基础生物化学复习题

《基础生物化学》复习题

第一章 蛋白质化学

1、简述蛋白质的1、2、3、4级结构及维持各级结构的作用力。

蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序以及二硫键的位置。维持蛋白质一级结构的化学键是肽键。蛋白质的二级结构是指多肽链主链折叠的有规则重复的构象，不涉及侧链上的原子在空间的排列。维持二级结构的作用力是主链形成的氢键。蛋白质的三级结构是指一条多肽链中所有原子和基团的总的三维结构，包括所有主链和侧链的构象。维持三级结构的作用力主要是次级键，即氢键、范德华力、疏水作用力、离子键等，也包括二硫键。蛋白质四级结构是指具有三级结构的亚单位通过非工价键彼此缔合在一起的聚集体，维持蛋白质四级结构的作用力是次级键。

2、用实例说明蛋白质的高级结构与功能的关系

（1）核糖核酸酶的变性与复性：当天然的核糖核酸酶用变性剂处理后，分子内部的二硫键断裂，肽链失去空间构象呈线形状态时，核糖核酸酶失去催化功能，当除去变性剂后，核糖核酸酶可逐渐恢复原有空间构象，则其催化RNA水解的功能可随之恢复。（2）血红蛋白的别构效应：血红蛋白是一个含有4个亚基的寡聚蛋白质，具有别构效应，当它未与氧结合时，血红蛋白分子处于紧密型构象状态，不易与氧结合；当氧与血红蛋白分子中1个亚基结合后，会引起该亚基构象改变，这个亚基构象改变又会引起其他3个亚基的构象改变，使整个血红蛋白的结构变得松弛，易于与氧结合，大大加快了氧合速度。

3、名词：

氨基酸等电点：使氨基酸处于正负电荷相等即净电荷为零的兼性离子状态时溶液的pH即为该氨基酸的等电点。

盐析：在蛋白质溶液中加入一定量的高浓度中性盐（如饱和硫酸铵），使蛋白质溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析。

第二章 核酸化学

4、比较DNA、RNA在化学组成、细胞定位及生物功能上的区别。

DNA和RNA的基本结构单位是核苷酸。核苷酸由一个含氮碱基（嘌呤或嘧啶），一个戊糖（核糖或脱氧核糖）和一个或几个磷酸组成。DNA和RNA是多聚核苷酸，核苷酸靠磷酸二酯键彼此连接在一起；RNA中的核苷酸残基含有核糖，其嘧啶碱基一般是尿嘧啶和胞嘧啶，而DNA中其核苷酸含有2′-脱氧核糖，其嘧啶碱基一般是胸腺嘧啶和胞嘧啶。在RNA和DNA中所含的嘌呤基本上都是鸟嘌呤和腺嘌呤。

DNA分子主要位于核区（原核生物）或细胞核内（真核生物），是基因遗传与表达信息的载体，是生物的主要遗传物质；RNA分子在核区（原核生物）或细胞核内（真核生物）合成，主要在细胞质中发挥其功能，它参与遗传信息的传递和表达过程，在蛋白质的生物合成中起决定作用；此外，RNA还参与基因表达的调控或具有生物催化能力。

5、简述tRNA 、 mRNA、 rRNA 的分布、结构特点及功能。

核糖体RNA (ribosomal RNA，rRNA)与蛋白质结合构成核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所，所以rRNA的功能是作为核糖体的重要组成成分参与蛋白质的生物合成。rRNA是细胞中含量最多的一类RNA，种类仅有几种，原核生物中主要有5S rRNA、16S rRNA和23S rRNA三种，真核生物中主要有5S rRNA、5.8S rRNA、18S rRNA和28S rRNA四种。

信使RNA（messenger RNA，mRNA），是最少的一类RNA，种类却最多。mRNA是以DNA为模板合成的，又是蛋白质合成的模板。它是携带一个或几个基因信息到核糖体的核酸。真核mRNA 5`-端有一个“帽子”结构，3`-端具有polyA结构。

转运RNA(transfer RNAs，)是最小的RNA分子。它的主要功能是在蛋白质生物合成过程中把mRNA的信息准确地翻译成蛋白质中氨基酸顺序的适配器（adapter）分子，具有转运氨基酸的作用，并以此氨基酸命名。tRNA具有三叶草形二级结构和倒“L”型三级结构，其3’末端为CCA-OH保守序列，分子中含有很多稀有碱基。

6、名词：

(1) 增色效应与减色效应：当DNA从双螺旋结构变为单链的无规则卷曲状态时，它在260nm处的吸收便增加，这叫“增色效应”；当核苷酸形成核酸或ssDNA卷曲成双螺旋时，会使A260降低，称减色效应。

（2）DNA的变性与复性：DNA在一定外界条件（变性因素）作用下，氢键断裂，双螺旋解开，形成单链的无规卷曲，这一现象称为变性；缓慢恢复原始条件，变性DNA重新配对恢复正常双螺旋结构的过程。

（3）Tm熔解温度：核酸加热变性过程中，增色效应达到最大值的50%时的温度称为核酸的熔解温度(Tm)或熔点。

第三章 酶化学

7、简述酶的概念和酶作用的特点。

（1）酶是由活细胞产生的具有催化能力的蛋白质，或以蛋白质为主的生物催化剂

（2）酶具有极高的催化效率；

（3）酶的催化作用具有高度的底物专一性； （4）酶的催化活性易受外界条件影响；

（5）酶的催化活性在细胞内受到严格的调节控制；

8、影响酶促反应速度的因素有哪些？它们是如何影响的？ （1）底物浓度[S] 对酶反应速度（V）的影响（见下图）：用[S]对V作图，得到一矩形双曲线，当[S]很低时，V 随[S]呈直线上升，表现为一级反应。当[S]增加到足够大时， V 几乎恒定，趋向于极限，表现为零级反应。曲线表明，当[S]增加到一定数值后，酶作用出现了饱和状态，此时若要增加 V ，则应增加酶浓度。

（2）酶浓度与反应速度：在底物浓度足够大的条件下，酶浓度与酶促反应速度成正比（见上图）；

（3）温度：过高或过低温度均使酶促反应速度下降，只有在最适温度下酶促反应速度才最高；

（4）pH：pH影响酶蛋白质中各基团的解离状态，过高或过低pH均使酶促反应速度下降，在最适pH下酶促反应速度才最高；

（5）抑制剂：作用于酶活性中心必需基团，引起酶活性下降或丧失，分为可逆抑制和不可逆抑制两种；

（6）激活剂：提高酶活性，加快酶促反应速度的物质，包括无机离子、有机小分子或其他具有蛋白质性质的大分子。

9、什么是米氏方程？Km有何意义？ 米氏方程：v?Vmax??S?Km??S?，描述酶促反应速度与底物浓度间的关系。

当v=Vmax/2时，Km=[S] ；Km是酶的特征常数，其大小反映了酶与底物的亲和力。

10、名词：

同工酶：有机体内能催化相同的化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构及性质却有所不同的一组酶。 酶的活性中心：酶分子上直接参与底物结合及催化作用的氨基酸残基的侧链基团根据一定的空间结构组成的区域，称为酶的活性中心。

诱导契合学说：酶的活性中心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这样就使使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。

第四章 生物氧化

11：名词：

电子传递链：也称呼吸链、电子传递体系，指代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列传递体最后传递给被激活的氧原子而生成水的全部体系。

氧化磷酸化：也称偶联的磷酸化作用，指伴随着呼吸链的电子传递实现ADP磷酸化成ATP的过程。

P/O比：指氧化磷酸化过程中每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数。

12、简述生物氧化的三个阶段。

（1）大分子降解成基本结构单位，如蛋白质降解为氨基酸。 （2）结构单位分解成共同中间产物（丙酮酸、乙酰CoA等）。

（3）共同中间产物进入三羧酸循环、氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。

13. 简述化学渗透学说解释氧化磷酸化机理的基本要点。

氧化磷酸化机理可用英国科学家Mitchell于1961年提出的化学渗透学说（The chemiosmotic theory）来解释。该学说的基本要点包括：

（1）线粒体内膜必须是完整的、封闭的。 （2）呼吸链在线粒体内膜上进行有序排列。

（3）当电子从NADH+H+或FADH2最终传递给O2时，H+从线粒体内膜内侧被转移到外侧，导致外侧电性趋正、内侧电性趋负（内膜两侧的质子电势梯度），外侧的[H+]高于内侧的（内膜两侧的质子浓度梯度），两种梯度统称为跨内膜的质子电化学势差（?μH+），该值除以法拉第常数F即为质子动力势（pmf）。

（4）内膜外侧的质子不能自由穿过内膜返回内侧。

（5）当外侧质子经过ATP合酶中央的质子通道向内侧转移时，质子动力势驱动ATP合酶柄部相对于头部作旋转运动，推动ATP合酶的头部生成ATP。

14. 什么叫能荷？简述其对代谢的调节作用。

细胞中ATP、ADP和AMP的总量称为腺苷酸库；能荷即指腺苷酸库中高能磷酸基团的数量。

?ATP??0.5?ADP?能荷? ?ATP???ADP???AMP?

能荷对代谢的调节作用表现为：能荷数值偏高抑制分解反应，即抑制ATP的产生，促进ATP的利用；能荷数值偏低抑制合成反应，即抑制ATP的消耗。能荷对代谢的调节作用是通过ATP、ADP和AMP分子对特定反应的限速酶进行“别构调节”来实现的，如：EMP中的磷酸果糖激酶、TCA中的柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶等均被ATP抑制、被ADP和AMP激活。

第五章 糖代谢

15、名词：

糖异生作用：由简单的非糖前体（如丙酮酸）转变为糖的过程。它不是糖酵解的简单逆转，需绕过糖酵解过程中的三个不可逆反应。

回补反应：补充三羧酸循环中间代谢物供给的反应，例如由丙酮酸羧化酶生成草酰乙酸的反应。

底物水平磷酸化：某些底物的高能键氧化断裂，可将能量转移给ADP形成ATP 的过程。

16、简述丙酮酸的5条代谢去路

进入TCA 循环，彻底氧化分解 乳酸发酵 乙醇发酵

通过糖异生作用生成糖类 通过转氨作用生成丙氨酸

17、PPP途径的生物学意义

为生物体内的物质合成提供还原剂NADPH；沟通糖代谢与核苷酸、核酸和氨基酸代谢的联系；通过产生一系列中间产物（C3-C7）与光合作用联系；与植物的抗病力密切相关；必要时也可供能；

18、简述乳酸通过糖异生作用生成葡萄糖的过程。

乳酸在乳酸脱氢酶的作用下，氧化脱氢为丙酮酸；丙酮酸逆着糖酵解的7步可逆反应，同时还需绕过3个不可逆反应，生成葡萄糖；

19、假设植物体内合成1分子豆蔻酸（14碳饱和脂肪酸）所需的能量，分别由葡萄糖在无氧和有氧条件下氧化分解提供，请回答在上述两种情况下，各需要氧化多少分子葡萄糖？

合成1分子豆蔻酸需经历6次从头合成反应，因此要消耗6ATP以合成丙二酸单酰CoA（活化的C2单位供体）。

植物在无氧条件下氧化1分子葡萄糖可提供2ATP, 因此需氧化3分子葡萄糖；有氧条件下氧化1分子葡萄糖可提供30ATP，因此在需氧化0.2分子葡萄糖。

第六章 脂类代谢

20、合成脂肪酸需要哪些原料及能源物质，它们分别来自哪些代谢途径。 答：（1）脂肪酸合成的原料：乙酰CoA 主要来源于：

糖代谢?丙酮酸?乙酰CoA（线粒体） 脂肪酸β-氧化?乙酰CoA（线粒体） 氨基酸氧化分解?乙酰CoA

注：线粒体中乙酰CoA转入胞液，须 “ 柠檬酸穿梭 ” （2）合成的还原力：NADPH（主要来自PPP途径) （3）有两个酶系统参与：

乙酰CoA羧化酶：催化乙酰CoA的活化，形成丙二酸单酰CoA；

脂肪酸合成酶复合体：催化以丙二酸单酰辅酶A为原料合成软脂酸。

21、何谓脂肪酸的β-氧化？它与饱和脂肪酸的生物合成有何异同。 答：1）β-氧化的定义：脂肪酸在一系列酶作用下，在α-C和β-C之间发生断裂，β-碳原子被氧化形成酮基，然后裂解生成含2个C的乙酰CoA和较原来少2个C的脂肪酸的过程。 2）不同点：主要有以下5个方面

a. 进行部位不同：脂肪酸合成在胞质中，脂肪酸氧化在线粒体中；

b. 酸基载体不同：脂肪酸合成的酸基载体是 ACP，脂肪酸氧化的酰基载体是辅酶 A；

c. 辅酶不同：脂肪酸合成的辅酶是NADP“，脂肪酸氧化的辅酶是NAD”、FAD；

d. 转运系统不同：脂肪酸合成的起始原料乙酸CoA是通过柠檬酸穿梭系统进行转运的，脂肪酸分解起始物脂酸CoA是通过肉毒碱进行转运的； e. 能量变化不同：脂肪酸合成消耗能量，脂肪酸分解产生能量。 相同点：

a. 都是以2个碳原子单元断裂或延长。

b. 都需载体的携带，而且都是通过硫酯键与载体结合。

22、计算1分子软脂酸、硬脂酸（甘油等）经过生物氧化作用彻底分解为CO2和H2O时生成ATP的分子数（写出总反应式和列出计算过程） 以下仅给出1分子软脂酸彻底分解生成ATP的分子数，其他分子以类似方法计算：

软脂酸 + ATP + 7NAD+ + 8CoASH + 7FAD + 7H2O→8乙酰CoA + 7FADH2

+

+ 7NADH + 7H +AMP +PPi

? 1分子乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化共生成10分子ATP，因此8个

乙酰CoA生成8×10=80分子ATP。 ? 7FADH2：7×1.5=10.5分子ATP ? 7NADH2：7×2.5=17.5分子ATP

80+10.5+17.5=108分子ATP

减去活化所消耗的2分子ATP，一共生产106ATP

23、名词：

乙醛酸循环：是植物体内一条由脂肪酸转化为碳水化合物的途径，发生在乙醛酸体中，它将2分子乙酰COA转变为1分子琥珀酸的过程。

脂肪酸的α-氧化：脂肪酸在一些酶催化下，其α-碳原子发生氧化，生成1个CO2和比原来少1个C的脂肪酸的过程。

第七章 氨基酸及蛋白质代谢

24、五个氨基酸族合成的原料是哪些？它们分别来自哪些代谢途径？

丙氨酸族：原料是丙酮酸，来源于糖酵解途径

丝氨酸族：原料3-磷酸甘油酸和乙醛酸，分别来自糖酵解途径和光呼吸途径

天冬氨酸族：原料是草酰乙酸，来源于三羧酸循环途径 谷氨酸族：原料是α酮戊二酸，来源于三羧酸循环途径

芳香族：原料是4-磷酸赤藓糖和磷酸烯醇式丙酮酸，分别来自磷酸戊糖途径和糖酵解途径。

25、简述RNA在蛋白质合成中的重要作用。

mRNA：作为蛋白质生物合成的模板，是遗传信息的载体，决定多肽链中氨基酸的排列顺序，mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体密码子，代表一个氨基酸的信息。

tRNA：蛋白质合成中氨基酸运载工具，为每个三联体密码子译成氨基酸提供接合体，准确无误地将活化的氨基酸运送到核糖体中mRNA模板上。

rRNA：与多种蛋白质结合而成核糖体，是蛋白质生物合成的场所，又称肽链合成的“装配机”。

26、试述蛋白质合成的主要过程。

（1）氨基酸的活化：在氨酰tRNA合成酶催化下，消耗ATP，氨基酸与对应的特异tRNA 3’-末端CCA-OH结合形成氨酰tRNA。

（2）肽链合成的起始：核糖体大、小亚基，mRNA，起始tRNA和起始因子共同组装成起始复合物，起始密码子定位于核糖体的P位。

（3）肽链的延伸：进位、转肽、移位三个步骤循环进行，每次加入一个氨基酸；即一分子新的氨酰tRNA结合到核糖体的A位，肽酰转移酶催化P位上的肽酰基转移到A位的氨基酸上形成肽键，核糖体沿mRNA 5′→3′方向移动一个密码子的距离，空出A位等待下一分子氨酰tRNA进入。

（4）肽链合成的终止：核糖体移动到终止密码子时，肽酰转移酶活性转变为水解活性，合成好的肽链解离，核糖体大、小亚基，mRNA与释放出来。

（5）肽链合成后的加工与折叠：水解部分肽段，氨基酸残基修饰，形成二硫键，连接辅因子等加工过程，肽链折叠成有活性的蛋白质分子。

27、名词：

生物固氮：特定微生物利用自身特有的酶在常温常压下将大气中的氮还原为氨的过程。

遗传密码的特点：无标点性、不重叠性、简并性、摆动性、相对通用性。 同工受体tRNA：携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同工受体tRNA.

第八章 核酸及核苷酸代谢

28、对比嘌吟核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异同点。

（1）相同点：核苷酸中的核糖和磷酸是以PRPP (5`-磷酸核糖-1`-焦磷酸)提供，而嘌呤环和嘧啶环都是以氨基酸和小分子物质为原料逐渐参入原子合成的。

（2）不同点：

（a）嘌呤环和嘧啶环上各原子的来源不同，嘌呤环的原子来源是CO2、甲酸盐、天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸，嘧啶环中的元素来源于天冬氨酸；氨甲酰磷酸。

（b）嘌呤核苷酸在PRPP的C1位置上逐步进行嘌呤环的组装，先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP）,然后再转化为其它嘌呤核苷酸。而嘧啶核苷酸先合成嘧啶环骨架（乳清酸），再与PRPP结合，生成尿嘧啶核苷酸（UMP），再转化为胞嘧啶核苷酸（CTP）。

29、简述DNA复制与RNA转录的过程，对比二者的异同点。

（1）DNA复制以两条亲代DNA链为模板，合成两个DNA双股螺旋分子，每个分子中一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，即半保留复制；DNA

复制从特定位点开始，可以单向或双向进行，但是以双向复制为主；由于DNA链的合成延伸只有5′→3′的方向，因此复制是以半不连续的方式进行，即一条链连续合成，另一条链先合成一定长度的片段（冈崎片段），再连接成一条完整的DNA单链。

DNA复制过程可以概括为：合成的起始（双链的解开，RNA引物的合成）；DNA链的延伸；合成的终止（切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段）三个阶段。

（2）RNA转录是以DNA双链中的一条链为模板进行的不对称转录，仅转录模板上由启动子至终止子的一段序列（转录单位）。

转录的过程可分为起始、延伸、终止三个阶段：

a.起始：RNA 聚合酶的σ因子识别DNA模板上的启动子位点，再与核心酶结合成全酶，开始加入第一个核苷三磷酸，随后σ因子释放。

b.延伸：核心酶沿模板链3′→5′移动，并按模板序列将核苷三磷酸加到生长的RNA 链的3′-OH 端，催化形成磷酸二酯键；新RNA链合成方向是5′→3′。当新生的RNA 链离开模板DNA 后，两条DNA单链则重新形成双股螺旋结构。

c.终止：RNA聚合酶移动到模板的终止子序列时，在ρ因子的协助下或因终止子的特殊结构阻止RNA 聚合酶向前移动，转录终止，并释放出已转录完成的RNA 链。

（3）复制与转录的对比： a. 相同点：①都需要模板；②都以三磷酸核苷酸为底物（NTP或dNTP）；③合成方向都是5’→3’。 b. 不同点： 复制 转录 模板 两条链均复制 仅模板链转录 原料 dNTP NTP 酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 产物 子代双链DNA(半保留复制) mRNA，tRNA，rRNA 配对 A-T，G-C A-U，A-T，G-C 30、名词：

中心法则：生物体中遗传信息传递的规律及途径。

DNA复制转录逆转录复制RNA翻译蛋白质

限制性内切酶：能作用于核酸分子内部，并对某些碱基顺序有专一性的核

酸内切酶，是基因工程中的重要工具酶。

逆转录：以RNA为模板，根据碱基配对原则，按照RNA的核苷酸顺序(RNA

中的U用T替换)合成DNA

第九章 代谢调节

31、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路？

首先，三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的最终代谢通路。三羧酸循环的底物是乙酰辅酶A，而糖、脂和蛋白质在体内代谢都最终生成乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环彻底氧化分解成水、CO2和产生能量。

其次，三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的枢纽。

最后，三大物质代谢终产物都是二氧化碳和水（蛋白质要加上尿素）。使用共同的途径，就可以减少参加不同反应所需要的酶，不仅可以减少细胞内蛋白质成分的混乱程度，还可以减少表达这些蛋白质的压力（即需要的原料和酶），更可以减小基因组的大小。

所以，可以说，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质的代谢共同通路。

32、以乳糖操纵子为例说明酶诱导合成的调控过程？

（1）乳糖操纵子：操纵子是指在转录水平上控制基因表达的协调单位，包括启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因，操纵子可受调节基因的控制。乳糖操纵子是三种乳糖分解相关酶的控制单位。

（2）阻遏过程：在没有乳糖诱导物情况下，调节基因产生的活性阻遏蛋白与操纵基因结合，操纵基因被关闭，操纵子不转录。

（3）诱导过程：当有乳糖诱导物的情况下，调节基因产生的活性阻遏蛋白与诱导物结合，使阻遏蛋白构象发生改变，失去与操纵基因结合的能力，操纵基因被开放，转录并表达出三种结构基因编码的蛋白质（LacZ、LacY、LacA）。

33、酶水平调节主要有哪些类型？

酶水平调节是代谢调节中最基本、最关键的调节，包括酶活性调节和酶含量的调节。

酶活性调节包括酶原激活，酶共价修饰，前馈调节，反馈调节，辅因子调节和能荷调节。

酶含量调节包括酶合成调节和酶降解调节。酶合成调节也就是基因表达调节，在整个蛋白质合成过程的不同阶段都可进行调控，主要是转录水平的调节，转录后的调节和翻译水平的调节。

34．名词：

共价修饰：某种小分子基团可以共价结合到被修饰酶的特定氨基酸残基上，引起酶分子构象变化，从而改变酶活性以调节代谢的方向和速度。

诱导酶：在正常代谢条件下不存在，当有诱导物（底物）存在时才合成的酶，常与分解代谢有关。

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