2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種氨基酸的側(cè)鏈在生理pH下主要帶正電荷？A.甘氨酸B.丙氨酸C.賴氨酸D.脯氨酸2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，維系兩條鏈主要靠什么作用力？A.疏水作用B.鹽橋C.范德華力D.堿基間的氫鍵3.RNA分子中常見的二級結(jié)構(gòu)是？A.α-螺旋B.β-折疊C.莖環(huán)結(jié)構(gòu)D.γ-轉(zhuǎn)角4.蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的維系主要依靠以下哪類相互作用？A.肽鍵B.二硫鍵C.堿基對D.螺旋-螺旋相互作用5.下列哪種生物大分子主要由糖類和蛋白質(zhì)構(gòu)成？A.脂質(zhì)B.核酸C.糖蛋白D.多糖6.DNA復(fù)制過程中，確保遺傳信息精確傳遞的關(guān)鍵是？A.DNA聚合酶的5'→3'聚合活性B.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)C.堿基互補配對原則D.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用7.細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型中，磷脂雙分子層構(gòu)成基本骨架，其主要靠什么力維持？A.離子鍵B.氫鍵C.疏水作用D.范德華力8.胰島素是一種激素，其生物學(xué)功能需要正確的空間結(jié)構(gòu)，以下哪種變化可能導(dǎo)致其功能喪失？A.氨基酸序列改變B.二硫鍵形成C.蛋白質(zhì)變性D.甲基化修飾9.下列哪種物質(zhì)可以作為遺傳信息的載體？A.脂肪酸B.糖原C.DNAD.甘油三酯10.纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分，其難以被人體消化吸收的原因是？A.分子量太小B.缺乏必需的酶C.含有大量支鏈D.具有β-1,4-糖苷鍵二、填空題（每空1分，共15分）1.組成蛋白質(zhì)的基本化學(xué)單位是________。2.DNA分子中，一條鏈的堿基序列為ATCG，則其互補鏈的堿基序列為________。3.維持蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是________。4.RNA分子中，含有的堿基種類有A、U、G、C，其中U代表________。5.糖原是動物體內(nèi)主要的________。6.脂質(zhì)中的磷脂和鞘脂都屬于________。7.蛋白質(zhì)分子中，氨基酸殘基的側(cè)鏈根據(jù)其性質(zhì)可分為疏水性、極性、________和酸性。8.核酸的一級結(jié)構(gòu)是指其________的排列順序。9.某蛋白質(zhì)由兩條相同的亞基構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)稱為________。10.細(xì)胞膜的外表面通常帶有少量糖類，形成________，與細(xì)胞識別等功能有關(guān)。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述氫鍵在生物大分子結(jié)構(gòu)中的重要性。2.比較DNA和RNA在結(jié)構(gòu)和功能上的主要異同點。3.解釋什么是蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)，并舉例說明。4.簡述磷脂雙分子層在水性環(huán)境中自發(fā)形成膜結(jié)構(gòu)的原因。四、論述題（每題10分，共20分）1.以一個具體的酶為例（如己糖激酶），詳細(xì)闡述其活性位點結(jié)構(gòu)特征與其催化功能之間的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系。2.結(jié)合染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，論述DNA高級結(jié)構(gòu)（特別是超螺旋）對其包裝、穩(wěn)定性以及在基因表達調(diào)控中的作用。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.B5.C6.C7.C8.C9.C10.D二、填空題1.氨基酸2.TAGC3.氫鍵4.胸腺嘧啶5.能量儲存6.兩性分子7.堿性8.核苷酸9.同源二聚體10.糖被三、簡答題1.氫鍵是生物大分子中常見的非共價鍵，其形成相對容易，斷裂也相對容易，具有動態(tài)平衡特征。在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中，氫鍵對于穩(wěn)定二級結(jié)構(gòu)（如α-螺旋和β-折疊）的形成至關(guān)重要；在蛋白質(zhì)三級和四級結(jié)構(gòu)中，氫鍵也參與維持特定的空間構(gòu)象。在核酸結(jié)構(gòu)中，氫鍵是維系DNA雙螺旋和RNA莖環(huán)結(jié)構(gòu)的基本化學(xué)鍵，確保了堿基配對的特異性。此外，氫鍵也參與調(diào)控許多生物大分子的功能，如酶的活性位點構(gòu)象、蛋白質(zhì)-配體結(jié)合等。2.相同點：都是核酸，都是遺傳物質(zhì)（DNA是主要遺傳物質(zhì)，RNA參與遺傳信息的表達），基本組成單位都是核苷酸，都遵循堿基互補配對原則。不同點：化學(xué)組成上，DNA含脫氧核糖，RNA含核糖；堿基種類上，DNA含A、T、G、C，RNA含A、U、G、C；結(jié)構(gòu)上，DNA通常是雙鏈螺旋，RNA通常是單鏈，但可形成局部雙螺旋（莖環(huán)）；功能上，DNA主要功能是存儲遺傳信息，RNA功能多樣，包括mRNA傳遞遺傳信息、tRNA轉(zhuǎn)運氨基酸、rRNA構(gòu)成核糖體、調(diào)控RNA等。3.蛋白質(zhì)變構(gòu)效應(yīng)是指蛋白質(zhì)分子在與其他分子（效應(yīng)物）結(jié)合后，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而導(dǎo)致其生物學(xué)活性（通常是其與另一個配體的結(jié)合能力）也發(fā)生改變的現(xiàn)象。這是一種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和協(xié)同調(diào)節(jié)機制。例如，血紅蛋白與氧氣的結(jié)合具有變構(gòu)效應(yīng)：當(dāng)?shù)谝粋€氧分子結(jié)合后，血紅蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，使得后續(xù)氧分子的結(jié)合能力顯著增強（協(xié)同效應(yīng)）。另一種例子是別構(gòu)酶，其活性位點被別構(gòu)效應(yīng)物結(jié)合后，酶的構(gòu)象改變，從而影響其催化活性。4.磷脂分子具有一個親水性頭部和兩個疏水性尾部的兩性結(jié)構(gòu)。在水性環(huán)境中，疏水性尾部會相互避開水，趨向于聚集在一起，而親水性頭部則朝向水。這種疏水相互作用的驅(qū)動力足夠強，能夠克服磷脂分子間的其他相互作用（如頭部與頭部、尾部與尾部的相互作用），從而自發(fā)形成穩(wěn)定的脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)，構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架。這種自組裝特性是生物膜形成的基礎(chǔ)。四、論述題1.己糖激酶是一種己糖激酶，屬于糖酵解途徑的第一步酶，催化葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸。其活性位點結(jié)構(gòu)與其功能密切相關(guān)：*底物結(jié)合口袋：活性位點形成了一個深的結(jié)合口袋，能夠容納葡萄糖分子?？诖鼉?nèi)壁含有多個極性氨基酸殘基（如絲氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、Thr202），它們通過氫鍵、偶極-偶極相互作用等非共價鍵與葡萄糖的羥基形成穩(wěn)定作用，確保底物正確結(jié)合且處于催化構(gòu)象。*催化殘基：活性位點中關(guān)鍵catalyticresidue是絲氨酸-202（在哺乳動物中）。該殘基的羥基在酶的催化下親核攻擊葡萄糖的1位碳原子。其活性形式依賴于一個絲氨酸激酶催化的磷酸化過程（由己糖激酶自身催化），將絲氨酸殘基磷酸化。磷酸化的絲氨酸具有更強的親核性，使其能夠有效地攻擊葡萄糖。*變構(gòu)調(diào)節(jié)位點：活性位點附近存在ATP結(jié)合位點，位于底物結(jié)合口袋之外。當(dāng)ATP結(jié)合時，會引起酶構(gòu)象的變化，這種變化會傳遞到活性位點，導(dǎo)致活性位點口袋打開或底物結(jié)合構(gòu)象改變，從而抑制己糖激酶的活性。這種變構(gòu)調(diào)節(jié)機制使得糖酵解途徑能夠根據(jù)細(xì)胞內(nèi)能量狀態(tài)（ATP/ADP比值）進行精細(xì)調(diào)控。*結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系總結(jié)：己糖激酶通過精確的活性位點結(jié)構(gòu)（底物結(jié)合口袋、催化殘基Ser-202、變構(gòu)調(diào)節(jié)位點）來特異性識別葡萄糖、催化其磷酸化反應(yīng)，并通過ATP介導(dǎo)的變構(gòu)調(diào)節(jié)來響應(yīng)細(xì)胞能量需求，確保了糖酵解途徑的高效和可調(diào)控性。2.染色質(zhì)是細(xì)胞核內(nèi)DNA與組蛋白等蛋白質(zhì)共同組成的復(fù)合體。DNA高級結(jié)構(gòu)，特別是超螺旋，對其包裝、穩(wěn)定性和基因表達調(diào)控起著至關(guān)重要的作用：*DNA包裝（一級到三級結(jié)構(gòu)）：未經(jīng)包裝的DNA分子長度巨大（例如人類基因組DNA長約2米），無法進入細(xì)胞核。通過纏繞組蛋白形成核小體（核小體是由約146bpDNA纏繞組蛋白八聚體形成的），將DNA壓縮約7倍。核小體串珠狀結(jié)構(gòu)進一步折疊、纏繞形成染色質(zhì)纖維（30nm纖維），進而形成更高級的結(jié)構(gòu)，如染色單體、染色體。DNA高級結(jié)構(gòu)中的超螺旋（正超螺旋或負(fù)超螺旋）是染色質(zhì)包裝過程中的重要驅(qū)動力，如同彈簧的壓縮，進一步增加了DNA的折疊程度，使其能夠緊密地壓縮在細(xì)胞核內(nèi)。*DNA穩(wěn)定性：高級結(jié)構(gòu)中的堆積力（basestackinginteraction）和與其他組蛋白、非組蛋白的相互作用（如鹽橋、氫鍵）共同維持了染色質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，保護DNA鏈免受物理損傷和化學(xué)降解。負(fù)超螺旋的存在可以增加DNA鏈的柔韌性，有助于DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄機器的入侵。*基因表達調(diào)控：DNA的高級結(jié)構(gòu)直接影響基因的轉(zhuǎn)錄活性。染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是動態(tài)變化的，特定區(qū)域的染色質(zhì)重塑（如組蛋白修飾、ATP依賴性染