皖西学院 生物工程专业 大三蛋白质与酶工程复习题及答案

蛋白质与酶工程课程复习题

一．名词解释：

1.蛋白质工程概念: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、

2.蛋白质的一级结构；蛋白质多链中氨基酸残基的排列顺序

3.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

4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。现在结构域的概念有三种不同而又相互联系的涵义:即独立的结构单位、独立的功能单位和独立的折叠单位。

5.β－折叠:是蛋白质中的常见的二级结构，是由伸展的多肽链组成的。 6.α－螺旋: 是蛋白质分子的一种基本结构

7.超二级结构:在蛋白质分子中，特别是球状蛋白质中，由若干相邻的二级结构单元（即α—螺旋、β—折叠片和β—转角等）彼此相互作用组合在一起，，形成有规则、在空间上能辨认的二级结构组合体，充当三级结构的构件单元，称超二级结构。 8.三级结构是指球状蛋白质的多肽键在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系使β－折叠α－螺旋和无规则卷曲等二级结构相互配置而形成特定的构象。

9四级结构指由相同或不同的称作亚基（subunit）的亚单位按照一定排布方式缔合而成的蛋白质结构，维持四级结构稳定的作用力是疏水键、离子键、氢键、范得华力。

10蛋白质折叠: 。蛋白质可凭借相互作用在细胞环境（特定的酸碱度、温度等）下自己组装自己

11蛋白质变性: 是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，这种现象称为蛋白质变性。 12蛋白质复性:、

13回拆:所连接的肽链发生180°的反相弯曲

14第二遗传密码：氨基酸顺序与蛋白质三维结构之间存在的对应关系

15分子伴侣:是一类相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、

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的过程、

16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。 17重叠延伸PCR技术：采用具有末端的引物，使PCR形成产物形成了重叠链，从而在随后的扩增反应中，通过重叠链的延伸，将不同来源的扩增片段重叠拼接起来 18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。、

19模拟酶:就是利用有机化学的方法合成一些比酶简单的非蛋白质分子，可以模拟酶对底物的络合和催化过程，既可达到酶催化的高效性，又可以克服酶的不稳定性、 20生物传感器—将生物体的成份（酶、抗原、抗体、DNA、激素）或生物体本身（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。

21分子印迹：是制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程，这个化合物叫印迹

分子。

22微水介质体系

23酶分子的化学修饰：应用化学方法，通过主链的“切割”、“剪接”或侧链基团的“化学修饰”对酶蛋白进行分子改造，改变其理化性质及活性的技术。

24 HPLC:高压 高速 高效 高灵敏度 应用范围广高效液相色谱仪可分为“高压输液泵”、“色谱柱”、“进样器”、“检测器”、“馏分收集器”以及“数据获取与处理系统”等部分。、

[1]

25 ATPE:有端氨基聚氧化丙烯醚和端氨基聚氧化乙烯醚等，又称聚醚多胺、聚醚胺(PEA)，简称ATPE，分子结构中含有醚键，属柔性固化剂。 二．简答题：

1．简述蛋白质工程的一般程序

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 2. 常见的融合蛋白标签（精氨酸标签，多聚组氨酸标签，FLAG标签，荧光蛋白标签）和报告分子（β-半乳糖苷酶基因、胭脂碱合成酶基因、 章鱼碱合成酶基因、葡萄糖苷酶基因、

新霉素磷酸转移酶基因、氯霉素乙酰转移酶基因、转移酶基因、荧光酶基因等）是什么？

3. 如何利用内含肽实现蛋白质的连接？

4. 组成蛋白质的常见氨基酸有哪些？可以将它们分成几类？

脂肪族(R为烷基的中性氨基酸.R基含羟基或硫的氨基酸,R基中含有羧基或酰胺的氨

基酸,R基中含有氨基或亚氨基的氨基酸)、

芳香族(苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸)和杂环族(组氨酸 脯氨酸) 5. 简述蛋白质各个结构层次的基本特点 一级结构，氨基酸的排列

二级结构，α螺旋，β片层等 三级结构，肽链折叠所形成的结构域 四级结构，亚基的数目，空间结构

6. 维持蛋白质三级结构和四级结构的作用力有哪些？

维持四级结构稳定的作用力是疏水键、离子键、氢键、范得华力 7. 举例说明蛋白质的结构与功能之间的关系。 1,氨基酸序列决定蛋白质的结构与功能 2,蛋白质间的相互作用与特殊结构

3,蛋白质结构单元的构象与蛋白质的功能有关，在蛋白质之间、蛋白质与核酸之间、蛋白质与配体分子的相互识别和作用中具有生物学功能。 4,参与蛋白质与DNA分子间相互作用的结构域

8. 简述蛋白质一级结构（氨基酸序列）测定步骤： (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。

9. 简述分子伴侣的有哪些主要作用。

①帮助新蛋白的折叠;②帮助蛋白质的跨膜转运;③使一些聚合蛋白解聚; ④催化不稳定蛋白的降解; ⑤控制调节蛋白的折叠,影响基因的转录;⑥参与细胞内囊泡的转运;⑦参与细胞骨架蛋白的装配.

10. 细胞破碎的方法有哪些？原理是什么？1、高速组织捣碎2、玻璃匀浆器匀浆 3、超声波处理法 4、反复冻融法。5、化学处理法

11. 折叠酶帮助蛋白质正确折叠的机制是什么？

肽基脯氨酰顺反异构酶(PPI)：反式肽基脯氨酰键→(PPI催化)→顺式构型,能顺利折叠.

蛋白质二硫键异构酶(PDI);二硫键形成酶(Dsb)和二硫键异构酶:可帮助在蛋白质折叠过程中二硫键的正确形成和配对.

12. 简述双水相萃取和反胶束萃取的原理，举例说明它们在酶分离纯化中的应用。 13. 蛋白质化学修饰的反应类型有哪些？主要修饰部位是什么？ 14. 基因突变的种类有几种？各自的特点是什么？

定点突变 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。

定向进化 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。

15. 如何在大肠杆菌中实现外源蛋白质的高效表达？ 16. 如何在遗传密码中增添一个非天然氨基酸？ 17. 突变文库的筛选方法主要有哪些？ 18.为什么要发展基因融合技术？

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。融合蛋白是将两个或多个基因的编码区首尾连接,由同一调控序列控制构成的基因表达产物。

①利于回收（衍生因子之一为亲和标签）；②产生新的多功能蛋白；③利于检查和产物定位；

④避免产物的快速溶解；⑤防止包涵体的形成；⑥外源蛋白定位在宿主的不同区段； ⑦融合蛋白再体外切割提高产量稳定性；⑧研究蛋白质结构。

19. 简述酶分子化学修饰的基本原理。

微环境：酶分子表面外形的不规则、各原子间极性和电荷的不同、各氨基酸残基间相互作用等使酶分子空间结构的局部形成一个包含活性部位的微环境。

修饰酶：改造天然酶分子中的微环境，对酶分子的侧链基团、酶分子的功能基团进行化学修饰或改造，可获得结构更合理、功能更完善的修饰酶。 20.为什么环糊精及其衍生物可以作为模拟酶模型，该模型与大环冠醚模拟酶模型有何区别？

21.抗体酶有何催化特性？

能催化一些天然酶不能催化的反应;有更强的专一性和稳定性;催化作用机制不同 22. 简述抗体酶催化的反应类型有哪些？

1、转酰基反应 2、水解反应 3、Claisen重排反应 4、酰胺合成反应 5 Diels-Alder反应

6、转酯反应 7、光诱导反应 8、氧化还原反应 9、脱羧反应 10、顺反异构化反应 23. 简述差速离心和密度梯度离心分离酶的原理及各自特点。

用不同的离心速度和离心时间，使沉降速度不同的颗粒分批分离的方法，称为差速离心。操作时，选择好离心力和离心时间，使大颗粒先沉降取出上清液，在加大离心力的条件下再进行离心，分离较小的颗粒。如此多次离心，使不同大小的颗粒分批分离。差速离心主要用于分离大小和密度差异较大的颗粒。操作简单方便，但分离效果较差。

密度梯度离心;事先在离心管中用某种低分子溶质调配好密度梯度，在密度梯度之上加待处理的料液后进行离心，使密度不同的组分得以分离的一种区带分离方法。常用的有蔗糖、甘油等。使用最多的是蔗糖密度梯度系统。 24. 简述分子印迹的基本过程。

类生物印迹似于分子印迹，主体分子为生物分子。生物分子构象的柔性在无水有机相中被取消了，其构象被固定了，因而模板分子与生物分子在水溶液中相互作用后产生的构象变化在移入无水有机相中才能得以保持 25. 什么是融合蛋白，构建融合蛋白有什么的意义？ ①利于回收（衍生因子之一为亲和标签）；②产生新的多功能蛋白；③利于检查和产物定位；

④避免产物的快速溶解；⑤防止包涵体的形成；⑥外源蛋白定位在宿主的不同区段； ⑦融合蛋白再体外切割提高产量稳定性；⑧研究蛋白质结构。 26 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 27 简述有机溶剂对有机介质中酶催化的影响：

⑴有机溶剂对酶结构与功能的影响;有些酶在有机溶剂的作用下，其空间结构会受到某些破坏（夺水或直接改变酶分子表面结构），从而使酶的催化活性受到影响甚至引起酶的变性失活。酶分子的表面结构发生变化。

⑵有机溶剂对酶催化作用的影响;增大酶反应的活化能来降低酶反应速度。（刚性增强）

降低中心内部极性并加强底物与酶的静电斥力，降低底物的结合能力，使酶活性下降

⑶ 有机溶剂对酶活性中心结合位点的影响

当酶悬浮于有机溶剂中，有一部分溶剂能渗入到酶分子的活性中心，与底物竞争活性中心的结合位点，降低底物结合能力，从而影响酶的催化活性。 ⑷ 有机溶剂对底物和产物分配的影响

有机溶剂与水之间的极性不同，在反应过程中会影响底物和产物的分配，从而影响酶的催化反应。有机溶剂能改变酶分子必需水层中底物和产物的浓度。 28 简述固定化酶的意义

游离酶使用中的局限性；a提取纯化繁琐，价格昂贵；b难以重复使用；c稳定性差；固定化酶的优点；a提高酶分子结构的稳定性，b能与反应物分开，有效的控制生产过程；c能与产物分开，简化生产工艺；可以反复连续使用，提高了酶的利用率。方法，交联法、吸附法、包埋法、共价结合法 29 简述定点突变的方法及定点突变的特点。 定义：是指通过聚合酶链式反应等方法对已知的目的基因DNA片段进行基因的添加、删除、点突变等。从而改变对应的氨基酸序列和蛋白结构。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。

30 何为报告基因，报告基因需满足哪些条件？

报告基因是指一组编码易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。

报告基因需满足几个条件：a基因被克隆并且已知全序列；b宿主不存在报告基因产物或类似产物；c表达产物易被检测；d报告分子的分析结果应具备有很宽的线性范围，报告基因在细胞内表达对宿主正常的生理作用没有影响。

31 如何理解酵母双杂交系统的原理？举例说明其在蛋白质相互作用研究中的应用。 32 简述抗体酶的制备方法 细胞融合法（诱导法）：抗体结合位点化学修饰法;引入辅助因子法;用生物工程的方法产生抗体;拷贝法;共价抗原免疫法;天然来源抗体酶; 33 简述反胶束的结构及反胶束体系中酶促反应的特点。

含有表面活性剂与少量水的有机溶剂系统。反向微团：疏水尾部向外，与非极性的有机溶剂接触；极性头部向内，形成一个极性核。反应时，酶分子在反胶束内部的水溶液中，疏水性底物或产物在反胶束外部，催化反应在两相的界面中进行。 34 简述酶化学修饰的意义

(1)改造酶的作用特性（包括专一性、对效应物响应性能及对辅助因子的要求）; (2)改变活性部位的构象；(3)提高生物活性；⑷ 提高酶的稳定性（pH、温度）; ⑸ 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）

35 简述核糖体展示技术的操作过程。

通过PCR等方法扩增目的基因建立DNA文库；从DNA文库挑选DNA若干克隆，并加入启动子、核糖体结合位点及茎环；上述重组DNA置于具有耦联转录／翻译的无细胞;翻译系统中孵育；常规的免疫学检测技术：通过固相化的靶分子直接筛选出感兴趣的核糖体复合体；再利用RT-PCR扩增，进行下一循环的富集和选择，最终筛选出高亲和力的目标分子。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xznt.html