中山大学2014生物化学上历年考试习题总结

中⼭⼤学2014⽣物化学上历年考试习题总结
2005
1．酶为什么具有催化功能？（4分）
答：酶可以降低反应的活化能，使反应速度加快【2分】，降低活化能的因素有：（1）酶与底物的相互诱导结合产⽣结合能【1分】，包括反应物的商减少效应、脱溶剂效应、电⼦云的定向重排效应、酶对过渡态的稳定效应；（2）活性中⼼特殊基团的催化作⽤【1分】，包括酸碱催化、共键催化、⾦属离⼦催化等。

2．为什么糜蛋⽩酶（Chymotrypsin）属于丝氨酸蛋⽩⽔解酶家族？你还知道那些丝氨酸蛋⽩⽔解酶以及蛋⽩⽔解酶家族？（4分）
答：糜蛋⽩酶活性中⼼的Ser残基在蛋⽩质⽔解反应中起重要的催化作⽤【1】——酸碱催化和共价催化【1】。

其它丝氨酸蛋⽩酶如：trypsin （胰蛋⽩酶），elastase （弹性蛋⽩酶），subtilisin （枯草杆菌蛋⽩酶，thrombin（凝⾎酶），plasmin（⾎纤维蛋⽩溶酶）等【中英⽂皆可，写出两个以上给1分，写出1个给0.5分】。

其它蛋⽩⽔解酶家族：天冬氨酸（Asp）蛋⽩⽔解酶家族，光氨酸（Cys）蛋⽩⽔解酶家族，⾦属蛋⽩⽔解酶家族等【中英⽂皆可，写出两个以上给1分，写出1个给0.5分】。

3．酶为什么具有最适催化温度和pH值？（4分）
答：最适温度：温度的升⾼可以使任何化
学反应的速度加快【1分】；过⾼的
温度会使酶的构象变化，使酶的催化
能⼒降低【1分】，⽭盾双⽅的调和
使酶有⼀个最佳的催化温度。

最适pH值：酶的酸碱或共价催化需
要催化基团处于质⼦化或脱质⼦化
状态【1分】，对pH有依赖性；同
时pH的变化对稳定酶构象的相互作
⽤，特别是静电相互作⽤有较⼤影响
【1分】。

上述因素的综合，会使酶
有⼀个最佳的催化pH值。

4．糜蛋⽩酶的催化动⼒学曲线与肌红蛋
⽩的氧合曲线类似；天冬氨酸转氨甲
酰酶（ATCase）是⼀个变构酶，它的
催化动⼒学曲线是否与⾎红蛋⽩的氧
合曲线类似，为什么？（4分）
答：类似【2分】。

理由：ATCase和⾎红蛋⽩都属于寡聚体变构（别构）蛋⽩，它们包含多个与底物/效应物结合位点【1分】；某⼀结合位点与底物/效应物的结合通过构象变化会影响（加强或减弱）到其它位点与底物/效应物的结合（变构
效应）【1分】。

它们的催化或结合动⼒学不遵从Michaelis-Menten⽅程（双曲线），⼀般为S形曲线。

5．糜蛋⽩酶的⼀级结构及其激活过程如图所⽰，这个激活顺序能否颠倒？给出理由（4分）
答：不能颠倒【2分】。

理由：可能糜蛋⽩酶原上只暴露有胰蛋⽩酶的切割位点（⽔解），⽽糜蛋⽩酶的切割位点尚未暴露【1分】；当胰蛋⽩酶对糜蛋⽩酶原进⾏切割后，结构会发⽣调整变化，才暴露出糜蛋⽩酶（π-Chymotrypsin, α-Chymotrypsin）的切割位点【1分】。

6．对于⼈⼯酶（如环糊精）、核酶（RNA）、抗体酶、同⼯酶、以及具有催化功能的脂类分⼦集合体等具有明显区别的概念或对象，你能⽤什么基本原理将他们统⼀在―催化‖的旗帜下？给出理由（4分）
答：⽤酶的催化机理来统⼀【2分】。

理由：这些对象虽然属于不同物质类别或分⼦整体结构⼤不相同，但他们⼀定有能与他们各⾃的底物相结合的活性中⼼，通过各种效应（参见答1）来完成催化功能【2分】，因此，酶不⼀定是蛋⽩质，只要是能提供执⾏催化机理的有序基团集合（即活性中⼼）的物质（分⼦）结构，就具有酶的功能。

四、关于膜的组题
1．⽣物膜有哪些功能？（3分）
答：(1) 形成边界，使细胞与环境隔离【1分】；(2) 使细胞的内部结构分化，形成不同的功能分区【1分】；(3) 执⾏物质跨膜运输；(4) 执⾏对环境的信号转导；
(5) 细胞和细胞的直接通讯【后三点答出两点以上给1分，答出⼀点给0.5分】。

2．膜蛋⽩有哪些存在⽅式？（3分）
答：膜蛋⽩包括整合（跨膜）膜蛋⽩和外周膜蛋⽩【0.5分】。

跨膜蛋⽩包括span α-helix 和β-barrel两种形式【各0.5分】；外周蛋⽩与膜结合的⽅式有lipid linked，lipid bound，span-protein bound【各0.5分】。

3．列举细胞膜的物质运输⽅式并分类（5分）
答：
4．离⼦通道和泵的区别是什么？它们的⼯作是如何相关的？举例说明（5分）
答：区别：通道为被动运输，泵为主动运输【1分】；通道没有饱和性，泵有类似于酶与底物结合的饱和性【1分】。

⼯作相关：通道使跨膜离⼦梯度倾向于消失，⽽泵的作⽤使是建⽴跨膜离⼦梯度【1分】。

例如，细胞膜内K离⼦浓度⼤⼤⾼于膜外，⽽Na离⼦浓度正好与此相反，K离⼦通道和Na离⼦通道的开关产⽣静息电位和动作电位，使K 离⼦和Na离⼦浓度梯度趋于消失，⽽Na-K泵则逆着浓度梯度使K离⼦运⼊膜内，Na离⼦运出膜外，维持膜两侧的K离⼦和Na离⼦浓度梯度
五、关于信号转导的组题
1. ⽣物信号（Biosignaling）有那些基本特征？（2分）
答：Specificity 【0.5分】，amplification 【0.5分】，Desensitization/Adaptation 【0.5分】，Integration 【0.5分】
2. 描述GTP-结合蛋⽩（G-蛋⽩）活化和失活的调节机制（4分）
答：Ligand 同G蛋⽩偶联受体结合，G蛋⽩磷酸化，GDP变为GTP【1分】,α同βγ亚基分离，结合下游蛋⽩，发挥信号传导作⽤【1分】；当α亚基脱磷酸化，GTP 重新替换为GDP【1分】，α同βγ亚基重新结合，恢复循环初始状态【1分】
3. 以G-蛋⽩偶联受体为例，描述细胞信号转导的基本要素、途径和产⽣细胞应答的
机制（8分）
答：基本要素：受体【0.5分】，G蛋⽩【0.5分】，产⽣第⼆信使的酶【0.5分】，第⼆信使及相应下游蛋⽩【0.5分】；
途径及机制：以PKA途径为例：Ligand 同G蛋⽩偶联受体结合，G蛋⽩磷酸化，GDP变为GTP,α同βγ亚基分离，结合位于细胞膜上的腺苷酸环化酶（AC），活化后的AC催化AMP环化为CAMP，第⼆信使CAMP再活化PKC等蛋⽩激酶，进⼀步激活下游的信号传导途径，最终达到把信息传递给细胞质的⽬的蛋⽩或调节细胞核内⽬的基因表达的⽬的【5分】；当α亚基脱磷酸化，GTP重新替换为GDP，α同βγ亚基重新结合，恢复循环初始状态。

同时，细胞内多种脱磷酸化及其它修饰机制有效对信号的传递过程产⽣反馈和控制作⽤【1分】。

4. ⽣物分⼦之间的相互作⽤是由其⽴体结构所决定的（Stereo-specific），请从⼩⽣
物分⼦（small bio-molecules）的代谢和感觉系统（sensory systems）中各举⼀个例⼦说明（3分）
答：⼩⽣物分⼦的代谢（small bio-molecule）：氧与⾎红蛋⽩的结合是由其⽴体结构决定的，例如与之结构相似的⼀氧化碳也能竞争结合到⾎红蛋⽩上。

【1.5分】感觉系统（sensory system）：Rhodopsin（视紫红质），the photoreceptor in rod cell，changes structure from 11-cis-retinal into all-trans-retinal。

【1.5分】其它⼩⽣物分⼦的代谢（如糖代谢、离⼦通道等）、感觉系统中（如嗅觉、味觉）的例⼦举出⼀个各给1.5分。

5. 举⼀个简单的例⼦，说明细胞信号转导异常与疾病发⽣的关系（3分）
答：疾病名称【1分】；疾病简单描述【1分】；同信号转导异常的关系【1分】（例：编码Ras蛋⽩－⼀种⼩分⼦G蛋⽩的基因发⽣变异，细胞内信号传导途径改变，细胞增殖失去控制，往往是导致多种癌症发⽣的原因。

）
⽣物化学I（2006年秋季学期, A卷）
I.简答题（共25⼩题，每⼩题4分，超过50分以50分计⼊总分）
1．哪些标准氨基酸含两个⼿性碳原⼦？写出它们的Fisher投影式。

（4′）
2．为什么SDS变性电泳可以估算蛋⽩质的分⼦量？（4′）
3．Mass spectroscopy在⽣物⼤分⼦研究中有什么应⽤？（4′）
4． -Keratin、Collagen、Silk fibroin的⼆级结构和氨基酸组成有何特点？（4′）5．根据⼆级结构的组成和排列可将蛋⽩质结构分为哪些类型？（4′）
6．蛋⽩质in vivo条件下的折叠有哪些辅助因⼦？（4′）
7．蛋⽩质在与其他分⼦的相互作⽤中发挥作⽤，这种相互作⽤有何特点？（4′）8．哪些因素可以导致Hemoglobin与O2的亲和⼒增加？（4′）
9．图⽰抗体的⼀般结构（包括结构域及可能的⼆硫键）。

（4′）
10．构成肌⾁粗丝和细丝的蛋⽩分⼦有哪些，各有什么功能？（4′）
11．写出蛋⽩质氨基酸测序的基本步骤。

（4′）
12．什么是酶催化的过渡态理论？列出你所知道的⽀持证据？（4′）
13．酶的可逆抑制剂有⼏类？它们的抑制动⼒学各有何特点？（4′）
14．酶在体内的活性是如何受到调控的？（4′）
15．淀粉与纤维素的结构有何区别？（4′）
16．细胞膜表⾯的Glycoprotein和Glycolipid有哪些⽣物学功能？（4′）
17．细胞内的DNA可能会出现哪些异常结构，他们有什么⽣物学意义？（4′）18．膜脂的分类及其结构特点（4′）
19．⽣物膜的功能有哪些？（4′）
20．膜蛋⽩以哪些⽅式参与⽣物膜的构成？（4′）
21．图⽰secondary active transport，uniport，symport，antiport. （4′）22．Acetylcholine receptor通道是如何控制开关的？（4′）23．K＋离⼦通道是如何对通过的离⼦进⾏选择的？（4′）
24．膜电位是怎样控制Na＋通道开关的（可图⽰并说明）？（4′）
25．Ca2+泵和Na+-K+泵的异同点。

（4′）
I ．评分标准调整为：低于60分以实际分值计⼊总分，超过60分以60分计⼊总分。

每⼩题分值也作相应调整，具体情况见下。

【中英⽂答题均可】
1．苏氨酸 Thr 【1′】【2′】；异亮氨酸 Ile 【1′】【2′】
2．① SDS 能够与蛋⽩质结合，导致蛋⽩质变性。

不同蛋⽩质-SDS 复合物形状也相
似，都呈椭圆状；【2′】
③⼤量SDS 的负电荷消除了不同种类蛋⽩质间的电荷符号的差异，蛋⽩分⼦越
⼤结合的SDS 越多，各蛋⽩质-SDS 复合物的电荷密度（或荷质⽐）趋于⼀致；
【2′】
④⾃由电泳时，它们的泳动率基本相同，⽽在适宜浓度的聚丙烯酰胺凝胶介质
中电泳时，由于凝胶的分⼦筛效应，电泳迁移率就取决于蛋⽩质-SDS 复合物
的⼤⼩，也可以说是取决于蛋⽩质分⼦量的⼤⼩。

【2′】
3．① MS 可以很⾼精度地测定⽣物⼤分⼦的分⼦量；【2′】
②串联MS 可以⽤于DNA ；【2′】
③和蛋⽩质测序。

【2′】
4
56．① Chaperone proteins/Molecular Chaperone ；【1′】
② Isomerases 【1′】including protein disulfide isomerase (PDI)【1′】and Peptidyl
prolyl isomerases (PPI)【1′】
7．① Reversible ；【1′】
② Structural complementary 【1′】＆ specific ；【1′】
③ Structural dynamicness 【1′】
8．①氧分压升⾼；【1′】
② pH 值升⾼【1′】；
③ BPG 浓度降低【1′】；
9．【6′】
① “Y ”字型，轻链（L ）重链（H ）【2′】
②不变区（C ）可变区（V ）【2′】；
③⼆硫键位置和数量正确【2′】；
10．① Myosinmolecule （肌球蛋⽩分⼦），构成粗肌丝，分⼦头部有ATP 结合位点和肌动蛋⽩结合位点；【2′】
② Actin molecule （肌动蛋⽩分⼦），构成细肌丝主体；【2′】
③ Tropomyosin molecule （原肌球蛋⽩分⼦），覆盖或暴露细肌丝上肌球蛋⽩分
⼦的结合位点；【2′】
④ Troponin molecule （肌钙蛋⽩分⼦），与原肌球蛋⽩分⼦相连，通过与钙离⼦
结合调控粗丝和细丝的结合与解离。

【2′】
11．
12．①酶与反应过度态结构的契合程度⾼于酶与底物的契合程度；【3′】
②证据：对底物结构的修饰对Km 改变较⼩⽽Kcat 改变较⼤；【1′】
过度态类似物与酶的亲和⼒显著⾼于底物与酶的亲和⼒；【1′】
抗体酶的成功.【1′】
13．① Competitive inhibitor （竞争性抑制剂）【1′】，抑制剂浓度增加测得的Km 值增加，但Vmax 不变；【1′】
② Uncompetitive inhibitor （反竟争性抑制剂）【1′】，抑制剂浓度增加，测得的
Km 值和Vmax 都减⼩；【1′】
③ Mixed inhibitor （混合性抑制剂）【1′】，抑制剂浓度增加，Km 值增加但Vmax
减⼩；【1′】
④ Noncompetitive inhibitor （⾮竞争性抑制剂）【1′】，是混合性抑制剂的特殊类
型，抑制剂浓度增加，Vmax 减⼩但Km 值不变。

【1′】
14．① Allosteric regulation （变构调节）；【1′】
② Covalent mo dification （共价修饰）；【1′】
③ Proteolytic cleavage （⽔解激活）；【1′】
④ Gene regulation: changing the amount of specific enzymes 【1′】。

15．①淀粉的单体为α-D-glucose 【1′】，通过α(1→4)糖苷键连接【1′】，其三维结构
为螺旋型【1′】；
②纤维素的单体β-D-glucose 【1′】，通过β(1→4)糖苷键连接【1′】，其三维结构
为直线型【1′】。

16．【列举⼀项给⼀分，不超过4分】细胞表⾯的Glycoprotein 和Glycolipid 上的糖
链可能是：病毒的受体；毒素的受体；细胞黏附分⼦；抗原……
17．Z-DNA 【1′】，triple helix 【1′】，tetraplex 【1′】；与replication, recombination, transcription
启动和调节有关【1′】。

Step1: Analysis of aa composition ；【1′】
Step2: Breaking disulfide bonds if existing ；【1′】 Step3: Cleaving large peptide into small ；【1′】 Step4: Sequencing of the small peptides ；【1′】 Step5: Ordering the small peptides ；【1′】
Step6: Locating disulfide bonds if existing.【1′】
18．【列出脂的种类3分，指出脂的⾻架结构给3分】
19．①Boundary ＆permeability；【1′】
②Organization ＆localization of function；【1′】
③Transport process；【1′】
④Signal transduction；【1′】
⑤Cell-to-cell communication【1′】
20．①Peripheral membrane proteins【1′】：lipid linked【0.5′】，lipid bound【0.5′】，protein bound【0.5′】；
②Integral membrane proteins【1′】：single span α-helix【0.5′】，multispan α-helix
【0.5′】，β-barrel【0.5′】。

21．secondary active transport【2′】，uniport【1′】，symport【1′】，antiport【1′】.
22．【5′】
⽂字叙述亦可23．【5′】
⽂字叙述亦可24．【5′】
⽂字叙述亦可
25．相同点：跨膜蛋⽩【0.5′】，消耗ATP【0.5′】，磷酸化【0.5′】，饱和性【0.5′】；
不同点：Ca2+泵为uniport【0.5′】，Na+-K+泵为uniport【0.5′】。

II~IV题评分标准调整为：低于20分以实际分值计⼊总分，超过20分以20分计⼊总分，具体情况见下。

【中英⽂答题均可】
II．答案要点
1．30％硫酸铵沉淀，离⼼取上清，上清中主要蛋⽩为protein1、2、3和β-galactosidase；
【2′】
2．45％硫酸铵沉淀，离⼼去上清留沉淀，沉淀中主要蛋⽩为protein1和β-galactosidase；
【2′】
3．溶解沉淀，脱盐，浓缩，凝胶过滤层析，收集最先流出组分，主要蛋⽩为β-galactosidase；【2′】
4．将步骤3得到的样品（pH7）进⾏离⼦交换层析（阴离⼦交换树脂，NaCl梯度洗脱）；【2′】
5．对步骤4得到的各组分进⾏SDS-PAGE变性电泳，根据分⼦量鉴定各组分及纯度。

如有必要可重复3/4 【2′】
如没有步骤1扣1分，步骤3和2颠倒扣1分
III. You are working on a compound as a potential drug that inhibits an overproduced enzyme whose uncontrolled activity leads to uncontrolled cell proliferation (cancer). A steady-state kinetic analysis of the enzyme-catalyzed reaction was carried out, with velocities measured as a function of the concentration of the substrate in the absence and in the presence of 10 nM inhibitor. The results of the kinetics experiment are plotted for you below. Please answer the following questions. (10 pts)
1. What type of inhibitor is this compound (be as specific as you can)? Show the diagram of the
inhibitor ’s mechanism (by E denoting enzyme, S denoting substrate, I denoting inhibitor; for
example:
). 2. Calculate the K m , K cat in the absence of inhibitor and K m app , K cat app in the presence of inhibitor
(app denoting apparent. The total concentration of enzyme is 2nM).
3. Calculate the inhibitor constant K I .
III ．答案要点
1．① Noncompetitive inhibitor ，a special mixed inhibitor 【1pts 】
②【2pts 】
2．K m ＝ 1/0.8 ＝ 1.25 µM 【1pt 】
K cat ＝ V max /[E] ＝ 1/（2×10－6）＝ 5×105 mM/s 【1pt 】
K m app ＝ 1.25 µM 【1pt 】
K cat app ＝（1/4）/ （2×10－6）＝ 1.25×105 mM/s 【1pt 】
3．＝ (1＋[I]/K I ) ＝ V max / V max app 【1pt 】
K I ＝ [I]/( V max / V max app －1) ＝ 10×10－6/（4－1）＝ 3.3×10－6 mM 【2pts 】
IV. Lysozyme destroys the cell wall of bacteria by catalyzing the hydrolysis of 1,4-β-linkages between
N-acetylmuramic acid (NAM) and N-acetyl-D-glucosamine (NAG) residues in a peptidoglycan. Six hexoses of the substrate fit into the active site of lysozyme, a deep cleft across part of the globular protein surface this cleft. Figure A shows the hydrolytic process of 1,4-β-linkages between NAM and NAG and figure B shows the pH-activity profile of lysozyme. Please answer the following questions
1. What can you talk about the figure B in accord with the enzymatic mechanism?
2. What can you talk about the figure C in accord with the enzymatic mechanism?
3. calculate the ratio of the enzyme molecules which really work at pH 3.8, 5.2, 6.6 to all enzyme
molecules, and explain figure B according to your calculation (pH = pKa + lg([A-]/[HA])；pKa Glu = 5.9, pKa Asp = 4.5；
102.1≈126，100.7≈5).
B A
Figure A
Figure C
Figure B
Figure
IV．答案要点
1．酶与底物的相互诱导结合产⽣结合能，使反应的活化能降低：包括反应物的商减少效应、脱溶剂效应、电⼦云的定向重排效应、酶对过渡态的稳定效应；【4′】
2．该反应过程包括酸（GLu35）碱（Asp52）催化和共价催化（Asp52）；【4′】
3．①pH3.8【3′】
lg([Asp-]/[HAsp]) ＝pH – pKa ＝3.8– 4.5 = -0.7，[Asp-]/[HAsp] ＝1/5
起碱作⽤的Asp所占⽐例
[Asp-] /（[HAsp]＋[Asp-]）＝[Asp-]/（5[Asp-]＋[Asp-]）＝1/6
同理，lg([Glu-]/[HGlu]) ＝3.8 – 5.9 ＝-2.1，[Glu-]/[HGlu] ＝1/126
起酸作⽤的Glu所占⽐例
[HGlu]/（[HGlu]＋[Glu-]）＝[HGlu]/（[HGlu]/126＋[HGlu]）＝126/127
真正能⼯作的酶分⼦⽐例＝（1/6）×（126/127）≈16.5%
②pH5.2【3′】
类似①的计算，此时真正能⼯作的酶分⼦⽐例＝（5/6）×（5/6）≈69.4%
③pH 6.6【3′】
类似①的计算，此时真正能⼯作的酶分⼦⽐例＝（126/127）×（1/6）≈16.5%
此计算说明，反应体系pH值的变化影响作为催化基团GLu35和Asp52的解离状态，从⽽影响酸碱催化和共价催化。

要使溶菌酶保持⾼活性，需要⼀个恰当的pH值—所谓最佳催化pH值【3′】。

⽣物化学I（2010年秋季学期, A卷）
1.简述胶原蛋⽩和蚕丝蛋⽩在氨基酸组成、结构、功能⽅⾯的特点（7分）
要点：
2.简述淀粉和纤维素的单糖组成、结构和功能特点。

（6分）
3.简述构成⽣物膜的脂的种类和结构特点。

（7分）
4.简述Sanger DNA测序的原理?给出⼀个实现该⽅法⾃动化的⽅案？（7分）
(1)4种同位素标记的双脱氧核苷酸（ddNTP）分别加⼊4个测序反应体系中，ddNTP将随机在某个碱基终⽌聚合酶对测序引物（新⽣DNA 链）的延伸，每个反应体系中产⽣⼀系列⼤⼩不同的单链DNA分⼦，4个反应体系总和起来看，⼤⼩不同的单链DNA分⼦之间只相差1个碱基。

然后，4个反应体系的产物在各⾃独⽴的泳道进⾏⾼分辨的PAGE电泳分离，从电泳PAGE胶上读出我们需要的序列。

(2)⾃动化⽅案1：将4种双脱氧核苷酸（ddNTP）标记上4种不同的荧光基团，在⼀个反应体系中完成测序反应，产物在进⾏⾼分辨PAGE电泳分离的同时使⽤激光激发和荧光探测，直接记录出电泳条带的顺序即碱基顺序；【4分】
⾃动化⽅案2：将4种不同的荧光基团标记在测序引物上，与经典Sanger⽅法相同分为4个反应体系，这样，4种ddNTP分别与4中荧光标记的引物应，也相当于知道了某终⽌ddNTP的颜⾊。

之后的检测与⽅案1相同。

5.简述离⼦交换层析和凝胶过滤层析的原理。

（7分）
（1）离⼦交换层析：固定相由带负电（阴离⼦）或正电（阳离⼦）的介质（如树脂或纤维素）组成，依据流动相中的组分离⼦与固定相离⼦
的结合⼒⼤⼩的差别⽽进⾏分离；带正电荷的固定相表⾯发⽣不同的阴离⼦交换，称为阴离⼦交换层析树脂；带负电荷的固定相表⾯发⽣不同的阳离⼦交换，称为阳离⼦交换层析。

（4分）
（2）凝胶过滤层析：固定相为多孔凝胶，孔径⼤⼩不⼀；分离样品分⼦的⼤⼩不⼀，⼤的不进⼊孔内直接下来，速度最快；中等⼤⼩的进⼊⼤孔中，下来速度较慢；⼩的则进⼊⼤⼩孔中，下来速度最慢；因此凝胶层析⼜称分⼦筛过滤、排阻层析等。

（3分）
6.简述⾻骼肌收缩的分⼦机制。

（10分，不必描述结构细节）
答案要点：（围绕以下两点展开，主要展开第2点）
（1）粗肌丝由肌球蛋⽩分⼦构成，分⼦头部有ATP结合位点和肌动蛋⽩结合位点，细肌丝主体由肌动蛋⽩分⼦构成；
（2）肌球蛋⽩分⼦没有与ATP结合时，其肌动蛋⽩结合位点与肌动蛋⽩结合，当肌球蛋⽩结合ATP时，其与肌动蛋⽩解离。

7.下图为某蛋⽩质飘带模型在三个不同⾓度的视图，回答：（1）该蛋⽩有⼏个α螺
旋和⼏个β折叠？（2）什么氨基酸残基在标有数字之处出现的概率⾼？（3）如果该蛋⽩的分⼦量为5500，它⼤概含多少个氨基酸残基？（4）肽键可在纯⽔中稳定约1000年，你如何使⽤该蛋⽩在24⼩时内验证这个结论？（12分）
（1）1α螺旋和1β折叠；
（2）1，2处出现疏⽔氨基酸残基概率⾼（因在蛋⽩质内部）；3，4处出现亲⽔氨基酸残基概率⾼（因在蛋⽩质外部）；5处Gly、Pro残基出现的概率⾼（因在β转⾓处）；6处Glu 或Asp残基出现概率⾼（因在α螺旋的N端）；7处Lys 或Arg或His残基出现概率⾼（因在α螺旋的C 端）；
（3）氨基酸残基的平均分⼦量为110，所以该蛋⽩含5500/110=50个氨基酸残基；（4）肽键在纯⽔中稳定约1000年，说明在24⼩时内观察到1个肽键⽔解的概率为1/（1000×365）；要想⽤该蛋⽩（1分⼦含49个肽键）来验证，在24⼩时内使“观察到⾄少1个肽键⽔解”成为“必然”事件，所需肽键数⽬>>1000×365，则应该保证纯⽔中该蛋⽩的量为>>1000×365/49个分⼦。

8.为什么酶能降低反应的活化能？糜蛋⽩酶底物类似物的结构及其酶动⼒学参数
如下图，为什么它们⽀持酶的过渡态理论？你有什么⽅法可以获得⼀个蛋⽩质，使它具有很好的酶活性？（12）
（1）酶与底物的相互诱导结合产⽣结合能，包括反应物的商减少效应、脱溶剂效应、电⼦云的定向重排效应、酶对过渡态的稳定效应；以及活性中⼼特殊基团的催化作⽤，包括酸碱催化、共价催化、⾦属离⼦催化等；
（2）K m虽然不是解离常数，不能完全等价于酶与底物的亲和⼒，但可以部分反映酶与底物亲和⼒的情况，在底物结构出现明显变化并与天然底物越来越接近时（A→B→C），K m并没有明显增加；K cat反映酶与反应的过度态契合程度，即酶与过渡态结构契合程度⾼会增加过渡态的稳定性，降低活化能⽽增加反应速度（K cat），⽽过渡态结构与底物结构正相关，越正确的底物其过渡态结构也越正确，反应的K cat也越⼤，符合本实验的数据。

上诉分析符合“酶与过渡态结构的契合程度⾼于与底物的契合程度”命题，不符合它的相反命题“酶与底物的契合程度⾼于与过渡态结构的契合程度”。

【还有第三个命题----“酶与过渡态结构的契合程度等于与底物的契合程度”，如果这样，酶不会降低反应的活化能，增加反应速度】；
（3）寻找该反应过渡态的类似物，以它为抗原免疫动物制作抗体，在获得的抗体中有可能筛选到具有该酶活性的抗体，即抗体酶。

9.根据下图说明葡萄糖在⼩肠被吸收进⼊⾎液循环的机制（12分）
不能将本题答成看图说话，把图简单翻译成⽂字。

（1）⼩肠绒⽑上⽪细胞中的葡萄糖浓度⾼于⼩肠肠腔中的葡萄糖浓度，葡萄糖从肠道进⼊⼩肠绒⽑上⽪细胞逆浓度梯度⽽⾏，必然消耗能量，是主动运输。

这个主动运输的能量来⾃于Na离⼦从肠腔到⼩肠绒⽑上⽪细胞内的从⾼到
低的浓度梯度，两者的藕合由⼩肠绒⽑上⽪细胞Apical⾯的symport转运体
完成；
（2）⼩肠绒⽑上⽪细胞中的葡萄糖浓度⾼于⼩肠⽑细⾎管⾎液中的葡萄糖浓度，葡萄糖从⼩肠绒⽑上⽪细胞顺浓度梯度进⼊⾎液，不消耗能量，是被动运输，由⼩肠绒⽑上⽪细胞Basal⾯的葡萄糖转运体完成；
（3）为了维持⼩肠绒⽑上⽪细胞中的Na离⼦浓度低于⼩肠肠腔中的Na离⼦浓度，在⼩肠绒⽑上⽪细胞Apical⾯上的Na-K泵消耗ATP，不断将Na离⼦从⼩肠绒⽑上⽪细胞泵⼊⾎液（同时泵⼊K离⼦），这是主动运输；
（4）Basal⾯的Na-K泵是⼀级主动运输，Apical⾯的Na-Glucose Symport是⼆级主动运输，两者联合完成葡萄糖的吸收。

因此整个过程是消耗ATP的主动运输。

10.请以G蛋⽩偶联受体为例，说明：（a）细胞信号转导的主要特征；（b）细胞信
号转导的基本要素、途径和产⽣细胞应答的机制；（c）GTP-结合蛋⽩（G－蛋⽩）的特征及其活化和失活的调节机制（可⽤图⽰说明）（每⼩题4分，最多12分）
（1）主要特征：Specificity，amplification，Desensitization/Adaptation，Integration；
（2）基本要素：受体，G蛋⽩，产⽣第⼆信使的酶，第⼆信使及相应下游蛋⽩；
途径及机制：以PKA途径为例：Ligand 同G蛋⽩偶联受体结合，G蛋⽩磷
酸化，GDP变为GTP,α同βγ亚基分离，结合位于细胞膜上的腺苷酸环化酶（AC），活化后的AC催化AMP环化为CAMP，第⼆信使CAMP再活化PKC 等蛋⽩激酶，进⼀步激活下游的信号传导途径，最终达到把信息传递给细胞
质的⽬的蛋⽩或调节细胞核内⽬的基因表达的⽬的；
（3）Ligand 同G蛋⽩偶联受体结合，G蛋⽩磷酸化，GDP变为GTP,α同βγ亚基分离，结合下游蛋⽩，发挥信号传导作⽤；当α亚基脱磷酸化，GTP重新替换为GDP，α同βγ亚基重新结合，恢复循环初始状态。

11.简述什么是细胞周期及其时相？举⼀个简单的例⼦，说明细胞信号转导异常与疾
病发⽣的关系及其机制（8分）
细胞周期及其时相:细胞周期（cell cycle)是指细胞从前⼀次分裂结束起到下⼀次分裂结束为⽌的活动过程，分为间期与分裂期两个阶段；间期⼜分为三期、即DNA 合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）与DNA合成后期（G2期）; 细胞的有丝分裂（mitosis）需经前、中、后，末期，是⼀个连续变化过程，由⼀个母细胞分裂成为两个⼦细胞。

肿瘤细胞信号转导的改变是多成分、多环节的。

肿瘤早期的信号转导异常与肿瘤细胞的⾼增殖、低分化、凋亡减弱有关。

⽽晚期则是控制细胞粘附和运动性的信号转导异常，导致肿瘤细胞具有转移性。

其中可引发肿瘤过度增殖的信号转导异常为：①促细胞增殖的信号转导通路过强，如⾃分泌或旁分泌的⽣长因⼦产⽣增多、某些⽣长因⼦受体过度表达或受体组成型激活、细胞内的信号转导成分如⼩ G 蛋⽩Ras 的突变导致 Ras 持续性激活等；②抑制细胞增殖的信号转导过弱等，如 TGFα信号转导障碍，结果导致肿瘤增殖失控。

细胞信号转导分⼦异常既可以作为疾病的直接原因，引起特定疾病的发⽣，如基因突变所致的 LDL 受体质和量的改变能引起家族性⾼胆固醇⾎症；亦可促进疾病的发展，如⾼⾎压导致的信号转导异常与⾼⾎压⼼肌肥厚的发⽣有关。

某些信号转导蛋⽩的基因突变或多态性虽然并不能导致疾病，但它们在决定疾病的严重程度以及疾病对药物的敏感性等⽅⾯起重要作⽤。

细胞信号转导异常可以局限于单⼀成分( 如特定受体) 或某⼀环节 ( 如某些遗传病 ) ，亦可同时或先后累及多个环节甚⾄多条信号转导途径，造成调节信号转导的⽹络失衡 ( 如肿瘤 ) 。

⽣物化学I（2007年秋季学期, A卷）
I.填空题（共15⼩题，每⼩题2分，共30分）
1.pK1、pK2、pK R分别代表氨基酸的α羧基、α氨基和侧链基团的解离情况，则Lys的pI＝
(pK2+pK R)/2 ，Glu的pI＝(pK1+pK R)/2. .
2.维持蛋⽩质⾼级结构的⾮共价作⽤⼒包括氢键、范德华⼒、疏⽔相互作⽤、静电相互
作⽤（或盐键）等.
3.根据蛋⽩质的⼆级结构组成，可将其分为all β、all α、α+β、α/β四类.
4.α⾓蛋⽩的⼆级结构是α螺旋（或α-helix），含有⼤量带疏⽔侧链的氨基酸；同时，
α⾓蛋⽩还含有丰富的极性侧链氨基酸半胱氨酸（Cys）.
5.蛋⽩质体内折叠需要的辅助分⼦有分⼦伴侣、⼆硫键异构酶（PDIase或PDI）、
肽基脯酰异构酶（或PPIase或PPI）等.
6.被解析晶体结构的第⼀个蛋⽩是肌红蛋⽩（myoglobin），其辅基是⾎红素
（heme）.
7.在抗体基本结构的标⽰中，H和L代表H—重链，L—轻链，V和C代表C—不
变区，V—可变区.
8.⽣物⼤分⼦结构测定的主要⽅法有X射线晶体衍射（或X-ray，X-ray crystallography等）；
核磁共振（或NMR等）、电⼦显微镜等.
9.酶在体内的活性调节⽅式有变构/别构调节（Allosteric regulation）、共价修饰调节
（Covalent modification）、酶的切割激活等.
10.列举两个蛋⽩⽔解酶家族Ser蛋⽩⽔解酶家族，Asp蛋⽩⽔解酶家族，Cys蛋⽩⽔解酶
家族等、.
11.糖原和淀粉由葡萄糖通过α(1-4) 糖苷键连接；纤维素由葡萄糖通过β(1-4)
糖苷键连接.
12.寡糖与蛋⽩的O连接指与Ser或Thr的侧链羟基O连接，N连接指与Asn的侧链
酰胺基上的N连接；
13.指⽰某段DNA处于功能活动状态的特殊结构有Z-DNA、三股链（triple helix）四股链
（etraplex）等.
14.在Sanger法DNA⾃动测序中，荧光基团可以标记在双脱氧核苷酸（ddNTP）上或
标记在引物的5’端（只写引物也给分）上.
15.结构性脂类包括磷脂、糖脂和固醇（Cholesterol），有些磷脂、糖脂的⾻架不是⽢油
⽽是神经鞘氨醇（sphingosine），因此这部分脂⼜被称为鞘脂.
II. 简答题（每⼩题6分，共30分，1-5题选做3题，6-9题选做2题）
1.有那些氨基酸残基在蛋⽩质功能中发挥重要作⽤？列举三例.
Ⅰ.Ser，Thr，Tyr，His，Lys，Arg，Glu，Asp，Gln，Asn，Cys
Ⅱ. 寡（多）糖与蛋⽩的O连接和N连接；作为酶酸碱催化中的质⼦供体或受体；蛋⽩质磷酸化等
每例3分，所举例⼦必须类型不同，说明较完整，且能体现侧链基团在蛋⽩质功能中的作⽤。

如His，Asp，Ser，Glu等的侧链基团在酶的机理中的酸碱催化及共价催化作⽤，Ser，Thr等在蛋⽩质磷酸化⽅⾯的作⽤，糖蛋⽩中的N连接和O连接等。

每例说明⽋完整的给2分。

对于⽐较牵强的举例，不给分或每例可酌情给1分。

2.为什么酶能降低反应的活化能？
酶可以降低反应的活化能，使反应速度加快【1′】，降低活化能的因素有：
（1）酶与底物的相互诱导结合产⽣结合能【1′】，包括反应物的商减少效应、脱溶剂效应、电⼦云的定向重排效应、酶对过渡态的稳定效应【2′】；
(2) 活性中⼼特殊基团的催化作⽤【1′】，包括酸碱催化、共价催化、⾦属离⼦催化等【1′】
3.解释Ach受体通道的⼯作机制（可结合草图说明）.。