2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——生物大分子的合成與結(jié)構(gòu)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪一項不是構(gòu)成生物大分子的基本組成單元？A.氨基酸B.核苷酸C.脫氧核糖D.甘油2.肽鍵形成的基本化學(xué)反應(yīng)是：A.酸催化脫去一分子水B.堿催化脫去一分子水C.酸催化生成一分子水D.堿催化生成一分子水3.在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，維持兩條鏈相對穩(wěn)定的主要作用力是：A.離子鍵B.范德華力C.疏水作用D.共價鍵4.下列哪種方法常用于蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定？A.核磁共振波譜法B.X射線晶體學(xué)C.氨基酸測序D.圓二色譜法5.PCR技術(shù)中，用于擴(kuò)增目的DNA片段的關(guān)鍵酶是：A.蛋白酶B.RNA聚合酶C.DNA聚合酶D.腺苷酸激酶6.蛋白質(zhì)的α-螺旋結(jié)構(gòu)中，氨基酸殘基主要依靠哪種化學(xué)鍵維持穩(wěn)定？A.肽鍵B.氫鍵C.離子鍵D.疏水作用力7.下列哪種生物大分子主要由RNA聚合酶催化合成？A.DNAB.mRNAC.tRNAD.rRNA8.糖原是一種重要的儲能多糖，其基本結(jié)構(gòu)單元是：A.葡萄糖B.果糖C.半乳糖D.甘露糖9.圓二色譜（CD）法主要用于研究生物大分子的：A.一級結(jié)構(gòu)B.二級結(jié)構(gòu)C.三級結(jié)構(gòu)D.四級結(jié)構(gòu)10.基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9在生物大分子結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：A.大規(guī)模測序B.定點突變和結(jié)構(gòu)改造C.表達(dá)譜分析D.分子對接二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題干橫線上）1.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中所有氨基酸殘基的______及其在空間中的排布。2.核酸鏈中，相鄰核苷酸之間通過______鍵連接。3.DNA變性是指DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在水浴加熱等條件下解離成兩條單鏈的過程，該過程通常伴隨著______值的增加。4.生物體內(nèi)氨基酸的主要合成途徑是______。5.糖鏈的合成通常在細(xì)胞質(zhì)的______中進(jìn)行。6.X射線晶體學(xué)是測定生物大分子______結(jié)構(gòu)的主要方法之一。7.核磁共振（NMR）波譜法可以提供生物大分子在溶液中的______信息。8.疏水相互作用是驅(qū)動蛋白質(zhì)______結(jié)構(gòu)形成的重要力量。9.tRNA分子的三級結(jié)構(gòu)通常呈現(xiàn)______形。10.蛋白質(zhì)工程是指利用基因重組等技術(shù)對蛋白質(zhì)的______進(jìn)行改造，以獲得具有特定功能或優(yōu)良性狀的蛋白質(zhì)。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述固相合成法在多肽合成中的應(yīng)用及其主要優(yōu)點。2.比較DNA和RNA在組成單位、結(jié)構(gòu)特點及生物學(xué)功能方面的主要區(qū)別。3.簡述影響蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)形成的主要因素。4.解釋什么是分子對接，并簡述其在研究生物大分子相互作用中的應(yīng)用。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，并舉例說明。2.結(jié)合你所學(xué)知識，簡述當(dāng)前生物大分子合成與結(jié)構(gòu)研究面臨的主要挑戰(zhàn)及可能的解決方案。五、計算題（共10分）已知某蛋白質(zhì)由100個氨基酸組成，其氨基酸組成如下：甘氨酸20%，丙氨酸15%，纈氨酸10%，亮氨酸8%，異亮氨酸7%，苯丙氨酸6%，色氨酸5%，蘇氨酸5%，蛋氨酸3%，其余為酸性氨基酸和堿性氨基酸。假設(shè)該蛋白質(zhì)主要以α-螺旋構(gòu)象存在，每圈α-螺旋包含3.6個氨基酸殘基，螺旋直徑為0.54nm。請估算該蛋白質(zhì)α-螺旋構(gòu)象占該蛋白質(zhì)總結(jié)構(gòu)比例的理論值。（提示：可先計算總疏水殘基數(shù)，然后與總氨基酸數(shù)比較，假設(shè)疏水殘基更傾向于形成α-螺旋）六、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系分析題（共10分）某研究者發(fā)現(xiàn)了一種新的蛋白質(zhì)X，通過X射線晶體學(xué)解析其三級結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其活性位點存在一個特定的空腔。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)某種小分子Y進(jìn)入該空腔并與蛋白質(zhì)X結(jié)合后，蛋白質(zhì)X的活性顯著增強(qiáng)。請結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)知識，分析蛋白質(zhì)X的活性位點空腔結(jié)構(gòu)特征與其功能的關(guān)系，并推測小分子Y可能的作用機(jī)制。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.C5.C6.B7.B8.A9.B10.B二、填空題1.超二級結(jié)構(gòu)2.磷酸二酯3.堿性4.氨基酸生物合成途徑5.核糖體6.固態(tài)7.空間結(jié)構(gòu)8.超級9.三葉草10.氨基酸序列三、簡答題1.固相合成法是將連接子連接在固相載體上，每步氨基酸縮合后，去除保護(hù)基，進(jìn)行下一步反應(yīng)，最后將多肽從載體上釋放。優(yōu)點包括：合成過程可自動化，操作簡便，易于分離純化，適合合成長鏈多肽。2.DNA和RNA的主要區(qū)別在于：組成單位DNA為脫氧核糖核苷酸，RNA為核糖核苷酸；DNA通常是雙鏈結(jié)構(gòu)，RNA通常是單鏈結(jié)構(gòu)；DNA的糖為脫氧核糖，RNA的糖為核糖；DNA的堿基為A、T、G、C，RNA的堿基為A、U、G、C；DNA主要功能是遺傳信息的儲存，RNA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。3.影響蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)形成的主要因素包括：氨基酸序列中的氫鍵供體和受體數(shù)量、氨基酸的物理化學(xué)性質(zhì)（如疏水性、電荷）、存在修飾基團(tuán)（如脯氨酸的環(huán)狀結(jié)構(gòu)限制了其參與α-螺旋）、溶液環(huán)境（如pH、鹽濃度、溫度、溶劑）等。4.分子對接是一種計算化學(xué)方法，用于預(yù)測兩個分子（如配體與靶點）如何結(jié)合形成復(fù)合物，并估算結(jié)合能。在研究生物大分子相互作用中，可用于預(yù)測配體（如藥物）與靶點（如酶或受體）的結(jié)合模式，指導(dǎo)藥物設(shè)計；也可用于研究蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，理解其功能機(jī)制。四、論述題1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其功能密切相關(guān)，遵循“結(jié)構(gòu)決定功能”的原則。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（氨基酸序列）決定了其高級結(jié)構(gòu)，而高級結(jié)構(gòu)（包括一級、二級、三級和四級結(jié)構(gòu)）是其發(fā)揮生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。例如，酶的活性位點通常具有特定的三維結(jié)構(gòu)，能與底物精確結(jié)合并催化反應(yīng)；抗體識別抗原的能力依賴于其可變區(qū)特定的結(jié)構(gòu)和互補(bǔ)決定區(qū)；血紅蛋白的氧氣結(jié)合能力與其四級結(jié)構(gòu)（四個亞基的協(xié)同效應(yīng)）密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)的變化（如點突變）可能導(dǎo)致功能喪失或改變（如鐮刀型細(xì)胞貧血癥）。2.當(dāng)前生物大分子合成與結(jié)構(gòu)研究面臨的主要挑戰(zhàn)包括：合成長鏈、復(fù)雜且具有天然類似功能的蛋白質(zhì)或核酸分子仍然困難；解析處于動態(tài)變化狀態(tài)或非晶態(tài)的生物大分子結(jié)構(gòu)仍具挑戰(zhàn)；將結(jié)構(gòu)信息與功能聯(lián)系起來，實現(xiàn)從“結(jié)構(gòu)基因組”到功能基因組的跨越；發(fā)展更高效、更精確的合成和表征技術(shù)?？赡艿慕鉀Q方案包括：發(fā)展新型自動化合成平臺和酶促合成策略；結(jié)合多種先進(jìn)表征技術(shù)（如冷凍電鏡、單分子技術(shù)）；利用計算生物學(xué)和人工智能輔助結(jié)構(gòu)預(yù)測與功能模擬；加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的系統(tǒng)研究，構(gòu)建多層次、多維度的研究體系。五、計算題（1）計算疏水氨基酸比例：甘氨酸20%+丙氨酸15%+纈氨酸10%+亮氨酸8%+異亮氨酸7%+苯丙氨酸6%=66%。假設(shè)疏水氨基酸更傾向于形成α-螺旋，則理論α-螺旋構(gòu)象占比約為66%。六、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系分析題蛋白質(zhì)X活性位點空腔結(jié)構(gòu)特征與其功能的關(guān)系：該空腔結(jié)構(gòu)可能為底物分子提供了特定的結(jié)合微環(huán)境