5.3　名校考研真題詳解

一、選擇題

1維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)構(gòu)象的主要因素是（　　）。[上海交通大學(xué)2017研]

A．氨基酸組成、順序和數(shù)目

B．氫鍵、鹽鍵、范德華力和疏水力等構(gòu)象維系力

C．溫度、pH、離子強(qiáng)度等外部條件

D．肽鏈間的二硫鍵

E．各個(gè)氨基酸間彼此相連的肽鍵

【答案】B

【解析】氨基酸組成、順序和數(shù)目決定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的多肽鏈在各種二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步盤(pán)曲或折疊形成具有一定規(guī)律的三維空間結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要靠次級(jí)鍵，包括氫鍵、疏水鍵、鹽鍵以及范德華力等。

2每個(gè)蛋白質(zhì)分子必定具有的結(jié)構(gòu)是（　　）。[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研]

A．α-螺旋

B．β-折疊

C．三級(jí)結(jié)構(gòu)

D．四級(jí)結(jié)構(gòu)

【答案】C

3紅外光譜可用來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，其檢測(cè)的基本原理是（　　）。[中國(guó)科學(xué)院2007研]

A．電子躍遷

B．順磁共振

C．化學(xué)鍵振動(dòng)

D．微波發(fā)熱

【答案】C

【解析】在有機(jī)物分子中，組成化學(xué)鍵或官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)的狀態(tài)，其振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(dāng)。所以，用紅外光照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵或官能團(tuán)可發(fā)生振動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜上將處于不同位置，從而可獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。因此答案選C。

4在pH＝7的水溶液中，下列多聚氨基酸中能自發(fā)形成α-螺旋的是（　　）。[廈門(mén)大學(xué)2009研]

A．Poly-Pro

B．Poly-Ala

C．Poly-His

D．Poly-Glu

【答案】B

二、填空題

1蛋白質(zhì)之所以出現(xiàn)各種內(nèi)容豐富的構(gòu)象是______和______鍵能有不同的程度的轉(zhuǎn)動(dòng)。[廈門(mén)大學(xué)2014研；華中師范大學(xué)1996研]

【答案】C_α-C；C_α-N

【解析】蛋白質(zhì)分子中氨基酸連接的基本方式是肽鍵，按C_α-CO-NH-C單位規(guī)則地重復(fù)排列成多肽鏈，這種重復(fù)的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為肽單位，由于C_α-N和C_α-C都是單鍵，所以它們可以自由旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度不同，就導(dǎo)致多肽鏈的構(gòu)象也不同。

2蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式，可以是______、______、______；維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的非共價(jià)鍵有______、______、______和______。[北京師范大學(xué)研；上海交通大學(xué)研；中國(guó)科學(xué)院研；南京大學(xué)研；中山大學(xué)研]

【答案】α螺旋；β折疊片；β轉(zhuǎn)角；氫鍵；鹽鍵；疏水作用；范德華力

3在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)中，最為緊湊的是______，最為松散的是______。依據(jù)二級(jí)結(jié)構(gòu)的分布，球蛋白被分為_(kāi)_____、______、______、______等四大類(lèi)。主要由β-折疊組成的纖維蛋白是______。[中國(guó)科技大學(xué)2007研]

【答案】α螺旋；無(wú)規(guī)卷曲；全α-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)；α，β-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)；全β-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)；富含金屬或二硫鍵蛋白質(zhì)；絲心蛋白

三、判斷題

1α-螺旋具有電偶極，氨基端帶正電，羧基端帶負(fù)電。（　　）[浙江大學(xué)2018研]

【答案】對(duì)

2蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)決定于它的氨基酸順序。（　　）[中國(guó)科學(xué)院2003研]

【答案】對(duì)

【解析】蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)這一原則目前基本上仍是正確的。但是是有條件的，例如同樣一條肽鏈，在存在變性劑的條件下是松散的。現(xiàn)在所說(shuō)的蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)取決于它的氨基酸序列是指在生理?xiàng)l件下，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和其三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。典型的例子是牛胰核糖核酸酶的二硫鍵被還原，肽鏈松散后，經(jīng)適當(dāng)?shù)臈l件，致使肽鏈中的二硫鍵正確配對(duì)，此時(shí)肽鏈仍能呈現(xiàn)具有生物活性的天然構(gòu)象。當(dāng)前有相當(dāng)多的蛋白質(zhì)工程的例子可以說(shuō)明，肽鏈中某些殘基的突變可以引起突變蛋白的構(gòu)象改變。

3蛋白質(zhì)的亞基（或稱(chēng)亞單位）和肽鏈?zhǔn)且粋€(gè)意思。（　　）[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研；江蘇大學(xué)研]

【答案】錯(cuò)

【解析】亞基與肽鏈的關(guān)系。亞基是肽鏈，但肽鏈不一定是亞基。例如，胰島素A鏈與B鏈，經(jīng)共價(jià)的-S-S-鍵連接成胰島素分子，A鏈與B鏈不是亞基。

4二硫鍵和蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此沒(méi)有二硫鍵的蛋白質(zhì)就只有一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)。（　　）[中國(guó)科學(xué)院研]

【答案】錯(cuò)

【解析】二硫鍵是三級(jí)結(jié)構(gòu)形成以后，穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力，不是三級(jí)結(jié)構(gòu)形成的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成與是否有二硫鍵無(wú)關(guān)。

5膜蛋白的跨膜區(qū)域都形成α-螺旋結(jié)構(gòu)。（　　）[南開(kāi)大學(xué)研]

【答案】錯(cuò)

【解析】膜蛋白的跨膜區(qū)域結(jié)構(gòu)主要包括α-螺旋和β-桶狀結(jié)構(gòu)。

6原膠原蛋白是一種具有右手超螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白，每個(gè)原膠原分子都是由3條特殊的左手螺旋（螺距0.95nm，每一圈含有3.3個(gè)殘基）的多肽鏈右手旋轉(zhuǎn)形成的。（　　）[四川大學(xué)2015研]

【答案】對(duì)

四、名詞解釋題

1結(jié)構(gòu)域[中山大學(xué)2018研；華中師范大學(xué)2009；研華東師范大學(xué)2008]

答：結(jié)構(gòu)域是指超二級(jí)結(jié)構(gòu)在空間上進(jìn)一步聚集形成的緊密穩(wěn)定的在蛋白質(zhì)分子上明顯可分的類(lèi)似球狀的結(jié)構(gòu)。通常結(jié)構(gòu)域都具有一定的功能，它是相對(duì)獨(dú)立的緊密球狀實(shí)體。

2蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)[北京師范大學(xué)2018研]

答：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指組成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)目、多肽鏈的氨基酸順序及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。

五、問(wèn)答題

1計(jì)算一個(gè)含有126個(gè)AA殘基的多肽，若呈α-螺旋狀態(tài)，其長(zhǎng)度為多少nm。若呈β-折疊結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為多少nm？[河北師范大學(xué)研]

答：（1）18.9nm。多肽鏈形成的α-螺旋，每個(gè)螺旋由3.6個(gè)氨基酸殘基組成，螺距為0.54nm，相鄰的氨基酸之間的垂直距離為0.15nm，126個(gè)AA殘基的多肽形成α-螺旋后共用螺旋123/3.6個(gè)，螺距為0.54nm，所以形成的α-螺旋的長(zhǎng)度應(yīng)為126×0.54/3.6，結(jié)果為18.9nm，另外，我們也可依據(jù)氨基酸每個(gè)基繞軸旋轉(zhuǎn)上升的距離進(jìn)行計(jì)算，即126×0.15＝18.90（nm），結(jié)果一致。

（2）45.36nm。多肽鏈若形成β-折疊結(jié)構(gòu)時(shí)，同理，由于每一個(gè)氨基酸殘基在β-伸展結(jié)構(gòu)中為0.36nm，所以我們可以獲得其長(zhǎng)度為：126×0.36＝45.36（nm）

2試列表比較核酸與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與作用力。[華中科技大學(xué)2007研]

答：核酸與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與作用力的比較如表5-8所示。

表5-8

六、論述題

什么是蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，主要包括哪幾種，各有什么結(jié)構(gòu)特征？[中國(guó)藥科大學(xué)2005研]

答：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽主鏈在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的盤(pán)旋或折疊，從而形成有規(guī)律的構(gòu)象。維系二級(jí)結(jié)構(gòu)的力是氫鍵。

天然蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要有三種基本類(lèi)型：α-螺旋、β-折疊和β-轉(zhuǎn)角。

（1）α螺旋：α螺旋結(jié)構(gòu)是Pauling和Corey在1951年提出來(lái)的，纖維狀蛋白和球狀蛋白中均存在α-螺旋結(jié)構(gòu)，它是蛋白質(zhì)主鏈的典型結(jié)構(gòu)形式。α-螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：

①蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈像螺旋狀盤(pán)曲，每隔3.6個(gè)氨基酸殘基沿中心軸螺旋上升一圈，每上升一圈相當(dāng)于向上平移0.54nm，即每個(gè)氨基酸殘基向上升高0.15nm，每個(gè)氨酸酸殘基沿中心軸旋轉(zhuǎn)100°。

②α-旋的穩(wěn)定性是靠鏈內(nèi)氫鍵維持的，相鄰的螺圈之間形成鍵內(nèi)氫鍵，氫鍵的取向幾乎與中心軸平行，氫鍵是由每個(gè)氨基酸殘基的N-H與前面隔3個(gè)氨基酸的C＝O形成，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成，因此α-螺旋相當(dāng)穩(wěn)定。

③α-螺旋中氨基酸殘基的側(cè)鍵伸向外側(cè)。螺旋有左手螺旋和右手螺旋兩種，但天然蛋白質(zhì)α-螺旋，絕大多數(shù)都是右手螺旋。

（2）β-折疊結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)也是Pauling等人提出來(lái)的，它是蛋白質(zhì)中第二種最常見(jiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，β-折疊是兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起，靠鏈間氫鍵連結(jié)為片層結(jié)構(gòu)。β-折疊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：

①β-折疊結(jié)構(gòu)中兩個(gè)氨基酸殘基之間的軸心距為0.35nm（反平行式）及0.325nm（平行式）。

②肽鏈按層排列，靠鏈間氫鏈維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，β-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵是由相鄰肽鍵主鏈上的N-H和C＝O之間形成的。

③相鄰肽鏈走向可以平行，也可以反平行，肽鏈的N端在同側(cè)為平行式，不在同側(cè)為反平行式，（即相鄰肽鏈的N端一順一倒地排列），從能量角度考慮，反平行式更為穩(wěn)定。

④肽鏈中氨基酸殘基的R側(cè)鏈交替分布在片層的上下。

β轉(zhuǎn)角：在球狀蛋白質(zhì)中存在的一種二級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)鞍锥嚯逆溡?80°回折時(shí)，這種回折部分就是β-轉(zhuǎn)角，它是由第一個(gè)氨基酸殘基的C＝O與第四個(gè)氨基酸殘基的N-H之間形成氫鍵.產(chǎn)生一種不很穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu)。由于β轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，可使多肽鏈走向發(fā)生改變。目前發(fā)現(xiàn)的β-轉(zhuǎn)角多數(shù)都處處在球狀蛋白質(zhì)分子的表面，在這里改變多肽鍵的方向的阻力比較小。