細(xì)胞生物物理總結(jié)

1、1. 舉例說明蛋白質(zhì)有哪些重要的生物學(xué)功能？蛋白質(zhì)元素組成有何特點(diǎn)？2. 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)形成的基本原理是什么？二級結(jié)構(gòu)主要有哪幾種形式？這些二級結(jié)構(gòu)是如何維持的？3. 什么是蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域？4. 進(jìn)行蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)研究的方法主要有哪些，請介紹其中兩種的基本原理。5. 舉例說明蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)。6. 蛋白質(zhì)是如何形成的？蛋白質(zhì)折疊指什么？7. 什么是分子伴侶？簡述分子伴侶的主要功能和作用模型。8. 舉例說明蛋白質(zhì)構(gòu)象?。ㄈ珉貌《静。┎㈥U述疾病發(fā)病機(jī)理。9. 舉例說明生物分子內(nèi)與分子間的各種相互作用力。1. 舉例說明蛋白質(zhì)有哪些重要的生物學(xué)功能？蛋白質(zhì)元素組成有何特點(diǎn)？（一）（1）

2、催化功能，如細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化，參與生物體各種生命活動的絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。（2）運(yùn)輸功能，如紅細(xì)胞中的血紅蛋白是運(yùn)輸氧的蛋白質(zhì)。（3）營養(yǎng)和儲存功能，如酪蛋白廣泛分布在天然乳類中。酪蛋白分子量大，是攜帶礦物質(zhì)的載體，如酪蛋白磷酸肽就是其水解產(chǎn)物，能促進(jìn)鈣等礦物質(zhì)吸收利用。 （4）收縮和運(yùn)動功能，如肌球蛋白組成的粗肌絲和由肌動蛋白組成的細(xì)肌絲相互穿插排列，并且依靠粗肌絲頭端的橫橋使二者緊密接觸在一起。肌肉的收縮是粗肌絲和細(xì)肌絲發(fā)生相對運(yùn)動的結(jié)果，這個過程受Ca的調(diào)節(jié)，并需要水解ATP來提供能量。 （5）結(jié)構(gòu)功能，如人和動物的肌肉主要是蛋白質(zhì)，它們是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)。（6

3、）防御功能，如動物和人體內(nèi)的抗體能消除外來蛋白質(zhì)對身體的生理功能的干擾,起到免疫作用。（7）調(diào)控功能，如胰島素和生長激素都是蛋白質(zhì)，能夠調(diào)節(jié)人體的新陳代謝和生長發(fā)育。（二）蛋白質(zhì)主要由元素 C、H、O、N組成，有些還有P、S等；所有的蛋白質(zhì)都含有碳(50-60%)、氫(6-8%)、氧(19-24%)、氮(13-19%)；大多數(shù)蛋白質(zhì)含有硫(4%以下)；有些蛋白質(zhì)含有磷；少數(shù)蛋白質(zhì)含有金屬元素(如鐵、銅、鋅、錳等)；個別蛋白質(zhì)含有碘. 2. 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)形成的基本原理是什么？二級結(jié)構(gòu)主要有哪幾種形式？這些二級結(jié)構(gòu)是如何維持的？（1）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是多肽鏈借助氫鍵沿一維方向排列呈具有

4、周期性的結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，它是多肽鏈骨架的排列規(guī)則，而不涉及側(cè)鏈的類型與構(gòu)象。（2）2-螺旋；-折疊；-轉(zhuǎn)角； 無規(guī)卷曲（3） 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)主要由肽鏈骨架內(nèi)的氫鍵來維持。3. 什么是蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域？（1）相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，排列成規(guī)則的、在空間結(jié)構(gòu)上能夠辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體，并充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級結(jié)構(gòu)。（2）結(jié)構(gòu)域介于超二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間，多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤繞折疊，形成緊密的近乎于球狀的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)域。4. 進(jìn)行蛋白質(zhì)分子三級結(jié)構(gòu)研究的方法主要有哪些，請介紹其中兩種的基本原理。（1） X-ray 晶體衍射；多維核磁共

5、振 NMR；三維電子顯微鏡 EM；掃描探針顯微鏡STM。（2） X-ray 晶體衍射用布拉格方程描述X射線衍射條件：2dsin=n 式中d為相鄰兩個晶面之間的距離；為入射線或反射線與晶面的交角；為X射線波長；n 為正整數(shù)。晶體不動，改變波長，即采用白色X射線；波長不變，即用單色X射線 ，讓晶體繞某晶軸轉(zhuǎn)動。這樣可在某些特定的晶體方位得到衍射圖。由于X射線是一種波長比可見光短得多的電磁波，使X射線通過晶體，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，能提供晶體內(nèi)原子排布的信息。根據(jù)衍射的方向可以測定晶格參數(shù)或晶胞的大小和形狀。根據(jù)衍射線強(qiáng)度分布能夠測定原子在晶胞中的坐標(biāo)，因此X射線衍射法也是測定蛋白質(zhì)分子三級結(jié)構(gòu)的主要方法

6、。核磁共振是指原子核在外加恒定磁場作用下產(chǎn)生能級分裂，從而對特定頻率的電磁波發(fā)生共振吸收的現(xiàn)象。原子核都在不斷做自旋運(yùn)動，正電的原子核在自旋時可以產(chǎn)生磁場，就像一個小型的磁鐵，從而可以在磁場中受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。不同取向的自旋核所具有的能量不同產(chǎn)生分裂，當(dāng)入射電磁波能量等于能級間能量差即引起原子核兩個能級間的躍遷，這時就發(fā)生了核磁共振。5. 舉例說明蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)。變構(gòu)效應(yīng)，是寡聚蛋白與配基結(jié)合改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象，導(dǎo)致蛋白質(zhì)生物活性改變的現(xiàn)象。變構(gòu)效應(yīng)在生命活動調(diào)節(jié)中起很重要作用。如阻遏蛋白受小分子物質(zhì)的影響發(fā)生構(gòu)象變化，改變了它與DNA結(jié)合的牢固程度，從而對遺傳信息的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。另如激素受體，神

7、經(jīng)遞質(zhì)受體等都是通過生物分子的影響發(fā)生構(gòu)象變化而傳遞信息的。可以說變構(gòu)效應(yīng)是生物分子“通訊”地基。 6.蛋白質(zhì)是如何形成的？蛋白質(zhì)折疊指什么？（1）DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA,mRNA進(jìn)入核糖體,tRNA運(yùn)輸氨基酸,在核糖體中翻譯,形成多肽,經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的修飾折疊,形成成熟的蛋白質(zhì),再運(yùn)輸出細(xì)胞。（2）蛋白質(zhì)折疊是多肽鏈憑借相互作用在細(xì)胞環(huán)境（特定的酸堿度、溫度等）下自己組裝自己，從無規(guī)卷曲（去折疊態(tài)）折疊到三維功能結(jié)構(gòu)（天然態(tài)）的物理過程。7. 什么是分子伴侶？簡述分子伴侶的主要功能和作用模型。（1）分子伴侶是細(xì)胞內(nèi)的一類保守蛋白質(zhì)，在序列上沒有相關(guān)性但有共同功能，它們在細(xì)胞內(nèi)可

8、識別肽鏈的非天然構(gòu)象，幫助其完成正確的組裝，而且在組裝完畢后與之分離，不構(gòu)成這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)執(zhí)行功能時的組份。（2）在動物、植物、細(xì)菌內(nèi)廣泛分布和存在，其功能是介導(dǎo)其它蛋白質(zhì)的折疊和裝配，而本身卻不是最終功能蛋白質(zhì)分子的組成部分。（3）例如Bip蛋白可識別并結(jié)合折疊錯誤的多肽及尚未完成裝配的蛋白質(zhì)亞單位，使其滯留并促使其重新折疊與裝配，發(fā)揮糾錯功能。又如鈣網(wǎng)素、葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94等。8. 舉例說明蛋白質(zhì)構(gòu)象?。ㄈ珉貌《静。┎㈥U述疾病發(fā)病機(jī)理。蛋白質(zhì)分子的氨基酸序列沒有改變，即一級結(jié)構(gòu)正常，只是其二級結(jié)構(gòu)、乃至立體結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）異常而導(dǎo)致的疾病稱為構(gòu)象病。朊病毒蛋白分子本身不能致病，而必須發(fā)生空間結(jié)

9、構(gòu)上的變化轉(zhuǎn)化為朊病毒才會損害神經(jīng)元。一個致病分子先與一個正常分子結(jié)合，在致病分子的作用下，正常分子轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏》肿?，然后這兩個致病分子分別與兩個正常分子結(jié)合，再使后者轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏》肿?。病變蛋白只要通過接觸其他正常蛋白就可以把它們也帶壞。周而復(fù)始，通過多米諾效應(yīng)倍增致病。9. 舉例說明生物分子內(nèi)與分子間的各種相互作用力。（1）強(qiáng)相互作用：例如共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵這種能夠維持原子結(jié)合，形成一級結(jié)構(gòu)的相互作用力。（2）弱相互作用：例如氫鍵、范德化力以及蛋白質(zhì)形成中主要的三種非共價(jià)作用，能夠維持大分子的空間結(jié)構(gòu)的相互作用力。（3）水結(jié)構(gòu)與水化作用：水化作用是物質(zhì)與水發(fā)生化合的反應(yīng)，一般指分子或離子的水

10、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。 10. 簡述酵母雙雜交技術(shù)的原理。酵母雙雜交的目的是檢測兩種蛋白的是否有相互作用?；驹?酵母雙雜交系統(tǒng)由Fields和Song等首先在研究真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中建立 i 。典型的真核生長轉(zhuǎn)錄因子， 如GAL4、GCN4、等都含有二個不同的結(jié)構(gòu)域: DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-binding domain)和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(transcription-activating domain)。前者可識別DNA上的特異序列， 并使轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域定位于所調(diào)節(jié)的基因的上游， 轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域可同

11、轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的其他成分作用， 啟動它所調(diào)節(jié)的基因的轉(zhuǎn)錄。二個結(jié)構(gòu)域不但可在其連接區(qū)適當(dāng)部位打開， 仍具有各自的功能。而且不同兩結(jié)構(gòu)域可重建發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活作用。酵母雙雜交系統(tǒng)利用雜交基因通過激活報(bào)道基因的表達(dá)探測蛋白蛋白的相互作用。 11. 闡述熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)的原理。熒光共振能量轉(zhuǎn)移是指兩個熒光發(fā)色基團(tuán)在足夠靠近時，當(dāng)供體分子吸收一定頻率的光子后被激發(fā)到更高的電子能態(tài)，在該電子回到基態(tài)前，通過偶極子相互作用，實(shí)現(xiàn)了能量向鄰近的受體分子轉(zhuǎn)移（即發(fā)生能量共振轉(zhuǎn)移）。12. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要特點(diǎn)是什么？該模型的建立有什么生物學(xué)意義？維持DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的力是什么？1）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：

12、有兩條DNA單鏈，反向平行，一段由3端開始，一段由5端開始，螺旋成雙鏈結(jié)構(gòu)。外部是磷酸和脫氧核糖交替構(gòu)成的，內(nèi)部堿基遵循堿基互補(bǔ)配對原則（A-T,C-G），堿基之間是由氫鍵連接，脫氧核苷酸之間由磷酸二脂鍵鏈接。2）雙螺旋模型的意義：雙螺旋模型的意義，不僅意味著探明了DNA分子的結(jié)構(gòu)，更重要的是它還提示了DNA的復(fù)制機(jī)制：由于腺膘呤(A)總是與胸腺嘧啶(T)配對、鳥膘呤(G)總是與胞嘧啶(C)配對，這說明兩條鏈的堿基順序是彼此互補(bǔ)的，只要確定了其中一條鏈的堿基順序，另一條鏈的堿基順序也就確定了。因此，只需以其中的一條鏈為模版，即可合成復(fù)制出另一條鏈。3）維持DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素主要是上下

13、層堿基對之間堆砌力和鏈間互補(bǔ)堿基之間的氫鍵.13. 簡述基因工程的定義和基因工程的主要研究內(nèi)容。1）所謂的基因工程是指在體外將核酸分子插入病毒、質(zhì)?；蚱渌d體分子，構(gòu)成遺傳物質(zhì)的新組合，并使之插入到原先沒有這類分子的寄主細(xì)胞內(nèi)，而能持續(xù)穩(wěn)定地繁殖。2）1、目的基因的分離 2、DNA的體外重組（載體、受體系統(tǒng)等） 3、重組DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞及其篩選 4、基因在受體細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)增、表達(dá)、檢測及其分析。 14. 作為基因工程載體，其應(yīng)具備哪些條件？載體的類型主要有哪些？在基因工程操作中如何選擇載體？具有針對受體細(xì)胞的親緣性或親和性（可轉(zhuǎn)移性）；具有合適的篩選標(biāo)記； 具有較高的外源DNA的載裝能力

14、；具有多克隆位點(diǎn)（MCS）；具有與特定受體細(xì)胞相適應(yīng)的復(fù)制位點(diǎn)或整合位點(diǎn)。 15. 重組體分子的選擇方法主要有哪些？并簡單闡述其原理。從總體上看，重組體分子的選擇與鑒定方法基本上可以分為如下幾個類型：（1）基于載體遺傳標(biāo)記檢測法在構(gòu)建基因工程載體系統(tǒng)時，載體DNA分子上通常攜帶了一定的選擇性遺傳標(biāo)記基因，轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染宿主細(xì)胞后可以使后者呈現(xiàn)出特殊的表型或遺傳學(xué)特性，據(jù)此可進(jìn)行轉(zhuǎn)化子或重組子的初步篩選。（2）基于克隆DNA序列檢測法Southern印跡雜交：根據(jù)毛細(xì)管作用的原理，使在電泳凝膠中分離的DNA片段轉(zhuǎn)移并結(jié)合在適當(dāng)?shù)臑V膜上，然后通過與已標(biāo)記的單鏈DNA探針的雜交作用以檢測這些被轉(zhuǎn)移的DN

15、A片段。（3）基于外源基因產(chǎn)物檢測法如果目的基因產(chǎn)物能降解某些藥物使菌株呈現(xiàn)出抗性標(biāo)記，或者基因產(chǎn)物與某些藥物作用是顯顏色反應(yīng)，則可根據(jù)抗性或顏色直接篩選含目的基因的克隆子。 16. 試述PCR的原理和主要反應(yīng)過程，并分析影響PCR擴(kuò)增的影響因素。PCR原理：變性溫度下， DNA雙鏈變性雙螺旋解開成單鏈DNA，在退火溫度中人工合成的特異引物根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則與單鏈DNA特異結(jié)合，然后在DNA聚合酶的作用下，在延伸溫度下不同的脫氧核苷酸按照堿基互補(bǔ)配對原則在引物的引導(dǎo)下合成與模板DNA互補(bǔ)的新鏈，實(shí)現(xiàn)DNA的擴(kuò)增。影響PCR擴(kuò)增的影響因素： (1)Taq酶：常用1U/25L濃度低，擴(kuò)增產(chǎn)物不夠

16、；濃度高，非特異性擴(kuò)增增加；酶的活性； (2)dNTP的濃度：常用100-200mol/L，不能低于20mol/L，特異性、保真性； (3)模板：主要考慮純度及使用量，對純度要求不高，但含有酚、氯仿等雜質(zhì)則難以成功。使用量從幾個ng到100ng. (4)引物濃度：0.1-0.5mol/L之間，過多則非特異擴(kuò)增增加，形成引物二聚體； (5)Mg2+濃度：常用 0.5-2.5mmol/L；影響：酶的活性、引物-模板退火、特異性 (6)PCR反應(yīng)程序設(shè)定：變性溫度和時間、引物退火溫度Tm與時間、引物延伸溫度與時間和循環(huán)數(shù) 17. 分子雜交的類型主要有哪些？探針的標(biāo)記方法和標(biāo)記類型有哪些？常用的雙鏈DNA的標(biāo)記方法是哪兩種，簡述其標(biāo)記過程？ 探針的標(biāo)記方法：切口平移法、隨機(jī)引物合成法，末端標(biāo)記法，PCR標(biāo)記法，體外轉(zhuǎn)錄標(biāo)記法。探針按核酸分子分：DNA探針和RNA探針；按標(biāo)記物的不同：放射性標(biāo)記探針和非放射性標(biāo)記探針。標(biāo)記類型：按核酸分子的不同：可分為DNA探針和RNA探針根據(jù)標(biāo)記物的不同：可分放射性標(biāo)記探針和非放射性標(biāo)記探針；雙鏈DNA探針標(biāo)記主要方法：切口平移法、隨機(jī)引物合成法；