《生物物理技术(修订版)》期末考试试题与答案
【精品】生物物理学课后习题及答案详解袁观宇编著
第一章1为何蛋白质的含氮量能表示蛋白质相对量？实验中又是如何依此原理计算蛋白质含量的？2.答：因为蛋白质中氮的含量一般比较恒定,平均为16%.这是蛋白质元素组成的一个特点，也是凯氏定氮测定蛋白质含量的计算基础。
蛋白质的含量计算为：每克样品中含氮克数×6。
25×100即为100克样品中蛋白质含量（g%）。
（P1）3.蛋白质有哪些重要的生物学功能?蛋白质元素组成有何特点？4.答：蛋白质是生命活动的物质基础，是细胞和生物体的重要组成部分。
构成新陈代谢的所有化学反应，几乎都在蛋白质酶的催化下进行的，生命的运动以及生命活动所需物质的运输等都需要蛋白质来完成.蛋白质一般含有碳、氢、氧、氮、硫等元素，有些蛋白质还含有微量的磷、铁、铜、碘、锌和钼等元素.氮的含量一般比较恒定,平均为16%。
这是蛋白质元素组成的一个特点。
（P1)5.组成蛋白质的氨基酸有多少种?如何分类？6.答：组成蛋白质的氨基酸有20种。
根据R的结构不同，氨基酸可分为四类，即脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环族氨基酸、杂环亚氨基酸。
根据侧链R的极性不同分为非极性和极性氨基酸,极性氨基酸又可分为极性不带电荷氨基酸、极性带负电荷氨基酸、极性带正电荷氨基酸。
（P5）7.举例说明蛋白质的四级结构.答：蛋白质的四级结构含有两条或更多的肽链,这些肽链都成折叠的α—螺旋。
它们相互挤在一起,并以弱键互相连接,形成一定的构象。
四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为亚基。
亚基通常由一条多肽链组成，有时含有两条以上的多肽链,单独存在时一般没有生物活性。
以血红蛋白为例：P11—12。
5、举例说明蛋白质的变构效应。
蛋白质的变构效应：当某种小分子物质特异地与某种蛋白质结合后，能够引起该蛋白质的构象发生微妙而有规律的变化，从而使其活性发生变化，P13。
血红蛋白（Hb）就是一种最早发现的具有别构效应的蛋白质，它的功能是运输氧和二氧化碳,运输氧的作用是通过它对O2的结合与脱结合来实现.Hb有两种能够互变的天然构象，一种为紧密型T，一种为松弛型R。
大学生物科学专业《大学物理（下册）》期末考试试卷 附答案
大学生物科学专业《大学物理（下册）》期末考试试卷附答案姓名：______ 班级：______ 学号：______考试须知：1、考试时间：120分钟，本卷满分为100分。
2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。
一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、一长为的均匀直棒可绕过其一端且与棒垂直的水平光滑固定轴转动。
抬起另一端使棒向上与水平面呈60°，然后无初转速地将棒释放，已知棒对轴的转动惯量为，则(1) 放手时棒的角加速度为____；(2) 棒转到水平位置时的角加速度为____。
（）2、在热力学中，“作功”和“传递热量”有着本质的区别，“作功”是通过__________来完成的; “传递热量”是通过___________来完成的。
3、一维保守力的势能曲线如图所示，则总能量为的粒子的运动范围为________；在________时，粒子的动能最大;________时，粒子的动能最小。
4、动方程当t=常数时的物理意义是_____________________。
5、一个力F作用在质量为 1.0 kg的质点上，使之沿x轴运动．已知在此力作用下质点的运动学方程为 (SI)．在0到4 s的时间间隔内， (1) 力F的冲量大小I =__________________． (2) 力F对质点所作的功W =________________。
6、一弹簧振子系统具有1.OJ的振动能量，0.10m的振幅和1.0m／s的最大速率，则弹簧的倔强系数为_______，振子的振动频率为_______。
7、一长直导线旁有一长为，宽为的矩形线圈，线圈与导线共面，如图所示. 长直导线通有稳恒电流，则距长直导线为处的点的磁感应强度为___________；线圈与导线的互感系数为___________。
8、一质点沿半径R=0.4m作圆周运动，其角位置，在t=2s时，它的法向加速度=______，切向加速度=______。
大学生物科学专业《大学物理（二）》期末考试试卷 含答案
大学生物科学专业《大学物理（二）》期末考试试卷含答案姓名：______ 班级：______ 学号：______考试须知：1、考试时间：120分钟，本卷满分为100分。
2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。
一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、刚体绕定轴转动时，刚体的角加速度与它所受的合外力矩成______，与刚体本身的转动惯量成反比。
（填“正比”或“反比”）。
2、静电场中有一质子(带电荷) 沿图示路径从a点经c点移动到b点时，电场力作功J．则当质子从b点沿另一路径回到a点过程中，电场力作功A＝___________；若设a点电势为零，则b点电势＝_________。
3、质量为的物体，初速极小，在外力作用下从原点起沿轴正向运动，所受外力方向沿轴正向，大小为。
物体从原点运动到坐标为点的过程中所受外力冲量的大小为_________。
4、将热量Q传给一定量的理想气体：（1）若气体的体积不变，则热量转化为_____________________________。
（2）若气体的温度不变，则热量转化为_____________________________。
（3）若气体的压强不变，则热量转化为_____________________________。
5、均匀细棒质量为，长度为，则对于通过棒的一端与棒垂直的轴的转动惯量为_____，对于通过棒的中点与棒垂直的轴的转动惯量_____。
6、一平面余弦波沿Ox轴正方向传播，波动表达式为，则x = -处质点的振动方程是_____；若以x =处为新的坐标轴原点，且此坐标轴指向与波的传播方向相反，则对此新的坐标轴，该波的波动表达式是_________________________。
7、如图所示，轴沿水平方向，轴竖直向下，在时刻将质量为的质点由a处静止释放，让它自由下落，则在任意时刻，质点所受的对点的力矩＝________ ；在任意时刻，质点对原点的角动量=_____________。
大学生物科学专业《大学物理(一)》期末考试试卷B卷 含答案
姓名班级学号………密……….…………封…………………线…………………内……..………………不…………………….准…………………答….…………题…大学生物科学专业《大学物理（一）》期末考试试卷B卷含答案考试须知：1、考试时间：120分钟，本卷满分为100分。
2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。
3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在密封线内答题，否则不予评分。
一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、一质量为0.2kg的弹簧振子, 周期为2s,此振动系统的劲度系数k为_______ N/m。
2、质量为m的物体和一个轻弹簧组成弹簧振子，其固有振动周期为T．当它作振幅为A的自由简谐振动时，其振动能量E＝__________。
3、一个力F作用在质量为 1.0 kg的质点上，使之沿x轴运动．已知在此力作用下质点的运动学方程为 (SI)．在0到 4 s的时间间隔内， (1) 力F的冲量大小I=__________________． (2) 力F对质点所作的功W =________________。
4、一质点作半径为0.1m的圆周运动，其运动方程为：（SI），则其切向加速度为＝_____________。
5、四根辐条的金属轮子在均匀磁场中转动，转轴与平行，轮子和辐条都是导体，辐条长为R，轮子转速为n，则轮子中心O与轮边缘b之间的感应电动势为______________，电势最高点是在______________处。
6、真空中有一半径为R均匀带正电的细圆环，其电荷线密度为λ，则电荷在圆心处产生的电场强度的大小为____。
7、若静电场的某个区域电势等于恒量，则该区域的电场强度为_______________，若电势随空间坐标作线性变化，则该区域的电场强度分布为 _______________。
8、两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线1、2，相距为d，其电荷线密度分别为和如图所示，则场强等于零的点与直线1的距离a为_____________ 。
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《生物物理技术（修订版）》期末考试试题与答案第一章总论1.什么是生物物理学？答：从物理学的角度来研究生命过程,即主要应用物理学方法研究生物的基本结构和性能、物理过程和物化过程的本质,以及物理因素对机体的作用等的学科。
2.生物物理学包含的分支学科（主要内容）有哪些？答：分子生物物理、膜与细胞生物物理、感官与神经生物物理、生物控制论与生物信息论、理论生物物理、光生物物理、辐射生物物理、生物力学与生物流变学、生物物理仪器与技术。
3.什么是生物物理技术？答：技术的革新和应用对于推动生物学发展的重要作用是众所周知的(有时甚至带来革命性的、根本的改变)。
生物物理技术作为生物物理学中不可缺少的重要组成部分，包括X射线衍射晶体分析、同步辐射核磁共振波谱技术、时间分辨的波谱技术和光谱技术(如纳秒到飞秒级荧光)、新型显微技术(如原子力显微术、共聚焦显微术、近场光学显微术及分子激发显微术等)、测定弱磁信号、检测微量成分的无损伤技术成像技术等。
4.什么叫电磁波？答：电磁波(电磁辐射)指传播着的交变电磁场。
5. 什么叫波谱学(spectroscopy)和波谱技术？答：研究各种不同频率(或波长)电磁波性质的科学，所采用的研究技术称为波谱技术。
6. 波谱学的物理基础是什么？答：根据波长或频率的不同，可将电磁波区分为许多不同的波段，并分别给予不同的名称。
每个波段，其所涉及的能量几乎都和分子或其组成(电子与原子核)的某一种运动方式有关，因而在和物质相互作用时，不同的波段都在不同程度上影响整个分子的能量状态，根据其不同性质就可找到不同波段的电磁波在研究分子结构及其运动中的应用。
一个分子的总能量包括平动、核取向、电子自旋、转动、振动以及价电子能量等几部分，分成了不同的能级。
物质吸收能量后，低能态跃迁至高能态，其发射指高能态向低能态跃迁将多余能量以量子形式发射出来。
不同的物质，其吸收和发射的状况不同，人们根据各种波谱技术测量的直接结果得到波谱图。
波谱图反应了物质的结构信息。
这就是波谱学的物理基础。
7. 波谱是如何产生的？答：假定外来辐射在各种波长下的强度都相等，则以强度为纵轴，频率为横轴可得吸收曲线（通常做法：以被吸收量对波长作图）。
由于环境条件的不同，或者相邻吸收基团之间的相互作用，使同一种吸收基团的能级差略有差异。
两个分子能级之间还存在着一系列不同的振动与转动能级，在仪器分辨能力不高的情况下将只能观察到其包迹。
波谱的获得是各种波谱技术测量的直接结果。
8. 波谱有哪些参数反映物质信息？答：波谱的位置代表某种吸收或发射基团的特征跃迁，可以据此辨认基团或化合物的存在；强度反映产生吸收和发射的基团数；宽度由激发态寿命决定，随环境、物理状态和运动状况而改变，反映运动、动力学和相互作用的情况；结构提供关于基团间相互作用的信息；偏振表征分子的取向；弛豫时间说明物理状态与相互作用。
9. 波谱仪有哪些主要部件？答：电磁波发生器、分光装置、样品池、探测器、显示记录、打印装置。
第二章紫外－可见吸收光谱术1.简单分子的能级是如何构成的？答：对于一个简单分子，其能量状态主要包括价电子能级、振动能级与转动能级三部分。
2.紫外－可见吸收光谱是怎样形成的？答：吸收一般都从基态的最低振动能级发生，在吸收不同能量的量子后，可以跃迁到不同电子能级的不同振动能级上(还可以到不同的转动能级)。
由于不同物质分子对紫外或可见光有特征吸收，因而形成紫外－可见吸收光谱，可以用于鉴别物质、测量其含量；根据吸收程度随时间的变化，可进行某些化学反应及动力学研究；根据环境因素对吸收的影响可以了解生物分子的结构与构象。
3.紫外－可见吸收分光仪的基本构成是怎样的？答：紫外－可见光光源、分光装置、样品杯、探测器、记录与显示装置。
（注意：紫外线吸收分光仪对应的样品杯是石英杯；为了得到准确的吸收谱，溶液中应不含固态物质，否则光在这些物质上的散射效应将影响光谱的形状）4. 紫外－可见吸收光谱术有什么基本应用？（只须回答四点即可）答：根据吸收光谱确定物质、根据谱线高低测定浓度、化学反应的检测、分光光度滴定测定蛋白质的结构、利用构象改变时吸收谱的变化可以作为一种研究大分子在不同条件下的溶液构象的手段、结合研究、差光谱应用（研究生物大分子溶液时，光谱对环境条件的依赖性常常很小，但这种微小差别却能说明大分子的构象变化）。
第三章荧光光谱术1.荧光是怎样产生的？答：从第一电子激发态的最低振动能级向基态的不同振动能级跃迁时，能量可以光子形式释放，这被称为荧光，常发生在10-9秒内。
与吸收相似，荧光不只是一种波长而包含有一个频带，即荧光谱都包含有不同的波长范围。
如果激发态和基态有相同或接近的振动能级分布，则发射光谱也有峰。
峰位附近的发射强度逐渐减弱，由于吸收后消耗部分能量，只从S1的零振动能级发射，因此荧光发射谱与吸收谱比较，其峰位产生红移，即向长波方向移动。
此外由于处于不同振动能级的几率相近，使同一物质的吸收谱与荧光发射谱具有镜像对称的性质。
2.荧光测量装置如何？（特点：90度角）答：3.荧光测量中有哪些主要参量？各反映什么信息？答：荧光强度：反映物质的浓度。
荧光量子产率 ：说明发光的几率，和物质本身的性质、溶剂、激发波长与温度等有关。
荧光光谱：包括荧光激发谱（excitation spectrum）与荧光发射谱（emission spectrum）。
荧光寿命：荧光寿命不仅取决于分子本身，还和荧光分子所处的环境以及和其它分子相互作用有关。
荧光偏振：可观察荧光的偏振情况（荧光偏振度、荧光各向异性），有助于研究分子的运动。
4.荧光光谱的特点是什么：答：包括荧光激发谱（表示一种荧光物质在不同波长的激发光作用下所得到的同一波长下荧光强度的关系,也就是不同激发波长的相对效率）与荧光发射谱（在一定波长激发光作用下荧光强度与荧光波长的关系,即荧光中不同波长幅射的相对强度）。
有激发和发射两种光谱可以利用。
当两种不同物质在同一波段都有吸收，但发射谱不同，则可以根据发射谱加以区别，故反映了更多关于物质的信息。
5.荧光光谱术的具体技术有哪些？答：荧光漂白恢复技术（可以测定膜分子的扩散系数）、光度尺（通过测定转化能量的效率，获知分子间的距离）、激光扫描共聚焦显微术（共聚焦——点光源——照射光源和探测光源共轭——除去其它散乱光——获得清晰的物像）、探针技术。
6.荧光光谱术的基本应用有哪些？答：（1）在分子生物学中的应用：普通的荧光光谱技术、荧光标记技术（2）在细胞生物学中的应用：荧光漂白恢复技术、流式细胞仪、激光扫描共聚焦显微术7. 荧光光谱术和紫外－可见吸收光谱术有哪些异同？答：相同点：都能通过特定的光谱探测物质是否存在；都能通过谱线的高低探测物质的浓度；测定化学反应的原理相同（物质浓度变化）。
不同点：荧光光谱术在细胞生物学中有更广泛的应用，可以测定膜分子的扩散速率，膜的流动性，膜电位，核DNA的分布，细胞分选（激光扫描共聚焦技术、流式细胞仪、密度梯度离心）。
第四章红外与拉曼光谱术1.什么是红外吸收光谱？答：红外吸收光谱指分子吸收中红外线区（2.5~50μm）的电磁辐射后，产生振动能级与转动能级的跃迁，描述化合物透光率T 随波数σ变化的谱图称为红外吸收光谱。
红外吸收光谱又称为振动-转动光谱。
2.拉曼光谱是怎样形成的？答：拉曼散射是由于能量不足以产生电子激发态的光子和被照射分子的电子相互作用产生的。
虽然它也涉及振动能级的变化，但不是一种直接的方式，而是除振动能级变化外，入射光子还有另一部分被散射。
3.红外与拉曼光谱的特点是什么？答：拉曼光谱是散射过程，红外光谱是吸收过程。
他们具有互补性，只有既获得红外光谱又得到拉曼光谱才能较完整地分析分子中的各种振动状态。
4.红外吸收光谱仪的构成是什么？答：光源、样品池、扇形镜、减光器、参比池、单色器、检测器、放大器、记录器。
5.红外吸收光谱术的特点是什么？答：被测样品可以是固体、液体、气体。
谱线分为官能团区或征区（000~1500/cm，是基团伸缩振动出现的区域，对鉴别官能团最有价值，也称基频区）和指纹区（1500~600/cm，是单键的伸缩振动和弯曲振动产生的复杂光谱区，当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，对于区别结构类似的化合物很有帮助）。
6. 红外与拉曼光谱术的基本应用有哪些？答：红外吸收在生物大分子研究中的主要用途是构象及其变化的研究。
拉曼谱在研究核酸与蛋白质相互作用时特别有用，它可分辨出许多谱带，甚至象噬菌体这样复杂的样品，也可辨认出其蛋白质中特定的肽或侧链的振动，以及核酸中特定的碱基或磷酸的振动，而且其中有些带对构象变化很敏感。
可用此技术可明显分辨α、β与无规卷曲。
第五章旋光色散与圆二色技术（不考）第六章核磁共振波谱技术1. 什么叫核磁共振？答：核磁共振是具有磁矩的原子核（自旋核）在静磁场中与电磁辐射相互作用的一种现象。
2. 核磁共振的微观机制和宏观描述分别是什么？答：（1）微观机制：RF 电磁波能等于核能级劈裂间距时，原子核强烈吸收电磁波能量，从低能级向高能级跃迁。
当电磁辐射的能量h ν0正好等于原子核二能级的能级差∆E 时，则处于低能级的原子核就有可能吸收能量跃迁到高能级，这就是核磁共振的微观机制。
（2）宏观描述：当处于磁场B0中的自旋核系统，受到垂直于B0的旋转磁场B1（交变射频场为ω 0）的激励时，部分核就将发生跃迁，核的分布就不再遵循玻尔兹曼分布。
就整个系统而言，核分布的改变必然导致宏观磁化强度矢量M 的改变，这时核磁化强度M 不但要绕B0进动，而且要绕B1进动，使得Mz ≠M0，Mx’y’≠0.，这时一个吸收能量的过程。
如果旋转磁场B1的强度和持续时间使M 绕B0绕过角度θ，称之为θ角射频脉冲，如果M 正好转到xy 平面上， θ=90°，则成为90°脉冲。
3. 什么叫弛豫过程？答：核系统在平衡状态时，系统达到热平衡，磁化强度矢量M 在B 0方向的分量Mz ’=M 0，在x ’y ’平面上的横向磁化强度矢量分量Mx ’y ’=0. 在与B 0垂直的方向施加B 1射频激发脉冲后，M 0偏离平衡位置一个角度，处于不平衡状态. 此时Mz ’≠M 0，Mx ’y ’≠0.当激励脉冲停止后，系统将以一定时间释放在核磁共振时吸收的射频能量而恢复到平衡状态，这个恢复过程就称为核磁共振的弛豫过程。
纵向弛豫：z M 0M →；横向弛豫：0xy →M 。
弛豫有两种形式：一是自旋核与周围物质（晶格）进行热交换，最后达到热平衡，使高低能态的核数恢复到受激前的水平，这个过程叫做自旋——晶格弛豫，T1表征这一过程的快慢，称纵向弛豫时间；二是同类自旋核之间能量的交换，叫做自旋——自旋弛豫过程，T2是表征这一过程的时间常数，称为横向弛豫时间。