蛋白质工程与酶工程复习思考题（08基地班整理，答案仅供参考）第一部分蛋白质工程1.怎样理解蛋白质工程？以蛋白质的结构和功能为基础，通过基因修饰或基因合成而改造现存蛋白质或组建新型蛋白质的现代生物技术。
蛋白质工程正在形成以改造现有蛋白质和制造新型蛋白质为中心的第二代遗传工程。
2.肽键是什么？氨基酸之间脱水后形成的键为肽键，也为酰胺键3.一级结构与空间构象、功能之间的关系？蛋白质的一级结构(primary structure)指它的蛋白质分子中各个氨基酸残基的排列顺序。
蛋白质的一级结构决定了空间构象，空间构象决定了蛋白质的生物学功能，参与功能部位的残基或处于特定构象关键部位的残基对蛋白质的生物学功能往往起定性作用；一级结构相似的蛋白质，其折叠后的空间构象以及功能往往相似，一级结构的变化引起功能的变化。
4.天然蛋白质中主要的二级结构的类型有哪些？蛋白质的二级结构：指蛋白质多肽链本身的折叠与盘绕方式,。
类型包括：α—螺旋、β—折叠、β—转角、自由回转等。
5.常见氨基酸的结构通式，20种常见氨基酸中有无不符合此通式的氨基酸？除脯氨酸外，脯氨酸(Pro)的侧链R-基与主链N原子共价结合，形成一个环状的亚氨基酸，其他均具有如下结构通式。
R|H2N－C－C00H|H6.什么是变性、复性？变性：天然蛋白质因受到物理和化学的因素影响，使蛋白质严格的空间结构受到破坏，（但不包括肽键的裂解），从而引起蛋白质若干理化性质和生物学性质的改变，这种现象称为蛋白质变性作用。
复性：变性的蛋白质恢复其天然活性的现象称为复性7.常见的氢键发生在哪些基团间？氢键: 由同一条肽链内每个氨基酸残基的两个肽键衍生而来，即每个氨基酸残基的N－H 与前面每隔3个氨基酸残基的C=O形成的。
8.常见氨基酸的旋光性如何？除甘氨酸外，都具有旋光性。
从蛋白质水解得到的α--氨基酸均为L--型氨基酸9.分子伴侣定义及其功能？分子伴侣：是进化上十分保守的蛋白质家族，广泛存在于多种生物体内，其主要作用是与新生肽或部分折叠的蛋白质的疏水表面结合，加速其折叠或组装成天然构象的进程，并防止其相互聚集和错误折叠。
10.维持蛋白质空间构象的作用力有哪些？一级结构：肽键、二硫键（都属于共价键）二级结构：氢键（主链上—C=O—和N—H之间形成）三、四级结构：二硫键、次级键（氢键疏水键、疏水键、离子键、华力、配位键）11.设计的蛋白质二级结构如果是连续α螺旋时，要注意什么？设计α螺旋时，应选择象Leu、Glu等易于形成α螺旋的残基；12.维持蛋白质二级结构的主要作用力是什么？二级结构：氢键（主链上—C=O—和N—H之间形成）13.血红蛋白的结构与功能。
血红蛋白由四个亚基构成，分别为两个α亚基和两个β亚基，每个亚基由一条肽链和一个血红素分子构成。
血红蛋白一级结构变化而引起镰刀型贫血病。
血红蛋白的载氧气过程具有变构效应。
功能：血红蛋白的一级结构变化而引起镰刀型贫血病14.进行蛋白质分子设计时，需要选择哪种类型的氨基酸用作核心？(1)设计α螺旋时，应选择象Leu、Glu等易于形成α螺旋的残基；(2)设计全β结构时，应选择Val、Ile等易于形成β折叠片的残基；(3)而在设计转角时常选择Pro-Asn残基对。
（Pro、Gly中断α螺旋，Glu中断β折叠）15.蛋白质分子设计的分类？(1)定点突变或化学修饰法(2)拼接组装设计法(3)从头设计全新蛋白质16.17.亲和标记是什么？亲和标记：借助亲和作用对目的分子进行标记的方法，多用于对蛋白质(如酶、抗体等)的标记。
亲和性标记试剂是具有化学反应性的蛋白质分子的底物或配体的类似物，能与天然底物或配体竞争蛋白质分子的结合位点，这类试剂具有高度的位点专一性。
17.制造突变的主要分子生物学方法、原理？（1）定点突变：定点突变技术可以随心所欲地在已知DNA序列中取代、插入或缺失一定长度的核苷酸片段。
几种寡核苷酸介导的基因突变方法：①Kunkel 突变法利用Kunkel 法以M13噬菌体DNA为载体进行寡核苷酸介导的位点特异性突变②基于抗生素抗性“回复”的突变方法③基于去除特定限制酶切位点的突变（2）蛋白质的体外分子定向进化①易错PCR（Error prone PCR）：通过改变PCR反应条件，如降低一种dNTP的量（降至5%-10%）、以dITP来代替被减少的dNTP、增加Mn2+和Mg2+的浓度或使用低保真度的DNA聚合酶等，使碱基在一定程度上随机错配而引入多点突变。
②DNA 搅乱重组（DNA shuffling）：将来源不同但功能相同的一组同源基因，用核酸酶Ⅰ消化成随机片段，由这些随机片段组成一个文库，使之互为引物和模板进行PCR扩增，当一个基因拷贝片段作为另一基因拷贝的引物时，引起模板互换，重组因而发生，导入体内后，选择正突变体作为新一轮的体外重组。
18.蛋白质分子中容易进行反应的侧链基团有哪些？巯基、氨基和羧基特别容易产生有用的取代。
19.内含肽的定义。
内含肽是一个蛋白质前体中的多肽序列，可以催化自身从蛋白质前体中断裂，使两侧的蛋白质外显子连接成成熟的蛋白质。
20.表达载体的基本构成。
（１）复制起始点（２）选择性基因（３）强的、可诱导的启动子（４）强的转录终止序列（５）核糖体结合位点（６）合适的多克隆位点21.常用的蛋白质表达系统及优缺点。
（1）细菌表达系统培养方法简单、增殖快、生产成本低，但缺乏真核细胞特有的加工后处理，外源蛋白大量表达容易形成包涵体，而且在菌体中表达的外源蛋白，在原核细胞中不稳定，易被菌体蛋白酶破坏。
（2）酵母表达系统既具有原核细胞的增殖快、操作简单、成本低等优点，又可以象其他真核细胞一样完成对蛋白质转录和翻译后的修饰。
但它的蛋白水解酶类，可降解异体蛋白质，使产品产量降低。
（3）昆虫表达系统优点是能较高水平地表达不同动物来源的基因，能够有效地进行蛋白质翻译后的加工。
主要缺点是不能连续合成重组蛋白，因为重组病毒感染昆虫细胞或昆虫幼虫4-5天后，细胞就裂解，幼虫即死亡。
（4）哺乳动物细胞是生产哺乳动物蛋白质最好的场所，其表达真核基因比其他几种表达系统更优越，能对蛋白质进行各种类型的加工和修饰，还能表达有功能的膜蛋白及分泌性蛋白。
其缺点是组织细胞培养的技术要求高，培养和筛选细胞株的周期长，成本较高。
22.何谓报告分子？融合蛋白报告分子：将易于检测的蛋白质与目的分子融合表达，可显示目标分子的存在和定位，广泛应用于启动子分析、监控转基因及其表达、细胞的信号转导与药物的筛选，如绿色荧光蛋白（Green fluorescent protein, GFP）23.测定蛋白质空间结构的主要方法？（1）X射线晶体衍射技术：要求蛋白质是晶体存在状态，而对一些柔性的、结构复杂的生物大分子蛋白质来说，比较难以得到所需的晶体结构。
（2）核磁共振技术：能测出溶液状态下分子量较小蛋白质的结构，但对分子量较大的蛋白质的数据处理显得比较复杂。
（3）现代光谱技术（4）三维电镜衍射技术（5）动力学全精研究技术24.在测定蛋白质结构时，核磁共振技术NMR法的特点有哪些？NMR可以方便地在溶液中研究分子结构并且是唯一可以使试样不经受任何破坏的结构分析方法。
NMR的非破坏性使得NMR谱图可以确定完整生物大分子中某成分的存在和浓度从而与X-Ray晶体衍射互为补充.缺点：分辨率不高。
能测出溶液状态下分子量较小蛋白质的结构，但对分子量较大的蛋白质的数据处理显得比较复杂。
25.世界上第一个用化学方法人工合成的蛋白质是什么？牛胰岛素26.蛋白质组的概念？一个细胞在特定生理或病理状态下表达的所有种类的蛋白质称为蛋白质组.27.去污（垢）剂的作用？去垢剂用来溶解经过离液剂处理而暴露蛋白质的疏水基团，（常用的去垢剂有离子去污剂SDS、非离子去污剂Triton X-100和NP-40、两性离子去垢剂CHAPS、OBG等，其中CHAPS 应用最普遍）。
28.蛋白质进行质谱分析(MS)的简要过程？离子源轰击样品→带电荷的碎片离子→电场加速(zeU)→获得动能(mv2)→磁场分离→检测器记录其中，z为电荷数，e为电子电荷，U为加速电压，m为碎片质量，v为电子运动速度。
29.蛋白质的常用染色方法有哪些？考马斯亮兰（Coomassie stain）银染（Silver Stain ）荧光染色（SYPRO Ruby protein gel stain）负染30.离子交换层析的原理是什么？离子交换层析的原理：样品中待分离的溶质离子，与固定相上所结合的离子交换，不同的溶质离子与离子交换剂上离子化的基团的亲和力和结合条件不同，洗脱液流过时，样品中的离子按结合力的弱强先后洗脱，达到分离的目的。
蛋白质是由氨基酸聚合形成的聚合物，所以蛋白质也存在等电点（pI），蛋白质在溶液中带电状况同氨基酸相同，取决于所处溶液的pH 值。
当pI < pH时，蛋白质带净负电荷；而当pI > pH时，蛋白质带净正电荷。
阴离子交换剂本身带正电荷，阳离子交换剂本身带负电荷，因此蛋白质可以用阳离子交换剂或阴离子交换剂进行离子交换层析。
31.盐析的定义。
盐析：蛋白质在高浓度中性盐溶液中会沉淀析出，常用硫酸铵进行沉淀。
32.蛋白质分离纯化的一般步骤。
（一）材料制备1、选材2、破碎3、混合物的分离（二）粗分级盐析、有机溶剂分级沉淀、超速离心法、等电点沉淀法、透析——按照分子大小进行分离.分离取决于透析袋截留的分子量、超滤——除小分子杂质，分离、浓缩蛋白质（三）细分级凝胶层析、离子交换层析、亲和层析、电泳法33.分子筛层析（凝胶层析）分离纯化蛋白质的原理？凝胶层析原理：（1）分子量大的物质不能进入凝胶粒子内部，随洗脱液从凝胶粒子之间的空隙挤落下来，所以大分子物质迁移速度快；（2）小分子物质要通过凝胶网孔进入凝胶粒子内部，所以小分子物质迁移速度慢。
34.溶液pH值与蛋白质等电点的关系？等电点（pI）：蛋白质在溶液中带电状况同氨基酸相同，取决于所处溶液的pH 值。
当pI < pH时，蛋白质带净负电荷；而当pI > pH时，蛋白质带净正电荷。
35.圆二色谱（CD）的原理是什么？圆二色谱是利用不对称分子对左、右圆偏振光吸光率的不同来分析蛋白质的结构。
研究稀溶液中蛋白质结构的一种简单、快速而又较准确的方法。
36.双向电泳的第一向、第二向各是什么，分别根据什么原理？第一向：电聚焦电泳（IEF）根据蛋白质等电点的不同，将蛋白质加到含有不同pH值的两性电解质的聚丙烯酰胺凝胶中，蛋白质样品在此凝胶中移动到与其等电点相同的pH 梯度处后净电荷为零，在凝胶中不再移动，也就是相同等电点的蛋白质聚焦在相同pH梯度处，从而把不同等电点的蛋白质分开。
第二向：变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE），根据分子量大小对蛋白进行分离。