2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——生物物理學(xué)在蛋白質(zhì)研究中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填入括號內(nèi)。）1.下列哪一項不是生物物理學(xué)的常用研究方法？（）A.圓二色譜（CD）B.熒光光譜C.化學(xué)合成D.核磁共振（NMR）E.原子力顯微鏡（AFM）2.圓二色譜（CD）主要用于研究蛋白質(zhì)的？（）A.氨基酸序列B.三維結(jié)構(gòu)C.二級結(jié)構(gòu)D.動力學(xué)性質(zhì)E.熱穩(wěn)定性3.熒光光譜中，蛋白質(zhì)熒光強度的變化可以反映？（）A.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)的表面性質(zhì)C.蛋白質(zhì)與其他分子的相互作用D.蛋白質(zhì)的動力學(xué)性質(zhì)E.以上都是4.核磁共振（NMR）波譜中，化學(xué)位移主要反映了？（）A.原子核的自旋性質(zhì)B.原子核周圍的電子環(huán)境C.分子的運動狀態(tài)D.分子的相互作用E.分子的對稱性5.X射線衍射（XRD）技術(shù)主要用于測定？（）A.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)C.蛋白質(zhì)的動力學(xué)性質(zhì)D.蛋白質(zhì)與其他分子的相互作用E.蛋白質(zhì)的表面性質(zhì)6.原子力顯微鏡（AFM）可以用來研究？（）A.蛋白質(zhì)的二維結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)C.蛋白質(zhì)的表面形貌D.蛋白質(zhì)的動力學(xué)性質(zhì)E.蛋白質(zhì)與其他分子的相互作用7.單分子力譜（SMFS）可以用來研究？（）A.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)B.蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)C.蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用D.蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化E.以上都是8.生物物理方法在蛋白質(zhì)研究中的主要優(yōu)勢在于？（）A.可以提供蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息B.可以研究蛋白質(zhì)的動態(tài)過程C.可以研究蛋白質(zhì)與其他分子的相互作用D.可以提供定量的數(shù)據(jù)E.以上都是9.蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化對于蛋白質(zhì)的功能至關(guān)重要，以下哪種生物物理技術(shù)可以用來研究蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化？（）A.圓二色譜（CD）B.熒光光譜C.核磁共振（NMR）D.原子力顯微鏡（AFM）E.以上都是10.將生物物理方法與化學(xué)生物學(xué)的知識相結(jié)合，可以用于？（）A.蛋白質(zhì)的設(shè)計與改造B.藥物的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)C.蛋白質(zhì)功能的解析D.蛋白質(zhì)相互作用的研究E.以上都是二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填入橫線上。）1.圓二色譜（CD）利用分子與平面偏振光相互作用的原理來研究蛋白質(zhì)的________。2.核磁共振（NMR）譜圖中的化學(xué)位移反映了原子核周圍的________環(huán)境。3.X射線衍射（XRD）技術(shù)可以通過分析晶體對X射線的衍射圖譜來測定分子的________。4.原子力顯微鏡（AFM）利用________探測樣品表面的形貌。5.單分子力譜（SMFS）可以通過測量單個分子與探針之間的________來研究分子之間的相互作用。6.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要包括α-螺旋、β-折疊和________。7.蛋白質(zhì)的動力學(xué)性質(zhì)包括蛋白質(zhì)的________和構(gòu)象變化。8.生物物理方法在蛋白質(zhì)研究中的主要挑戰(zhàn)在于________。9.熒光光譜中，蛋白質(zhì)熒光強度的猝滅主要有靜態(tài)猝滅和________兩種機制。10.將生物物理方法與化學(xué)生物學(xué)的知識相結(jié)合，可以用于研究蛋白質(zhì)的________、相互作用和功能。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述圓二色譜（CD）的原理及其在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用。2.比較核磁共振（NMR）和X射線衍射（XRD）在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定中的優(yōu)缺點。3.解釋什么是蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，并列舉幾種可以研究蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的生物物理方法。4.簡述生物物理方法在蛋白質(zhì)-配體相互作用研究中的應(yīng)用。四、計算題（每題5分，共10分。請根據(jù)題目要求進(jìn)行計算。）1.某蛋白質(zhì)的CD譜圖在222nm處顯示一個負(fù)峰，在208nm處顯示一個正峰。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)的CD譜圖，估算該蛋白質(zhì)中α-螺旋和β-折疊的含量。2.某蛋白質(zhì)的核磁共振譜圖顯示，在pH7.4的條件下，某個氨基酸的化學(xué)位移為1.45ppm（δH）。請解釋這個化學(xué)位移反映了什么信息。五、論述題（10分。請結(jié)合具體案例，詳細(xì)闡述如何利用生物物理方法研究蛋白質(zhì)的功能。）試卷答案一、選擇題1.C2.C3.E4.B5.B6.C7.E8.E9.E10.E二、填空題1.二級結(jié)構(gòu)2.電子3.三維結(jié)構(gòu)4.針尖與樣品表面之間的力5.力6.無規(guī)卷曲7.動力學(xué)過程8.數(shù)據(jù)的解析和解釋9.動態(tài)猝滅10.結(jié)構(gòu)三、簡答題1.解析思路：首先解釋圓二色譜（CD）的原理，即基于手性分子對平面偏振光的旋光性，蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基具有手性，其排列方式?jīng)Q定了蛋白質(zhì)整體的光學(xué)活性。然后說明CD譜圖可以反映蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)含量，例如α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等。最后舉例說明CD在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用，例如鑒定蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)、研究蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化、檢測蛋白質(zhì)的折疊和去折疊過程等。2.解析思路：首先分別介紹核磁共振（NMR）和X射線衍射（XRD）的原理和基本方法。NMR利用原子核在磁場中的行為來探測分子的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)性質(zhì)，可以提供原子間的距離和角度信息，特別適用于小分子和溶液中的蛋白質(zhì)。XRD通過分析晶體對X射線的衍射圖譜來測定分子的三維結(jié)構(gòu)，可以提供原子在晶體中的精確位置。然后比較兩者的優(yōu)缺點，例如NMR適用于溶液中的蛋白質(zhì)，可以研究蛋白質(zhì)的動態(tài)過程，但分辨率有限；XRD可以提供高分辨率的晶體結(jié)構(gòu)，但需要結(jié)晶樣品，且無法提供動態(tài)信息。3.解析思路：首先解釋蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化是指蛋白質(zhì)分子在溶液中或與其他分子相互作用時，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，例如構(gòu)象轉(zhuǎn)換、折疊和去折疊等。然后列舉幾種可以研究蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的生物物理方法，例如圓二色譜（CD）、熒光光譜、核磁共振（NMR）、動態(tài)光散射（DLS）、小角X射線散射（SAXS）和單分子力譜（SMFS）等。最后簡要說明每種方法的原理和適用范圍。4.解析思路：首先說明蛋白質(zhì)-配體相互作用是指蛋白質(zhì)與配體（例如藥物、其他蛋白質(zhì)等）之間的非共價鍵相互作用。然后介紹生物物理方法在蛋白質(zhì)-配體相互作用研究中的應(yīng)用，例如熒光光譜可以用來研究蛋白質(zhì)與配體的結(jié)合常數(shù)和結(jié)合模式；核磁共振（NMR）可以用來確定蛋白質(zhì)-配體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)；表面等離子體共振（SPR）可以用來實時監(jiān)測蛋白質(zhì)與配體的結(jié)合動力學(xué)；原子力顯微鏡（AFM）可以用來研究蛋白質(zhì)-配體相互作用對蛋白質(zhì)表面形貌的影響等。四、計算題1.解析思路：根據(jù)題目給出的CD譜圖信息，參考標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)的CD譜圖，可以估算蛋白質(zhì)中α-螺旋和β-折疊的含量。例如，α-螺旋在222nm處有一個負(fù)峰，在208nm處有一個正峰；β-折疊在217nm處有一個負(fù)峰，在200nm處有一個正峰。通過比較樣品譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖的差異，可以估算α-螺旋和β-折疊的含量。2.解析思路：根據(jù)題目給出的化學(xué)位移信息，解釋這個化學(xué)位移反映了該氨基酸側(cè)鏈或主鏈原子在蛋白質(zhì)中的局部環(huán)境。例如，1.45ppm是一個較低的化學(xué)位移，通常表明該原子處于一個較為疏水的環(huán)境中。具體的環(huán)境信息需要結(jié)合該氨基酸在蛋白質(zhì)中的位置和周圍的氨基酸殘基進(jìn)行分析。五、論述題解析思路：首先介紹蛋白質(zhì)功能的一般概念，例如催化化學(xué)反應(yīng)、運輸物質(zhì)、識別分子等。然后結(jié)合具體案例，詳細(xì)闡述如何利用生物物理方法研究蛋白質(zhì)的功能。例如，可以利用熒光光譜研究蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化與其功能的關(guān)系，例如酶的催化活性與其構(gòu)象變化有關(guān)；可以利用核磁共振（NMR）研究蛋白質(zhì)