2025年蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)試題和答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列關于蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)的描述，錯誤的是（）A.主鏈骨架形成右手螺旋B.側(cè)鏈基團分布在螺旋外側(cè)C.每圈包含3.6個氨基酸殘基D.螺距為0.48nm2.維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的主要作用力不包括（）A.二硫鍵B.氫鍵C.離子鍵D.肽鍵3.下列哪種結(jié)構(gòu)屬于蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)（）A.結(jié)構(gòu)域B.β-轉(zhuǎn)角C.αα模體D.亞基4.關于β-折疊的特征，正確的是（）A.肽鏈呈嚴格的螺旋狀B.相鄰肽鏈的走向必須相同C.鏈間通過側(cè)鏈基團形成氫鍵D.肽鏈主鏈呈鋸齒狀排列5.蛋白質(zhì)變性時，未被破壞的結(jié)構(gòu)是（）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)6.下列氨基酸中，最不易出現(xiàn)在α-螺旋中的是（）A.丙氨酸B.脯氨酸C.亮氨酸D.谷氨酸7.利用X射線晶體學解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)時，關鍵步驟是（）A.獲得高分辨率的電鏡圖像B.制備高質(zhì)量的蛋白質(zhì)晶體C.測定氨基酸序列D.分析核磁共振波譜8.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)指的是（）A.多肽鏈中氨基酸的排列順序B.多肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)C.各亞基間的空間排布及相互作用D.單個多肽鏈的整體三維結(jié)構(gòu)9.下列關于蛋白質(zhì)模體（motif）的描述，正確的是（）A.是獨立折疊的功能單位B.通常由200個以上氨基酸殘基組成C.包含特定的二級結(jié)構(gòu)組合D.僅存在于球狀蛋白質(zhì)中10.冷凍電鏡技術(shù)解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢不包括（）A.無需制備晶體B.適合解析動態(tài)復合物C.分辨率可達到原子水平D.對樣品純度要求低二、填空題（每空1分，共20分）1.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式包括α-螺旋、β-折疊、______和無規(guī)卷曲。2.維持蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要化學鍵是______。3.α-螺旋中，第n個氨基酸的酰胺氫與第n+______個氨基酸的羰基氧形成氫鍵。4.β-折疊的相鄰肽鏈可以是平行的或______的，其中______排列的氫鍵鍵長更短，穩(wěn)定性更高。5.結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)______結(jié)構(gòu)中的獨立折疊單位，通常由______個氨基酸殘基組成。6.蛋白質(zhì)變性時，其理化性質(zhì)改變的表現(xiàn)包括溶解度______、黏度______、生物活性______。7.核磁共振（NMR）解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于可研究______狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，而X射線晶體學主要分析______狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。8.超二級結(jié)構(gòu)是指相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元通過______相互作用組合形成的規(guī)則結(jié)構(gòu)，常見類型有αα、βββ和______。9.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)主要由氨基酸殘基的______性質(zhì)決定，其中疏水氨基酸傾向于分布在分子______（內(nèi)部/外部）。10.近年來，AI驅(qū)動的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測工具（如AlphaFold）主要基于______數(shù)據(jù)庫和______算法，可高效預測蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。三、簡答題（每題8分，共40分）1.比較α-螺旋與β-折疊在結(jié)構(gòu)特征上的主要差異。2.簡述蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)與功能的關系，并舉例說明。3.什么是蛋白質(zhì)的變性與復性？二者的本質(zhì)區(qū)別是什么？4.列舉三種解析蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的實驗方法，并說明各自的適用范圍。5.解釋“結(jié)構(gòu)域”的概念，并說明其在蛋白質(zhì)功能中的作用。四、論述題（每題10分，共20分）1.某蛋白質(zhì)的第50位氨基酸（原為谷氨酸）發(fā)生突變，變?yōu)槔i氨酸。請從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次分析該突變可能對其結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生的影響。2.結(jié)合當前技術(shù)進展，論述冷凍電鏡技術(shù)在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的突破及對結(jié)構(gòu)生物學的推動作用。答案一、單項選擇題1.D（α-螺旋螺距為0.54nm）2.D（肽鍵維持一級結(jié)構(gòu)）3.C（αα模體是超二級結(jié)構(gòu)）4.D（β-折疊主鏈呈鋸齒狀）5.A（變性不破壞一級結(jié)構(gòu)）6.B（脯氨酸是α-螺旋的破壞者）7.B（晶體質(zhì)量是X射線解析的關鍵）8.C（四級結(jié)構(gòu)指亞基間作用）9.C（模體是二級結(jié)構(gòu)的組合）10.D（冷凍電鏡對樣品純度要求高）二、填空題1.β-轉(zhuǎn)角2.肽鍵3.44.反平行；反平行5.三級；100-200（或50-300）6.降低；增加；喪失7.溶液；晶體8.非共價；βαβ9.側(cè)鏈；內(nèi)部10.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)；深度學習三、簡答題1.主要差異：①空間形態(tài)：α-螺旋為右手螺旋狀，β-折疊為鋸齒狀延伸；②氫鍵方向：α-螺旋氫鍵平行于螺旋長軸（鏈內(nèi)），β-折疊氫鍵垂直于肽鏈走向（鏈間或鏈內(nèi)）；③殘基分布：α-螺旋側(cè)鏈伸向外側(cè)，β-折疊側(cè)鏈交替分布于折疊片兩側(cè)；④螺距與殘基數(shù)：α-螺旋每圈3.6個殘基，螺距0.54nm；β-折疊相鄰殘基間距0.35nm（反平行）或0.325nm（平行）。2.三級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)功能的基礎，其三維構(gòu)象直接決定活性位點的空間排布。例如：①酶的活性中心由特定三級結(jié)構(gòu)形成，如溶菌酶的底物結(jié)合口袋；②血紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)變化（T態(tài)→R態(tài)）影響氧結(jié)合能力；③抗體的可變區(qū)通過三級結(jié)構(gòu)形成抗原結(jié)合位點。若三級結(jié)構(gòu)破壞（如變性），蛋白質(zhì)功能隨之喪失。3.變性：在理化因素（如高溫、強酸、尿素）作用下，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞（二、三、四級結(jié)構(gòu)），生物活性喪失，但一級結(jié)構(gòu)完整。復性：變性蛋白質(zhì)在適當條件下恢復原有空間結(jié)構(gòu)和功能的過程。本質(zhì)區(qū)別：變性是空間結(jié)構(gòu)破壞，復性是空間結(jié)構(gòu)的正確重建；能否復性取決于一級結(jié)構(gòu)是否保留及環(huán)境是否允許正確折疊（如牛胰核糖核酸酶的變性復性實驗）。4.①X射線晶體學：適用于可結(jié)晶的蛋白質(zhì)（包括單體、復合物），分辨率高（可達原子水平），但需高質(zhì)量晶體；②核磁共振（NMR）：適用于小分子量（<50kDa）蛋白質(zhì)，可研究溶液狀態(tài)下的動態(tài)結(jié)構(gòu)；③冷凍電鏡（Cryo-EM）：適用于大復合物（如病毒顆粒、膜蛋白復合體）、難以結(jié)晶的樣品，可解析動態(tài)中間態(tài)結(jié)構(gòu)，分辨率已突破1.5?；④小角X射線散射（SAXS）：研究溶液中蛋白質(zhì)的低分辨率整體形狀。5.結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)中獨立折疊的緊密球狀區(qū)域，通常由50-300個殘基組成，通過柔性連接肽與其他結(jié)構(gòu)域相連。作用：①功能模塊化：不同結(jié)構(gòu)域負責結(jié)合、催化、調(diào)控等不同功能（如蛋白激酶的催化域與調(diào)節(jié)域）；②進化保守性：結(jié)構(gòu)域可在不同蛋白質(zhì)中重復出現(xiàn)（如SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合磷酸酪氨酸）；③折疊獨立性：結(jié)構(gòu)域可單獨折疊，降低全鏈折疊復雜度。四、論述題1.突變影響分析：①一級結(jié)構(gòu)：谷氨酸（Glu，帶負電、極性）→纈氨酸（Val，疏水、非極性），改變了該位置的化學性質(zhì)；②二級結(jié)構(gòu)：Glu側(cè)鏈含羧基，易參與氫鍵或離子鍵，可能穩(wěn)定α-螺旋或β-轉(zhuǎn)角；Val為疏水殘基，若原位置處于α-螺旋，可能因側(cè)鏈體積?。ㄏ鄬τ贕lu）或疏水性改變螺旋穩(wěn)定性（如破壞局部氫鍵）；若原位置在β-折疊，Val的疏水性可能增強鏈間疏水作用，但需看其位置是否在折疊片內(nèi)側(cè)；③三級結(jié)構(gòu)：Glu通常分布在分子表面（極性），Val傾向于埋入內(nèi)部（疏水）。若突變導致Val被迫暴露于表面，可能破壞分子表面極性環(huán)境，引起局部結(jié)構(gòu)扭曲；若原Glu參與活性中心（如酶的催化殘基），突變可能直接破壞活性位點；若Glu參與亞基間離子鍵（如血紅蛋白α亞基與β亞基的鹽橋），突變可能影響四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（如導致亞基解離）；④功能影響：若突變破壞活性中心或關鍵相互作用，可能導致酶失活、受體無法結(jié)合配體等；若僅影響非功能區(qū)結(jié)構(gòu)，可能無顯著表型（如某些沉默突變）。2.冷凍電鏡突破及推動作用：①技術(shù)突破：冷凍制樣技術(shù)（如Vitrobot自動plunge）提升樣品均勻性；直接電子探測器（如GatanK3）提高信號采集效率；計算算法（如RELION、CryoSPARC）實現(xiàn)高分辨率三維重構(gòu)（分辨率已達1.2?）；②解決傳統(tǒng)難題：無需晶體（突破X射線晶體學對難結(jié)晶蛋白的限制），適用于膜蛋白（如GPCR）、動態(tài)復合物（如核糖體翻譯中間態(tài)）、大分子量組裝體（如病毒衣殼）；③推動動態(tài)結(jié)構(gòu)研究：可捕獲同一蛋白的不同構(gòu)象（如離子通道的開放/關閉態(tài)），揭示“結(jié)構(gòu)-動態(tài)-功能”關系；④與其他技術(shù)互補：結(jié)合X射線晶體學（驗證高分辨率局部結(jié)構(gòu)）、NMR（分析溶液動態(tài)）、