蛋白质工程复习提纲
第一章蛋白质工程的概念及其发展
1．什么是蛋白质工程？
是以对蛋白质结构和功能关系的认识为依据，借助基因工程技术和X-射线衍射分析技术，从基因入手，通过定点突变改变核苷酸顺序，以达到改造现有蛋白质分子、或创造新的蛋白质分子目的的技术学科。
2．与蛋白质工程有关的四个基础学科是什么？
蛋白质化学、分子遗传学、蛋白质晶体学、蛋白质动力学。
3．为什么蛋白质化学方面的研究又出现了新高潮？今后蛋白质化学的研究将向哪三个方向发展？
1）遗传工程的产品开拓依赖于新蛋白质的发现；
2）遗传工程的下游技术有赖于蛋白质的新的分离、纯化技术的发展；
3）医学上和商业上发现新分蛋白质推动了蛋白质化学研究技术的不断发展。
今后蛋白质化学的主要研究方向有：
1）蛋白质的研究与核酸研究相结合；
2）蛋白质化学与量子化学相结合；
3）新功能蛋白质的寻找、原有蛋白质新功能的揭示、新的研究蛋白质技术的开拓。4．举例说明蛋白质工程已经取得了哪些成果？
（1）在基础研究方面：
1) 进行酶活性中心上必需基团的研究2）展宽酶分子的底物范围研究
3）提高酶分子对底物的专一性研究4）提高蛋白质分子的稳定性研究5）研究了酶分子的空间结构与催化的关系
6) 研究了酶分子与底物结合成中间产
物时结合能的作用。
（2）应用方面
1)改进蛋白质分子的热稳定性
2)提高抗氧化性能
3)提高蛋白质抵抗重金属的性能4) 增强蛋白质对pH值的稳定性
5) 改变酶催化的最适pH值
5．当前阻碍酶的大量生产和销售的因素有哪些？
酶的生产成本较高（非主要）；来自自然界的酶或其他蛋白质并不随人意，应用起来会遇到这样那样的困难（生产环境与自然环境有差距）
6．蛋白质工程的近期目标是什么？
增强蛋白质对热的稳定性；增强蛋白质对氧的稳定性；增强蛋白质对重金属的稳定性；增强蛋白质对pH的稳定性；改进酶的催化性质
7．制约蛋白质工程发展的因素有哪些？
蛋白质分子构象的研究手段的建立；基因的高效表达及其下游技术
第二章蛋白质分子的立体结构原理
1 什么是顺式酰胺键？各在什么时候出现？
多肽链是以众多的氨基酸分别以酰胺键连接起来，当酰胺键上的N原子由Pro供给时，所形成的酰胺键是顺式排列的，称为顺式酰胺键。
2 什么叫肽单位？肽单位具有哪些立体化学原则？
在主链上C-C-N-C是重复出现的单位，把肽键主链上所出现的每一个C-C-N-C单位称为一个肽单位。
肽单位的立体化学性质：1）肽键具有部分双键性质，不能自由旋转；2）肽单位是刚性平面
结构，六个原子(CCNCOH）都在同一个平面上；3) C=O和N-H两个基团呈反式排布，只有极少数（如N由Pro提供）外。
3 什么叫α-碳原子的二面角？怎样确定其旋转的角度是‘正’还是‘负’？
在肽单位中，α-碳原子左边的N-C键是普通的单键，可以自由旋转，其旋转的角度用Φ表示。α-碳原子右边的C-C键是普通的单键，也可以自由旋转，其旋转的角度用Ψ表示。Φ和Ψ合起来称为α-碳原子的二面角。
Φ和Ψ都可以在±180度之间旋转。从α-碳原子上看，单键沿顺时针方向旋转时，其转过的角度是正的。单键沿逆时针方向旋转时，其转过的角度是负的。
4 什么叫非键合原子？什么是非键合原子的最小接触距离？它与构象的形成有何关系？非键合原子：肽链上彼此不用共价键连接的原子。
非键合原子之间的最小接触距离是指在两个非键合原子位置相互靠近时，其间的距离有一个临界值，大于这个临界值时两个原子之间排斥力不大，不影响肽链构想的形成；而当两原子间的距离小于这个临界值式原子间产生巨大斥力使两个原子分开，导致肽链构像的改变。这个临界是就是非键合原子之间的最小接触距离。
两个非键合原子之间的距离若大于最小接触距离，这种构象允许存在，若小于最小接触距离，这种构象不允许存在。
5 什么是Ramachandran图？它可以分为哪几个区域？各区域表示什么意思？Ramachandran将二面角Φ的角度为横坐标，以Ψ的角度为纵坐标作图，所得到的图形叫Ramachandran图，也叫典型构象图。
Ramachandran图的分区：
1)实线封闭区(深颜色区)：也叫允许区，在这个区域内的构象都是立体化学上允许的，因而是稳定存在的。
2)虚线以外区(没有颜色区)：也叫不允许区，在这个区域内的构象都是立体化学上不允许的，因而是不能存在的。
3)虚线封闭区(淡颜色区)：也叫部分允许区，在这个区域内的构象都是立体化学上可以允许的，但不稳定。
6 影响蛋白质构象的因素有哪些？
1）氨基酸侧链的疏水性：疏水氨基酸侧链集中在一起形成疏水核心,使肽链形成球形。
2）范得华力：是万有引力的一种.分子中每一个原子与其它原子之间都有范得华力,维持着分子的稳定。
3）偶极相互作用：由分子中带有极性基团的氨基酸引起,这种基团的电荷分布不均,使分子形成偶极相互作用,这是分子稳定的因素。
4)静电相互作用：有些氨基酸带正电,有些带负电,电荷互相吸引或推斥,使分子形成特定构象
5）氢键：有两类，链内氢键由同一条肽链不同部位的C=O 和N-H 基团形成；链间氢键是由不同肽链之间氨基酸侧链形成的。两种氢键对构象形成都起重要作用。
6)熵效应：若蛋白质在油中溶解,其分子构象肯定与在水中的构象是不同。
7 解释名词
螺旋构象：是指肽链的主链骨架围绕着中心轴一圈一圈地上升所形成的构象。
整数螺旋：每圈螺旋包含的氨基酸残基数是整数的螺旋。
非整数螺旋：每圈螺旋包含的氨基酸残基数不是整数的螺旋。
α-系螺旋：肽链在形成螺旋的氢键时，每个肽单位的N-H 基团的H 原子与其前面的第n 个肽单位的C=O 的O 原子形成氢键，氢键封闭环上有3n+4个原子。这系列螺旋称为α-系螺
S N 螺旋：α-系螺旋有多种，这一系列螺旋用符号S N 表示，其中S 表示每一圈螺旋包含的氨基酸残基数，N 表示氢键封闭的环上的原子数。 2.27螺旋：每圈螺旋有2.2个氨基酸残基，氢键环上有7个原子的α-系螺旋。
310螺旋：这种α-系螺旋每圈有3个氨基酸残基，氢键封闭环上有10个原子。
3.613螺旋（α-螺旋）：每圈这种螺旋包含3.6个氨基酸，氢键封闭环上有13个原子。 典型的α-螺旋 （αI ）：在形成氢键时，N-H ……O 三个原子几乎在同一条直线上。
非典型的α-螺旋（αII ）：这种α-螺旋形成氢键时，N-H ……O 三个原子不在同一条直线上，且偏差较大。
4.416螺旋（Л螺旋）：每圈螺旋含有4.4个氨基酸残基，氢键环上有16个原子。这种螺旋又称为π-螺旋。 γ-系螺旋：肽链主链在形成螺旋时，若每个氨基酸的N-H 基团与其后面的第n 个氨基酸残基的C=O 基团形成氢键，氢键环上的原子数是3n+5个，这类螺旋称为γ-系螺旋。
5.117螺旋（γ-螺旋）：每圈螺旋含有5.1个氨基酸残基，氢键封闭环上有17个原子。
8 计算含有122个氨基酸残基的α-螺旋的轴向长度。如果是充分伸展的肽链有多长？（充分伸展的肽链每个氨基酸的长度是3.6A 。） 9 螺旋上为什么会出现偶极矩？偶极矩的总效果是什么？
氢键是维持螺旋结构稳定的主要力量。在
C=O 中，O 的电子云较多，在H-N 中，N 的电子
-C N C C N
O H O R H H --C N
C C N O H O R H H -C C N R O H .H C N C C N O H O R
H H -C C N R O H C C N H .
R O H H C N C C N O
H O R
H H -C C N R O H C C N H R O H H C C N .
R O H H .C N C C N O R H H -C C N R O H C C N H R O H H C C N R O H H H O C C N R O H .H
云较多，因此在氢键C=O……H-N中，相当于N带上负电荷，C带上正电荷，所以氢键的电子云分布不均，形成偶极矩。亦即在螺旋中,由于氢键方向都一样,氢键的偶极矩导致螺旋产生偶极矩,N端带上正电,C端带上负电。
偶极矩的总体效果是：螺旋N端积累了正电，C端积累了负电，这样螺旋两端就可能与一些与其带相反电荷的离子或基团结合。
10 I型β-转角和II型β-转角有什么区别？
β-转角：由四个氨基酸残基构成,第一个氨基酸的C=O基与第四个氨基酸的N-H基团形成氢键。氢键封闭环上有10个原子。分为I型β-转角和II型β-转角。
I型β-转角又称为甘氨酸型转角。组成转角的四个α-碳原子与氢键一起同在一个平面上，而各α碳原子的二面角不同。第三位碳原子的构想刚好适合甘氨酸，所以其在60%的程度上是由甘氨酸占据。
II型β-转角又称普通转角。各种氨基酸都可参与形成。
11 γ-转角是怎样构成的？
γ-转角是由三个氨基酸残基构成的，第一个氨基酸的C=O与第三个氨基酸的N-H基形成氢键，氢键封闭环上有7个原子。外形呈三角形。比较不稳定。
12 脯氨酸的结构有何特点？对蛋白质构象的形成有何贡献？
脯氨酸是一种亚氨基酸，在其N原子上只连接了一个H原子，有一个环状结构。
在形成主链的构想有其特殊贡献：1)由于具有环状结构，形成主链有较多的限制；2)形成肽键后，已经没有-NH的氢去参与形成二级结构的氢键；3)喜欢形成β-转角；
13 半胱氨酸的巯基在蛋白质中可以哪些形式存在？
半胱氨酸的巯基在蛋白质中以三种形式存在：1）游离存在；2）与金属离子络合；3）两个半胱氨酸侧链之间形成二硫键，即胱氨酸；4）半胱氨酸的巯基与糖结合，形成糖蛋白
14 二硫键有哪些类型？各有哪些特点？
二硫键可分成两种类型：
1）左手螺线型。其特点是两个半胱氨酸所处在的肽段接近于平行；
2）右手勾型二硫键。其特点是两个胱氨酸所处在的肽段接近于互相垂直。
15 蛋白质分子形成二硫键有哪些规律？
1）有些蛋白质分子的—SH的功能是作为配位键用的，—SH游离存在，无二硫键。
2）在具有二硫键的蛋白质中，有时存在游离的—SH，作为活性部位；
3）分泌类型的蛋白质分子上的半胱氨酸一般形成二硫键；
4）蛋白质的α-螺旋和β-折叠上没有二硫键；
5）特殊蛋白质上既有二硫键又有游离的—SH。
16 天冬酰胺和谷酰胺对蛋白质构象有哪些贡献？
1)侧链可以形成与主链相似的氢键；2)天冬酰胺喜欢形成转角；3)天冬酰胺与糖的羟基结合，形成糖蛋白。
17 蛋白质的超二级结构有哪几种？
蛋白质超二级结构是指若干个二级结构单元聚合起来所形成的结构，是一种比二级结构更高一级的结构水平。一般来说有三种：缠绕α-螺旋、βξβ单位、α-螺旋-转角-α-螺旋结构。
18 解释名词
缠绕α-螺旋：最常见的一种超二级结构，这种结构是指由两个α-螺旋绕成一个左手超螺旋结构，其螺旋重复距离是140A，疏水氨基酸排于两个螺旋夹缝内，亲水氨基酸排列于结构的表面。动物α-角蛋白分子的缠绕α-螺旋结构是平行结构，而烟草花叶病毒的外壳蛋白分子的则是反平行结构。
βξβ单位：一种由两段β折叠股和中间一段ξ链组成的超二级结构。
βαβ结构：形成βξβ单位的超二级结构，若ξ链为α螺旋，这种结构称为βαβ结构。βββ结构：形成βξβ单位的超二级结构，若ξ链为β折叠股，这种结构称为βββ结构。βCβ结构：形成βξβ单位的超二级结构，若ξ链为一段无规则卷曲，则称为βcβ结构。α-螺旋-转角-α-螺旋结构：这种超二级结构是指由两段螺旋和一个转角构成，两个螺旋接近互相垂直，普遍存在于DNA结合蛋白上。
19 什么叫结构域？结构域可分为哪些类型？
结构域是指蛋白质分子上可以区分出来的亚级球状结构，是高于超二级结构的结构层次。结构域有以下五种类型：α-蛋白结构域、β-蛋白结构域、α/β蛋白结构域、α+β蛋白结构域、无规则的小蛋白。
20 α-蛋白结构域可分为哪两种？
α-蛋白结构域是指由若干个α-螺旋结构单元组合而成的亚级球状结构。根据结构特点，可以分为两种：α-螺旋反平行结构、α-螺旋互相垂直结构。
21 β-蛋白结构域可分为哪几种？
指由若干个β折叠股反平行方向排列成折叠片，再由折叠片组成的亚级球状结构。根据结构特点，可分为三种：上下型β-折叠筒、希腊钥匙型结构、卷状筒型结构。
22 α/β蛋白结构域可分为哪几种？
指由超二级结构的βαβ单元组合而成的亚级球状结构，β折叠片一般位于中间，周围由α螺旋覆盖。根据结构可以分为两种：α/β筒状结构、开放式α/β结构。
23 结构域有哪些性质？
1) 结构域的相似性：同一分子的结构域多数不相似，只有极少数是相似的。
2) 结构域的大小：结构域的大小变化很大，由40-400个氨基酸残基变化。
3) 分子的活性中心一般位于两个或几个结构域的交界面上。
4) 相对独立性：每个结构域在遗传上可以有相对的独立性，这是因为真核细胞的基因是断裂基因。
第三章蛋白质的三级结构
1 对于蛋白质分子折叠的自发性有哪些实验证据？
1）蛋白质的复活研究结果：将蛋白质分子在变性剂中变性后，天然构象被破坏，变成散乱的结构。分子也失去活性。而将变性剂去除后，变性了的蛋白质分子又按原来的形式恢复结构和活性。
2）人工合成蛋白质的成功：采用人工的方法合成的蛋白质分子也具有天然蛋白质的活性，证明其有与天然蛋白质相同的结构。说明蛋白质的天然结构的形成是自发的。
3）蛋白质的生物合成：在蛋白质生物合成时，人们已经观察到肽链边合成便边形成特定的构象，无需要附加其它条件才能形成特定天然构象。
2 蛋白质折叠过程包括哪些步骤？
蛋白质的折叠是指一个新合成的多肽链线性构象转化成为天然的特征三级结构的过程。
成核（肽链侧链的疏水力和溶剂的挤压效应）；折卷（结构域的形成，包括β转角）；凝聚
3 与一般的球蛋白相比，膜蛋白的结构有哪些特殊性？
生物膜是一种特殊的结构，膜上的蛋白质与一般的球蛋白的结构有很大的差异。
膜蛋白表现出特殊的结构，一般被埋藏在脂类物质之中，露在膜表面的部分较少。膜蛋白分子表面应该是疏水的，与脂类接触。其亲水基团就只好埋藏在分子内部或位于膜表面。
第四章蛋白质的分子量研究法
1 何为物理分子量和化学分子量？
物理分子量：根据蛋白质分子的物理性质来测定所得到的分子量。
化学分子量：根据蛋白质分子的化学性质测定所得到的分子量
2 数均分子量（Mn），重均分子量（Mw），Z平均分子量（Mz），Z+1平均分子量（Mz+1）是怎样表示的？这四种分子量的数值相等与不相等分别表示什么意思？
数均分子量Mn：重均分子量Mw：
Z平均分子量（Mz）：Z+1平均分子量（Mz+1）：
这四种分子量的数值相等与不相等说明：对于纯品来说Mn=Mw=Mz=Mz+1；对于不均一的样品来说，Mn 3 某蛋白质含有钼元素0.374%，试求该蛋白质的最低分子量。如果每分子含有4个钼原子，其真实分子量是多少？ 4 经分析，马血红蛋白含铁0.335%，硫0。390%；猪血红蛋白含铁0.40%，硫0.48%。比较这两种蛋白用不同元素计算得到的分子量，并推论在两种蛋白中不同元素原子数。 5 某纯酶含有1.65%的亮氨酸和2.48%的异亮氨酸（重量百分比），试计算它的最低分子量是多少？（注：要利用两种氨基酸的数据来综合分析） 6 25oC时，某蛋白质溶液的渗透压为0.0044大气压，浓度为10克/升。试求该蛋白质的分子量。（假设蛋白质溶液为理想溶液。） 7 牛血清清蛋白在298K时的渗透压数据为： 蛋白质浓度（克/升）18 30 50 56 渗透压（大气压）0.0074 0.0134 0.0253 0.0292 求其分子量是多少。 8 0oC时，浓度为1%的某纯蛋白质溶液给出46mm H2O柱的渗透压。假定它是理想溶液，试求该纯蛋白的分子量。（注：当用cm H2O表示渗透压时，气体常数R值应为8.471×10升.cm H2O/摩尔.度） 9 20oC时，人血清白蛋白的扩散系数为6.1×10-7cm2/秒，沉降系数为4.6S，在20oC时水的密度是0.998克/ml，假定其微分比容为0.74cm3/克，试计算该蛋白质的分子量。（R=8.314×107尔格/摩尔。度） 10 某蛋白质的分子量为83，500道尔顿，在水中的扩散系数为6.73×10-7cm2/秒，20oC 时水的密度是0.998克/ml，蛋白的微分比容为0.773cm3/克。试求该蛋白的沉降系数。 11 在用分子量分级范围为5，000至800，000道尔顿的葡聚糖G-200进行凝胶柱层析时，标准样品的洗脱体积分别为： 蛋白质标准品分子量洗脱体积 牛血清清蛋白68，000 134.8ml 胰凝乳蛋白酶25，000 170.9ml 肌红蛋白17，200 182.6ml 细胞色素C 11，700 188.2ml 蓝葡聚糖G2000 2，000，000 79.5ml 假定要测定的未知蛋白质的洗脱体积为150.9ml，试求其分子量。 12 一混合物中含有下列物质：细胞色素C（M=12，500），牛胰岛素（M=5，733），溶菌酶（M=13，930），酵母己糖激酶（M=96，000），谷氨酸脱氢酶（M=1，000，000），人血红蛋白（M=64，500），马γ-球蛋白（M=149，900），酵母脂肪酸合成酶（M=2，300，000）。用这混合物在分级范围为5，000-400，000的分子筛柱中进行分离时，请预测其洗脱的先后顺序。 13 在凝胶柱层析测定分子量中，外水体积为Vo，样品洗脱体积为V e，问：分子量与Vo，Ve的关系式是什么？ 14 在凝胶薄板层析中，设d e为样品迁移距离，do为已知分子量的蛋白质的最大迁移距离，Rf为样品的迁移率，即Rf=de/do，问：分子量与迁移率Rf的关系是什么？ 15 在SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中，蛋白质的分子量与迁移率R成什么关系？用此法测得的分子量是不是就是蛋白质的分子量？ 16 用聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳测定蛋白质分子量有哪些优点？ 1）各组分有浓缩作用,可分次点样. 2）谱带更清晰,可鉴定纯度. 3）在同一胶片上同时测定分子量范围较大的样品. 4）直接测定天然结构的分子量 17 某蛋白质样品在聚丙烯酰胺凝胶电泳上呈现一条区带。用SDS和巯基乙醇处理后，作SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳时，得到等浓度的两条区带。这两条带一个的分子量为54，000，另一个为60，000，原始蛋白用凝胶过滤法测得分子量为115，000。问：该蛋白质样品是不是纯的？ 第五章蛋白质分子一级结构研究法 1 有哪些方法可以用来测定蛋白质肽链的N末端和C末端？ N末端分析： 1) 二硝基氟苯法（利用2,4-二硝基氟苯在pH室温下与肽链N端第1个氨基酸结合成复合物，水解后其它残基被水解为游离氨基酸，只有N端第1个氨基酸与2,4-二硝基氟苯结合的复合物，即2,4-二硝基苯基氨基酸DNP氨基酸）； 2) 丹酰氯法（DNS法，利用丹酰氯与N-端第一个氨基酸残基结合而得到分离目的）； 3)氰酸盐法（氰酸与与肽链N端第1个氨基酸结合，水解生成乙内酰脲氨基酸和少1个N 的氨基酸，前者不带电而可与其他游离氨基酸分开）； 4) 氨肽酶法（氨肽酶就是从肽链氨基末端开始水解肽链成为氨基酸的酶。若控制得好，水解出一个氨基酸后，立即鉴定，就可得到N端第一个氨基酸）。 C-末端分析： 1）肼解法（肽链与无水肼反应，使C端氨基酸游离放出。C端为Cys时巯基易被破坏）； 2) 还原成氨基醇法（利用无机强还原剂硼氢化锂将C端游离羧基还原成醇，用6N HCL水解。层析分离氨基醇并鉴定。要严格防止在反应前肽链断裂）； 3) 羧肽酶法（羧肽酶就是从肽链的羧基末端开始水解肽链成氨基酸的酶。若能控制得好，水解第一个氨基酸后就停止，即可以鉴定羧基末端）。 2 用二硝基氟苯法测定某蛋白的N末端数。该蛋白质的分子量为135，000，定性分析指出，其N末端为Ser。称取40mg DNP-蛋白，水解，层析后将DNP-Ser斑点剪下，用1% NaHCO3溶液5ml洗脱。然后于360nm波长测定。比色杯光程为1cm，测得光密度为0。800。求该蛋白质每分子的N末端数。（注：Ser在360nm处的克分子消光系数为1。74×104。原始蛋白在相应的DNP-蛋白中的含量为80%，即是说每1克DNP-蛋白相当于0。8 克原始蛋白。假定DNP-Ser的回收率为100%。） 3 用什么方法可将蛋白质的亚基拆离及将二硫键拆开？拆开肽链与切断肽链在本质上有什么不同？ 有两种方法可以使二硫键拆开 1)氧化法：二硫键与氧化物反应，二硫键被打开，巯基被氧化成磺酸基； 2)还原法：利用还原剂将二硫键还原成巯基，从而切断二硫键。 拆开肽链是从肽链间的键如氢键、二硫键、离子键等处拆开；切断肽链是从肽键处裂解 4 某肽的结构是：Ala-Val-Lys-Phe-Arg-Cys-T yr-Ala | s | s | Met-T ry-Glu-Met-Lys-Val-Thr-Gly-Cys-Ala a.当用胰蛋白酶作用时，可产生什么肽段？ b.二硫键经还原，烷基化后再用胰蛋白酶作用，可产生什么肽段？ c.用胰凝乳蛋白酶作用，可得什么肽段？ 5 有下列肽：①Lys-Asp-Gly-Ala-Ala-Gly-Ser-Gly ②Ala-Ala-His-Arg-Gly-Lys-Phe-Ile ③T ry-Cys-Lys-Ala-Arg-Gly a.用胰蛋白酶分别作用上列肽段，写出水解产物. b.用2，4-二硝基氟苯处理胰蛋白酶水解产物，然后再水解，写出产生的DNP-氨基酸. 6 一个肽的氨基酸组成为：Ala，Arg2，Asp3，Glu2，Gly2，Lys，Ser，Thr.经二硝基氟苯处理确定N-末端为谷氨酸.部分酸水解得到下列各肽：Ser-Thr，Arg-Lys，Ala-Asp-Ser，Ala-Asp，Thr-Arg，Lys-Asp，Thr-Arg-Arg，Gly-Asp-Ala，Asp-Glu-Gly，Asp-Glu，Glu-Gly，试确定该肽的氨基酸顺序. 7 某肽A经水解后，发现其有Arg，Val，T yr，Glu，Lys，Ala，和Gly七种氨基酸. a. 用胰蛋白酶水解该肽A时，得到：Arg，Ala-Lys和含有Glu，Gly，Val，T yr的短肽B.用胰凝乳蛋白酶水解肽B，产生两个小肽：Val-T yr和Glu-Gly. b.用羧肽酶处理肽A短时间，产生游离的Gly是第一个可鉴定的氨基酸. c.肽A用FDNB法分析N端氨基酸产生DNP-Ala. 问：该肽A的氨基酸排列顺序是怎样的？ 8 根据下列实验数据，推断多肽中氨基酸的排列次序： a. 氨基酸组成为：Met+T yr+Ser+Phe+Gly+Lys+Ala b. 用Sanger试剂处理得到唯一的α，ε-二DNP-Lys. c. BrCN裂解得到第一个肽含有Lys+Met，第二肽含有所有其它氨基酸. d. 该肽用羧肽酶处理，Gly迅速放出来. e. 用胰凝乳蛋白酶裂解，得到三个肽段，一个含有T yr+Lys+Met，第二个含有Ala+Gly；第三个含有Ser+Phe. 9 从如下数据推断多肽的氨基酸排列顺序： a. 氨基酸组成：Pro+Glu+2Lys+Phe. b. 用Edman试剂处理，产生PTH-Glu. c. 用胰蛋白酶，羧肽酶A，羧肽酶B处理都没有释放出任何小肽或氨基酸. 10 用BrCN处理含等量的Met，Phe，Asp，Ser，Thr的多肽，释放出肽和单一的高丝氨酸.原来五肽用胰凝乳蛋白酶处理，得到2个碎片，一个碎片比另一个碎片酸性强.较酸的碎片含有甲硫氨酸.原肽用羧肽酶A处理，迅速放出Ser，随后放出Thr。推断该五肽的氨基酸排列顺序. 11 经分析，某多肽有如下数据，试据这些数据写出多肽结构： a. 全水解给出氨基酸的组成为：Gly，Ala，Val2，Leu2，Ile，Cys4，Asp2，Glu4，Ser2，T yr2. b. 用2，4-二硝基氟苯处理该肽，然后用酸水解，得到2，4-DNP-Gly. c. C端分析给出的是Asp. d. 部分酸水解给出如下肽段：Cys-Cys-Ala，Glu-Asp-T yr，Glu-Glu-Cys，Glu-Leu-Glu，Cys-Asp，T yr-Cys，Ser-Val-Cys，Glu-Cys-Cys，Ala-Ser，Ser-Leu-T yr，Leu-T yr-Glu，Gly-Ile-Val-Glu-Glu. e. 用胃蛋白酶裂解产生的碎片中，有两个碎片确定为Ser-Val-Cys-Ser，Leu-T yr. 第七章蛋白质二级结构的预测 1 试说明立体化学法预测二级结构的具体做法。 1）确定氨基酸的亲疏水标度； 2）表征肽段氨基酸间隔排列模式：以连续的8个氨基酸作为一个考察单位，每个氨基酸用一个二进位数字(0或1)表示。亲水氨基酸用0表示，疏水氨基酸用1表示。8个氨基酸组成一组二进位数字，从00000000到11111111。分别相当于10进位数字的0到255。这组0-255的数字之间，有些数字表征螺旋，有些数字表征折叠，有些表征无规卷曲。 表征螺旋： 9,12,13,17,18,19,25,27,29,31,34,36,38,44,45,46,47,50,51,54,55,59,61,62,77,201,205,217,219,237. 表征折叠：二进位数字中连续的1或交替的01. 表征无规卷曲：上述以外的情况. 2 何为构象参数？ 构象参数：指某种氨基酸残基在某一特定构象中出现的频率与该种氨基酸在蛋白质中出现的频率的比值。 3 解释名词： 中央螺旋：位于螺旋中央区域部分称为中央螺旋，是螺旋的核心。 N-末端螺旋：在中央螺旋的N端侧，称为N-末端螺旋。 C-末端螺旋：在中央螺旋的C端侧，称为C-末端螺旋。 N-末端非螺旋区：在N-末端螺旋再往N末端延伸的区域称为N-末端非螺旋区。 C-末端非螺旋区：在C-末端螺旋再往N末端延伸的区域称为C-末端非螺旋区。 螺旋疆界：N末端非螺旋区和N末端螺旋区、C末端非螺旋区和C末端螺旋区通称为螺旋疆界。 4 多肽链一级结构与α-螺旋生成之间有哪些关系？ 1）肽链上某一肽段连续6个氨基酸残基中，若有4个或更多的Hα或hα，即可形成中央螺旋核心。相反，若有2个或更多的Bα或bα，此肽段不能形成中央螺旋核心。 2）核心形成后，螺旋向N端和C端延伸，一直到构象参数平均值 3）Pro不能出现在中央螺旋中。可出现在N端螺旋区。往往在N端螺旋区的末端。 4）带负电的Asp和Glu喜欢出现在N端螺旋区；带正电的His，Lys，Arg喜欢出现在C端螺旋区。 5 肽段要生成α-螺旋必须满足哪些条件？ 1） 2） 3）符合上述（4题）四点规律。 6 解释名词： 中央β-折叠：在折叠的中央区域称为中央β-折叠，是一个折叠结构的核心。 N-末端β-折叠：在中央β-折叠结构的N端侧的区域称为N-末端β-折叠。 C-末端β-折叠：在中央β-折叠结构的C端侧的区域称为C-末端β-折叠。 N-末端非β-折叠区：在N-末端β-折叠再向N端延伸的部分称为N-末端非β-折叠区。 C-末端非β-折叠区：在C-末端β-折叠再向N端延伸的部分称为C-末端非β-折叠区。 β-折叠疆界：N末端β折叠区和N末端非β折叠区、C末端β折叠区和C末端非β折叠区通称为β-折叠疆界。 7 多肽链一级结构与β-折叠生成之间有哪些关系？ 1）在肽链连续5个氨基酸残基中，若有3个或更多Hβ或hβ，此肽段可以形成中央β折叠核心；若有1/3或更多Bβ或bβ，此肽段不能形成中央β折叠核心。 2）从中央β折叠核心向两端延伸，直到 3）带电荷氨基酸几乎不在β折叠中，Pro不在中央β折叠中。 4）Tyr喜欢构成N末端β折叠区，较少在C末端β折叠区。 8 肽段要生成β-折叠必须满足哪些条件？ 1） 2） 3）符合上述（7题）四点规律。 9 肽段要生成β-转角必须满足哪些条件？ 1） 2）Fi > 0.75×10－4，Fi=(f i)×(f i+1)×(f i+2)×(f i+3) 3） 10 牛胰RNA酶1-17号氨基酸肽段的顺序如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Lys-Glu-Thr-Ala-Ala-Ala-Lys-Phe-Glu-Arg-Gln-His-Met-Asp-Ser-Ser-Thr-…… 试用Chou and Fasman法预测此肽段中2-13号氨基酸残基间会形成什么构象。 11 某多肽的一级结构如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Pro-Phe-Glu-Ala-Ala-Met-Cys-Lys-T ry-Glu-Glu-Glu-Pro-Asp-Gly-Met-Glu-Cys-Ala-Phe- 21 22 His-Arg-…… 哪些地方可形成α-螺旋？在何处转弯？ 12 某蛋白质某些片段是α-螺旋，而另一些片段是β-折叠，该蛋白质的分子量是240，000，其外形长度是5。06 ×10-5cm，试计算其中α-螺旋构象的百分比。（蛋白质氨基酸残基的平均分子量约为120。） 13 试述GOR法预测二级结构的原理。 GOR法认为，一个处于特定位置的氨基酸应形成什么构象，除了受其本身的性质影响外，还受到其前后16个氨基酸的影响。这些影响可以通过计算其形成各种二级结构的结构参数I(Sj，Rj+m)，然后比较各种构象的结构参数的大小，那一种参数大，就认为形成那一种构象。各种氨基酸处于不同位置形成构象的I值不同。这些值是由Garniar等人用计算机计算 出来的。 第八章人工设计蛋白质分子 1 什么叫小改？小改是通过什么方法改造蛋白质的？有没有成功的例子？ 小改是指对已知结构的天然蛋白质进行少数残基的替换。 这种方法的主要技术就是对生物基因的定点突变技术和盒式突变技术，将天然蛋白质分子原有的一级结构进行少数氨基酸替换，借以改善蛋白质的性质和功能。 实例：在核糖核酸酶中引入第三对工程二硫键；在T4噬菌体溶菌酶中引入三对二硫键。 2 小改的基本步骤是怎样的？ 1）建立天然蛋白质的结构模型：通过X射线晶体学、二维核磁共振等技术。 2）找出对所要求的性质有重要影响的位置。 3）在所选出的位点上选择正确的残基来取代。 4）预测突变体的立体结构。 5）按路线进行突变操作。 6）检查突变后的实际效果。 3 什么叫中改（分子剪裁）？有没有成功的例子？ 中改是指在蛋白质中替换一个肽段或者一个结构域。。 实例：利用分子剪裁技术将小鼠抗体重链互补决定子转移到人的抗体分子上去，并获得成功，并具有较强的生物学活性。有重要的医学价值。 4 什么叫大改（从头设计）？有哪些成功的例子？ 从头设计蛋白质分子是指从氨基酸残基出发，即从一级结构出发，设计制造自然界中不存在的全新蛋白质，使之具有特定的空间结构和预期的功能。 实例：1) 美国杜邦公司：四螺旋束结构，74个残基。用作农药；2) Richardson夫妇：四螺旋束结构，称为FELIX；3) Erickson and Richardson：含有四条β折叠股、每一片层含有31个氨基酸。 5 从头设计蛋白质分子的基本步骤是什么？ 1）选定目标，确定所需要建造的三级结构，要求对蛋白质的结构与功能的关系有清楚的了解。 2）序列设计：所设计的序列尽量不与天然的序列相同或相似，充分考虑每种氨基酸形成各种二级结构的能力。 3）预测所设计序列的二级结构。 4）在实验室人工合成或基因工程技术表达。 5）产品纯化，功能测试。 第九章蛋白质工程中的基因突变方法学 1 什么叫定点突变？定点突变包括哪些技术过程？ 定点突变是对已知序列的基因(或DNA)中任意指定位置进行突变的技术。 其主要的技术过程包括核苷酸的置换、插入、或删除。 2 定点突变分为哪几类？ 按照突变引入的方式，定点突变又可以分为寡核苷酸诱导的定点突变和寡核苷酸置换的定点突变两大类。 3 解释名词 目的基因：在定点突变中欲突变的基因称为目的基因。 正链：带有目的基因的单链DNA称为正链。 突变引物：用人工合成含有所需要突变序列的寡核苷酸引物。这种引物称为突变引物 错配：在双链杂交分子上与目的基因上的欲突变位点相对应的突变引物部位与突变位点不能以碱基互补原则进行配对，称为错配。 负链：在定点突变过程中用大肠杆菌DNA聚合酶I延长形成互补链，这条链称为负链。 4 熟悉寡聚核苷酸诱导的定点突变的经典方法。 1) 制备含有目的基因(即欲突变的基因)的单链DNA。 2) 合成含有所需要突变序列的寡核苷酸引物。这种引物中间部分是所需突变序列，与目的基因的欲突变部位错配。 3) 合成双链DNA：将突变引物5‘端磷酸化，与正链混合退火，形成小段错配的双链。 4) 用大肠杆菌DNA聚合酶I延长形成互补链，再用T4DNA连接酶封口。 5) 将此闭环双链DNA纯化。 6) 将纯化的双链闭环DNA用大肠杆菌进行转化，复制，其复制转化产物中含有所需的突变基因。 7) 将复制的混合物分离提纯，测定突变部位的序列。 8) 将符合的突变双链放进寄主细胞进行表达，合成相应的蛋白质。 5 寡聚核苷酸诱导的定点突变适用于什么场合使用？ 当需要将蛋白质太链中指定的某一个已知的氨基酸突变成另一种预定的氨基酸时，可以采用寡聚核苷酸诱导的定点突变。 6 寡聚核苷酸置换的定点突变适用于哪种场合使用？ 对某一位置的氨基酸要突变的产物不太明确的时候，需要将各种突变产物进行逐一比较实验，从而总结出哪一种突变产物的效果好，这种情况下应采用寡聚核苷酸置换的定点突变7 寡聚核苷酸置换有哪些基本方法？ 主要有三种方法：盒突变、TAB突变、鸟枪合成突变法 8 什么叫盒突变？ 所谓盒，就是指与目的基因的欲突变部位相应的、由化学合成的一系列双链寡核苷酸。这一系列双链寡核苷酸可能带有各种可能选用的突变系列。当进行突变处理时，根据实际需要把各种突变盒插入目的基因中。 9 什么叫T AB突变？ 向目的基因中原有的某些限制位点处插入多种六核苷酸系列，在蛋白质的某些部位插入2个氨基酸，并不会很大地影响立体结构，但却可以影响其功能。 10 什么叫鸟枪合成突变法？ 首先将这一区域的基因序列分解成若干可互相黏结的片段，然后合成各种所需突变的寡核苷酸，将这些寡核苷酸与目的基因双链一起退火。一次连接即得到含各种突变的基因大段序列。 11 什么叫非定点突变？非定点突变可分为哪几类？ 非定点突变是指那些不能预先确定产生突变位点的点突变技术。主要有错误掺入、化学诱变产生非定点突变两类。 12 什么叫错误掺入？试述局部部位错误掺入突变的过程。 错误掺入是用人为的方法有意识地将目的基因损伤，再为其创造不合适的修复条件，使其修复时不能回复到原有的排列顺序，从而引起基因突变的方法。 局部部位错误掺入突变是在溴化一腚存在的情况下，限制性DNA内切酶可以只将DNA双链中的一条链切断，而保留其互补链不受干扰，这样一来，DNA双链就被切去一段单链而留下一个缺口，在有关DNA聚合酶的催化下，可以将该段DNA修复。 13 试述均匀分布的错误掺入突变的原理。 如果非定点突变只分布在基因的少数部位，就不利于制造各种可能形成的产物，对蛋白质工 程的研究不适宜。可用性质不同的几种核酸酶处理目的基因，各种酶作用位点不同，造成在目的基因的不同位点上形成若干缺口，然后再限制底物供应或用硫取代核苷酸，让其修复，这样就可以在多个位点上进行突变了。 14 有哪些化学诱变剂可以诱导非定点突变？ 亚硝酸、甲酸、肼、亚硫酸氢钠、 15 什么叫饱和突变？ 指使诱导的非定点突变在目的基因上尽可能稠密地地分布，以至于接近饱和状态的一类非定点突变方法。 16 什么叫寡聚核苷酸置换的非定点突变？什么叫点突变库？ 寡聚核苷酸置换的非定点突变是用人工合成含有各种单个随机点突变的寡聚核苷酸，用之置换目的基因的某一段，就相当于得到了具有多个随机突变点的突变基因。 实际进行寡聚核苷酸置换的非定点突变时，设法将人工合成系列所有可能单个点突变的寡聚核苷酸，这一系列的寡聚核苷酸称为点突变库。 第十章丝氨酸蛋白酶的蛋白质工程 1 什么叫丝氨酸蛋白酶？试举一些丝氨酸蛋白酶的例子。 丝氨酸蛋白酶是指一类活性中心具有丝氨酸的重要蛋白质水解酶。 动物体内的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、凝血酶等都是属于丝氨酸蛋白酶。 2 什么叫趋异进化和趋同进化？举例说明。 趋异进化：亲缘较近的生物分子，由于所处的环境不同，靠突变而使性能上表现某些差异的现象称为趋异进化。（动物体内的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶，这些酶的活性中心都含有Ser、His、Asp，催化机制相同，但是底物结合部位不同。它们来自同一个祖先，通过基因突变而出现性能上的某些差异。） 趋同进化：亲缘关系较远的分子，由于所处的环境相同，靠进化而显示相似的形态与功能。这种现象称为趋同进化。（另一类丝氨酸蛋白酶枯草杆菌蛋白酶来源于细菌，其氨基酸序列与胰蛋白酶完全不同。但其活性部位与胰蛋白酶一样，都由Ser、His、Asp组成。） 3 胰蛋白酶的活性中心由哪些氨基酸残基构成？当用蛋白质工程使活性中心的氨基酸改变时，对其催化活性有何影响？ 胰蛋白酶的活性中心由Ser195、His57、Asp102组成。三个氨基酸形成一个催化三员组合，在催化中共同起作用。 利用定点突变的方法将Asp102突变成为Asn，结果酶活性下降了5000倍。由此可见，Asp102对酶活性是非常重要的。取代后，酶活性中心的三员组合被破坏，因而活性大大降低。这说明这三个氨基酸协同作用的重要性，三者对酶的最佳催化活性都是必须的。 4 枯草杆菌蛋白酶的活性中心由哪些氨基酸残基构成？当用蛋白质工程定点突变法将其残基改成Ala时，其催化活性有何变化？ 枯草杆菌蛋白酶的催化三员组合Ser221、His64、Asp32与胰蛋白酶相似。 当将这三个氨基酸分别突变成为Ala时，结果表明，任何一个残基变换，其余两个残基的催化都受到严重损害。这说明这三个氨基酸的高度协同作用对催化的重要性。 5 胰蛋白酶底物结合部位由哪些氨基酸构成？用点突变将其改变成Ala时，对酶活性有什么影响？ 胰蛋白酶的底物结合部位由三个重要的氨基酸构成：Asp、Arg和Lys。 当胰蛋白酶的Gly216突变成为Ala后，对Arg肽键的催化活力是对Lys肽键催化活力的3倍。将Gly226突变为Ala后，对Lys肽键催化活力是对Arg肽键催化活力的20倍。两个氨基酸都突变后，活力极低。将Asp189突变为Lys后，电荷反转，突变体竟然有了胰凝乳蛋 白酶的专一性。 6 枯草杆菌蛋白酶BNP和Carlsberg的底物结合部位分别由什么残基构成？当将BNP的相应残基突变成Carlsberg的残基时，酶的底物专一性有何变化？试验结果说明了什么？ 由地衣芽孢杆菌产生的枯草杆菌蛋白酶Carlsberg和解淀粉芽孢杆菌产生的枯草杆菌蛋白酶BPN都有275个氨基酸，但两者有86个残基不同，而其中只有3个残基与底物专一性有关。BPN的三个残基：Glu156、Gly166、Tyr217。 Carlsberg三个残基：Ser156、Ala166、Leu217。 若将BPN这三个残基突变为Carlsberg这三个残基，则BPN的底物专一性便接近了Carlsberg 的专一性。 将BPN的Glu156突变成为Gln，将Gly166突变成为Lys，这种双突变体的酶活性升高了1900倍。 试验结果表明，在同源蛋白质家族中，有可能通过蛋白质工程把各个酶所具备的特性荟萃到一个单一的蛋白酶分子中。例如将某一变种产生枯草杆菌蛋白酶的最有利的底物专一性引入到同一家族中的另一个变种的酶分子中去，得到具有最佳稳定性和最佳底物专一性的突变型枯草杆菌蛋白酶，以便供应到工业及其各个领域。 7 枯草杆菌蛋白酶BNP的His 64有给出质子的作用。当将Ser和Lys分别取代His64附近两残基Asp99和Glu156时，对酶的最适pH值有何影响？试验结果说明了什么？ 用定点突变将BPN的Asp99突变成为Ser，将Glu156突变成为Lys，结果导致与催化活性有关的pK值逐步下降，其催化活性的最适pH下移了1个pH单位。 在pH9.5变到11时，BPN的活性逐步下降。光谱分析表明，其催化活性的降低与分子的酪氨酸残基的解离有关。晶体结构显示，酶分子与底物结合的部位上有2个酪氨酸残基，即Tyr104和Tyr217。 用定点突变将酶的Tyr104改为Phe，结果在pH10.6时催化活性大大提高。 试验结果表明，酶的pH轮廓线既可以从酸性一侧改变，也可以从碱性一侧改变。如果将这种改变与提高稳定性的突变结合起来进行，有可能使工程改造后的酶在极端的pH条件下稳定发挥催化作用。 8 枯草杆菌蛋白酶BNP不含二硫键。当用蛋白质工程引入二硫键时，其效果如何？BPN原来没有二硫键，用计算机在分子上找寻出适合构建二硫键的部位，从而将分子引入二硫键，共形成5个突变体。结果，各突变体的热稳定性大大提高，也就是可以在较高温度条件下进行催化。 9 枯草杆菌蛋白酶在工业上应用时，分子上的Met222易氧化成硫氧化物而失活。可用什么方法改变之？ 工业应用时，枯草杆菌蛋白酶抗氧化能力很差。经分析，是由于其Met222容易被氧化成硫氧化物，从而使酶失活。 Well用各种氨基酸对这个氨基酸逐一替换，结果，若将之变成半胱氨酸、丙氨酸、或丝氨酸，都有好效果，抗氧化性能大大提高，活性也升高。 第十一章金属硫蛋白的蛋白质工程 1 什么叫金属硫蛋白？其分子量有多大？由多少氨基酸构成？ 金属硫蛋白是一类含有大量半胱氨酸残基的蛋白质。分子量较小，6000-7000。富含半胱氨酸。 2 在生物体内，金属硫蛋白具有哪些生理功能？ 1）消除重金属对肌体的毒害 2）调节体内金属离子的代谢： 3）清除自由基 4）参与应激反应 5）抑制肿瘤发生 6）具有抵抗X-射线和紫外线的能力 7）能将一些酶(特别是含金属的酶)激活。 8）可能参与人体发育的调节 9）与人体的营养状况有联系 10）可能与免疫应答有关 3 金属硫蛋白的基因可分为哪些类型？ 金属硫蛋白的基因组有两个主型，即MT-1型和MT-2型。 4 哪些因素可调节金属硫蛋白基因的表达？ 1）糖皮质激素调节：结合在该基因的第250号碱基对附近，从而促进基因表达，合成金属硫蛋白。 2）金属离子调节：金属离子可以促进基因表达而合成金属硫蛋白。 5 Huang等在体内用亚硫酸氢钠处理中国苍鼠的金属硫蛋白基因，结果发生了什么突变？其结果说明了什么？ 结果：分子转录产物上的一部分G变成了A，原先半胱氨酸的密码子UGU、UGC变成了酪氨酸的密码子UAU、UAC。翻译出来的蛋白质大部分不含半胱氨酸。没有金属硫蛋白的功能。 结果表明，金属硫蛋白的半胱氨酸起到非常重要的作用。 第十二章合理药物分子设计 1 传统的药物开发方法有哪些？ 1）对传统药用植物中的活性物质进行深入的研究，以图提取出有效的成分； 2）对现代生理生化研究中出现的异常发现进行追踪，意外发现某些有效的治疗物质；3）对目前已知的动植物和其它材料进行大量的筛选，以发现对某种疾病有控制或治疗的物质。 4）对已知的关键性代谢过程深入了解，寻找有关的代谢促进物或抑制物质。 2 什么叫合理药物分子设计？ 若人们已经掌握了某种代谢的蛋白质的有关结构与功能以后，即可针对这些蛋白质的立体结构，合理地、科学地设计某些化学物质，以抑制或促进这些蛋白质的功能发挥，从而控制某种代谢，以达到医治疾病的目的。这就是目前国际上出现的一种新的药物研制方法，称为合理药物分子设计 3 药物的设计一般包括哪些步骤？ 1)弄清药物要作用的靶蛋白或DNA的三维结构。 2)认真分析其立体模型中什么地方可遇药物结合，其位点基因是什么，与药物结合时可采 取什么化学键或其他什么力量结合。 3)对药物的化学本质进行设计，是否要求蛋白质类药物还是非蛋白质类药物。 4)对所涉及的药物进行合成。 5)对所合成的药物在计算机上预筛选，观察是否与作用对象匹配。 6)对所匹配的合成药物进行药效试验。 7)进一步对所合成的药物进行改造，增强其稳定性和溶解性。 8)进行初步的临床试验。 4 什么叫模板裁剪法？熟悉其过程。 模片裁剪法：这是指利用某种平面型空间骨架与受体中的可能配位点相匹配，裁剪出合适的分子骨架，再配以适当的化学基团，从而构建出药物的分子结构及化学式。 1) 确定受体蛋白表面配位区域及结合位点 2) 建立药物的空间骨架 3) 产生分子模板 4) 分子的构成：根据一定的化学规则接上化学基团，才能成为药物分子。 5 什么叫原子生长法？试述原子生长法的过程。 原子生长法：这是一种根据受体结合位点一个个长出原子的设计药物分子的方法。 1）产生第一个原子 2）产生其它原子：以支点原子为起点，用其它原子以适当的化学键相连。 3）分子结构完成：补齐芳环上缺失的原子，在需要的地方填上氢原子。计算分子电荷。4）筛选：比较几种方案，确定最佳的分子。 5）化学合成。 6 什么叫根原子和支点原子？ 先从蛋白质中可以形成氢键的杂原子中随机选出的一个原子称为根原子。 再选定一个原子与根原子相匹配。这个与根原子相匹配的原子称为支点原子。 7 什么叫晶体结构数据库搜寻法设计？ 此法是借助剑桥晶体结构数据库中收集的小分子晶体结构数据逐一与受体进行匹配试验，筛选出几何形状较好的系列小分子，再进行物理性质的改造，从而设计出药物分子。 8 什么叫Ras蛋白？Ras蛋白分子是怎样进行修饰的？经修饰Ras蛋白定位在什么部位？ 哺乳动物细胞中的Ras基因编码一种GTP结合蛋白称为Ras蛋白。 9 什么药物可以有效地阻止Ras蛋白的分子修饰，从而可以起到抗癌作用？ 化学物质mevinolin 和compatin都能与羟甲基戊二酰辅酶A还原酶紧密结合而抑制其活性。在外源胆固醇和多萜醇存在下，应用这些药物能抑制Ras蛋白的异戊二烯化修饰，同时抑制细胞增殖，使Ras蛋白失去与膜结合的能力。 10 蝎毒素是一类什么物质？在体内主要起什么作用？ 各种类型的蝎毒素多肽均是选择性地与细胞膜上的Na+、K+、Cl-、Ca+等相关靶离子通道受体蛋白相结合的配体，因而这些蝎毒素作为一类有效的探针，对当今神经生物学中涉及相关靶离子通道受体的特征及其控制信息传递的理论研究有重要作用。 11 蝎毒素有一个与众不同的特征是什么？怎样利用这个特征？ 只要核心结构完整，即使其余部分的氨基酸被变换或丢失，其分子仍然可保持原有构象。蝎毒素多肽可作为构建系列肽类新药的分子骨架，对以其分子为骨架进行任意氨基酸残基改造或替换，便会创造出多种新药分子。 12 什么叫生物导弹？怎样利用毒蛋白与抗体制造生物导弹？ 将生物毒蛋白与特定的抗体偶联起来，利用抗体的定向运输功能，将毒素定向运输到特定细胞上去起特定的作用。这种特殊的药物就是免疫毒素，也称为生物导弹。 例1将某工程项目划分为A、B、C、D四个施工过程， 各施工过程的流水节拍均为4天，其中，施工过程A与B之间有 2天平行搭接时间，C与D之间有2天技术间歇时间，试组织流 水施工并绘制流水施工水平指示图表。 [ 解] 由已知条件：t1 = t 2 = t3 = t 4 = t = 4天，本工程宜组织全等节拍流水施工。 （1）取施工段：m = n = 4段 （2）确定流水步距K = t = 4天 （3）计算工期：T = （m + n －1）K + ∑ Z －∑C= （4 + 4 －1）×4 + 2 －2 = 28 （天）（4）绘制流水施工水平指示图表，见图所示 例2某地基基础工程由四个分项工程，划分成4个施工段，流水节拍均为1天，基础施工后需间歇2天才能回填, 试组织全等节拍流水。 （1）确定流水步距k：由等节拍专业流水的特点知：k = t = 1 （2）计算工期T： T＝（m + n－1）k＋∑Zj,j+1 ＋∑Gj,j+1 －∑Cj,j+1 ＝（4＋4－1）×1＋ 2＋0 －0＝9（d） （3）绘制进度计划表 例3某混合结构房屋有三个主要施工过程，其流水节拍为：砌墙4d；构造柱及圈梁施工6d；安板及板 缝处理2d。试组织流水作业。 （1）计算流水步距k：k＝各施工过程节拍的最大公约数。 k =2d 。 （2）计算各施工过程需配备的队组数bj ：bj = tj / k b砌＝4 / 2 = 2 （个队组）b混＝6 / 2＝3 （个队组）；b安＝2 / 2 ＝1（个队组） （3）确定每层施工段数m： 1）不分施工层时：m = ∑bj =N ； 2）分施工层时：m = ∑bj + Z2/k + ∑Z1/k ； 【例2】中，不分施工层，m = ∑bj＝2+3+1=6（段） （4）计算工期T： T＝（m j +∑bj－1）k＋∑Z1－∑Cj,j+1 【例2】中，T =（2×6＋6－1）×2＋0－0＝34 （d） （5）绘制进度表：（例见前表） 例4某两层楼房的主体工程由A、B、C三个施工过程组成。它在平面上设有两道伸缩缝（伸缩缝将该建 筑在平面上划分为3等分）。 各施工过程在各个施工段上的流水节拍依次为：4天、2天、2天。 施工过程B、C之间至少应有2天技术间隙。 试划分施工段，编制工期最短的流水施工方案，并绘制流水施工水平指示图表 解： 1）取K=2天 2)b1 = 2组,b2= 1组,b3 = 1组 3)N =∑bi=2+1+1= 4组 4)施工段Mmin = N+ZB,C/K = 4+ 2 / 2 = 5段 取M=6段(在平面上设有两道伸缩缝) 5）工期: T=（m×j + N—1）K + ZB,C =（6×2 + 4—1）×2 + 2 = 32天 6）绘图 基因工程 绪论 1、克隆（clone）：作名词：含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。作动词：基因的分离和重组的过程。 2、基因工程（gene engineering）：体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内，且能稳定的遗传。供体、受体和载体是基因工程的三大要素。 3、基因工程诞生的基础 三大理论基础：40年代发现了生物的遗传物质是DNA；50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理；60年代确定遗传信息的遗传方式。以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。 三大技术基础：限制性内切酶的发现；DNA连接酶的发现；载体的发现 3、基因工程的技术路线：切：DNA片段的获得；接：DNA片段与载体的连接；转：外源DNA片段进出受体细胞；选：选择基因；表达：目的基因的表达；基因工程的工具酶 1、限制性内切酶（restriction enzymes）：主要是从原核生物中分离纯化出来的，是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶。 2、限制酶的命名：属名（斜体）+种名+株系+序数 3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割 4、同裂酶：来源不同，其识别位点与切割位点均相同的限制酶。 5、同尾酶：来源不同，识别的靶序列不同，但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。 6、限制性内切酶的活性：在适当反应条件下，1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物，所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。 7、星号活性：改变反应条件，导致限制酶的专一性和酶活力的改变。 8、DNA连接酶的特点：具有双链特异性，不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA，连接反应是吸能反应，最适反应温度是4至15度，最常用的是T4连接酶。 9、S1核酸酶：特异性降解单链DNA或RNA。 1.蛋白质分子的构型与构象 构型：是分子中原子的特定空间排布。当构型相互转变时，必须有共价键的断裂和重新形成。基本构型有L-型和D型两种。这种构型无法通过单键的旋转相互转换。 构象:是组成分子的原子或基团围绕单键旋转而成的不同空间排布，构象的转换不要求有共价键的断裂和重新形成,在化学上难以区分和分离。 2.内核假设原理所谓内核是指蛋白质在大自然的进化中形成的保守内部区域。这样的区域一般由氢键连接而成的二级结构单元组成。内核假设原理就是所有蛋白质的折叠形式主要决定于其内核中残基的相互作用和组织形式。遵循这样的内核原理意味着蛋白质工程无法创造出超越天然蛋白质所具有二级结构的新蛋白质二级结构。 3. van't Hoff焓平衡常数与焓/熵的关系式为：－RT lnK = △H - T△S。取对数可以变为： lnK = －△H/RT + △S/R。进一步推导可以变为：d（lnK）/d（1/T）= －△H/R。基于此，以lnK对1/T可以得到一条曲线。在这条曲线上任何一点的斜率就是△H/R，其中的△H称为van't Hoff焓。通过解析van't Hoff焓随温度变化的曲线特点，可以用于测定蛋白质体系构象平衡的转变，主要是两态转变模型的分析。也就是通过这样的曲线分析，可以预测蛋白质天然构象退在折叠时的容易程度。 4. 盒式突变法也称为片断取代法（DNA fragment replacement）。这一方法的要点是利用目标基因中具有的适当的限制性酶切位点，用具有任何长度、任何序列的DNA片断来置换或者取代目标基因上的一段DNA序列。 5、熔球态在折叠途径中第一个可以观测到的中间体是柔性无序的为折叠多肽链卷折成局部有组织的球状体，称为熔球体melton globule。熔球体具有天然态的大多数二级结构，但不如天然结构致密，蛋白质内部的密堆积相互作用尚未形成，环肽区和表面结构多数处于未折叠状态，侧链可以活动。非折叠态卷折成熔球体包含了蛋白质折叠的主要奥秘—疏水侧链的包埋。 6. 反向折叠设计在蛋白质工程中，全新蛋白质设计是以弥补天然蛋白质结构和功能在应用方面的不足为目的，根据人类所希望的结构和功能，采取工程手段，来人工设计新的氨基酸序列，这样的设计研究称为反向折叠研究。在全新蛋白质设计的反向折叠研究中，需要采取的基本策略是通过设计新的氨基酸序列,来加强或者减弱蛋白质的某些相互作用力，使设计的序列能最终具有所希望的结构和功能。 7. 功能基团的特异性修饰 蛋白质中，不仅末端氨基酸具有氨基和羧基，很多链中氨基酸侧链也具有羟基、巯基、氨基和羧基等能进行特征性化学反应的功能基团。利用这些功能基团的化学反应性可以进行蛋白质功能基团的特异性修饰。 8. 基因突变技术 在基因水平上设计并使某特定基因发生变异，对该基因所编码的蛋白质进行改造，在突变基因表达后、用来研究蛋白质结构功能的一种方法。 9. 融合蛋白质 重组DNA技术允许在体外产生不同基因和基因片段之间的融合，并且通过基因融合产生的蛋白质叫做融合蛋白质。 专题一基因工程 一【高考目标定位】 1、专题重点：DNA重组技术所需的三种基本工具；基因工程的基本操作 程序四个步骤；基因工程在农业和医疗等面的应用；蛋白质工程的原理。 2、专题难点：基因工程载体需要具备的条件；从基因文库中获取目的基 因；利用PCR技术扩增目的基因；基因治疗；蛋白质工程的原理。 二【课时安排】2课时 三【考纲知识梳理】 第1节DNA重组技术的基本工具 教材梳理： 知识点一基因工程的概念：基因工程是指按照人们的愿望，进行格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。 注意：对本概念应从以下几个面理解： 知识点二基因工程的基本工具 1.限制性核酸切酶——“分子手术刀” （1）限制性切酶的来源：主要是从原核生物中分离纯化来的。 （2）限制性切酶的作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。（3）限制性切酶的切割式及结果：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。 2.DNA连接酶——“分子缝合针” （1）来源：大肠杆菌、T4噬菌体 （2）DNA连接酶的种类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。 （3）作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸 二酯键，T4DNA连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键。注意：比较有关的DNA酶 （1）DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94℃）、重金属盐的作用下，也可使DNA 解旋。 （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。（4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” （1）分子运载车的种类：①质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。②病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。 （2）运载体作用：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。②是利用它在受体细胞对目的基因进行大量复制。 （3）作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中保存下来并大量复制②有多个限制性切酶切点③有一定的标记基因，便于筛选。 思维探究：知识点3、4、5主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。在这部分容学习时，应关心的问题之一是：限制酶从哪里寻找？我们可以联想从前学过的容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有保护机制？进而联想到可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就对“限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的认识提高了一个层次。 基因进入受体细胞的载体──“分子运 输车”的学习容，不能仅仅着眼于记住这几个 条件，而应该深入思考每一个条件的涵，通过 深思熟虑，才能真正明确为什么要有这些条件 才能充当载体。 教材拓展： 拓展点一限制酶所识别序列的特点 限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱 习题5-1图 习题5-2图 习题5-3图 习题5-4图 工程力学（工程静力学与材料力学）习题与解答 第5章 材料力学引论 5－1 图示矩形截面直杆，右端固定，左端在杆的对称平面内作用有集中力偶，数值为M 。关于固定端处横截面A －A 上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种答案比较合理。 知识点：平衡的概念、变形的概念 难度：易 解答： 正确答案是 C 。 5－2 图示带缺口的直杆在两端承受拉力F P 作用。关于A －A 截面上的内力分布，有四种答案，根据弹性体的特点，试判断哪一种答案是合理的。 知识点：变形协调的概念 难度：易 解答： 正确答案是 D 。 5－3 图示直杆ACB 在两端A 、B 处固定。关于其两端的约束力有四种答案。试分析哪一种答案最合理。 知识点：变形协调的概念 难度：较难 解答： 正确答案是 D 。 5－4 等截面直杆在两端承受沿杆轴线的拉力F P 。关于杆中点处截面A －A 在杆变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根据弹性体的特点，试判断哪一种答案是正确的。 知识点：变形协调的概念 难度：较难 解答： 正确答案是 D 。 习题5-5图 习题5-6图 5－5 图示等截面直杆在两端作用有力偶，数值为M ，力偶作用面与杆的对称面一致。关于杆中点处截面A －A 在杆变形后的位置（对于左端，由A A '→；对于右端，由A A ''→），有四种答案，试判断哪一种答案是正确的。 知识点：变形协调的概念 难度：较难 解答： 正确答案是 C 。 5－6 等截面直杆，其支承和受力如图所示。关于其轴线在变形后的位置（图中虚线所示），有四种答案，根据弹性体的特点，试分析哪一种是合理的。 知识点：变形协调的概念 难度：较难 解答： 正确答案是 C 。 流水施工习题 一、单项选择题 1、在时间坐标中用横的线段表示各施工过程的开始、结束及延续时间，同时反映各施工过程相互关系的指示图表称为（B）。 A斜道图B横道图C网络图D施工平面图 2、组织施工几种方式中，施工工期最短，一次性投入的资源量最集中的方式是（B）。 A流水施工B平行施工C依次施工D搭接施工 3、采用（A）组织方式，施工现场的组织管理简单，日资源用量少，工期长。 A依次施工B平行施工C流水施工D搭接施工 4、建设工程组织流水施工时，其特点之一是（ C ）。 A. 同一时间段只能有一个专业队投入流水施工 B. 由一个专业队在各施工段上依次施工 C. 各专业队按施工顺序应连续、均衡地组织施工 D. 施工现场的组织管理简单，工期最短 5、"（C）数值大小，可以反映流水速度快慢、资源供应量大小。 A. 流水步距 B. 组织间歇 C. 流水节拍 D. 平行搭接时间 6、下列流水参数中属于空间参数的是（D）。 A流水节拍B流水步距C施工过程数D流水段数 7、在组织流水施工时，用以表达流水施工在施工工艺上开展顺序及其特征的参数，称为( A)。 A工艺参数B空间参数C时间参数D组织参数 & (A) —般指的是在组织拟建工程流水施工时，其整个建造过程可分解 的几个施工步骤。 A工艺参数B空间参数C时间参数D组织参数 9、确定某一施工过程所需安排的施工班组人数时，考虑“最小工作面”是为了( D)。 A 确定最低限度人数 B 确定最高限度人数 C 确定最可能人数 D 确定最合理 人数 10、"相邻两个施工班组投入施工的时间间隔称为( B)。 A流水节拍B流水步距C施工过程数D流水段数 11、"( A)是指从事某个专业的施工班组在某一施工段上完成任务所需的时间。 A流水节拍B流水步距C施工过程数D流水段数 12、"当各施工过程的持续时间保持不变时，则增加施工段数，工期将 ( B)。 A 不变 B 变长 C 缩短 D 无法确定 13、"同一施工过程的流水节拍相等，不同施工过程的流水节拍不尽相等，但它们之间有整数倍关系，则一般可采用的流水组织方式为( A)。 A有节奏流水B等节奏流水C无节奏流水D非节奏流水 1 蛋白质组学相关试题及答案 1…Proteome(蛋白质组)：由一个细胞或者组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质，称为蛋白质组。 Proteomics(蛋白质组学)：指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴学科，即研究细胞在不同生理或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质进行分类和鉴定。更重要的是蛋白质组学的研究要分析蛋白质间相互作用和蛋白质的功能. 2…. Mass Spectrometer（质谱仪）：质谱仪是一个用来测量单个分子质量的仪器，但实际上质谱仪提供的是分子的质量与电荷比（m/z or m/e）。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。 3. Proteome sample holographic preparation（蛋白组样品的全息制备）：（1）keep protein information（2）adapted to separation and identification methods（3）different samples,different extraction.蛋白质样品制备是蛋白质组研究的第一步，也是最关键的一步。因为这一步会影响蛋白质产量、生物学活性、结构完整性。因此要用最小的力量使细胞达到最大破坏程度同时保持蛋白质的完整性。 原则是，保持蛋白质的所有信息；选择合适的分离和鉴定方法；对于不同的样品要用不同的提取方法。 4.Post translational modification(蛋白质翻译后修饰) 肽链合成的结束，并不一定意味着具有正常生理功能的蛋白质分子已经生成。已知很多蛋白质在肽链合成后还需经过一定的加工（processing）或修饰，由几条肽链构成的蛋白质和带有辅基的蛋白质，其各个亚单位必须互相聚合才能成为完整的蛋白质分子。 5.De novo sequencing(从头测序) unknow peptide从头测序为蛋白质组研究提供了一种不用借助于任何蛋白质序列数据库信息，直接解读串联质谱数据的方法。其基本算法主要由4个部分组成：质谱图的构建、离子类型的确定、测序算法以及打分算法。 2011年课程考试复习题及参考答案 工程力学 计算题： 1.梁结构尺寸、受力如图所示，不计梁重，已知q=10kN/m，M=10kN·m，求A、B、C处的约束力。 2.铸铁T梁的载荷及横截面尺寸如图所示，C为截面形心。已知I z=60125000mm4，y C=157.5mm，材料许用压 应力[σc]=160MPa，许用拉应力[σt]=40MPa。试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件校核梁的强度。 3.传动轴如图所示。已知F r=2KN，F t=5KN，M=1KN·m，l=600mm，齿轮直径D=400mm，轴的[σ]=100MPa。 试求：①力偶M的大小；②作AB轴各基本变形的内力图。③用第三强度理论设计轴AB的直径d。 4.图示外伸梁由铸铁制成，截面形状如图示。已知I z=4500cm4，y1=7.14cm，y2=12.86cm，材料许用压应力[σc]=120MPa，许用拉应力[σt]=35MPa，a=1m。试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件确定梁截荷P。 5.如图6所示，钢制直角拐轴，已知铅垂力F1，水平力F2，实心轴AB的直径d，长度l，拐臂的长度a。 试求：①作AB轴各基本变形的内力图。②计算AB轴危险点的第三强度理论相当应力。 6.图所示结构，载荷P=50KkN，AB杆的直径d=40mm，长度l=1000mm，两端铰支。已知材料E=200GPa，σp=200MPa，σs=235MPa，a=304MPa，b=1.12MPa，稳定安全系数n st=2.0，[σ]=140MPa。试校核AB杆是否安全。 7.铸铁梁如图5，单位为mm，已知I z=10180cm4，材料许用压应力[σc]=160MPa，许用拉应力[σt]=40MPa， 试求：①画梁的剪力图、弯矩图。②按正应力强度条件确定梁截荷P。 8.图所示直径d=100mm的圆轴受轴向力F=700kN与力偶M=6kN·m的作用。已知M=200GPa，μ=0.3，[σ]=140MPa。试求：①作图示圆轴表面点的应力状态图。②求圆轴表面点图示方向的正应变。③按第四强度理论校核圆轴强度。 9.图所示结构中，q=20kN/m，柱的截面为圆形d=80mm，材料为Q235钢。已知材料E=200GPa，σp=200MPa，σs=235MPa，a=304MPa，b=1.12MPa，稳定安全系数n st=3.0，[σ]=140MPa。试校核柱BC是否安全。 第2章建筑工程流水施工试题答案 一、填空 1.建筑工程施工中常用的组织方式有三种：顺序施工、平行施工和流水施工。 2.流水施工的表示方法有三种：水平图表(横道图)、垂直图表(斜线图)和网络图。 3.根据组织流水施工的工程对象范围的大小，流水施工可以划分为分项工程流水施工、分部工程流水施工、单位工程流水施工、群体工程流水施工和分别流水。 4.流水施工的基本参数包括工艺参数、时间参数和空间参数。 5.工艺参数包括流水过程(数)和流水强度。 6.时间参数包括流水节拍、流水步距、间歇时间、搭接时间、流水工期。 $ 7.空间参数包括工作面(大小)、施工段(数)和施工层(数)。 8.根据流水施工的节奏特征，流水施工可划分为有节奏流水施工和无节奏流水施工。 9.有节奏流水施工又可分为等节拍流水施工、异节拍流水施工和成倍节拍流水施工。 10.流水施工的分类是组织流水施工的基础，其分类方法是按不同的流水特征来划分。 11.分部工程流水施工是组织流水施工的基本方法。 12.分别流水法是组织单位工程或群体工程流水施工的重要方法。 13.分项工程流水是组织流水施工的基本单元。 14.根据工艺性质不同，可以把施工过程分为制备类、运输类和砌筑安装类三类施工过程。! 15.砌筑安装类施工过程按其在工程项目生产中的作用划分，有主导施工过程和穿插施工过 程两类。 16.砌筑安装类施工过程按其工艺性质划分，有连续施工过程和间断施工过程。 17.砌筑安装类施工过程按其施工复杂程度划分，有简单施工过程和复杂施工过程。 18.流水强度分为机械施工流水强度和手工作业流水强度。 19.为了避免施工队转移时浪费工时，流水节拍在数值上最好为半个班的整数倍。 20.异节奏流水施工又可分为成倍节拍流水施工和不等节拍流水施工。 21.有层间关系的工程中组织流水施工时，施工段数（m）和施工过程数（n）的正确关系是m≥n。 22.组织流水施工时，一个施工班组在一个流水段上完成施工任务所需要的时间，称为流水节拍。 * 第一章静力学基础 二、填空题 2.1 –F1 sinα1；F1 cosα1；F2 cosα2；F2 sinα2；0； F3；F4 sinα4；F4 cosα4。 2.2 1200，0。 2.3 外内。 2.4约束；相反；主动主动。 2.53， 2.6力偶矩代数值相等（力偶矩的大小相等，转向相同）。 三、选择题 3.1(c)。3.2A。3.3 D。3.4D。3.5 A。3.6B。3.7C。 3.8 (d) (a) (b) (c) 四、计算题 4.1 4.2 五 、受力图 5.1 (c) A C C A B B mm KN F M ?-=180 30)(mm KN F M ?=-=3.2815325)(20mm KN F M ?-=25210.)(01=)(F M x m N F M y ?-=501)(0 1=)(F M z m N F M x ?-=2252)(m N F M y ?-=2252)(m N F M z ?=2252)(m N F M x ?=2253)(m N F M y ?-=2253)(m N F M z ?=2253)(q A M 5.2 (b) q (c) P 2 (d) A 5.3 (1) 小球 (2) 大球 (3) 两个球合在一起 P 2 P 1 A C B (a) (1) AB 杆 (2) CD 杆 (3)整体 (1) AC 杆 (2) CB 杆 (3)整体 (1) AC 段梁 (2) CD 段梁 (3)整体 (1) CD 杆 (2) AB 杆 (3) OA 杆 C (i) (1) 滑轮D (2) AB 杆 (3) CD 杆 (j) D D F P P A B K I BC F A Y A X I Y I X K Y C I D ,,BC F 'I X ' I Y D C E ,E F F C F A E . E F A Y A X B Y C A ,C F , A Y ,A X Y A C P 1 C D 1 B C P 1 A Y A X B Y B X C Y C X C X 'C Y 'C X 'C Y 'D Y 流水施工典型例题 一、流水施工总结 二、典型例题： （一）固定节拍流水施工 1.特点： 在组织的流水范围内，所有施工过程的流水节拍都相等，并且都等于流水步距。即t1=t2＝ t3＝K 根据上例图推导流水施工工期的公式。 T＝（m＋n－1）K＋ΣZ－ΣC 2.练习： 已知某分部工程有3个施工过程，其流水节拍t1=t2=t3=2天，划分为3个施工段。 （1）若无工艺间歇，试计算流水施工工期并绘制流水施工横道图。 （2）若2、3之间工艺间歇2天，又如何 解：首先判断属于什么流水：固定节拍。 取k=t=2天，n＝3，m＝3， （1） T＝（m＋n－1）K＝（3＋3－1）×2＝10天 （2） T＝（m＋n－1）K＋ΣG＝（3＋3－1）×2＋2＝12（天） 流水施工横道图如下： （二）成倍节拍流水施工 1.特点： 同一施工过程在各个施工段上的流水节拍都相等，不同施工过程的流水节拍不完全相等，但成倍数关系。 成倍节拍流水施工的组织步骤： （1）求各施工过程流水节拍的最大公约数作为流水步距K （2）计算各施工过程所需工作班组数 bi＝ti/K （3）计算工作班组总数 n’＝Σ bi （4）计算流水施工工期 T＝（m＋n’－1）K+ΣZ－ΣC 2.练习： 某分部工程有3个施工过程，其流水节拍分别为t1=1天，t2=3天，t3=2天，划分为6个施工段。试组织流水施工，计算流水施工工期并绘制流水施工横道图。 解：首先判断属于什么流水：加快的成倍节拍流水。 t1=1天，t2=3天，t3=2天 （1）取K＝1天 （2）计算各施工过程所需工作班组数 b1＝t1/K＝1/1＝1（队），同样b2＝3，b3＝2 （3）计算工作班组总数 n’＝Σ bi＝b1＋b2＋b3＝6（队） （4）计算流水施工工期 T＝（m＋n’－1）K＝（6＋6－1）×1＝11（天） （三）无节奏流水施工 1.特点 （1）各施工过程在各施工段上的流水节拍不全相等； （2）相邻施工过程的流水步距不尽相等； （3）专业工作队数等于施工过程数； （4）各专业工作队能够在施工段上连续作业，但有的施工段之间可能有空闲时间。 2.练习： 专题1 基因工程 ※基因工程的概念： 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 ﹡原理：基因重组 ﹡目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 ﹡意义：能够打破生物种属的界限（即打破生殖隔离，克服远源杂交不亲和的障碍），在分子水平上定向改变生物的遗传特性。 ﹡操作水平：DNA分子水平 【思考】： （1）基因工程的物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。 （2）基因工程的结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。 （3）一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码子。 一、基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端（回文结构特点）。 ①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。 ②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 （1）分类：根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类 （2）功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 ★两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键 ②区别：E．coIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接； T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。 (3)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 （4）与DNA分子相关的酶 xxxXXXXX 学校XXXX 年学年度第二学期第二次月考 XXX 年级xx 班级 姓名：_______________班级：_______________考号：_______________ 一、选择题 （每空？ 分，共？ 分） 1、下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是 A ．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的 B ．基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质 C ．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平）操作 D ．基因工程完全不同于蛋白质工程 2、PCR 是一种体外迅速扩增DNA 片段的技术，下列有关PCR 过程的叙述，不正确的是 A ．变性过程中破坏的是DNA 分子内碱基对之间的氢键 B ．复性过程中引物与DNA 模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成 C ．延伸过程中需要DNA 聚合酶、ATP 、四种核糖核苷酸 D ．PCR 与细胞内 DNA 复制相比所需要酶的最适温度较高 3、35．采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。下列有关叙述，正确的是（ ） A ．人体细胞中凝血因子基因的碱基对数目，小于凝血因子氨基酸数目的3倍 B ．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA 分子导入羊的受精卵 C ．在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中 D ．人凝血因子基因开始转录后，DNA 连接酶以DNA 分子的一条链为模板合成mRNA 4、ch1L基因是蓝细菌拟核DNA上控制叶绿素合成的基因．为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞．技术路线如图所示，对此描述错误的是（） 5、下图表示基因工程中目的基因的获取示意图，不正确的是： A、同种生物的基因组文库大于cDNA文库 B、③表示PCR技术，用来扩增目的基因 C、从基因文库中要得到所需目的基因，可根据目的基因的有关信息来获取 D、只要基因的核苷酸序列已知，就只能通过人工合成的方法获取 6、图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序 列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为：C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。下列分析中正确的是： 第一章静力学基础 P20-P23 习题： 1-1、已知：F1=2000N，F2=150N， F3=200N， F4=100N，各力的方向如图1-1所示。试求各力在x、y轴上的投影。 解题提示: 计算方法：F x= + F cosα F = + F sinα y 注意：力的投影为代数量； 式中：F x、F y的“+”的选取由力F的 指向来确定； α为力F与x轴所夹的锐角。 图1-1 1-2、铆接薄钢板在孔A、B、C、D处受四个力作用，孔间尺寸如图1-2所示。已知：F1=50N，F2=100N， F3=150N， F4=220N，求此汇交力系的合力。 解题提示:——计算方法。 一、解析法 F =F1x+F2x+……+F n x=∑F x R x F =F1y+F2y+……+F ny=∑F y R y F = √ F R x2+ F R y2 R tanα=∣F R y/ F R x∣ 二、几何法 按力多边形法则作力多边形，从图1-2 图中量得F R的大小和方向。 1-4、求图1-4所示各种情况下力F对点O的力矩。 图1-4 解题提示:——计算方法。 ①按力矩的定义计算M O（F）= + Fd ②按合力矩定理计算M O（F）= M O（F x）+M O（F y） 1-5、求图1-5所示两种情 况下G与F对转心A之矩。 解题提示： 此题按合力矩定理计算各 力矩较方便、简捷。 以图1-5a为例： 力F、G至A点的距离不易 确定，如按力矩的定义计算力矩图1-5 既繁琐，又容易出错。若将力F、G分别沿矩形两边长方向分解，则各分力的力臂不需计算、一目了然，只需计算各分力的大小，即可按合力矩定理计算出各力的力矩。 M （F）= -F cosαb- F sinαa A M （G）= -G cosαa/2 - G sinαb/2 A 1-6、如图1-6所示，矩形钢板的边长为a=4m，b=2m，作用力偶M（F，F′）。当F=F′=200N时，才能使钢板转动。试考虑选择加力的位置与方向才能使所费力为最小而达到使钢板转一角度的目的，并求出此最小力的值。 解题提示： 力偶矩是力偶作用的唯一度量。只要 保持力偶矩的大小和力偶的转向不变，可 以改变力偶中力的大小和力偶臂的长度， 而不改变它对刚体的作用效应。 此题可通过改变力的方向、增大力偶图1-6 流水施工习题 班级: 学号: 姓名: 一、单项选择题 1.流水施工的施工过程和流水强度属于（） A、技术参数 B、时间参数 C、工艺参数 D、空间参数 2.由于某工程项目在第i施工段上的第2施工过程采用新技术施工,无标准定额可循,所以只能根据相关专家经验估算其流水节拍。已知对该施工过程进行估算得到的最短估算时间、最长估算时间、最可能估算时间分别为12d、22d、14d,则该施工过程的期望时间应为( ) A.15d B.16d C.18d D.14d 3.在流水施工中,造成专业队窝工是由于出现( ) A. M0=N B. M0＞N C、M0 ＜N D、M0≤N 4. 浇筑混凝土后需要保证一定的养护时间,这就可能产生流水施工的( )。 A.流水步距 B.流水节拍 C.技术间歇 D.组织间歇 5. 某工程有2个施工过程,技术上不准搭接,划分4个流水段,组织2个专业队进行等节奏流水施工,流水节拍为4天,则该工程的工期为( )天。 A.18 B.20 c.22 D.24 6. 流水节拍是指一个专业队( )。 A.整个工作的持续时间 B.在一个施工段上的持续时间 C.最短的持续工作时间 D.转入下一个施工段的间隔时间 7. 以下属于无节奏流水施工的主要特点的是( )。 A.各施工过程的施工段数不相等 B.施工段可能有间歇时间 C.专业工作队数不等于施工过程数 D.每个施工过程在各个施工段上的工程量相等 8. 某基础工程土方开挖总量为8 800m3，该工程拟分5个施工段组织固定节拍流水施工，两台挖掘机每台班产量定额均为80m3，其流水节拍应确定为( )天。 A. 55 B. 11 C. 8 D. 65 9. 利用横道图表示建设工程进度计划的优点是( )。 A.有利于动态控制 B.明确反映关键工作 C.明确反映工作机动时间 D.明确反映计算工期 10.下列组织流水施工的方式中,专业组数大于施工过程数的是( ). A.等节拍流水 B.异步距节拍流水 C.等步距异节拍流水 D.无节奏流水 二、多项选择题 1. 以下属于流水施工参数的时间参数的是（）。 A流水节拍 B.流水步距C工艺间歇D组织间歇 2. 流水施工作业中的主要参数有( )。 A、工艺参数 B.时间参数 C.流水参数 D.空间参数 E.技术参数 3.流水施工根据各施工过程时间参数的不同特点分类可分为( )。 A、等节拍流水 B.异节拍流水 C.无节拍流水 D.无节奏流水 4.本工程采用的流水施工方式是( ) A.等节拍流水 B.异节拍流水 C.无节拍流水 D.无节奏流水 基因工程 一、基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在 二、基因工程的基本工具 1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀” 2、DNA连接酶-----“分子缝合针” 3、基因进入受体细胞的载体-----“分子运输车” 1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）存在：主要存在于原核生物中。 （2）特性：特异性，一种限制酶只能 识别一种特定的核苷酸序列，并且能在 特定的切点上切割DNA分子。 （3）切割部位：磷酸二酯键 （4）作用：能够识别双链DNA分子的 某种特定核苷酸序列，并且使每一条链 中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸 二酯键断开。 （5）识别序列的特点： （6）切割后末端的种类：DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。 2．“分子缝合针”——DNA连接酶 （1）作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。 （2）类型 相同点：都连接磷酸二酯键 3．“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件： ①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 (2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 (3)其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。 (4)载体的作用: ①作为运载工具，将目的基因送入受体细胞。 ②在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 【解题技巧】 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 (4)获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。 (7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的 蛋白质工程 （2012天津）8.黄曲霉毒素B1（AFB1）存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起瘤变。某些微生物能表达AFB1解毒酶.将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。 回答下列问题： （1） AFB1属于类致癌因子。 （2） AFB1能结合在DNA 的G 上，使该位点受损伤变为G ' ，在DNA复制中，G '会与A 配对。现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为。 （3）下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图 据图回答问题： ①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株，经测定，甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶：乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶.过程l 应选择菌液的细胞提取总RNA ，理由是 ②过程Ⅱ中，与引物结合的模版是 ③检测酵母菌工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用方法。 （4）选取不含AFB1的饲料和某种实验动物为材料，探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。实验设计及测定结果见下表： 据表回答问题： ①本实验的两个自变量，分别为。 ②本实验中，反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照组是。 ③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100μg/kg ，则每千克饲料应添加克AFB1解毒酶.解毒效果最好.同时节的了成本。 （5）采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高每的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的序列。 【答案】（1）化学（2） （3）①甲甲菌液细胞的AFB1解毒酶基因已转录生成了mRNA，而在乙菌液细胞中该基因未转录②AFB1解毒酶基因的 cDNA. ③抗原-抗体 杂交 （4）① AFB1的有无和AFB1解毒酶的含量。 ② B组（或B组+A组）③ 5 （5）脱氧核苷酸序列。 【解析】黄曲霉毒素B1 （AFB1）存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起瘤变。某些微生物能表达AFB1解毒酶.将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。 （1）黄曲霉毒素B1（AFB1）是化学物质，AFB1属于化学类致癌因子。 （2）AFB1能结合在DNA 的G 上.使该位点受损伤变为G ' ，在DNA复制中，G '会与A配对。 现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为。 （3）①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株.经测定.甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶：乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶.过程l 应选择甲菌液的细胞提取总RNA ，理由是因为甲菌液细胞含解毒酶，意味着完成了基因的表达，所以应选择甲菌液的细胞提取总RNA ②过程Ⅱ中，根据图示，可以看出与引物结合的模版是cDNA. ③检测酵母菌工程菌是否合成了AFB1解毒酶，检测对象为蛋白质，应采用抗原-抗体杂交方法。 （4）①本实验的两个自变量，分别为AFB1的有无和AFB1解毒酶的含量。 ②本实验中.反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照组是B组。 ③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100μg/kg ，则每千克饲料应添加5克AFB1解毒酶.AFB1的残留量最少，解毒效果最好.继续添加AFB1解毒酶解解毒效果不变，因此节约了成本。 （5）采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高酶的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列。 【试题点评】本题以“黄曲霉毒素B1”为材料背景，考查了致癌因子，DNA复制，基因工程，蛋白质工程和实验设计，是一道很好的综合题，考查学生的知识的理解和运用能力，以及对实验分析能力和分析探究能力。难度适中。 （2012广东）29 .（16分）食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生 产应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知： 【例3】某分部工程由四个分项工程所组成，流水节拍均为２天，无技术、组织间歇时间。试组织流水施工并绘制流水施工水平图。 【解】由条件知： n=4,t1=t2=t3=t4=2, j=1,可组织全等节拍流水施工。 ①确定流水步距：K=t=2d ②确定施工段数： ? 【例4】某项目有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个施工过程，分两个施工层组织流水施工，流 水节拍均为一天；施工过程Ⅱ完成后需养护一天，下一个施工过程Ⅲ才能施工，且层间技术间歇为一天。试组织流水施工并绘制流水施工水平图。 ? 【解】由条件知： t=t1=t2=t3=t4=2d, j=2, n=4,可组织全等节拍流水施工。 ①确定流水步距：K=t=1（天） ②确定施工段数： T ＝（j ×m ＋n －1）K ＋∑Z 1－∑C 42 02042=++=+ + =∑K Z K Z n m i ③计算工期： =（1×4+4-1）×2=14（天） ④绘制流水施工水平图，如下图所示。 ③计算工期： T ＝（j ×m ＋n －1）K ＋∑Z1－∑C =（2×6+4-1）×1+1-0=16（天） ④绘制流水施工水平图，如下图所示。 【例6】某工程由三个施工过程组成，各分项工程在各施工段上的流水节拍依次为：6天、4天和2天。试组织流水施工并绘制流水施工水平图。 根据条件，本工程可组织成倍节拍流水施工。 ⑴确定流水步距： {}（天）最大公约数2 2,4,6==K ⑵确定专业工作队数目： （个）ⅠⅠ32 6 === K t b （个）ⅡⅡ22 4 === K t b （个）ⅢⅢ12 2 === K t b （个）6 123=++==∑i b N ∴ ⑷确定计划工期： （天） 222)166()1(=?-+=?-+=K N m T ⑶确定施工段数，j=1，取： ) (6段==N m流水施工例题
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