化生简答题

化学生物学

$\color{red}{1. 根据蛋白质表面特性，硫酸铵为什么可以沉淀蛋白质？}$
盐析：蛋白质在水中的溶解度与其表面性质有关。在水溶液中，蛋白质表面除带有电荷的基团外，尚含有由疏水基团形成的区域。在疏水区域周围，水分子呈有序排列。当向蛋白质溶液中逐渐加入无机盐时，刚开始蛋白质溶解度加大，这是由于蛋白质的活度系数降低的缘故，这种现象叫盐溶。但继续加入电解质时，蛋白质的溶解度减小，称为盐析。
原理：
电解质离子在水中发生水化，当电解质浓度增大时，水分子就离开蛋白质表面，暴露出疏水区域，疏水区域相互作用，使蛋白质聚集而沉淀。疏水区域越多越容易产生沉淀。

$\color{red}{2. 蛋白质为什么不稳定，高浓度甘油、聚糖为什么可以稳定蛋白质？}$
共溶剂: 加入可改变溶液的热力学性质,在蛋白质表面完全水化和共溶剂完全结合之间建立了一种平衡,使得天然蛋白质的稳定性增强,理论上称为优先排阻作用。

$\color{red}{3. 蛋白质一二三四级结构？}$
① 蛋白质的一级结构包括组成蛋白质的多肽链数目，多肽链的氨基酸顺序，以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序。
② 蛋白质的二级结构是指肽链主链折叠产生的有规则的几何走向，它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。
③ 蛋白质的三级结构是指在二级结构基础上，肽链在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。
④ 蛋白质的四级结构是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。

$\color{red}{4. 可逆抑制剂结构类型，如何判断抑制类型？}$

竞争性抑制:
抑制剂和底物竞争性地与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低
特点：
a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；
b.抑制剂与酶的结合部位和底物与酶的结合部位相同；
c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；
d.动力学参数：Km值增大，Vmax值不变。

非竞争性抑制:
抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES复合物结合，使酶的催化活性降低。
特点：
a.底物和抑制剂分别独立地与的不同部位相结合；
b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；
c.动力学参数：Km值不变，Vmax值降低。

$\color{red}{5. 酶的特性（4个）？}$

• 高效性
• 选择性
  
  • 结构专一性
  • 相对专一性
    
    • 族专一性
    • 键专一性
    • 位置选择性（区域选择性）
  • 立体化学专一性
    
    • 手性专一性
    • 几何专一性
• 反应条件温和性
• 酶活力可调节性

$\color{red}{6. 酶为什么能使活化能降低？}$
酶催化作用的本质是酶的活性中心与底物分子通过短程非共价力的作用，形成E—S反应中间物，其结果使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。
① 在底物S与酶E结合之前，二者均处于自由运动状态，在结合过程中，由于底物与酶分子相互作用产生结合能，S和E结合后形成高度有序、低熵的复合物

② 在酶-底物复合物ES形成过程中，酶分子活性中心结合的水分子和底物分子结合的水分子相继发生脱溶剂化作用，增加了ES复合物的能量，使反应更容易发生

③ 底物进入酶的活性中心时，底物分子的带电荷基团被迫与酶活性中心的电荷相互作用，导致静电去稳定化作用，底物分子发生扭曲、形变，引起反应加速进行

④ 空间位阻即张力使底物分子发生扭曲、形变，引起反应加速进行

$\color{red}{7. 酶为什么有高效高效催化的作用？}$
① 邻基效应和定向效应：在活性中心结合，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，另一方面，底物中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点

② 与反应过渡态结合作用：与酶的活性中心形成复合物的实际上是底物形成的过渡状态，酶与过渡态结合是酶促反应速度的关键因素

③ 张力学说：反应基团之间产生一种立体排斥张力，使反应基团之间更容易形成过渡态

④ 多功能催化作用：酶的活性中心含多个起催化作用的基团，可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起协调作用

⑤ 广义酸-碱催化：是指通过质子酸提供部分质子，或通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程；组氨酸His是酶的广义酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团

⑥ 共价催化：催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应的活化能降低；参与共价催化基团主要为His的咪唑基、Cys的巯基、Asp的羧基、Ser的羟基

$\color{red}{8. 根据蛋白质结构特性，pH为什么能影响酶的催化活性？}$
pH影响酶活力的原因在于过酸、过碱会影响蛋白质的构象，使酶变性失活。当pH变化不剧烈时，酶不变性，但是活力会受影响。主要是由于pH影响底物解离状态、酶分子解离状态或ES的解离状态，从而影响ES的形成，导致酶活性降低。
强酸和强碱都可改变蛋白质溶液pH，引起蛋白质表面必需基团的电离，由于各氨基酸残基所带电荷的相互吸引或排斥使蛋白质的空间结构发生较大变化，造成蛋白质分子聚集，导致不可逆失活。

$\color{red}{9. 核酸结构特点：帽，尾，三叶草，倒L形}$
DNA的结构
一级结构：脱氧核苷酸分子间连接方式及排列顺序。

二级结构：DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键, 形成的双螺旋结构

三级结构：DNA双链进一步折叠卷曲形成的构象

mRNA的“帽结构”
真核细胞mRNA 5’-末端有一个甲基化的鸟苷酸，称为“帽结构”。
“帽结构”是在开始转录后不久（不超过15个核苷酸）由鸟苷酰转移酶在新生的hnmRNA 5’-末端添加鸟苷酸（G），是5’端与5’端对接，中间有3个磷酸基团。5’端添加G后还需要经过一系列的甲基化过程才形成各种类型的“帽结构”。
“帽结构”的功能是保护mRNA的免受核酸酶从5’-末端开始对它的水解，并且在翻译中起重要作用。
mRNA的“尾结构”
极大多数真核细胞mRNA在3’-末端有一段长约200核苷酸的polyA，称为 “尾结构”。
polyA是在转录后经polyA聚合酶的作用添加上去的。原核生物的mRNA一般无polyA，但某些病毒mRNA也有3’-polyA。
polyA可能有多方面功能,与mRNA从细胞核到细胞质的转移有关；与mRNA的半寿期有关，新合成的mRNA, polyA链较长，而衰老的mRNA，polyA链缩短。

tRNA的二级结构
三叶草形

• 氨基酸臂
• DHU环
• 反密码环
• 额外环
• TΨC环

$\color{red}{10. DNA、RNA等电点，水解为什么有区别？}$
酸或碱水解
核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。
DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。例如，在0.1 mol/L NaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解，生成2′-或3′-磷酸核苷；DNA在同样条件下则不受影响。这种水解性能上的差别，与RNA核糖基上2′-OH的邻基参与作用有很大的关系。在RNA水解时，2′-OH首先进攻磷酸基，在断开磷酯键的同时形成环状磷酸二酯，再在碱的作用形成水解产物。

$\color{red}{11. 根据蛋白质生物合成起始复合物的形成过程说明三种RNA的作用}$
1. 核蛋白体RNA（rRNA） 75%~80% 蛋白质合成的场所
2. 转运RNA（tRNA） 10%~25% 转运氨基酸
3. 信使RNA（mRNA） 2%~3% 蛋白质合成的直接模板

$\color{red}{12. 三种结合作用（剪切、共价、非共价 3种）}$
嵌插结合方式的特征
① 在紫外、可见光的测定中发现，嵌插结合常常引起减色效应，使最大吸收波长向长波长方向移动，出现等吸光点。
② 在荧光测定中可观察到由于嵌插作用所产生的荧光淬灭现象。根据所得到的光谱滴定数据，可以测定络合物表现稳定常数，结合位点数等等。
③ 嵌插剂分子芳香环上电性环境的改变也造成了嵌插部位芳环原子的1H NMR谱的化学位移向高场移动，同时由于弛豫时间的改变，谱峰明显拓宽。

$\color{red}{14. DNA半保留复制，为何出现冈崎片段}$
复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链。

另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链。复制中的不连续片段称为冈崎片段。

领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。

$\color{red}{15. RNA种类与结构的多样性}$
RNA种类多样性
① RNA具有三种不同类型（mRNA、rRNA和 tRNA）
② 每一种蛋白质不但具有一种相对应的mRNA，而且每一种mRNA还具有不同的启动基因、转录基因、调控基因等
③ 不同组织表达不同的mRNA，同一种mRNA在不同组织中的起始、剪接、腺苷酰化也不同，
④ 结合RNA特定区域的小分子药物可能只在特定的组织中起作用，而不影响其他组织RNA的功能。

RNA结构的多样性
① RNA是单链分子。同 DNA分子相比，RNA分子结构更复杂。
② RNA一般由独立的折叠亚结构域构成，分离的亚结构域仍保持其形状和功能，可以利用其与药物结合进行筛选，较用蛋白质靶筛选药物廉价和快100～1000倍。因此，作为药靶RNA具有明显的优点，为创新型药物的研制提供了机遇和广阔的前景。

$\color{red}{16. 沟区结合剂的结构特征}$
典型的小沟区结合的药物分子具有以下特征：

① 由几种简单的芳香杂环结构如呋喃、吡咯、咪唑或苯环构成平面共轭体系；
② 整个分子常常呈“月牙”形状；
③ 分子两端一般含有碱性的氨基、咪基或胍基。

这些芳环由扭转自由的键来连接，由此产生合适的扭转力来匹配小沟区内的螺旋曲线，取代沟区中的水分子并与DNA双螺旋链个沟区的碱基对边缘通过氢键、范德华力、静电相互作用在小沟中的AT富集区与DNA形成一种三明治的结构，具有一定的特异性。

$\color{red}{17. 光合色素}$

$\color{red}{18. 光反应、暗反应}$

$\color{red}{19. 脂肪酸、正丁酸、甘油}$
1mol甘油氧化
$反应过程如下：\\ 甘油 + ATP → α-磷酸甘油 + ADP； \\ α-磷酸甘油 + NAD^+ → NADH + H^+ + 磷酸二羟丙酮； \\ 磷酸二羟丙酮 → 甘油醛-3-磷酸； \\ 甘油醛-3-磷酸 + NAD^+ + Pi→甘油酸-1,3-二磷酸 + NADH + H^+； \\ 甘油酸-1,3-二磷酸 + ADP → 甘油酸-3-磷酸 + ATP； \\ 甘油酸-3-磷酸 → 甘油酸-2-磷酸 → 磷酸稀醇式丙酮酸； \\ 磷酸稀醇式丙酮酸 + ADP → 丙酮酸 + ATP； \\ 丙酮酸 + NAD + →乙酰辅酶A + NADH + H^+ + CO_2； \\ 然后进入乙酰辅酶A三羧酸循环彻底氧化.经过4次脱氢反应生成3摩尔NADH + H^+、1摩尔FADH_2、\\ 以及2摩尔CO_2,并发生一次底物水平磷酸化,生成1摩尔GTP. \\ 依据生物氧化时每1摩尔NADH+H^+和1摩尔FADH_2 \\ 分别生成3摩尔、2摩尔的ATP,因此,1摩尔甘油彻底氧化成CO_2和H_2O生成 \\ ATP摩尔数为6×3＋1×2＋3－1=22mol\\ $
$\color{red}{20. 叙述逆转录过程。DNA复制与逆转录引物的区别}$

$\color{red}{21. DNA半保留复制}$
DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。

$\color{red}{22. DNA复制酶、逆转录酶}$
参与DNA复制的物质
◆底物: dATP, dGTP, dCTP, dTTP
◆聚合酶: 依赖DNA的DNA聚合酶( DNA-pol)
◆模板 : 解开成单链的DNA母链
◆引物: 提供3-OH端
◆其他的酶和蛋白质因子：引物酶、单链结合蛋白、连接酶、解链酶、拓扑异构酶等

含有解螺旋酶、拓扑异构酶、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。
引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子

逆转录：
以RNA为模板，即按照RNA的核苷酸顺序合成 DNA，这与通常转录过程中遗传信息传递从DNA到RNA的方向相反，因此称为逆转录。
催化逆转录反应的酶（RNA指导的 DNA 聚合酶）一般称为逆转录酶。

反应体系：RNA模板、原料（dNTP）、引物（tRNA）、反转录酶
逆转录酶的活性：

• RNA依赖的DNA聚合酶活性
• DNA依赖的DNA聚合酶活性
• RNA水解酶H活性

引物：tRNA

$\color{red}{23. 球状蛋白表面特性，球状蛋白为什么不稳定}$

$\color{red}{24. 基因突变诱变剂，亚硝酸盐}$
突变的类型

基因突变
    碱基置换
        转换
        颠换
    移码突变
        碱基插入
        碱基丢失
    密码子插入或丢失
染色体数目变化
    非整倍体
    多倍体
染色体畸变
    缺失、断片
    重复
    易位
    倒位
    ···

诱变剂：

烷化剂类
    能与一个或几个核酸碱基起化学反应，从而引起DNA复制时碱基配对的转换而发生遗传变异的化学物质。这是一类在微生物诱变育种中普通使用的化学诱变剂。

    原理: 诱变剂分子中具有一个或多个活性烷基，它们能够转移到DNA分子中电子云密度极高的位点上去置换氢原子进行烷化反应。
    烷基化后的生物学效应: 碱基错配、碱基脱落、DNA断裂、碱基交联 

亚硝酸盐
    亚硝酸是常用的脱氨基诱变剂，其作用机理主要是脱去碱基分子中的氨基使腺嘌呤(A)脱去氨基变成次黄嘌呤(H)、胞嘧啶(C)变成尿嘧啶(U)，鸟嘌呤(G)变成黄嘌呤(X)。
    胞嘧啶核苷在亚硝酸作用下，可以形成重氮盐，再转变为尿嘧啶核苷。因此生物体内亚硝酸的存在有可能改变DNA的碱基组成。

$\color{red}{25. 纤维素和壳多糖结构与性能上的异同}$
纤维素由葡萄糖分子以β-1，4-糖苷键连接而成的直链，100~200条链彼此平行，以氢键结合，所以不溶于水，但溶于铜盐的氨水溶液。纤维素分子排列成束状，和绳索相似。天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物。

几丁质分子为N-乙酰-D-葡糖胺以β-1，4-糖苷键连接而成，类十余纤维素的结构。几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之中，也可称为甲壳质。是一种白色、无定形的半透明物质。在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二位，仅次于纤维素。