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、生物化学2003一、简要解释下列名词（每词5分，共30分）1、寡糖与多糖：寡糖是由2~20个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质，有的结构非常复杂。多糖是由多个单糖分子缩合脱水而形成的。由于构成它的单糖的种类、数量以及连接方式的不同，多糖的结构极其复杂而且数量、种类庞大。多糖是重要的能量贮存形式。2、端粒酶：染色体端粒不是由染色体DNA复制时连接合成的，而是由端粒酶合成后添加到染色体的末端的，体细胞内没有端粒酶的活性，端粒与细胞的寿命有关。3、酮体：指脂肪酸在肝中分解氧化产生特有的中间代谢产物，包括乙酰乙酸，β-羟基丁酸，丙酮3种。（脂代谢）4、生糖氨基酸与生酮氨基酸：凡能形成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸都称为生糖氨基酸；有些氨基酸如苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、色氨酸，在分解过程中转变为乙酰乙酸-CoA，而乙酰乙酸-CoA在动物的肝脏中可变为乙酰乙酸和β-羟基丁酸，因此这5种氨基酸称为生酮氨基酸。有的氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸，既可生成酮体又可生成糖，称为生酮和生糖氨基酸。（蛋白质降解和氨基酸的分解代谢）5、终止子和终止因子：转录的终止控制元件为终止子，是基因末端一段特殊的序列，它使RNA聚合酶在模板上的移动减慢，停止RNA合成。终止子的辅助因子为终止因子。大肠杆菌有两类终止子；依赖于rho因子的终止子和不依赖rho的终止子。终止子还可用于控制下游基因的表达。6、分子伴侣（molecularchaperone）：是一个协助新合成的多肽链正确折叠和转运的蛋白质家族。它们能够抑制新生肽链的不恰当的聚集，排除与其它蛋白质的不合理结合，协助多肽链的正确折叠和跨膜转运，协助寡聚蛋白的组装。二、以下问答题任选7题回答（每题10分，共70分）：1、简述关于生物膜运输的分子机制的几种主要假设以及他们间的相互关系。移动性载体模型（mobilecarriermodel）：运输体或其结合被运输物质的部位在运输过程中，由于通过膜的来回穿梭运动，或由于通过膜平面的旋转运动改变它在膜内的定向，可以使物质从膜的一侧运至另一侧。孔道或通道模型(poreorchannelmodel)：运输蛋白在膜内有较确定的方向，并且形成一个对被运输物具有立体构型的亲水性孔道。孔道在识别被运输物作出反应时才瞬时打开，让被运输物质通过膜。构象变化假设(conformationalchangemodel)：物质的跨膜运输具有主动的选择性和方向性，运输的这种专一性与运输过程中运输蛋白的构象变化相关。对一个多聚体蛋白来说，由于亚单位之间相互位置的变化所导致的亚单位重排，运输物质与运输蛋白的结合以及代谢、能量状态等都可导致蛋白质的构象变化。这三种假设模型有共同点，就是三种模型都是被运输的物质与膜上的特异蛋白结合，才能引起物质的运输，而且在运输过程中，一般这种特异性的运输过程中都需要消耗能量。（生化下21章，P60生物膜运输的分子机制）2、蛋白质磷酸化和去磷酸化的生物学意义是什么？蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程是生物体内存在的一种普遍的调节方式，几乎涉及所有的生理及病理过程，如代谢调控、细胞的增殖及生物发育、转录调控、基因表达、肌肉收缩、神经递质的合成与翻译，甚至癌变等，并在细胞信号的传递过程中占有极其重要的位置。真核细胞中1/3到1/2的蛋白质可以磷酸化。在各个信号系统中，一个共同的环节就是由蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质的磷酸化与脱酸化反应。磷酸化主要是转移ATP上的磷酸在Mg2+参与下转移到Ser、Thr上形成P—O键。（生化上第10章，P424）3、请解释酶促反应的前馈和反馈（feedforward和feedback）及其意义。前馈是在代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶起到调节的作用。激活酶的活性是正前馈，反之，抑之酶的活性为负前馈。前馈调节意义：常用于调节某一反应物的量保持在体内一个安全的水平，当某一反应物积累太多，如一些对机体积累的用过的、无意义的蛋白、摄入的有害物质，可能影响生物体液浓度、渗透压的不平衡，这时正前馈调节，可以提高酶的活性，加快反应物的代谢，解决高浓度反应所产生的可能危害，恢复体内的代谢平衡。反馈是指代谢反应产物使代谢过程中酶速度的改变，加快酶促反应的是正反馈；如果抑制反应为负反馈。正反馈意义常出现在信号传递和级联放大，以及快速解除底物对机体产生的影响。如某人体吸入的底物，会对机体产生不良的影响，可由某种酶代谢转化为无害物质基础，代谢当产生此无害物质时可由其产物激活酶进一步加快代谢，快速解除该物质的影响，有利有生物代谢快速做出利己的反应。负反馈意义是调节体内代谢产物水平稳定的有效途径，当机内某代谢产物需求量达到满足量时，其产物的量可进一步抑制酶的活性，如别构调节等，降低产物的生成速度。当产物被消耗后，浓度下降，对酶的抑制解除，反应速度可恢复。负反馈调节是生物体代谢过程中维持各种代谢产物平衡的一个重要机制。（生化下39章，P544酶促反应的前馈和反馈）4、什么机制保证了DNA复制的准确性？DNA的半保留复制机证保证了DNA复制的准确性。半保留复制是DNA在复制时，DNA双链解开，利用DNA自身的特点，依据碱基互补配对原则，对两条链同时合成其互补链。形成的新DNA分子中，其中各有一条链来自亲代，这样保证了DNA信息的准确复制，而且DNA在复制的过程中DNA聚合酶有核酸内切酶活性，可对自身对错误碱基因的混入有切除重亲添加的机制，此外复制中还有突变修复系统中各酶系的修复。(1)DNA双螺旋结构的稳定性。核酸的碱基部分处理疏水环境中，不会受到活性水溶性物质的攻击，从而保证了遗传信息的稳定；dNTP比NTP还原性更高，保证了其聚合物与组蛋白等物质的结合，而使DNA更稳定，不易被DNase降解。(2)dNTP与模板之间以A=T,G≡C配对，形成大量氢键，氢键的形成有方向性，并放出大量自由能来保证配对的准确性。(3)DNA聚合酶有外切酶活性，对聚合中的错误可及时校正。3＇→5＇外切酶活性切除错配核苷酸，5＇→3＇外切酶活性对损伤的DNA和RNA引物进行切除。(4)DNA的错配修复系统能够区别“新链”与“旧链”，将“新链”上的错配碱基切除，并重新合成正确的碱基。5、神经和肌肉等细胞活动的直接供能者是ATP。然而，ATP在细胞中含量很低，在哺乳动物肌肉中仅3-8mmol/kg。问：是否存在其它的贮能物质，又是怎样“运作”的呢?有，很多。磷酸肌酸，其含量远超过ATP，是细胞内首先供应ADP使之再合成ATP的能源物质。人和高等动物体内最重要的储能物质是糖元(肌糖元和肝糖元)，可分解为萄葡糖，经糖酵解途径生成三磷酸甘油醛，并释放能量，补充ATP，此步是在无氧的条件下即可进行；此后进一步反应，在无氧条件下可生成乳酸，并释少量能量，或在有氧的条件下进行三羧酸循环，最终生成CO2和H2O，并释放大量能量。储能量最多的是脂肪，可以经糖异生途径生成糖，或进行氧化生成乙酰CoA进入三羧酸循环，释放能量，合成ATP。（生化下P40）6、为什么C4植物即使在大气CO2浓度很低时其光合效率仍很高？C4途径是作为CO2的收集、浓缩和转运的系统，并需要消耗能量。将CO2从氧含量较丰富的叶片表面转动到内部的细胞，这里O2浓度较低，与CO2竞争核桐糖二磷酸羧化酶/加氧酶(rubisco)反应的能力较弱。在这个富集过程中，有丰富的CO2被转移进来与rubisco反应，从而排除了外界CO2浓度高低对光合作用的影响。具体反应过程为邻近气隙的叶肉细胞在富含O2的叶片表面吸引CO2，并用它与羧化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）在PEP羧化酶催化下生成草酰乙酸（OAA），然后被NADPH和苹果酸脱氢酶作用下还原为苹果酸或通过转氨作用生成天冬氨酸。这些携带CO2的载体通过胞间连丝被转动到邻近的维管束鞘细胞，在这里脱羧生成丙酮酸并释放CO2。7、逆转座子广泛存在于真核生物基因组中，简述它的生物学意义并说明原因。（2006年2）8、DNA重组中同源重组是最基本的重组方式，它的过程是什么？有什么意义？同源重组是最基本的重组方式，它通过链的断裂和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链或双链片段的交换。Hollidy模型是较好的解释同源重组的模型，关键步骤有四个：⑴两个同源染色体DNA排列整齐；⑵一个DNA的一条链断裂并与另一个DNA对应的链连接，形成连接分子，称为Hollidy中间体；⑶通过分支移动产生异源双链DNA；⑷Hollidy中间体切开并修复，形成两个双链重组体DNA。意义：打破基因原来的连锁关系，产生更多子代配子类型；可引起不等交换引起的插入或缺失突变加速进化；增加物种的遗传多样性；可以整合外源基因，获得有利性状，增加适应性。（生化下P438）2004年一、分离纯化蛋白质是根据蛋白质的哪些性质进行的？举例说明3种层析的操作（解释溶液的盐离子浓度、PH值等变化）及其原理。(20分)分离纯化蛋白主要是根据蛋白质溶解度的差异，电荷性质的差异，分子大小的差异，吸附性质及与配体亲合力的差异等。凝胶过滤层析：当不同分子大小的蛋白质流经凝胶层析柱时，比凝胶孔径大的分子不能进入凝胶孔隙内部，只能穿过凝胶颗粒之间的间隙，很快流出层析柱；比网孔小的分子能不同程序地自由出入凝胶珠的内外。这样由于不同大小的分子所经的路径不同而得到分离，大分子物质先被洗脱出来，小分子物质后被洗脱出来。聚焦层析：是根据蛋白质的等电点差异分离蛋白质。当用特种多缓冲液填充在柱中形成的特种多缓冲交换剂，会在层析柱中形成自上到下的连续的pH梯度，同时将蛋白质样品加在柱上端也会随着缓冲液的展开按各自的等电点聚焦在相应的pH值区段，并在展开过程中随pH梯度下移，蛋白质混合物的各组分先后从柱中流出，达到分离纯化的目的。（生化上P301-311）离子交换层析：是一种用离子交换树脂作支持剂的层析法，离子交换树脂是具有酸性或碱性基因的高分子化合物，分离蛋白质常用纤维素离子材料，可以在不同酸碱性条件下交换吸附不同的蛋白质，然后改变pH值和盐离子浓度，洗脱回收目的蛋白。（生化上P152）亲和层析：（2008名词3）二、试举一例说明激素介导的信号转导的生理意义和作用机制。(20分)肾上腺素：是在应激状态、内脏神经刺激和低血糖等情况下，释放入血液循环，促进糖原分解并升高血糖，促进脂肪分解，引起心跳加快，这种快速应激反应可以机体瞬间准备大量能量用于应对内部或外部的突发情况做准备。肾上腺素作用机制采用腺苷酸环化酶途径：激素与受体结合后，首先活化G蛋白，通过G蛋白与激素受体的偶联，将信息传递给腺苷酸环化酶，然化活化了的环化酶再触发一系列由cAMP倡导的级联放大反应。凡有cAMP的细胞都有一类能催化蛋白质产生磷酸化反应的酶，称为蛋白激酶。cAMP通过蛋白激酶发挥它的作用。实际上，G蛋白参与许多信号传导过程，信号传导过程在细胞膜上发生。这种作用反应快，通过生成cAMP而立刻作用于机体组织。三、简述两类真核细胞蛋白质降解的机制以及它们的生物学意义。(20分)细胞中蛋白降解主要有两条途径：1.不依赖ATP的溶酶体途径，没有选择性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白；2.依赖ATP的泛素途径，在细胞质中进行，主要降解异常用蛋白和短寿命蛋白，泛素是一种高保守的小分子蛋白，作用过程为某些具有泛素化功能的蛋白，可与其指定类型的蛋白发生互作，识别，然后将泛素小分子标记在待降解蛋白上，这个过程叫泛素化，被泛素化的蛋白可进于溶酶体途径被降解为氨基酸、小肽和泛素。此途径在含溶酶体的红细胞中尤为重要。四、基因HOR的转录受激素X的正调控。试设计实验分析鉴定其顺式作用元件（cis-elements）、反式因子(trans-factors)及其调控模式。(20分)1.首先你要克隆HOR基因的启动子，构建克隆载体回收质粒，并测序获得启动子序列；2.获得高表达HOR时该组织的总蛋白；3.使用DNaseI足迹试验*或染色体免疫共沉淀法来鉴定蛋白与启动子区顺式作用元件的互作，从而得到顺式作用元件序列；4.利用得到的顺式作元件序列，采用DNA亲和层析法*来分离上游的调控转录因子；5.分离到