生物物理復(fù)習(xí)題及答案

1、2012年生物物理復(fù)習(xí)要點第一章 生物物理緒論1. 生物物理定義：用物理學(xué)的概念和方法對生命現(xiàn)象進(jìn)行研究和討論。1、把復(fù)雜的生命系統(tǒng)用物理學(xué)的概念盡可能的加以合理的簡化，使復(fù)雜的生命運動盡可能的定量化、公式化，從而使生命科學(xué)由一門定性科學(xué)發(fā)展成一門定量科學(xué). 研究內(nèi)容：就是探索自然界中物質(zhì)、能量和信息在生命系統(tǒng)中綜合運動的規(guī)律。這三個量有組織、有秩序的活動是生命的基礎(chǔ)。生物物理學(xué)：研究生命物質(zhì)的運動規(guī)律3. 為什么學(xué)多年來“生物物理學(xué)”的確切定義一直是該學(xué)科領(lǐng)域認(rèn)為不易回答的問題？第一，學(xué)科跨度大；第二，由于生物物理學(xué)家的專業(yè)背景及從事的工作不同，因而個人的看法和強(qiáng)調(diào)的重點也不同；第三，由于發(fā)

2、展迅猛，生物物理已經(jīng)從單個的學(xué)科研究轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科的互相溝通互相滲透各個學(xué)科之間難以劃分，甚至各個學(xué)科之間的壁壘將會打破。4、在17-19世紀(jì)生物物理發(fā)展的早期，主要涉及哪些方面的零散研究？17世紀(jì)：kircher描述生物發(fā)光現(xiàn)象；borrelli出版“動物運動”，血液循環(huán)和鳥的運動。da vinci鳥的飛行動力學(xué)；newton在“原理”中探索電與生物學(xué)的關(guān)系。18世紀(jì)：galvani發(fā)現(xiàn)肌肉收縮與電刺激關(guān)系，young提出光的波動學(xué)說和色散理論，同時研究眼的幾何光學(xué)及心臟的流體動力學(xué)作用。那時為什么沒能出現(xiàn)生物物理這門學(xué)科？一直到19世紀(jì)：mayer首次提出光合作用是能量轉(zhuǎn)換過程，生理過程能量

3、守恒。helmholtz譽為早期生物物理學(xué)奠基人：肌肉收縮、神經(jīng)脈沖傳導(dǎo)、視覺、聽覺等方面，熱力學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。杜布瓦-雷蒙德第一個制造出電流表，用以研究肌肉神經(jīng)發(fā)現(xiàn)休止電位及動作電位。先決條件：1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了x-射線，布拉格父子發(fā)現(xiàn)x-射線衍射定律。研究進(jìn)展：大分子的結(jié)構(gòu)確定：bernal測定煙草花葉病毒的形態(tài)和大小。perutz和kendrew分析了血紅蛋白和肌紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)。watson和crick確定了dna雙螺旋結(jié)構(gòu)：1953年英國劍橋大學(xué)；克里克、沃森和威爾金斯1962年，分享了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。于是有了理論基礎(chǔ)：相對論、量子力學(xué)、基本粒子理論、凝聚態(tài)、物理學(xué)、自動控制理

4、論和非平衡態(tài)熱力學(xué)等。研究手段：各種衍射技術(shù)、光譜和波譜技術(shù)、激光技術(shù)。社會需求：核能的和平應(yīng)用、超聲、微波、激光和環(huán)境污染與人類健康的關(guān)系，生命過程的本質(zhì)。6. 1934年薛定諤（schrodinger）在其系列演講“生命是什么？-活細(xì)胞的物理觀”中，倡導(dǎo)用物理學(xué)的觀點和方法研討生命的奧秘。他在報告中提出了三個重要觀點是什么？答：(1) 生命現(xiàn)象獨有的熱力學(xué)基礎(chǔ)是不能完全用經(jīng)典熱力學(xué)定律來解釋，并引進(jìn)“負(fù)熵”概念來說明生命過程的有序性；(2) 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是有機(jī)分子，生物遺傳性狀以密碼形式通過染色體傳遞；(3) 生物體內(nèi)存在量子躍遷現(xiàn)象，x-射線誘發(fā)突變就是證明。7. 近幾十年來生物物理的

5、發(fā)展和現(xiàn)狀說明了什么觀點？學(xué)科交叉與融合是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢1、物理學(xué)在揭示生命奧妙方面具有不可估量的潛力； 2、生物物理學(xué)是物理學(xué)和生物學(xué)深入發(fā)展的必然結(jié)果； 3、生物物理學(xué)在生命科學(xué)中的作用越來越顯著。第二章 生物物理的量子力學(xué)基礎(chǔ)1. 熱輻射：由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。決定于物體溫度的電磁輻射。平衡熱輻射：輻射與吸收平衡，溫度恒定。單色輻射強(qiáng)度：在單位時間內(nèi)從物體表面單位面積上、單位波長間隔內(nèi)所輻射出的能量。 絕對黑體：一種物質(zhì)，在和輻射發(fā)生相互作用時，可以完全不考慮它對輻射的反射作用，從而能比較單純地分析物質(zhì)與輻射的相互作用，這樣的理想模型就是絕對黑體

6、。 光電效應(yīng)：光照射某些金屬時能從表面釋放出電子的效應(yīng)，產(chǎn)生的電子稱為光電子，由光電子形成的電流叫光電流，使電子逸出某種金屬表面所需的功稱為該種金屬的逸出功。光量子：光可以看成是微粒光量子組成的粒子流,每個光子具有能量。光量子不能再分割，而只能整個地被吸收或產(chǎn)生出來。發(fā)射光譜：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜。連續(xù)光譜：熾熱固體、液體、黑體;線狀光譜(原子) ：彼此分立亮線,氣體放電、火花電弧等。吸收光譜：連續(xù)譜通過物質(zhì)時,有些譜線被吸收形成的暗線。兩者都能反映物質(zhì)特性及其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)-特征譜線最簡單的原子發(fā)射光譜是氫原子光譜。 德布羅意假設(shè)：不僅輻射具有波粒二象性，而且一切實物粒子也具有波粒二象性。德

7、布羅波：德布羅意波為概率波（粒子波動性的統(tǒng)計解釋）：粒子具有德布羅意物質(zhì)波的表現(xiàn)，并不是意味存在某個實在的物理量的波動，而是表示粒子在空間分布具有幾率性。表現(xiàn)粒子的波動性質(zhì)的各種實驗里得到波動圖象只是表示粒子在空間分布的幾率。海森伯測不準(zhǔn)關(guān)系：微觀粒子的空間位置要由概率波來描述，概率波只能給出粒子在各處出現(xiàn)的概率。任意時刻不具有確定的位置和確定的動量。經(jīng)嚴(yán)格證明測不準(zhǔn)關(guān)系應(yīng)為：補充公式2. 基爾霍夫定律的內(nèi)容：3. 什么是普朗克能量量子化假設(shè)？4. 光電效應(yīng)表現(xiàn)出哪四個實驗規(guī)律？光電效應(yīng)中經(jīng)典物理理論的困難是什么？1、飽和電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。 2、光電子的初動能隨入射光頻率線性增加,與

8、光的強(qiáng)度無關(guān)。 3、對給定金屬，存在一截止頻率。 4、光電子是即時發(fā)射的。困難：1、電子的最大動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，決定于光的頻率，光的強(qiáng)度越大會導(dǎo)致更多的光電子發(fā)射，從而形成更大的光電流。于是，微弱的紫光比強(qiáng)的黃光會照射出具有更大動能的電子，盡管后者產(chǎn)生的光電子數(shù)目要多。按經(jīng)典波動理論，入射光的強(qiáng)度越大，理應(yīng)導(dǎo)致光電子具有更大的動能。2、當(dāng)光照到金屬表面時，光電流幾乎同時（<1ns）產(chǎn)生。經(jīng)典理論預(yù)言：強(qiáng)度十分微弱的入射光，只要有充分長的時間延遲使得電子吸收足夠的能量就可以逸出金屬表面。5. 研究原子結(jié)構(gòu)規(guī)律有哪兩條途徑？原子核式結(jié)構(gòu)的缺陷是什么？玻爾原子理論有哪三個基本假設(shè)？玻爾原

9、子理論有何重要意義？途徑：1、利用高能粒子轟擊原子轟出未知粒子來研究(高能物理)； 2、通過在外界激發(fā)下，原子的發(fā)射光譜來研究光譜分析。缺陷：1、無法解釋原子的穩(wěn)定性。2、無法解釋原子光譜的不連續(xù)性基本假設(shè)：1、定態(tài)假設(shè):原子系統(tǒng)存在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，處于這些狀態(tài)的原子中電子只能在一定的軌道上繞核作圓周運動，但不輻射能量。這些狀態(tài)稱為穩(wěn)定狀態(tài)，簡稱定態(tài)。對應(yīng)的能量e1 ,e2 ,e3是不連續(xù)的。2、頻率假設(shè):原子從一較大能量en的定態(tài)向另一較低能量ek的定態(tài)躍遷時，輻射一個光子原子，從較低能量ek的定態(tài)向較大能量en的定態(tài)躍遷時，吸收一個光子。3、軌道角動量量子化假設(shè)意義：1、揭示了微觀

10、體系具有量子化特征(規(guī)律),是原子物理發(fā)展史上一個重要的里程碑,對量子力學(xué)的建立起了巨大推進(jìn)作用。2、提出“定態(tài)”,“能級”,“量子躍遷”等概念，在量子力學(xué)中仍很重要,具有極其深遠(yuǎn)的影響。第三章1.分子的性質(zhì)有哪些因素決定？分子的性質(zhì)由分子組成和結(jié)構(gòu)決定的，而結(jié)構(gòu)由存在于分子中的相互作用決定，因此研究分子中的化學(xué)鍵及分子間的作用力對于了解物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律具有重要意義。 2.構(gòu)型與構(gòu)象的概念和區(qū)別；什么是分子構(gòu)造？構(gòu)型(configuration): 一個有機(jī)分子中各個原子特有的固定的空間排列。這種排列不經(jīng)過共價鍵的斷裂和重新形成是不會改變的。構(gòu)型的改變往往使分子的光學(xué)活性發(fā)生變化。構(gòu)象(c

11、onformation)：指一個分子中，不改變共價鍵結(jié)構(gòu)，僅單鍵周圍的原子放置所產(chǎn)生的空間排布。一種構(gòu)象改變?yōu)榱硪环N構(gòu)象時，不要求共價鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象改變不會改變分子的光學(xué)活性。區(qū)別： 構(gòu)型與構(gòu)型、構(gòu)象與構(gòu)象之間相互轉(zhuǎn)化時是否需要共價鍵的斷裂和重新形成； 是否會改變分子的光學(xué)活性； 構(gòu)型是一個有機(jī)分子中各個原子(如碳、氫原子)特有的固定的空間排列；構(gòu)象是一個基團(tuán)(如甲基)的空間排布。分子構(gòu)造(constitution)：是指分子中原子相互聯(lián)結(jié)的方式和次序，過去長期以來稱為分子結(jié)構(gòu)(structure)，根據(jù)國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會的建議，改為“構(gòu)造”。 3.化學(xué)鍵按成鍵時電子運動狀態(tài)的

12、不同可分為幾種類型？分子間弱相互作用有哪些？離子鍵、共價鍵(包括共振鍵)和金屬鍵三種基本類型。在這三種類型化學(xué)鍵中，以共價鍵相結(jié)合的化合物占已知化合物的90%以上。分子間的弱作用力：靜電相互作用、范德華力、氫鍵、水化作用和疏水作用4.離子鍵的定義和特點 定義：當(dāng)具有低電離勢的原子外層電子被具有高電子親和力的原子所俘獲時形成的鍵稱為離子鍵，即原子間通過正、負(fù)離子電性吸引互相作用所形成的化學(xué)鍵。離子鍵的特點：沒有方向性、沒有飽和性5.共價的定義和特點鍵測不準(zhǔn)關(guān)系說明共價鍵的要點 原子和原子之間通過共有電子對而結(jié)合的化學(xué)鍵，叫共價鍵。 由于電子的微觀屬性，共價鍵的形成不能簡單的用庫侖靜電相互作用來說

13、明，只有用量子力學(xué)處理，才能給出合理解釋。測不準(zhǔn)關(guān)系說明共價鍵的形成兩個原子彼此接近時，電子位置不確定性增大；動量不確定性及最大可能動量減少；導(dǎo)致體系能量減少，結(jié)合能增強(qiáng)，因此原子結(jié)合。原子過分接進(jìn)，電子可進(jìn)入體積減少；使體系的動能以及能量增加；因此存在一個平衡距離，使體系能量最低最穩(wěn)定。 6.闡述價鍵理論的要點現(xiàn)代價鍵理論簡稱vb法，又稱為電子配對法，是以量子力學(xué)對氫分子系統(tǒng)的處理為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。（vb法） 兩個原子自旋方向相反的單電子可以相互配對（兩原子軌道重疊），形成穩(wěn)定的共價鍵。 單電子配對形成共價鍵后，就不能再和其他原子中的單電子配對。所以，每個原子所能形成共價鍵的數(shù)目取決于該原子

14、中的單電子數(shù)目。這就是共價鍵的飽和性。 成鍵時，兩原子軌道重疊愈多，兩核間電子云愈密集，形成的共價鍵愈牢固，這稱為原子軌道最大重疊原理。因此共價鍵具有方向性。7.什么是雜化軌道？8. 分子軌道理論的主要內(nèi)容：分子軌道理論認(rèn)為：(1) 分子中的電子不再從屬于某一特定原子，而是在遍及整個分子的范圍內(nèi)運動，每個電子的運動狀態(tài)可用波函數(shù)來描述，該稱為分子軌道。2為分子中電子在空間某處的幾率密度或電子云。(2)分子軌道由原子軌道 線性組合而成，分子軌道的數(shù)目與相互化合的原子的軌道數(shù)目相同。每個分子軌道i都有相應(yīng)的能量ei和圖象。(3)分子軌道中電子的排布，也遵從原子軌道中電子排布的相同原則。(4)原子軌

15、道線性組合成分子軌道，應(yīng)遵守如下三原則： i）能量相似原則：只有能量相近似的軌道才能有效組合成為分子軌道； ii）對稱性匹配原則：只有對稱性(的符號)相同的原子軌道才能有效組合成一個分子軌道； iii）最大重疊原則：只有當(dāng)兩個原子軌道的重疊區(qū)域較大時才能有效組合成分子軌道。9. s-s原子軌道一個原子的ns軌道與另一原子的ns軌道組合成兩個分子軌道。反鍵軌道：電子云偏向兩核外側(cè)，核間稀疏，不能抵消兩核間的斥力，體系能量較高。成鍵軌道：電子云在核間分布密集，對兩核的吸引能夠抵消兩核間的斥力，能使分子的原子之間發(fā)生鍵合。p-p原子軌道有頭碰頭、肩并肩兩種方式。10當(dāng)兩個原子軌道沿著鍵軸方向?qū)ΨQ重疊

16、時形成的分子軌道稱為軌道。在軌道上的電子稱為電子，鍵：由電子形成的共價鍵稱為鍵。原子軌道沿核間聯(lián)線方向進(jìn)行同號重疊(頭碰頭)。對稱性相同的原子軌道形成-成鍵軌道，對稱性不同的原子軌道形成*成鍵軌道。軌道：兩個原子軌道以側(cè)面發(fā)生平行重疊所形成的分子軌道稱為軌道，具有兩核連線的反對稱面。其中，能量低的軌道稱為成鍵軌道，能量高的軌道稱為反鍵軌道。電子：在軌道上的電子稱為電子，根據(jù)電子是一個、兩個或三個，分別稱為單電子鍵、鍵（即二電子鍵）和三電子鍵。一對電子和一對*電子由于沒有凈的能量降低效應(yīng)，不能構(gòu)成共價鍵。對稱性相同的p軌道形成成鍵軌道。對稱性不同的p軌道形成反鍵*軌道。鍵：原子軌道垂直核間聯(lián)線并

17、相互平行進(jìn)行同號重疊(肩并肩)。11. 誘導(dǎo)偶極子的概念；電相互作用有哪些類型 電場誘導(dǎo)作用-誘導(dǎo)偶極子以上討論的相互作用，都涉及電荷的非對稱分布，即正、負(fù)電荷的重心不重合，由于正負(fù)電荷吸引而在電場中儲存能量。 正負(fù)電荷重心重合的中性分子或基團(tuán)，在外電場的誘導(dǎo)下，亦會出現(xiàn)極化現(xiàn)象，從而形成誘導(dǎo)偶極子。誘導(dǎo)偶極子與電場相互作用而儲存能量，這種相互作用稱為電場的誘導(dǎo)作用。 電場的誘導(dǎo)作用包括電荷誘導(dǎo)偶極相互作用和偶極誘導(dǎo)偶極相互作用。電相互作用12. 分子間存在的范德華力有三種來源：偶極相互作用 ，即取向力(keesom力)；誘導(dǎo)相互作用，即誘導(dǎo)力(debye力)；色散相互作用，即色散力(lond

18、on力) 。它們的作用機(jī)制是什么？分子間存在的范德華力有三種來源，即色散力(london力)、誘導(dǎo)力(debye力)和取向力(keesom力) 。 色散力是分子的瞬時偶極間的作用力，它的大小與分子的變形性等因素有關(guān)。一般分子量愈大，分子內(nèi)所含的電子數(shù)愈多，分子的變形性愈大，色散力亦愈大。 誘導(dǎo)力是分子的固有偶極與誘導(dǎo)偶極間的作用力，它的大小與分子的極性和變形性等有關(guān)。 取向力是分子的固有偶極間的作用力，它的大小與分子的極性和溫度有關(guān)。極性分子的偶極矩愈大，取向力愈大；溫度愈高，取向力愈小。范德華力是分子型物質(zhì)能由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的原因。 色散力一般比較弱，但在非極性分子間，這種

19、相互作用占主導(dǎo)地位。以下兩個效應(yīng)可以使色散相互作用得到加強(qiáng)：累加效應(yīng)：一個分子可以有多個瞬時偶極矩，他們都可以誘導(dǎo)另一個分子產(chǎn)生一個偶極矩，總的相互作用是一種累加效應(yīng)。位相效應(yīng)：當(dāng)兩個分子相同時，具有相同的固有頻率，故瞬時偶極矩能夠精確的同位相，從而產(chǎn)生最大的相互作用。即，色散相互作用傾向于把類似的分子拉到一起，產(chǎn)生穩(wěn)定由相同亞單位組成的大分子。13.范德華力的特點、作用范圍、受影響的主要因素對分子構(gòu)成的物質(zhì)性質(zhì)的影響 1、特點 （1）只存在于分子間，包括單原子分子 （2）范德華力一般沒有飽和性和方向性 2、作用范圍 （1）范德華力的三種作用力（靜電力，誘導(dǎo)力，色散 力）均與1/r6成正比 （

20、2）范德華力的作用能一般在10 kj·mol-1以下，比共 價鍵的小1-2個數(shù)量級，作用范圍在0.30.5nm.3、影響范德華力的主要因素 分子的大小 分子的空間構(gòu)型 分子中電荷分布是否均勻(4)分子的組成和結(jié)構(gòu)相似時，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大4、范德華力對分子構(gòu)成的物質(zhì)性質(zhì)的影響 分子構(gòu)成的物質(zhì)，其相對分子質(zhì)量越大，則范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點越高；相對分子質(zhì)量相近，分子極性越大，物質(zhì)的熔沸點越高。 若溶質(zhì)分子能與溶劑分子形成較強(qiáng)的范德華力，則溶質(zhì)在該溶劑中的溶解度較大14.氫鍵的概念和特征；形成氫鍵必須具備的條件氫 鍵：一個水分子中相對顯正電性的氫原子，與另一個水分子中相對

21、顯負(fù)電性的氧原子的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用，這種相互作用叫做氫鍵，記作xhy。氫鍵是除共價鍵之外的最強(qiáng)的穩(wěn)定因素氫鍵相對共價鍵強(qiáng)度比較弱，一般在40kj/mol以下，而共價鍵一般都是數(shù)百kj/mol。單個氫鍵很容易被熱擾動所破壞，但它們數(shù)量很大，故在穩(wěn)定水結(jié)構(gòu)和蛋白、核酸結(jié)構(gòu)方面都有極其重要的意義。1、形成氫鍵必須具備的條件：（1）分子中有h原子（2）x-hy中的x和y原子元素的電負(fù)性大,半徑小，且有孤電子對。實際上，只有n、o、f三種元素才能滿足第二個條件，它們的氫化物可以形成氫鍵。此外，無機(jī)含氧酸和有機(jī)羧酸、醇、胺以及蛋白質(zhì)和某些合成高分子化合物等物質(zhì)的分子（或分子鏈）之間都存在有氫鍵。

22、因為這些物質(zhì)的分子中含有f-h、o-h或n-h鍵。2、氫鍵的特點氫鍵和范德華力類似，也是一種分子間作用力，它比化學(xué)鍵弱但比范德華力強(qiáng)。、 氫鍵有飽和性和方向性分子中每一個x-h鍵中的h只能與一個y原子形成氫鍵，如果再有第二個y與h結(jié)合，則y與y之間的斥力將比hy之間的引力大，也就是說h原子沒有足夠的空間再與另一個y原子結(jié)合。 x-hy系統(tǒng)中，x-hy一般在同一直線上，這樣才可使x和y距離最遠(yuǎn)，兩原子間的斥力最小，系統(tǒng)更穩(wěn)定。、氫鍵的強(qiáng)弱與x和y的電負(fù)性大小有關(guān) 一般x、y元素的電負(fù)性越大，半徑越小，形成的氫鍵越強(qiáng)。例如：f-hf o-ho n-hn15.什么是孤對電子孤電子對(lone pai

23、r)或稱孤對電子，是不與其他原子結(jié)合或共享的成對價電子，即是未成鍵的電子對。存在于原子的最外圍電子殼層。16. 水化作用和疏水作用的概念水化作用 (hydration)是物質(zhì)與水發(fā)生化合的反應(yīng),又稱水合作用，一般指分子或離子的水合作用。其中當(dāng)鹽類溶于水中生成電解質(zhì)溶液時，離子的靜電力破壞了原來的水結(jié)構(gòu)，在其周圍形成一定的水分子層，稱為水化。疏水相互作用：兩個非極性基團(tuán)（疏水基團(tuán)）為了避開水相而聚集在一起的作用力。在水介質(zhì)中，球狀蛋白質(zhì)的折疊總是傾向于吧疏水殘基埋藏在分子的內(nèi)部。熟睡相互作用力維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)方面占有突出地位。離子水化模型：水溶液中離子一般均以水化離子的形式存在。 i區(qū)：初級水

24、化層，與陽離子結(jié)合在一起作整體移動，數(shù)目取決于陽離子種類； ii區(qū)：無結(jié)構(gòu)水，結(jié)構(gòu) 程度最小，熵最大； iii區(qū)：體積水，正常的微晶結(jié)構(gòu)水。離子水化作用的影響 一是離子水化作用減少溶液“自由”水分子的數(shù)量，增加 離子體積，因而改變電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)的活度系數(shù)和電 導(dǎo)性質(zhì)，即溶劑對溶質(zhì)的影響； 二是離子水化往往破壞附近水層中的正四面體結(jié)構(gòu)。降低離子鄰近水分子層的相對介電常數(shù)，即溶質(zhì)對溶劑的影響。 17. 籠形結(jié)構(gòu)的概念；為什么說疏水相互作用是熵驅(qū)動的自發(fā)過程。 蛋白質(zhì)溶液系統(tǒng)的熵增加是疏水作用的主要動力。當(dāng)疏水化合物或基團(tuán)進(jìn)入水中時，它周圍的水分子將排列成剛性的有序結(jié)構(gòu)即所謂籠形結(jié)構(gòu) (clat

25、hrate structure)。 疏水作用其實并不是疏水基團(tuán)之間有什么吸引力的緣故，而是疏水基團(tuán)或疏水側(cè)鏈出自避開水的需要而被迫接近。 蛋白質(zhì)溶液系統(tǒng)的熵增加是疏水作用的主要動力。當(dāng)疏水化合物或基團(tuán)進(jìn)入水中時，它周圍的水分子將排列成剛性的有序結(jié)構(gòu)即所謂籠形結(jié)構(gòu) (clathrate structure)。與此相反的過程(疏水作用)，排列有序的水分子(籠形結(jié)構(gòu))將被破壞，這部分水分子被排入自由水中，這樣水的混亂度增加即熵增加，因此疏水作用是熵驅(qū)動的自發(fā)過程。18. 穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力主要是一些所謂弱的相互作用或稱非共價鍵或次級鍵，包括氫鍵，范德華力，疏水作用和

26、鹽鍵（離子鍵）。此外共價二硫鍵在穩(wěn)定某些蛋白質(zhì)的構(gòu)象方面也起著重要作用。第四章 研究生物體系的方法一、x-射線晶體結(jié)構(gòu)分析1.晶體和非晶體在結(jié)構(gòu)上和性能上的區(qū)別；晶體結(jié)構(gòu)的基本特征晶 體：原子在空間呈有規(guī)則地周期性重復(fù)排列。非晶體：原子無規(guī)則排列。晶體結(jié)構(gòu)的基本特征：原子或分子在三維空間呈周期性重復(fù)排列，即存在長程有序。 晶體和非晶體的兩大性能區(qū)別 非晶體 晶體熔 點： 熔化范圍 固定熔點方 向 性： 各向同性 各向異性2. 陣點：為了便于分析研究晶體中質(zhì)點的排列規(guī)律性，可先將實際晶體結(jié)構(gòu)看成完整無缺的理想晶體并簡化，將其中每個質(zhì)點抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點，稱之為陣點?？臻g點陣：這些陣點在

27、空間呈周期性規(guī)則排列并具有完全相同的周圍環(huán)境，這種由它們在三維空間規(guī)則排列的陣列稱為空間點陣，簡稱點陣。布拉維點陣：根據(jù)6個點陣參數(shù)間的相互關(guān)系，可將全部空間點陣歸屬于7種類型，即7個晶系。按照“每個陣點的周圍環(huán)境相同”的要求，布拉維(a. bravais)用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出能夠反映空間點陣全部特征的單位平面六面體只有14種，這14種空間點陣也稱布拉維點陣。4. x射線的概念及其特點；為什么x射線經(jīng)過晶體會發(fā)生衍射？x射線：波長大約在0.01-10nm范圍內(nèi)的電磁波。特點：波長短，穿透力強(qiáng)。晶體的周期性特征決定了晶格可以作為波的衍射光柵。射線照射到晶體上時，組成晶體的每個原子都可看作一個子波源，

28、向各個方向發(fā)出衍射線，它們的疊加可以分為：同一晶面上不同子波波源所發(fā)出子波的疊加，以及不同晶面上所發(fā)出的子波的疊加。每個晶面內(nèi)各個原子所發(fā)出子波相互干涉的結(jié)果是，在晶面的鏡反射方向具有最大的衍射強(qiáng)度，即遵從反射定律；而就整個晶體的各個晶面系而言，在上述鏡反射方向上的總的衍射強(qiáng)度，則取決于各晶面的反射線相干疊加的結(jié)果。 5.連續(xù)x-射線（白色x-射線）概念及其特點；連續(xù)x射線產(chǎn)生機(jī)理概念 正如太陽光包含有紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等許多不同波長的光 一樣，從x射線管中發(fā)出的x-射線也不是單一波長(單色)的，而是包含有許多不同波長的x射線。這些波長構(gòu)成連續(xù)的光譜，且是為一波長連續(xù)的光譜，包括從某一

29、最小值開始的一系列連續(xù)波長的幅射。它與可見光中的白光相似，故出稱白色x-射線。特點 強(qiáng)度隨波長而連續(xù)變化，每條曲線都對應(yīng)有一個最短的波長（短波限0）和一個強(qiáng)度的最大值；最大值一般在1.50地方。 0與管流和靶的材料無關(guān)，只與管壓有關(guān)，二者之間的關(guān)系： 0=1.24/v(nm)隨著管壓的增大，0向短波方向移動。 連續(xù)x射線的強(qiáng)度不僅與管壓有關(guān)，還與管流和靶材有關(guān)：i連= izvmi i為電流強(qiáng)度，z為靶材的原子序數(shù)；mi與為常數(shù)分別為2 和 1.1-1.4×10-9         &#

30、160;                  強(qiáng)度隨管流、管壓和靶材的原子序數(shù)的增大而增大。當(dāng)需要連續(xù)x射線時，采用重元素的靶能得到較強(qiáng)的連續(xù)x射線。 x射線管的效率 ：=連續(xù)x射線的總強(qiáng)度/x射線管的功率= izv2/iv=zv當(dāng)用鎢靶（z=74），管壓為100kv。1%?？梢妜射線管的效率很低。要提高效率，應(yīng)采用高電壓和重金屬。 連續(xù)x射線產(chǎn)生機(jī)理按量子理論，當(dāng)能量為ev的高速的電子撞擊靶中的原子時，電子失去自己的能量。其中

31、大部分轉(zhuǎn)化為熱能，一部分以光子（x射線）的形式幅射出。每撞擊一次就產(chǎn)生一個能量為hv的光子。由于單位時間內(nèi)到達(dá)靶表面的電子數(shù)量很多。若管流為10ma，每秒到達(dá)陽極靶的電子可達(dá)6.25×1016個。大多數(shù)電子還經(jīng)過多次碰撞。因此，各個電子的能量各不相同，產(chǎn)生的x射線的波長也就不同。于是產(chǎn)生了一個連續(xù)的x射線譜。其中少數(shù)電子在一次碰撞中就將能量全部轉(zhuǎn)化為光子，因此它產(chǎn)生的光子能量最大，波長最小。其短波限0取決于能量最大電子，這與管壓有關(guān)。大多數(shù)的電子經(jīng)過多次碰撞，能量逐步地釋放，產(chǎn)生的光子能量也相應(yīng)減小，波長小于0。由于x射線的強(qiáng)度取決于光子的數(shù)目。所以連續(xù)x射線譜強(qiáng)度最大值不在0的位置

32、。6. 特征x射線譜的概念及其特點；什么是激發(fā)電壓？特征x射線產(chǎn)生的機(jī)理具有足夠能量的電子能將靶極材料的原子的k層電子打出來，當(dāng)l層電子跳回到k層時，即放出單色x射線，單色x射線的波長與靶極材料有關(guān)，故稱之為特征x射線譜或標(biāo)識x射線譜。產(chǎn)生特征x射線的最低電壓稱激發(fā)電壓。 特征x射線產(chǎn)生的機(jī)理：二、紅外和拉曼光譜技術(shù)1.分子能級包括哪幾部分？光譜區(qū)于能級躍遷的對應(yīng)關(guān)系2. 紅外光譜圖的概念及應(yīng)用領(lǐng)域；紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為波長（ mm ）和波數(shù)1/； 單位：cm-1；可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來描述。應(yīng)用：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析。定性：基團(tuán)的特征吸收頻率；

33、定量：特征峰的強(qiáng)度；紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個條件： (1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量； (2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。3.什么樣的基團(tuán)具有紅外活性？非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。輻射與物質(zhì)之間有耦合作用 紅外躍遷是偶極矩誘導(dǎo)的，即能量轉(zhuǎn)移的機(jī)制是通過振動過程所導(dǎo)致的偶極矩的變化和交變的電磁場(紅外線)相互作用發(fā)生的。 用連續(xù)改變頻率的紅外光照射某一樣品，試樣對不同頻率的紅外光吸收程度不同，使通過試樣后的紅外光在一些波數(shù)范圍減弱，在另一些波數(shù)范圍內(nèi)仍然較強(qiáng)，用儀器記錄該試樣的紅外吸收光譜，進(jìn)行樣品的定性和定量的紅外光譜分析。4.決定雙原子分子紅外吸收峰峰位的因素有哪些

34、？化學(xué)鍵的力常數(shù)k越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長區(qū)）。5.紅外光譜中某基團(tuán)的峰數(shù)有什么因素決定？決定峰位位置的主要因素有哪些？影響峰強(qiáng)度的因素1）峰數(shù) ：峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無瞬間偶極距變化時，無紅外吸收。2）峰位 ：化學(xué)鍵的力常數(shù)k越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長區(qū)）。3）峰強(qiáng)度：瞬間偶極距變化大，吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強(qiáng)；7. 影響峰位變化的因素：化學(xué)鍵的振動頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因

35、素影響。相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個固定頻率上。1內(nèi)部因素（1）電子效應(yīng)a誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動（蘭移）共軛效應(yīng)（2）空間效應(yīng)：場效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力2.氫鍵效應(yīng)(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對峰位，峰強(qiáng)產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動頻率向低波數(shù)方向移動8.紅外分析制樣方法有哪些？9紅外光譜技術(shù)如何進(jìn)行定性分析和定量分析？紅外光譜法廣泛用于有機(jī)化合物的定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析。（一）定性分析 1 . 已知物的鑒定 將試樣的譜圖與標(biāo)準(zhǔn)的譜圖進(jìn)行對照，或者與文獻(xiàn)上的譜圖進(jìn)行對照。如果兩張譜圖各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對強(qiáng)度一樣，就可以認(rèn)為樣品是該種標(biāo)準(zhǔn)物。如果兩張譜圖不一樣，

36、或峰位不一致，則說明兩者不為同一化合物，或樣品有雜質(zhì)。如用計算機(jī)譜圖檢索，則采用相似度來判別。使用文獻(xiàn)上的譜圖應(yīng)當(dāng)注意試樣的物態(tài)、結(jié)晶狀態(tài)、溶劑、測定條件以及所用儀器類型均應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相同。2 . 未知物結(jié)構(gòu)的測定 測定未知物的結(jié)構(gòu)，是紅外光譜法定性分析的一個重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通過兩種方式利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行查對：（1）查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜吸收帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖；（2）進(jìn)行光譜解析，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，然后在由化學(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照核實。在對光譜圖進(jìn)行解析之前，應(yīng)收集樣品的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)。了解試樣的來源、以估計其可能是哪類化合物；測定試樣的物理常數(shù)，如熔點

37、、沸點、溶解度、折光率等，作為定性分析的旁證；根據(jù)元素分析及相對摩爾質(zhì)量的測定，求出化學(xué)式并計算化合物的不飽和度 w=1+n4+(n3-n1)/2式中n4、n3、n1、分別為分子中所含的四價、三價和一價元素原子的數(shù)目。 當(dāng)計算得w=0時，表示分子是飽和的，應(yīng)為鏈狀烴及其不含雙鍵的衍生物。對于簡單化合物，確認(rèn)幾個基團(tuán)之后，便可初步確定分子結(jié)構(gòu)，然后查對標(biāo)準(zhǔn)譜圖核實。 3.幾種標(biāo)準(zhǔn)譜圖（1）薩特勒（sadtler）標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖（2）aldrich紅外譜圖庫（3）sigma fourier紅外光譜圖庫（二）定量分析 紅外光譜定量分析是通過對特征吸收譜帶強(qiáng)度的測量來求出組份含量。由于紅外光譜的譜帶較

38、多，選擇的余地大，所以能方便地對單一組份和多組份進(jìn)行定量分析。此外，該法不受樣品狀態(tài)的限制，能定量測定氣體、液體和固體樣品。因此，紅外光譜定量分析應(yīng)用廣泛。但紅外額定量靈敏度較低，尚不適用于微量組份的測定。10瑞利(rayleigh)散射和拉曼散射的概念瑞利(rayleigh)散射：彈性碰撞；無能量交換，僅改變方向； 拉曼(raman)散射:非彈性碰撞；方向改變且有能量交換；光通過介質(zhì)時由于入射光與分子運動相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射。11什么是拉曼位移？它與什么因素有關(guān)？紅外與拉曼活性之間的區(qū)別？.能量變化所引起的散射光頻率變化稱為拉曼位移。拉曼光譜的橫坐標(biāo)是拉曼位移。 raman位移

39、：raman散射光與入射光頻率差nd；對不同物質(zhì)： nd不同；對同一物質(zhì)： nd與入射光頻率無關(guān)；表征分子振-轉(zhuǎn)能級的特征物理量；定性與結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)；紅外活性振動 永久偶極矩；極性基團(tuán)； 瞬間偶極矩；非對稱分子；紅外活性振動伴有偶極矩變化的振動可以產(chǎn)生紅外吸收譜帶.拉曼活性振動 誘導(dǎo)偶極矩 r = ae 非極性基團(tuán)，對稱分子；拉曼活性振動伴隨有極化率變化的振動。 對稱分子：對稱振動拉曼活性。 不對稱振動紅外活性 三核磁共振譜(nuclear magnetic resonance spectroscopynmr) 低能電磁波(波長約106-109m)與暴露在磁場中的磁性核相互作用，使其在外磁場

40、中發(fā)生能級的共振躍遷而產(chǎn)生吸收信號，稱為核磁共振譜。 1.核磁矩的概念；核磁矩與自旋量子數(shù)間的關(guān)系；塞曼效應(yīng)。答：核磁矩的概念：若原子核繞軸運動產(chǎn)生自旋角動量，表現(xiàn)出核磁矩。核磁矩與自旋量子數(shù)間的關(guān)系：核磁矩（：旋磁比）自旋角動量( i：自旋量子數(shù)） 塞曼效應(yīng):原子核能態(tài)(能級)分裂， 2.核磁共振現(xiàn)象的原理答：將電磁波施加于原子核系統(tǒng)，在滿足光子能量hn=de的時候，可以發(fā)生原子核能態(tài)的躍遷，此種現(xiàn)象稱作核磁共振現(xiàn)象。 原理：帶正電荷的、且具有自旋量子數(shù)的核會產(chǎn)生磁場，該自旋磁場與外加磁場相互作用，將會產(chǎn)生回旋，稱為進(jìn)動。進(jìn)動頻率與自旋核角速度及外加磁場的關(guān)系可用larmor方程表示。在磁場

41、中的進(jìn)動核有兩個相反方向的取向，可通過吸收或發(fā)射能量而發(fā)生翻轉(zhuǎn)。僅當(dāng)交變磁場角頻率滿足 =h=0 時才發(fā)生此種能量交換。此時與h1_繞z軸同步旋轉(zhuǎn) 核磁共振現(xiàn)象3.什么是核磁共振譜線的化學(xué)位移？為什么核磁共振可用于有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)分析？ 答：由于環(huán)境的差別而產(chǎn)生共振頻率位移的現(xiàn)象稱為核磁共振譜線的化學(xué)位移 質(zhì)子的共振頻率與其結(jié)構(gòu)（化學(xué)環(huán)境）有關(guān)。在高分辨率下，吸收峰產(chǎn)生化學(xué)位移和裂分，由有機(jī)化合物的核磁共振圖，可獲得質(zhì)子所處化學(xué)環(huán)境的信息，進(jìn)一步確定化合物結(jié)構(gòu)。4.為什么用四甲基硅烷作為化學(xué)位移的基準(zhǔn)？ 答：12個氫處于完全相同的化學(xué)環(huán)境，只有一個尖峰?；瘜W(xué)惰性；易溶于有機(jī)溶劑；沸點低，易回收

42、。5.什么是自旋-自旋偶合？其分裂的特點 答：自旋-自旋偶合：相同化學(xué)環(huán)境的核有時表現(xiàn)為多重峰，他是被測核與包圍它的原子核之間發(fā)生磁相互作用產(chǎn)生的，通過電子殼層傳遞，耦合程度有限，一般不超過三個單鍵。 分裂特點：（1）各譜線間的距離相等；（2）譜線間距與外磁場的強(qiáng)度無關(guān)；（3）譜線強(qiáng)度是對此分布的；（4）若對其發(fā)生作用的原子核（i=1/2）數(shù)目為n，那么譜線就分裂為（n+1）條多重線。6.歐沃豪斯效應(yīng)：答：兩個并無自旋 - 自旋耦合的核，若在空間距離上小于 0.5nm時。輻照其中一個核使之飽和，則另一個核的信號強(qiáng)度會增強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了二維noesy譜第五章 生物膜的功能和結(jié)構(gòu)1. 細(xì)胞膜相

43、關(guān)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)和功能答：概念：構(gòu)成細(xì)胞的活物質(zhì)總稱原生質(zhì)。細(xì)胞的外圍存在一層由脂雙層分子和蛋白質(zhì)構(gòu)成的薄膜稱為質(zhì)膜，亦稱為細(xì)胞膜。為了把這層膜與其他膜有所區(qū)別，現(xiàn)在一般均把細(xì)胞外圍的這層膜特稱為質(zhì)膜?；窘Y(jié)構(gòu)：生物膜有著共同的形態(tài)特征，在透射電鏡下呈現(xiàn)為“兩暗夾一明”的三層結(jié)構(gòu)，總厚度約為6-10nm，基本結(jié)構(gòu)是脂質(zhì)雙分子層，蛋白質(zhì)嵌合在脂質(zhì)雙分子層中，生物膜是動態(tài)的流動結(jié)構(gòu)，膜脂和膜蛋白兩類分子圍繞著膜的平面做各種運動?；竟δ埽荷锬な羌?xì)胞進(jìn)行生命活動的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，能量轉(zhuǎn)換、蛋白質(zhì)合成、物質(zhì)運輸、信息傳遞、細(xì)胞運動等活動都與膜的作用有著密切的關(guān)系。其最基本作用包括：維持細(xì)胞內(nèi)微環(huán)

44、境的相對穩(wěn)定。 與外界環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)交換。 除進(jìn)行物質(zhì)外，還進(jìn)行能量和信息的交換。2. 生物膜的化學(xué)組成；膜中脂類和蛋白含量的變化與膜的功能關(guān)系。答：化學(xué)組成：所有生物膜幾乎都是由蛋白質(zhì)和脂類兩大物質(zhì)組成。尚含有少量糖、無機(jī)離子和水（15%-20%）。 功能關(guān)系：蛋白多，膜功能復(fù)雜：線粒體內(nèi)膜，復(fù)雜的呼吸作用，76；蛋白少，膜功能簡單: 神經(jīng)髓鞘，只起絕緣作用，蛋白質(zhì)3種，18。3. 構(gòu)成膜的主要脂類有哪些？真核細(xì)胞膜中的磷脂主要包括哪幾種？磷脂的構(gòu)成； 答：構(gòu)成膜的主要脂類有磷脂、糖脂和膽固醇三種類型。 真核細(xì)胞膜中的磷脂主要有卵磷脂（磷脂酰膽堿）、腦磷脂（磷脂酰乙醇胺）、磷脂酰絲氨酸和鞘

45、磷酸，還有磷脂酰肌醇。磷脂是由磷脂酰膽堿基和脂肪酸通過甘油(或鞘氨醇)結(jié)合在一起而形成的，其分子頭部為磷酸和堿基組成磷脂酰堿基，極性很強(qiáng)，為親水性。4. 糖脂與紅細(xì)胞abo血型的關(guān)系；膜脂的特點。答：關(guān)系：決定人紅細(xì)胞abo血型物質(zhì)均為糖脂，a型血糖脂的寡糖鏈上較o型多了一個n-乙酰半乳糖胺殘基，b型僅多了一個半乳糖殘基。膜脂特點：（1）膜脂都是兼性分子，其分子結(jié)構(gòu)中含有親水和疏水兩部分。兩條脂肪酸鏈幾乎彼此平行，分子的兩端，形成所謂極性的頭部和非極性的尾部，頭部具有親水性而尾部具有疏水性。（2）在水溶液中會自動形成雙分子層結(jié)構(gòu)，即親水的頭部朝向膜的兩表面，疏水端朝向膜的中央。 （3）脂類雙層

46、的游離端有自相融合形成封閉性腔室的傾向，避免疏水的尾部與水接觸。5. 膜脂分子的運動方式；影響膜脂分子流動性的因素。答：運動方式：側(cè)向擴(kuò)散：在同一單分子層內(nèi)的脂類分子極易與鄰近分子交換位置。107/秒 一個脂類分子2微米/秒。 脂肪酸鏈的伸縮運動：膜脂脂肪酸鏈沿著雙分子層平面垂直的軸進(jìn)行伸縮運動，速度約為10-9/秒。 翻轉(zhuǎn)運動：膜脂分子從脂雙層的一層翻轉(zhuǎn)至另一層的運動，對維持膜的不對稱性很重要。很少發(fā)生，兩周內(nèi)不多于一次。 旋轉(zhuǎn)運動：膜分子不斷地繞著與平面垂直的縱軸進(jìn)行快速的旋轉(zhuǎn)運動。 彎曲運動：膜脂分子的烴鏈還可作彎曲運動，分子的尾端擺動幅度大, 而靠近極性頭部區(qū)域擺動幅度小。因素：(1)

47、脂肪酸鏈的飽和程度(2)脂肪酸鏈的長度 (3)膽固醇（4）卵磷脂與鞘磷脂的比值也對膜脂流動有一定的影響（5）膜蛋白、溫度、離子和ph值等都會對膜脂的流動性產(chǎn)生影響6.膜周邊蛋白或外在膜蛋白；內(nèi)在膜蛋白或稱整合膜蛋白；答：(1)膜周邊蛋白或外在膜蛋白：為水溶性蛋白，靠離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子結(jié)合，因此只要改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度甚至提高溫度就可以從膜上分離下來，膜結(jié)構(gòu)并不被破壞。 (2) 內(nèi)在膜蛋白或稱整合膜蛋白：均為雙性分子，非極性區(qū)插在脂雙層分子之間，極性區(qū)則朝向膜的表面，他們通過很強(qiáng)的疏水或親水作用力同膜脂牢固結(jié)合，一般不易分離開來，只有用去垢劑使膜崩解后才可分離出來。7

48、. 膜蛋白與膜脂的結(jié)合方式及其在膜中的比例。 答：質(zhì)膜中蛋白質(zhì)含量約占膜重的50，膜脂與膜蛋白的分子數(shù)量比約為501 。 結(jié)合方式：1.單一的-螺旋鏈跨膜，只穿膜一次，n端和c端分別在膜的兩側(cè) 。 2.-螺旋鏈多次跨膜（2-4次），多肽鏈的n端和c端分別在膜的兩側(cè)。 3.膜內(nèi)的表面膜蛋白，以脂肪酸鏈或異戊二烯基插入細(xì)胞質(zhì)一側(cè)的單層膜內(nèi)。 4是位于膜內(nèi)或膜外的蛋白質(zhì)以非共價鍵形式依附于其他跨膜蛋白上。 5、蛋白質(zhì)與寡糖、糖脂或肌醇磷脂結(jié)合，并以其脂肪酸鏈插入非胞質(zhì)一側(cè)單層膜內(nèi)錨定。8. 影響膜蛋白運動的因素答：膜蛋白的運動受到很多因素的控制，如溫度；在極性細(xì)胞中還被某些特殊的結(jié)構(gòu)（如緊密連接）限

49、定在細(xì)胞表面的某個區(qū)域。此外，一種蛋白的移動可影響其他蛋白也跟著移動，這是因為在質(zhì)膜表面和細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞骨架相聯(lián)系，這些微管和微絲的活動對質(zhì)膜以及膜中蛋白的移動有一定影響。例如紅細(xì)胞膜下血紅蛋白等膜骨架影響帶蛋白、血型糖蛋白等膜蛋白的流動，如果用高離子強(qiáng)度處理血影，血影蛋白消失，帶蛋白流動增強(qiáng)。9. 什么是光脫色恢復(fù)技術(shù)；其用途是什么？答：技術(shù)原理：用熒光素標(biāo)記膜蛋白或膜脂，然后用激光束照射細(xì)胞表面某一區(qū)域，使被照射區(qū)的熒光淬滅變暗。由于膜的流動性，淬滅區(qū)域的亮度逐步增加，最后恢復(fù)到與周圍的熒光強(qiáng)度相等。用途：根據(jù)熒光恢復(fù)的速度推算出膜蛋白或膜脂擴(kuò)散速率。10. 膜蛋白的不對稱性是什么？ 答：

50、膜蛋白的不對稱性是指每種膜蛋白分子在細(xì)胞膜上都具有明確的方向性。各種膜蛋白在膜中的特殊方向造成分布的不對稱性。如細(xì)胞表面的受體、膜上載體蛋白等，都是按一定的方向傳遞信號和轉(zhuǎn)運物質(zhì)。與細(xì)胞膜相關(guān)的酶促反應(yīng)也都發(fā)生在膜的某一側(cè)面，特別是質(zhì)膜上的糖蛋，其糖殘基均分布在質(zhì)膜的es面。而起骨架作用的蛋白分布在ps面（如血影蛋白）。11. 膜的總體特征；答：（1）鑲嵌性：膜的基本結(jié)構(gòu)是由脂雙分子層鑲嵌以蛋白質(zhì)構(gòu)成，雙層脂分子以疏水尾相對，極性頭朝向膜外水相。（2）流動性：構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)分子和脂類分子在膜中的位置不是靜止不動的，而是不斷發(fā)生變化，脂類分子可發(fā)生側(cè)向流動和倒翻等變化，蛋白質(zhì)分子在膜中的位置亦可

51、發(fā)生變動。（3）不對稱性：膜兩側(cè)的分子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不同。（4）蛋白質(zhì)極性：膜整合蛋白多肽鏈的極性區(qū)露出膜表面，而非極性區(qū)則埋在脂雙層的內(nèi)部，故蛋白質(zhì)分子既與水溶分子結(jié)合，也可與脂溶分子親和。12. 相關(guān)膜結(jié)構(gòu)中糖類的基本概念。答：結(jié)構(gòu)中的糖類主要與膜脂、膜蛋白共價結(jié)合，形成糖脂和糖蛋白，分布于膜的外表面。13. 什么叫血影？細(xì)胞膜的“三明治結(jié)構(gòu)型”是如何推測出來的？其基本結(jié)構(gòu)怎樣的？ 答：血影：從真核細(xì)胞分離純凈的膜很困難，主要受內(nèi)膜的污染。紅細(xì)胞沒有細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)和細(xì)胞核。經(jīng)低滲處理后，造成溶血現(xiàn)象，血紅蛋白和無機(jī)鹽等被溶出細(xì)胞外，剩下的空殼稱為血影。三明治結(jié)構(gòu)：發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油-水界面的

52、表面張力低得多，已知脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力降低，因此推測，質(zhì)膜中含有蛋白質(zhì)成分。從測定膜的表面張力得出細(xì)胞膜的“三明治結(jié)構(gòu)型”，即蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)。14. 什么是單位膜模型？其結(jié)構(gòu)描述是怎樣的？它有什么不足？答：單位膜：膜呈三層式結(jié)構(gòu)。內(nèi)外兩側(cè)為電子密度高的暗線,中間為電子密度低的明線。該模型認(rèn)為明線部分是膜中間的雙層脂類分子，而暗線部分則為膜兩側(cè)的單層蛋白質(zhì)分子。這些蛋白質(zhì)以單層肽鏈折疊形式存在,通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合。該模型提出了各種生物膜在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的共性，即生物膜都以“兩暗一明”的形式存在。 不足之處：（1）單位膜為一種靜態(tài)單一的結(jié)構(gòu)，無法說明膜的動態(tài)結(jié)構(gòu)的變化

53、；（2）各種膜的功能不一樣，而單位膜模型顯示不出來；（3）各種不同細(xì)胞和同一細(xì)胞中的不同部分膜的厚度實際上并不都是7.5nm。 15. 液態(tài)鑲嵌模型的內(nèi)容；其強(qiáng)調(diào)的重點是什么？答：把生物膜看成是嵌有球形蛋白質(zhì)的脂類二維排列的液態(tài)體，膜中脂雙層構(gòu)成膜的連續(xù)主體，它既具有固體分子排列的有序性，又具有液體的流動性，呈液晶態(tài)。 主要強(qiáng)調(diào)：（1）膜的流動性:蛋白質(zhì)和膜脂均可側(cè)向運動。（2）膜蛋白分布的不對稱性:有的鑲嵌在脂雙分子層表面，有的則全部或部分嵌入其內(nèi)，有的橫跨整個脂類區(qū)。 16. 目前對生物膜結(jié)構(gòu)的總體認(rèn)識是怎樣的？ 答：(1)具有極性頭部和非極性尾部的磷脂分子 在水相中具有自發(fā)形成封閉的膜系

54、統(tǒng)的性質(zhì)，以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相的磷脂雙分子層是組成生物膜的基本結(jié)構(gòu)成分，尚未發(fā)現(xiàn)在生物膜結(jié)構(gòu)中起組織作用的蛋白。(2) 蛋白分子以不同的方式鑲嵌在脂雙層分子中或結(jié)合在其表面，蛋白的類型，蛋白分布的不對稱性及其與脂分子的協(xié)同作用賦予生物膜具有各自的特性與功能。 (3) 生物膜可看成是蛋白質(zhì)在雙層脂分子中的二維溶液。然而膜蛋白與膜脂之間，膜蛋白與膜蛋白之間及其與膜兩側(cè)其它生物大分子的復(fù)雜的相互作用，在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流動性。17. 跨膜電位差是如何形成的？ 答：憑借膜的選擇性通透性和多種輸運機(jī)制，各種離子在膜兩側(cè)形成離子濃度梯度并造成跨膜電位差18. 細(xì)胞膜對細(xì)胞外信號

55、是如何響應(yīng)的？ 答：質(zhì)膜在細(xì)胞對外部刺激的級聯(lián)響應(yīng)中起關(guān)鍵作用，即信號傳遞、放大與轉(zhuǎn)換作用，除了膜上某些離子通道蛋白或感受器蛋白能感應(yīng)外部電信號外，膜上受體能結(jié)合具有互補結(jié)構(gòu)的特異分子或配體，不同類型的細(xì)胞具有帶著不同類型受體的膜，對環(huán)境中的不同配體能夠予以識別和響應(yīng)。質(zhì)膜上的受體與外部配體相互作用使膜產(chǎn)生新的信號，以刺激或抑制細(xì)胞內(nèi)部活力。19. 什么是人工膜？langmuir-blodgett (lb)膜的概念；垂直提拉法制備lb膜的過程；敘述常被采用的三類脂質(zhì)體。答：人工膜：由于生物膜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易研究，為了將其簡化，制作用來代替生物膜的人工雙分子層脂膜langmuir-blodgett

56、 (lb)膜：氣/液界面單層膜轉(zhuǎn)移到固體表面上形成的薄膜(單層或多層)。 垂直提拉法制備lb膜 ：將單層膜保持在一定的壓力下，用事先處理好的固體載片沿著垂直方向緩慢地伸入和提拉出亞相，單層膜就會被連續(xù)地轉(zhuǎn)移到固體表面上。常被采用的三類脂質(zhì)體：大單層脂質(zhì)體、小單層脂質(zhì)體、多層脂質(zhì)體第六章 分子生物物理-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)1 為什么說蛋白質(zhì)是生命活動中有著重要的地位？ 答：蛋白質(zhì)的重要地位：種類繁多(10101012量級)，功能復(fù)雜，是生命活動的主要承擔(dān)者，是生命活動的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。2 蛋白質(zhì)的元素組成有哪些？掌握凱氏定氮法的運用。蛋白質(zhì)的分子量變化區(qū)間。答：蛋白質(zhì)的組成：主要成分：c、h、o、n、s其它元素：p、cu、fe、i、zn、mo蛋白質(zhì)平均含碳50，氫7，氧23，氮16。凱氏定氮法： 蛋白質(zhì)