2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——多肽化學(xué)合成及其生物學(xué)功能考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)，每小題2分，共20分）1.下列哪一種氨基酸屬于非極性、疏水性氨基酸？（）A.甘氨酸(Glycine)B.絲氨酸(Serine)C.賴氨酸(Lysine)D.天冬氨酸(Asparticacid)2.在Fmoc固相合成中，每次循環(huán)需要去除哪個基團(tuán)以使樹脂上的氨基活化？（）A.FmocB.BocC.HATUD.DCC3.肽鍵的化學(xué)名稱是？（）A.氨基酸殘基連接鍵B.-CO-NH-連接鍵C.二肽連接鍵D.氫鍵4.下列哪種方法通常不用于多肽的固相合成？（）A.Fmoc策略B.Boc策略C.偶氮鍵連接策略D.分段合成5.多肽鏈中，靠近C端第一個氨基酸殘基的是？（）A.N端B.C端C.側(cè)鏈D.肽鍵6.能夠催化肽鍵形成的一類酶是？（）A.蛋白酶B.轉(zhuǎn)氨酶C.脫氨酶D.肽合成酶7.在多肽的二級結(jié)構(gòu)中，主要由氫鍵維持穩(wěn)定的是？（）A.α-螺旋B.β-折疊C.轉(zhuǎn)角D.無規(guī)則卷曲8.下列哪種物質(zhì)不是由多肽組成的？（）A.胰島素B.促紅細(xì)胞生成素C.甲狀腺素D.膽固醇9.下列哪個基團(tuán)常用于保護(hù)氨基酸的氨基（N端）？（）A.FmocB.BocC.芐氧羰基(Boc)D.叔丁氧羰基(Cbz)10.固相合成中，常用的連接子在樹脂上通常是？（）A.聚苯乙烯骨架B.帶有氨基的苯環(huán)C.帶有羧基的苯環(huán)D.帶有疊氮基的固相載體二、填空題（請將答案填在橫線上，每空1分，共15分）1.氨基酸的等電點是指氨基酸分子所帶凈電荷為零時的__________。2.在溶液相合成中，常用__________和__________作為氨基酸活化的試劑。3.多肽鏈的氨基酸序列是決定其空間結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能的__________基礎(chǔ)。4.Fmoc固相合成中，每次循環(huán)結(jié)束后，需要用__________試劑處理樹脂，以去除保護(hù)基Fmoc。5.α-螺旋結(jié)構(gòu)中，氨基酸殘基圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，而主鏈N-H與C=O之間形成__________。6.某多肽的序列為H-Gly-Ser-Lys，其N端是__________，C端是__________。7.多肽的生物學(xué)功能與其特定的__________和__________密切相關(guān)。8.在多肽的合成中，保護(hù)基的作用是保護(hù)不需要參與反應(yīng)的__________或__________。9.氫鍵對于維持多肽的__________結(jié)構(gòu)（如α-螺旋、β-折疊）起著至關(guān)重要的作用。10.固相合成的主要優(yōu)點之一是合成過程易于控制，且產(chǎn)率通常較高，適合合成__________的多肽。三、名詞解釋（請給出下列名詞的準(zhǔn)確定義，每小題3分，共15分）1.肽鍵(Peptidebond)2.固相合成(Solid-phasesynthesis)3.分子內(nèi)折疊(Intramolecularfolding)4.活性中心(Activesite)5.保護(hù)基(Protectinggroup)四、簡答題（請簡要回答下列問題，每小題5分，共20分）1.簡述Fmoc固相合成策略的基本步驟。2.比較溶液相合成和固相合成的主要區(qū)別。3.簡述多肽與蛋白質(zhì)的主要區(qū)別。4.氫鍵和多肽側(cè)鏈的疏水性如何影響多肽的二級結(jié)構(gòu)？五、計算題（請列出計算過程并給出最終結(jié)果，共10分）計算一個由序列為Met-Gly-His-Ala-Gly-Ser組成的六肽（假設(shè)所有氨基酸均為L型，且在pH7.0時，天冬氨酸和谷氨酸帶負(fù)電荷，賴氨酸和精氨酸帶正電荷）的分子量。已知氨基酸的原子量分別為：C=12.01,H=1.008,N=14.01,O=16.00,S=32.07(天冬氨酸和谷氨酸側(cè)鏈含S，賴氨酸和精氨酸側(cè)鏈含N)。六、論述題（請結(jié)合所學(xué)知識，詳細(xì)闡述，共20分）設(shè)計一個合成具有潛在抗菌活性的14肽（假設(shè)目標(biāo)序列為：Gly-Pro-Lys-Pro-Ala-Ser-Ala-Gly-Lys-Pro-Gly-Ala-Ser-Ala）的固相合成路線。請說明：1.選擇哪種固相合成策略（Fmoc/NH2或Fmoc/Boc）？為什么？2.需要使用哪些保護(hù)基？3.每步縮合反應(yīng)需要使用哪種氨基酸活化劑？4.合成結(jié)束后，如何從樹脂上裂解并純化目標(biāo)多肽？5.簡述該多肽可能具有的抗菌機(jī)制（如果已知）。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.B4.C5.B6.D7.A8.D9.B10.B二、填空題1.pH值2.EDC,NHS(或DCC,Oxylamid)3.一級結(jié)構(gòu)4.氫氧化銨(或濃氨水)5.氫鍵6.甘氨酸(Glycine),絲氨酸(Serine)7.一級結(jié)構(gòu),空間結(jié)構(gòu)8.氨基,側(cè)鏈氨基9.二級10.大分子三、名詞解釋1.肽鍵：連接相鄰兩個氨基酸殘基的酰胺鍵(-CO-NH-)。2.固相合成：一種在固相載體（如樹脂）上進(jìn)行的多肽合成方法，其中保護(hù)基策略和逐步添加氨基酸是關(guān)鍵特征。3.分子內(nèi)折疊：多肽鏈在溶液中或結(jié)合到靶分子時，其自身鏈段通過非共價鍵相互作用（如氫鍵、鹽鍵）自發(fā)地折疊形成特定三維結(jié)構(gòu)的過程。4.活性中心：酶分子中（或某些功能多肽上）與底物結(jié)合并發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)換（催化反應(yīng)或特異性識別）的關(guān)鍵區(qū)域。5.保護(hù)基：在多肽（或氨基酸）合成中，用于暫時封閉不需要參與反應(yīng)的官能團(tuán)（如氨基或羧基），反應(yīng)完成后可被選擇性去除的化學(xué)基團(tuán)。四、簡答題1.Fmoc固相合成策略的基本步驟：*將第一個氨基酸連接到固相載體上（通常連接在樹脂的氨基上，形成連接子）。*用Fmoc基團(tuán)保護(hù)該氨基酸的氨基，使其免于與后續(xù)氨基酸縮合。*切除側(cè)鏈對位保護(hù)基（如果使用的話，如TBDPS保護(hù)的賴氨酸側(cè)鏈）。*活化下一個氨基酸的羧基。*將活化的氨基酸與固相載體上的上一條肽鏈進(jìn)行縮合反應(yīng)。*用氫氧化銨溶液處理樹脂，去除Fmoc基團(tuán)，使新的氨基酸的氨基暴露出來，完成一個循環(huán)。*重復(fù)步驟2-6，直到合成完所需長度的多肽鏈。*最后用酸（如鹽酸）裂解樹脂，將多肽從固相載體上釋放出來。*（可選）對粗產(chǎn)品進(jìn)行純化，如高效液相色譜（HPLC）。2.溶液相合成和固相合成的主要區(qū)別：*反應(yīng)介質(zhì)：溶液相在有機(jī)溶劑中進(jìn)行，固相合成在固-液界面（樹脂-溶劑）中進(jìn)行。*保護(hù)基：溶液相通常不需要保護(hù)氨基，因為羧基反應(yīng)活性較低；固相合成需要保護(hù)氨基，因為固相載體上的氨基需要保持活性用于連接。*連接方式：溶液相合成通過溶液中的縮合反應(yīng)進(jìn)行；固相合成通過固相載體上的連接子與氨基酸相連。*分離純化：溶液相合成通常需要頻繁進(jìn)行萃取、重結(jié)晶等操作分離中間體和最終產(chǎn)物；固相合成過程中，反應(yīng)和純化（洗滌去除副產(chǎn)物）在同一體系內(nèi)進(jìn)行，最后一步是裂解和純化目標(biāo)多肽。*適用范圍：溶液相適合合成短肽或結(jié)構(gòu)簡單的肽；固相合成適合合成中等長度（通常20-50個氨基酸）或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多肽。*產(chǎn)率控制：固相合成通過重復(fù)的循環(huán)操作，每步產(chǎn)率相對穩(wěn)定，易于控制總產(chǎn)率；溶液相合成的產(chǎn)率可能受多種因素影響，控制難度稍大。3.多肽與蛋白質(zhì)的主要區(qū)別：*長度和復(fù)雜性：多肽通常由少數(shù)（<50）個氨基酸組成；蛋白質(zhì)通常由更多（>50）個氨基酸組成，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。*結(jié)構(gòu)層次：多肽至少具有二級結(jié)構(gòu)（α-螺旋、β-折疊等），但可能沒有或只有簡單的三級結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)具有明確的高級結(jié)構(gòu)（四級結(jié)構(gòu)），包括特定的空間折疊和亞基間相互作用。*生物學(xué)功能：許多小分子多肽作為激素或神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮信號傳遞作用；蛋白質(zhì)承擔(dān)絕大多數(shù)生物學(xué)功能，如催化代謝反應(yīng)（酶）、提供結(jié)構(gòu)支撐、運(yùn)輸分子、參與免疫反應(yīng)等。*穩(wěn)定性：由于結(jié)構(gòu)相對簡單，一些小多肽可能穩(wěn)定性較差；蛋白質(zhì)通常具有更穩(wěn)定和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以維持其功能。4.氫鍵和多肽側(cè)鏈的疏水性如何影響多肽的二級結(jié)構(gòu)？*氫鍵：氫鍵的形成是形成α-螺旋和β-折疊等規(guī)則二級結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動力。主鏈上的N-H與C=O之間形成的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，為多肽鏈提供了穩(wěn)定的構(gòu)象和特定的幾何排列。在α-螺旋中，氫鍵沿著螺旋軸方向排列；在β-折疊中，氫鍵連接平行排列的β-strands。*側(cè)鏈?zhǔn)杷裕憾嚯膫?cè)鏈的疏水性（或親水性）影響二級結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定性。疏水性側(cè)鏈（如Val,Leu,Ile,Phe,Trp,Met）傾向于聚集在分子內(nèi)部，避開水環(huán)境，這有利于α-螺旋和β-折疊的形成，因為這些結(jié)構(gòu)可以將疏水側(cè)鏈隱藏在核心區(qū)域。親水性側(cè)鏈（如Ser,Thr,Asn,Gln,Tyr,Lys,Arg,His）則傾向于朝向水相。側(cè)鏈的疏水效應(yīng)會增強(qiáng)相應(yīng)二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而強(qiáng)烈的疏水相互作用甚至可以促使無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)形成更緊密的折疊。反之，過多的親水側(cè)鏈或在特定位置的不利位置，可能干擾氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成，降低規(guī)則二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性或促使形成無規(guī)卷曲。五、計算題計算過程：六肽序列：Met-Gly-His-Ala-Gly-Ser氨基酸原子量（近似值）：Met(Met):C5H9NO2S=131.19Gly(Ala):C3H7NO2=75.07His(His):C6H9N3O2=155.16Ala(Ala):C3H7NO2=75.07Ser(Ser):C3H7NO3S=105.09分子量=Σ(氨基酸分子量)-水分子量分子量=(131.19+75.07+155.16+75.07+105.09)-18.02分子量=531.58-18.02分子量=513.56最終結(jié)果：該六肽的分子量為513.56(或約513.6g/mol)。六、論述題設(shè)計合成具有潛在抗菌活性的14肽（序列：Gly-Pro-Lys-Pro-Ala-Ser-Ala-Gly-Lys-Pro-Gly-Ala-Ser-Ala）的固相合成路線：1.選擇哪種固相合成策略（Fmoc/NH2或Fmoc/Boc）？為什么？選擇Fmoc/NH2固相合成策略。理由：該策略不需要保護(hù)氨基酸的羧基，因為固相載體（如Wang樹脂或RinkAmide樹脂）本身就含有連接在樹脂上的氨基，可以作為起始點。同時，序列中包含多個賴氨酸（Lys）和天冬氨酸/谷氨酸（假設(shè)序列中Ser代表Serine，而非Asp/Glu，若為Asp/Glu則需保護(hù)羧基，但按標(biāo)準(zhǔn)序列通常是Serine，這里按Serine設(shè)計，若實際為酸則需改為Fmoc/Boc策略）。Fmoc策略適用于合成酰胺鍵連接的多肽，且操作相對成熟。2.需要使用哪些保護(hù)基？*氨基酸氨基保護(hù)基：使用Fmoc基團(tuán)。*賴氨酸（Lys）側(cè)鏈氨基保護(hù)基：通常使用叔丁氧羰基（Boc）保護(hù)，以防止其與載體上的氨基發(fā)生副反應(yīng)（形成所謂的“Fmoc-Lys”雜質(zhì)），并提高縮合效率。天冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）的羧基在此策略中不需要保護(hù)，因為它們不參與固相連接。3.每步縮合反應(yīng)需要使用哪種氨基酸活化劑？每步縮合反應(yīng)需要使用一種強(qiáng)效的氨基酸活化劑，例如：*EDC(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺)*或DCC(1,1'-Carbonyldiimidazole)*或HATU(O-(7-氨基-4-氯-1,2,4-三唑-3-基)-N,N,N',N'-四甲基脲)這些活化劑能與氨基酸羧基形成活性酯，使其在堿性條件下（由Fmoc脫保護(hù)后樹脂上殘留的少量堿或外加堿提供）對多肽鏈末端的氨基具有足夠的親核進(jìn)攻活性。4.合成結(jié)束后，如何從樹脂上裂解并純化目標(biāo)多肽？*裂解：在完成所有氨基酸的連接后，先用二氯甲烷（DCM/CH2Cl2）洗滌樹脂，去除殘留的試劑和副產(chǎn)物。然后用濃鹽酸（濃HCl）在室溫或溫和加熱條件下處理樹脂一段時間，使連接子斷裂，并將Fmoc基團(tuán)（如果未完全去除）和肽鏈從樹脂上釋放出來。反應(yīng)結(jié)束后，用少量乙醚或二氯甲烷洗滌去除殘留的鹽酸和有機(jī)雜質(zhì)。*純化：裂解下來的粗肽溶液通常需