2025年大学《化学生物学》专业题库-生物学的基础理论探索

2025年大学《化学生物学》专业题库——生物学的基础理论探索考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种氨基酸不属于人体必需氨基酸？A.丙氨酸B.赖氨酸C.苏氨酸D.苯丙氨酸2.DNA双螺旋结构中，维持碱基对之间特异性结合的主要化学键是？A.离子键B.共价键C.氢键D.范德华力3.酶催化反应的米氏常数（Km）反映了？A.酶的最大反应速率B.酶的催化效率C.底物与酶的亲和力D.反应的活化能4.在糖酵解过程中，葡萄糖被完全氧化为丙酮酸时，净产生多少个ATP分子？A.2B.4C.6D.125.下列哪种分子通常不作为细胞内的直接能量来源？A.GTPB.CAMPC.ATPD.NADH6.信号转导通路中，第二信使cAMP的作用通常是？A.直接结合酶活性位点B.作为膜受体C.激活或抑制蛋白激酶D.作为遗传信息的载体7.下列哪种光谱技术主要用于测定蛋白质或核酸的二级结构？A.紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）B.核磁共振波谱（NMR）C.质谱（MS）D.X射线衍射（XRD）8.生物体内维持pH相对稳定的主要缓冲体系是？A.碳酸-碳酸氢盐缓冲体系B.氢氟酸-氟化物缓冲体系C.乙酸-乙酸钠缓冲体系D.磷酸-磷酸氢盐缓冲体系9.细胞膜上的G蛋白偶联受体（GPCR）通常介导下列哪种类型的信号转导？A.离子通道开放B.第二信使生成C.跨膜蛋白磷酸化D.直接调控基因表达10.限制性核酸内切酶的主要功能是？A.合成DNA链B.连接DNA片段C.切割DNA链特定位点D.复制DNA分子二、填空题（每空1分，共15分）1.构成蛋白质的基本单位是______，构成DNA和RNA的基本单位是______。2.蛋白质的一级结构是指其氨基酸序列的______，主要决定于______。3.酶促反应的米氏方程式通常表示反应速率（v）与底物浓度（[S]）的关系，其标准形式为v=Vmax[S]/(Km+[S])，其中Km称为______常数，Vmax称为______。4.糖酵解的主要场所是______，其最终产物丙酮酸在有氧条件下可进入______循环被彻底氧化。5.光合作用的光反应阶段主要发生在叶绿体的______上，产生的ATP和NADPH用于暗反应阶段的______合成。6.细胞信号转导中，受体是指能够特异性识别并结合______的细胞表面或内部的蛋白质。7.核酸分子中的碱基按照______原则进行配对，即腺嘌呤（A）与______配对，鸟嘌呤（G）与______配对。8.脂质的主要功能包括构成细胞膜、储存______和作为______。9.生物大分子的______结构是其发挥特定生物学功能的基础。10.化学方法在化学生物学研究中扮演着重要角色，例如______可用于测定蛋白质的氨基酸组成，而______是确定蛋白质三级结构的重要技术。三、名词解释（每题3分，共15分）1.亲和层析2.氧化磷酸化3.细胞外基质4.结构生物学5.第二信使四、简答题（每题5分，共20分）1.简述影响酶催化反应速率的主要因素。2.比较DNA和RNA在化学组成和结构上的主要异同点。3.简述细胞信号转导过程中信号逐级放大的意义。4.解释什么是“化学渗透假说”，并简述其在氧化磷酸化中的作用。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述糖酵解途径在细胞能量代谢中的重要性，并说明其可能存在的调控位点。2.选择一种具体的信号转导通路（如受体酪氨酸激酶通路或G蛋白偶联受体通路），详细描述其信号传递过程，并说明其中涉及的关键分子及其功能。试卷答案一、选择题1.A2.C3.C4.A5.B6.C7.A8.A9.B10.C二、填空题1.氨基酸，核苷酸2.序列，遗传密码3.米氏，最大反应速率4.细胞质基质，三羧酸（克雷布斯）5.类囊体膜，碳6.信号分子（或配体）7.互补，胸腺嘧啶（T），胞嘧啶（C）8.能量，激素9.结构10.氨基酸测序，X射线衍射三、名词解释1.亲和层析：利用抗原与抗体、酶与底物或配体与受体之间的高度特异性亲和作用，将目标生物大分子吸附在固相载体上，然后用特异性洗脱剂将目标分子洗脱下来的一种分离纯化技术。2.氧化磷酸化：指在生物体（主要是线粒体）中，电子传递链将电子从底物（如NADH、FADH2）传递给氧气，释放能量的过程中，部分能量用于合成ATP的过程，是细胞获取ATP的主要方式。3.细胞外基质：由细胞分泌的多种蛋白质（如胶原蛋白、糖蛋白）和多糖组成的网络结构，包围在细胞外，为细胞提供结构支撑、附着环境，并参与细胞信号传导等过程。4.结构生物学：一门通过研究生物大分子（如蛋白质、核酸）的结构，来阐明其功能原理的学科，主要研究方法包括X射线晶体学、核磁共振波谱学、电子显微镜等。5.第二信使：指由细胞内受体识别的信号分子（如cAMP、Ca2+、环磷腺苷酸等）在细胞信号转导过程中，将外源信号传递并放大到细胞内效应分子的信号分子。四、简答题1.影响酶催化反应速率的主要因素包括：*底物浓度：在酶浓度不变时，反应速率随底物浓度增加而增加，直至达到饱和。*酶浓度：在底物浓度足够时，反应速率与酶浓度成正比。*温度：酶活性通常随温度升高而增加，但超过最适温度后，酶的空间结构会变性失活，活性下降。*pH：每种酶都有其最适pH范围，偏离最适pH会影响酶的解离状态和活性中心构象，从而影响活性。*抑制剂：某些分子能与酶或底物结合，降低酶的活性。可分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。*激动剂：某些分子能与酶结合，提高酶的活性。*酶的构象状态：酶活性中心的空间结构必须正确，通常通过别构调节等方式进行调控。2.DNA和RNA的主要异同点：*核苷酸组成：DNA由脱氧核糖核苷酸组成（含脱氧核糖），RNA由核糖核苷酸组成（含核糖）；碱基种类上，两者都含A、G、C，但DNA含T，RNA含U。*结构：DNA通常是双链螺旋结构，RNA通常是单链结构（但可形成局部双螺旋区域）。*稳定性：DNA比RNA更稳定，主要因为其含脱氧核糖（无羟基，不易发生糖苷键水解），且通常存在于细胞核等保护环境；RNA含核糖（有2'-羟基），更易发生水解，且主要在细胞质发挥作用。*功能：DNA是主要的遗传物质，负责储存和传递遗传信息；RNA的功能多样，包括mRNA传递遗传密码、tRNA转运氨基酸、rRNA构成核糖体组分等。3.细胞信号转导过程中信号逐级放大的意义：*增强信号敏感性：使细胞能够对微量的外源信号做出反应。*扩大信号影响范围：一个初始信号分子可以激活大量的下游分子，影响细胞内多个生化过程。*调节信号持续时间与强度：通过负反馈等机制精细调控信号通路的活动水平，避免过度反应。*实现信号整合：多个不同的信号通路可以在下游交汇，通过级联放大和交叉调节，使细胞能够综合处理多种信号，做出复杂决策。4.“化学渗透假说”指电子传递链在将电子从底物传递给氧气的过程中，质子（H+）被主动泵出线粒体内膜，形成膜两侧的质子浓度和电位差（质子动力）。这个质子动力驱动质子通过ATP合酶回流到内膜基质侧，驱动ATP合酶催化ADP和无机磷酸合成ATP。简而言之，该假说解释了如何利用电子传递释放的能量建立跨膜的质子梯度，并将此梯度转化为化学能（ATP）的过程。五、论述题1.糖酵解途径在细胞能量代谢中的重要性及调控位点：*重要性：*提供能量：糖酵解将葡萄糖分解为丙酮酸，净产生2分子ATP，为细胞提供快速可用的能量，尤其是在缺氧或急需能量的情况下（如肌肉细胞剧烈运动）。*提供前体：糖酵解的中间产物（如丙酮酸、三磷酸甘油醛、磷酸二羟丙酮）是许多其他代谢途径的起始物质或中间产物，如氨基酸合成、脂肪酸合成、三羧酸循环等，糖酵解是中央代谢的重要枢纽。*产能迅速：糖酵解无需氧气，反应步骤相对简单，可在细胞质中快速进行，满足细胞对能量的即时需求。*调控位点：*糖酵解起始：己糖激酶（Hexokinase/Glucokinase）催化葡萄糖磷酸化，此步是主要调控点，具有高亲和力，受葡萄糖浓度和ATP/ADP比值调控。*三磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）：催化1,3-BPG生成3-磷酸甘油醛，此步需NAD+，受NADH/NAD+比值调控，反映细胞氧化还原状态。*丙酮酸激酶（PyruvateKinase）：催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）生成丙酮酸，并产生ATP，此步是另一主要调控点，受ATP、丙酮酸浓度以及alanine水平调控，反映能量状态和代谢需求。2.以G蛋白偶联受体（GPCR）通路为例：*信号传递过程：1.外界信号分子（如激素、神经递质）与细胞外的GPCR结合，引起其七跨膜螺旋的构象发生改变。2.GPCR的构象变化导致与之偶联的细胞内G蛋白（由α、β、γ三个亚基组成）的α亚基与GDP解离，并与GTP结合（G蛋白激活）。3.激活的G蛋白α亚基发生构象变化，将其结合的GTP水解为GDP，并转移到β、γ亚基上（G蛋白失活，但β、γ亚基仍可与下游效应分子结合）。4.激活的G蛋白亚基（主要是α-GTP或βγ复合物）可以分离，并移动到细胞膜内部，激活或抑制下游的效应分子。5.常见的下游效应分子包括：a)酪氨酸激酶（如PLCγ，被激活后水解PIP2产生IP3和DAG，IP3触发内质网Ca2+释放，DAG激活蛋白激酶C）；b)蛋白激酶（如腺苷酸环化酶AC，被激活后产生第二信使cAMP；或直接激活某些蛋白激酶）。6.cAMP作为第二信使，激活蛋白激酶A（PKA），PKA磷酸化多种靶蛋白，改变其活性。7.Ca2+作为第二信使，与钙调蛋白结合，激活钙依赖性蛋白激酶（如CaMK）或其他效应蛋白。8.这些下游信号分子进一步引发细胞内的多种生理反应，如离子通道开放、酶活性改变、基因表达调控等。9.信号最终通过负反馈机制（如cAMP水解、Ca2+泵回储池、G蛋白α亚基失活）被终止。*关键分子及其功能：*GPCR：细胞表面受体，负责识别和结合特定的信号分子（配体），并将信号传递到细胞内。*G蛋白：位