2025年蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能測測試題(含答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.下列關(guān)于蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.由氨基酸通過肽鍵連接而成B.包含二硫鍵的位置信息C.決定蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象D.所有蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)均需經(jīng)翻譯后修飾答案：D（解析：并非所有蛋白質(zhì)都需要翻譯后修飾，如某些小肽類激素直接由核糖體合成后即具備功能）2.穩(wěn)定蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的主要作用力是（）A.疏水相互作用B.氫鍵C.離子鍵D.范德華力答案：B（解析：α-螺旋中每個(gè)肽鍵的N-H與第4個(gè)氨基酸殘基的C=O形成氫鍵，是維持螺旋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵）3.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域（domain）的典型特征是（）A.僅存在于三級結(jié)構(gòu)中B.具有獨(dú)立的折疊單元和功能C.由連續(xù)的20-30個(gè)氨基酸殘基組成D.與蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的亞基完全等同答案：B（解析：結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)中相對獨(dú)立的折疊單元，可執(zhí)行特定功能，如酶的催化域或結(jié)合域）4.下列氨基酸中，最不易出現(xiàn)在α-螺旋中的是（）A.丙氨酸（Ala）B.脯氨酸（Pro）C.谷氨酸（Glu）D.亮氨酸（Leu）答案：B（解析：脯氨酸的亞氨基形成肽鍵后缺乏N-H，無法參與α-螺旋的氫鍵形成，且其環(huán)狀結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致螺旋中斷）5.蛋白質(zhì)變構(gòu)效應(yīng)（allostericeffect）的本質(zhì)是（）A.一級結(jié)構(gòu)的改變B.亞基空間排布的變化C.二硫鍵的斷裂與重組D.輔基的可逆結(jié)合答案：B（解析：變構(gòu)效應(yīng)通過調(diào)節(jié)分子（效應(yīng)物）與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，引起亞基間相對位置改變，進(jìn)而影響功能亞基的活性）6.關(guān)于蛋白質(zhì)功能的描述，錯(cuò)誤的是（）A.抗體通過可變區(qū)識(shí)別抗原表位B.肌紅蛋白的氧結(jié)合曲線呈S型C.酶的活性中心由必需基團(tuán)組成D.離子通道蛋白通過構(gòu)象變化控制離子通透答案：B（解析：肌紅蛋白是單亞基蛋白，氧結(jié)合曲線為雙曲線型；血紅蛋白的協(xié)同效應(yīng)導(dǎo)致S型曲線）7.冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)（Cryo-EMSPA）的關(guān)鍵優(yōu)勢是（）A.無需蛋白質(zhì)結(jié)晶B.分辨率可達(dá)原子水平（<2?）C.可直接觀察動(dòng)態(tài)構(gòu)象D.以上均是答案：D（解析：冷凍電鏡避免了晶體學(xué)的結(jié)晶瓶頸，最新技術(shù)已實(shí)現(xiàn)1.2?分辨率，且可通過多構(gòu)象分類解析動(dòng)態(tài)過程）8.下列哪項(xiàng)不是蛋白質(zhì)翻譯后修飾（PTM）的常見類型？（）A.磷酸化B.糖基化C.甲基化D.脫水縮合答案：D（解析：脫水縮合是氨基酸形成肽鍵的過程，屬于翻譯階段，而非翻譯后修飾）9.關(guān)于蛋白質(zhì)分子伴侶（chaperone）的作用，正確的是（）A.幫助蛋白質(zhì)形成正確的二硫鍵B.參與蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊的降解C.防止新生肽鏈的非特異性聚集D.以上均是答案：C（解析：分子伴侶的主要功能是通過結(jié)合疏水區(qū)域，防止新生肽鏈或變性蛋白的錯(cuò)誤折疊和聚集，不直接參與二硫鍵形成或降解過程）10.蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)形成的主要驅(qū)動(dòng)力是（）A.氫鍵B.離子鍵C.疏水相互作用D.范德華力答案：C（解析：亞基間通過疏水表面的相互作用聚集，減少疏水基團(tuán)與水的接觸，是四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要?jiǎng)恿Γ?1.下列技術(shù)中，可用于檢測蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的是（）A.圓二色光譜（CD）B.表面等離子共振（SPR）C.X射線晶體學(xué)D.核磁共振（NMR）答案：B（解析：SPR通過檢測生物分子結(jié)合引起的折射率變化，實(shí)時(shí)監(jiān)測相互作用的動(dòng)力學(xué)參數(shù)；CD用于二級結(jié)構(gòu)分析，X射線和NMR用于結(jié)構(gòu)解析）12.某蛋白質(zhì)在pH7.0時(shí)帶負(fù)電荷，其等電點(diǎn)（pI）最可能為（）A.5.5B.7.0C.8.5D.9.0答案：A（解析：當(dāng)溶液pH高于pI時(shí)，蛋白質(zhì)帶負(fù)電；pH低于pI時(shí)帶正電，因此pI<7.0的選項(xiàng)為5.5）13.酶的競爭性抑制劑對米氏常數(shù)（Km）和最大反應(yīng)速率（Vmax）的影響是（）A.Km增大，Vmax不變B.Km減小，Vmax不變C.Km不變，Vmax減小D.Km增大，Vmax減小答案：A（解析：競爭性抑制劑與底物競爭活性中心，需增加底物濃度抵消抑制，故Km增大；但Vmax可通過過量底物達(dá)到原值）14.AlphaFold3在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測中的核心突破是（）A.引入進(jìn)化共變信息（co-evolution）B.基于深度學(xué)習(xí)的端到端結(jié)構(gòu)預(yù)測C.實(shí)現(xiàn)膜蛋白的高精度建模D.以上均是答案：D（解析：AlphaFold3結(jié)合了多序列比對的共變信息、Transformer架構(gòu)的深度學(xué)習(xí)，尤其在膜蛋白、復(fù)合物等復(fù)雜體系的預(yù)測中精度顯著提升）15.關(guān)于蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)（conformationaldynamics）的描述，錯(cuò)誤的是（）A.動(dòng)態(tài)變化是蛋白質(zhì)執(zhí)行功能的基礎(chǔ)B.分子動(dòng)力學(xué)模擬（MD）可模擬納秒級運(yùn)動(dòng)C.核磁共振（NMR）可檢測微秒至毫秒級構(gòu)象交換D.所有蛋白質(zhì)的功能僅依賴于單一優(yōu)勢構(gòu)象答案：D（解析：許多蛋白質(zhì)通過構(gòu)象集合（conformationalensemble）發(fā)揮功能，如酶的底物結(jié)合常伴隨誘導(dǎo)契合的動(dòng)態(tài)變化）二、填空題（每空1分，共20分）1.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的基本類型包括______、______、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲。答案：α-螺旋；β-折疊2.維持蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定性的兩個(gè)主要因素是______和______。答案：表面電荷；水化膜3.免疫球蛋白（IgG）的基本結(jié)構(gòu)由______條重鏈和______條輕鏈通過二硫鍵連接組成。答案：2；24.肌紅蛋白的輔基是______，其與氧結(jié)合的關(guān)鍵原子是______。答案：血紅素；Fe2?（亞鐵離子）5.蛋白質(zhì)定量的常用方法包括______（基于肽鍵與Cu2?的顯色反應(yīng)）和______（基于芳香族氨基酸的吸光度）。答案：雙縮脲法；紫外吸收法（280nm）6.冷凍電鏡樣品制備的關(guān)鍵步驟是______（快速冷凍以形成玻璃態(tài)冰）和______（獲取不同角度的投影圖像）。答案：plungefreezing（投入冷凍）；數(shù)據(jù)采集（或“電子束成像”）7.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析的三大主流技術(shù)是______、______和核磁共振波譜（NMR）。答案：X射線晶體學(xué)；冷凍電鏡（Cryo-EM）8.變構(gòu)酶的速度-底物濃度曲線呈______型，而米氏酶呈______型。答案：S；雙曲9.蛋白質(zhì)翻譯后修飾中，磷酸化主要發(fā)生在______、______和酪氨酸殘基的羥基上。答案：絲氨酸（Ser）；蘇氨酸（Thr）10.蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（PDB）中，分辨率數(shù)值越______（填“大”或“小”），結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性越高，通常認(rèn)為______?以下分辨率可清晰分辨?zhèn)孺溤?。答案：?。?三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述蛋白質(zhì)β-折疊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其穩(wěn)定性的維持機(jī)制。答案：β-折疊由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈（β-股）平行或反平行排列形成；相鄰肽鏈的N-H與C=O形成氫鍵，氫鍵方向與β-股長軸垂直；側(cè)鏈基團(tuán)交替分布于折疊片層的兩側(cè)。穩(wěn)定性主要依賴鏈間氫鍵，以及側(cè)鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)的堆積（如反平行β-折疊中側(cè)鏈的范德華相互作用更強(qiáng)）。2.比較血紅蛋白（Hb）與肌紅蛋白（Mb）在氧結(jié)合特性上的差異，并解釋其生理意義。答案：Mb是單亞基蛋白，氧結(jié)合曲線為雙曲線型，P50（半飽和氧分壓）約2.8mmHg，在肌肉中低氧分壓下仍能高效結(jié)合氧，起儲(chǔ)氧作用；Hb是四聚體（α?β?），具有協(xié)同效應(yīng)，氧結(jié)合曲線呈S型，P50約26mmHg，在肺部高氧分壓（100mmHg）時(shí)充分飽和，在組織低氧分壓（20-40mmHg）時(shí)釋放氧，實(shí)現(xiàn)氧的高效運(yùn)輸。3.說明分子伴侶Hsp70的作用機(jī)制及其在蛋白質(zhì)質(zhì)量控制中的功能。答案：Hsp70通過ATPase結(jié)構(gòu)域結(jié)合ATP，處于開放構(gòu)象時(shí)，底物結(jié)合域（SBD）可識(shí)別新生肽鏈或變性蛋白的疏水序列；ATP水解為ADP后，SBD閉合，穩(wěn)定結(jié)合底物，防止聚集；在輔助因子（如Hsp40）作用下，ADP被替換為ATP，SBD重新開放，釋放折疊正確的蛋白質(zhì)。其功能包括：協(xié)助新生肽鏈折疊、幫助變性蛋白復(fù)性、介導(dǎo)錯(cuò)誤折疊蛋白進(jìn)入泛素-蛋白酶體降解途徑。4.列舉三種研究蛋白質(zhì)相互作用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并簡述其原理。答案：（1）酵母雙雜交（Y2H）：利用轉(zhuǎn)錄因子（如GAL4）的DNA結(jié)合域（BD）和激活域（AD）的分離特性，將誘餌蛋白與BD融合，獵物蛋白與AD融合，若二者相互作用，BD與AD接近，激活報(bào)告基因表達(dá)；（2）免疫共沉淀（Co-IP）：用目標(biāo)蛋白的抗體捕獲其復(fù)合物，通過Westernblot檢測共沉淀的相互作用蛋白；（3）生物層干涉技術(shù)（BLI）：將一種蛋白固定在生物傳感器表面，另一種蛋白溶液流過時(shí)，通過檢測光干涉信號變化監(jiān)測結(jié)合動(dòng)力學(xué)。5.解釋“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)決定功能”的核心內(nèi)涵，并舉例說明。答案：蛋白質(zhì)的功能直接依賴于其三維結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的任何改變（如突變、修飾、變性）都可能影響功能。例如：（1）鐮刀型細(xì)胞貧血癥中，血紅蛋白β鏈第6位Glu被Val取代（一級結(jié)構(gòu)改變），導(dǎo)致疏水表面暴露，紅細(xì)胞變形；（2）酶的活性中心由特定空間排布的氨基酸殘基組成，其構(gòu)象變化（如誘導(dǎo)契合）直接影響底物結(jié)合與催化效率；（3）抗體的可變區(qū)通過高變區(qū)（CDR）的三維結(jié)構(gòu)特異性識(shí)別抗原表位，結(jié)構(gòu)破壞則失去結(jié)合能力。四、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合當(dāng)前技術(shù)進(jìn)展，論述冷凍電鏡（Cryo-EM）在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析中的優(yōu)勢、局限性及未來發(fā)展方向。答案：優(yōu)勢：（1）無需蛋白質(zhì)結(jié)晶，適用于難結(jié)晶的膜蛋白、超大復(fù)合物（如核糖體、病毒顆粒）及動(dòng)態(tài)體系；（2）分辨率突破至原子水平（<2?），可清晰解析側(cè)鏈構(gòu)象和金屬離子；（3）通過多構(gòu)象分類（multi-bodyrefinement）可捕獲同一蛋白的不同功能狀態(tài)（如酶的底物結(jié)合態(tài)與游離態(tài)）。局限性：（1）對小分子量蛋白（<100kDa）解析難度大，需高濃度樣品；（2）依賴高質(zhì)量的單顆粒均一性，異質(zhì)性樣品易導(dǎo)致分辨率下降；（3）儀器成本高，數(shù)據(jù)處理（如三維重構(gòu)）對計(jì)算資源要求苛刻。未來方向：（1）開發(fā)更高靈敏度的探測器和更穩(wěn)定的電子槍，提升小蛋白解析能力；（2）結(jié)合AI技術(shù)（如AlphaFold模型）輔助密度圖解釋，加速建模過程；（3）發(fā)展時(shí)間分辨冷凍電鏡（time-resolvedCryo-EM），捕捉毫秒級的動(dòng)態(tài)構(gòu)象變化（如酶催化反應(yīng)中間態(tài)）。2.某研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種新型酶E，其活性中心包含Cys120和His205。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這兩個(gè)殘基是否為催化必需基團(tuán)，并分析突變后可能對酶結(jié)構(gòu)與功能的影響。答案：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：（1）定點(diǎn)突變：構(gòu)建Cys120→Ala（C120A）和His205→Ala（H205A）的突變體，同時(shí)設(shè)置空載體（陰性對照）和野生型（WT）作為對照；（2）表達(dá)純化：在原核/真核系統(tǒng)中表達(dá)WT及突變體蛋白，通過親和層析純化；（3）活性檢測：測定不同蛋白的酶活性（如底物轉(zhuǎn)化率、動(dòng)力學(xué)參數(shù)Km和Vmax），若突變體活性顯著下降（>90%），則說明該殘基為必需基團(tuán)；（4）結(jié)構(gòu)驗(yàn)證：通過X射線晶體學(xué)或冷凍電鏡解析突變體與WT的三維結(jié)構(gòu)，觀察活性中心構(gòu)象是否改變（如氫鍵網(wǎng)絡(luò)破壞、空間位阻變化）；（5）輔助實(shí)驗(yàn)：使用巰基修飾劑（如碘乙酰胺）處理WT，若活性喪失，支持Cys120參與催化；用His特異性抑制劑（如DEPC）處理WT，若活性下降，支持His205的作用。