蛋白质与酶工程复习题

1、一.选择题:1. 影响蛋白质化学修饰反应的主要因素有:(一是蛋白质功能基的反应活性;二是修饰剂的反应活性。2. 蛋白质化学修饰有以下作用(以酶为例 ,请指出错误的一条: ( (1改造酶的作用特性(包括改变酶活性、专一性、对效应物响应性能及对辅助因子的要 求 ;(2提高酶的稳定性 ;(3扩大在体内应用可能性 (防止在体内非专一性水解、 减少和消 除免疫原性以利于医疗应用 .3.蛋白质侧链上的巯基在进行烷基化修饰时,常用的烷基化试剂是:(碘乙酸、碘乙酰胺、 N-乙基马来酰亚胺、 5,5-二硫 -2- 硝基苯甲酸4. 下面哪一项叙述是错误的: (5. 人类基因组计划的启动和草图完成时间在:(1990

2、年正式启动, 2000年 6月 26日人类基因组工作草图完成。6. 人类基因组计划的启动到人类基因组序列图测序完成时间在: ( 1990年正式启动到 2003年 4月 14日7. 通过比较两个或多个蛋白质序列的相似区域和保守性位点,确定相互间具有共同功能的 序列模式和分子进化关系,进一步分析其结构和功能。此方法为: ( 序列两两比对8. 通过对目标蛋白质进行定位突变或化学修饰改变其结构和功能,为蛋白质分子设计中 的:(称为 “小改 “, 最广泛使用的方法, 主要是通过定点突变或盒式替换技术来有目的地改变几 个氨基酸残基9. 通过对来源于不同蛋白质的结构域进行拼接和组装,为蛋白质分子设计中的:(

3、 “中改“, ”分子剪裁“10. 完全从头设计出一种具有特异结构与功能的全新蛋白质,为蛋白质分子设计中的: ( “全新蛋白质设计“或”蛋白质从头设计“11 下面哪一条不是真核基因在原核中正确表达的必备条件:(第一,克隆到原核表达系统中的序列必须是去掉内含子的 cDNA 序列;第二,要用原核的 启动子; 第三, 真核基因可能在表达过程中需要有分子伴侣帮助折叠成正确的构象才会有活 性;第四,注意控制表达条件,尽量不要形成包涵体。12 外源基因在大肠杆菌(高效表达时,常会发生一种特殊的生理现象,形成包涵体。 13 由欧洲生物信息学研究所进行维护和管理的 SWISS-PROT 数据库:(SWISS-P

4、ROT 是经过注释的蛋白质序 列数据库, 由欧洲生物 信息学研究 所 (EBI维 护。数据库由蛋白质序列条目构成,每个条目包含蛋白质序列、引用文献信息、分类 学信息、注释等,注释中包括蛋白质的功能、转录后修饰、特殊位点和区域、二级结 构、四级结构、与其它序列的相似性、序列残缺与疾病的关系、序列变异体和冲突等 信息。 SWISS-PROT 中尽可能减少了冗余序列, 并与其它 30多个数据建立了交叉引用, 其中包括核酸序列库、 蛋白质序列库和蛋白质结构库等。 利用序列提取系统 (SRS可以 方便地检索 SWISS-PROT 和其它 EBI 的数据库。 SWISS-PROT 只接受直接测序获得的 蛋

5、白质序列,序列提交可以在其 Web 页面上完成。14 核酸序列数据库 GenBank 是由:(美国国立生物技术信息 数据库是由美国国立生物技术信息 中心(中心(NCBI 维护的一 级核酸序列数据库。 维护的一级核酸序列数据库;数据库的数据来源有三种 (1 、直接 来源于测序工作者提交的序列; (2 、与其它数据机构协作交换的数据; (3 、美国专利局 提供的专利数据。15 通过改变某些条件或添加某种试剂, 使酶的溶解度降低, 而从溶液中沉淀析出, 与其他 溶质分离的技术,为:(1盐析法; (2等电点沉淀法; (3有机溶剂沉淀法; (4非离子型聚合物沉淀法; (5 聚电解质沉淀法; (6亲和沉淀

6、法; (7选择性沉淀法。16 酶反应器类型很多,不同的反应器特点各不相同。对于那些有气体参与的酶催化反应, 可选择:(鼓泡式反应器17 酶反应器类型很多,不同的反应器特点各不相同。对于那些产量有限、价格昂贵的酶, 酶的回收利用特别重要,可选择:(膜式反应器16 酶反应器类型很多, 不同的反应器特点各不相同。 对于一些耐高温酶 (如耐高温 -淀粉 酶 ,可选择:(喷射式反应器17 采用物理吸附法固定化酶有以下特点:(条件温和,操作简便,酶活力损失少18 采用包埋法固定化酶有以下特点:(1固定化酶颗粒小,有利于底物和产物扩散。 2半透膜能阻止蛋白质分子渗漏和进入,注 入体内既可避免引起免疫过敏反应

7、, 也可使酶免遭蛋白水解酶的降解, 具有较大的医学价值。 不与酶蛋白氨基酸残基反应,很少改变酶的高级结构,酶活回收率高。19 采用共价结合法固定化酶有以下特点:(酶与载体结合牢固,不会轻易脱落,可连续使用。20 酶反应器与化学反应器和发酵罐的区别是:(见下面21 采用磷酸钙共沉淀法将重组载体导入受体细胞的方法属于:(转染22 采用花粉管通道法将重组载体导入受体细胞的方法属于:(共转染23 采用基因枪法将重组载体导入受体细胞的方法属于:(基因转移24 利用免疫学方法可以筛选重组子,其筛选过程主要是检测:(插入基因表达产物与抗体反应形成的沉淀圈25 利用抗药性方法可以筛选重组子,其筛选过程主要是检

8、测:(抗药基因26 利用蓝白斑方法可以筛选重组子,其筛选过程主要是检测:(LacZ 基因27下列对氨基酸分类正确的是:(1脂肪族氨基酸: R 为烷基的中性氨基酸:甘氨酸 Gly 、丙氨酸 Ala 、缬氨酸 Val 、亮 氨酸 Lue 、亮氨酸 Lue ; R 基含羟基或硫的氨基酸:丝氨酸 (Ser、苏氨酸 (Thr、半胱氨 酸 (Cys、甲硫氨酸 (Met; R基中含有羧基或酰胺的氨基酸:天冬氨酸 (Asp、谷氨酸 (Glu、天冬酰胺 (Asn、谷氨酰胺 (Gln; R 基中含有氨基或亚氨基的氨基酸:赖氨酸 (Lys、精氨酸 (Arg、组氨酸 (His; (2芳香族氨基酸:苯丙氨酸(Phe,F

9、 、苯丙氨酸 (Phe,F 、色氨酸(Trp,W ; (3杂环氨基酸:组氨酸(His, H 、脯氨酸(Pro, P (4 脯氨酸(亚氨基酸28 下列哪项称述是错误的:四.名词解释:1. 生物信息学:是研究生物信息的采集,处理,存储,传播,分析和解释等各方面的一门 学科, 它通过综合利用生物学, 计算机科学和信息技术而揭示大量而复杂的生物数据所赋有 的生物学奥秘。2. 定点突变:是指通过聚合酶链式反应 (PCR 等方法对已知的目的基因 DNA 片段进行碱基 的添加、删除、点突变等,从而改变对应的氨基酸序列和蛋白质结构。3. 蛋白质的化学修饰:凡通过活性基团的引入或除去,而使蛋白质一级结构发生改变

10、的过 程4. 基因融合技术:是将不同的基因连接起来从而表达具有复合功能的融合蛋白5. 报告基因:是指一组编码易被检测的蛋白质或酶的基因,将其与目的基因融合表达后, 可通过报告基因产物的表达来“报告”目的基因的表达调控。6. 蛋白质芯片:是一种高通量的蛋白功能分析技术, 可用于蛋白质表达谱分析, 研究蛋 白质与蛋白质的相互作用,甚至 DNA -蛋白质、 RNA -蛋白质的相互作用,筛选药物作 用的蛋白靶点等。7. 噬菌体展示技术:是一种基因表达产物和亲和选择相结合的技术,以改构的噬菌体为载 体, 把待选基因片段定向插入噬菌体外壳蛋白质基因区, 使外源多肽或蛋白质表达并展示于 噬菌体表面,再通过亲

11、和富集法表达有特异肽或蛋白质的噬菌体。8. 细菌表面展示技术:运用 DNA 重组技术在噬菌体、 细菌、 真菌、 病毒等微生物表面呈现 外源蛋白和多肽。9. 酵母表面展示技术:是将外源靶蛋白基因与特定的载体基因序列融合后导入到酵母细胞, 利用酵母细胞内蛋白转运到膜表面的机制使靶蛋白固定化表达在酵母表面。10. 蛋白质组:指由一个基因组 (genOME, 或一个细胞、 组织表达的所有蛋白质 (PROTein. 11 蛋白质组的时空性:DNA 通常位于细胞核内,且保持稳定,因此测定基因组的 DNA 序列 不受时空的影响。12 二维凝胶电泳技术:是指建立等电聚焦 /SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 (IEF

12、/SDS-PAGE 分离 和分析蛋白质组分的技术。13 酶反应器:用于酶进行催化反应的容器及其附属设备14 酶传感器:以酶作为分子识别元件上的敏感材料,同各种不同的转换器结合所构成的一类生物传感器15 固定化酶:用物理或化学手段定位在限定的空间区域, 并使其保持催化活性, 可重复利 用的酶。16 固定化细胞:将具有一定生理功能的生物细胞 (如微生物细胞、 植物细胞或动物细胞等 , 用一定的方法将其固定,作为固体生物催化剂而加以利用的一门技术。17 传感器:能感受 (或响应 一种信息并变换成可测量信号 (一般指电学量 的器件18 生物传感器:将生物体的成份(酶、抗原、抗体、 DNA 、激素或生物

13、体本身(细胞、 细胞器、组织固定化在一器件上作为敏感元件的传感器。20 酶基因的克隆:把酶基因同有自主复制能力的载体 DNA 在体外人工连接,构建成 新的重组 DNA ,然后送入受体生物中去表达,从而产生 遗传物质 和状态的转移和重新 组合。21 融合酶:指一条多肽链上含有 2种或 2种以上催化活性的酶。22 蛋白质工程:通过基因工程技术或化学修饰技术改造现有蛋白或组建新型蛋白的现代生 物技术。23 酶工程:是将酶或者微生物细胞, 动植物细胞, 细胞器等在一定的生物反应装置中, 利 用酶所具有的生物催化功能, 借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。24 肽键:一

14、个氨基酸的 NH2与另一个氨基酸的 COOH 缩合脱去一分子水, 可以形成 一个共价酰胺键。25 蛋白质的二级结构:指肽链主链不同区段通过自身的相互作用, 形成氢键, 沿某一主轴 盘旋折叠而形成的局部空间结构,是蛋白质结构的构象单元.26 蛋白质的结构域:对于较大的蛋白质分子或亚基, 多肽链往往由两个或两个以上相对独 立的三维实体缔合而成三级结构,这种相对独立的三维实体称结构域27 蛋白质变性:天然蛋白质分子受到某些物理因素或化学因素的影响时, 会引起蛋白质天 然构象的破坏,导致生物活性的降低或完全丧失。28 蛋白质复性:当变性因素去除后,变性蛋白又可以恢复到天然构象。29 分子伴侣:是一类相

15、互之间有关系的蛋白, 它们的功能是帮助其他含多肽结构的物质在 体内进行非共价健的组装和卸装, 但不是这些结构在发挥其正常生物学功能的永久组成成分 (从功能上定义 。30 第二遗传密码:氨基酸顺序与蛋白质三维结构之间存在着对应的关系。31 生物柴油:以动植物油脂为原料, 用甲醇或乙醇在催化剂作用下经脂交换制成的柴油。 五.简答题:1. 蛋白质化学修饰的反应类型有哪些?主要修饰部位是什么?(1巯基的化学修饰,半胱氨酸的巯基; (2 氨基的化学修饰;赖氨酸、精氨酸、组氨酸 和谷氨酰胺的氨基; (3 羧基的化学修饰,天冬氨酸和谷氨酸的羧基; (4二硫键的化学修 饰,二硫键。2. 基因突变的种类有几种?

16、各自的特点是什么?(1定点突变,特点:突变位点是确定的、突变的个数也是预知的、突变的效应往往是未 知的、定点突变的方法一般是以 PCR 技术为基础的; (2定向突变,特点:突变位点是随机 的,不确定的、突变位点的数目也是不确定的、突变的效应更是不可预知的。3. 为什么要发展基因融合技术?利于回收(衍生因子之一为亲和标签 ;产生新的多功能蛋白;利于检查和产物定位; 避免产物的快速溶解; 防止包涵体的形成; 外源蛋白定位在宿主的不同区段; 融合 蛋白再体外切割提高产量稳定性;研究蛋白质结构。4 简述大肠杆菌表达外源基因的优势与不足。优势:全基因组测序,遗传背景清楚;基因克隆表达系统成熟完善;繁殖迅

17、速、培养简单、 操作方便、 遗传稳定; 被美国 FDA 批准为安全的基因工程受体生物。 劣势:缺乏对真核生物 蛋白质的复性功能; 缺乏对真核生物蛋白质的修饰加工系统; 内源性蛋白酶降解空间构象不 正确的异源蛋白;细胞质内含有种类繁多的内毒素。5 蛋白质芯片技术有什么特点,有哪些具体应用?特点:快速、定量分析大量蛋白质;使用简单,结果正确率较高,只需要血样标本即可 进行分析和检测;采用光敏染料标记,灵敏度高,准确性好;所需试剂少,可直接应用 血清样本,便于诊断,实用性强;稳定性差及操作复杂等。应用:基础研究;临床; 新药研制;环境监测及食品检验。6 如何理解酵母双杂交系统的原理?举例说明其在蛋白

18、质相互作用研究中的应用。将 DNA BD 与已知的诱饵蛋白质 X 融合,构建出 BD X 质粒载体;将 AD 基因与 cDNA 文库, 基因片段或基因突变体 (以 Y 表示 融合, 构建出 AD Y 质粒载体。 利用杂交基因通过激活 报道基因的表达探测蛋白 -蛋白的相互作用。 利用酵母双杂交技术发现新的蛋白质和蛋白 质的新功能、 研究抗原与抗体的相互作用、 筛选药物的作用位点以及药物对蛋白质之间的相 互作用。7 细胞破碎的方法有哪些?原理是什么?机械破碎,通过机械运动产生的剪切力,使组织、细胞破碎;物理破碎,通过各种物理 因素的作用,使组织、细胞的外层结构破坏,而使细胞破碎;化学破碎,通过各种

19、化学试 剂对细胞膜的作用, 而使细胞破碎; 酶促破碎, 通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化 作用,使细胞外层结构受到破坏,而达到细胞破碎。8酶反应器与化学反应器和发酵罐有何区别?在常温常压下操作, 但要求能耐受蒸汽灭菌, 制作严密无隙以防染菌, 且用对微生物或酶 无毒害的材质制作; 当用微生物为催化剂时, 催化剂本身是在发酵罐中产生的 (开始时需 接入菌种 ,为防止杂菌污染和活性衰退,一般采用分批釜式反应器;酶常因底物(即酶 的作用物 的浓度过高发生抑制作用, 微生物细胞因胞内外渗透压平衡问题, 要求底物浓度 也不能太高,因而反应器体积相当庞大;在发酵过程中,生化反应机理和途径相当复杂, 有

20、的尚不清楚,很难进行的计算及的研究,加上反应时常是气、液、固三相并存,有的反应 液粘度很大, 流变学性质复杂, 对反应器中物料的和传递带来不利, 使采用的原理和方法解 决生物反应器的设计放大问题存在较大困难。9 试分析搅拌罐式反应器的优缺点。优点:结构简单、造价低廉;内容物充分混匀、反应比较完全;反应条件容易调节控制。缺 点:搅拌浆剪切力大,易打碎磨损固定化酶颗粒。10 试分析固定床式反应器的优缺点。优点:单位体积内酶含量较多,催化效率高;易操作、结构简单;适合固定化酶的应用。缺 点:只适合可溶性底物;温度和 pH 难以控制;底物和产物会产生轴向浓度分布;传热系数 相对较低。11 试分析膜式反

21、应器的优缺点。优点:有利于游离酶的回收利用; 减少产物的抑制作用; 提高大分子底物的转化效率; 压降 小、酶的更换容易、容易放大生产。缺点:单位体积内催化剂的有效面积小;制造成本相对 较高。12. 简述酶反应器设计的一般步骤。(1确定酶反应器的类型; (2生产工艺参数及技术指标的确定; (3物料平衡计算; (4热量 平衡计算; (5设备材料的选择; (6反应器结构设计; (7反应器数目设计13 什么是酶基因的克隆,其基本步骤有哪些?酶基因的获得;载体的选择;酶基因与载体分子的体外连接反应;将人工重组 DNA 分子导入到能够正常复制的宿主细胞中;重组子的鉴定和筛选。14 原核生物基因表达系统有什

22、么特点?原核生物大多数为单细胞异养, 生长快, 代谢易于控制, 可通过发酵迅速获得大量基因表 达产物。 基因组结构简单, 便于基因操作和分析。 多数原核生物细胞内含有质粒或噬 菌体, 便于构建相应的表达载体。 生理代谢途径及基因表达调控机制比较清楚。 不具 备真核生物的蛋白质加工系统,表达产物无特定的空间构象。 内源 蛋白酶 会降解表达的 外源蛋白,造成表达产物的不稳定性。15 在酶基因的克隆过程中,对理想的克隆载体要求是:分子较小, 可携带比较大的DNA片段; 能独立于染色体而进行自主复制并且是高效的 复制; 要有尽可能多种限制酶的切割位点, 但每一种限制酶又要最少的切割位点 (多克隆 位点

23、 multiple cloning sites , MCS ;有适合的标记,易于选择;有时还要求载体要 能启动外源基因进行转录及表达, 并且尽可能是高效的表达; 从安全角度考虑, 要求载体 不能随便转移,仅限于在某些实验室内特殊菌种内才可复制等等。16 简述蛋白质的生物学功能:酶的作用；运载作用；存营养素；收缩或运动作用；结构材料；防御功能；调节功能； 缓冲作用。 17 简述蛋白质工程的程序。 筛选纯化需改造的目的蛋白研究其特性常数等制备结晶， 分析研究蛋白质结构与功能 结合生物信息学对蛋白质改造、分析预测蛋白质空间结构，确定结构与功能的关系，找出 可修饰的位点和途径设计核酸引物或探针，并从

24、cDNA 文库或基因文库中获取编码该蛋白 质的基因序列改造编码蛋白质的基因序列， 并在不同的表达系统中表达分离纯化表达产 物，对表达产物的结构和功能进行检测 18 简述多肽链氨基酸序列的 Sanger 测定方法。 (1 测定蛋白质分子中多肽链数目；(2拆分蛋白质的多肽链，断开多肽链内二硫键；(3 分析每一条多肽链的氨基酸组成；(4鉴定多肽链 N末端、C末端氨基酸残基；(5裂解 多肽链成较小的片段；(6测定各肽段的氨基酸顺序； (7片段重叠法重建完整多肽链一级 结构；(8确定半胱氨酸残基间形成二硫键交联桥的位置。 19 简要叙述酶非水相催化的几种类型。 有机介质中的酶催化；气相介质中的酶催化；超

25、临界介质中的酶催化 20 简要叙述单相共溶剂体系（水/水溶性有机溶剂）中酶促反应特点。 酶和底物都是以溶解状态存在于均一体系中。 不存在传质阻碍， 但由于极性大的有机溶剂对 一般酶的催化活性影响较大，所以能在该反应体系的进行催化反应的酶较少。 21 简要叙述两相体系（水/水不溶性有机溶剂）中酶促反应特点。 游离酶、亲水性底物或产物溶解于水相，疏水性底物或产物溶解于有机溶剂相；催化反应通 常在两相的界面进行。一般适用于底物和产物两者或其中一种是属于疏水化合物的催化反 应。 22 简要叙述（正）胶束体系中酶促反应特点。 表面活性剂的极性端朝外，非极性端朝内，有机溶剂包在液滴内部；反应时，酶在胶束外面 的水溶液中，疏水性的底物或产物在胶束内部。反应在胶束的两相界面中进行。 23 简要叙述有机介质中酶催化的优点。 有利于疏水性底物的反应； 能催化在水中不能进行的反应； 可改变反应平衡移动方向； 可控制底物专一性；可防止由水引起的