2025年结构生物化学题库及答案

2025年结构生物化学题库及答案一、单项选择题（每题1分，共30分）1.在α-螺旋中，形成氢键的羰基氧原子与酰胺氢原子之间的原子间距约为A.2.5Å B.2.9Å C.3.4Å D.3.8Å答案：B2.下列哪种氨基酸侧链最不可能出现在蛋白质疏水核心？A.Leu B.Phe C.Arg D.Ile答案：C3.利用冷冻电镜解析膜蛋白结构时，最常用的去垢剂是A.SDS B.TritonX-100 C.DDM D.CHAPS答案：C4.在X射线晶体学中，Rmerge值主要反映A.模型几何合理性 B.衍射数据内部一致性 C.相位误差 D.晶体对称性答案：B5.下列哪种共价修饰可直接激活GTP酶活性？A.磷酸化 B.甲基化 C.泛素化 D.脂化答案：A6.核磁共振测定蛋白质结构时，NOE交叉峰强度与核间距离的关系为A.∝r B.∝r⁻¹ C.∝r⁻³ D.∝r⁻⁶答案：D7.在酶催化三联体中，组氨酸咪唑基的pKa升高主要由于A.疏水微环境 B.氢键网络 C.电荷屏蔽 D.金属配位答案：B8.下列哪种技术可在近生理温度下观测单分子FRET？A.冷冻电镜 B.全反射荧光显微镜 C.圆二色谱 D.小角X射线散射答案：B9.蛋白质折叠过程中，形成熔球中间体时通常伴随A.二级结构完全消失 B.侧链构象熵显著降低 C.流体动力学半径增大 D.芳香族荧光蓝移答案：D10.在CRISPR-Cas系统中，Cas9蛋白识别PAM序列主要依赖A.反平行β-折叠 B.螺旋-转角-螺旋 C.拓扑关联结构域 D.核酸结合沟槽答案：D11.下列哪种氨基酸最适合作为红外探针监测β-折叠形成？A.Ala B.Gly C.¹³C=O标记Val D.Pro答案：C12.在分子动力学模拟中，使用AMBER力场时，长程静电通常采用A.截断法 B.Ewald加和 C.范德华修正 D.平均场近似答案：B13.核糖体肽基转移酶活性中心由哪种RNA构成？A.5SrRNA B.16SrRNA C.23SrRNA D.snRNA答案：C14.下列哪种突变最可能导致蛋白质熔点降低10°C以上？A.Val→Ile B.Asp→Asn C.Arg→Lys D.Gly→Ala答案：B15.在冷冻电镜三维重构中，Gold-standardFSC=0.143对应的分辨率含义是A.相位误差<30° B.傅里叶壳层相关阈值 C.实空间相关系数 D.温度因子截断答案：B16.下列哪种辅因子在羧化酶反应中形成烯醇式中间体？A.TPP B.生物素 C.磷酸吡哆醛 D.四氢叶酸答案：B17.在蛋白质晶体中，最常见的空间群是A.P1 B.P2₁ C.C2 D.I222答案：B18.利用氢氘交换质谱研究动力学时，保护因子P>10⁴表示A.完全未折叠 B.毫秒级开放 C.稳定氢键 D.氘代率100%答案：C19.下列哪种脂质体组分可提高膜蛋白结晶温度？A.DOPE B.DMPC C.CHAPS D.胆固醇答案：D20.在AlphaFold2网络中，Evoformer模块主要执行A.序列比对 B.注意力更新 C.结构去噪 D.能量最小化答案：B21.下列哪种氨基酸侧链可在pH7.4下形成阳离子-π相互作用？A.Tyr B.Trp C.Phe D.His答案：D22.在酶动力学中，kcat/Km的单位是A.s⁻¹ B.M⁻¹s⁻¹ C.Ms⁻¹ D.M⁻¹答案：B23.下列哪种技术可直接测定膜蛋白的侧向扩散系数？A.FRAP B.ITC C.BLI D.SPR答案：A24.在蛋白质设计中，Rosetta的score函数不含A.Lennard-Jones B.氢键 C.溶剂化 D.电子密度答案：D25.下列哪种RNA修饰最可能改变碱基堆积能？A.m⁶A B.Ψ C.2'-O-Me D.m⁵C答案：B26.在X射线自由电子激光实验中，"diffractionbeforedestruction"利用了A.超短脉冲 B.低温冷却 C.重原子标记 D.高亮度同步辐射答案：A27.下列哪种突变策略最可能提高抗体亲和力？A.框架区糖基化 B.CDR环刚性化 C.轻链删除 D.二硫键还原答案：B28.在核磁共振中，TROSY技术主要抑制A.化学交换 B.偶极-偶极/化学位移各向同性干涉 C.射频不均匀 D.溶剂峰答案：B29.下列哪种脂质可形成立方相用于膜蛋白结晶？A.LDAO B.OG C.MO D.SDS答案：C30.在蛋白质折叠自由能图中，过渡态对应A.熵最大 B.焓最小 C.自由能极大值 D.体积最小答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分）31.下列哪些因素可提高蛋白质晶体衍射极限？A.低温冷冻 B.脱水处理 C.硒代甲硫氨酸 D.还原剂存在答案：A、B、C32.关于核磁共振弛豫，下列叙述正确的是A.T₁与磁场强度正相关 B.T₂对慢运动敏感 C.¹⁵N-TROSY可提高大分子信号 D.无机磷酸盐可作为外标答案：B、C、D33.下列哪些方法可用于测定蛋白质寡聚状态？A.AUC B.SEC-MALS C.NativeMS D.DSF答案：A、B、C34.在冷冻电镜中，导致颗粒取向优势的因素包括A.膜蛋白表面电荷分布 B.支撑膜亲水性 C.去垢剂长度 D.冰层厚度答案：A、B、C、D35.下列哪些氨基酸可作为磷酸化位点？A.Ser B.Thr C.Tyr D.His答案：A、B、C、D36.关于分子伴侣GroEL/GroES，下列正确的是A.属于I型伴侣蛋白 B.利用ATP循环 C.提供隔离折叠环境 D.含有helicase结构域答案：A、B、C37.下列哪些技术可在溶液中探测蛋白质构象变化？A.SAXS B.HDX-MS C.单分子FRET D.静态光散射答案：A、B、C38.下列哪些修饰可影响染色质三维结构？A.H3K27ac B.H3K9me3 C.H4K20me1 D.泛素化H2A答案：A、B、C、D39.在X射线晶体学中，直接法相位测定依赖A.原子散射因子 B.相位概率分布 C.结构不变量 D.异常散射答案：A、B、C40.下列哪些因素会导致CD信号在222nm处强度下降？A.α-螺旋减少 B.温度升高 C.添加TFE D.蛋白质聚集答案：A、B、D三、填空题（每空1分，共20分）41.在蛋白质晶体中，相邻对称分子间形成晶格接触的界面平均面积为________Ų。答案：1600±40042.利用________算法可在冷冻电镜中校正电子束诱导漂移。答案：MotionCor243.在核磁共振中，¹³C-¹³C混合时间通常为________ms以检测长程NOE。答案：150–30044.蛋白质折叠速率与拓扑参数________呈负相关。答案：接触序（contactorder）45.在酶催化中，广义碱的pKa一般需高于反应pH至少________单位。答案：1–246.利用________染料可检测蛋白质热变性中暴露的疏水表面。答案：SYPROOrange47.在X射线自由电子激光中，单颗粒衍射需记录________图样以完成三维重构。答案：10⁴–10⁶48.在AlphaFold2中，结构模块使用________更新原子坐标。答案：InvariantPointAttention49.膜蛋白在立方相结晶时，其疏水厚度需与脂质________参数匹配。答案：单脂层厚度（monolayerthickness）50.在ITC实验中，c值=________时拟合误差最小。答案：10–10051.利用________质谱模式可检测蛋白质复合物亚基化学计量比。答案：NativeMS52.在分子动力学中，使用________积分算法可保持能量守恒。答案：Verlet53.蛋白质N端________修饰可阻止泛素化降解。答案：乙酰化54.在冷冻电镜中，电压为300kV时，电子波长为________Å。答案：0.019755.利用________光谱可区分α-螺旋与3₁₀-螺旋。答案：VCD（振动圆二色）56.在RNA折叠中，________离子可降低磷酸骨架静电排斥。答案：Mg²⁺57.在X射线晶体学中，WilsonB因子与________温度相关。答案：晶体58.在单分子力谱中，________蛋白表现出机械稳定性最高的折叠构象。答案：I2759.在蛋白质设计中，________函数用于评估序列-结构兼容性。答案：Rosettascore60.在核糖体中，肽基转移酶活性中心由________碱基提供广义碱催化。答案：A2451（大肠杆菌编号）四、判断题（每题1分，共10分）61.蛋白质晶体衍射分辨率越高，Rfree值一定越低。答案：错误62.在核磁共振中，TROSY技术可提高50kDa以上蛋白信号。答案：正确63.所有G蛋白偶联受体均具有相同的胞内环长度。答案：错误64.在分子动力学模拟中，升高温度可增加构象采样效率。答案：正确65.冷冻电镜无需结晶即可解析膜蛋白结构。答案：正确66.蛋白质折叠路径具有唯一性，无中间态。答案：错误67.在X射线晶体学中，异常散射可用于相位测定。答案：正确68.泛素化修饰仅影响蛋白质降解，不影响定位。答案：错误69.在ITC实验中，负峰表示放热反应。答案：正确70.利用CD光谱可区分β-折叠与无规卷曲。答案：正确五、简答题（每题6分，共30分）71.简述冷冻电镜单颗粒分析中"颗粒挑选"步骤的常用算法及其优缺点。答案：常用算法包括模板匹配、深度学习（如DeepEM、crYOLO）。模板匹配速度快但易引入模型偏差；深度学习方法准确度高，需要大量训练数据且计算资源消耗大。最新结合U-Net与注意力网络的算法可在低信噪比下减少假阳性，提升小颗粒检测率。72.解释氢氘交换质谱中"保护因子"的物理意义，并给出计算式。答案：保护因子P=k_intrinsic/k_obs，其中k_intrinsic为无结构肽段理论交换速率，k_obs为实测交换速率。P>10⁴表示该酰胺质子参与稳定氢键或被深埋，交换需高能量构象开放事件。73.比较X射线晶体学与核磁共振在解析蛋白质动态信息方面的差异。答案：晶体学通过温度因子、多构象模型、时间分辨Laue实验提供动态信息，但受晶格限制；核磁共振可直接在溶液中探测ps-s时间尺度运动，提供序参数、化学交换速率，但对体系大小有限制，且需高浓度样品。74.说明分子伴侣GroEL/GroES协助蛋白质折叠的"隔离"机制。答案：未折叠蛋白进入GroEL空腔后，GroES结合并封闭腔体，形成隔离环境，防止聚集；ATP水解导致GroEL构象变化，使腔体膨胀并疏水表面减少，促进底物折叠；随后ATP交换，GroES解离，折叠完成或进入下一轮循环。75.列举两种提高抗体热稳定性的蛋白质工程策略并给出实例。答案：1.引入二硫键：在VH44-VL100位点设计Cys突变，使Tm升高7°C；2.表面电荷优化：将多个Asn/Gln突变为Asp/Glu，提高静电排斥能，抗体的聚集温度由65°C升至75°C，同时保持亲和力。六、计算与推导题（每题10分，共40分）76.某酶遵循米氏方程，测得[S]=2mM时v=80μMs⁻¹，[S]=10mM时v=120μMs⁻¹。求Km与kcat，已知[E]₀=2μM。答案：由v=Vmax[S]/(Km+[S])列方程组：80=Vmax·2/(Km+2) 120=Vmax·10/(Km+10)解得Vmax=160μMs⁻¹，Km=2mM；kcat=Vmax/[E]₀=80s⁻¹。77.在ITC实验中，滴定0.2mM配体到0.02mM蛋白，每滴5μL，共20滴，测得ΔH=-8kcalmol⁻¹，Ka=2×10⁶M⁻¹。求结合位点数n及总热量Q。答案：c=Ka·[M]₀=2×10⁶×0.02×10⁻³=40，满足拟合条件；n≈1.0；总热量Q=ΔH·[M]₀·Vcell=-8×0.02×10⁻³×200×10⁻⁶×10⁶=-3.2cal。78.某蛋白质晶体衍射至1.8Å，测得WilsonB=25Ų，求预期平均原子位移u。答案：B=8π²u²⇒u=√(B/8π²)=√(25/78.96)=0.56Å。79.在氢氘交换实验中，某肽段理论k_intrinsic=30min⁻¹，实测D₂O中氘代率50%所需时间t₅₀=120min，求保护因子P。答案：k_obs=ln2/t₅₀=0.00578min⁻¹，P=k_intrinsic/k_obs=30/0.00578≈5.2×10³。80.在单分子FRET中，供体量子产额0.8，受体0.6，R₀=52Å，测得效率E=0.64，求实际距离R。答案：E=R₀⁶/(R₀⁶+R⁶)⇒R=R₀(1/E-1)^{1/6}=52×(1/0.64-1)^{1/6}=46Å。七、综合设计题（每题20分，共40分）81.设计一个实验方案，利用冷冻电镜、交联质谱和分子动力学联合解析瞬时酶-底物复合物的动态构象变化，要求包括样品制备、数据收集、整合策略与验证步骤。答案：1.样品制备：快速混合酶与缓慢水解底物类似物，在10ms时间尺度下喷射到预冷丙烷中，获得冻结态；同时制备交联样品，使用BS3交联剂淬灭。2.冷冻电镜：收集单颗粒图像，采用3D分类识别主要构象态，获得2.5Å密度图；利用聚焦分类提取底物结合区局部密度。3.交联