蛋白质化学习题（2011年）

《蛋白质化学》习题

一、填空题

1) 缀合蛋白质（conjugated protein）也称结合蛋白质，由蛋白质和非蛋白质两部分组成。 2) 组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属L-α-氨基酸，除了甘氨酸。

3) 根据侧链的结构和理化性质，氨基酸可分为四类：即非极性疏水性氨基酸、极性中性氨基酸、酸性氨

基酸、碱性氨基酸

4) 蛋白质二级结构的主要形式有：a-螺旋 ( a -helix )、?-折叠 ( b-pleated sheet )、?-转角 ( b-turn )、无规卷曲 ( random coil )

5) 蛋白质具有重要的生物学功能：（1）催化：酶（2）调节：胰岛素（3）转运：血红蛋白（4）贮存：

卵清蛋白（5）运动：微管蛋白（6）结构成分：角蛋白（7）防御和进攻：抗体（8）参与细胞间信息传递

6) 大多数蛋白质只含少量甘氨酸，但是胶原蛋白含三分之一的甘氨酸。

7) 组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，其中侧链含有羟基的氨基酸为丝氨酸和苏氨酸；侧链含有巯基的氨基酸为半胱氨酸。

8) 谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽，其中谷氨酸和半胱氨酸之间形成的肽键是由谷

氨酸的 ?-羧基 （?-羧基 还是α-羧基）和半胱氨酸的α-氨基构成。 9) 谷胱甘肽是酸性肽，其在体内重要的作用为体内重要的还原剂。 10) 根据蛋白质组成成分，可以将蛋白质分成单纯蛋白质和结合蛋白质。 11) 对于简单蛋白来说，一级结构是其氨基酸残基的顺序和其二硫键的位置。 12) 根据糖蛋白中糖基或糖链和蛋白质的连接方式, 糖基化可以大致被分为四类：N-连接糖基化；、O-连接糖基化；C-甘露糖糖基化；糖基磷脂酰肌醇(GPI) 锚区。

13) 蛋白质糖基化中N－连接寡糖可分为三型，即①高甘露糖型、②复杂型和③杂合型 14) 稳定三级结构的组成因素：氢键、疏水作用、离子键和二硫键 15) 蛋白质肽链的合成是从N‐端开始向C‐端延长 16) 整个蛋白质的翻译过程可分为 ：翻译的起始(initiation)、翻译的延长(elongation)、翻译的终止

(termination ) 17) 肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个

氨基酸，包括以下三步：进位(entrance)、成肽(peptide bond formation)和转位(translocation) 18) α/β结构域有三种主要的类型：TIM桶(TIM barrel)、Rossman折叠模式、马蹄形折叠模式 19) 影响血红蛋白与氧结合的因素有氧分压、二氧化碳分压、氢离子浓度、2、3-二磷酸甘油酸。 20) 许多蛋白质是一种稳定的亲水胶体，这是由于其分子表面的＿＿＿和＿＿＿。 21) 在所有α/β桶结构域中，活性部位均处于一个非常相似的位置，即位于由连接β折叠链羧基端与α螺旋氨基端的八个环所构成的漏斗形口袋底部。

22) β-结构域最常见的有三种：上下走向的桶、希腊钥匙和胶冻卷桶

23) G蛋白的α亚基和γ亚基都通过与Gα链的N端以及Gγ链的C端区域共价结合的脂质，锚定于膜上 24）在膜结合的信号转导受体分子之DNA序列中，可发现许多序列存在着结构和进化上的相关性，并且可以分成几个家族，构成三大类：1、与离子通道相连的受体；2、与G蛋白相连的受体；3、酶连接的受体。

25）与G蛋白相连的受体分子通常具有： 1、可识别特异分子信号的细胞外结构域、 2、一段可转导信号的穿膜区域， 3、产生应答的细胞内结构域 26）α-结构域的基本类型：1、卷曲之卷曲(coiled-coil) 2、四螺旋捆（four-helix bundle）3、珠蛋白折叠（globin fold）

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二、名词解释

糖基化：指蛋白质在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键的过程。糖基化是对蛋白的重要的修饰作用，有调节蛋白质功能作用。

协同效应：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应

蛋白质的变构效应：凡蛋白质（或亚基）因与某小分子物质相互作用而发生构象变化，导致蛋白质（或亚基）功能的变化，称为蛋白质的变构效应。 N-连接糖基化：新合成蛋白进行糖基化修饰的一种方式。肽链中天冬酰胺残基侧链氮原子与寡糖中的N- 乙酰葡萄糖连接，所以将这种糖基化称为N-连接的糖基化。这一过程在在内质网中进行的。N-连接糖基化第一步是将一个14糖的核心寡聚糖链添加到新形成多肽链的天冬酰胺上，其氨基酸的特征序列是Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一种氨基酸)，天冬酰胺作为受体。

O-连接糖基化：该糖基化发生在糙面内质网或高尔基体中进行，由不同的糖基转移酶催化，每次加上一个单糖，寡糖链连接到丝氨酸或苏氨酸残基侧链的羟基上，修饰的糖链一般只含1-4个糖残基，且第一个糖残基为N-乙酰半乳糖胺。

蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构就是由共价键结合形成并连接的蛋白质的化学结构

蛋白质的糖基化：指蛋白质在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键的过程。糖基化是对蛋白的重要的修饰作用，有调节蛋白质功能作用。 分子伴侣（chaperon）：细胞内存在的可以帮助蛋白质新生肽链折叠的蛋白质,早期的名称-热休克蛋白质和热激蛋白质

盐析法：盐离子与水分子作用，原来溶液中大部分的自由水转变为盐离子的水化水，从而降低蛋白质极性基团与水分子之间的作用，破坏蛋白质分子表面的水化层，暴露出来的蛋白质表面疏水性区域相互结合，形成沉淀。

凝胶过滤：凝胶过滤也称为体积排除层析，也可称为分子筛。这类层析的基本原理和吸附或交换无关，它的依据是多孔的载体对不同体积和不同形状分子的排阻能力的不同，从而对混合物进行分离。通常是分子量大的分子在前，小分子在后；同样分子量的分子，则是线状分子在前，球状分子在后。就这一点而言，凝胶过滤和超离心分析有相似之处。

七元重复组合：两段右手α螺旋所形成的左手超级卷曲，使每圈的残基数从3.6下降到3.5，因而螺旋之间的侧链相互作用模式是每七个残基，也就是两圈后，重复一次。这也反映在形成α螺旋状卷曲之卷曲结构的多肽链的氨基酸序列中。此序列以七个残基的周期而重复，称为七元重复组合。

上下走向的桶：当每个连续的β折叠链被添加到前一个折叠链的旁侧，直到最后一股折叠链与第一股折叠链通过氢键相连，形成一个闭合的桶，所得到的拓扑是最简单的。这些结构称为上下走向的β片层或者上下走向的β桶

七元重复组合（heptad repeat）：两段右手α螺旋所形成的左手超级卷曲，使每圈的残基数从3.6下降到3.5，因而螺旋之间的侧链相互作用模式是每七个残基，也就是两圈后，重复一次。这也反映在形成α螺旋状卷曲之卷曲结构的多肽链的氨基酸序列中。此序列以七个残基的周期而重复，称为七元重复组合(heptad repeat)。

珠蛋白折叠模式(globin fold)：常见于球蛋白中，此模型含有8个α螺旋，并且有时某些蛋白中，有些螺旋的末端还有额外的螺旋延伸这种折叠模式已经在许多相关的蛋白质中被发现，包括肌红蛋白、血红蛋白和藻类中的集光组装体—藻蓝蛋白。

α/β结构域：1、是最常见的结构域；2、结构组成：它们的中心是平行的或混合型的β片层，周围是α螺旋。所有糖酵解酶都是α/β结构，此外还有许多其他的酶以及结合并转运代谢物的蛋白质。 TIM桶(TIM barrel)：

在该种结构域中，有一个由扭曲的平行β折叠链通过紧密排列而形成的核心，犹如桶的木板。连接平行β折叠链的α螺旋在桶的外侧，在丙糖磷酸异构酶(triosephosphate isomerase)中首先发现。

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五、简答题

1、简述什么是分子伴侣及其功能 分子伴侣 (chaperon)

通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构的一类蛋白质 作用：

* 可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可使肽链正确折叠。 * 与错误聚集的肽段结合，诱导其正确折叠。

* 对蛋白质分子中二硫键的正确形成起重要的作用。

2、简述Ω环形的特征

Ω环形的特征有以下两个方面：1、由不超过16个残基(最常见的是由6—8个残基)组成的肽段，尤其以8个残基的小环最多；2、这个肽段改变了蛋白质肽链的走向，构成Ω环的首尾两个残基间的距离小于1nm，一般介于0.37-1nm之间，多数是0.5-0.7nm，最常见的距离是0.5-0.55nm。

3、简述氨基酸残基侧链是如何影响α-螺旋的形成

1) 在多肽链中连续的出现带同种电荷的极性氨基酸，α-螺旋就不稳定。

2) 在多肽链中只要出现pro，α-螺旋就被中断，产生一个弯曲（bend）或结节（kink）。

3) Gly的R基太小，难以形成α-螺旋所需的两面角，所以和Pro一样也是螺旋的最大破坏者。 4) 肽链中连续出现带庞大侧链的氨基酸如Ile，由于空间位阻，也难以形成α-螺旋。

4、β-折叠的特点

1) 与α-螺旋结构完全不同，呈折纸状。β-折叠多肽链充分伸展，每个肽单元以C?为旋转点，依次折叠

为锯齿状结构，氨基酸侧链交替地位于锯齿状结构上下方。 2) 在两条相邻的肽链之间形成氢链。

5、简述N-糖链的合成的过程

1、在一个糖链脂质载体-多萜醇-上形成一个14个糖基的前体，（通常被称为G寡糖）

2、糖蛋白的肽链进入内质网，在一个糖链转移酶的作用下，G寡糖被整体转移到肽链中特定氨基酸残基顺序中的天冬酰胺的侧链上

3、在葡萄糖苷酶的作用下，G寡糖非还原端的葡萄糖被切除

同时，在糖链的协同下，肽链进行折叠，期间糖链还起到肽链折叠质量监控的作用 6、简述什么是糖基磷脂酰肌醇(GPI) 锚区

在细胞表面发现的许多蛋白质都是通过一系列复杂的糖基-磷脂酰肌醇(GPI)基团锚定在脂膜上。这些基团命名为GPI锚定(GPI anchor [=glycosyl-phosphatidyl inositol anchor]糖基磷脂酰肌醇锚着点)，是由一系列的甘露糖、半乳糖、氨基半乳糖、乙醇胺和磷脂酰肌醇等基团组成的。所有的真核生物细胞都含有通过GPI基团锚定到膜上的细胞表面蛋白质。这些蛋白质的功能各不相同，有的在细胞的表面作为受体，而有的则起黏附分子的作用，但它们却总是分布在外膜上。

7、简述规正的二级结构形成的原因：

(1) 肽键不能转动→形成Peptide bond 平面

(2) 一个胺基酸R 基团与前后R 基团的限制→Peptide bond 平面不能任意转动 (3) R基团的大小、电荷限制→ 只做规律折迭→ α Helix, β Sheet (4) 稳定二级构造的力量：氢键

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8、简述蛋白质二级结构与三级结构的氢键的区别

三级结构的氢键与二级结构的氢键不同，请注意这些氢键并不是在α-helix 之内，那些以脊骨的C=O 及N-H 所键结成的氢键，而是氨基酸侧链基团间所造成的氢键

9、简述α/β结构域中TIM桶类型的特点：

TIM桶(TIM barrel)：在该种结构域中，有一个由扭曲的平行β折叠链通过紧密排列而形成的核心，犹如桶的木板。连接平行β折叠链的α螺旋在桶的外侧。

10、β结构域是蛋白质结构域的第二个大类，简述该结构域的特点 1) β结构域的核心由β折叠链构成，数目从四五股到十股以上。

2) β折叠链主要采取反平行的排列方式，往往形成两个组合在一起的β片层，彼此紧靠。

11、与G蛋白相连的受体分子通常具有哪几个区域 1) 可识别特异分子信号的细胞外结构域、 2) 一段可转导信号的穿膜区域， 3) 产生应答的细胞内结构域

12、简述原核生物中调控DNA转录的蛋白质的DNA结合结构域的特点： 1) 这些结构域相对较小，少于100个氨基酸残基；

2) 很多原核生物的DNA结合结构域含有一个螺旋-转角-螺旋模体(helix-turn-helix motif)，它识别并结合

DNA的专一调控区；

3) 两个α螺旋相对于彼此有同样的取向，而且在所有与DNA结合的螺旋-转角-螺旋模体中，由具有相似

结构的一个环区所连接。

13、原核生物中的调控DNA转录的蛋白有哪几类？简述它们的功能。

阻遏蛋白在结构基因的启动子处紧密结合于DNA，阻止RNA聚合酶接近，从而阻碍转录的启动。 激活蛋白结合于启动子的邻近区域，帮助聚合酶结合相邻的启动子，从而增加基因转录的速率。

14、卷曲之卷曲结构域的作用：

1、卷曲之卷曲是一些纤维状蛋白质的基础，纤维中的卷曲之卷曲可延伸到几百个氨基酸残基，产生长而柔韧的二聚体，对纤维的强度和韧性都有贡献。

2、短得多的卷曲之卷曲结构被用于一些转录因子中，促进或防止形成同二聚体或异二聚体。

六、论述题

试论述大肠杆菌株系的裂解-溶原状态基因调控的分子机制

有些大肠杆菌株系能在中等剂量紫外线照射的刺激下停止生长和开始产生能裂解菌体的噬菌体。这种名为溶原性株系的细菌带有整合进细菌染色体的噬菌体DNA。当正常细胞生长时，噬菌体是休眠的，噬菌体DNA作为细菌染色体整合的一部分而被复制，但噬菌体基因不表达。这一状态下的噬菌体称为温和噬菌体。紫外光启动噬菌体基因，后者产生新的噬菌体，细菌最终死亡。 λ噬菌体和相关的噬菌体产生的原核调节蛋白

1、这些噬菌体产生两类调节蛋白-即λ阻遏蛋白(repressor)和λCro； 2、研究证明：λCro是一种阻遏蛋白；

λ阻遏蛋白具有阻遏蛋白和激活蛋白两种功能。

基因组的相对较小区域内含有启动/关闭开关的全部基因元件。噬菌体的这一区域均有两个结构基因和“偏右”的操纵基因区(operator region，OR)。两个结构基因编码两种调控蛋白质，即Cro和阻遏蛋白。这两种蛋白质操纵上述开关，并作用于操纵基因区。

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两个基因的转录从它们位于操纵基因区相反两端的启动子开始，以相对方向进行（图8.1）。当RNA聚合酶结合于左手方的启动子时，阻遏蛋白被启动，而Cro和裂解基因被阻遏（图8.2a）。细胞作为一种溶原性株系而存活。当RNA聚合酶结合到右手方的启动子时，Cro和位于Cro右边的早期裂解基因被启动，使细胞裂解（图8.2b）。

(a)溶原菌的情况。阻遏蛋白(红色)和RNA聚合酶(黄色)结合于大肠杆菌溶原性株的开关区。阻遏蛋白结合于ORl和OR2，从而关闭Cro的合成。阻遏蛋白通过结合于OR2，促使RNA聚合酶结合到阻遏蛋白的启动子上，因而阻遏蛋白也成为自身合成的激活蛋白。

(b)裂解相的情况。Cro蛋白的合成关闭了阻遏蛋白的合成，因为Cro结合于OR3阻碍了RNA聚合酶结合于阻遏蛋白启动子。噬菌体基因的转录于是能够发生。

Cro的作用则仅如一个阻遏蛋白，但当它结合到OR3的高亲和位点上时，由于阻止了聚合酶接近左手方的启动子，就抑制了阻遏蛋白的合成。在阻遏蛋白缺失时，RNA聚合酶能够结合到Cro的启动子上，Cro能够被合成，同时位于它右边的早期噬菌体基因组被启动。

所以，为使一个溶原菌启动产生噬菌体颗粒，阻遏蛋白必须在足够长的时间里从OR1释放，以允许Cro合成并结合到OR3上。紫外线辐射可以做到这一点。它激活一种细菌蛋白水解酶—RevA，后者将阻遏蛋白分子水解成两个片段，从而不能再形成稳定的二聚体。当RecA的聚合物结合到被紫外线损伤后形成的单链DNA上时，RecA的活性可被激活。被水解的阻遏蛋白片段具有比完整分子低很多的亲和力去结合OR1和OR2。不久以后，Cro启动子成为游离状态而结合RNA聚合酶，以允许Cro基因及一些病毒的早期复制基因开始转录。新形成的Cro蛋白分子结合到OR3，阻断RNA聚合酶接近阻遏蛋白的启动子，使之不能合成更多的阻遏蛋白（图8.2b）。调控开关已被扳动，细胞机器转而合成噬菌体颗粒。

2、解释说明产生镰刀形红细胞的蛋白质分子机理以及其抵抗疟原虫的原理

3、离子交换色谱、分子筛色谱、亲和色谱的原理、操作步骤、以及结果的不同点 以分离对半乳糖糖基具有亲和力的凝集素为例

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