2025年蛋白质结构与功能测测试题(含答案)

2025年蛋白质结构与功能测测试题(含答案)一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列关于蛋白质一级结构的描述，错误的是（）A.由氨基酸通过肽键连接而成B.包含二硫键的位置信息C.决定蛋白质的空间构象D.所有蛋白质的一级结构均需经翻译后修饰答案：D（解析：并非所有蛋白质都需要翻译后修饰，如某些小肽类激素直接由核糖体合成后即具备功能）2.稳定蛋白质α-螺旋结构的主要作用力是（）A.疏水相互作用B.氢键C.离子键D.范德华力答案：B（解析：α-螺旋中每个肽键的N-H与第4个氨基酸残基的C=O形成氢键，是维持螺旋结构的关键）3.蛋白质结构域（domain）的典型特征是（）A.仅存在于三级结构中B.具有独立的折叠单元和功能C.由连续的20-30个氨基酸残基组成D.与蛋白质四级结构的亚基完全等同答案：B（解析：结构域是三级结构中相对独立的折叠单元，可执行特定功能，如酶的催化域或结合域）4.下列氨基酸中，最不易出现在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：脯氨酸的亚氨基形成肽键后缺乏N-H，无法参与α-螺旋的氢键形成，且其环状结构会导致螺旋中断）5.蛋白质变构效应（allostericeffect）的本质是（）A.一级结构的改变B.亚基空间排布的变化C.二硫键的断裂与重组D.辅基的可逆结合答案：B（解析：变构效应通过调节分子（效应物）与调节亚基结合，引起亚基间相对位置改变，进而影响功能亚基的活性）6.关于蛋白质功能的描述，错误的是（）A.抗体通过可变区识别抗原表位B.肌红蛋白的氧结合曲线呈S型C.酶的活性中心由必需基团组成D.离子通道蛋白通过构象变化控制离子通透答案：B（解析：肌红蛋白是单亚基蛋白，氧结合曲线为双曲线型；血红蛋白的协同效应导致S型曲线）7.冷冻电镜单颗粒分析技术（Cryo-EMSPA）的关键优势是（）A.无需蛋白质结晶B.分辨率可达原子水平（<2Å）C.可直接观察动态构象D.以上均是答案：D（解析：冷冻电镜避免了晶体学的结晶瓶颈，最新技术已实现1.2Å分辨率，且可通过多构象分类解析动态过程）8.下列哪项不是蛋白质翻译后修饰（PTM）的常见类型？（）A.磷酸化B.糖基化C.甲基化D.脱水缩合答案：D（解析：脱水缩合是氨基酸形成肽键的过程，属于翻译阶段，而非翻译后修饰）9.关于蛋白质分子伴侣（chaperone）的作用，正确的是（）A.帮助蛋白质形成正确的二硫键B.参与蛋白质错误折叠的降解C.防止新生肽链的非特异性聚集D.以上均是答案：C（解析：分子伴侣的主要功能是通过结合疏水区域，防止新生肽链或变性蛋白的错误折叠和聚集，不直接参与二硫键形成或降解过程）10.蛋白质四级结构形成的主要驱动力是（）A.氢键B.离子键C.疏水相互作用D.范德华力答案：C（解析：亚基间通过疏水表面的相互作用聚集，减少疏水基团与水的接触，是四级结构稳定的主要动力）11.下列技术中，可用于检测蛋白质-蛋白质相互作用的是（）A.圆二色光谱（CD）B.表面等离子共振（SPR）C.X射线晶体学D.核磁共振（NMR）答案：B（解析：SPR通过检测生物分子结合引起的折射率变化，实时监测相互作用的动力学参数；CD用于二级结构分析，X射线和NMR用于结构解析）12.某蛋白质在pH7.0时带负电荷，其等电点（pI）最可能为（）A.5.5B.7.0C.8.5D.9.0答案：A（解析：当溶液pH高于pI时，蛋白质带负电；pH低于pI时带正电，因此pI<7.0的选项为5.5）13.酶的竞争性抑制剂对米氏常数（Km）和最大反应速率（Vmax）的影响是（）A.Km增大，Vmax不变B.Km减小，Vmax不变C.Km不变，Vmax减小D.Km增大，Vmax减小答案：A（解析：竞争性抑制剂与底物竞争活性中心，需增加底物浓度抵消抑制，故Km增大；但Vmax可通过过量底物达到原值）14.AlphaFold3在蛋白质结构预测中的核心突破是（）A.引入进化共变信息（co-evolution）B.基于深度学习的端到端结构预测C.实现膜蛋白的高精度建模D.以上均是答案：D（解析：AlphaFold3结合了多序列比对的共变信息、Transformer架构的深度学习，尤其在膜蛋白、复合物等复杂体系的预测中精度显著提升）15.关于蛋白质动态结构（conformationaldynamics）的描述，错误的是（）A.动态变化是蛋白质执行功能的基础B.分子动力学模拟（MD）可模拟纳秒级运动C.核磁共振（NMR）可检测微秒至毫秒级构象交换D.所有蛋白质的功能仅依赖于单一优势构象答案：D（解析：许多蛋白质通过构象集合（conformationalensemble）发挥功能，如酶的底物结合常伴随诱导契合的动态变化）二、填空题（每空1分，共20分）1.蛋白质二级结构的基本类型包括______、______、β-转角和无规卷曲。答案：α-螺旋；β-折叠2.维持蛋白质胶体稳定性的两个主要因素是______和______。答案：表面电荷；水化膜3.免疫球蛋白（IgG）的基本结构由______条重链和______条轻链通过二硫键连接组成。答案：2；24.肌红蛋白的辅基是______，其与氧结合的关键原子是______。答案：血红素；Fe²⁺（亚铁离子）5.蛋白质定量的常用方法包括______（基于肽键与Cu²⁺的显色反应）和______（基于芳香族氨基酸的吸光度）。答案：双缩脲法；紫外吸收法（280nm）6.冷冻电镜样品制备的关键步骤是______（快速冷冻以形成玻璃态冰）和______（获取不同角度的投影图像）。答案：plungefreezing（投入冷冻）；数据采集（或“电子束成像”）7.蛋白质结构解析的三大主流技术是______、______和核磁共振波谱（NMR）。答案：X射线晶体学；冷冻电镜（Cryo-EM）8.变构酶的速度-底物浓度曲线呈______型，而米氏酶呈______型。答案：S；双曲9.蛋白质翻译后修饰中，磷酸化主要发生在______、______和酪氨酸残基的羟基上。答案：丝氨酸（Ser）；苏氨酸（Thr）10.蛋白质数据库（PDB）中，分辨率数值越______（填“大”或“小”），结构模型的准确性越高，通常认为______Å以下分辨率可清晰分辨侧链原子。答案：小；2三、简答题（每题6分，共30分）1.简述蛋白质β-折叠结构的特点及其稳定性的维持机制。答案：β-折叠由两条或多条几乎完全伸展的肽链（β-股）平行或反平行排列形成；相邻肽链的N-H与C=O形成氢键，氢键方向与β-股长轴垂直；侧链基团交替分布于折叠片层的两侧。稳定性主要依赖链间氢键，以及侧链疏水基团的堆积（如反平行β-折叠中侧链的范德华相互作用更强）。2.比较血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）在氧结合特性上的差异，并解释其生理意义。答案：Mb是单亚基蛋白，氧结合曲线为双曲线型，P50（半饱和氧分压）约2.8mmHg，在肌肉中低氧分压下仍能高效结合氧，起储氧作用；Hb是四聚体（α₂β₂），具有协同效应，氧结合曲线呈S型，P50约26mmHg，在肺部高氧分压（100mmHg）时充分饱和，在组织低氧分压（20-40mmHg）时释放氧，实现氧的高效运输。3.说明分子伴侣Hsp70的作用机制及其在蛋白质质量控制中的功能。答案：Hsp70通过ATPase结构域结合ATP，处于开放构象时，底物结合域（SBD）可识别新生肽链或变性蛋白的疏水序列；ATP水解为ADP后，SBD闭合，稳定结合底物，防止聚集；在辅助因子（如Hsp40）作用下，ADP被替换为ATP，SBD重新开放，释放折叠正确的蛋白质。其功能包括：协助新生肽链折叠、帮助变性蛋白复性、介导错误折叠蛋白进入泛素-蛋白酶体降解途径。4.列举三种研究蛋白质相互作用的实验技术，并简述其原理。答案：（1）酵母双杂交（Y2H）：利用转录因子（如GAL4）的DNA结合域（BD）和激活域（AD）的分离特性，将诱饵蛋白与BD融合，猎物蛋白与AD融合，若二者相互作用，BD与AD接近，激活报告基因表达；（2）免疫共沉淀（Co-IP）：用目标蛋白的抗体捕获其复合物，通过Westernblot检测共沉淀的相互作用蛋白；（3）生物层干涉技术（BLI）：将一种蛋白固定在生物传感器表面，另一种蛋白溶液流过时，通过检测光干涉信号变化监测结合动力学。5.解释“蛋白质结构决定功能”的核心内涵，并举例说明。答案：蛋白质的功能直接依赖于其三维结构，结构的任何改变（如突变、修饰、变性）都可能影响功能。例如：（1）镰刀型细胞贫血症中，血红蛋白β链第6位Glu被Val取代（一级结构改变），导致疏水表面暴露，红细胞变形；（2）酶的活性中心由特定空间排布的氨基酸残基组成，其构象变化（如诱导契合）直接影响底物结合与催化效率；（3）抗体的可变区通过高变区（CDR）的三维结构特异性识别抗原表位，结构破坏则失去结合能力。四、论述题（每题10分，共20分）1.结合当前技术进展，论述冷冻电镜（Cryo-EM）在蛋白质结构解析中的优势、局限性及未来发展方向。答案：优势：（1）无需蛋白质结晶，适用于难结晶的膜蛋白、超大复合物（如核糖体、病毒颗粒）及动态体系；（2）分辨率突破至原子水平（<2Å），可清晰解析侧链构象和金属离子；（3）通过多构象分类（multi-bodyrefinement）可捕获同一蛋白的不同功能状态（如酶的底物结合态与游离态）。局限性：（1）对小分子量蛋白（<100kDa）解析难度大，需高浓度样品；（2）依赖高质量的单颗粒均一性，异质性样品易导致分辨率下降；（3）仪器成本高，数据处理（如三维重构）对计算资源要求苛刻。未来方向：（1）开发更高灵敏度的探测器和更稳定的电子枪，提升小蛋白解析能力；（2）结合AI技术（如AlphaFold模型）辅助密度图解释，加速建模过程；（3）发展时间分辨冷冻电镜（time-resolvedCryo-EM），捕捉毫秒级的动态构象变化（如酶催化反应中间态）。2.某研究团队发现一种新型酶E，其活性中心包含Cys120和His205。请设计实验验证这两个残基是否为催化必需基团，并分析突变后可能对酶结构与功能的影响。答案：实验设计：（1）定点突变：构建Cys120→Ala（C120A）和His205→Ala（H205A）的突变体，同时设置空载体（阴性对照）和野生型（WT）作为对照；（2）表达纯化：在原核/真核系统中表达WT及突变体蛋白，通过亲和层析纯化；（3）活性检测：测定不同蛋白的酶活性（如底物转化率、动力学参数Km和Vmax），若突变体活性显著下降（>90%），则说明该残基为必需基团；（4）结构验证：通过X射线晶体学或冷冻电镜解析突变体与WT的三维结构，观察活性中心构象是否改变（如氢键网络破坏、空间位阻变化）；（5）辅助实验：使用巯基修饰剂（如碘乙酰胺）处理WT，若活性丧失，支持Cys120参与催化；用His特异性抑制剂（如DEPC）处理WT，若活性下降，支持His205的作用。