生物化学问题集锦

生物化学问题集锦

2010-01-08 1.酶为什么具有催化功能？

答：酶可以降低反应的活化能，使反应速度加快，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，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,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？

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——酸碱催化和共价催化。

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。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.

3.酶为什么具有最适催化温度和pH值？

答：最适温度：温度的升高可以使任何化学反应的速度加快；过高的温度会使酶的构象变化，使酶的催化能力降低，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，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。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？

答：类似。

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；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）。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

答：不能颠倒。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；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

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

答：用酶的催化机理来统一。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，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。

7.生物膜有哪些功能？

答：(1) 形成边界，使细胞与环境隔离；(2) 使细胞的内部结构分化，形成不同的功能分区；

(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。

8.膜蛋白有哪些存在方式？

答：膜蛋白包括整合（跨膜）膜蛋白和外周膜蛋白。跨膜蛋白包括span -helix和 -barrel两种形式；外周蛋白与膜结合的方式有lipid linked，lipid bound，span-protein bound。

9. 列举细胞膜的物质运输方式并分类

答：

10.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

答：区别：通道为被动运输，泵为主动运输；通道没有饱和性，泵有类似于酶与底物结合的饱和性。

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。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。

关于信号转导的组题

1. 生物信号（Biosignaling）有那些基本特征？

答：Specificity，amplification，Desensitization/Adaptation，Integration

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，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；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。

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。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。

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

答：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。

6.为什么SDS变性电泳可以估算蛋白质的分子量？

答：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；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