2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能性研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一種氨基酸含有兩個(gè)手性中心？（）A.甘氨酸B.丙氨酸C.纈氨酸D.賴氨酸2.蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中，主要依靠氫鍵穩(wěn)定的是？（）A.α-螺旋B.β-折疊C.β-轉(zhuǎn)角D.γ-轉(zhuǎn)角3.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，糖苷鍵連接的是？（）A.堿基與糖B.糖與磷酸基團(tuán)C.兩條DNA鏈之間D.磷酸基團(tuán)之間4.RNA與DNA相比，其區(qū)別之一是RNA中含有的堿基是？（）A.腺嘌呤（A）B.胸腺嘧啶（T）C.尿嘧啶（U）D.鳥嘌呤（G）5.下列哪種生物大分子主要由β-甘露糖和β-葡萄糖構(gòu)成？（）A.淀粉B.糖原C.糖蛋白D.纖維素6.蛋白質(zhì)變性通常涉及？（）A.共價(jià)鍵的斷裂B.空間結(jié)構(gòu)的破壞C.氨基酸序列的改變D.水合作用的增強(qiáng)7.在紫外-可見光譜中，蛋白質(zhì)的色氨酸和酪氨酸殘基主要在哪個(gè)波長(zhǎng)范圍吸收光？（）A.200-250nmB.250-300nmC.300-350nmD.350-400nm8.核酸變性后，其溶液的旋光性通常會(huì)？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小9.下列哪種方法通常用于測(cè)定蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)含量？（）A.沉降平衡B.溶度測(cè)定C.圓二色譜（CD）D.核磁共振（NMR）10.脂質(zhì)中的磷脂分子，在水中自發(fā)形成哪種結(jié)構(gòu)以減少與水的接觸面積？（）A.脂肪小球B.脂質(zhì)雙分子層C.脂質(zhì)單分子層D.脂質(zhì)纖維二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元是________。2.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中________的三維空間排布。3.DNA分子中，一條鏈的堿基序列為A-T-G-C，則其互補(bǔ)鏈的堿基序列為________。4.核酶是一種具有催化活性的________。5.淀粉和糖原都屬于________類多糖。6.維生素C（抗壞血酸）的化學(xué)本質(zhì)是________的一種。7.分子內(nèi)或分子間形成氫鍵是穩(wěn)定蛋白質(zhì)________結(jié)構(gòu)和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的重要因素。8.X射線衍射是測(cè)定生物大分子________結(jié)構(gòu)的常用方法之一。9.脂質(zhì)主要包括脂肪、類脂和________。10.蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性過(guò)程通?？赡?，這表明維持其天然構(gòu)象的________較弱。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的主要化學(xué)因素。2.比較DNA和RNA在組成成分、結(jié)構(gòu)形式和功能上的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述糖鏈結(jié)構(gòu)多樣性的主要體現(xiàn)。四、計(jì)算題（6分）計(jì)算一個(gè)由50個(gè)甘氨酸（其分子量為75.07g/mol）組成的肽鏈的分子量。假設(shè)該肽鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)，其長(zhǎng)度約為每氨基酸0.34nm，請(qǐng)估算該肽鏈的總長(zhǎng)度。五、論述題（13分）論述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次（一級(jí)至四級(jí)）與蛋白質(zhì)功能之間的關(guān)系，并結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明。試卷答案一、選擇題1.C解析思路：手性中心是指連接四個(gè)不同基團(tuán)的碳原子。非極性脂肪族氨基酸中，只有纈氨酸（異戊酰胺）有四個(gè)不同的側(cè)鏈基團(tuán)（-CH(CH?)?-CH?-CH?），含有兩個(gè)手性中心。甘氨酸只有一個(gè)手性中心（因?yàn)槠鋫?cè)鏈?zhǔn)荋）。丙氨酸和賴氨酸各有一個(gè)手性中心。2.A,B解析思路：蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是指氨基酸殘基在空間上的局部排列。α-螺旋和β-折疊都是通過(guò)氨基酸殘基之間形成氫鍵來(lái)穩(wěn)定的主要二級(jí)結(jié)構(gòu)形式。α-螺旋中，氫鍵形成在同一個(gè)氨基酸主鏈原子之間（N-H···N）。β-折疊中，氫鍵形成在相鄰氨基酸主鏈原子之間（N-H···N）。β-轉(zhuǎn)角也是通過(guò)氫鍵穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)不同。γ-轉(zhuǎn)角不是主要的二級(jí)結(jié)構(gòu)。3.A解析思路：DNA分子中，脫氧核糖和堿基通過(guò)糖苷鍵連接。磷酸基團(tuán)則通過(guò)磷酸二酯鍵連接在脫氧核糖上，形成DNA鏈骨架。4.C解析思路：DNA和RNA都含有腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）三種堿基。DNA特有的堿基是胸腺嘧啶（T），而RNA特有的堿基是尿嘧啶（U），它們分別取代了DNA中的胸腺嘧啶。5.D解析思路：纖維素是由β-葡萄糖通過(guò)β-1,4-糖苷鍵連接而成的線性多糖，是植物細(xì)胞壁的主要成分。淀粉和糖原是由α-葡萄糖構(gòu)成（分別通過(guò)α-1,4和α-1,6糖苷鍵連接）。糖蛋白是蛋白質(zhì)和糖類共價(jià)連接形成的復(fù)合物。6.B解析思路：蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些物理或化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象（特別是高級(jí)結(jié)構(gòu)，如三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)）被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)和生物活性發(fā)生改變的現(xiàn)象。這種變化通常是可逆的，去除變性因素后，部分蛋白質(zhì)可恢復(fù)其活性（復(fù)性）。變性過(guò)程中，維持構(gòu)象的次級(jí)鍵（如氫鍵、疏水作用力等）被破壞，但一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸序列）通常保持不變。7.B解析思路：色氨酸（Trp）在紫外光區(qū)有強(qiáng)吸收峰，最大吸收波長(zhǎng)約為280nm。酪氨酸（Tyr）也因酚環(huán)結(jié)構(gòu)在紫外光區(qū)有吸收，最大吸收波長(zhǎng)約為275nm。蛋白質(zhì)中的其他氨基酸在可見光區(qū)沒有明顯的吸收。因此，蛋白質(zhì)在280nm附近的最大吸收主要由色氨酸和酪氨酸殘基貢獻(xiàn)。8.A解析思路：天然狀態(tài)的DNA是右手螺旋，具有左手性和正旋光性。當(dāng)DNA變性時(shí)，雙螺旋解開變成單鏈，螺旋構(gòu)象消失。單鏈DNA是右手性的，但比雙鏈DNA的螺旋堆積更松散，導(dǎo)致其旋光性增強(qiáng)（旋光度增大）。因此，DNA變性后，其溶液的旋光性通常會(huì)增大。9.C解析思路：圓二色譜（CircularDichroism,CD）技術(shù)利用手性分子對(duì)左旋和右旋圓偏振光的吸收差異來(lái)測(cè)量樣品中手性化合物（如氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸）的二級(jí)結(jié)構(gòu)含量（如α-螺旋、β-折疊、無(wú)規(guī)卷曲等）。其他方法：沉降平衡主要用于測(cè)定分子量和分子尺寸；溶度測(cè)定與結(jié)構(gòu)關(guān)系不大；核磁共振（NMR）主要用于測(cè)定高分辨率結(jié)構(gòu)，但定量分析二級(jí)結(jié)構(gòu)含量不如CD方便。10.B解析思路：磷脂分子具有親水性頭部和疏水性的兩條脂肪酸尾部。在水性環(huán)境中，疏水尾部?jī)A向于聚集在一起避開水，而親水頭部則朝向水。這種自發(fā)的排列方式形成了脂質(zhì)雙分子層，這是細(xì)胞膜等生物膜的基本結(jié)構(gòu)。二、填空題1.氨基酸解析思路：蛋白質(zhì)是由氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的線性聚合物。2.肽鏈主鏈解析思路：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（α-螺旋和β-折疊）主要涉及氨基酸主鏈原子的局部折疊和排列，而非側(cè)鏈。3.T-A-C-G解析思路：DNA雙鏈之間堿基配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)原則：腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對(duì)，鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）配對(duì)。因此，A-T-G-C鏈的互補(bǔ)鏈應(yīng)為T-A-C-G。4.RNA解析思路：核酸酶（Nuclease）是水解核酸（DNA或RNA）的酶。核酶（Ribozyme）是一類具有催化活性的RNA分子，它們利用自身的RNA結(jié)構(gòu)來(lái)催化特定的化學(xué)反應(yīng)，如RNA自身的剪接。5.多糖解析思路：淀粉、糖原和纖維素都是由許多葡萄糖單元連接而成的多糖。淀粉和糖原是動(dòng)物或植物儲(chǔ)存能量的形式，結(jié)構(gòu)上略有不同。纖維素是植物結(jié)構(gòu)成分。6.維生素C解析思路：維生素C（抗壞血酸）是一種水溶性維生素，其化學(xué)名稱為L(zhǎng)-抗壞血酸，屬于烯醇類化合物。7.次級(jí)結(jié)構(gòu)解析思路：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（α-螺旋、β-折疊等）是通過(guò)氨基酸主鏈原子之間形成氫鍵來(lái)穩(wěn)定維持的。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)也是通過(guò)堿基對(duì)之間形成氫鍵和堿基堆積力穩(wěn)定。這些都是分子內(nèi)或分子間形成氫鍵的實(shí)例。8.高級(jí)（或三維）解析思路：X射線衍射技術(shù)是測(cè)定生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸）原子三維坐標(biāo)，從而揭示其高級(jí)結(jié)構(gòu)（包括三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)）的關(guān)鍵方法。9.類固醇解析思路：脂質(zhì)是一大類化學(xué)結(jié)構(gòu)異質(zhì)性較大的有機(jī)分子，主要包括脂肪（儲(chǔ)存形式）、類脂（如膽固醇、磷脂）和類固醇（如膽固醇屬于類固醇）。10.次級(jí)鍵（或非共價(jià)鍵）解析思路：蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象（高級(jí)結(jié)構(gòu)）主要由氫鍵、疏水作用力、范德華力、鹽橋等次級(jí)鍵（或非共價(jià)鍵）維系。這些作用力相對(duì)較弱，容易受到環(huán)境變化（如溫度、pH）的影響而被破壞（變性），但也允許結(jié)構(gòu)在一定程度上的變化和恢復(fù)（復(fù)性）。三、簡(jiǎn)答題1.影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的主要化學(xué)因素包括：*氨基酸的側(cè)鏈性質(zhì)：疏水側(cè)鏈傾向于形成α-螺旋或β-折疊以將自身埋藏在分子內(nèi)部；極性帶電荷側(cè)鏈可能參與形成鹽橋，影響二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；芳香族側(cè)鏈可能參與π-π堆積。*水環(huán)境：水分子對(duì)非極性側(cè)鏈的氫鍵化作用（氫鍵網(wǎng)絡(luò)）會(huì)影響疏水效應(yīng)，進(jìn)而影響二級(jí)結(jié)構(gòu)。*離子強(qiáng)度：影響氨基酸側(cè)鏈電荷的相互作用（鹽橋），進(jìn)而影響二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。*pH值：影響氨基酸側(cè)鏈和主鏈羧基/氨基的解離狀態(tài)，改變電荷分布和氫鍵能力，從而影響二級(jí)結(jié)構(gòu)。*溫度和壓力：影響分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)和相互作用強(qiáng)度，可能改變二級(jí)結(jié)構(gòu)含量。2.DNA和RNA的主要區(qū)別：*組成成分：DNA含脫氧核糖和A、T、G、C四種堿基；RNA含核糖和A、U、G、C四種堿基。*結(jié)構(gòu)形式：DNA通常是雙螺旋結(jié)構(gòu)；RNA通常是單鏈結(jié)構(gòu)，但可形成局部雙螺旋或復(fù)雜的三級(jí)結(jié)構(gòu)。*功能：DNA是遺傳信息的存儲(chǔ)分子；RNA的功能多樣，包括mRNA傳遞遺傳信息、tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸、rRNA組成核糖體、以及多種功能性RNA（如核酶、調(diào)控RNA）。*半衰期：DNA相對(duì)穩(wěn)定，半衰期長(zhǎng)；多數(shù)RNA（如mRNA）相對(duì)不穩(wěn)定，半衰期短。*存在位置：DNA主要存在于細(xì)胞核中（線粒體、葉綠體中也有少量），RNA則存在于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和核糖體中。3.糖鏈結(jié)構(gòu)多樣性的體現(xiàn)：*構(gòu)成單體不同：糖鏈主要由葡萄糖構(gòu)成，但也可能包含半乳糖、甘露糖、N-乙酰氨基葡萄糖、巖藻糖、唾液酸等多種單體。*糖苷鍵類型不同：可以是α-糖苷鍵或β-糖苷鍵，位置也可能不同（如α1-2,α1-3,α1-4,β1-4等）。*連接方式不同：可以是線性排列，也可以是分支結(jié)構(gòu)。*長(zhǎng)度不同：糖鏈的長(zhǎng)度可以從幾個(gè)糖單位到幾十個(gè)甚至上百個(gè)糖單位不等。*微結(jié)構(gòu)異質(zhì)性：在同一糖鏈上，可能存在多種不同的分支點(diǎn)和末端，形成復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)（microheterogeneity）。*構(gòu)象多樣性：糖鏈中的糖單元可以存在α-和β-兩種構(gòu)象，且在溶液中可能存在多種構(gòu)象形式。四、計(jì)算題計(jì)算過(guò)程：1.肽鏈分子量=氨基酸數(shù)目×氨基酸分子量=50×75.07g/mol=3753.5g/mol2.肽鏈總長(zhǎng)度≈氨基酸數(shù)目×每氨基酸長(zhǎng)度=50×0.34nm=17.0nm答案：該肽鏈的分子量為3753.5g/mol。該肽鏈的總長(zhǎng)度約為17.0nm。五、論述題蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次（一級(jí)至四級(jí)）與功能的關(guān)系：蛋白質(zhì)的功能與其特定的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，遵循“結(jié)構(gòu)決定功能”的原則。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層次：*一級(jí)結(jié)構(gòu)：氨基酸序列。這是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，決定了蛋白質(zhì)的最終折疊方式和功能潛力。氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序決定了蛋白質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，是功能的基礎(chǔ)。例如，血紅蛋白中特定位置的組氨酸殘基負(fù)責(zé)與氧氣結(jié)合，其序列的微小改變可能導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥。*二級(jí)結(jié)構(gòu)：氨基酸主鏈的局部折疊，如α-螺旋和β-折疊。這些結(jié)構(gòu)通過(guò)氫鍵穩(wěn)定，為蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。α-螺旋結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)在疏水核心或需要柔韌性的區(qū)域，β-折疊則常形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的β-片層。例如，蠶絲的主要成分絲素蛋白由大量的β-折疊組成，賦予其高強(qiáng)度和韌性。*三級(jí)結(jié)構(gòu)：整個(gè)肽鏈（包括主鏈和側(cè)鏈）在三維空間中的完整折疊。這是蛋白質(zhì)發(fā)揮生物學(xué)功能時(shí)通常存在的形式。三級(jí)結(jié)構(gòu)主要通過(guò)疏水作用、氫鍵、范德華力、鹽橋等多種非共價(jià)鍵維系?；钚晕稽c(diǎn)通常位于一個(gè)或多個(gè)緊密包裝的疏水腔穴中，其構(gòu)象精確地決定了酶的催化活性或受體的結(jié)合特異性。例如，胰蛋白酶的活性位點(diǎn)由多個(gè)氨基酸殘基組成，通過(guò)精確的三級(jí)結(jié)構(gòu)定位，使其能夠特異性地切割特定的肽鍵。*四級(jí)結(jié)構(gòu)：由多個(gè)相同的或不同的polypeptidechains（亞基）通過(guò)非共價(jià)鍵聚集形成的復(fù)合體結(jié)構(gòu)。只有寡聚蛋白才有四級(jí)結(jié)構(gòu)。亞基之間的相互作用可以協(xié)同調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的功能，增加功能的多樣性和復(fù)雜性。例如，血紅蛋白由四個(gè)亞基（兩個(gè)α亞基，兩個(gè)β亞基）組成，每個(gè)亞基都能結(jié)合一個(gè)氧分子。當(dāng)一個(gè)亞基與氧結(jié)合后，其構(gòu)象變化會(huì)傳遞給其他亞基，促進(jìn)氧氣