蛋白质结构与功能试题一、问答题：1.影响蛋白质二级结构改变的因素有哪些？参考答案：温度；pH；邻近氨基酸残基的二级结构倾向；肽链中远程肽段的影响；肽段是处于分子表面还是被包埋在分子内部2.如下图所示。

多聚谷氨酸poly (Glu) 是由多个L-Glu聚合形成的多肽链，在pH为3的溶液中能形成a-螺旋构象，当pH升高到7时，则由a-螺旋变为无规卷曲，旋光率陡然下降。

同样，多聚赖氨酸poly (Lys) 在pH为10的溶液中具有a-螺旋结构，当pH降低至7时，旋光率也发生陡然下降，由a-螺旋结构变为无规卷曲。

请解释pH对poly (Glu) 和poly (Lys) 构象变化的影响。

答案要点：pH=3接近Glu g-COOH的p K R (4.07)，侧链基团为质子化不带电荷状态，可形成a-螺旋结构。

其余情况按此思路分析。

Lys e-NH2 p K R 为10.54。

3.胶原蛋白的结构特点（原胶原分子的一级结构和高级结构）1)在体内，胶原蛋白以胶原纤维的形式存在，胶原纤维的基本结构单位是原胶原分子2)每个原胶原分子由三条左手螺旋的a链（a-肽链）组成右手超螺旋结构，每条a链约含1000个氨基酸残基3)a链间靠H-键和范得华力维系，胶原纤维可以通过分子内和分子间的进一步交联增强稳定性4)a链一级结构序列96%遵守(Gly-X-Y)n。

x多为脯氨酸Pro；y多为羟基脯氨酸Hyp或羟基赖氨酸Hly5)胶原蛋白是糖蛋白，少量糖与5-羟赖氨酸(Hyl)残基的碳羟基共价连接6)具有较好的弹性和抗张强度4.形成结构域的意义是什么？参考答案：1)各结构域分别折叠，其动力学上更有利2)结构域自身紧密装配，结构域之间的柔性连接使每个结构域间可以作较大幅度的相对运动3)多个结构域形成的间隙部位往往是蛋白质的功能部位，结构域的相互作用有利于蛋白质分子产生别构效应5.简述三种浓缩蛋白质溶液的方法及原理1)超滤法：将蛋白质样品装入适当的超滤管中，经一定时间离心，溶剂穿过超滤管滤膜流出而使蛋白质溶液得以浓缩2)硫酸铵沉淀法：通过盐析作用使蛋白质在高浓度中性盐中析出而浓缩。

3)透析袋浓缩法：将蛋白质样品装入透析袋中，封闭透析袋两端，将透析袋包埋与蔗糖、甘油或聚乙二醇8000中，放置于4°C，透析袋中溶剂将被吸出而达到浓缩的效果。

或者：4)有机试剂沉淀法（如丙酮、聚乙二醇即PEG等）：破坏蛋白质的水化层及表面电荷而使蛋白质沉淀5)冷冻干燥法：将待干燥物快速冻结冰后，在高真空条件下将其中的冰升华为水蒸气而去除的干燥方法。

由于冰的升华带走热量使冻干整个过程保持低温冻结状态，有利于保留一些生物样品(如蛋白质)的活性。

6.某一溶液（20mmol/L NaCl，50mmol/L Tris·HCl，pH7.5）中含有A、B、C、D四种蛋白质，其等电点分别为A(p I 8.3)、B(p I 7.0)、C (p I 6.8)、和D (p I 6.2)。

将该溶液经阴离子交换柱层析来对蛋白质进行分离纯化，将其上样、清洗，然后再逐渐提高盐浓度进行洗脱。

从理论上判断哪种蛋白质会最先从层析柱中被洗脱出来？为什么？提示：A蛋白质最先流出。

阴离子柱结合带负电荷的分子。

当溶液pH >蛋白质p I时，蛋白质所带净电荷为“负”，能够结合在层析柱上。

当溶液pH < p I，蛋白质所带净电荷为“正”，不能结合到层析柱上，而直接穿过层析柱而流出。

7.分子伴侣均采用的基本循环作用模式是什么？结合底物（错误折叠的蛋白质或新生肽链）®去折叠化（或防止新生肽链折叠）®解聚聚集的多肽链并同时自发折叠成天然构象、或者若不能形成天然构象则进入蛋白酶体介导的降解途径。

8.蛋白质一级结构的比较可以获得哪些信息？不同种属来源的同一蛋白质比较：揭示生物进化信息功能相似的蛋白质比较：功能越相近的蛋白质，结构上的同源性越高，可划分蛋白质家族功能相差较远的蛋白质一级结构比较：建立蛋白质超家族；发现蛋白质含有的新moti f或结构域，并揭示可能的新功能9.为什么可以采用Ni-柱亲和层析（固定化金属螯合亲和层析，Immobilized Metal-chelate AffinityChromatography，IMAC）纯化His-tagged蛋白质？如何能够将His-tagged蛋白质从Ni-柱上洗脱下来？参考答案：1) His-tagged蛋白质通常在N端或者C端带有6´His标签，这些His能专一性地结合在螯合有Ni2+（或Zn2+、Co2+）亲和柱上，杂蛋白则穿过亲和柱而与His-tagged蛋白质分离。

2) 增大洗脱液中的咪唑浓度。

高浓度咪唑溶液中的咪唑可与His-tagged蛋白质竞争结合Ni-柱中的Ni，从而将His-tagged蛋白质洗脱下来。

10. 蛋白质的分类方式主要有哪几种？（答出两种即可）按化学组成分类：简单蛋白质、复合蛋白质（或结合蛋白质）按分子形状和溶解性分类：球状蛋白质、纤维状蛋白质、膜蛋白按功能分类：活性蛋白质、非活性蛋白质按二级结构单元排列方式分类：全a域、全b域、交替的a/b域、非交替a+b域、不规则小蛋白11. 丝心蛋白的主要结构特点有哪些？反平行的b折叠片以平行的方式堆积成多层片层结构；一级结构多为Gly-Ser/Ala的重复排列，Gly位于折叠片平面的一侧，Ser/Ala等排列在平面的另一侧。

层与层间，Gly与Gly相对，Ser/Ala与Ser/Ala相对；链间主要以氢键连接，层间主要靠范德华作用维系12. 蛋白质翻译后修饰主要有哪些方式？这些修饰一般发生在哪些氨基酸的侧链上？N-端乙酰化蛋白质多肽链中Ser、Thr、Tyr侧链的磷酸化蛋白质多肽链中Ser、Thr、Asn侧链糖基化蛋白质多肽链中Lys侧链泛素化13.凝胶过滤柱层析测定蛋白质分子量的原理测定几种已知分子量的蛋白质中在凝胶过滤层析中的洗脱体积v e，v e(or v e/v0)与对应蛋白质分子量自然对数(logMr)成反比，以logMr为横坐标、v e为纵坐标做出标准曲线。

测定目的蛋白质的v e，从标准曲线上查出蛋白质分子量的logMr，即可得到蛋白质的分子量。

14．Pro为什么既不利于a-螺旋的形成，也不利于b-折叠的形成？Pro的a-NH2形成吡咯环成为亚氨基，在多肽链中形成肽键后，其N上无H，不能形成稳定a-螺旋和b-折叠结构中的氢键；此外，吡咯环的限制，二面角f不能满足a-螺旋所需的二面角角度，因此，Pro既不利于a-螺旋的形成，也不利于b-折叠的形成。

15. 蛋白质主要有哪些重要功能？请作简要说明。

（答出4种即可）参考答案：1) 酶的催化作用（代谢过程中几乎每一步反应都有酶的催化）2) 机械支持（细胞骨架蛋白等。

如：微丝中的肌动蛋白，微管中的微管蛋白，中间纤维中的角蛋白）3) 运输（如血红蛋白对O2、CO2的运输，跨膜运输的通道蛋白、载体蛋白等）4) 免疫保护（如抗体对机体的保护作用，凝血酶的凝血作用）5) 生长和分化的控制（蛋白类激素如胰岛素，真核生物转录因子等）6) 神经冲动的产生和传递（如乙酰胆碱受体蛋白）7) 信号转导（G蛋白、受体蛋白）8) 电子传递（呼吸链中的电子载体复合体）9) 贮存（铁蛋白、肌红蛋白等）二、名词解释1.蛋白质的分子伴侣从功能上定义的一类蛋白质的总称。

其能起到帮助新生肽链或错误折叠的多肽链正确折叠、组装、跨膜定位、转运及激活、解聚非正确折叠蛋白质的聚集体以便被蛋白酶降解等作用。

2.（晶体生长的）气象扩散法原理参考答案：在一个封闭体系中，液池内缓冲液中的各种试剂浓度均略高于蛋白质液滴中的浓度(液池内不含蛋白质)，通过体系内蒸汽扩散，溶剂分子从液滴向液池迁移，使液滴内盐浓度增高，蛋白质溶解性降低，达到过饱和而结晶。

3.固有无结构蛋白质(inreinsically unstructural protein, IUP)参考答案：是指生理条件下缺乏刚性折叠结构，结构松散，肽链呈无规卷曲构象，但却具有明确功能的蛋白质。

这一概念的提出是对蛋白质结构传统概念的一种新挑战。

但这类蛋白质不能行使酶等具有刚性结构蛋白质所具有的功能。

4.多肽链主链折叠的空间限制参考答案：1)肽平面：肽键具有部分双键性质，不能旋转，使得形成肽键的四个原子（C、O、N、H）及相邻的两个a-C原子在一个平面上，为刚性平面。

肽键通常呈反式构型，二面角w=180°。

2)a-C的一对二面角（f，y）：由于非成键原子的空间位阻，成对二面角f、y不能任意取值，即许多成对二面角所决定的主链骨架的构象是不能存在于蛋白质构象中的。

上述两个因素使得能够存在于蛋白质中的主链构象大大减少。

5.多肽链折叠规律参考答案：1)蛋白质三级结构折叠信息来自一级结构；2)在体外，折叠可以是自发的；3)在给定环境条件下中，总是采取低自由能的构象状态；4)多肽链的折叠具有手性效应；5)折叠倾向于疏水侧链在分子内部，亲水侧链分布于分子表面。

6.二硫键异构酶(protein disulfide isomerase, PDI)参考答案：是催化新生多肽链形成正确配对的二硫键的酶，在加速折叠中间体二硫键改组中起重要作用。

7.肽基脯氨酰异构酶新和成的多肽链中，脯氨酸氨基酸端形成的肽键（Xaa-Pro）基本都是反式的，而在球形蛋白质中大约10% Xaa-Pro肽基是顺式的，催化Xaa-Pro肽键顺反式构象改变的酶就是肽基脯氨酰异构酶8.拉氏构象图根据蛋白质中非键合原子之间的最小接触距离，根据此距离确定多肽链主链C a的成对二面角（fy）在蛋白质构象中哪些是空间允许的、哪些是部分允以及不允许的。

并以f作横坐标，y作纵坐标作图，将允许区、部分允许区、不允许区标注在图中得到拉氏构象图。

9.蛋白质免疫印迹（western-blot）利用抗原抗体的特异性反应在蛋白质混合液中定性及半定量检测某种特定蛋白质的方法。

基本步骤是：蛋白质混合液先经SDS-PAGE分离，利于电转移方法将SDS-PAGE凝胶中所分离的蛋白质转移到固相载体(如NC膜、PVDF膜），即印迹过程，再在转印膜上进行抗原抗体特异性反应，利用二抗上所带标记来鉴定、检测目的蛋白。

10.蛋白质晶体学利用X-射线衍射的方法研究蛋白质及蛋白质复合物晶体的三维结构，并在此基础上揭示蛋白质结构与功能的关系。