中山大学生命科学院生物化学试题答案与评分标准(2006秋季,A卷)

生物化学I（2006年秋季学期, A卷）

I.简答题（共25小题，超过60分以60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。

2．为什么SDS变性电泳可以估算蛋白质的分子量？

3．Mass spectroscopy在生物大分子研究中有什么应用？

4．-Keratin、Collagen、Silk fibroin的二级结构和氨基酸组成有何特点？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？

6．蛋白质in vivo条件下的折叠有哪些辅助因子？

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？

8．哪些因素可以导致Hemoglobin与O

2

的亲和力增加？

9．图示抗体的一般结构（包括结构域及可能的二硫键）。

10．构成肌肉粗丝和细丝的蛋白分子有哪些，各有什么功能？

11．写出蛋白质氨基酸测序的基本步骤。

12．什么是酶催化的过渡态理论？列出你所知道的支持证据？

13．酶的可逆抑制剂有几类？它们的抑制动力学各有何特点？

14．酶在体内的活性是如何受到调控的？

15．淀粉与纤维素的结构有何区别？

16．细胞膜表面的Glycoprotein和Glycolipid有哪些生物学功能？

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？

18．膜脂的分类及其结构特点

19．生物膜的功能有哪些？

20．膜蛋白以哪些方式参与生物膜的构成？

21．图示secondary active transport，uniport，symport，antiport. 22．Acetylcholine receptor通道是如何控制开关的？

23．K＋离子通道是如何对通过的离子进行选择的？

24．膜电位是怎样控制Na＋通道开关的（可图示并说明）？

25．Ca2+泵和Na+-K+泵的异同点。

II. You have a crude lysate sample containing a mixture of six proteins (1, 2, 3, 4, 5, and β-galactosidase). Some characteristics of these proteins are shown in the table below. Give an available procedure of purifying β-galactosidase.

Protein Concentration of ammonium

sulfate required for

precipitation

Molecular

Weight

(kDa)

Isoelectric

point (pI)

1

45% 38 3.7 2

80% 22 4.8 3

65% 14 5.3 4

20% 75 6.8 5

30% 55 9.5 -galactosidase

45% 115 5.3

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.

1. What type of inhibitor is this compound (be as specific as you can)?

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 .

生物化学I （2006年秋季学期, A 卷）

I ．

1．苏氨酸 Thr 【1′】 【2′】；异亮氨酸 Ile 【1′】 【2′】

E+S ES E+P

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．

5．All ，all ，＋，/【每个1′】

6．① 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′】；

二级结构 氨基酸组成 α-Keratin α-Helix 【1′】 Phe, Ile, Val, Met, and Ala 等疏水氨基酸残疾丰富，并含有大量Cys 【1′】 Collagen α-Chain 【1′】

Gly-X-Pro 或 Gly-X-Hyp 重复，Gly-Pro-Hyp 出现频率最高【1′】 Silk fibroin

β-Sheet 【1′】 主要为Gly 和Ala 【1′】

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

-D-glucose 【1′】，通过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-D-glucose 【1′】，通过1→4)糖苷键连接【1′】，其三维结构为直线型【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′】

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′】。

18．【列出脂的种类3分，指出脂的骨架结构给3分】

磷脂（phospholipid）

糖脂

（glycolipid）

固醇

（cholesterol）

头部含磷酸基团含糖基

骨架甘油神经鞘氨醇神经鞘氨醇

甘油又称为鞘脂

尾部脂肪酸脂肪酸

19．① Boundary ＆ permeability；【1′】

② Organization ＆ localization of function；【1′】

③ Transport process；【1′】

④ Signal transduction；【1′】

⑤ Cell-to-cell communication【1′】

20．① Peripheral membrane proteins【1′】：lipid linked【0.5′】，lipid bound 【0.5′】，protein bound【0.5′】；

② Integral 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． 23 24 23

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．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-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-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-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．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】