生物化学 · 第三章 蛋白质的三维结构彩色背诵页
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本章学习方法 · 基础阶段:①基础弱的同学先学零基础课;②理解高分笔记并重点记忆红色字体;③做生化通关必刷880题。背高分笔记+生化880刷题要进行3遍。 强化阶段:按年份做目标院校《历年真题》+按章节背目标院校《真题狂背》 冲刺阶段:冲刺背诵手册
本章考情分析 · 第三章蛋白质的三维结构在考研中考得较多,是重点章节。 对于本章的考试内容,大题和小题都常出现,是上册课本中较主要的考试章节。小题考点需要掌握:PDB是什么、哪种非共价键在三维结构中最重要、肽平面和二面角的定义、常见的二级结构和定义、三维结构的测定方法的适用范围、α螺旋的特点和影响因素、β折叠的特点、常见的纤维状蛋白举例、胶原蛋白中常见的氨基酸、级联系统的定义、超二级结构定义和举例、结构域的定义和举例、三级结构的定义、一级结构和高级结构的关系、膜蛋白的分类和定义、四级结构的定义、蛋白质变性和复性的定义、蛋白质变性的特点、蛋白质折叠常用的酶。大题考点需要掌握:测定蛋白质三维结构的方法、二级结构的特点、烫发的原理、膜蛋白的分类和比较、四级结构的优越性、蛋白质变性的特点、蛋白质变性剂的作用机制。
第三章共有哪些知识板块?
蛋白质的三维结构思维导图

蛋白质三维结构概述

蛋白质二级结构

纤维状蛋白质

蛋白质超二级结构和结构域

球状蛋白质与三级结构

膜蛋白的结构

四级结构和亚基缔合

蛋白质的变性、折叠和结构预测

考点一:蛋白质三维结构概述什么是蛋白质的三维结构?它有哪些特点?

一、蛋白质的三维结构

什么是蛋白质的三维结构(构象)?什么是天然蛋白质?PDB是什么?

1、蛋白质三维结构的定义与相关数据库:一个蛋白质中或一个蛋白质的任一部分中的原子空间排列称为它的三维结构或构象。任何一种处于有功能的折叠构象的蛋白质称为天然蛋白质。蛋白质晶体结构数据库(Protein Data Bank, PDB)是公认的用来储存蛋白质的空间结构的数据库(:填空题考点)(★)。填空题考点

蛋白质三维结构有哪些特点?
2、蛋白质三维结构的特点:

①蛋白质的三维结构取决于氨基酸序列。(:三维结构取决于一级结构。判断题考点)判断题考点

②蛋白质大多以一种或少数几种稳定结构存在。

③蛋白质的功能取决于三维结构。(:判断题、填空题考点)判断题考点填空题考点

④稳定特定蛋白质结构的是非共价相互作用。

⑤蛋白质结构有某些共同点。

⑥蛋白质结构不是静态的。

维持蛋白质三维结构(天然构象)的作用力有哪些?
3、稳定蛋白质天然构象的作用力:
稳定蛋白质天然构象的化学力有哪些?其中哪一种占优势?★★

(1)作用力的类型和功能:稳定蛋白质天然构象的化学力是共价二硫键和非共价相互作用,包括离子相互作用、氢键、范德华力和疏水相互作用。其中疏水相互作用是占优势的(:记住非共价作用的类型和优势作用形式,填空题考点(★★))。氢键常常起一个引领蛋白质折叠的重要作用。★★填空题考点

非共价作用力弱,为什么还能稳定蛋白质构象?

(2)非共价作用力的特点:虽然非共价键不如共价键强,但是数量巨大,所以蛋白质最稳定的构象往往是弱相互作用数目最大的时候。

(2)非共价作用力的意义:蛋白质中可能含有的二硫键有稳定蛋白质的功能。对于所有生物的所有蛋白质来说,弱相互作用在多肽链折叠成二、三级结构方面显得特别重要。多个多肽链缔合成四级结构也是依赖于这些相互作用。

4、蛋白质构象的结构单元与构象角:
什么是肽平面(酰胺平面)?它由哪六个原子构成?★★★

(1)肽平面(:蛋白质构象的结构单元):肽键具有一定程度的双键性质,位于同一平面,参与肽键形成的六个原子C、H、O、N、Cα₁、Cα₂形成肽基或肽单位,它们处于同一平面,不能自由转动,所以形成多肽主链的平面即肽平面,也叫酰胺平面(:名词解释考点)(★★★)。蛋白质肽链的骨架是由-N-Cα-C-序列重复排列而成的(:填空题考点)。★★★名词解释考点填空题考点

什么是二面角(构象角)?φ角和ψ角分别如何定义?

(2)二面角:多肽链的构象由3个二面角,即φ、ψ和ω决定(:主要由前二者决定)。二面角:两相邻酰胺平面之间,能以共同的Cα为定点而旋转,绕N-Cα键旋转的角度称φ角,绕Cα-C键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称作二面角,亦称构象角,二者的转动导致蛋白质的丰富构象。(:空间位阻的存在导致二面角的角度不能随意取值)

(3)多肽主链的折叠受到空间位阻的限制(:空间位阻的存在导致二面角的角度不能随意取值)。

考点二:测定蛋白质三维结构的方法测定蛋白质三维结构有哪些方法?各自的核心用途和适用条件是什么?

一、测定蛋白质三维结构的方法:(★★★)(问答题考点,主要写方法和用途)★★★问答题考点

测定蛋白质三维结构的各种方法,核心用途与适用条件分别是什么?
测定方法核心用途关键特点 / 适用条件(★)(判断题考点)
X射线衍射法测定蛋白三维晶体的结构;依据晶体中原子重复的周期性结构分析可达到原子分辨率;无法测定单个分子,仅适用于晶体状态蛋白
核磁共振(NMR)在原子水平揭示蛋白质等生物分子的三维结构;研究溶液状态下的蛋白结构高分辨率,可提供大量结构动态信息;可用于溶液体系
紫外差光谱测定蛋白分子中含芳香族、杂环族且在近紫外光区有光吸收能力的共轭环系统用于溶液体系,易受微环境影响
荧光和荧光偏振测定Trp、Tyr的微环境,以及蛋白分子构象的变化
圆二色性(CD)直接反映蛋白质二级结构的改变估算α-螺旋、β-折叠、无规卷曲的含量
拉曼光谱研究蛋白质的主链构象
测定方法核心用途关键特点 / 适用条件(★)(判断题考点)
冷冻电镜高精度研究蛋白质结构相关技术获2017年诺贝尔奖

考点三:蛋白质二级结构什么是蛋白质的二级结构?常见的二级结构有哪些?

一、蛋白质的二级结构

二级结构靠什么稳定?又称什么?★★

二级结构:(★★)(:其稳定性主要靠主链上的氢键稳定,二级结构称为单元和构象元件)(:名词解释考点)★★名词解释考点

蛋白质二级结构的定义是什么?

(1)定义:指多肽链局部肽段借氢键沿一定方向盘曲折叠形成的有规则周期性结构,即该段肽链主链原子或基团的空间排布而不涉及氨基酸残基侧链的定位和与其他肽段的关系。

(2)意义:它是蛋白复杂三维结构的结构基础。

常见的二级结构有哪几种?

(3)举例:主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲等。

二、二级结构的分类(★★★)★★★

1、α螺旋(★★★)★★★
α螺旋在蛋白质中的分布有什么规律?约占多少氨基酸残基?

(1)α-螺旋的分布规律:α螺旋是蛋白质中最常见、最典型和含量最丰富的二级结构元件。蛋白质中约1/4的氨基酸残基以α螺旋的形式存在(★)(:填空题考点)(:由于α螺旋最大程度利用氢键,导致其广泛存在)。填空题考点

α-螺旋的结构特点有哪些?★★★

(2)α-螺旋的结构特点:(★★★)★★★

α-螺旋的螺距、每圈残基数和上升高度分别是多少?

螺距:α-螺旋是一个重复性结构,一个螺圈(重复单位)包含3.6个氨基酸残基,沿螺旋轴方向上升0.54nm,称为移动距离或螺距,每个残基绕轴旋转100°,沿轴上升0.15nm。

直径:残基的侧链(R基)伸向外侧,如果侧链不计在内,螺旋的直径约为0.5nm。

氢键取向:一个α-螺旋段中相邻螺圈之间形成氢键,氢键的取向几乎与螺旋轴平行。

α-螺旋最稳定的形式是左手螺旋还是右手螺旋?

构型:L-氨基酸组成的α-螺旋(所以不是对映体),最稳定的形式是右手螺旋,左手螺旋很少(:左手螺旋第一个碳和氧接触较近,不易于稳定构象。常见判断题考点,注意是左手螺旋少,不是没有,特殊情况下可以形成左手螺旋)。判断题考点

α螺旋中的氢键是在哪两个基团之间形成的?为什么称3.6₁₃螺旋?

(3)α螺旋氢键的形成机制和特点:从N端出发,氢键是由第n个肽基的C=O与C端的第n+3个肽基(或n+4位氨基酸残基)的N-H之间形成的。由氢键封闭形成的环是13元环,也称3.6₁₃螺旋(:常见判断题考点,α-螺旋中并非所有均为3.6₁₃,只是大多情况下为3.6₁₃,也有其他螺旋,如3₁₀螺旋),所形成的氢键几乎都平行于螺旋轴。(:这个地方不理解,记得听课程)判断题考点

【图:α螺旋氢键的数法之一——如果数的是肽键】多肽主链画作 —N—C—C—N—C—C—N—C—C—N—C—C—N—C—C—,各α碳上的侧链依次为R₁、R₂、R₃、R₄、R₅;黄色方框标出的肽键为“第n个肽键”,蓝灰色方框标出的肽键为“第n+3个肽键”,箭头由第n个肽键的C=O指向第n+3个肽键的N—H,表示二者之间形成氢键。图示

【图:α螺旋氢键的数法之二——如果数的是氨基酸残基】多肽主链画作 —N—C—C—N—C—C—N—C—C—N—C—C—N—C—C—,各α碳上的侧链依次为R₁、R₂、R₃、R₄、R₅;黄色方框标出的残基为“第n位氨基酸残基”,灰褐色方框标出的残基为“第n+4位氨基酸残基”,箭头由第n位氨基酸残基的C=O指向第n+4位氨基酸残基的N—H,表示二者之间形成氢键。图示

哪些因素会影响α-螺旋的形成和稳定性?

(4)影响α-螺旋形成与稳定性的因素:氨基酸的R基团虽然伸展在螺旋表面,不参与螺旋形成,但是其大小、形态和带电状态会影响螺旋的形成和稳定性。(:Lys、Met、Ala、Leu常出现,Pro、Gly影响α螺旋形成。相同电荷氨基酸的聚集不利于α螺旋的形成。α螺旋常构成跨膜蛋白的跨膜区)。多肽链的一个给定肽段形成α-螺旋的倾向性取决于该肽段内氨基酸残

基的本性和序列。α螺旋二级结构

影响α螺旋稳定的因素有哪五个?

影响螺旋稳定的因素:①α螺旋的固有倾向;②间隔3或4个残基的R基之间的相互作用;③相邻R基的庞大体积;④Pro和Gly的存在;⑤螺旋末端残基和α螺旋特有的电偶极之间的相互作用。α螺旋螺旋稳定性ProGly电偶极

2、β构象(β折叠)(★★★)★★★β构象β折叠
β构象的骨架呈什么形状?肽链的扭曲方向如何?氢键在哪里?

(1)β-构象的核心结构特征:β-构象中多肽链骨架伸展成锯齿结构,而不是螺旋结构。β折叠中的肽链往往都有右手扭曲的倾向,氢键存在于股间。(:Gly、Ala等小R基氨基酸容易出现,有助于β折叠的伸展,大R基的Val、Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr也会出现;Pro不出现)β构象锯齿结构右手扭曲氢键氨基酸偏好

(2)β折叠主要分为两种形式:β折叠平行反平行

①平行:(:相邻肽链是同向的,氢键弯曲)平行β折叠

平行与反平行β折叠哪个更稳定?哪个更规则、更易形成大结构?

②反平行(:相邻肽链是反向的),反平行比平行更稳定,但平行的β折叠比反向平行的更规则,易形成大结构。反平行β折叠稳定性判断题

图示:平行(Parallel)与反平行(Antiparallel)β折叠的氢键模式。左图 Parallel:两条肽链上端均标 N-terminal,下端均标 C-terminal;右图 Antiparallel:左链上端 N-terminal、下端 C-terminal,右链上端 C-terminal、下端 N-terminal。主链重复单元沿链为 R-CH → C=O → H-N → HC-R → O=C → N-H,链间由黄色标出的 C=O⋯H-N 氢键相连(平行时氢键弯曲,反平行时氢键呈直线)。图示平行β折叠反平行β折叠

(3)β折叠的存在形式β折叠存在形式
纤维状蛋白中的β折叠以哪种形式为主?氢键位于何处?

纤维状蛋白质中主要是反平行的;氢键存在于不同肽链间。纤维状蛋白反平行氢键

球状蛋白中的β折叠以哪种形式为主?氢键可以存在于哪些部位?

球状蛋白质中主要是反平行和平行两种;氢键可以存在于不同肽链或不同蛋白质间,可以存在于同一肽链的不同肽段。球状蛋白平行反平行氢键

3、β转角和Ω环β转角Ω环
(1)β转角特点:β转角

①主链以180°的回折而改变了方向;β转角180°回折

β转角由几个残基组成?哪两位残基之间形成氢键?

②由肽链上4个连续的氨基酸残基组成,其中n位氨基酸残基的C=O与n+3位氨基酸残基N—H形成氢键。β转角4个残基n与n+3氢键填空题

为什么Gly和Pro经常出现在β转角中?这与它们不易出现在α螺旋中有什么联系?

③Gly和Pro经常出现在这种结构之中,但并不是有转角一定有这两种氨基酸。前者是因为它的侧链小(只是一个H)柔性大(容易调整邻近残基的空间阻碍),后者是因为涉及脯氨酸亚胺氮的肽键容易采取顺式构型这是一种特别适于形成转角的形式。(:这也是他们不易出现在α螺旋中的原因,且脯氨酸的亚胺氮肽键还不易形成氢键,也阻碍了其形成α螺旋)β转角GlyPro顺式构型α螺旋

图示:页面右侧的β转角球棍模型(图中无文字标注)——4个连续氨基酸残基的主链回折180°改变方向,两侧箭头示意肽链的进出走向,中间虚线示意n位残基C=O与n+3位残基N—H之间的氢键。图示β转角

④有利于反平行β折叠的形成。β转角反平行β折叠

β转角常出现在蛋白质的什么部位?占球状蛋白全部残基的多少?

⑤β转角经常出现在蛋白质表面,转角中央的两个氨基酸残基能够和水形成氢键。并且常出现在球状蛋白质中,占全部残基的1/4。β转角蛋白质表面球状蛋白1/4

(2)β凸起:也可以改变多肽链的走向。β凸起

Ω环多出现在哪类蛋白中?长度一般是多少个残基?

(3)Ω环(:多出现在球状蛋白中,长度一般为6-8个氨基酸残基,最多不超过16个)Ω环球状蛋白6-8个残基

无规卷曲是不是完全无规的?

4、无规卷曲:不是随意卷曲,也不是完全无规,虽然它们的柔性较大,有一定的任意性。无规卷曲判断题

无规卷曲常作为什么部位?举一个以无规卷曲为主的二级结构例子。

(1)常作为酶的活性部位。(:细胞色素c的二级结构)无规卷曲酶活性部位细胞色素c

α螺旋、β折叠、β转角中出现频率最高与最低的氨基酸分别是哪些?

(2)各氨基酸在不同二级结构中出现的频率:α-螺旋中,Glu、Met、Ala出现的频率最高,Tyr、Pro、Gly出现的频率最低;β-折叠中,Tyr、Val、Ile频率最高,Glu、Pro、Asp频率最低;β-转角中,Pro、Gly、Asn频率最高,Met、Leu、Ile最低。(判断题中要注意,各氨基酸只是出现频率高低,一般说哪个氨基酸不会出现都是错误的(★))出现频率α螺旋β折叠β转角判断题考点

考点四:纤维状蛋白考点四纤维状蛋白纤维状蛋白有哪些共性?α-角蛋白、丝心蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白、血纤蛋白原各有什么结构特点?

一、纤维状蛋白纤维状蛋白

纤维状蛋白有哪些共性?哪些不溶于水、哪些是可溶性的?在机体中起什么功能?

1、纤维状蛋白的共性:纤维状蛋白质一般由单一类型的二级结构组成,三级结构较简单。且内部和表面含有大量的疏水氨基酸,所以大多不溶于水(角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝心蛋白);但也有可溶性的(血纤蛋白原、肌球蛋白和原肌球蛋白)。在机体中起支撑、定形和外保护的功能。纤维状蛋白共性不溶于水可溶性支撑定形

2、α-角蛋白α-角蛋白
α-角蛋白分布在哪里?富含哪些氨基酸?

(1)分布和氨基酸组成:是皮肤及其衍生物的组分,是毛、鳞、羽、甲等的结构蛋白质。是α-螺旋蛋白质,富含Ala、Val、Leu、Ile、Met和Phe。α-角蛋白分布氨基酸组成α螺旋

α-角蛋白的卷曲螺旋是左手还是右手?纤维强度与什么成正比?

(2)高级结构特点:两条右手螺旋的α-螺旋相互缠绕超扭曲形成左手卷曲螺旋。纤维的强度和其中二硫键的含量成正比关系,因为其帮助稳定α-角蛋白的四级结构。α-角蛋白左手卷曲螺旋二硫键四级结构

永久性烫发的生化基础是什么?为什么α-角蛋白伸展后能自发恢复原状?★★

(3)永久性烫发的生化基础(★★)(:简答题考点):α-角蛋白在湿热条件下可伸展转变为β-构象,在寒冷干燥时又可自发恢复原状。α-角蛋白侧链R基一般较大,不适于处在β-构象状态。α-角蛋白中的螺旋肽段之间有很多二硫键交联,它们是外力解除后使肽链恢复原状的重要力量。★★α-角蛋白永久性烫发β-构象二硫键交联简答题考点

永久性烫发的操作步骤(还原剂→氧化剂)是怎样的?

步骤:把头发卷成一定形状→涂上还原剂(一般是含-SH化合物)并加热。还原剂可打开链间二硫键,湿热破坏氢键并引起头发纤维中多肽链的α-螺旋结构伸展→除去还原剂,涂上氧化剂,在相邻多肽链的Cys残基对之间建立新二硫键→头发经洗涤并冷却后,多肽链恢复原α-螺旋构象。(:实践应用,需要了解原理和流程)永久性烫发还原剂氧化剂Cys新二硫键简答题

3、丝心蛋白和β-角蛋白丝心蛋白β-角蛋白
丝心蛋白存在于哪里?靠什么力稳定结构?β-角蛋白分布在哪些部位?

(1)分布:丝心蛋白存在于昆虫,是家蚕的茧和蜘蛛网丝的纤维成分。是β折叠蛋白质,依靠氢键和范德华力稳定结构。β角蛋白会出现在动物皮肤、羽毛、爪和鳞片等部位。丝心蛋白β-角蛋白分布氢键范德华力

丝心蛋白的二级结构是什么?为什么具有伸展性?

(2)二级结构特点:二级结构是反平行的β折叠片,还具有一定的无规则卷曲和α螺旋。无规则卷曲的存在使其具有一定的伸展性。丝心蛋白反平行β折叠片无规则卷曲伸展性

丝心蛋白的序列有什么特点?为什么高抗张强度又柔软?

(3)氨基酸组成特点:丝心蛋白多肽链的序列主要是由小侧链的甘氨酸、丝氨酸和丙氨酸所组成,并且每隔一个残基就是Gly(Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser→甘氨酸侧链在片层一侧,丙氨酸和丝氨酸在另一侧→高抗张强度,含有大量Gly导致其柔软。除了这三种残基外,还有一些大R基的氨基酸残基比如Tyr、Val等也会出现,赋予其延展性)丝心蛋白Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser抗张强度延展性

4、胶原蛋白(★★★)★★★胶原蛋白
胶原蛋白是什么类型的蛋白?糖基化发生在折叠之前还是之后?分布在哪些组织?

(1)分布:胶原蛋白是很多脊椎动物和无脊椎动物体内最丰富的蛋白质,是一种糖蛋白,糖的加入在胶原蛋白多肽链形成以后,但在折叠成超螺旋之前。广泛存在于结缔组织和其他结构组织中:牙、腱、骨、血管等;具有多个亚基,每个亚基都有自己的基因。胶原蛋白糖蛋白结缔组织亚基基因

胶原蛋白中3种不常见的氨基酸是什么?为什么维生素C在胶原合成中必不可少?重复序列是什么?

(2)氨基酸组成特点:其中有3种不常见的氨基酸:4-羟脯氨酸、3-羟脯氨酸(脯氨酰羟化酶催化)和5-羟赖氨酸(填空题考点。脯氨酰羟化酶和赖氨酰羟化酶催化,而这种酶催化的羟化过程需要维生素C作为辅因子参与,所以维生素C在胶原蛋白合成过程中必不可少)。此外,胶原多肽链中还富含Gly-X-Y的重复序列。(:可能和寄生虫感染相关,简答题考点)(★)胶原蛋白4-羟脯氨酸3-羟脯氨酸5-羟赖氨酸维生素CGly-X-Y填空题考点

胶原蛋白三股螺旋整体和每股链自身的手性各是什么?

(3)胶原蛋白的三股螺旋:由于高含量的Gly、Pro和Hyp(羟脯氨酸),会形成3股α-肽链缠绕成特有的三股螺旋。整体呈右手螺旋,每股链自身是左手螺旋。胶原蛋白三股螺旋右手螺旋左手螺旋Hyp

(4)胶原蛋白的稳定机制和水解特性胶原蛋白稳定机制水解特性
胶原原纤维靠什么交联稳定?由哪种酶催化?

稳定机制:在体内,胶原以胶原原纤维形式存在,胶原原纤维的基本结构是原胶原。胶原原纤维可以通过原胶原分子内和分子间的交联得到进一步增强和稳定。主要依靠原胶原蛋白的头部的Lys残基,在赖氨酰氧化酶的作用下发生交联。胶原原纤维原胶原Lys赖氨酰氧化酶交联

胶原蛋白能被哪些酶水解?煮沸后变成什么?

水解特性:胶原蛋白不易被一般的蛋白酶水解,但能被梭菌或动物的胶原酶断裂。断裂的碎片自动变性,可被普通蛋白酶水解。胶原于水中煮沸即转变为明胶或称动物胶,它是一种可溶性的多肽混合物。胶原蛋白胶原酶梭菌明胶动物胶

5、弹性蛋白弹性蛋白
弹性蛋白是不是糖蛋白?有几个基因?富含哪些氨基酸、不含什么?

存在于结缔组织,使肺、血管及韧带等具有伸展性。并且不会被糖基化,所以不是糖蛋白,且仅有一个基因。富含Gly、Ala、Val和Pro、Lys,但不含Hyl,Hyp含量也很少。弹性蛋白非糖蛋白一个基因HylHyp

6、血纤蛋白原血纤蛋白原
血液凝固有多少种凝血因子参与?它们富含哪类氨基酸?为什么?

(1)凝血相关特性:血液凝固至少有13种凝血因子参与,它们富含负电氨基酸(Glu和Asp,方便和Ca²⁺等阳离子相互作用),血液凝固是一种级联放大过程(:级联放大的定义,见下文)血纤蛋白原13种凝血因子负电氨基酸Ca2+级联放大

凝血最基本最直接的步骤是什么?

(2)凝血核心步骤:最基本的也是最直接的步骤是激活了的凝血酶原(II)即凝血酶IIa,凝血凝血酶原凝血酶IIa

凝血酶把血纤蛋白原变成什么?哪个因子使其交联成血凝块?

催化血纤蛋白原I转变为血纤蛋白Ia,然后在凝血因子XIIIa(血纤蛋白稳定因子)作用下交联成不溶性的血纤蛋白凝块(血凝块),后者能封堵伤口,阻止继续出血。血纤蛋白原血纤蛋白凝血因子XIIIa血凝块

什么是级联系统(级联放大)?★★

级联系统(★★):在体内的不同部位,通过一系列酶的酶促反应来传递一个信息,并且初始信息在传递到系列反应的最后时,信号得到放大,这样的一个系列叫作级联系统,也称级联放大。(:名词解释考点)★★级联系统级联放大信号放大名词解释考点

考点五:蛋白质的超二级结构和结构域考点五超二级结构结构域什么是超二级结构和结构域?它们各有哪些基本组合形式与分类?

一、超二级结构(模体)超二级结构模体

什么是超二级结构(模体)?★★★

(1)定义和特点:蛋白质分子中特别是球状蛋白质分子中,经常可以看到由两个或更多个相邻的二级结构单元(:主要是α螺旋和β折叠)和它们的连接部件组合在一起,彼此互作,形成种类不多,内能降低、有规则的二级结构组合。(★★★)(:名词解释考点)★★★超二级结构模体定义名词解释考点

超二级结构有哪几种基本的组合形式?

(2)举例:超二级结构的几种基本的组合形式有:αα(左手螺旋)、βαβ、ββ(包括β发夹结构、β曲折、希腊钥匙)超二级结构ααβαββββ发夹希腊钥匙

二、结构域结构域

什么是结构域?★★★

(1)定义:指多肽链在二级结构或超二级结构基础上形成三级结构局部折叠区,一般是几个基序结构单元的组合,是在空间相对独立的紧密球状实体,也是生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域。(★★★)(:名词解释考点)★★★结构域定义局部折叠区名词解释考点

结构域一般由多少个氨基酸残基组成?结构域间的裂缝常是什么部位?

(2)功能和特点:一般由100-200个氨基酸残基组成。结构域一般承担一定的生物学功能,结构域的结构和功能往往是独立的(结构域间的裂缝,常是酶的活性部位和反应物的出入口)结构域100-200个残基酶活性部位裂缝

结构域对蛋白质进化有什么意义?

(3)意义:它作为蛋白折叠单位、结构单位、功能单位,通过遗传复制和重排使蛋白获得新功能而促进蛋白进化。结构域折叠单位蛋白进化遗传重排

结构域可以分为哪几类?

(4)举例:可以分为全α类、全β类、α/β类、α+β类、富含金属或二硫键的结构域等。(★)(:填空题考点)结构域全α类全β类α/β类α+β类填空题考点

考点六:球状蛋白与三级结构考点六球状蛋白三级结构三级结构的定义、稳定作用力和意义分别是什么?球状蛋白有哪些结构特点?

一、三级结构三级结构

三级结构的定义是什么?★★★

(1)定义(★★★)指多肽链在二级结构、超二级结构或结构域基础上因序列相隔较远氨基酸残基侧链的相互作用而进行进一步、范围更广的盘曲折叠形成的包括多肽链主、侧链所有原子或基团在内的整体空间排布。(:蛋白质中所有原子的空间排布)★★★三级结构定义空间排布名词解释

稳定三级结构的作用力有哪些?其中最强的是哪一种?

(2)特点:多肽链借非共价力盘曲折叠成由一级结构决定的有特定走向的完整球状实体,稳定三级结构的作用力是R基团之间形成的各种非共价的弱相互作用(分别有氢键、疏水相互作用、离子键和范德华力,其中最强的是疏水相互作用)以及共价二硫键。三级结构非共价力疏水相互作用二硫键

一级结构与三级结构是什么关系?★★

(3)意义:三级结构的稳定和一级结构密切相关(★★)(:判断题考点)(:一级结构对三级结构起决定作用)。★★三级结构一级结构决定作用判断题考点

二、球状蛋白球状蛋白

球状蛋白的特点(:非重点内容,了解即可)球状蛋白特点

①大多数球状蛋白质以螺旋和折叠片构成分子的核心。球状蛋白螺旋折叠片

②球状蛋白质三维结构具有明显的折叠层次。球状蛋白折叠层次

③球状蛋白质分子是紧密的球状或椭球状实体。球状蛋白球状或椭球状

球状蛋白的疏水侧链和亲水侧链分别位于哪里?

④球状蛋白质疏水侧链埋藏在分子内部,亲水侧链暴露在分子表面(:疏水中心基本都由α螺旋和β折叠组成)球状蛋白疏水侧链亲水侧链疏水中心

⑤球状蛋白质分子的表面有一个空穴(:活性部位)球状蛋白空穴活性部位

考点七:膜蛋白的结构考点七膜蛋白膜蛋白按定位和与膜脂结合的牢固程度可分为哪几类?

一、膜蛋白膜蛋白

膜蛋白分为哪三类?

膜蛋白根据在膜上的定位和跟膜脂结合的牢固程度可分为膜周边蛋白质、膜内在蛋白质和脂锚定蛋白质(★)(:填空题考点)膜蛋白膜周边蛋白质膜内在蛋白质脂锚定蛋白质填空题考点

膜蛋白按与膜结合的方式分为哪三类?各自的定义、分离提取方法和补充考点是什么?★★
膜蛋白类型定义和特点(★★)(名词解释)示意图分离提取方法补充考点
膜周边蛋白质分布在脂双层内、外表面的可溶性球状蛋白,主要通过静电相互作用和氢键键合作用与膜内在蛋白亲水结构域或膜脂极性头基结合【图:绿色的球状蛋白分别附着在脂双层的内表面和外表面,不插入膜中】温和方法:改变 pH 或离子浓度、加入尿素等(干扰/破坏离子键和氢键)占膜蛋白的 20%-30%
内在膜蛋白质部分或全部嵌在脂双层中,部分横跨全膜,主要靠与脂双层的疏水相互作用与膜牢固结合【图:①蛋白部分嵌入脂双层;②蛋白以多次跨膜螺旋横跨全膜】破坏疏水作用的介质:去污剂、变性剂、特异性作用的酶等占膜蛋白的 70%-80%;功能包括作为转运蛋白和离子通道、激素/神经递质/生长因子的受体、参与细胞间识别、在氧化磷酸化和光合磷酸化中发挥作用
脂锚定蛋白这类膜蛋白通过共价相连的脂质固定到质膜上,虽然并不含有跨膜的肽段,但通过共价结合的脂质与膜牢固地结合。由于有些脂锚定蛋白可以有时出现在细胞溶胶,有时出现在膜上,所以也称为兼在膜蛋白。【图:①膜外侧蛋白(NH₂ 端)经糖链(GPI)与膜脂共价相连;②胞质侧(CYTOSOL)蛋白经脂酰链插入脂双层(COOH 端)】主要分为四类:N-豆蔻酰化锚定、S-软脂酰化锚定、异戊二烯化脂锚定、糖基磷脂酰肌醇(GPI 锚定)。

考点八:四级结构和亚基缔合考点八四级结构亚基缔合什么是四级结构和亚基?亚基缔合的作用力、对称性和四级结构的意义各是什么?

一、四级结构和亚基四级结构亚基

1、四级结构(★★):★★四级结构
四级结构的定义是什么?亚基之间靠什么力连接?

(1)定义:指两条或多条有完整一、二、三级结构的多肽链(亚基)通过非共价力(主要是疏水相互作用,其次是氢键和盐键等,无共价连接)互相连接形成的一般为球形的立体结构。四级结构名词解释非共价力疏水相互作用

四级结构研究的范围包括哪些内容?

(2)范围:涉及亚基组成、数量、各亚基在整个分子中的空间排布、亚基之间相互作用等。四级结构范围

稳定四级结构的作用力有哪些?

(3)作用力:(稳定四级结构的作用力也是驱动力,包括:范德华力、氢键、离子键、疏水作用)四级结构作用力范德华力氢键离子键疏水作用

2、亚基:亚基
亚基的定义是什么?

(1)定义:具有三级结构的多肽链。四级结构中的亚基也称为单体。亚基单体名词解释

寡聚蛋白质、多聚蛋白质和单体蛋白质分别指什么?

(2)依据亚基数量的蛋白质分类:由为数不多的亚基组成的蛋白质称为寡聚蛋白质(大多数寡聚蛋白的亚基数目为偶数),由多个亚基组成的蛋白质称为多聚蛋白质,由一个亚基组成的没有四级结构的蛋白质称为单体蛋白质。寡聚蛋白质多聚蛋白质单体蛋白质亚基数量

亚基缔合的驱动力是什么?缔合的特异性由什么提供?

(3)作用力:蛋白质亚基之间紧密接触的界面存在极性相互作用和疏水相互作用(相互作用表面有极性基团和疏水基团相互排列)。亚基缔合的驱动力主要是疏水相互作用,亚基缔合的特异性是靠氢键和离子键之间提供。亚基缔合驱动力疏水相互作用氢键离子键

为什么单个亚基不对称、寡聚蛋白质整体却是对称的?

3、蛋白质四级结构的对称性特征:多肽链的所有α-碳是不对称的,多肽链几乎总是折叠成不对称或低对称的结构,因此球状蛋白质亚基(包括单体蛋白质)都是不对称的分子。然而X射线晶体学分析和电子显微镜观察揭示,大多数寡聚蛋白质分子中亚基的排列是对称的。对称性是蛋白质四级结构最重要的性质之一。对称性寡聚蛋白质X射线晶体学

二、四级结构的优越性和意义(★★)★★四级结构优越性意义

四级结构的优越性和意义有哪几条?

四级结构的优越性和意义:四级结构优越性简答题

①增强结构的稳定性。四级结构优越性

②提高遗传经济性和效率。四级结构优越性遗传经济性

③使催化基团汇聚在一起。可以形成完整的催化部位。四级结构优越性催化部位

④具有协同性和别构效应。(难点,暂时不必理解。此部分内容后续章节展开)四级结构优越性协同性别构效应

别构效应的定义是什么?什么是别构蛋白质?★★★

别构效应:多亚基蛋白一般具有多个结合部位,结合在蛋白质分子特定部位上的配体对该分子的其他部位所产生的影响。这种蛋白质称为别构蛋白质(★★★)。★★★别构效应别构蛋白质名词解释高频

协同效应的定义是什么?★★

协同效应:一个效应物分子与变构酶的结合,对另一个效应物分子的结合产生影响,称为协同效应(★★)。★★协同效应变构酶名词解释

⑤减少翻译出错的机会。四级结构优越性翻译出错

⑥有利于酶的活性调控。承接上页四级结构优越性活性调控

⑦有利于包装成更大的结构。四级结构优越性包装

⑧改变一种蛋白质的功能特异性。四级结构优越性功能特异性

考点九:蛋白质的变性、折叠和结构预测考点九蛋白质变性蛋白质折叠结构预测蛋白质变性的定义、本质和现象是什么?多肽折叠靠哪些辅助因子?

一、蛋白质的变性蛋白质变性

蛋白质变性学说由我国哪位生物化学家提出?什么年代?

1、蛋白质变性学说的起源:关于蛋白质变性的学说,我国生物化学家吴宪在20世纪30年代就已提出。吴宪变性学说填空题考点人物年代

2、蛋白质变性的定义和本质(★★★):(名词解释考点)★★★蛋白质变性名词解释考点
蛋白质变性的定义是什么?

(1)定义:指天然蛋白分子受到某些物化因素如有机溶剂、酸、碱等的影响,发生生物活性丧失、溶解度降低、不对称性增高及其他物化性状发生改变的协同过程。蛋白质变性名词解释协同过程

蛋白质变性的实质是什么?一级结构是否改变?

(2)实质:其实质是蛋白分子中的次级键被破坏,引起天然构象解体,不涉及共价键(肽键及二硫键等)破裂,一级结构保持完好(记住一级结构不变,次级键破坏)蛋白质变性次级键一级结构不变高频

3、蛋白质变性的现象/特点(★★★)(变性现象,常见的选择题考点)★★★蛋白质变性变性现象选择题考点
蛋白质变性最主要的特征是什么?

①生物活性的丧失,这是蛋白质变性的主要特征变性现象生物活性丧失主要特征

②一些侧链基团的暴露:有些原来分子内部包藏而不易与化学试剂起反应的侧链基团,由于结构的伸展松散而暴露出来;变性现象侧链基团暴露

蛋白质变性后溶解度、黏度、扩散系数、旋光性各如何变化?

③一些物理化学性质的改变:蛋白质变性后,疏水基外露,溶解度降低。球状蛋白变性后,黏度增高,扩散系数降低,旋光性和紫外吸收能力的改变;变性现象溶解度降低黏度增高扩散系数降低紫外吸收

④生物化学性质的改变,变性蛋白比天然蛋白更易受蛋白水解酶作用。变性现象蛋白水解酶生物化学性质

4、变性剂使蛋白质变性的机制(★★):★★变性剂变性机制
尿素和盐酸胍使蛋白质变性的机制是什么?

(1)尿素、盐酸胍:可与多肽主链竞争氢键而破坏蛋白质二级结构。更重要的原因是尿素或盐酸胍增加疏水侧链在水中的溶解度而降低了维持蛋白质三级结构的疏水相互作用(二硫键对肽链的正确折叠并不是必要的,但它对稳定折叠态结构作出贡献)尿素盐酸胍氢键竞争疏水相互作用二硫键

(2)SDS:可破坏蛋白质分子内的疏水相互作用,使疏水基团暴露于介质水中。SDS疏水相互作用

(3)去污剂:降低疏水侧链从疏水内部到水介质的转移自由能。去污剂转移自由能

蛋白质复性的定义是什么?在什么条件下才可能复性?

5、蛋白质复性的定义与条件:指变性蛋白分子由于除去引起其变性的因素而恢复原天然构象和生物活性及其他各种性质的现象(一般认为蛋白质变性程度很低的情况下,才可能发生复性,多采用透析或超滤等方法,去除变性剂)蛋白质复性名词解释透析超滤

二、多肽的折叠多肽折叠

多肽链折叠形成的构象在能量上有什么特点?

1、多肽链折叠的基本特性:多肽链的折叠是自发过程,其最终折叠形成的蛋白质构象,是生理条件下自由能最低的稳定构象。多肽折叠自发过程自由能最低

蛋白质折叠过程中自身熵和体系熵各如何变化?

(1)热力学特点:蛋白质自身熵减,但是整个反应体系熵增。(判断题考点:根据热力学定律可知,蛋白质折叠过程中自身熵增。(×))热力学熵减熵增判断题考点

(2)过程:这一过程是分阶段快速完成的(需要中间态)折叠过程中间态

多肽折叠的核心驱动力是什么?

(3)核心驱动力:疏水相互作用。核心驱动力疏水相互作用

2、体内蛋白质折叠的辅助因子及功能折叠辅助因子
肽基脯氨酸异构酶催化什么反应?为什么X-Pro顺式概率高?

(1)肽基脯氨酸异构酶(肽基脯氨酰异构酶):体内肽键多为反式,但是X-Pro顺式概率大大提高,因为它的Pro在后R基无论上下旋转和其他氨基酸R基的距离基本不变,顺式和反式空间位阻相差不大。肽基脯氨酸异构酶催化蛋白质肽键的顺反异构。肽基脯氨酸异构酶X-Pro顺反异构空间位阻

(2)蛋白质二硫键异构酶:有助于二硫键正确配对。蛋白质二硫键异构酶二硫键配对

(3)分子伴侣家族:(★★)(名词解释、判断题考点。分子伴侣可以促进蛋白质正确折叠,从而保证蛋白质的折叠效率。(×))★★分子伴侣名词解释考点判断题考点
分子伴侣的定义是什么?发挥功能是否消耗ATP?

分子伴侣定义:细胞一类能识别肽链的非天然构象,通过与疏水肽段“结合和释放”(需要消耗ATP)发挥功能的保守蛋白质。分子伴侣名词解释非天然构象ATP

分子伴侣是促进正确折叠还是防止错误折叠?它是否加快折叠速度?

功能:协助蛋白质转运,通过防止或消除肽链的错误折叠(防止蛋白质不正确的折叠,但是不促进正确折叠,只能协助正确折叠),简化正确折叠途径或提供折叠的微环境,最终增加功能性蛋白质折叠产率,而并非加快折叠反应速度,但是本身不参与形成最终蛋白质产物。分子伴侣功能防止错误折叠折叠产率判断题考点

举例:多为 Hsp 热激蛋白家族。分子伴侣Hsp热激蛋白

Levinthal 疑题讲的是什么?

3、Levinthal 疑题:一个未折叠的蛋白质分子理论上存在数量巨大的构象空间,如果随机搜索所有可能的构象以找到天然构象,即使以非常快的速度,所需的时间也将远远超过实际观察到的蛋Levinthal疑题构象空间随机搜索接下页

Levinthal 疑题如何解决?什么是“累积选择”?

白质折叠所需的时间,然而在实际中蛋白质却能在极短的时间内快速达到其唯一的天然状态。(解决此疑题的根本正是“累积选择”这一方式。所谓累积选择就是在旋转搜索时把正确折叠的那部分结构保留下来。)承接上页Levinthal疑题累积选择蛋白质折叠

章节题库 · A组+B组 共 46 题(C组、D组按你的要求未收录)

A■ 刷入门(A组,一轮复习)

一、选择题选择题

1选择题
蛋白质一级结构的核心定义是()
A. 多肽链的局部主链构象B. 从 N 端至 C 端的氨基酸排列顺序及二硫键位置C. 整条肽链的三维原子排布D. 各亚基的空间排布及相互作用
B
官方解析
一级结构的定义是从 N 端至 C 端的氨基酸排列顺序及二硫键位置。A 描述的是二级结构,C 是三级结构,D 是四级结构。
2选择题
肽键的关键性质是()
A. 完全单键性质,可自由旋转B. 部分双键性质,不可自由旋转C. 由两个巯基脱氢形成D. 仅存在于四级结构中
B
官方解析
肽键 C—N 因共振而具有部分双键性质,不能自由旋转。A 错误(并非完全单键),C 是二硫键的形成方式,D 错误(肽键属于一级结构)。
3选择题
首个被解析一级结构的蛋白质是()
A. 血红蛋白B. 牛胰岛素C. 核糖核酸D. 细胞色素 c
B
官方解析
Sanger 于 1953 年解析了牛胰岛素的一级结构,是首个被测定一级结构的蛋白质;A、C、D 均不符合。
4选择题
蛋白质二级结构中,肽单元包含的原子数是()
A. 4 个B. 5 个C. 6 个D. 7 个
C
官方解析
肽单元由参与肽键的 6 个原子(Cα₁、C、O、N、H、Cα₂)组成,这 6 个原子共处一个刚性平面。
5选择题
α-螺旋中每上升一圈包含的氨基酸残基数是()
A. 2.8 个B. 3.6 个C. 4.2 个D. 5.0 个
B
官方解析
α-螺旋每 3.6 个氨基酸残基上升一圈,螺距 0.54 nm,这是 α-螺旋的核心结构参数。
6选择题
β-折叠的稳定力主要是()
A. 疏水键B. 氢键(相邻肽链间)C. 盐键D. 二硫键
B
官方解析
β-折叠的稳定力是相邻肽链(段)间 C=O 与 N—H 形成的氢键;A 是三级结构的主要维持力,C、D 不是 β-折叠的主要稳定力。
7选择题
蛋白质三级结构的主要维持力是()
A. 肽键B. 氢键C. 疏水键D. 离子键
C
官方解析
三级结构的维持力包括疏水键(主要)、盐键、氢键、范德华力;A 是一级结构的化学键,B、D 只是次要维持力。
8选择题
下列属于纤维状蛋白质的是()
A. 酶B. 抗体C. 胶原蛋白D. 免疫球蛋白
C
官方解析
纤维状蛋白质长轴比短轴长 10 倍以上,如胶原蛋白、角蛋白;A、B、D 均属球状蛋白质。

二、填空题填空题

1填空题
蛋白质一级结构的主要化学键是___,二硫键由两个半胱氨酸的___脱氢形成。
肽键;巯基(—SH)
官方解析
一级结构的主要化学键是肽键,二硫键为次要共价键;二硫键由两个半胱氨酸残基的巯基(—SH)氧化脱氢形成。
2填空题
蛋白质二级结构有___,___,___,___
α-螺旋;β-折叠;β-转角;Ω环
官方解析
二级结构是多肽链局部肽段借氢键盘曲折叠形成的有规则周期性结构,常见形式为 α-螺旋、β-折叠、β-转角、Ω环(另有无规卷曲)。
3填空题
___是由2个或2个以上二级结构肽段组合形成的有序结构
超二级结构
官方解析
超二级结构(模体 motif)由 2 个或 2 个以上二级结构单元通过非共价相互作用组合成能量更低、规则有序的结构,如 αα、ββ、βαβ。
4填空题
_____是蛋白质中独立折叠的功能区域,通常含100-200个氨基酸残基
结构域
官方解析
结构域是多肽链在二级结构或超二级结构基础上形成的局部折叠区,空间上相对独立、紧密成球状,并具有独立功能。
5填空题
蛋白质四级结构是指___,通过___结合。
各亚基的空间排布及亚基间的相互作用;非共价键(氢键、离子键)
官方解析
四级结构描述具有三级结构的各亚基的空间排布及其相互关系,亚基之间靠非共价键(疏水作用、氢键、离子键、范德华力)缔合,而非共价键。
6填空题
稳定蛋白质二级结构的化学键是___
氢键
官方解析
α-螺旋、β-折叠、β-转角均由主链 C=O 与 N—H 之间的规则氢键维持稳定,故稳定二级结构的化学键是氢键。
7填空题
___是参与肽键的6个原子(Cα₁、C、O、N、H、Cα₂)共平面形成刚性结构。
肽单元
官方解析
与肽键关联的 6 个原子构成肽单元(肽基、肽单位),具有刚性平面性质,又称肽平面或酰胺平面。

B■ 刷通关(B组,二轮复习)

一、选择题选择题

1选择题
【单】目前研究蛋白质分子空间结构最常用的方法是()
A. X 光衍射法B. 圆二色性C. 荧光光谱D. 核磁共振
A
官方解析
X 光衍射法测定蛋白质三维晶体结构,是目前研究蛋白质分子空间结构最常用的方法;圆二色性只直接反映二级结构,荧光光谱探测 Trp、Tyr 的微环境及构象变化,核磁共振在原子水平揭示溶液中蛋白质的三维结构。
2选择题
【单】蛋白质分子构象的结构单元是()
A. 肽键B. 二硫键C. 肽键平面D. 氨基酸残基
C
官方解析
蛋白质分子构象(三维结构)的结构单元是肽键平面(肽单元),多肽链的空间构象由相邻肽平面绕 Cα 旋转而产生。
3选择题
【单】维系蛋白质二级结构的化学键是()
A. 肽键B. 二硫键C. 氢键D. 疏水作用
C
官方解析
氢键维系蛋白质二级结构;肽键、二硫键属共价键(一级结构),疏水作用主要稳定三、四级结构。
4选择题
【单】下列哪个因素妨碍蛋白质形成 α-螺旋结构()
A. Pro 的存在B. 多聚 AlaC. 酸性氨基酸和兼性氨基酸交错排列D. Gly-Met-Ser
A
官方解析
Pro、Gly 形成 α-螺旋的倾向性最小,它们的存在限制了 α-螺旋的形成。脯氨酸中的氮原子是刚性环的一部分,不能绕 N—Cα 键旋转,且无取代氢可参与氢键。
5选择题
【单】典型的 α-螺旋是()
A. 2.6₁₀B. 3₁₀C. 3.6₁₃D. 4.0₁₅
C
官方解析
从 N 端出发,氢键由每个肽基的 C=O 与其后第 4 个肽基的 N—H 形成,由氢键封闭形成的环含 13 个原子;每圈 3.6 个残基,故典型 α-螺旋也称 3.6₁₃ 螺旋。
6选择题
【单】一条含有105个氨基酸残基的多肽链,若只存在 α-螺旋,则其长度为()
A. 15.75 nmB. 37.80 nmC. 25.75 nmD. 30.50 nmE. 12.50 nm
A
官方解析
①α-螺旋每 3.6 个残基上升一圈,螺距 0.54 nm;②105 个氨基酸对应的螺圈数 = 105/3.6;③长度 =(105/3.6)×0.54 nm = 15.75 nm。
7选择题
【多】蛋白质的 α-螺旋结构()
A. 多肽链主链骨架 C=O 氧原子与 N—H 氢原子形成氢键B. 每隔 3.6 个氨基酸残基上升 1 圈C. 脯氨酸和甘氨酸对 α 螺旋的形成无影响D. 每个氨基酸残基沿螺旋中心旋转 100°,向上平移 0.15nm
ABD
官方解析
A、B、D 均为 α-螺旋的基本参数(360°/3.6 = 100°,0.54 nm/3.6 = 0.15 nm)。C 错误:肽链中如遇到脯氨酸,α-螺旋就被中断并产生一个“结节”,甘氨酸构象柔性大也不利于 α-螺旋。
8选择题
【单】下列关于 β-折叠层结构的叙述中,正确的是()
A. β-折叠层常呈左手螺旋B. β-折叠层只在两条不同的肽键间形成C. β-折叠层主要靠链内的氢键来稳定D. β-折叠层主要靠链间氢键来稳定E. β-折叠层主要靠链间疏水作用来稳定
D
官方解析
β-折叠层不呈螺旋;β-折叠可由不同肽链或同一肽链的不同肽段形成;它依靠相邻肽链上 >C=O 与 >N—H 形成的链间氢键维持稳定。
9选择题
【单】维系蛋白质四级结构的主要作用力是()
A. 疏水作用力B. 盐键C. 氢键D. 二硫键E. 范德华力
A
官方解析
维持蛋白质四级结构最主要的作用力是疏水作用力,氢键、离子键、范德华力只起辅助作用。
10选择题
【单】蛋白质的三维结构主要取决于()。
A. α 螺旋和 β 折叠B. 肽链中氨基酸的排列顺序C. 肽链中的二硫键D. 肽链中的氢键E. 肽链中的肽键
B
官方解析
蛋白质的一级结构(氨基酸排列顺序)决定其三维结构,其余各项只是三维结构的组成成分或维持力。
11选择题
【多】下列有关蛋白质四级结构的叙述,正确的是()。
A. 由2条或2条以上具有三级结构的多肽链组成B. 胰岛素具有四级结构C. 一条多肽链就是一个亚基D. 蛋白质亚基的排列是对称性的
AD
官方解析
四级结构是指具有三级结构的亚基借非共价力彼此缔合成寡聚蛋白质,由 2 条或 2 条以上具有三级结构的多肽链组成,亚基排列具有对称性。B 错(胰岛素两条链由二硫键共价相连,只有三级结构);C 错(亚基须是具有三级结构的独立折叠单位,并非任意一条多肽链)。
12选择题
【单】以下有关寡聚蛋白的描述中,错误的是()
A. 所有的寡聚蛋白都具有四级结构B. 寡聚蛋白分子中有多个亚基C.寡聚酶也是寡聚蛋白D.寡聚蛋白内的亚基相互间以共价键缔合
D
官方解析
本题选错误项。寡聚蛋白内的亚基相互间以非共价键(疏水作用、氢键、离子键、范德华力)缔合,而不是共价键。

二、判断题判断题

1判断题
肽键中相关的6个原子,无论在二级或三级结构中,一般都处于一个刚性平面内。()
官方解析
与肽键相关的 6 个原子(Cα₁、C、O、N、H、Cα₂)因肽键的部分双键性质而整体处于一个刚性平面内,此即肽平面(酰胺平面)。
2判断题
维持蛋白质二级结构的主要副键是二硫键。()
官方解析
错在把二硫键当成二级结构的主要副键。二硫键与肽键维持的是一级结构;维持二级结构的是氢键(以及离子键、范德华力、疏水相互作用等次级键),其中氢键为主。
3判断题
α-螺旋和 β-折叠都能使蛋白质分子内氢键的数目倾向于最大。()
官方解析
α-螺旋和 β-折叠的作用都是稳定蛋白质二级结构,而氢键是稳定二级结构的主要作用力,故二者都使分子内氢键数目趋于最大(α-螺旋中全部肽键都参与形成氢键)。
4判断题
蛋白质 β-折叠通过侧链间形成氢键而稳定。()
官方解析
错在“侧链间”。β-折叠是通过两条肽链(或同一肽链的不同肽段)主链上 C=O 与 N—H 之间形成氢键而稳定的,与侧链无关。
5判断题
蛋白质的三级结构决定于它的氨基酸顺序。()
官方解析
蛋白质的氨基酸顺序即一级结构,一级结构决定高级结构,故三级结构取决于它的氨基酸顺序。
6判断题
蛋白质的四级结构可以定义为一些特定的三级结构的肽链通过共价键形成的大分子体系的组合。()
官方解析
错在“共价键”。四级结构是具有三级结构的亚基之间借非共价键(疏水作用、氢键、离子键、范德华力)缔合,而不是通过共价键连接。
7判断题
膜蛋白跨膜肽段的二级结构大多是 β-折叠。()
官方解析
错在结构类型。膜蛋白跨膜肽段的二级结构大多是 α-螺旋(跨膜 β-桶只见于少数外膜蛋白)。
8判断题
维持蛋白质三级结构最主要的作用力是氢键。()
官方解析
错在把氢键当作最主要作用力。维持蛋白质三级结构最主要的是疏水作用力,氢键、盐键、范德华力和二硫键只起辅助作用。
9判断题
疏水相互作用是推动蛋白质折叠的主要动力。()
官方解析
疏水相互作用是熵驱动的自发过程,使非极性侧链避开水而聚集形成疏水核,是驱动蛋白质折叠、维持三维结构最主要的作用力。

三、填空题填空题

1填空题
蛋白质肽链的骨架是由 ___ 序列重复排列而成的,组成肽基的 4 个原子和 2 个相邻的 Cα 原子形成多肽主链的()。
—N—Cα—C—;肽平面(酰胺平面)
官方解析
肽链中相邻氨基酸残基被排列成 Cα—C—N—Cα 的共价键隔开,主链骨架即 —N—Cα—C— 的重复;与肽键关联的 6 个原子构成肽基(肽单位),具有刚性平面性质,称肽平面或酰胺平面。〔OCR订正:原文“2 个相邻的 C。原子”系 OCR 误识,应为“Cα 原子”〕
2填空题
蛋白质之所以出现各种内容丰富的构象是()和()键能有不同的程度的转动。
Cα—C;N—Cα
官方解析
多肽主链上只有与 α-碳相连的 Cα—C 和 N—Cα 是纯单键,能自由旋转(二面角 ψ 与 φ),α-碳是两个相邻酰胺平面共用的旋转点,故蛋白质能出现丰富多样的构象。
3填空题
目前研究蛋白质晶体结构的方法主要是()。
X 射线衍射法
官方解析
目前尚无工具能直接观察蛋白质分子中原子的排列,研究蛋白质三维结构的主要成就都来自 X 射线衍射法;此法只能测定晶体结构,故又称 X 射线晶体学。
4填空题
蛋白质中的 α-螺旋几乎都是右手螺旋,每圈螺旋占()个氨基酸残基,( )( )两氨基酸影响 α-螺旋形成。
3.6;Pro(脯氨酸);Gly(甘氨酸)
官方解析
α-螺旋是重复性结构,一个螺圈含 3.6 个氨基酸残基,沿螺旋轴上升 0.54 nm;肽链中遇 Pro、Gly 则不易形成 α-螺旋——Pro 的刚性环影响氢键形成,Gly 侧链柔性大容易转动。
5填空题
测定蛋白质三维结构的主要方法包括()、()和()。
X 射线衍射法;核磁共振;紫外差光谱
官方解析
X 射线衍射法测定蛋白质三维晶体结构;核磁共振在原子水平揭示溶液状态下蛋白质的三维结构;紫外差光谱测定含芳香族、杂环族且在近紫外区有吸收的共轭环系统。此外还有荧光和荧光偏振、电镜三维重构等。
6填空题
蛋白质在体内折叠需要肽基脯氨酰异构酶、二硫键异构酶和()。
分子伴侣
官方解析
肽基脯氨酰异构酶催化 X-Pro 肽键的顺反异构,蛋白质二硫键异构酶帮助二硫键正确配对,分子伴侣则通过防止或消除肽链的错误折叠、提供折叠微环境来提高功能性蛋白的折叠产率(并非加快折叠速度)。

四、大题大题

1问答题
蛋白质变性的原理是什么?引起蛋白质变性的主要因素有哪些?
(1)蛋白质变性的原理:蛋白质在某些物理因素(如热、紫外线照射、高压和表面张力等)或化学因素(如有机溶剂、脲、胍、酸、碱等)的影响下,生物活性丧失,溶解度降低、不对称性增高及其他物理化学常数发生改变,这种过程称为蛋白质变性。蛋白质变性的实质是蛋白质分子中的次级键被破坏,引起天然构象解体;变性不涉及共价键(肽键和二硫键等)的破裂,一级结构仍保持完好。(2)引起蛋白质变性的因素:①物理因素——热、紫外线、高压和表面张力等;②化学因素——有机溶剂、重金属离子、尿素、盐酸胍、去污剂、强酸强碱等。
官方解析
本题的采分点是“次级键被破坏、天然构象解体、一级结构不变”这一实质,以及物理/化学两类因素的分类举例。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §Loss of Protein Structure Results in Loss of Function · 教材 p. 557

Proteins can also be denatured by extremes of pH, by certain miscible organic solvents such as alcohol or acetone, by certain solutes such as urea and guanidine hydrochloride, or by detergents. Each of these denaturing agents represents a relatively mild treatment in the sense that no covalent bonds in the polypeptide chain are broken. Organic solvents, urea, and detergents act primarily by disrupting the hydrophobic aggregation of nonpolar amino acid side chains that produces the stable core of globular proteins; urea also disrupts hydrogen bonds; and extremes of pH alter the net charge on a protein, causing electrostatic repulsion and the disruption of some hydrogen bonding.

极端 pH、某些可与水混溶的有机溶剂(如乙醇或丙酮)、某些溶质(如尿素和盐酸胍)以及去污剂,也都能使蛋白质变性。这些变性剂都属于相对温和的处理,因为它们不断裂多肽链中的任何共价键。有机溶剂、尿素和去污剂主要破坏非极性氨基酸侧链的疏水聚集,而这种聚集正是球状蛋白稳定内核的来源;尿素还破坏氢键;极端 pH 则改变蛋白质的净电荷,引起静电排斥并破坏部分氢键。

教材直接印证中文答案的核心采分点——变性剂"不断裂多肽链中的共价键"(即一级结构完好、只破坏次级键),英文答题用 denaturation、denaturing agents、urea、guanidine hydrochloride、detergents、extremes of pH,并按"破坏疏水内核/破坏氢键/改变净电荷引起静电排斥"分别说明机制。
2问答题
测定蛋白质三维结构有哪些方法?
①X 射线衍射法——测定蛋白质三维晶体的结构;②核磁共振(NMR)——在原子水平揭示蛋白质和其他生物分子的三维结构,可研究处于溶液状态下的蛋白结构,分辨率高并可提供大量动态信息;③紫外光谱——测定蛋白分子中含芳香族和杂环族、在近紫外光区有光吸收能力的共轭环系统;④荧光和荧光偏振——测定 Trp、Tyr 的微环境及蛋白分子构象的变化;⑤圆二色性(CD)——直接反映蛋白质二级结构的改变,可估算蛋白质中 α-螺旋、β-折叠、无规卷曲的含量;⑥拉曼光谱——可用来研究主链构象;⑦冷冻电镜——高精度研究蛋白质结构。
官方解析
答题时按“方法+该方法能测什么”成对写出,七种方法中 X 射线衍射、NMR、CD、冷冻电镜为必答项。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.5 Determination of Protein and Biomolecular Structures · 教材 p. 580

Structural biology is the study of the three-dimensional structures of biomolecules, including proteins, nucleic acids, lipid membranes, and oligosaccharides. Structural biologists combine biochemical approaches with physical tools and computational methods to obtain these structures. Structural biology is extraordinarily powerful for elucidating the relationships between the structure and function of proteins, the molecular basis for enzymatic catalysis and ligand binding, and evolutionary relationships between proteins. Here we focus primarily on three commonly used methods in structural biology: x-ray crystallography, nuclear magnetic resonance (NMR), and cryoelectron microscopy (cryo-EM). Which method a structural biologist uses depends on the system being studied and what information is to be learned. Often structural biologists combine multiple methods to provide a more complete view of function.

结构生物学研究生物分子的三维结构,对象包括蛋白质、核酸、脂膜和寡糖。结构生物学家把生化手段与物理工具、计算方法结合起来,以获得这些结构。在阐明蛋白质结构与功能的关系、酶催化与配体结合的分子基础以及蛋白质之间的进化关系上,结构生物学极为有力。这里我们主要介绍结构生物学中三种常用方法:X 射线晶体学、核磁共振(NMR)和冷冻电子显微术(cryo-EM)。结构生物学家选用哪种方法,取决于所研究的体系以及想获得什么信息。他们还常常联用多种方法,以更完整地认识功能。

教材把 x-ray crystallography(中文答案作"X 射线衍射法")、nuclear magnetic resonance (NMR)、cryo-electron microscopy (cryo-EM) 列为三大主流方法并强调"选哪种取决于研究体系与所需信息",这一句可直接补进答案;圆二色性(circular dichroism)等属补充手段,教材放在 4.2 节单独讲。
3问答题
什么是蛋白质的二级结构?常见的二级结构有哪些?分别有什么特点?
(1)概念:蛋白质的二级结构指多肽链局部肽段借氢键沿一定方向盘曲折叠形成的有规则周期性结构,即该段肽链主链原子或基团的空间排布,不涉及氨基酸残基侧链的定位和与其他肽段的关系。(2)常见形式与特点(维系这些构象稳定的主要是肽链内部和肽链间的氢键):①α-螺旋——二级结构的主要形式之一,常见为右手螺旋(左手螺旋不稳定);从 N 端出发,氢键由每个肽基的 C=O 与 C 端方向第 4 个肽基的 N—H 之间形成,氢键方向与螺旋长轴基本平行;α-螺旋中全部肽键都可形成氢键,以稳固螺旋结构。②β-折叠——折叠片的构象靠一个肽键的羰基氧与同一肽链或相邻肽链另一酰胺氢之间的氢键维持;氢键几乎都垂直于伸展的肽链;肽链可平行排列(走向都是由 N 到 C)或反平行排列(肽链反向排列)。③β-转角——常发生于肽链进行 180° 反转回折的转角上,通常由 4 个氨基酸残基组成,第 1 个残基的羰基氧与第 4 个残基的氨基氢形成氢键使之稳定;第 2 个残基常为脯氨酸;它常作为 β-折叠片段之间的连接区域,对维持 β-片层的整体稳定性至关重要。④Ω 环——形式上可看作 β-转角的延伸,有两个特征:环的长度不超过 16 个氨基酸残基(一般 6~8 个,以 8 残基最多);它改变了肽链的走向,使形成环的首尾两残基之间的距离小于 1 nm。⑤无规卷曲——相对于 α-螺旋等有序结构较为松散和不规则,但大多数既不是随意卷曲也不是完全无规;其区域稳定性较低,可通过与周围 α-螺旋、β-折叠的相互作用来稳定整体折叠。
官方解析
先写定义(强调“局部肽段、氢键、有规则周期性、只涉及主链”),再按 α-螺旋、β-折叠、β-转角、Ω 环、无规卷曲五类分别写特点,是本题的标准答题框架。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.2 Protein Secondary Structure · 教材 p. 492

The term secondary structure refers to any chosen segment of a polypeptide chain and describes the local spatial arrangement of its main-chain atoms, without regard to the positioning of its side chains or its relationship to other segments. A regular secondary structure occurs when each dihedral angle, ϕ and ψ, remains the same or nearly the same throughout the segment.

二级结构这一术语针对多肽链中任意选定的一段,描述该段主链原子的局部空间排布,既不涉及其侧链的定位,也不涉及它与其他肽段的关系。当一段肽链中每个二面角 ϕ 和 ψ 都保持相同或近乎相同时,就形成规则的二级结构。

教材定义与中文答案的"只管主链、不管侧链和肽段间关系"完全对应,并额外给出判据"二面角 ϕ、ψ 沿该段保持恒定即为规则二级结构",英文答题用 secondary structure、local spatial arrangement of main-chain atoms、dihedral angles ϕ and ψ,常见类型写 α helix、β conformation (β sheet)、β turn。
4问答题
有一球状蛋白质,在 pH7 的水溶液中能折叠成一定的空间结构。通常非极性氨基酸侧链位于分子内部形成疏水核,极性氨基酸侧链位于分子外部形成亲水面。(1)Val、Pro、Phe、Asp、Lys、Ile 和 His 中哪些氨基酸侧链位于分子内部?哪些氨基酸侧链位于分子外部?(2)为什么球状蛋白质分子内部和外部都可发现 Gly 和 Ala?(3)虽然 Ser、Thr、Asn 和 Gln 是极性的,为什么它们位于球状蛋白质的分子内部?(4)在球状蛋白质分子的内部还是外部能找到 Cys(半胱氨酸),为什么?
(1)因为 Val、Pro、Phe 和 Ile 是非极性氨基酸,所以它们的侧链位于分子内部;因为 Asp、Lys 和 His 是极性氨基酸,所以它们的侧链位于分子外部。(2)因为 Gly 的侧链是 —H,Ala 的侧链是 —CH₃,它们的侧链都比较小、疏水性不强,所以既能在球状蛋白质的分子内部,也能在外部。(3)因为 Ser、Thr、Asn 和 Gln 在 pH=7 时有不带电荷的极性侧链,它们能参与内部氢键的形成,氢键中和了它们的极性,所以它们可位于球状蛋白质分子内部。(4)在球状蛋白质的内部找到 Cys,因为两个 Cys 时常形成二硫键,这样就中和了 Cys 的极性。
官方解析
本题考查“极性/非极性侧链的内外分布”规律及其三个例外:小侧链(Gly、Ala)内外皆可、不带电极性侧链可靠内部氢键中和极性、Cys 靠形成二硫键中和极性。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §Polar Groups Contribute Hydrogen Bonds and Ion Pairs to Protein Folding · 教材 p. 483

The hydrophobic effect is clearly important in stabilizing conformation; the interior of a structured protein is generally a densely packed core of hydrophobic amino acid side chains. It is also important that any polar or charged groups in the protein interior have suitable partners for hydrogen bonding or ionic interactions.

疏水效应对稳定构象显然很重要;结构化蛋白质的内部,一般是疏水氨基酸侧链紧密堆积而成的内核。同样重要的是,位于蛋白质内部的任何极性基团或带电基团,都必须有合适的配对者来形成氢键或离子相互作用。

这正是第(3)(4)问的教材依据——极性侧链要埋进疏水内核,前提是在内部找到氢键或离子相互作用的配对者(Cys 则以二硫键实现),英文答题用 hydrophobic effect、densely packed core of hydrophobic side chains、buried polar groups、suitable hydrogen-bonding partners;教材 p. 482 另点名 Leu、Ile、Val、Phe、Trp 是最常埋在内部的疏水侧链。

历年真题 真题资料全量筛查 · 命中 56 题

【生化真题】【来源A《生化真题》完整扫描说明】逐页通读 PaddleOCR 结果全部 57 页(华中农业大学 2007—2026 年共 20 套真题),先用「螺旋/折叠/构象/构型/变性/复性/结构域/模体/锌指/亚基/四级结构/三级结构/二级结构/超二级/拉氏/肽平面/疏水/球状蛋白/朊/PrP/冷冻电镜/晶体/核磁/伴侣/Hsp/跨膜/膜蛋白/二硫键/氢键/空间结构/高级结构/三维结构/转角/无规/圆二色/结构预测/胶原/角蛋白/羟脯氨酸/helix/domain/zinc」等关键词定位,再逐条核对上下文,最后整卷通读兜底。共命中第三章题目 68 道,按题型拆分为 8 个文件:exam_bio_ch3_1a(选择题8)、1b(选择题7)、1c(判断题11)、1d(判断题10)、1e(名词解释8)、1f(名词解释8)、1g(填空题5,本章填空真题仅此5道,未凑够8题)、1h(问答/简答/论述11)。【答案来源约定】来源A《生化真题》原卷不附答案;凡同题在《生化真题狂背》中带有「【参考答案】」的,answer 直接抄该原文并标 answer_source=真题资料原答案;其余依《27生化高分笔记》第三章(page_0021~page_0029)补写,标「据高分笔记整理」。【明确排除的边界题(逐条列名)】① 归第四章(蛋白质的功能):2010判断20「肌红蛋白具有别构效应」、2017问答1「二磷酸甘油酸(BPG)是如何调节血红蛋白运氧功能的」、2007简答3「结合肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线…氧的转运」、2025判断3「血红蛋白与氧气结合具有协同效应…一氧化碳」。② 归第五章(分离纯化与鉴定/蛋白质性质):2007单选10「疏水吸附层析」、2007单选13 与 2010单选17「双缩脲反应测定含量」、2007单选24「SDS-PAGE 用什么还原二硫键」、2008填空5「测定蛋白质相对分子量的方法」、2009单选9「哪种测蛋白含量的方法需要完整肽键」、2010问答1「蛋白质a、b 在 PAGE 与 SDS-PAGE 的电泳结果」、2012判断6「等电点时溶解度最大」、2012判断8 与 2024判断7「凝胶过滤/SDS-PAGE 迁移次序」、2014填空9「保持蛋白质胶体溶液稳定的因素」、2015问答4「SDS-PAGE 测分子量原理」、2017填空8「测定蛋白质浓度的方法」、2021简答1「蛋白质双向电泳原理和应用」、2023问答9「列举三种蛋白质纯化方法」、2024单选3「pI 为5、pH6.0 时电泳方向」、2025名词2「Isoelectric focusing」、2025判断4「凝胶过滤与 SDS-PAGE 的分子筛效应」、2026判断2「SDS-PAGE 可准确测定天然蛋白质分子量」。③ 归第二章(氨基酸与一级结构):2007判断23、2011判断3、2014判断8、2018判断3「个别/任何一个氨基酸替换是否改变功能」、2008简答2 与 2024判断8 与 2025单选7「自然发生的氨基酸替换(Ser/Trp/Ile-Leu)」、2011单选6 及 2013/2016/2017/2018 同题「在蛋白质一级结构测定时确定二硫键位置用对角线电泳」、2015判断7「镰刀型红细胞贫血病」、2019简答5「Ser 在蛋白质中的重要作用」、2020名词1「同源蛋白质」、2024单选4「侧链 pKa 近生理 pH」、2025判断2「苏氨酸羟基形成氢键」、2026单选3「侧链可同时作氢键供体和受体」。④ 归酶章:2007判断18「酶活性部位残基在一级结构上相距很远、折叠后靠近」。⑤ 归蛋白质合成/翻译后加工:2017判断2「胰岛素先合成A、B链再以-S-S-相连」、2023问答3「多肽合成后的修饰反应」。⑥ 归蛋白质工程:2020名词6/2021名词2「蛋白质工程」、2016单选3 与 2018单选20「基因定点突变改造蛋白质属何种工程」。【存疑】2011年卷「四、解释概念(每题3分,共30分)」在 OCR 中只有标题、条目全部缺失(原卷此处可能扫描丢失),若其中含本章名词则有漏收风险;2023年卷选择/填空/判断三大题在原资料中仅注明「基本原题,较为简单」而未列题干,无法收录。 | 【生化真题】接 exam_bio_ch3_1a:选择题第二批(完整扫描说明与排除清单见 1a)。 | 【生化真题】接 exam_bio_ch3_1a:判断题第一批(完整扫描说明与排除清单见 1a)。 | 【生化真题】接 exam_bio_ch3_1a:判断题第二批(完整扫描说明与排除清单见 1a)。 | 【生化真题】接 exam_bio_ch3_1a:名词解释(含「翻译出下列名词或缩写的中文全称」)第一批(完整扫描说明与排除清单见 1a)。 | 【生化真题】接 exam_bio_ch3_1a:名词解释第二批(完整扫描说明与排除清单见 1a)。 | 【生化真题】接 exam_bio_ch3_1a:填空题(完整扫描说明与排除清单见 1a)。说明:来源A全部 20 套真题中,属于第三章的填空题仅下列 5 道(其余填空多为核酸变性、蛋白质含量/分子量测定、氨基酸等电点等,已按章界排除),故本文件不足 8 题。 | 【生化真题】接 exam_bio_ch3_1a:简答/问答/论述题(完整扫描说明与排除清单见 1a)。 | 【生化真题狂背】【来源B《生化真题狂背》完整扫描说明】逐页通读 PaddleOCR 结果全部 107 页(全书按 18 个篇章重排华中农业大学 2007—2025 年真题,每题附【参考答案】,名词解释正文即答案)。第三章相关内容主要集中在「第一篇章 蛋白质」(p2~p17),另用关键词全书兜底检索,在其他篇章追加命中:第三篇章 糖类 p29「构型与构象」1 道;第四篇章 脂质 p31 膜蛋白 2 道;第十四篇章 DNA复制 p97「hsp70」1 道;第十六篇章 蛋白质合成 p91「分子伴侣」名词 1 道、p93 判断 1 道;第十七篇章 基因表达调控 p96「zinc finger」名词 1 道、p76 及 p99 锌指判断题;第十八篇章 p107「氢键在维持生物大分子空间结构中的作用」大题 1 道。共命中第三章题目 53 道,按题型拆分为 7 个文件:exam_bio_ch3_2a(名词解释9)、2b(选择题8)、2c(选择题7)、2d(判断题9)、2e(判断题8)、2f(填空题4,本章填空真题仅此4道,未凑够8题)、2g(问答/论述8)。【答案来源约定】本资料自带答案,answer 一律照抄【参考答案】原文或名词解释正文,answer_source=真题资料原答案;仅个别 OCR 缺答案者按《27生化高分笔记》第三章补,标「据高分笔记整理」。【明确排除的边界题(逐条列名)】① 归第四章:第一篇章名词6「别构效应」、名词12「抗原决定簇」、小题37「肌红蛋白具有别构效应」、大题11「BPG 如何调节血红蛋白运氧功能」、大题20「结合肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线…」。② 归第五章:名词1「two-dimensional electrophoresis」、名词4「affinity chromatography」、名词7「Western 印迹」、名词10「盐析」、名词14「等电聚焦电泳」,小题3/27/34「双缩脲反应」、小题5「SDS-PAGE 还原二硫键」、小题7「疏水吸附层析」、小题24「测定蛋白质相对分子量的方法」、小题65「保持蛋白质胶体溶液稳定的因素」、小题93「测定蛋白质浓度的方法」、小题104「SDS-PAGE 与凝胶过滤的迁移次序」、小题107「pI 5、pH6.0 电泳方向」,大题4「列举三种蛋白质纯化的方法」、大题5「蛋白质组学」、大题6「蛋白质双向电泳」、大题13「SDS-PAGE 测分子量」、大题14「纯化被污染的酶」、大题17「蛋白质a、b 的 PAGE/SDS-PAGE 结果」、大题21「凝胶过滤层析」。③ 归第二章:名词3「nonessential amino acid」、名词11「同源蛋白质」、名词15「生物活性肽」,小题9/40/66/100「氨基酸替换是否改变功能」、小题44/63/86/97「一级结构测定中确定二硫键位置」、小题46/72「等电点计算」、小题50/51「肽链末端 pKa」、小题53「等电点时溶解度」、小题57「无旋光性的氨基酸」、小题70「摩尔吸光系数最大的氨基酸」、小题74「氨基羧基氨基酸的 pI」、小题75「镰刀型红细胞贫血病」、小题79/98「生理 pH 下带电情况」、小题80「天然蛋白质中不存在的氨基酸」、小题103「280 nm 紫外吸收」、小题105/108/115「Ser/Trp 替换」、小题106「糖苷化位点」、小题109「侧链 pKa 近生理 pH」、小题117「苏氨酸羟基形成氢键」,大题2「三肽电泳分离」、大题10「Ser 在蛋白质中的重要作用」、大题16「谷氨酸等电点」、大题18「自然发生的氨基酸替换」。④ 归酶章:第二篇章小题3「酶活性部位残基折叠后靠近」、小题53「酶复合体与核糖体亚基」(后者已在来源A按四级结构「亚基」概念收录,此处为避免重复不再重复收)。⑤ 归蛋白质工程:第十七篇章名词3「蛋白质工程」。⑥ 归蛋白质合成/翻译后加工:小题91/95「胰岛素先合成A、B链再以-S-S-相连」。【存疑】p10 第 102 题在 OCR 中题干整条丢失、仅存「【参考答案】α一螺旋」,位于 2018 年题与 2024 年题之间,无法判定原题干与年份,故未收录,需核对原书 p10 补齐。 | 【生化真题狂背】接 exam_bio_ch3_2a:选择题第一批(完整扫描说明与排除清单见 2a)。 | 【生化真题狂背】接 exam_bio_ch3_2a:选择题第二批(完整扫描说明与排除清单见 2a)。 | 【生化真题狂背】接 exam_bio_ch3_2a:判断题第一批(完整扫描说明与排除清单见 2a)。 | 【生化真题狂背】接 exam_bio_ch3_2a:判断题第二批(完整扫描说明与排除清单见 2a)。 | 【生化真题狂背】接 exam_bio_ch3_2a:填空题(完整扫描说明与排除清单见 2a)。说明:本资料收录的填空真题中属于第三章的仅下列 4 道,故本文件不足 8 题。 | 【生化真题狂背】接 exam_bio_ch3_2a:大题(简答/问答/论述)(完整扫描说明与排除清单见 2a)。本资料「三、华中农历年真题大题背诵」栏目正文即标准答案,故 answer 全部照抄原文。

名词解释12 题

1名词解释2007 · 华中农业大学 · 生化真题 p4;生化真题狂背 p96考点五 超二级结构与结构域——锌指模体
zinc finger
是一种蛋白质中常见的 DNA 结合结构域[定义]。重复的锌指结构都是以锌将一个α螺旋与一个反向平行β片层的基部以锌原子为中心,通过与一对半胱氨酸和一对组氨酸之间形成配位键相连接,锌指环上突出的赖氨酸、精氨酸参与 DNA 的结合[特点]。锌指结构能够与 DNA 深沟中的碱基对形成特异的氢键,从而识别并结合到 DNA 的特定序列上。它的多样性使得它能够识别不同的 DNA 序列,从而在基因表达的调控中发挥重要作用[功能]
真题资料原答案
锌指是「一段α-螺旋 + 一段反平行β-折叠 + 一个 Zn²⁺」构成的小型模体,属超二级结构层次;答题按「定义—配位方式—识别 DNA—意义」四步展开即可。
2名词解释2008 · 华中农业大学 · 生化真题 p9;生化真题狂背 p2考点六 球状蛋白与三级结构——三级结构定义
protein tertiary structure
指多肽链在二级结构、超二级结构或结构域基础上因序列相隔较远氨基酸残基侧链的相互作用而形成的进一步、范围更广的盘曲折叠,是包括多肽链主、侧链所有原子或基团在内的整体空间排布[定义]。通常由多个二级结构单元通过非共价相互作用及二硫键连接而成[特点]。它是蛋白质执行其生物学功能的关键,决定了蛋白质的形状和活性位点的构型[功能]
真题资料原答案
答题要点:范围更广的盘曲折叠、包括全部原子的空间排布、靠非共价力(以疏水相互作用为主)加二硫键维持、由一级结构决定。
教材原文对照2 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Protein Tertiary and Quaternary Structures · 教材 p. 514

The overall three-dimensional arrangement of all atoms in a protein is referred to as the protein’s tertiary structure. Whereas the term “secondary structure” refers to the spatial arrangement of amino acid residues that are adjacent in a segment of a polypeptide, tertiary structure includes longer-range aspects of amino acid sequence.

蛋白质中全部原子的总体三维排布,称为该蛋白质的三级结构。「二级结构」一词指多肽链某一段中彼此相邻的氨基酸残基的空间排布;三级结构则涵盖氨基酸序列上更长程的方面。

答题时三级结构的标准表述是 the overall three-dimensional arrangement of all atoms in a protein;教材的关键词是「长程(longer-range)」——三级结构管的是序列上相距很远的残基之间的关系,比中文答案的「盘曲折叠」更能点题。
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Protein Tertiary and Quaternary Structures · 教材 p. 514

Amino acids that are far apart in the polypeptide sequence and are in different types of secondary structure may interact within the completely folded structure of a protein. Interacting segments of polypeptide chains are held in their characteristic tertiary positions by several kinds of weak interactions (and sometimes by covalent bonds such as disulfide cross-links) between the segments. Some proteins contain two or more separate polypeptide chains, or subunits, which may be identical or different. The arrangement of these protein subunits in three-dimensional complexes constitutes quaternary structure.

在多肽序列上相距很远、又处于不同类型二级结构中的氨基酸,可以在蛋白质完全折叠后的结构里发生相互作用。多肽链中互相作用的各段,靠若干种弱相互作用(有时还靠二硫交联这类共价键)维持在各自特有的三级结构位置上。有些蛋白质含两条或多条独立的多肽链,即亚基,它们可以相同也可以不同。这些亚基在三维复合物中的排布方式,构成四级结构。

维持三级结构的力,英文写 several kinds of weak interactions ... and sometimes covalent bonds such as disulfide cross-links。注意教材把二硫键归为共价交联,不算弱相互作用;亚基写 subunits,四级结构写 quaternary structure。
3名词解释考过 5 次2009、2014、2017、2018、2020 · 华中农业大学 · 生化真题 p12;生化真题狂背 p2;生化真题狂背 p10考点五 超二级结构与结构域——超二级结构(模体)定义
Super secondary structure
也称之模体。指在蛋白质中由两个或多个二级结构元素通过非共价相互作用形成的更大的结构单元[定义],这些组合体彼此相互作用,形成种类有限且能量更低、结构规则的二级结构组合[特点]。超二级结构通常包括αα、ββ、βαβ等[举例]
真题资料原答案
举例可再补:αα 左手螺旋(卷曲螺旋)、βαβ、ββ(含β夹、β曲折、希腊钥匙),以及螺旋-转角-螺旋、锌指、亮氨酸拉链等 DNA 结合模体。
教材原文对照3 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Globular Proteins Have a Variety of Tertiary Structures · 教材 p. 535

a recognizable folding pattern involving two or more elements of secondary structure and the connection(s) between them. A motif can be very simple, such as two elements of secondary structure folded against each other, and may represent only a small part of a protein. An example is a β-α-β loop (Fig. 4-16a). A motif can also be a very elaborate structure involving scores of protein segments folded together, such as the β barrel (Fig. 4-16b). In some cases, a single large motif may comprise the entire protein.

(模体或折叠就是)一种可辨认的折叠模式,由两个或多个二级结构元件以及它们之间的连接构成。模体可以很简单,例如两个二级结构元件互相折叠靠在一起,只占蛋白质的一小部分,β-α-β 环即是一例(图 4-16a)。模体也可以是很复杂的结构,由几十段肽链折叠在一起,例如 β 桶(图 4-16b)。在某些情况下,单个大模体就构成整个蛋白质。

中文「超二级结构」在教材里对应 motif(模体)或 fold(折叠);本句原文以 "A motif or fold is" 开头,被分页打断,此处从后半句起截。答题写 a recognizable folding pattern involving two or more elements of secondary structure and the connection(s) between them 比「两个以上二级结构的组合」规范。
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Protein Motifs Are the Basis for Protein Structural Classification · 教材 p. 546

The number of folding patterns is not infinite. Among the tens of thousands of distinct protein structures archived in the PDB, only about 1,400 different folds or motifs are classified by the SCOP2 database. Given the many years of progress in structural biology, new motifs are now discovered only rarely. Many examples of recurring domain or motif structures are available, and these reveal that protein tertiary structure is more reliably conserved than amino acid sequence.

折叠模式的种类并非无限。在 PDB 收录的数万个不同蛋白质结构中,SCOP2 数据库只归类出约 1400 种不同的折叠或模体。经过结构生物学多年的进展,如今很少再发现新的模体。反复出现的结构域或模体结构已有大量实例,它们表明蛋白质的三级结构比氨基酸序列保守得更可靠。

中文答案说超二级结构「种类有限」,教材给了确切数字——SCOP2 归类出约 1,400 种 folds or motifs;答题主句可用 the number of folding patterns is not infinite,再补一句 protein tertiary structure is more reliably conserved than amino acid sequence。
Lehninger 8e Ch.4 · SUMMARY 4.3 Protein Tertiary and Quaternary Structures · 教材 p. 551

The complex structures of globular proteins can be analyzed by examination of folding patterns, called motifs or folds. The many thousands of known protein structures are generally assembled from a repertoire of only a few hundred motifs. Domains are regions of a polypeptide chain that can fold stably and independently.

球状蛋白质的复杂结构,可以通过考察折叠模式来分析,这些折叠模式称为模体或折叠。已知的成千上万个蛋白质结构,一般都由仅仅几百种模体组装而成。结构域则是多肽链中能够稳定而独立地折叠的区域。

「超二级结构」译回英文用 motif 或 fold(教材两词常互换,fold 多指更复杂的折叠模式);「结构域」是 domain,二者不可混用。
4名词解释考过 2 次2012、2023 · 华中农业大学 · 生化真题 p21;生化真题 p49;生化真题狂背 p2考点五 超二级结构与结构域——结构域定义与分类
结构域
指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区,是在空间相对独立的紧密球状实体,它被认为是球状蛋白质的独立折叠单位[定义]。最常见的结构域含序列上连续的100~200个氨基酸残基[特点],结构域可以分为全α类、全β类、α/β类、α+β类、富含金属或二硫键的结构域等[分类]
真题资料原答案
补充要点:结构域一般承担独立的生物学功能,结构域之间的裂缝常是酶的活性部位与底物出入口;结构域作为折叠、结构、功能单位,通过遗传复制和重排推动蛋白质进化。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Globular Proteins Have a Variety of Tertiary Structures · 教材 p. 536

The second term for describing structural patterns is domain. A domain, as defined by Jane Richardson in 1981, is a part of a polypeptide chain that is independently stable or could undergo movements as a single entity with respect to the entire protein.

描述结构模式的第二个术语是结构域。按 Jane Richardson 1981 年的定义,结构域是多肽链中的一部分,它能够独立稳定存在,或者能够作为一个整体相对于整个蛋白质发生运动。

结构域英文写 domain。教材定义抓两点——independently stable、could undergo movements as a single entity;中文答案里「100~200 个残基的紧密球状实体」只是常见规模,不是定义本身。
5名词解释考过 4 次2014、2017、2018、2020 · 华中农业大学 · 生化真题 p27;生化真题 p39;生化真题 p43;生化真题 p46考点五 超二级结构与结构域
超二级结构
也称之模体。指在蛋白质中由两个或多个二级结构元素通过非共价相互作用形成的更大的结构单元[定义],这些组合体彼此相互作用,形成种类有限且能量更低、结构规则的二级结构组合[特点]。超二级结构通常包括αα、ββ、βαβ等[举例]
真题资料原答案
本词条在 2009、2014、2017、2018、2020 五年反复考查,属必背名词。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Globular Proteins Have a Variety of Tertiary Structures · 教材 p. 536

We have already encountered a well-studied motif, the coiled coil of α-keratin, which is also found in some other proteins. The distinctive arrangement of eight α helices in myoglobin is replicated in all globins and is called the globin fold. Note that a motif is not a hierarchical structural element falling between secondary and tertiary structure. It is simply a folding pattern.

我们前面已经遇到过一个研究得很透彻的模体——α-角蛋白的卷曲螺旋,它也出现在另外一些蛋白质中。肌红蛋白中八段 α 螺旋的独特排布方式在所有珠蛋白里重复出现,被称为珠蛋白折叠。要注意:模体并不是介于二级结构与三级结构之间的层级结构单元,它只是一种折叠模式。

教材在此直接校正了国内教材的层级说法:motif 不是「二级结构与三级结构之间的一个层次」,只是 a folding pattern。答题可举 coiled coil(卷曲螺旋)与 globin fold(珠蛋白折叠)两个教材原型例子。
6名词解释2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p32;生化真题狂背 p2考点一 三维结构概述——二面角 φ/ψ 与拉氏图
拉氏构象图 (Ramachandran 图)
根据非共价键合原子之间的最小接触距离,确定哪些 Cα 的成对二面角(φ,ψ)所规定的两个相邻肽基的构象是被允许的,哪些是不允许的,并在 φ(横坐标)对 ψ(纵坐标)所作的 φ-ψ 图上标出,此图称为拉氏构象图[定义]。拉氏图不仅对蛋白质的构象研究起到了简化作用,而且对判断所得蛋白质结构模型的正、误也有重要意义[意义]
真题资料原答案
φ 为绕 N—Cα 键旋转的角度,ψ 为绕 Cα—C 键旋转的角度;因空间位阻的限制,二面角不能任意取值,α-螺旋区、β-折叠区分别落在图上特定的允许区。
教材原文对照2 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.2 Common Secondary Structures Have Characteristic Dihedral Angles · 教材 p. 508

In a Ramachandran plot, the dihedral angles that define the α helix and the β conformation fall within a relatively restricted range of sterically allowed structures (Fig. 4-8a). Most values of ϕ and ψ taken from known protein structures fall into the expected regions, with high concentrations near the α helix and β conformation values, as predicted (Fig. 4-8b). The only amino acid residue often found in a conformation outside these regions is glycine. Because its side chain is small, a Gly residue can take part in many conformations that are sterically forbidden for other amino acids.

在拉氏图中,规定 α 螺旋和 β 构象的那些二面角,落在空间位阻允许的一个相对狭窄的范围内(图 4-8a)。取自已知蛋白质结构的绝大多数 φ、ψ 数值都落在预期区域内,并如预测的那样在 α 螺旋和 β 构象对应数值附近高度集中(图 4-8b)。唯一经常出现在这些区域之外的氨基酸残基是甘氨酸。甘氨酸侧链很小,因此能采取许多对其他氨基酸而言因空间位阻而被禁止的构象。

英文写 Ramachandran plot;「允许/不允许」用 sterically allowed / sterically forbidden。教材补了一个中文答案没写的关键点:Gly 是唯一常落在允许区之外的残基。
Lehninger 8e Ch.4 · SUMMARY 4.2 Protein Secondary Structure · 教材 p. 512

The Ramachandran plot is a visual description of the combinations of ϕ and ψ dihedral angles that are permitted in a peptide backbone and those that are not permitted due to steric constraints. Dihedral angles that define the α helix and the β conformation are found only within certain regions of the plot.

拉氏图直观地描述了肽链主链上允许存在的 φ、ψ 二面角组合,以及因空间位阻而不允许存在的组合。规定 α 螺旋和 β 构象的那些二面角,只出现在图中特定的区域内。

中文答案里「判断结构模型正误」对应教材原句 often used to test the quality of three-dimensional protein structures(p. 507–508);名词解释答英文时写 a visual description of the combinations of φ and ψ dihedral angles that are permitted in a peptide backbone 即可。
7名词解释2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p32考点九 蛋白质折叠病——朊病毒(构象病、淀粉样聚集)
将下列专业名词或缩写翻译成中文:PrP
朊病毒蛋白
真题资料原答案
PrP 有正常的细胞型 PrPᶜ(富含α-螺旋)和致病型 PrPˢᶜ(富含β-折叠)两种构象。二者一级结构相同而空间构象不同,PrPˢᶜ 可诱导 PrPᶜ 发生构象转变并聚集成淀粉样纤维,是「蛋白质折叠病」的典型例证。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · BOX 4-4 MEDICINE: Death by Misfolding — The Prion Diseases · 教材 p. 576

Prion protein is a normal constituent of brain tissue in all mammals. Its role is not known in detail, but it may have a molecular signaling function. Strains of mice lacking the gene for PrP (and thus the protein itself) suffer no obvious ill effects. Illness occurs only when the normal cellular PrP, or PrPC, occurs in an altered conformation called PrPSc (Sc denotes scrapie). The structure of PrPC has two α helices. The structure of PrPSc is very different, with much of the structure converted to amyloidlike β sheets (Fig. 2).

朊病毒蛋白是所有哺乳动物脑组织的正常成分。它的作用尚不清楚,但可能有分子信号功能。缺失 PrP 基因(因而也没有该蛋白)的小鼠品系并无明显不良反应。只有当正常的细胞型 PrP(即 PrPC)呈现一种称为 PrPSc 的改变了的构象时,疾病才发生(Sc 指羊瘙痒病 scrapie)。PrPC 的结构含两段 α 螺旋;PrPSc 的结构则大不相同,其中大部分转变成类淀粉样的 β 折叠片(图 2)。

PrP = prion protein(朊病毒蛋白)。答题必须区分 PrPC(cellular,正常型)与 PrPSc(scrapie,致病型),核心变化用 α helices → amyloidlike β sheets 表述。
9名词解释2015 · 华中农业大学 · 生化真题狂背 p10考点九 蛋白质折叠病——朊病毒与淀粉样聚集
PrP(英文缩写翻译成中文)
朊病毒蛋白
真题资料原答案
PrPᶜ(正常细胞型,富含α-螺旋)与 PrPˢᶜ(致病型,富含β-折叠)一级结构完全相同而空间构象不同,PrPˢᶜ 能诱导 PrPᶜ 发生构象转换并聚集成淀粉样纤维致病,是「蛋白质折叠病/构象病」的经典范例。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · BOX 4-4 MEDICINE: Death by Misfolding — The Prion Diseases · 教材 p. 575

A misfolded brain protein seems to be the causative agent of several rare degenerative brain diseases in mammals. Perhaps the best known of these is bovine spongiform encephalopathy (BSE; also known as mad cow disease). Related diseases include kuru and Creutzfeldt-Jakob disease in humans, scrapie in sheep, and chronic wasting disease in deer and elk. These diseases are also referred to as spongiform encephalopathies, because the diseased brain frequently becomes riddled with holes (Fig. 1).

一种错误折叠的脑蛋白,似乎是哺乳动物几种罕见脑退行性疾病的病因。其中最有名的是牛海绵状脑病(BSE,即疯牛病)。相关疾病还包括人的库鲁病和克-雅病、羊的瘙痒病,以及鹿和麋鹿的慢性消耗病。这些疾病也称为海绵状脑病,因为患病的脑常常布满空洞(图 1)。

PrP 即 prion protein(朊病毒蛋白),prion 一词由 proteinaceous infectious 缩合而来;这类病统称 spongiform encephalopathies(海绵状脑病),关键机制是 misfolding 而非核酸。
8名词解释2016 · 华中农业大学 · 生化真题 p35考点三 二级结构——α-螺旋
将下列专业名词或缩写翻译成中文:α-helix
α-螺旋
据高分笔记整理
α-螺旋是蛋白质中最常见、最典型、含量最丰富的二级结构元件:每圈 3.6 个残基,螺距 0.54 nm,每残基绕轴旋转 100°、沿轴上升 0.15 nm,侧链伸向螺旋外侧,右手螺旋最稳定,氢键几乎平行于螺旋轴。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.2 The α Helix Is a Common Protein Secondary Structure · 教材 p. 493

It is a helical structure, and Pauling and Corey called it the α helix (Fig. 4-3). In this structure, the polypeptide backbone is tightly wound around an imaginary axis drawn longitudinally through the middle of the helix, and the R groups of the amino acid residues protrude outward from the helical backbone (Fig. 4-3b, c). The repeating unit is a single turn of the helix, which extends about 5.4 Å along the long axis, slightly greater than the periodicity that Astbury observed on x-ray analysis of hair keratin.

这是一种螺旋结构,鲍林和科里称之为 α 螺旋(图 4-3)。在该结构中,多肽主链紧紧缠绕在一条纵向贯穿螺旋中央的假想轴上,氨基酸残基的 R 基则从螺旋主链向外伸出(图 4-3b、c)。重复单位是螺旋的一圈,沿长轴延伸约 5.4 Å,略大于阿斯特伯里用 X 射线分析毛发角蛋白时观察到的周期。

α-helix 即 α 螺旋。答题固定要点:the repeating unit is a single turn of the helix,约 5.4 Å、3.6 residues per turn,R groups protrude outward from the helical backbone。
9名词解释考过 2 次2017、2024 · 华中农业大学 · 生化真题 p39;生化真题 p51;生化真题狂背 p91考点九 折叠——分子伴侣(Hsp70/GroEL-GroES)
分子伴侣
细胞中一类能识别肽链的非天然构象,通过与疏水肽段“结合和释放”发挥功能的保守蛋白质,需要消耗 ATP[定义]。它不直接参与蛋白质的最终结构形成,而是帮助蛋白质正确折叠,防止错误折叠,并协助蛋白质分子的装配[作用]。分子伴侣主要包括 Hsp70 家族和伴侣蛋白家族[分类]
真题资料原答案
注意两个易错点:分子伴侣是「防止不正确折叠」而非「促进正确折叠」,它提高的是功能性蛋白的折叠产率而非折叠速率;本身不出现在最终产物中。伴侣蛋白家族的代表是大肠杆菌 GroEL-GroES 系统。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.4 Some Proteins Undergo Assisted Folding · 教材 p. 566

Not all proteins fold spontaneously as they are synthesized in the cell. Folding for many proteins requires chaperones, proteins that interact with partially folded or improperly folded polypeptides, facilitating correct folding pathways or providing microenvironments in which folding can occur. Several types of molecular chaperones are found in organisms ranging from bacteria to humans. Two major families of chaperones, both well studied, are the Hsp70 family and the chaperonins.

并非所有蛋白质在细胞内合成时都能自发折叠。许多蛋白质的折叠需要分子伴侣——这类蛋白质与部分折叠或错误折叠的多肽相互作用,促成正确的折叠途径,或提供可供折叠进行的微环境。从细菌到人的各类生物中都发现了几种类型的分子伴侣。研究得比较透彻的两大家族是 Hsp70 家族和伴侣蛋白(chaperonins)。

分子伴侣 = chaperone。答题直接用教材定义 proteins that interact with partially folded or improperly folded polypeptides, facilitating correct folding pathways or providing microenvironments in which folding can occur。注意 chaperonin(伴侣蛋白,如 GroEL/GroES)是 chaperone 下的一个家族,两词不可混用。
14名词解释2023 · 华中农业大学 · 生化真题 p49;生化真题狂背 p3考点九 变性——变性的定义与本质
蛋白质变性
指天然蛋白质分子在某些物理因素如热、紫外线照射等或化学因素如有机溶剂、脲等影响时,生物活性丧失,溶解度降低、不对称性增高及其他物理化学常数发生改变的过程[定义]。其实质是蛋白质分子中的次级键被破坏,引起天然构象解体。变性不涉及共价键的破裂,一级结构仍保持完好[特点]
真题资料原答案
变性四大现象:①生物活性丧失(主要特征)②侧链基团暴露 ③物理化学性质改变(黏度升高、溶解度降低、紫外吸收与旋光改变)④更易被蛋白酶水解。最早提出蛋白质变性学说的是我国生物化学家吴宪。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.4 Loss of Protein Structure Results in Loss of Function · 教材 p. 555

Protein structures have evolved to function in particular cellular or extracellular environments. Conditions different from these environments can result in protein structural changes, large and small. A loss of three-dimensional structure sufficient to cause loss of function is called denaturation. The denatured state does not necessarily equate with complete unfolding of the protein and randomization of conformation. Under most conditions, denatured proteins exist in a set of partially folded states.

蛋白质的结构在进化中形成,以便在特定的细胞内或细胞外环境中行使功能。条件一旦偏离这些环境,就会引起蛋白质结构或大或小的改变。三维结构的丧失达到足以引起功能丧失的程度,就称为变性。变性状态并不一定等同于蛋白质完全去折叠、构象完全随机化。在大多数条件下,变性的蛋白质以一组部分折叠状态存在。

变性 = denaturation。教材定义只强调「三维结构丧失到足以丧失功能」,并特别提醒变性≠完全去折叠——答题补一句 denatured proteins exist in a set of partially folded states,比中文的「天然构象解体」更准确。
16名词解释2026 · 华中农业大学 · 生化真题 p57考点九 折叠——分子伴侣
Chaperone
分子伴侣。指细胞中一类能识别肽链的非天然构象、通过与疏水肽段“结合和释放”(消耗 ATP)发挥功能的保守蛋白质[定义]。它通过防止或消除肽链的错误折叠、简化正确折叠途径或提供折叠的微环境,增加功能性蛋白质的折叠产率,并协助蛋白质的跨膜转运与亚基装配,但本身不参与最终蛋白质产物的形成,也不加快折叠反应速度[作用]。主要为 Hsp 热激蛋白家族,如 Hsp70 与伴侣蛋白 GroEL-GroES[举例]
据高分笔记整理
2026 年考生回忆版试卷把「分子伴侣」改用英文 Chaperone 考查,答题内容与中文词条一致。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.4 Some Proteins Undergo Assisted Folding · 教材 p. 567

The Hsp70 proteins bind to and release polypeptides in a cycle that uses energy from ATP hydrolysis and involves several other proteins (including a class called Hsp40). Figure 4-28 illustrates chaperone-assisted folding as elucidated for the eukaryotic Hsp70 and Hsp40 chaperones. The binding of an unfolded polypeptide by an Hsp70 chaperone may break up a protein aggregate or prevent the formation of a new one. When the bound polypeptide is released, it has a chance to resume folding to its native structure. If folding does not occur rapidly enough, the polypeptide may be bound again and the process repeated. Alternatively, the Hsp70-bound polypeptide may be delivered to a chaperonin.

Hsp70 蛋白结合并释放多肽的循环利用 ATP 水解提供的能量,还需要另外几种蛋白质参与(包括一类称为 Hsp40 的蛋白)。图 4-28 用真核生物的 Hsp70 和 Hsp40 说明了分子伴侣辅助折叠的过程。Hsp70 分子伴侣结合未折叠的多肽,可以拆散已有的蛋白质聚集体,也可以防止新聚集体形成。被结合的多肽一旦释放,就有机会重新折叠成天然结构。若折叠进行得不够快,该多肽可能再次被结合,如此反复。或者,与 Hsp70 结合的多肽被递交给伴侣蛋白。

中文答案的「结合和释放、消耗 ATP」对应 bind and release polypeptides in a cycle that uses energy from ATP hydrolysis。教材(图 4-28)还强调分子伴侣 do not actively promote the folding,只是 prevent aggregation——答题切勿写成「加快折叠速度」。

选择题12 题

1选择题2007 · 华中农业大学 · 生化真题 p2;生化真题狂背 p3考点三 二级结构——β-折叠的氢键模式与分布;D项还涉及考点四 α-角蛋白湿热条件下转变为β-构象
下列有关β-折叠的叙述哪个是错误的?()
A. 球状蛋白质中无β-折叠的结构B. β-折叠依靠链间氢键而稳定C. 它的氢键是肽链的 C=O 与 N-H 间形成的D. α-角蛋白可以通过加热处理而转变成β-折叠的结构
A
真题资料原答案
球状蛋白质中普遍存在β-折叠,且平行式与反平行式两种都有,常与α-螺旋一起构成分子的疏水核心,故A错误。β-折叠靠肽链主链 C=O 与 N—H 间的氢键维持,氢键几乎垂直于伸展的肽链。
2选择题2008 · 华中农业大学 · 生化真题 p7考点六 球状蛋白与三级结构——三级结构的定义、作用力与内外分布
下列关于蛋白质分子三级结构的描述中哪一项是错误的()
A. 天然蛋白质分子均有的这种结构B. 具有三级结构的多肽链都具有生物学活性C. 三级结构的稳定性主要是次级键维系D. 亲水基团聚集在三级结构的表面
B
据高分笔记整理
具有三级结构不等于具有活性:许多多肽还须缔合成四级结构或经加工修饰后才有功能,故B错误。三级结构由氢键、疏水相互作用、离子键、范德华力等次级键加二硫键维持,疏水侧链内埋、亲水侧链外露。
3选择题2008 · 华中农业大学 · 生化真题 p8;生化真题狂背 p4考点一 维持空间结构的作用力——共价二硫键(边界题:本题考的是稳定蛋白质天然构象的唯一共价次级力‑二硫键及其断裂,属本章考点①;若按「一级结构测定中定位二硫键」的思路则归第二章,故凡题干明写「在蛋白质一级结构测定时…对角线电泳」的同类题一律排除)
要断裂蛋白质分子中-S-S-键,可以使用的方法是()
A. 加尿素B. 透析法C. 加过甲酸D. 加重金属盐
C
真题资料原答案
过甲酸可将胱氨酸的二硫键氧化断裂成两分子磺基丙氨酸(巯基乙醇、二硫苏糖醇则是还原法);尿素、盐酸胍只破坏氢键和疏水相互作用等非共价键,不能断裂二硫键。
4选择题考过 2 次2009、2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p11;生化真题 p31;生化真题狂背 p4;生化真题狂背 p8考点六 球状蛋白与三级结构——三级结构的驱动力
形成蛋白质三级结构的驱动力是()。
A. 离子键B. 疏水作用力C. 二硫键D. 氢键
B
真题资料原答案
稳定蛋白质天然构象的化学力包括共价二硫键和离子键、氢键、范德华力、疏水相互作用等非共价力,其中疏水相互作用占优势,是多肽链折叠成球状三级结构的主要驱动力。
5选择题考过 4 次2010、2013、2014、2016 · 华中农业大学 · 生化真题 p13;生化真题 p23;生化真题 p27;生化真题狂背 p5;生化真题狂背 p7;生化真题狂背 p9考点六 球状蛋白与三级结构——疏水核心与残基的内外分布
在pH7的水溶液中,典型的球状蛋白质分子中,处在分子内部的氨基酸残基是___
A. AspB. LysC. PheD. Thr
C
真题资料原答案
球状蛋白质疏水侧链埋藏在分子内部形成疏水核心,亲水与带电侧链暴露于分子表面。Asp、Lys 带电,Thr 极性,只有 Phe 是非极性芳香族残基。
6选择题2012 · 华中农业大学 · 生化真题 p20;生化真题狂背 p6考点八 四级结构与亚基缔合——四级结构的定义
蛋白质亚基间的空间排布、相互作用及接触部位的空间结构称为()
A. 二级结构B. 三级结构C. 四级结构D. 结构域
C
真题资料原答案
四级结构指两条或多条具有完整一、二、三级结构的多肽链(亚基)通过非共价力相互缔合形成的立体结构,涉及亚基的组成、数目、空间排布及亚基间的相互作用。
9选择题2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p30;生化真题狂背 p7考点八 四级结构与亚基缔合——四级结构的定义
在寡聚蛋白质中,亚基间的立体排布、相互作用以及接触部位间的空间结构称之为()
A. 三级结构B. 缔合现象C. 四级结构D. 变构现象
C
真题资料原答案
四级结构的定义即亚基的空间排布与亚基间的接触关系;亚基缔合的驱动力主要是疏水相互作用,缔合的特异性靠氢键与离子键提供。
10选择题2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p30;生化真题狂背 p8考点一 三维结构概述——肽键的刚性与平面性、二面角 φ/ψ
形成稳定的肽链空间结构,非常重要的一点是肽键中的四个原子以及和它相邻的两个α-碳原子处于()
A. 不断绕动状态B. 可以相对自由旋转C. 同一平面D. 随不同外界环境而变化的状态
C
真题资料原答案
肽键具有部分双键性质不能自由旋转,参与肽键形成的 C、O、N、H 四个原子与相邻两个 Cα 共六个原子共平面,构成肽平面(酰胺平面);多肽链的构象只能靠绕 N—Cα 的 φ 角和绕 Cα—C 的 ψ 角旋转来实现。
11选择题2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p30;生化真题狂背 p8考点三 二级结构——影响α-螺旋形成与稳定性的残基(原卷 OCR 中本题选项缺失,选项据《生化真题狂背》同题第81条补全)
破坏α-螺旋结构的氨基酸残基之一是:()
A. 亮氨酸B. 丙氨酸C. 脯氨酸D. 谷氨酸
C
真题资料原答案
脯氨酸的亚氨基氮参与肽键后无 N—H,不能提供螺旋所需氢键,且其环状侧链造成空间位阻,是典型的「螺旋破坏者」;甘氨酸柔性过大也不利于α-螺旋。Leu、Ala 则是α-螺旋中出现频率高的残基。
12选择题2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p31;生化真题狂背 p31考点七 膜蛋白的结构——内在膜蛋白与外周膜蛋白的分离提取方法
要把膜蛋白完整地从膜上溶解下来,可以用( )。
A. 蛋白酶B. 透明质酸酶C. 去污剂D. 糖苷酶
C
真题资料原答案
内在(整合)膜蛋白靠疏水相互作用牢固嵌入脂双层,必须用去污剂、变性剂等破坏疏水作用的介质才能完整溶出;膜周边蛋白只需改变 pH、离子强度或加尿素等温和方法即可洗脱。
14选择题2017 · 华中农业大学 · 生化真题 p37;生化真题狂背 p9考点三 二级结构——α-螺旋的参数与氢键模式
典型的α-螺旋是()
A. 3₁₀B. 3.6₁₃C. 4.0₁₅D. 4.4₁₆
B
真题资料原答案
典型α-螺旋每圈含 3.6 个氨基酸残基,氢键由第 n 个肽基的 C=O 与第 n+3 个肽基(即 n+4 位残基)的 N—H 形成,封闭出 13 元环,故记作 3.6₁₃ 螺旋;3₁₀ 螺旋等属其他螺旋形式。
15选择题2025 · 华中农业大学 · 生化真题 p53;生化真题狂背 p10考点六 球状蛋白与三级结构——疏水核心与表面亲水残基分布
PH=7 的水溶液中,一个典型球状蛋白质的处在外部氨基酸残基可能有()
A. ArgB. TrpC. PheD. Leu
A
真题资料原答案
与「内部残基」题互为反向考法:球状蛋白表面为亲水、带电残基,Arg 在 pH7 带正电最亲水;Trp、Phe、Leu 均为疏水残基,倾向埋藏于疏水核心。

判断题16 题

1判断题2007 · 华中农业大学 · 生化真题 p3;生化真题狂背 p4考点九 折叠——一级结构决定高级结构(Anfinsen 原理的判断题表述)
多肽链中的氨基酸序列包含着翻译后加工、分拣、转运,以及折叠所需要的信息。
真题资料原答案
一级结构决定高级结构,多肽链的折叠是自发过程,其天然构象是生理条件下自由能最低的构象;序列中同时编码了信号肽、分拣转运信号与翻译后修饰位点等信息。
2判断题2007 · 华中农业大学 · 生化真题 p4;生化真题狂背 p4考点三 二级结构 + 考点六 三级结构——两级结构的决定因素
多肽链的二级结构主要由氨基酸的长程顺序决定,多肽链的三级结构主要由氨基酸的短程顺序决定。
×
真题资料原答案
说反了。二级结构是局部肽段主链靠氢键形成的规则构象,主要由邻近的短程序列决定;三级结构则依赖序列上相隔较远的残基侧链之间的长程相互作用。
4判断题2008 · 华中农业大学 · 生化真题 p8;生化真题狂背 p4考点九 变性——变性的现象与特点
蛋白质变性以后,摩尔吸光系数会增大。
真题资料原答案
变性后天然构象解体、肽链伸展松散,原埋藏于分子内部的 Trp、Tyr 等芳香族侧链暴露于水相,紫外吸收能力改变,摩尔吸光系数升高;同时黏度增高、溶解度降低、旋光性改变。
5判断题2008 · 华中农业大学 · 生化真题 p9;生化真题狂背 p4考点四 纤维状蛋白——胶原蛋白特有的羟脯氨酸及其翻译后羟化(边界题:题干形式上问翻译后修饰,但考的是胶原蛋白三种不常见氨基酸的来源,属本章考点④,故收)
蛋白质分子中天冬酰胺、谷氨酰胺和羟脯氨酸都是生物合成时直接从模板中翻译而来的。
×
真题资料原答案
天冬酰胺、谷氨酰胺是编码氨基酸,可直接翻译;羟脯氨酸(4-羟脯氨酸、3-羟脯氨酸)与羟赖氨酸不是编码氨基酸,是肽链合成后由脯氨酰羟化酶、赖氨酰羟化酶催化羟化生成的,该羟化反应需维生素C作辅因子。
3判断题考过 2 次2008、2010 · 华中农业大学 · 生化真题 p8;生化真题 p14;生化真题狂背 p4;生化真题狂背 p97考点九 分子伴侣——Hsp70 家族
Hsp70 蛋白是一类热休克蛋白,它们通过抑制新生肽链的不恰当聚集,协助多肽链的正确折叠。
真题资料原答案
Hsp70 家族是典型的分子伴侣,识别新生肽链暴露的疏水肽段并与之「结合—释放」(消耗 ATP),防止错误折叠与聚集,从而提高功能性蛋白的折叠产率。
6判断题2010 · 华中农业大学 · 生化真题 p14考点三 二级结构——影响α-螺旋形成与稳定性的因素(相同电荷残基聚集不利于螺旋)
多聚谷氨酸在pH7时,由于γ-羧基解离,不易形成α螺旋结构。
据高分笔记整理
影响α-螺旋稳定性的因素之一是间隔 3~4 个残基的 R 基之间的相互作用:pH7 时多聚谷氨酸的 γ-羧基全部解离带同种负电荷,相邻侧链静电排斥,破坏螺旋,故只能呈无规卷曲;降至 pH2 使羧基质子化后即可形成α-螺旋。
7判断题2010 · 华中农业大学 · 生化真题 p14;生化真题狂背 p5考点九 变性——变性的本质
蛋白质变性时天然构象解体,共价键被破坏。
×
真题资料原答案
变性的实质是次级键(氢键、疏水相互作用、离子键、范德华力)被破坏引起天然构象解体,不涉及肽键、二硫键等共价键的断裂,一级结构保持完好。
9判断题考过 4 次2011、2012、2014、2018 · 华中农业大学 · 生化真题 p16;生化真题 p19;生化真题 p25;生化真题 p41;生化真题狂背 p5;生化真题狂背 p6;生化真题狂背 p7;生化真题狂背 p10考点三 二级结构——α-螺旋的参数(本题在 2011、2012、2014、2018 四年重复出现)
在各种α-螺旋结构中,每圈螺旋占3.6个氨基酸残基。
×
真题资料原答案
「各种」二字是陷阱。典型α-螺旋每圈 3.6 个残基(3.6₁₃),但并非所有螺旋都是 3.6₁₃,还存在 3₁₀ 螺旋、π 螺旋等,故说法过于绝对。
11判断题2013 · 华中农业大学 · 生化真题 p22考点八 四级结构与亚基缔合——亚基(单体)的严格定义(边界题:题面出现在酶章语境,但考的是四级结构中亚基概念的内涵,故收)
酶复合体中的亚基与核糖体中亚基的内涵是不一样的。()
真题资料原答案
四级结构意义上的「亚基」指具有完整三级结构、以非共价力缔合的单条多肽链;而核糖体的大、小亚基是由数十种蛋白质与 rRNA 组成的核糖核蛋白颗粒,是复合体层次的概念,二者内涵不同。
13判断题2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p29;生化真题狂背 p29考点一 三维结构概述——构象与构型的区别
构型的改变必须有旧的共价键的破坏和新的共价键的形成。而构象的改变则不发生此变化。()
真题资料原答案
构型指手性中心上取代基团的空间取向,改变构型必须断裂并重新形成共价键(如 L 型变 D 型);构象是绕单键旋转产生的原子空间排布,改变构象只涉及单键旋转,不破坏共价键。
14判断题2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p29;生化真题狂背 p7考点七 膜蛋白的结构——跨膜α-螺旋与β-桶
膜蛋白跨膜肽段的二级结构大多为β-折叠。()
×
真题资料原答案
跨膜肽段大多为由 20 个左右疏水残基组成的α-螺旋(α-螺旋能使主链的极性 C=O 与 N—H 全部形成分子内氢键,适于处在脂双层疏水区);β-桶(β-barrel)形式仅见于细菌外膜孔蛋白、线粒体外膜等少数膜蛋白。
15判断题2015 · 华中农业大学 · 生化真题 p29;生化真题狂背 p31考点七 膜蛋白的结构——单次/多次跨膜的内在膜蛋白
在生物膜上,膜蛋白的肽链不能多次跨过脂双层。()
×
真题资料原答案
内在膜蛋白可以单次跨膜,也可以多次跨膜,如 G 蛋白偶联受体的 7 次跨膜α-螺旋、视紫红质、多种转运蛋白与离子通道等。
16判断题考过 2 次2016、2017 · 华中农业大学 · 生化真题 p33;生化真题 p37;生化真题狂背 p76考点五 超二级结构与模体——锌指模体
凡有锌指结构的蛋白质均有与DNA结合的功能。()
×
真题资料原答案
锌指是常见的 DNA 结合模体,但同样的锌指折叠也可介导蛋白质—蛋白质相互作用或 RNA 结合,并非凡含锌指者都结合 DNA,「凡…均…」的绝对表述错误。
17判断题2017 · 华中农业大学 · 生化真题 p37;生化真题狂背 p9考点一 三维结构概述——维持空间结构的作用力(共价键部分)
维持蛋白质结构稳定的两种共价键是肽键和二硫键。()
真题资料原答案
蛋白质中的共价键只有连接残基的肽键和交联半胱氨酸的二硫键两类;其余稳定天然构象的力(氢键、疏水相互作用、离子键、范德华力)都是非共价的次级键。
20判断题2024 · 华中农业大学 · 生化真题 p51;生化真题狂背 p93考点九 分子伴侣——定义辨析
分子伴侣指帮助蛋白质在胞内定位的分子。
×
真题资料原答案
分子伴侣是能识别肽链非天然构象、通过与疏水肽段「结合和释放」(消耗 ATP)来防止或消除错误折叠、协助正确折叠与装配的保守蛋白;虽也可协助转运,但其定义并非「帮助蛋白质在胞内定位」,胞内定位主要由信号肽与分选信号决定。
21判断题2026 · 华中农业大学 · 生化真题 p57考点三 β-转角 + 考点四 胶原蛋白三股螺旋的 Gly-X-Y 重复
甘氨酸因侧链小常出现在β-转角和胶原螺旋中。()
据高分笔记整理
Gly 侧链仅一个 H,体积最小、柔性最大,容易调整邻近残基的空间阻碍,因而在需要 180° 回折的β-转角中出现频率很高;胶原蛋白三股螺旋每股链靠得极近,只有 Gly 能容纳于螺旋轴心,故其序列为 Gly-X-Y 重复。

填空题5 题

1填空题2007 · 华中农业大学 · 生化真题 p4;生化真题狂背 p4考点九 变性——蛋白质变性学说的起源
最早提出蛋白质变性理论的是我国科学家___。
吴宪
真题资料原答案
我国生物化学家吴宪在 20 世纪 30 年代提出蛋白质变性学说,指出变性是次级键破坏、天然构象解体,而一级结构不变。
2填空题2008 · 华中农业大学 · 生化真题 p9;生化真题狂背 p4考点九 折叠——分子伴侣、PDI、PPI
生物体内大多数蛋白质形成正确构象时需要___的帮助,某些蛋白质的折叠还需要___和___酶的催化。
分子伴侣,蛋白质二硫键异构酶,肽基脯氨酰异构酶
真题资料原答案
体内蛋白质折叠的三类辅助因子:①分子伴侣(Hsp70、GroEL-GroES 等)防止错误折叠与聚集;②蛋白质二硫键异构酶(PDI)促进二硫键正确配对;③肽基脯氨酰异构酶(PPI)催化 X-Pro 肽键的顺反异构。
3填空题2012 · 华中农业大学 · 生化真题 p19;生化真题狂背 p6考点六 球状蛋白与三级结构——疏水核心与表面亲水层
球状蛋白质中,大部分的___氨基酸残基在分子的表面,而大部分的___氨基酸残基在分子的内核。
亲水;疏水
真题资料原答案
球状蛋白折叠的核心驱动力是疏水相互作用:疏水侧链埋藏于分子内部形成疏水核心,亲水与带电侧链暴露在分子表面与水相互作用,分子表面还留有作为活性部位的空穴。
4填空题2012 · 华中农业大学 · 生化真题 p19;生化真题狂背 p6考点二 测定三维结构的方法——X 射线衍射
目前研究蛋白质晶体结构的方法主要是___。
X 射线晶体衍射法
真题资料原答案
X 射线衍射依据晶体中原子重复的周期性结构解析,可达原子分辨率,但必须把蛋白质制成有序晶体、无法测定单个分子;溶液状态的结构测定用 NMR,无需结晶且能测大复合物的用冷冻电镜。
5填空题2026 · 华中农业大学 · 生化真题 p56考点三 二级结构——β-折叠的平行与反平行
β-折叠中相邻肽链走向可呈___和___,后者氢键更垂直稳定
平行式(平行β-折叠);反平行式(反平行β-折叠)
据高分笔记整理
平行式指相邻肽链走向相同(N→C 同向),氢键呈弯曲状;反平行式指相邻肽链走向相反,氢键几乎垂直于肽链、更稳定,但平行式比反平行式更规则、易形成大结构。纤维状蛋白中以反平行为主,球状蛋白中两种都有。

简答题2 题

6简答题2017 · 华中农业大学 · 生化真题狂背 p14;生化真题 p40考点三 二级结构——类型与结构特征
简述蛋白质二级结构的类型及基本结构特征。(6分)
(1)蛋白质的二级结构概念:指多肽链局部肽段借氢键沿一定方向盘曲折叠形成的有规则周期性结构,即该段肽链主链原子或基团的空间排布而不涉及氨基酸残基侧链的定位和与其他肽段的关系。蛋白质的二级结构形式:包括α-螺旋、β-折叠、β-转角、Ω-环和无规则卷曲。维系这些二级结构构象的稳定主要靠肽链内部和肽链间的氢键。(2)常见的蛋白质二级结构及其结构特征:①α-螺旋:是蛋白质二级结构的主要形式之一。常见的形式为右手螺旋,从N端出发,氢键是由每个肽基的C=O与C端的第4个肽基的N-H之间形成的。氢键的方向与螺旋长轴基本平行。α-螺旋中的全部肽键都可形成氢键,以稳固α-螺旋结构。α-螺旋通过氢键的形成提供了局部稳定性,这个稳定的局部结构有助于蛋白质的整体折叠。②β-折叠:折叠片的构象是通过一个肽键的羰基氧和位于同一个肽链或相邻肽链的另一个酰胺氢之间形成的氢键维持的。氢键几乎都垂直伸展的肽链,这些肽链可以是平行排列(走向都是由N到C方向),或者是反平行排列(肽链反向排列)。③β-转角:常发生于肽链进行180°反转回折时的转角上。β-转角通常由4个氨基酸残基组成,其第一个残基的羰基氧(O)与第四个残基的氨基氢(H)形成氢键,使之成为稳定的结构。β-转角的第二个残基常为脯氨酸。④Ω环:从形式上,Ω环可看成是β转角的延伸。此环有两个特征:一是环的长度不超过16个氨基酸残基,一般为6~8个残基,尤以8残基的环为最多;二是它改变了蛋白质肽链的走向,使得形成环的首尾两个残基之间的距离<1 nm。⑤无规则卷曲:相对于其他的α-螺旋等有序的二级结构而言,较为松散和不规则。但是它们大多数既不是随意卷曲,也不是完全无规。虽然无规则卷曲区域的结构稳定性通常较低,但它们可以通过与周围的二级结构单元(如α-螺旋和β-折叠)的相互作用来稳定整体蛋白质折叠。
真题资料原答案
补充数据以求满分:α-螺旋每圈 3.6 个残基、螺距 0.54 nm、每残基转 100°/升 0.15 nm、13 元氢键环(3.6₁₃)、蛋白质中约 1/4 残基以α-螺旋存在;β-折叠主链呈锯齿状伸展并有右手扭曲倾向,反平行式比平行式稳定;β-转角常出现在球状蛋白表面、约占全部残基的 1/4,Gly 与 Pro 出现频率高;无规卷曲常构成酶的活性部位。
教材原文对照2 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.2 The α Helix Is a Common Protein Secondary Structure · 教材 p. 492

The term secondary structure refers to any chosen segment of a polypeptide chain and describes the local spatial arrangement of its main-chain atoms, without regard to the positioning of its side chains or its relationship to other segments. A regular secondary structure occurs when each dihedral angle, ϕ and ψ, remains the same or nearly the same throughout the segment.

二级结构一词是针对多肽链中任选的一段而言的,它描述该段主链原子的局部空间排布,既不考虑侧链的位置,也不考虑该段与其他肽段的关系。当一段肽链中每一个二面角 φ 和 ψ 都保持相同或几乎相同时,就出现规则二级结构。

二级结构英文定义 the local spatial arrangement of the main-chain atoms。教材给了一条中文答案没有的判据:regular secondary structure 意味着该段内 φ、ψ 基本恒定;「无规卷曲」教材叫 undefined 或 random coil,并说明 random coil 一词其实并不恰当。
Lehninger 8e Ch.4 · SUMMARY 4.2 Protein Secondary Structure · 教材 p. 512

In the α helix, the repeating unit is a single helical turn of ∼5.4 Å or 3.6 amino acids. The common form found in proteins is right-handed with the amino acid R groups protruding away from the helical backbone. The propensity of a protein segment to form an α helix depends on the composition of its amino acids and amino acid positions relative to one another and relative to the helical dipole. In the β conformation, amino acids are extended in a zigzag fashion. When several β strands are arranged adjacent to one another, they can form either parallel or antiparallel β sheets.

在 α 螺旋中,重复单位是一圈螺旋,约 5.4 Å 或 3.6 个氨基酸。蛋白质中常见的形式是右手螺旋,氨基酸的 R 基向外伸出、背离螺旋主链。一段肽链形成 α 螺旋的倾向,取决于其氨基酸的组成,以及各氨基酸相对彼此、相对螺旋偶极的位置。在 β 构象中,氨基酸以锯齿形伸展。若干条 β 股彼此相邻排列时,可以形成平行或反平行的 β 折叠片。

术语对照:α helix / β conformation(β strand、β sheet)/ β turn / Ramachandran plot;「螺旋偶极」写 helix dipole。同页紧接着还有一句可直接背:β turns, which often contain Gly or Pro residues, tend to connect segments of antiparallel β sheets。
4简答题2019 · 华中农业大学 · 生化真题 p45;生化真题狂背 p13考点八 四级结构与亚基缔合——四级结构的意义
蛋白质中多亚基缔结的结构和功能优势
①增强结构的稳定性:蛋白表面积与体积之比降低。②提高遗传经济性和效率。③使催化基团汇聚在一起:寡聚体的形成可使来自不同单体亚基的催化基团汇集在一起以形成完整催化部位。寡聚酶可在不同亚基上催化不同但有关的反应。④具有协同性和别构效应。别构效应:多亚基蛋白一般具有多个结合部位,结合在蛋白质分子特定部位上的配体对该分子的其他部位所产生的影响,这种蛋白质称为别构蛋白质。协同效应:一个效应物分子与变构酶的结合,对另一个效应物分子的结合产生影响,称为协同效应。⑤减少翻译出错的机会。⑥有利于酶的活性调控。⑦有利于包装成更大的结构。⑧改变一种蛋白质的功能特异性。
真题资料原答案
即《高分笔记》考点八「四级结构的优越性和意义」八条,须逐条背下;另可补充四级结构的对称性是其最重要的性质之一。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Protein Quaternary Structures Range from Simple Dimers to Large Complexes · 教材 p. 548

Many proteins have multiple polypeptide subunits (from two to hundreds). The association of polypeptide chains can serve a variety of functions. Many multisubunit proteins have regulatory roles; the binding of small molecules may affect the interaction between subunits, causing large changes in the protein’s activity in response to small changes in the concentration of substrate or regulatory molecules (Chapter 6). In other cases, separate subunits take on separate but related functions, such as catalysis and regulation. Some associations, such as those seen in the fibrous proteins considered earlier in this chapter and the coat proteins of viruses, serve primarily structural roles.

许多蛋白质含有多个多肽亚基(从两个到几百个)。多肽链的缔合可以实现多种功能。许多多亚基蛋白质具有调节作用:小分子的结合可以影响亚基之间的相互作用,使蛋白质的活性随底物或调节分子浓度的微小变化而发生很大改变(第 6 章)。另一些情况下,各亚基分别承担不同但相关的功能,例如催化与调节。还有一些缔合主要起结构作用,如本章前面讲过的纤维状蛋白质和病毒的外壳蛋白。

多亚基蛋白英文写 multisubunit protein,也叫 oligomer 或 multimer,其重复结构单元叫 protomer。「协同与别构」英文 cooperativity / allosteric regulation,教材原话是 causing large changes in the protein’s activity in response to small changes in the concentration of substrate or regulatory molecules。

问答题7 题

3问答题2020 · 华中农业大学 · 生化真题狂背 p12;生化真题 p46考点一 三维结构概述——维持空间结构的非共价作用力
非共价力在生物大分子结构和相互作用中的作用
①氢键:在蛋白质的二级结构中,如α-螺旋和β-折叠,氢键起着关键的维持作用。在DNA双螺旋结构中,两条互补链之间的碱基配对是通过氢键来实现的。在多糖结构中,分子内和分子间存在大量的氢键,这些氢键使得纤维素分子链之间相互平行排列,形成紧密的微纤维结构,从而赋予纤维素较高的强度和韧性,使其成为植物细胞壁的主要成分,对植物细胞起到支持和保护作用。②离子键(盐键):蛋白质分子中带正电和带负电的氨基酸残基之间可以形成离子键。离子键有助于稳定活性中心的构象,对于蛋白质发挥催化功能等至关重要。③疏水相互作用:这是维持蛋白质三级和四级结构的主要作用力之一。这种疏水相互作用使蛋白质折叠成紧密的球状结构。④范德华力:作用于所有的原子之间,虽然单个范德华力很弱,但大量的范德华力累积起来对蛋白质的结构稳定有一定贡献。氢键可以帮助转录因子识别启动子中的特定碱基序列,疏水相互作用和离子键则有助于转录因子在DNA表面的稳定结合。在分子生物学实验中,如Southern杂交和DNA芯片技术等,两条互补的DNA链之间通过氢键等非共价力进行杂交。酶与底物的结合以及抗原抗体之间的作用也是通过非共价力实现的,主要是氢键、离子键和疏水相互作用。
真题资料原答案
核心结论:非共价键虽弱但数量巨大,蛋白质最稳定的构象往往是弱相互作用数目最大的构象;四类非共价力中以疏水相互作用占优势,氢键起引领折叠的作用。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · SUMMARY 4.1 Overview of Protein Structure · 教材 p. 491

The hydrophobic effect, derived from the increase in entropy of the surrounding water when nonpolar molecules or groups are clustered together, makes the major contribution to stabilizing the globular form of most soluble proteins. Hydrogen bonds and ionic interactions are optimized in the thermodynamically most stable structures. Van der Waals interactions involve attractive forces between molecular dipoles that occur over short distances. Individually these interactions are weak, but they combine in well-packed protein structures to provide significant effects and stabilization.

疏水效应来自非极性分子或基团聚集时周围水的熵增,它对大多数可溶性蛋白质球状形态的稳定作出主要贡献。在热力学上最稳定的结构中,氢键和离子相互作用被优化到最佳状态。范德华相互作用是分子偶极之间在短距离内产生的吸引力。单个来看这些相互作用都很弱,但在堆积良好的蛋白质结构中它们叠加起来,就产生显著的效应和稳定作用。

四种非共价力英文依次是 the hydrophobic effect、hydrogen bonds、ionic interactions(也叫 ion pairs / salt bridges)、van der Waals interactions。教材排序上疏水效应贡献最大,答题不要像中文答案那样把氢键排在首位。
6问答题2020 · 华中农业大学 · 生化真题 p46;生化真题狂背 p13考点九 结构预测——由一级结构预测高级结构是分子设计的核心依据(边界题,另一半内容归蛋白质工程)
蛋白质结构改造的分子设计原理
分子设计主要依据三个方面的知识:①蛋白质分子间的进化关系,从同源蛋白质序列的微观差异可找出其对空间结构和生物功能的影响;另一方面蛋白质的进化研究也为蛋白质的构造规则提供了信息。②蛋白质一级结构与空间结构的关系,由此可以从一级结构预测三级结构。③蛋白质结构与功能的关系,找出结构改变对功能的影响。
真题资料原答案
边界题:题面属蛋白质工程,但三条依据的第②条正是本章考点⑨「由一级结构预测空间结构(结构预测)」,第③条为结构-功能关系,故收入本章并在此说明归属。
教材原文对照2 处
Lehninger 8e Ch.4 · BOX 4-5 Video Games and Designer Proteins · 教材 p. 583

One exciting application of computational biochemistry is the creation of “designer proteins.” These are proteins with completely novel folds or functions not yet identified in nature. Designer proteins have potential applications in bioengineering, medicine, materials science, and chemistry.

计算生物化学一个激动人心的应用,是创造「设计蛋白」。这类蛋白质具有自然界中尚未发现的全新折叠或全新功能。设计蛋白在生物工程、医学、材料科学和化学上都有潜在应用。

「蛋白质分子设计/改造」英文用 protein design、designer proteins。教材没有列出中文答案的那三条依据,只从计算设计角度立论;答题可补一句 proteins with completely novel folds or functions not yet identified in nature。
Lehninger 8e Ch.4 · BOX 4-5 Video Games and Designer Proteins · 教材 p. 582

Foldit is a video game in which users compete to solve protein-folding puzzles (Fig. 1). Users are rewarded for making stabilizing contacts in the structure, like hydrogen bonds or favorable van der Waals interactions. Virtual protein designs (sometimes called theozymes) from the video game can then be tested in the real world. DNA genes coding for the virtual proteins can be created in the laboratory and be used to recombinantly produce the proteins in bacteria, using techniques described in Chapter 9. The purified proteins can then be structurally characterized by x-ray crystallography or NMR to see how closely the real-world structures and computationally designed structures match.

Foldit 是一款电子游戏,玩家在其中比赛解决蛋白质折叠难题(图 1)。玩家在结构中做出有稳定作用的接触,例如氢键或有利的范德华相互作用,就能得分。游戏里产生的虚拟蛋白质设计(有时称为 theozyme)随后可以在现实中检验:编码这些虚拟蛋白的 DNA 基因可在实验室构建,并用第 9 章介绍的技术在细菌中重组表达出蛋白质。纯化后的蛋白质再用 X 射线晶体学或 NMR 做结构表征,看现实中的结构与计算设计的结构吻合到什么程度。

教材给出的分子设计原理落在一条闭环上:计算设计(in silico design)→ 重组表达(recombinantly produce the proteins in bacteria)→ 结构表征验证(x-ray crystallography or NMR)。答题时把中文答案的三条依据接到这条「设计—验证」链上更完整。
2问答题2023 · 华中农业大学 · 生化真题狂背 p11;生化真题 p49考点九 折叠——Anfinsen 原理;一级结构定义与分子病部分归第二章
如何理解一级结构决定蛋白质的功能。
一级结构指多肽链中氨基酸组成、数量、排列顺序、共价连接,也称为化学结构,主要化学键是肽键,也有少量的二硫键。即是指蛋白质肽链的氨基酸残基的序列或氨基酸序列,一级结构还包括二硫键的数量和位置。但是对缀合蛋白质一级结构还应包括共价连接的辅基部分。一级结构很大程度上决定了二级结构和三级结构和蛋白质的功能。一级结构决定高级结构,当特定构象存在时,蛋白质表现出生物功能。①当一级结构改变会导致蛋白质功能发生障碍,引起疾病:例如:镰刀形细胞贫血病,镰刀形细胞贫血病的血红蛋白(HbS)与正常人的血红蛋白(HbA)相比,发现,两种血红蛋白β链 N 端第 6 位氨基酸发生了置换,HbA 中的带电荷的谷氨酸残基,在 HbS 中被置换成了非极性缬氨酸残基,即蛋白质的一级结构发生了变化。②序列的同源性:不同生物中执行相同或相似功能的蛋白质称为同源蛋白质,同源蛋白质的一级结构具有相似性,称为序列的同源性。最为典型的例子,例如:细胞色素 C(Cyt c),Cyt c 是古老的蛋白质,是线粒体电子传递链中的组分,存在于从细菌到人的所有需氧生物中。通过比较 Cyt c 的序列可以反映不同种属生物的进化关系。亲缘越近的物种,Cyt c 中氨基酸残基的差异越小。
真题资料原答案
边界题:题面横跨第二、三章。本章得分点是「一级结构→折叠→空间结构→功能」这条链,最好补上 Anfinsen 的核糖核酸酶 A 变性—复性实验:用尿素加巯基乙醇使其完全失活,透析除去变性剂后二硫键正确重排、活性自发恢复,证明折叠所需的全部信息都编码在一级结构中。
教材原文对照2 处
Lehninger 8e Ch.4 · SUMMARY 4.4 Protein Denaturation and Folding · 教材 p. 578

The three-dimensional structure and the function of most proteins can be destroyed by denaturation, demonstrating a relationship between structure and function. Heat, extremes of pH, organic solvents, solutes, and detergents can all be used to denature proteins. Some denatured proteins can renature spontaneously to form biologically active protein, showing that tertiary structure is determined by amino acid sequence.

大多数蛋白质的三维结构和功能都可以被变性破坏,这说明结构与功能之间存在联系。加热、极端 pH、有机溶剂、某些溶质和去污剂都能使蛋白质变性。有些变性蛋白质能自发复性、重新形成有生物活性的蛋白质,这表明三级结构由氨基酸序列决定。

「一级结构决定高级结构」的英文标准句就是 tertiary structure is determined by amino acid sequence(Anfinsen 原理);「变性—复性」写 denaturation–renaturation。
Lehninger 8e Ch.4 · §4.4 Amino Acid Sequence Determines Tertiary Structure · 教材 p. 558

The tertiary structure of a globular protein is determined by its amino acid sequence. The most important proof of this came from experiments showing that denaturation of some proteins is reversible. Certain globular proteins denatured by heat, extremes of pH, or denaturing reagents will regain their native structure and their biological activity if they are returned to conditions in which the native conformation is stable. This process is called renaturation.

球状蛋白质的三级结构由它的氨基酸序列决定。这一点最重要的证据来自实验:某些蛋白质的变性是可逆的。某些球状蛋白质被加热、极端 pH 或变性试剂变性后,只要重新置于天然构象稳定的条件下,就能恢复其天然结构和生物活性。这一过程称为复性。

复性 = renaturation。答题主句直接用 The tertiary structure of a globular protein is determined by its amino acid sequence,再以「变性可逆」作为证据链——这正是中文答案「一级结构决定高级结构、进而决定功能」的教材原始论证。
8问答题2025 · 华中农业大学 · 生化真题 p55;生化真题狂背 p11考点二 测定三维结构的方法——X 射线衍射、NMR、冷冻电镜等的原理、适用范围与优缺点
蛋白质的功能与其高级结构密切相关,常用蛋白质结构分析方法,试述其优缺点。
(1)X 射线衍射法——测定蛋白三维晶体的结构。①优点:分辨率极高可达到原子级;可清晰展示蛋白质的活性中心、配体结合位点、亚基相互作用界面等关键结构特征。②缺点:需将蛋白质制备成有序晶体,许多蛋白质因难以结晶而无法分析;仪器操作和数据解析需专业团队,设备造价极高。(2)核磁共振(NMR)。①优点:可在原子水平揭示蛋白质和其他生物分子的三维结构;可用于研究处于溶液状态下蛋白结构;有高分辨率,可提供大量有关动态的信息。②缺点:仅适用于中小分子量蛋白质;数据采集和解析技术门槛高,需专业人员操作。(3)紫外光谱。①优点:无需复杂样品处理,几分钟内可完成检测;为非破坏性分析,可后续回收样品。②缺点:仅反映局部信息,无结构细节;分辨率极低,易受干扰。(4)冷冻电镜。①优点:无需晶体,适用范围极广;分辨率高;可以捕捉动态构象。②缺点:样品纯度要求极高;成本极高、技术门槛高。
真题资料原答案
还可补充圆二色性(CD):直接反映二级结构的改变,可估算α-螺旋、β-折叠和无规卷曲的含量;荧光与荧光偏振测定 Trp、Tyr 的微环境及构象变化;拉曼光谱研究主链构象。冷冻电镜相关技术获 2017 年诺贝尔化学奖。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.5 X-ray Diffraction Produces Electron Density Maps from Protein Crystals · 教材 p. 587

The physical environment in a crystal, of course, is not identical to that in solution or in a living cell. A crystal imposes a space and time average on the structure deduced from its analysis, and x-ray diffraction studies provide little information about molecular motion within the protein. The conformation of proteins in a crystal can also be affected by nonphysiological factors such as incidental protein-protein contacts within the crystal.

当然,晶体中的物理环境与溶液中或活细胞中的并不相同。晶体使人们由分析推出的结构在空间和时间上都被平均化,因此 X 射线衍射研究几乎给不出蛋白质内部分子运动的信息。晶体中蛋白质的构象还可能受到非生理因素的影响,例如晶体内偶然形成的蛋白质—蛋白质接触。

X 射线衍射的缺点英文这样写:imposes a space and time average、provides little information about molecular motion、nonphysiological crystal contacts。对照优点,NMR 的长处是 carried out on macromolecules in solution 并能反映 the dynamic side of protein structure(p. 588);冷冻电镜的长处是无需结晶、并可 computationally sort 出多种构象态(p. 592–593)。
9问答题2026 · 华中农业大学 · 生化真题 p57考点三 二级结构 + 考点四 纤维状蛋白(胶原蛋白)
α-螺旋与β-折叠的稳定性有何本质区别?胶原蛋白为何无法形成α-螺旋而采用三股螺旋结构。
(1)稳定性的本质区别:①α-螺旋主要靠链内(同一条肽链相邻螺圈之间)氢键稳定,氢键由第 n 个肽基的 C=O 与第 n+3 个肽基的 N—H 形成,方向几乎平行于螺旋轴,是一种局部的、自身闭合的稳定方式,单独一段短肽即可成螺旋;侧链伸向螺旋外侧,故其稳定性主要受相邻残基侧链的体积、电荷(间隔 3~4 个残基的 R 基相互作用)以及 Pro、Gly 的存在影响。②β-折叠的氢键主要存在于链间或同一肽链的不同肽段之间,氢键几乎垂直于伸展的肽链,是一种依赖多条(段)肽链协同排列的稳定方式,主链呈锯齿状伸展、并有右手扭曲倾向;反平行式氢键取向更规整因而比平行式更稳定,而平行式更规则、易形成大的折叠片。③简言之:α-螺旋=链内氢键、局部自稳;β-折叠=链间氢键、协同互稳;此外二者都还受疏水相互作用与残基倾向性的影响(Glu、Met、Ala 偏好α-螺旋,Tyr、Val、Ile 偏好β-折叠)。(2)胶原蛋白不能形成α-螺旋的原因:①胶原的重复序列为 Gly-X-Y,X 常为 Pro、Y 常为 4-羟脯氨酸,脯氨酸与羟脯氨酸的亚氨基氮参与肽键后没有 N—H,无法提供α-螺旋所需的链内氢键,其吡咯环还造成很大的空间位阻,是典型的螺旋破坏残基。②因此胶原只能形成一种伸展得多、每圈仅约 3 个残基的左手螺旋(聚脯氨酸Ⅱ型螺旋),三条这样的左手螺旋再彼此缠绕成右手超螺旋(三股螺旋),链间由 Gly 的 N—H 与相邻链残基的 C=O 形成氢键来稳定。③每隔两个残基就出现一个甘氨酸是必需的:三股螺旋轴心极为拥挤,只有侧链仅为一个氢原子的 Gly 才能容纳,任何较大侧链都会破坏三股螺旋。④羟脯氨酸的羟基还能形成额外的链间氢键进一步稳定三股螺旋,其羟化由脯氨酰羟化酶催化并以维生素C为辅因子;缺乏维生素C时羟脯氨酸生成不足、三股螺旋不稳定,即为坏血病的分子基础。此外原胶原分子间还通过赖氨酰氧化酶介导的 Lys 残基交联进一步增强强度。
据高分笔记整理
本题把考点③(α-螺旋 vs β-折叠)与考点④(胶原三股螺旋、Gly-X-Y、羟脯氨酸、维生素C、交联)串在一起,是本章综合大题的典型形式。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.3 Fibrous Proteins Are Adapted for a Structural Function · 教材 p. 521

The unusual amino acid content of collagen is related to structural constraints unique to the collagen helix. The amino acid sequence in collagen is generally a repeating tripeptide unit, Gly–X–Y, where X is often Pro and Y is often 4-Hyp. Only Gly residues can be accommodated at the very tight junctions between the individual α chains (Fig. 4-11b). The Pro and 4-Hyp residues permit the sharp twisting of the collagen helix. The amino acid sequence and the supertwisted quaternary structure of collagen allow a very close packing of its three polypeptides.

胶原不同寻常的氨基酸组成,与胶原螺旋特有的结构限制有关。胶原的氨基酸序列一般是重复的三肽单位 Gly–X–Y,其中 X 常为 Pro,Y 常为 4-Hyp。三条 α 链彼此接触的连接处极为紧密,只能容纳 Gly 残基(图 4-11b)。Pro 和 4-Hyp 残基则使胶原螺旋能够急剧扭转。胶原的氨基酸序列和超螺旋的四级结构,使它的三条多肽链能极紧密地堆积在一起。

答题术语:collagen triple helix、repeating tripeptide unit Gly–X–Y、4-Hyp(4-hydroxyproline)。教材对「为何必须是 Gly」的解释是空间容纳(only Gly residues can be accommodated at the very tight junctions),对 Pro/4-Hyp 的解释是 permit the sharp twisting;中文答案里「Pro 无 N—H 故不能形成 α 螺旋链内氢键」在教材 α 螺旋一节(p. 500)另有原文,两处合起来作答最完整。
10问答题2026 · 华中农业大学 · 生化真题 p57考点七 膜蛋白的结构——跨膜α-螺旋、疏水性图、膜内外结构域的判定
如何确定跨膜蛋白的膜内外结构域?以 G 蛋白偶联受体为例说明其 7 次跨膜结构的意义。
(1)确定跨膜蛋白膜内外结构域的方法:①疏水性分析(疏水性图/Kyte-Doolittle 作图):沿序列以约 20 个残基为窗口计算平均疏水指数,出现连续约 20 个疏水残基的强正峰即提示一段跨膜α-螺旋(若为β-桶则跨膜段短且亲疏水残基交替出现)。②「正电荷在内」规则:跨膜段两侧的 Arg、Lys 富集的环通常朝向胞质侧,可据此判定拓扑取向。③蛋白酶/化学试剂可及性实验:用不能透膜的蛋白酶或标记试剂处理完整细胞与破膜后的膜泡,比较被切割或被标记的片段,暴露在膜外的结构域先被作用。④特异抗体结合实验:制备针对不同肽段的抗体,比较其对完整细胞与通透化细胞的结合情况,判断该肽段位于膜外还是膜内。⑤糖基化位点定位:N-糖基化只发生在内质网腔/细胞外一侧,含糖链的结构域必位于膜外;也可用定点突变引入报告糖基化位点验证。⑥融合报告蛋白法:把碱性磷酸酶(只在周质/膜外有活性)或β-半乳糖苷酶(只在胞质有活性)融合到不同位置,据报告酶活性判断该位点的侧别。⑦最终由 X 射线衍射或冷冻电镜解析三维结构直接确定。(2)GPCR 7 次跨膜结构的意义:①7 段跨膜α-螺旋把肽链锚定在膜中并围成一个跨膜的疏水口袋,小分子配体(如视黄醛、肾上腺素等)可结合于该口袋内部,肽类大配体则结合于胞外环与 N 端,从而实现对膜外信号的特异识别。②多次跨膜使受体同时具有膜外识别区、膜内效应区和贯穿膜的构象传递通路:配体结合引起跨膜螺旋(尤其 TM6)相对位移,把信号以构象变化的形式跨膜传递到胞质侧。③7 段螺旋之间的胞内环(特别是第 3 胞内环)与 C 端构成 G 蛋白结合面,受体活化后催化 Gα 上 GDP 换成 GTP,启动 cAMP、IP₃/DAG 等第二信使级联并实现信号放大。④C 端与胞内环上的 Ser/Thr 可被 GRK 磷酸化并结合抑制蛋白,实现受体的脱敏与内吞调控。⑤该结构骨架高度保守,可通过替换配体结合口袋识别极多种类的配体,是同一折叠骨架适配多种功能的典范,也因此成为最重要的药物靶标家族。
据教材整理
考点⑦的综合题。答「如何确定」时务必先写疏水性图,这是《高分笔记》和 Lehninger 都强调的首选方法;GPCR 部分把「识别—跨膜传递—偶联 G 蛋白—脱敏」串起来即可。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.11 · Lehninger 第11章 §11.1 The Topology of an Integral Membrane Protein Can Often Be Predicted from Its Sequence · 教材 p. 1393

A region with more than 20 residues of high hydropathy index is presumed to be a transmembrane segment. When the sequences of membrane proteins of known three-dimensional structure are scanned using simple online bioinformatics tools, we find a reasonably good correspondence between predicted and known membrane-spanning segments. Hydropathy analysis predicts a single hydrophobic helix for glycophorin (Fig. 11-13a) and seven transmembrane segments for bacteriorhodopsin (Fig. 11-13b) — in agreement with structures known from x-ray crystallography.

一段含 20 个以上高疏水指数残基的区域,可推定为跨膜片段。用简单的在线生物信息学工具扫描已知三维结构膜蛋白的序列,可以发现预测的跨膜片段与已知跨膜片段吻合得相当好。疏水性分析预测血型糖蛋白只有一段疏水螺旋(图 11-13a),而细菌视紫红质有 7 段跨膜片段(图 11-13b)——这与 X 射线晶体学解出的结构一致。

「疏水性图」英文是 hydropathy plot(按窗口平均 hydropathy index)。7 次跨膜的教材原型是 bacteriorhodopsin,教材指出这一 motif 在信号接受类膜蛋白(即第 12 章的 GPCR)中非常常见(Lehninger 第11章 p. 1389);判断膜内外还有 positive-inside rule——Lys、Arg 富集的环多在胞质侧(第11章 p. 1397)。
11问答题2026 · 华中农业大学 · 生化真题 p57考点九 结构预测——预测工具的作用、局限与实验验证
蛋白质结构预测工具如何改变结构生物学研究范式?讨论其局限性及解决方案。
(1)对研究范式的改变:①结构获取方式由「先实验后结构」变为「先预测后验证」:过去必须经过表达纯化、结晶或冷冻制样才能得到结构,AlphaFold2 等基于深度学习的预测工具可直接由氨基酸序列给出接近实验精度的三维模型,使结构不再是研究的瓶颈而成为研究的起点。②规模由「单个结构」变为「全蛋白质组」:可一次性预测整个物种蛋白质组的结构,把大量此前无结构信息的「暗蛋白质组」纳入研究。③加速实验解析:预测模型可直接用作 X 射线衍射的分子置换初始模型、冷冻电镜密度图的建模模板,大幅缩短解析周期。④推动功能与药物研究:可用于结构比对推断功能、发现远缘同源、指导定点突变、虚拟筛选与药物设计、蛋白质从头设计。⑤在理论上呼应了 Anfinsen 原理——一级结构包含了折叠所需的全部信息,也部分回应了 Levinthal 疑题。(2)局限性:①主要给出单一静态构象,难以描述蛋白质结构的动态性、多构象平衡与别构转换。②对内在无序蛋白(IDP)和无序区预测置信度低。③对点突变效应、翻译后修饰、配体/金属离子/辅基结合以及复合物界面的预测能力有限。④对缺少同源序列(多序列比对深度不足)的孤儿蛋白、人工设计序列和快速进化蛋白预测质量下降。⑤膜蛋白、大分子机器的相对取向与柔性连接区仍易出错,模型无法替代实验验证。(3)解决方案:①用 pLDDT、PAE 等置信度指标筛选,仅采信高置信区域;低置信区往往正提示无序区。②与实验数据整合:结合冷冻电镜密度、NMR 化学位移与残余偶极耦合、交联质谱、小角散射、氢氘交换等做混合建模与验证。③用分子动力学模拟、增强采样及 AlphaFold 的多构象采样策略探索动态与别构态。④发展复合物与配体共折叠的预测方法(如 AlphaFold-Multimer、AlphaFold3 等),并配合分子对接与自由能计算。⑤对孤儿蛋白改用蛋白质语言模型(无需多序列比对)预测。⑥始终以关键实验(突变—功能分析、结构解析)对预测结论进行验证,把预测定位为假说生成工具而非结论。
据教材整理
本题为 2026 年新出现的前沿题,教材层面对应「蛋白质折叠与结构预测」一节;答题框架建议按「改变了什么—有何不足—怎么补」三段展开。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · BOX 4-5 Video Games and Designer Proteins · 教材 p. 581

Computational tools are now indispensable to biochemistry. While advances in computers and software have revolutionized how protein structures can be solved by x-ray crystallography, NMR, and cryo-EM, advances in computational chemistry have now allowed a number of studies of protein structure to be carried out entirely in silico using powerful molecular modeling and dynamics software.

计算工具如今已是生物化学不可或缺的手段。计算机与软件的进步彻底改变了用 X 射线晶体学、NMR 和冷冻电镜解析蛋白质结构的方式;与此同时,计算化学的进步已使一批蛋白质结构研究能够借助强大的分子建模与动力学软件,完全在计算机中(in silico)完成。

「完全靠计算而不做实验」英文说 carried out entirely in silico;「结构预测工具」写 protein structure prediction tools / in silico protein folding。注意本版教材(Lehninger 8e)并未提到 AlphaFold,其理论基础在教材中体现为 Anfinsen 原理与 Levinthal 疑题(p. 562),答题谈局限性时可回到教材那句 the folding pathway of a large polypeptide chain is unquestionably complicated。

论述题2 题

1论述题2008 · 华中农业大学 · 生化真题 p10;生化真题狂背 p107考点一 维持空间结构的作用力——氢键(跨大分子命题,但蛋白质空间结构部分正是本章核心)
试述氢键在维持生物大分子空间结构和生物大分子间相互识别中的作用。
(1)维持结构:①在蛋白质的二级结构中,如α-螺旋和β-折叠,氢键起着关键的维持作用。②在 DNA 双螺旋结构中,两条互补链之间的碱基配对是通过氢键来实现的。③在多糖结构中,分子内和分子间存在大量的氢键,这些氢键使得纤维素分子链之间相互平行排列,形成紧密的微纤维结构,从而赋予纤维素较高的强度和韧性,使其成为植物细胞壁的主要成分,对植物细胞起到支持和保护作用。(2)大分子识别:①氢键可以帮助转录因子识别启动子中的特定碱基序列,疏水相互作用和离子键则有助于转录因子在 DNA 表面的稳定结合。②在分子生物学实验中,如 Southern 杂交和 DNA 芯片技术等,两条互补的 DNA 链之间通过氢键等非共价力进行杂交。③酶与底物的结合以及抗原抗体之间的作用也是通过非共价力实现的,主要是氢键、离子键和疏水相互作用。
真题资料原答案
蛋白质部分是本章得分点:α-螺旋靠第 n 个肽基 C=O 与第 n+3 个肽基 N—H 形成的链内氢键(几乎平行于螺旋轴)稳定,β-折叠靠链间(或同一链不同肽段间)氢键稳定,β-转角靠第 1 与第 4 残基之间的氢键稳定;氢键还起「引领蛋白质折叠」的作用。
教材原文对照1 处
Lehninger 8e Ch.4 · §4.1 Packing of Hydrophobic Amino Acids Away from Water Favors Protein Folding · 教材 p. 481

The stability of a protein is not simply the sum of the free energies of formation of the many weak interactions within it. For every hydrogen bond formed in a protein during folding, a hydrogen bond (of similar strength) between the same group and water was broken. The net stability contributed by a given hydrogen bond, or the difference in free energies of the folded and unfolded states, may be close to zero. Ionic interactions may be either stabilizing or destabilizing.

蛋白质的稳定性并不是其内部众多弱相互作用形成自由能的简单加和。折叠时每形成一个蛋白质内部的氢键,同一基团与水之间原有的一个强度相近的氢键就被破坏。因此某一个氢键所贡献的净稳定性,也就是折叠态与去折叠态的自由能之差,可能接近于零。离子相互作用则既可能起稳定作用,也可能起去稳定作用。

英文写 hydrogen bond。教材在此校正了「氢键维持结构」的笼统说法:单个氢键的净稳定贡献接近零,稳定球状蛋白的主要力量是 the hydrophobic effect;氢键真正不可替代之处在于方向性与配对特异性,这正是本题「相互识别」一问的落点。
7论述题2012 · 华中农业大学 · 生化真题狂背 p15;生化真题 p21考点三/六/八 综合——各级结构与功能的关系(跨章命题,主体属本章故收)
举例说明蛋白质一、二、三、四级结构与功能的关系(16分)?
不同的蛋白质由于结构不同而具有不同的生物学功能。蛋白质的生物学功能是蛋白质的天然构象所具有的性质。蛋白质的结构与功能的关系十分密切,结构是功能的基础,结构的改变往往导致功能的改变。蛋白质的功能通常取决于它的构象。(1)一级结构与蛋白质功能的关系:①一级结构的变异与分子病:镰刀形细胞贫血病是最早被认识的一种分子病,是由于基因突变导致血红蛋白分子中个别氨基酸残基被更换所引起。Hb S 和 Hb A 的α链是完全相同的,所不同的只是β链上从 N 端开始第 6 位氨基酸残基,在 Hb A 分子中是 Glu,Hb S 分子中被 Val 所替换。②序列的同源性:不同生物中执行相同或相似功能的蛋白质称为同源蛋白质,同源蛋白质的一级结构具有相似性,称为序列的同源性。例如亲缘越近的物种,Cyt c(细胞色素C)中氨基酸残基的差异越小。蛋白质的进化反映了生物的进化。(2)一级结构与高级结构的关系:一级结构决定高级结构,当特定构象存在时,蛋白质表现出生物功能;当蛋白质变性、特定构象被破坏时,即使一级结构没有发生改变,蛋白质的生物学活性也丧失;除去变性条件、蛋白质复性后,由于一级结构没被破坏,蛋白质生物活性恢复。(3)蛋白质空间结构与功能的关系:天然状态下,蛋白质的多肽链紧密折叠形成蛋白质特定的空间结构,称为蛋白质的天然构象或三维构象。三维构象与蛋白质的功能密切相关。例如,RNase A 处于天然构象时,具有催化活性;当 RNase A 处于去折叠状态时,二硫键被还原不具有催化活性;当 RNase A 恢复天然构象时,二硫键重新形成,活性恢复。
真题资料原答案
原答案对二、三、四级结构展开偏少,应自行补:二级结构决定纤维状蛋白的性质(α-角蛋白的伸缩与烫发原理、丝心蛋白反平行β-折叠带来的高抗张强度、胶原的三股螺旋);三级结构形成疏水核心与活性中心(结构域间的裂缝常为活性部位);四级结构带来亚基间的协同效应与别构调节(血红蛋白 S 形氧合曲线)。
教材原文对照2 处
Lehninger 8e Ch.4 · SUMMARY 4.3 Protein Tertiary and Quaternary Structures · 教材 p. 551

Globular proteins have more complicated tertiary structures, often containing several types of secondary structure in the same polypeptide chain, and fulfill many different functional roles in the cell. The first globular protein structure to be determined, by x-ray diffraction methods, was that of the O2-binding protein myoglobin. The myoglobin structure revealed for the first time how protein structure and function are connected.

球状蛋白质具有较复杂的三级结构,同一条多肽链中往往含有几种类型的二级结构,并在细胞中承担多种不同的功能角色。第一个用 X 射线衍射方法测定出结构的球状蛋白质,是结合 O2 的肌红蛋白。肌红蛋白的结构第一次揭示了蛋白质结构与功能是如何联系在一起的。

「结构决定功能」英文常用 how protein structure and function are connected。举例首选教材原型 myoglobin(三级结构—功能),四级结构—功能则举 hemoglobin(第 5 章)。
Lehninger 8e Ch.4 · §4.4 Amino Acid Sequence Determines Tertiary Structure · 教材 p. 558

A classic example is the denaturation and renaturation of ribonuclease A, demonstrated by Christian Anfinsen in the 1950s. Purified ribonuclease A denatures completely in a concentrated urea solution in the presence of a reducing agent. The reducing agent cleaves the four disulfide bonds to yield eight Cys residues, and the urea disrupts the stabilizing hydrophobic effect, thus freeing the entire polypeptide from its folded conformation. Denaturation of ribonuclease is accompanied by a complete loss of catalytic activity. When the urea and the reducing agent are removed, the denatured ribonuclease spontaneously refolds into its correct tertiary structure, with full restoration of its catalytic activity (Fig. 4-25).

一个经典例子是核糖核酸酶 A 的变性与复性,由 Christian Anfinsen 在 20 世纪 50 年代完成。纯化的核糖核酸酶 A 在高浓度脲溶液中、并有还原剂存在时完全变性。还原剂切断四对二硫键,生成八个 Cys 残基;脲则破坏起稳定作用的疏水效应,从而使整条多肽链摆脱其折叠构象。核糖核酸酶变性的同时,催化活性完全丧失。当脲和还原剂被除去后,变性的核糖核酸酶自发重新折叠成正确的三级结构,催化活性完全恢复(图 4-25)。

这正是中文答案里 RNase A 的例子。固定表述背下来:denatures completely in a concentrated urea solution in the presence of a reducing agent → a complete loss of catalytic activity → spontaneously refolds into its correct tertiary structure, with full restoration of its catalytic activity。
答案来源标记 · 绿色 = 资料自带的原答案/官方解析,逐字抄录;橙色 = 该题在你的资料里没有现成答案,由我依据高分笔记原文与英文原版教材推导,已在解析里注明依据。