋白質電泳基本原理。蛋白質是一種兩性電解質，它同時具有游離氨基和羧基。每種蛋白質都有它自己的等電點。等電點的高低取決于蛋白質的性質，在等電點時，蛋白質所帶的正負電荷相等。在pH大于等電點溶液中，羧基解離多，此時蛋白質帶負電荷，帶負電荷的蛋白質在電場中向正極移動。反之，在pH小于等電點的溶液中，氨基解離多，此時蛋白質帶正電荷，在電場中向負極移動。這種帶電質點在電場中向著帶異相電荷的電場移動，稱為電泳。帶電質點所以能在電場中移動以及具有一定的移動速度，取決于其本身所帶的電荷、電場強度、溶液的pH值、黏度以及電滲等因素。（2）影響電泳的因素。不同帶電質點在同一電場中的遷移率（或泳動度）不同，影響遷移率的因素有：①帶電質點的性質。顆粒所帶凈電荷的量，顆粒大小及形狀等。帶電荷越多，分子越小，泳動速度越快。②電場強度。電場強度是單位厘米的電位差。電場強度越大，帶電質點泳動速度越快。反之亦然。③溶液中pH值。溶液的pH值決定了帶電質點的解離程度，也決定了物質所帶電荷的多少。對蛋白質、氨基酸等兩性電解質而言，pH值離等電點越遠，顆粒所帶的電荷越多，電泳速度也越快。反之則越慢。蛋白質在酸性溶液中易變性，在偏堿溶液中比較穩定，所以蛋白質電泳大多用pH8.2～8.8的巴比妥或硼酸緩沖液，在這種pH中，血清蛋白一般都帶負電荷。④溶液的離子強度。溶液的離子強度越高，顆粒泳動速度越慢，反之越快。血清電泳一般最適宜離子強度在0.025～0.075之間。離子強度越低，緩沖液的電流下降，擴散現象嚴重，使分辨力明顯降低。離子強度太高，將有大量的電流通過瓊脂板，由此而產生的熱量使板中水分大量蒸發，嚴重時可使瓊脂板斷裂而導致電泳中斷。溶液中離子強度與溶液的濃度成正比。⑤電滲作用。電滲是在電場中液體對于固體支持物的相對移動。由于瓊脂中含有SO42－，帶負電荷，造成靜電感應致使附近的水帶正電荷，而向負極移動，所以電泳時有兩種力，即電泳力和電滲力。如果物質原來帶正電荷，向負極移動，則因電滲作用向負極移動得更快。如果物質向正極移動，所帶電荷少，電泳力抵不過電滲力，則也向負極移動，血清中的γ球蛋白就是如此。⑥吸附作用。即介質對樣品的滯留作用。它導致了樣品的拖尾現象而降低了分辨率。紙的吸附作用最大，醋酸纖維膜的吸附作用較小或無。⑦電泳時間，電泳時間與遷移率成正比。10．自然界的生物多種多樣，因而蛋白質的種類和功能也十分繁多，沒有蛋白質也就沒有生命，試述蛋白質的功能多樣性及其意義。[華東理工大學2007研]答：（1）構造、更新、修補功能：蛋白質是一切生命的物質基礎，是肌體細胞的重要組成部分，細胞在代謝中蛋白質的更新以及細胞分裂、個體成長都必須要蛋白質的供給和補充。各種因素造成細胞破損、組織創傷時，也需要蛋白質作為修補的原料。（2）催化、調節功能：物質代謝依靠生物催化酶。已知的二千多種酶的化學本質都是蛋白質。除酶以外，還需要一些調控物質來控制各種代謝途徑的相互配合，使其成為一個完整的生命活動過程。其中許多調控物質，如胰島素、生長素、胸腺素和多種促激素的化學本質也是蛋白質。（3）轉運、儲存功能：體內一些小分子物質和疏水性物質的轉運主要靠血液中特異的蛋白質來轉運的。肝臟中的鐵離子以鐵蛋白復合體的形式儲存。（4）運動、支持作用：生物體的一切活動都伴有肌肉的收縮和舒張，都是由肌動蛋白和肌球蛋白等相互作用來完成。皮膚、骨骼和肌腱的膠原纖維主要含有膠原蛋白，它具有強烈的韌性，從而保證這些組織的功能。（5）免疫、保護功能：生物體的免疫功能與抗體有關，而抗體是一類特異的球蛋白，對細菌、病毒和異體蛋白有高度的識別能力，并與之結合使其失活，從而保護生物體的正常機能狀態。（6）生長、繁殖功能：生物的生長、繁殖、遺傳和變異都與核蛋白有關。核蛋白是核酸和蛋白質組成的結合蛋白質，由組蛋白和阻遏蛋白來控制調節。（7）載體、受體：存在于生物膜上起著轉運物質和傳遞信息的蛋白質，載體將胞外物質送入胞內；受體將信息帶入胞內。（8）氧化供能功能：體內組織蛋白質分解為氨基酸后，經脫氨基作用生成α-酮酸，后者參加三羧酸循環氧化分解，釋放能量。11．今有以下四種蛋白質的混合物：（A）相對分子質量12000，pI10；（B）相對分子質量62000，pI4；（C）相對分子質量28000，pI7；（D）相對分子質量9000，pI5。若不考慮其他因素，當它們：（1）流過DEAE-纖維素陰離子交換柱，用緩沖液pH8.8和線性NaCl鹽梯度洗脫時；（2）流經SephadexG-75凝膠過濾柱時，這些蛋白質的洗脫順序如何？并簡單說明原因。[華南農業大學2009研]答：（1）在DEAE-纖維素陰離子交換柱層析中，蛋白質有不同的pI，在同一pH下，各種蛋白質所帶的電荷的種類和數量不同，因此與離子交換劑的吸附作用的強弱不同。帶負電荷少，吸附能力弱的先洗脫下來，帶負電荷多，吸附能力強的后洗脫下來，從而將蛋白質混合物分開，據此分析可知四種蛋白質的洗脫順序為：（A）、（C）、（D）、（B）。（2）在SephadexG-75凝膠過濾柱時，小顆粒（小分子質量）進入凝膠的孔內擴散，流動速度慢，后洗脫；大顆粒（大分子量）不進入凝膠的孔內，滑動速度快，先洗脫。據此分析可知四種蛋白質的洗脫順序為：（B）、（C）、（A）、（D）。12．球蛋白的四個結構層次。[中國科技大學2009研]答：球蛋白的四個結構層次：（1）一級結構，氨基酸序列，包含蛋白質全部的交給信息，決定其他不同層次的結構形式；（2）二級結構，包括多肽鏈主鏈肽段的規則構象及不規則構象。α-螺旋含量高的蛋白質，一般是緊密而穩定的，不易變化，所以活性部位不會位于α-螺旋區域。含β-折疊多的蛋白質，其構象的緊密程度及穩定性稍差一些，但它們的構象容易變化，有利于發揮蛋白質的生物功能；（3）超二級結構，充當三級結構的建筑塊；（4）結構域，每個結構域都是緊密裝配的，但結構域之間形成裂隙，以松散的單鏈相連；（5）三級結構，對于單鏈蛋白質，它就是分子本身的特征性立體結構；對于多鏈蛋白中，它就是亞基的立體結構；______（6）四級結構，許多相同或不同的球狀亞基，以非共價鍵聚集在一起，構成了高度有序的具有生物功能的寡聚體。13．比較蛋白質α-螺旋中的氫鍵和DNA雙螺旋中的氫鍵，并指出氫鍵在穩定這兩種結構中的作用。[鄭州大學2007研]答：蛋白質α-螺旋的穩定性是靠鏈內氫鍵維持的，是由每個氨基酸殘基的N—H于前面隔3個氨基酸的C＝O形成，肽鍵上所有的肽鏈都參與氫鍵的形成，故α-螺旋相當穩定。在DNA雙螺旋中：①穩定雙螺旋的最重要因素是堿基堆積力；②堿基配對的氫鍵，GC含量越多，DNA雙螺旋越穩定。在α-螺旋中，一個殘基上的羧基氧與旋轉一圈后的（該殘基后面）第四個殘基上的α-氨基中的氮形成氫鍵，這些在肽鏈骨架內原子間形成的氫鍵大致平行于該螺旋的軸，氨基酸側鏈伸向骨架外，不參與螺旋內的氫鍵形成。在雙鏈DNA中糖-磷酸骨架不形成氫鍵，相反在相對的兩條鏈中互補的堿基之間形成2個或3個氫鍵，氫鍵大致垂直于螺旋軸。在α-螺旋中，單獨的氫鍵是很弱的，但是這些鍵的合力穩定了該螺旋結構。尤其是在一個蛋白質的疏水內部，這里水不與氫競爭成鍵。在DNA中形成氫鍵的主要作用是使每一條鏈能作為另一條鏈的模板，盡管互補堿基之間的氫鍵幫助穩定螺旋結構，但在疏水內部堿基對之間的堆積對螺旋結構的穩定性的貢獻更大。在蛋白質多肽鏈的α-螺旋中，多肽主鏈上的第n個殘基的羧基氧與沿螺旋指向的第n＋4個殘基的酰胺基的氫之間形成氫鍵,這些氫鍵大體上與螺旋軸平行。殘基的側鏈從主鏈中生出，不出現在螺旋之內，不參與螺旋內的氫鍵形成。在DNA的雙螺旋中，氫鍵的形成不涉及糖-磷酸骨架，氫鍵是在兩個反向平行的多核苷酸的堿基對之間形成的，每個堿基對可形成兩個或三個氫鍵，氫鍵大體上與螺旋軸垂直。14．試總結對蛋白質進行分離及純化的相關技術。[西北大學2004研]答：根據蛋白質在溶液中的性質分離純化蛋白質的方法，包括：（1）根據蛋白質分子大小不同的純化方法有：透析、超濾、密度梯度離心、凝膠過濾；（2）利用溶解度差別的純化方法：等電點沉淀、蛋白質的鹽溶和鹽析、有機溶劑分級分離法；（3）根據蛋白質所帶電荷不同的純化方法：薄膜電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳、毛細管電泳、等電聚焦、層析聚焦、離子交換層析；（4）利用選擇性吸附的純化方法：羥基磷灰石層析、疏水作用層析；（5）利用對配體的特異性生物學親和力的純化方法：親和層析、免疫電泳；（6）高效液相層析和快速蛋白質液相層析。15．試述蛋白質分子構象變化與其活力之間的關系。[暨南大學2011研]答：蛋白質多種多樣的功能與各種蛋白質特定的空間構象密切相關，蛋白質的空間構象是其功能活性的基礎，構象發生變化，其功能活性也隨之改變。蛋白質變性時，由于其空間構象被破壞，故引