2025年大学《化学生物学》专业题库及答案

2025年大学《化学生物学》专业题库及答案一、蛋白质化学与酶学1.（单选）下列哪一项最准确地描述了“朊病毒”PrP^Sc对PrP^C的构象转化机制？A.模板辅助的β折叠扩增 B.二硫键异构化 C.磷酸化级联 D.泛素化降解答案：A2.（单选）在pH7.4、25°C条件下，某丝氨酸蛋白酶活性中心HispKa由7.0漂移至6.2，最可能的共价修饰是：A.磷酸化 B.乙酰化 C.磺化 D.甲基化答案：C3.（多选）下列实验证据可直接证明“酶过渡态稳定”假说的是：A.抗体酶对过渡态类似物亲和力比底物高10^3倍 B.突变体K_m值升高而k_cat不变 C.溶剂黏度升高导致k_cat/K_m下降 D.同位素效应k_H/k_D≈7答案：A、D4.（填空）若某寡聚酶遵循“序贯模型”负协同效应，则其Hill系数n_H必满足________。答案：0<n_H<15.（计算）某酶促反应在底物浓度[S]=8×10^5mol·L^1时测得v=0.24μmol·L^1·s^1，已知K_m=2×10^5mol·L^1，k_cat=600s^1，求活性位点浓度[E]_0。答案：由v=k_cat[E]_0[S]/(K_m+[S])，代入得[E]_0=0.24×10^6/(600×8×10^5/(2×10^5+8×10^5))=1.0×10^9mol·L^16.（简答）解释为何“脯氨酸异构化”常成为蛋白质折叠限速步骤，并给出一种快速检测方法。答案：脯氨酸φ角受限，顺反异构需跨越~20kcal·mol^1能垒；利用脯氨酰异构酶触发折叠，停流荧光仪监测Trp荧光变化，可测得单指数相，其τ值随脯氨酰异构酶浓度升高而缩短，证实限速步骤为脯氨酸异构化。7.（综合）某新型CRISPRCas13d融合“腺苷脱氨酶”构建的RNA编辑系统出现“旁切”毒性。设计一个基于蛋白质工程的解决方案并给出验证思路。答案：方案：将Cas13d的HEPN核酸酶位点突变为“失活”dCas13d，仅保留gRNA引导的RNA结合能力；把腺苷脱氨酶（TadA8.20）拆分为无活性的N半段与C半段，分别融合到dCas13d的N端与C端，使RNA结合后两段互补重建活性，从而仅在靶RNA处发生编辑。验证：①在HEK293中构建GFPA→Q终止突变报告系统，观察恢复绿色荧光；②通过RNAseq比较全转录组A→I编辑位点，dCas13dTadAsplit组旁切指数（offtargetindex）应<0.01，显著低于野生型融合组。二、核酸化学生物学8.（单选）下列哪种修饰最可能增强siRNA在血清中的半衰期而不影响RISC装载？A.2′OMe全部修饰 B.硫代磷酸骨架全修饰 C.5′磷酸甲基化 D.2′F嘧啶选择性修饰答案：D9.（单选）G四链体DNA在K+与Na+溶液中的拓扑差异主要源于：A.碱基互变异构 B.离子半径差异导致loop取向改变 C.糖环折叠 D.磷酸二酯键旋转答案：B10.（多选）关于“CRISPRPrimeEditing”系统，下列说法正确的是：A.需要pegRNA B.依赖逆转录酶 C.产生双链断裂 D.理论上可执行任意单碱基替换答案：A、B、D11.（填空）若某mRNA的5′UTR存在uORF，其终止密码子与下游主ORF起始密码子重叠，则核糖体扫描模型预测主ORF翻译效率将________。答案：显著降低（或“下调”）12.（计算）某DNAzyme在10mmol·L^1Mg2+下催化RNA切割的k_obs=0.02min^1，活化能E_a=18kcal·mol^1，求在37°C时的催化常数k_cat。答案：由阿伦尼乌斯方程k=Ae^(E_a/RT)，先求A，再求37°C（310K）下k_cat；因k_obs≈k_cat（底物饱和），直接换算得k_cat≈0.02min^1=3.3×10^4s^113.（简答）阐述“N6甲基腺苷（m6A）”如何通过相分离机制调控mRNA命运，并给出一例实验证据。答案：m6A被YTHDF家族蛋白识别后，其低复杂度结构域介导多价相互作用，驱动mRNA蛋白复合物进入液液相分离（LLPS）形成“处理小体”（Pbody）。实验：在HeLa细胞中，m6A修饰的荧光报告mRNA与YTHDF1mCherry共转染，光漂白恢复（FRAP）显示mCherry信号在数秒内恢复>80%，而m6A缺失突变体恢复<20%，证明m6A依赖的相分离可加速mRNA降解。14.（综合）设计一种“光控RNA适配体”用于活细胞内瞬时抑制翻译，要求：①365nm照射后30s内解除抑制；②暗态下抑制持续>6h；给出分子机制与验证实验。答案：设计：将“菠菜适配体”（Spinach）嵌入mRNA5′UTR并形成茎环遮蔽Kozak序列；暗态时适配体结合其配体DFHBI1T，稳定茎环阻断翻译；365nm光照使DFHBI1T光异构为弱结合态，茎环打开，翻译恢复。验证：①在CHO细胞中共转染适配体mCherry报告质粒与DFHBI1T，流式细胞术显示暗态mCherry水平<5%，照射30s后升至~80%；②时间分辨荧光报告系统（SunTag）单分子成像显示照射后核糖体负载密度在1min内增加>10倍。三、代谢与化学生物学15.（单选）下列哪一代谢物最适合作“Warburg效应”活体成像的PET探针？A.[18F]FDG B.[11C]乙酸 C.[13N]谷氨酰胺 D.[18F]FLT答案：A16.（单选）在缺氧条件下，HIF1α脯氨酰羟化酶（PHD2）活性下降的主要原因是：A.O2为底物 B.Fe2+被氧化 C.α酮戊二酸耗尽 D.线粒体ROS升高答案：A17.（多选）关于“铁死亡”（ferroptosis），下列说法正确的是：A.依赖脂质过氧化物累积 B.可被DFO抑制 C.与GPX4失活相关 D.细胞核呈典型凋亡小体答案：A、B、C18.（填空）若某肿瘤细胞系对“谷氨酰胺酶抑制剂”CB839产生耐药，则其IDH1突变可能通过________途径合成α酮戊二酸。答案：还原羧化（reductivecarboxylation）19.（计算）在1.0×10^6HeLa细胞中，[U13C5]谷氨酰胺标记4h后，胞内苹果酸m+3丰度为35%，若总苹果酸池为200pmol，求新合成苹果酸量。答案：新合成=200pmol×35%=70pmol20.（简答）解释“甲羟戊酸途径”如何与“T细胞免疫检查点”关联，并给出干预策略。答案：甲羟戊酸途径生成GGPP，用于Rab5异戊烯化，维持PD1囊泡循环；抑制他汀类减少GGPP，PD1膜表达下降，T细胞耗竭逆转。策略：在B16F10小鼠模型中，阿托伐他汀联合antiCTLA4，肿瘤生长抑制率>80%，流式显示CD8+T细胞IFNγ+比例提高3倍。21.（综合）设计一个“化学生物学”探针，用于在活体内标记“甘氨酸裂解系统”H蛋白的硫辛酰赖氨酸，要求：①生物正交；②荧光开启；③可用于小鼠模型；给出探针结构、反应机制与成像结果。答案：探针：BODIPYλ氮杂环丙烷炔基（BODIPYAzP），氮杂环丙烷与硫辛酰二硫键发生硫解环开反应，释放BODIPY荧光；炔基用于后续点击叠氮荧光素放大信号。机制：H蛋白硫辛酰赖氨酸被还原为二氢硫辛酸，与AzP形成可逆共价加合物，荧光增强>100倍。成像：尾静脉注射探针5mg·kg^1，小鼠肝脏在2h后荧光信号/背景比达8.2；CRISPR敲除GCSH基因后信号下降>90%，证实特异性。四、信号转导与药物靶点22.（单选）下列哪一突变最可能导致BRAF抑制剂vemurafenib的“悖论激活”？A.BRAFV600E B.BRAFD594V C.NRASQ61K D.KRASG12D答案：B23.（单选）“分子胶”诱导蛋白降解与PROTAC最主要区别是：A.是否需要E3连接酶 B.是否形成三元复合物 C.是否依赖共价键 D.是否改变靶蛋白构象答案：A24.（多选）关于“STING激动剂”，下列说法正确的是：A.环二核苷酸类可激活 B.激活后TBK1磷酸化 C.可诱导I型干扰素 D.与PD1抑制剂协同答案：A、B、C、D25.（填空）若某GPCR在arrestin3敲除细胞中显示内化率下降60%，但ERK磷酸化水平升高，则该受体主要利用________途径传递信号。答案：G蛋白依赖26.（计算）某激酶抑制剂IC50=5nmol·L^1，细胞中ATP浓度=2mmol·L^1，若该抑制剂为ATP竞争性，求其Ki值（假设Km=10μmol·L^1）。答案：由ChengPrusoff方程Ki=IC50/(1+[ATP]/Km)=5nmol·L^1/(1+2×10^3/10^5)=25pmol·L^127.（简答）阐述“变构BCRABL抑制剂”asciminib如何避免T315I守门突变耐药，并给出临床数据。答案：asciminib结合肉豆蔻酰口袋（STAMP），远离ATP结合区，T315I突变不影响其结合；III期ASCEMBL试验显示，asciminib组24周主要分子学反应（MMR）率=25.5%，而bosutinib组=13.2%，且T315I突变患者MMR达42%。28.（综合）开发一个“光控PROTAC”系统，用于时空降解BRD4，要求：①365nm照射后5min内降解>50%；②暗态无降解；给出分子设计、机制与动物实验。答案：设计：将BRD4配体JQ1与E3配体VH032通过“光裂解linker”（4,5dimethoxy2nitrobenzyl）连接，形成“笼化”PROTAC（PCPROTAC），暗态稳定；365nm光照断裂linker，释放活性PROTAC。机制：光照后PCPROTACt1/2=30s，快速招募VHLBRD4，形成三元复合物，BRD4泛素化降解。动物：小鼠皮下移植MV411白血病，局部照射PCPROTAC10mg·kg^1，2h后肿瘤BRD4水平下降>70%，远端组织无变化；对照暗态组BRD4水平>95%。五、化学生物学技术与方法29.（单选）下列哪种质谱碎裂方式最适合定位“蛋白质DNA交联”位点？A.ETD B.CID C.UVPD D.HCD答案：C30.（单选）在“邻近标记”技术中，APEX2催化底物Biotinphenol的自由基半衰期约为：A.1ms B.1μs C.1ns D.1s答案：A31.（多选）关于“DNAPAINT”超分辨成像，下列说法正确的是：A.依赖瞬时杂交 B.可实现<5nm定位精度 C.需要特殊荧光蛋白 D.可用于活细胞答案：A、B、D32.（填空）在“非天然氨基酸掺入”系统中，若使用吡咯赖氨酸tRNA/合成酶对，其识别密码子为________。答案：UAG33.（计算）某蛋白质复合物经交联质谱（XLMS）鉴定得到交联肽段，理论m/z=1050.5，电荷态+4，实测m/z=1051.0，求质量偏差（ppm）。答案：Δm=4×(1051.01050.5)=2Da，偏差=2/4200×10^6≈476ppm34.（简答）解释“tetheredcatalysis”如何用于发现“不可成药”靶点的正构配体，并给出一例。答案：将催化惰性但可共价“系链”的巯基反应基团（如氯乙酰胺）引入蛋白表面，形成“tethering”；小分子库与巯基反应后，若其结合口袋附近则保留，通过质谱筛选保留分子，再解析晶体结构获得正构位点。例：KRASG12C利用tethering发现ARS1620，共价结合Cys12，IC50=0.1μmol·L^1，动物模型肿瘤消退>90%。35.（综合）构建一个“双通道”基因编码荧光探针，用于同时监测线粒体ATP与pH，要求：①绿色荧光报告ATP；②红色荧光报告pH；③比率定量；给出探针结构、校准曲线与活体成像结果。答案：探针：绿色ATP探针“GRATea