2021药学考研配套生物化学考研真题与解析

2021药学考研配套生物化学考研真题与解析大题问答题解析1．假定某蛋白相对分子质量为180KDa，其一级结构可能是直线式的也可能是闭环式的。请分析是否有可能的简单的合理方法加以鉴别？[中山大学2009研]答：可以用Sanger反应或Edman反应对蛋白质的N末端氨基酸进行测定。Sanger反应中，FDNB可以与肽链N末端氨基酸的α-氨基反应生成黄色的DNP-氨基酸。经Sanger反应若该蛋白的一级结构是直链式的，则可产生黄色的反应；若该蛋白是闭环式的，由于N末端没有α-氨基，则不能出现黄色的反应。而Edman反应中，肽链N末端氨基酸的α-氨基可与苯异硫氰酸酯反应生成PTH-氨基酸，用三氟乙酸处理释放出PTH-氨基酸，再用有机溶剂萃取出来，通过色谱分析可以鉴定出PTH-氨基酸。经Edman反应后，若能测出N末端氨基酸，则该蛋白为直链式；若测不出，则该蛋白为闭环式。另外，理论上讲，如果知道序列，可以找一种合适的蛋白酶切断某一位点，再进行电泳，若该蛋白是闭环式，则电泳结果只产生一条带，且大小不变；若是直链式，则会产生两条带，分子量加起来正好180KDa。缩写中文名称缩写应用HPLC高效液相层折氨基酸、多肽和蛋白质等的分离纯化FPLC快速蛋白质液相层析蛋白质、多肽及多核苷酸的分离纯化SDSSDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质的相对分子质量ELISA酶联免疫吸附测定测定抗原或抗体RT-PCR逆转录-聚合酶链反应扩增cDNAHIC疏水层析利用蛋白质表面的非极性基团和介质上的非极性基团间的疏水作用来分离纯化蛋白质IEF等电聚焦测定蛋白质的等电点2．试写出下列生化名词缩写的中文名称以及它们在生物化学中的应用。（1）HPLC（2）FPLC（3）SDS（4）ELISA（5）RT-PCR（6）HIC（7）IEF。[南京大学2008研]答：如表1-1所示：表1-13．某一蛋白纯化后，凝胶过滤层析显示其分子量为300000。若在6mol/L盐酸胍存在条件下对该蛋白进行凝胶过滤层析，只获得一分子量为50000的蛋白峰。当6mol/L盐酸胍和10mmol/Lβ-巯基乙醇同时存在时，凝胶过滤层析结果显示分子量为17000和33000的两个蛋白峰。请分析该蛋白的结构。[南开大学2008研]答：该蛋白是由6个单体组成的多聚体，每个单体又由两个亚基靠二硫键连接起来。4．有一个五肽，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组分：（1）Lys、Tyr；（2）Tyr；（3）Lys、Leu、Ala；用丹磺酰氯处理，再用酸水解得赖氨酸的荧光衍生物。试说明此肽的氨基酸序列。[北京师范大学2005研]答：（1）加酸水解得Leu、Tyr、Lys、Ala，说明此五肽由Leu、Tyr、Lys、Ala组成。（2）用羧肽酶水解得Tyr，说明C端残基为Tyr。（3）用胰蛋白酶水解得三组分Lys、Tyr；Tyr；Lys、Leu、Ala。因为胰蛋白酶专一水解Lys和Arg羧酸形成的肽键，水解得三组分，说明此五肽中含有两个Lys残基，则其可能的序列为Leu-Ala-Lys-Lys-Tyr和Ala-Leu-Lys-Lys-Tyr。（4）丹磺酰氯可用于测定肽链的氨基末端，它能专一地与链N-端α-氨基反应生成丹磺酰-肽，丹磺酰-肽水解生成的丹磺酰-氨基酸具有很强的荧光，用丹磺酰氯处理，再用酸水解得赖氨酸的荧光衍生物，说明肽链N端为Leu。因此，此肽的氨基酸序列Leu-Ala-Lys-Lys-Tyr。5．在一个筛选程序中探测到一个迁移率异常的Hb。胰蛋白酶消化后的指纹分析显示在β链内发生了一个氨基酸的取代：正常的氨基端（胰蛋白酶酶切产物，其氨基端第一残基是Val）八肽（Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys）不见了，代之以一个新的六肽。问（1）哪些氨基酸取代符合上述观察到的现象？（2）给出部分密码表如表1-2所示，编码上述正常（β链氨基端）八肽的DNA序列为GTGCACCTGACTCCTGAGGAGAAG，此序列中哪些单碱基突变可造成这样的氨基酸取代？（3）这个（突变的）Hb与HbA和HbS比较（pH8），（如朝负极泳动）三者的电泳迁移率有什么区别？[上海交通大学2006研]表1-2UCACGValAlaGluGlyAGValAlaGluGlyGAIleThrLysArgAAIleThrLysArgG答：（1）主要有以下氨基酸取代：Glu6变为Arg，Lys；His2变为Arg，Lys，因胰蛋白酶切割羰基端为Arg或Lys的肽链。（2）可造成这样氨基酸取代的单碱基突变是G16变为A，使Glu变为Lys。因为其他单碱基突变不会导致氨基酸的改变而发生取代。（3）这个（突变的）Hb与HbA和HbS的电泳迁移率：HbX＞HbS＞HbA，根据肽链带电情况。HbA是正常成人血红蛋白，HbS是镰刀形红细胞贫血患者的异常血红蛋白，其β链节6位谷氨酸为缬氨酸取代。HbX中Glu6变为Arg，Lys；His2变为Arg，Lys，带负电的氨基酸变为带正电荷的氨基酸，而HbS中Glu变为Val，带负电的氨基酸变为不带电荷的氨基酸。由于电泳朝负极泳动，所以电泳迁移率：HbX＞HbS＞HbA。6．今有以下四种蛋白质的混合物：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，用中性盐梯度洗脱时，若不考虑其他因素：（1）它们流过DEAE-纤维素阴离子交换柱；（2）流经SephadexG-100凝胶过滤柱时，这些蛋白质的洗脱顺序如何？[四川大学2006研]答：（1）用DEAE-纤维素阴离子交换柱分离蛋白质，在一定的pH条件下，等电点pI＞pH的蛋白质带正电，不能与阴离子交换剂结合；等电点pI＜pH的蛋白质带负电，能与阴离子交换剂结合，一般pI越大的蛋白质与阴离子交换剂结合力越弱，首先被洗脱下来。比较4种蛋白质的等电点pI：①＞③＞④＞②。所以，当它们流过DEAE-纤维素阴离子交换柱，洗脱顺序为①→③→④→②。（2）凝胶过滤是利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，根据被分离物质的分子大小不同来进行分离。小分子物质能进入其内部，流下时路程较长，而大分子物质却被排除在外部，下来的路程短，因此大分子先流出来，小分子后流出来。比较这4种蛋白质的分子量：②＞③＞①＞④。所以，流经SephadexG-100凝胶过滤柱时，洗脱顺序为②→③→①→④。7．维持蛋白质空间结构的因素有哪些？根据这些因素解释可逆变性和不可逆变性？[东北师范大学2008研]答：（1）蛋白质的分子结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构，其中，维持一级结构的主要因素是肽键、二硫键；维持二级结构的主要因素是氢键；维持三级结构的主要因素是疏水键、离子键、氢键和范德华力等；维持四级结构的主要因素是疏水作用，其次是氢键和离子键。（2）蛋白质变性分为可逆变性和不可逆变性两类：有的蛋白质变性后如设法将变性剂除去，该变性蛋白尚能恢复其天然构象和生物学活性，这一现象称为蛋白质的复性，又称可逆变性，可逆变性一般只涉及蛋白质分子的四级结构和三级结构的变化，即疏水键、离子键、氢键和范德华力等被破坏；大多数蛋白质的可逆变性条件可能很复杂，许多蛋白质变性后空间结构破坏严重而不能复性，此种情况称为不可逆变性，不可逆变性时二级结构也发生了变化，即氢键断裂，破坏了肽键特定的排列，内部的一些非极性基团暴露到了分子表面，促进了蛋白质分子之间的相互结合而发生不可逆变性。8．蛋白质结构与功能的关系？[哈尔滨工业大学2007研]答：（1）蛋白质一级结构与功能的关系。①一级结构是空间构象的基础。例如，RNase是由124氨基酸残基组成的单肽链，分子中8个Cys的—SH构成4对二硫键，形成具有一定空间构象的蛋白质分子。在蛋白质变性剂和一些还原剂存在下，酶分子中的二硫键全部被还原，酶的空间结构破坏，肽链完全伸展，酶的催化活性完全丧失。当用透析的方法除去变性剂和巯基乙醇后，发现酶大部分活性恢复，所有的二硫键准确无误地恢复原来状态。若用其他的方法改变分子中二硫键的配对方式，酶完全丧失活性。这个实验表明，蛋白质的一级结构决定它的空间结构，而特定的空间结构是蛋白质具有生物活性的保证。②蛋白质一级结构决定其高级结构，因此最终决定了蛋白质的功能。例如，84个氨基酸的胰岛素原，胰岛素原也没活性，在包装分泌时，A、B链之间的33个氨基酸残基被切除，才形成具有活性的胰岛素。③功能相似的蛋白质往往能显示它们在进化上的亲缘关系：比较不同来源的细胞色素C发现，与功能密切相关的氨基酸残基是高度保守的，这说明不同种属具有同一功能的蛋白质，在进化上来自相同的祖先，但存在种属差异。不同种属间的同源蛋白质一级结构上相对应的氨基酸差别越大，其亲缘关系愈远，反之，其亲缘关系愈近。④许多疾病都是由于相关蛋白质结构异常引起的。基因突变导致蛋白质一级结构改变而产生的遗传病。称之为分子病。如镰刀型贫血症是由于血红蛋白的β-亚基上的第六位氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸，导致血红蛋白的结构和功能的改变，其运输氧气的能力大大地降低，并且红细胞呈镰刀状。所以，蛋白质一定的结构执行一定的功能。功能不同的蛋白质总是有着不同的序列；比较种属来源不同而功能相同的蛋白质的一级结构，可能有某些差异，但与功能相关的结构也总是相同的。若一级结构变化，蛋白质的功能可能发生很大的变化。（2）蛋白质的空间结构与功能的关系。各种蛋白质都有特定的空间构象，而特定的空间构象又与它们特定的生物学功能相适应，蛋白质的结构与功能是高度统一的。例如，Hb与O2结合后，Hb的构象发生变化，这类变化称为变构效应，即通过构象变化影响蛋白质的功能。像血红蛋白这种具有变构效应的蛋白质称为变构蛋白。血红蛋白的这种变构效应能更有效地行使其运氧的生物学功能。9．蛋白质电泳基本原理及影响电泳速度的主要因素。[山东大学2006研]答：（1）蛋白质电泳基本原理。蛋白质是一种两性电解质，它同时具有游离氨基和羧基。每种蛋白质都有它自己的等电点。等电点的高低取决于蛋白质的性质，在等电点时，蛋白质所带的正负电荷相等。在pH大于等电点溶液中，羧基解离多，此时蛋白质带负电荷，带负电荷的蛋白质在电场中向正极移动。反之，在pH小于等电点的溶液中，氨基解离多，此时蛋白质带正电荷，在电场中向负极移动。这种带电质点在电场中向着带异相电荷的电场移动，称为电泳。带电质点所以能在电场中移动以及具有一定的移动速度，取决于其本身所带的电荷、电场强度、溶液的pH值、黏度以及电渗等因素。（2）影响电泳的因素。不同带电质点在同一电场中的迁移率（或泳动度）不同，影响迁移率的因素有：①带电质点的性质。颗粒所带净电荷的量，颗粒大小及形状等。带电荷越多，分子越小，泳动速度越快。②电场强度。电场强度是单位厘米的电位差。电场强度越大，带电质点泳动速度越快。反之亦然。③溶液中pH值。溶液的pH值决定了带电质点的解离程度，也决定了物质所带电荷的多少。对蛋白质、氨基酸等两性电解质而言，pH值离等电点越远，颗粒所带的电荷越多，电泳速度也越快。反之则越慢。蛋白质在酸性溶液中易变性，在偏碱溶液中比较稳定，所以蛋白质电泳大多用pH8.2～8.8的巴比妥或硼酸缓冲液，在这种pH中，血清蛋白一般都带负电荷。④溶液的离子强度。溶液的离子强度越高，颗粒泳动速度越慢，反之越快。血清电泳一般最适宜离子强度在0.025～0.075之间。离子强度越低，缓冲液的电流下降，扩散现象严重，使分辨力明显降低。离子强度太高，将有大量的电流通过琼脂板，由此而产生的热量使板中水分大量蒸发，严重时可使琼脂板断裂而导致电泳中断。溶液中离子强度与溶液的浓度成正比。⑤电渗作用。电渗是在电场中液体对于固体支持物的相对移动。由于琼脂中含有SO42－，带负电荷，造成静电感应致使附近的水带正电荷，而向负极移动，所以电泳时有两种力，即电泳力和电渗力。如果物质原来带正电荷，向负极移动，则因电渗作用向负极移动得更快。如果物质向正极移动，所带电荷少，电泳力抵不过电渗力，则也向负极移动，血清中的γ球蛋白就是如此。⑥吸附作用。即介质对样品的滞留作用。它导致了样品的拖尾现象而降低了分辨率。纸的吸附作用最大，醋酸纤维膜的吸附作用较小或无。⑦电泳时间，电泳时间与迁移率成正比。10．自然界的生物多种多样，因而蛋白质的种类和功能也十分繁多，没有蛋白质也就没有生命，试述蛋白质的功能多样性及其意义。[华东理工大学2007研]答：（1）构造、更新、修补功能：蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，细胞在代谢中蛋白质的更新以及细胞分裂、个体成长都必须要蛋白质的供给和补充。各种因素造成细胞破损、组织创伤时，也需要蛋白质作为修补的原料。（2）催化、调节功能：物质代谢依靠生物催化酶。已知的二千多种酶的化学本质都是蛋白质。除酶以外，还需要一些调控物质来控制各种代谢途径的相互配合，使其成为一个完整的生命活动过程。其中许多调控物质，如胰岛素、生长素、胸腺素和多种促激素的化学本质也是蛋白质。（3）转运、储存功能：体内一些小分子物质和疏水性物质的转运主要靠血液中特异的蛋白质来转运的。肝脏中的铁离子以铁蛋白复合体的形式储存。（4）运动、支持作用：生物体的一切活动都伴有肌肉的收缩和舒张，都是由肌动蛋白和肌球蛋白等相互作用来完成。皮肤、骨骼和肌腱的胶原纤维主要含有胶原蛋白，它具有强烈的韧性，从而保证这些组织的功能。（5）免疫、保护功能：生物体的免疫功能与抗体有关，而抗体是一类特异的球蛋白，对细菌、病毒和异体蛋白有高度的识别能力，并与之结合使其失活，从而保护生物体的正常机能状态。（6）生长、繁殖功能：生物的生长、繁殖、遗传和变异都与核蛋白有关。核蛋白是核酸和蛋白质组成的结合蛋白质，由组蛋白和阻遏蛋白来控制调节。（7）载体、受体：存在于生物膜上起着转运物质和传递信息的蛋白质，载体将胞外物质送入胞内；受体将信息带入胞内。（8）氧化供能功能：体内组织蛋白质分解为氨基酸后，经脱氨基作用生成α-酮酸，后者参加三羧酸循环氧化分解，释放能量。11．今有以下四种蛋白质的混合物：（A）相对分子质量12000，pI10；（B）相对分子质量62000，pI4；（C）相对分子质量28000，pI7；（D）相对分子质量9000，pI5。若不考虑其他因素，当它们：（1）流过DEAE-纤维素阴离子交换柱，用缓冲液pH8.8和线性NaCl盐梯度洗脱时；（2）流经SephadexG-75凝胶过滤柱时，这些蛋白质的洗脱顺序如何？并简单说明原因。[华南农业大学2009研]答：（1）在DEAE-纤维素阴离子交换柱层析中，蛋白质有不同的pI，在同一pH下，各种蛋白质所带的电荷的种类和数量不同，因此与离子交换剂的吸附作用的强弱不同。带负电荷少，吸附能力弱的先洗脱下来，带负电荷多，吸附能力强的后洗脱下来，从而将蛋白质混合物分开，据此分析可知四种蛋白质的洗脱顺序为：（A）、（C）、（D）、（B）。（2）在SephadexG-75凝胶过滤柱时，小颗粒（小分子质量）进入凝胶的孔内扩散，流动速度慢，后洗脱；大颗粒（大分子量）不进入凝胶的孔内，滑动速度快，先洗脱。据此分析可知四种蛋白质的洗脱顺序为：（B）、（C）、（A）、（D）。12．球蛋白的四个结构层次。[中国科技大学2009研]答：球蛋白的四个结构层次：（1）一级结构，氨基酸序列，包含蛋白质全部的交给信息，决定其他不同层次的结构形式；（2）二级结构，包括多肽链主链肽段的规则构象及不规则构象。α-螺旋含量高的蛋白质，一般是紧密而稳定的，不易变化，所以活性部位不会位于α-螺旋区域。含β-折叠多的蛋白质，其构象的紧密程度及稳定性稍差一些，但它们的构象容易变化，有利于发挥蛋白质的生物功能；（3）超二级结构，充当三级结构的建筑块；（4）结构域，每个结构域都是紧密装配的，但结构域之间形成裂隙，以松散的单链相连；（5）三级结构，对于单链蛋白质，它就是分子本身的特征性立体结构；对于多链蛋白中，它就是亚基的立体结构；______（6）四级结构，许多相同或不同的球状亚基，以非共价键聚集在一起，构成了高度有序的具有生物功能的寡聚体。13．比较蛋白质α-螺旋中的氢键和DNA双螺旋中的氢键，并指出氢键在稳定这两种结构中的作用。[郑州大学2007研]答：蛋白质α-螺旋的稳定性是靠链内氢键维持的，是由每个氨基酸残基的N—H于前面隔3个氨基酸的C＝O形成，肽键上所有的肽链都参与氢键的形成，故α-螺旋相当稳定。在DNA双螺旋中：①稳定双螺旋的最重要因素是碱基堆积力；②碱基配对的氢键，GC含量越多，DNA双螺旋越稳定。在α-螺旋中，一个残基上的羧基氧与旋转一圈后的（该残基后面）第四个残基上的α-氨基中的氮形成氢键，这些在肽链骨架内原子间形成的氢键大致平行于该螺旋的轴，氨基酸侧链伸向骨架外，不参与螺旋内的氢键形成。在双链DNA中糖-磷酸骨架不形成氢键，相反在相对的两条链中互补的碱基之间形成2个或3个氢键，氢键大致垂直于螺旋轴。在α-螺旋中，单独的氢键是很弱的，但是这些键的合力稳定了该螺旋结构。尤其是在一个蛋白质的疏水内部，这里水不与氢竞争成键。在DNA中形成氢键的主要作用是使每一条链能作为另一条链的模板，尽管互补碱基之间的氢键帮助稳定螺旋结构，但在疏水内部碱基对之间的堆积对螺旋结构的稳定性的贡献更大。在蛋白质多肽链的α-螺旋中，多肽主链上的第n个残基的羧基氧与沿螺旋指向的第n＋4个残基的酰胺基的氢之间形成氢键,这些氢键大体上与螺旋轴平行。残基的侧链从主链中生出，不出现在螺旋之内，不参与螺旋内的氢键形成。在DNA的双螺旋中，氢键的形成不涉及糖-磷酸骨架，氢键是在两个反向平行的多核苷酸的碱基对之间形成的，每个碱基对可形成两个或三个氢键，氢键大体上与螺旋轴垂直。14．试总结对蛋白质进行分离及纯化的相关技术。[西北大学2004研]答：根据蛋白质在溶液中的性质分离纯化蛋白质的方法，包括：（1）根据蛋白质分子大小不同的纯化方法有：透析、超滤、密度梯度离心、凝胶过滤；（2）利用溶解度差别的纯化方法：等电点沉淀、蛋白质的盐溶和盐析、有机溶剂分级分离法；（3）根据蛋白质所带电荷不同的纯化方法：薄膜电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳、毛细管电泳、等电聚焦、层析聚焦、离子交换层析；（4）利用选择性吸附的纯化方法：羟基磷灰石层析、疏水作用层析；（5）利用对配体的特异性生物学亲和力的纯化方法：亲和层析、免疫电泳；（6）高效液相层析和快速蛋白质液相层析。15．试述蛋白质分子构象变化与其活力之间的关系。[暨南大学2011研]答：蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引