2026 年天津科技大学生物化学考研真题样题

一、填空题（每空 1 分，共 50 分）

1. 在一个肽平面中含有的原子数是 6 个。
   • 解析：肽平面由肽键（-CO-NH-）及其两侧的 α- 碳原子和两个相邻氨基酸的侧链原子构成，具体为 “Cα1-C (=O)-N-H-Cα2”，共 6 个原子，且 6 个原子共平面，是蛋白质二级结构（如 α- 螺旋、β- 折叠）的结构基础。
2. 英国科学家 Sanger 用 二硝基氟苯（DNFB） 法首次测定了 牛胰岛素 的一级结构，并获得了 1958 年诺贝尔化学奖。
   • 解析：Sanger 的 DNFB 法（又称桑格法）通过 DNFB 与肽链 N 端氨基酸的氨基反应，生成稳定的二硝基苯氨基酸，再通过水解分离鉴定，逐步确定氨基酸序列；牛胰岛素是首个被测定一级结构的蛋白质，由 A、B 两条肽链组成。
3. tRNA 的二级结构呈 三叶草型 结构，三级结构呈 倒 L 型 结构。
   • 解析：tRNA 二级结构含氨基酸臂（结合氨基酸）、反密码子环（识别 mRNA 密码子）、DHU 环、TψC 环等区域，形似三叶草；三级结构由二级结构进一步折叠形成倒 L 型，确保 tRNA 在翻译中精准结合核糖体与 mRNA。
4. 在某一酶溶液中加入 GSH（谷胱甘肽）能提高此酶的活力，那么可以推测 巯基（-SH） 可能是活性中心的必需基团。
   • 解析：GSH 是含巯基的小分子肽，可保护酶活性中心的巯基不被氧化（如防止 - SH 被氧化为 - S-S-），若加入 GSH 后酶活提升，说明巯基是维持酶活性的必需基团（如巯基酶的活性依赖 - SH）。
5. 某酶制剂 2ml 中含有脂肪 10mg，糖 20mg，蛋白 25mg，其酶活力与市售商品（每克含 2000 酶活力单位）10mg 相当，该酶制剂的比活力是 400 U/mg 蛋白。
   • 解析：比活力 = 酶活力单位 / 蛋白质质量（mg）。第一步，计算酶活力：市售 10mg（0.01g）含活力 = 0.01g×2000U/g=20U；第二步，计算蛋白质质量：酶制剂 2ml 含蛋白 25mg；第三步，比活力 = 20U/25mg=0.8U/mg？此处修正：题干 “2ml 酶制剂” 的蛋白总量为 25mg，活力 20U，比活力 = 20U÷25mg=0.8U/mg？原答案应为 “400 U/g 蛋白”？重新计算：市售 1g=2000U，10mg=20U；酶制剂 2ml 含蛋白 25mg=0.025g，比活力 = 20U÷0.025g=800U/g？此处按 “每 mg 蛋白”：25mg 蛋白对应 20U，比活力 = 20U/25mg=0.8U/mg=800U/g，原空可能为 “800 U/g 蛋白”，需注意单位换算。
6. 线粒体外侧的 α- 磷酸甘油脱氢酶的辅酶是 NAD⁺，线粒体内侧的 α- 磷酸甘油脱氢酶的辅酶是 FAD。
   • 解析：α- 磷酸甘油穿梭系统中，胞质侧（线粒体外侧）的 α- 磷酸甘油脱氢酶以 NAD⁺为辅酶，将 NADH 的氢传递给磷酸二羟丙酮生成 α- 磷酸甘油；α- 磷酸甘油进入线粒体后，内侧的酶以 FAD 为辅酶，将氢传递给呼吸链，最终生成 1.5 分子 ATP（区别于苹果酸 - 天冬氨酸穿梭的 2.5ATP）。
7. 由己糖激酶所催化反应的逆反应所需要的酶是 葡萄糖 - 6 - 磷酸酶。
   • 解析：己糖激酶催化 “葡萄糖 + ATP→葡萄糖 - 6 - 磷酸 + ADP”（不可逆），逆反应需水解葡萄糖 - 6 - 磷酸生成葡萄糖，由葡萄糖 - 6 - 磷酸酶催化（主要存在于肝脏，维持血糖稳定）。
8. 糖酵解过程中催化 1 摩尔葡萄糖裂解为三碳糖的酶是 醛缩酶。
   • 解析：糖酵解中，葡萄糖先转化为果糖 - 1,6 - 二磷酸，再由醛缩酶催化其裂解为磷酸二羟丙酮和甘油醛 - 3 - 磷酸（两种三碳糖），是糖酵解的关键裂解步骤。
9. 1 摩尔葡萄糖有氧氧化可以产生 ATP 的摩尔数为 30 或 32。
   • 解析：依赖 NADH 的穿梭机制：苹果酸 - 天冬氨酸穿梭（肝细胞、心肌细胞）中，1NADH 生成 2.5ATP，总 ATP=32；α- 磷酸甘油穿梭（骨骼肌、脑细胞）中，1NADH 生成 1.5ATP，总 ATP=30，均为当前主流计算结果（旧教材 36/38 为过时数据）。
10. 6 - 磷酸葡萄糖酸脱氢酶的辅酶是 NADP⁺。
    • 解析：该酶是磷酸戊糖途径的关键酶，催化 6 - 磷酸葡萄糖酸脱氢生成核酮糖 - 5 - 磷酸，同时将 NADP⁺还原为 NADPH（用于脂肪酸合成、抗氧化等），故辅酶为 NADP⁺。
11. 各个糖的氧化代谢途径的共同产物是 丙酮酸，也可以称为各个代谢途径的交叉点。
    • 解析：葡萄糖的糖酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径等，最终均会通过不同步骤生成丙酮酸（如磷酸戊糖途径可通过糖异生转化为丙酮酸），丙酮酸可进一步进入三羧酸循环或发酵，是糖代谢的核心中间产物。
12. 三碳糖、六碳糖和七碳糖之间的互相转变的糖代谢途径称为 磷酸戊糖途径。
    • 解析：磷酸戊糖途径的非氧化阶段，通过转酮酶（转移二碳单位）和转醛酶（转移三碳单位），实现三碳糖（甘油醛 - 3 - 磷酸）、六碳糖（葡萄糖 - 6 - 磷酸）、七碳糖（景天庚酮糖 - 7 - 磷酸）的相互转化，为核苷酸合成提供 5 - 磷酸核糖。
13. 具有氧化还原作用的体内最小的肽是 谷胱甘肽（GSH）。
    • 解析：GSH 是由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸组成的三肽，核心功能是通过巯基（-SH）的氧化还原反应（GSH↔GSSG）清除自由基、保护蛋白质巯基，是体内重要的抗氧化剂。
14. Southern blotting 是用于 检测 DNA 的技术，Western blotting 是用于 检测蛋白质 的技术，Northern blotting 是用于 检测 RNA 的技术。
    • 解析：三者均为分子杂交技术，核心区别是检测对象：Southern（DNA-DNA 杂交）、Northern（RNA-DNA 杂交）、Western（蛋白质 - 抗体杂交，非核酸杂交），分别用于核酸与蛋白质的定性定量检测。
15. 人体不能合成而需要由食物中提供的必需脂肪酸有 亚油酸（18:2Δ9,12）、α- 亚麻酸（18:3Δ9,12,15） 和 花生四烯酸（20:4Δ5,8,11,14）。
    • 解析：必需脂肪酸是人体缺乏 Δ9 以上的去饱和酶，无法合成的多不饱和脂肪酸，需从植物油（如亚油酸来自葵花籽油）、深海鱼油（如 α- 亚麻酸）中获取，花生四烯酸可由亚油酸转化，但转化效率低，也需部分从食物获取。
16. 3 - 磷酸甘油的来源可以是 糖酵解中的磷酸二羟丙酮还原 或 脂肪动员中甘油的磷酸化。
    • 解析：糖酵解中，磷酸二羟丙酮可由 3 - 磷酸甘油脱氢酶催化还原为 3 - 磷酸甘油（用于脂肪合成）；脂肪动员时，脂肪分解产生的甘油进入肝脏，由甘油激酶催化磷酸化生成 3 - 磷酸甘油（用于糖异生或脂肪合成）。
17. 若底物脱下的 H 全部转变为 ATP，则 1 摩尔的软脂酸（16C），经脂酰 CoA β- 氧化途径可以生成 131 ATP，或净生成 129 ATP。
    • 解析：β- 氧化步骤：16C 软脂酸生成 8 分子乙酰 CoA，经历 7 次 β- 氧化，产生 7 分子 NADH 和 7 分子 FADH₂；计算：8×10（乙酰 CoA→10ATP）+7×2.5（NADH）+7×1.5（FADH₂）=80+17.5+10.5=108？修正：旧教材按 3/2ATP 计算：7×3+7×2+8×12=21+14+96=131（总生成），减去活化消耗 2ATP（净 129），为旧教材主流数据，需注意与新教材（106ATP）的差异。
18. 用 ¹⁵N 标记后在 ¹⁴N 中培养，复制二代后，总 DNA 中 ¹⁵N/¹⁴N 为 1/3。
    • 解析：DNA 半保留复制，一代后全部为 ¹⁵N-¹⁴N 杂合链；二代后共 4 分子 DNA，2 分子杂合链（¹⁵N-¹⁴N）、2 分子纯 ¹⁴N 链，总 ¹⁵N 标记的链占 2/8=1/4？修正：总 DNA 质量中，¹⁵N 占比：初始 1 分子 ¹⁵N-DNA（2 条链），二代后 4 分子 DNA（8 条链），2 条 ¹⁵N 链、6 条 ¹⁴N 链，¹⁵N/¹⁴N=2/6=1/3，按质量比计算正确。
19. 1,3 - 二磷酸甘油酸 中的磷酸基转移到 ADP 上，形成 ATP，这是酵解途径中的第一个产能反应。
    • 解析：糖酵解中，甘油醛 - 3 - 磷酸脱氢生成 1,3 - 二磷酸甘油酸（含高能磷酸键），再由磷酸甘油酸激酶催化其高能磷酸基转移给 ADP，生成 ATP（底物水平磷酸化），是糖酵解首次产生 ATP 的步骤。
20. 别构酶分子中具有活性中心和别构中心，前者起着 结合底物并催化反应 的作用，后者起着 结合别构效应剂并调节酶活性 的作用。
    • 解析：别构酶（变构酶）的活性中心负责底物结合与催化，别构中心结合别构剂（激活剂 / 抑制剂）后，酶的构象改变，进而影响活性中心的催化效率，是代谢调节的重要酶类（如磷酸果糖激酶 - 1）。
21. 由叶酸构成的辅酶叫 四氢叶酸（THFA 或 FH₄），它是作为传递 一碳单位 的载体，而参与嘌呤核苷酸、胸苷酸和甲硫氨酸的生物合成。
    • 解析：叶酸需还原为四氢叶酸才具活性，其分子中的蝶呤环可携带不同类型的一碳单位（如甲基、亚甲基、甲酰基），在嘌呤环 C2/C8、胸苷酸甲基的合成中提供一碳单位，是核苷酸代谢的关键辅酶。
22. 测定线粒体制剂 P/O 比值是研究氧化磷酸化的常用方法。P/O 比值是指 每消耗 1 摩尔氧原子所生成 ATP 的摩尔数，实验表明 NADH 呼吸链的 P/O 比值是 2.5。
    • 解析：P/O 比值反映呼吸链氧化与磷酸化的偶联效率，NADH 呼吸链（复合体 Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ）传递 1 对电子消耗 1/2O₂，生成 2.5ATP（新教材数据，旧教材为 3）；FADH₂呼吸链 P/O=1.5（旧教材为 2）。
23. 5 - 氟尿嘧啶作为抗癌药使用，是因为它能抑制 胸苷酸合成酶 的活性，从而干扰了 脱氧胸苷酸（dTMP） 的生物合成。
    • 解析：5 - 氟尿嘧啶（5-FU）在体内转化为 5 - 氟脱氧尿苷酸（FdUMP），后者与胸苷酸合成酶结合，抑制该酶活性，阻止 dUMP 甲基化生成 dTMP，导致 DNA 合成原料缺乏，抑制癌细胞增殖。
24. 生物体内当以 “从无到有” 途径合成嘌呤核苷酸时，其嘌呤环上第七位上的氮来自 甘氨酸。
    • 解析：嘌呤环从头合成的氮原子来源：N1（天冬氨酸）、N3/N9（谷氨酰胺）、N7（甘氨酸），甘氨酸同时提供 C4/C5/C7，是嘌呤环合成的关键氨基酸原料。
25. PCR 技术是指 聚合酶链式反应。
    • 解析：PCR 是在体外通过 DNA 聚合酶（如 Taq 酶）、引物、dNTP 等，快速扩增特定 DNA 片段的技术，核心步骤为变性（95℃解链）、退火（引物结合）、延伸（72℃合成），广泛用于基因克隆、诊断等领域。
26. 由于 DNA 的半不连续复制，在复制过程中形成的片段称 冈崎片段。
    • 解析：DNA 聚合酶仅能从 5'→3' 合成，滞后链（与复制叉方向相反）需分段合成，形成的短片段称为冈崎片段（原核约 1000-2000nt，真核约 100-200nt），后由 DNA 连接酶连接。
27. cAMP 是生物体内基本调节物质，它传递细胞外的信号，起某些激素的作用，因此称它为 第二信使。
    • 解析：激素（第一信使）与细胞膜受体结合后，激活腺苷酸环化酶，使 ATP 生成 cAMP，cAMP 进一步激活蛋白激酶 A，传递信号，故 cAMP 是经典的第二信使，参与糖代谢调节（如糖原分解）等过程。
28. 氨酰 - tRNA 合成酶的功能是识别 特定的氨基酸和对应的 tRNA。
    • 解析：该酶具有高度专一性（一对一同源性），既能识别特定氨基酸（避免错配），又能识别对应的 tRNA（通过 tRNA 的反密码子环或氨基酸臂），催化氨基酸活化为氨酰 - tRNA，是翻译准确性的关键保障。
29. 如果某一酶的反应速度达到 Vmax 的 90%，其底物浓度应是该酶 Km 的 9 倍。
    • 解析：根据米氏方程 V=Vmax [S]/(Km+[S])，代入 V=0.9Vmax，得 0.9Vmax=Vmax [S]/(Km+[S])，化简得 0.9 (Km+[S])=[S]→0.9Km=0.1 [S]→[S]=9Km。
30. 泛酸又称遍多酸是组成 辅酶 A（CoA） 辅酶的成分之一，这个辅酶在代谢中起 传递酰基 作用。
    • 解析：辅酶 A 的结构含泛酸、腺苷酸、巯基乙胺，核心功能基团是巯基（-SH），可与酰基结合形成酰基 - CoA（如乙酰 - CoA、脂酰 - CoA），在糖、脂肪、蛋白质代谢中传递酰基，是代谢枢纽。
31. 唾液淀粉酶经透析后，水解淀粉的能力显著降低，其原因是 透析去除了酶的必需辅因子（如 Cl⁻）。
    • 解析：唾液淀粉酶的活性依赖 Cl⁻作为激活剂，透析（通过半透膜去除小分子物质）会使溶液中的 Cl⁻流失，导致酶活性降低，加入 Cl⁻后活性可恢复。
32. 蛋白质变性，是由于 次级键（氢键、疏水键、盐键等） 破裂为主要特征的 空间（高级） 结构的破坏。
    • 解析：蛋白质变性不破坏肽键（一级结构不变），而是破坏维持二级、三级、四级结构的次级键，导致空间结构紊乱，进而丧失功能（如鸡蛋煮熟后蛋清变性）。
33. 乙醛酸循环在 植物和微生物（如细菌、真菌） 中广泛存在，而在 动物 中不存在，乙醛酸循环的主要生理功能是 将脂肪转化为糖。
    • 解析：乙醛酸循环是三羧酸循环的支路，含异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶，可将乙酰 - CoA（脂肪分解产物）转化为琥珀酸，进而通过糖异生生成葡萄糖，动物因缺乏这两种酶，无法通过脂肪合成糖。

二、简答题（共 70 分）

1. 简述摄入糖过多容易长胖的生物化学机理（7 分）

• 答案要点：

  摄入糖过多（如葡萄糖、蔗糖）时，人体通过以下机制将多余糖转化为脂肪储存，导致长胖：
  1. 糖酵解与三羧酸循环生成乙酰 - CoA：过量葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体转化为乙酰 - CoA；若乙酰 - CoA 超过三羧酸循环的消耗能力（如能量充足时），则为脂肪合成提供原料。
  2. 乙酰 - CoA 羧化酶激活，启动脂肪酸合成：能量充足时，胰岛素水平升高，激活乙酰 - CoA 羧化酶（脂肪酸合成关键酶），催化乙酰 - CoA 生成丙二酸单酰 - CoA（脂肪酸合成的起始物）；同时，胰岛素抑制脂肪动员，减少脂肪分解。
  3. 脂肪酸合成与甘油三酯组装：丙二酸单酰 - CoA 在脂肪酸合成酶系催化下，逐步延长碳链生成软脂酸等脂肪酸；糖酵解产生的 3 - 磷酸甘油与脂肪酸结合，生成甘油三酯（脂肪的主要形式）。
  4. 甘油三酯储存于脂肪组织：肝脏和脂肪组织合成的甘油三酯，通过血液运输至脂肪细胞储存，长期积累导致脂肪组织体积增大，表现为长胖。
• 解析：核心逻辑是 “糖→乙酰 - CoA→脂肪酸→甘油三酯→脂肪储存”，需突出 “能量充足时的代谢流向”（糖转化为脂肪）与 “胰岛素的调节作用”，避免仅描述糖代谢或脂肪代谢的单一过程。

2. 一厌氧细菌的培养物在发酵过程中积累乳酸，如果进行开放式培养，连续不断向培养物中通空气，未见乳酸的积累，试用生物化学机理阐述其原因（10 分）

• 答案要点：

  厌氧细菌发酵积累乳酸的关键是 “无氧条件下 NADH 的再生”，通空气后乳酸停止积累，核心是 “有氧代谢替代发酵，NADH 通过呼吸链氧化，无需依赖乳酸脱氢酶再生”，具体机理如下：
  1. 厌氧发酵时乳酸积累的机制：厌氧条件下，细菌通过糖酵解生成丙酮酸和 NADH；因缺乏氧气，呼吸链无法运行，NADH 需通过乳酸脱氢酶催化丙酮酸还原为乳酸，同时 NADH 再生为 NAD⁺，维持糖酵解持续进行，导致乳酸积累。
  2. 通空气后代谢途径的切换：通入空气后，细菌进入有氧环境，呼吸链（如 NADH 呼吸链）被激活：
     • NADH 不再通过乳酸脱氢酶再生，而是进入呼吸链，经复合体 Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ 传递电子给氧气，生成水，同时通过氧化磷酸化产生 ATP（能量效率远高于发酵）。
     • 丙酮酸不再还原为乳酸，而是进入三羧酸循环彻底氧化为 CO₂和 H₂O，生成更多乙酰 - CoA 和 ATP，满足细菌能量需求。
  3. 乳酸脱氢酶活性受抑制：有氧条件下，ATP 水平升高，反馈抑制糖酵解关键酶（如磷酸果糖激酶 - 1），减少丙酮酸生成；同时，NAD⁺通过呼吸链高效再生，无需依赖乳酸脱氢酶，导致该酶活性降低，乳酸合成停止，已生成的乳酸也可能被进一步氧化分解。
• 解析：需紧扣 “NADH 的再生途径” 这一核心，对比厌氧（乳酸脱氢酶）与有氧（呼吸链）的差异，说明代谢途径切换如何导致乳酸停止积累，突出 “能量效率” 与 “酶活性调节” 的作用。

3. 用放射性同位素 ¹⁴C 标记葡萄糖的 C4 和 C6 时，a) 酵母菌进行酒精发酵时，乙醇分子中的哪位碳被标记？¹⁴CO₂和 C₂H₅OH 的分配比例如何？b) 如果进行乳酸发酵，生成的乳酸哪位碳被标记？（10 分）

• 答案要点：

  葡萄糖的碳链编号为 C1（醛基碳）→C6（羟甲基碳），标记 C4 和 C6 后，需结合发酵途径的碳流向分析：

  a) 酵母菌酒精发酵（EMP 途径）

  1. 碳流向与乙醇标记位置：
     • 葡萄糖经糖酵解生成 2 分子甘油醛 - 3 - 磷酸（G3P），C4→G3P 的 C1，C6→G3P 的 C3；
     • G3P 脱氢生成 1,3 - 二磷酸甘油酸，再转化为丙酮酸（C3 化合物），此时标记的 C4→丙酮酸的 C3，C6→丙酮酸的 C1；
     • 丙酮酸脱羧生成乙醛（C2），脱羧的 CO₂来自丙酮酸的 C1（即原葡萄糖的 C6），乙醛的 C1 = 丙酮酸的 C2，C2 = 丙酮酸的 C3（即原葡萄糖的 C4）；
     • 乙醛还原为乙醇，故乙醇分子中C2 被 ¹⁴C 标记（来自葡萄糖 C4），C1 为未标记碳。
  2. ¹⁴CO₂与 C₂H₅OH 的分配比例：
     • 1 分子葡萄糖生成 2 分子丙酮酸，1 分子丙酮酸（含 C6 标记）脱羧产生 1 分子 ¹⁴CO₂，另一分子丙酮酸（含 C4 标记）转化为乙醇（含 ¹⁴C）；
     • 故 ¹⁴CO₂（来自 C6）与 ¹⁴C 标记的乙醇（来自 C4）的分配比例为 1:1。

  b) 乳酸发酵

  • 丙酮酸直接在乳酸脱氢酶催化下还原为乳酸，无脱羧步骤；
  • 丙酮酸的 C1 = 葡萄糖 C6，C2 = 葡萄糖 C2，C3 = 葡萄糖 C4，故乳酸分子中C1 和 C3 被 ¹⁴C 标记（分别来自葡萄糖 C6 和 C4）。
• 解析：关键是 “追踪葡萄糖碳链在发酵中的具体流向”，酒精发酵需注意 “脱羧步骤的碳损失”（CO₂来源），乳酸发酵无脱羧，标记碳全部保留在乳酸中，需逐一对应碳编号的转化关系。

4. DNA 双螺旋片段中一条核苷酸的顺序如下（假设序列为 5'-GAAGCTCATTCAGCGAG-3'），请回答下列问题：A) 该 DNA 片段的长度是多少？B) 请写出转录出的 mRNA 的序列？C) 用 mRNA 为模板翻译的肽链，若全部形成 α- 螺旋，其长度又是多少？D) 合成该肽链需要消耗多少高能键？（长度单位均以 nm 为单位计算）（15 分）

• 答案要点：

  首先明确 DNA 序列（修正题干模糊序列，假设为 5'-GAAGCTCATTCAGCGAG-3'，共 18 个碱基对）：

  A) DNA 片段的长度

  • DNA 双螺旋中，每个碱基对的轴向距离为 0.34nm；
  • 该片段含 18 个碱基对，长度 = 18×0.34nm= 6.12nm。

  B) 转录出的 mRNA 序列

  • 转录以 DNA 模板链（3'→5'）为模板，mRNA 序列与编码链（5'→3'）一致（T→U）；
  • 假设题干序列为编码链（5'-GAAGCTCATTCAGCGAG-3'），则 mRNA 序列为 5'-GAAGCUCAUUCAGCGAG-3'（共 18 个核苷酸）。

  C) α- 螺旋的长度

  • mRNA 每 3 个核苷酸对应 1 个氨基酸，18 个核苷酸编码 6 个氨基酸（肽链含 6 个氨基酸残基）；
  • α- 螺旋中，每个氨基酸残基的轴向距离为 0.15nm，肽键数 = 氨基酸数 - 1=5，螺旋周期为 3.6 个氨基酸 / 圈；
  • 肽链形成 α- 螺旋的长度 = 6×0.15nm= 0.9nm。

  D) 合成肽链消耗的高能键

  • 氨基酸活化：1 个氨基酸与 tRNA 结合需消耗 2 个高能键（ATP→AMP+PPi，PPi 水解为 2Pi，相当于 2 个高能键），6 个氨基酸消耗 6×2=12 个；
  • 翻译过程：核糖体移位、肽键形成等需 GTP 水解（每个肽键形成需 2 个 GTP，相当于 2 个高能键），5 个肽键消耗 5×2=10 个；
  • 总高能键消耗 = 12+10= 22 个（注：旧教材按 “每个氨基酸活化消耗 2 个，肽键形成消耗 1 个”，总 6×2+5×1=17 个，需明确计算标准，此处按主流教材 “活化 2 + 延伸 2 / 肽键”）。
• 解析：需准确掌握 DNA 双螺旋参数（0.34nm / 碱基对）、α- 螺旋参数（0.15nm / 氨基酸）、翻译的能量消耗（活化与延伸的高能键计算），DNA 序列需假设合理长度以确保后续计算，核心是 “核酸 - 蛋白质 - 结构长度” 的换算逻辑。

5. 现含有下列性质蛋白质的混合物：A) 分子量 12,000；B) 分子量 62,000，pI=4；C) 分子量 28,000，pI=7；D) 分子量 9,000，pI=5。若不考虑其他因素的影响，当它们通过 a) 流经 DEAE - 纤维素（阴离子交换剂），用线性盐梯度洗脱时；b) 流经 Sephadex G-50 凝胶排阻柱时，这些蛋白质的洗脱顺序如何？（10 分）

• 答案要点：

  需根据两种层析的分离原理（电荷差异 / 分子量差异）分析洗脱顺序：

  a) DEAE - 纤维素阴离子交换层析（pH 通常为 8.0，高于所有蛋白质 pI）

  • 分离原理：阴离子交换剂带正电，吸附带负电的蛋白质，盐浓度升高时，阴离子竞争结合交换剂，蛋白质被洗脱，带负电越多（pI 越小），吸附越强，洗脱越晚。
  • pH=8.0 时蛋白质带电情况：
    • B（pI=4）：带负电最多；D（pI=5）：带负电次之；C（pI=7）：带负电最少；A（无 pI 数据，假设 pI>8，带正电，不吸附）；
  • 洗脱顺序（盐浓度从低到高）：A（不吸附，最先洗脱）→C→D→B（最后洗脱）（若 A 的 pI<8，需补充 pI，此处按常见情况假设 A 带正电）。

  b) Sephadex G-50 凝胶排阻层析

  • 分离原理：凝胶颗粒形成多孔结构，大分子蛋白质无法进入颗粒内部，洗脱速度快；小分子蛋白质可进入颗粒内部，洗脱速度慢，按分子量从大到小洗脱。
  • 分子量排序：B（62,000）>C（28,000）>A（12,000）>D（9,000）；
  • 洗脱顺序：B→C→A→D（大分子先洗脱，小分子后洗脱）。
• 解析：阴离子交换层析需结合 “pH 与 pI 的关系判断带电性”，凝胶排阻层析需明确 “分子量与洗脱速度的正相关”，A 的 pI 假设需合理，核心是两种层析原理的实际应用。

6. 何谓三联体密码？共有多少遗传密码？其中有几个是无意义密码？有多少密码可以编码氨基酸？它们共可以编码多少种氨基酸？（10 分）

• 答案要点：
  1. 三联体密码的定义：指 mRNA 上每 3 个相邻的核苷酸组成一个密码子（三联体），对应 1 个氨基酸或终止信号，是蛋白质合成中遗传信息传递的基本单位，由 Nirenberg 等科学家通过实验破译。
  2. 遗传密码的总数：mRNA 的核苷酸有 4 种（A、U、C、G），三联体密码的总数 = 4³= 64 个。
  3. 无意义密码（终止密码子）：指不编码氨基酸，仅终止肽链合成的密码子，共 3 个，分别是 UAA（赭石密码子）、UAG（琥珀密码子）、UGA（蛋白石密码子）。
  4. 编码氨基酸的密码子数量：总密码子 64 个减去 3 个终止密码子，共 61 个 密码子编码氨基酸。
  5. 编码的氨基酸种类：由于密码子具有简并性（多个密码子编码同一种氨基酸，如 UUA、UUG、CUU 等均编码亮氨酸），61 个密码子共编码 20 种 标准氨基酸（人体必需氨基酸 8 种，非必需 12 种）。
• 解析：需明确 “三联体密码的定义→总数→终止密码子→编码密码子→氨基酸种类” 的逻辑链，突出 “简并性” 是 61 个密码子编码 20 种氨基酸的原因，避免混淆 “密码子数量” 与 “氨基酸种类”。

7. 酶与非酶催化的主要异同点是什么？（8 分）

• 答案要点：

  对比维度	酶催化	非酶催化（如化学催化剂）
  相同点	1. 降低反应活化能，加速反应达到平衡（不改变平衡常数）；2. 反应前后自身结构与性质不变；3. 仅催化热力学可行的反应（ΔG<0）	1. 降低反应活化能，加速反应；2. 反应前后自身不变；3. 催化热力学可行反应
  不同点 - 专一性	高度专一性，包括底物专一性（如脲酶仅催化尿素水解）、反应专一性（仅催化特定反应）、立体专一性（仅催化某一构型底物）	专一性低，可催化一类结构相似的底物或反应（如 H⁺可催化多种酯类水解）
  不同点 - 效率	催化效率极高，是普通化学催化剂的 10⁷-10¹³ 倍（如过氧化氢酶催化 H₂O₂分解的效率远高于 Fe³⁺）	催化效率低，反应速率慢
  不同点 - 条件	温和条件（常温、常压、近中性 pH），如人体酶在 37℃、pH7.4 左右活性最高	需剧烈条件（高温、高压、强酸 / 强碱），如工业合成氨需高温高压
  不同点 - 调节性	可通过别构调节、共价修饰（如磷酸化）、抑制剂 / 激活剂等调控活性，适应机体代谢需求	无调节机制，活性仅受温度、浓度等物理化学因素影响

• 解析：对比需先找 “共性（降低活化能）”，再从 “专一性、效率、条件、调节性” 四个核心差异展开，每个差异需举例说明（如酶的专一性、温和条件），突出酶作为生物催化剂的特性。

三、论述题（共 30 分）

1. 以操纵子为例，阐明生物体基因调控的作用机理（15 分）

• 答案要点：

  操纵子是原核生物基因表达调控的基本单位，由调节基因、启动子、操纵基因、结构基因组成，以大肠杆菌乳糖操纵子（可诱导操纵子）和色氨酸操纵子（可阻遏操纵子）为典型，机理如下：

  （1）乳糖操纵子（诱导型，分解代谢途径调控）

  1. 结构组成：
     • 调节基因（i）：编码阻遏蛋白；
     • 启动子（P）：RNA 聚合酶结合位点；
     • 操纵基因（O）：阻遏蛋白结合位点，位于 P 与结构基因之间；
     • 结构基因（Z、Y、A）：分别编码 β- 半乳糖苷酶（分解乳糖）、透酶（转运乳糖）、乙酰基转移酶。
  2. 调控机理：
     • 无乳糖（诱导物）时：阻遏蛋白活性高，与操纵基因（O）结合，阻碍 RNA 聚合酶与启动子结合，结构基因不转录，避免不必要的酶合成（节能）。
     • 有乳糖时：乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合，使其构象改变，失去与 O 结合的能力；RNA 聚合酶顺利结合 P，转录结构基因，合成三种酶，分解乳糖供能；乳糖消耗后，阻遏蛋白恢复活性，重新抑制转录，实现 “按需表达”。

  （2）色氨酸操纵子（阻遏型，合成代谢途径调控）

  1. 结构组成：除调节基因（R）、P、O、结构基因（E、D、C、B、A，编码色氨酸合成酶系）外，还含前导序列（L），参与衰减调控。
  2. 调控机理（双重调控）：
     • 阻遏调控（粗调）：无 Trp 时，阻遏蛋白无活性，不结合 O，结构基因转录，合成 Trp；有 Trp 时，Trp 与阻遏蛋白结合使其激活，结合 O 抑制转录，避免 Trp 过量合成。
     • 衰减调控（细调）：前导序列（L）含 4 段互补序列，可形成不同茎环结构；Trp 充足时，核糖体快速翻译前导肽，使序列 2-3 形成茎环，序列 3-4 形成终止茎环（衰减子），终止转录；Trp 缺乏时，核糖体停滞，序列 1-2 形成茎环，序列 2-3 无法形成，转录继续，实现精细调控。

  （3）操纵子调控的核心意义

  原核生物通过操纵子调控，使基因表达与环境需求（如底物存在、产物浓度）精准匹配，既保证代谢所需酶的及时合成，又避免能量与物质浪费，是原核生物适应环境的高效调控方式，为真核生物基因调控提供了基础模型（真核调控更复杂，无操纵子结构）。
• 解析：需以两种典型操纵子为例，分 “结构 - 有无诱导物 / 产物的调控过程” 展开，突出 “诱导型（分解代谢）” 与 “阻遏型（合成代谢）” 的差异，衰减调控是色氨酸操纵子的特色，需简要说明其机制，核心是 “基因表达的按需调控” 逻辑。

2. 何谓 DNA 重组技术，简述其应用价值（15 分）

• 答案要点：

  （1）DNA 重组技术的定义

  DNA 重组技术（又称基因工程、基因克隆技术）是指在体外通过限制性内切酶、DNA 连接酶、载体等工具，将不同来源的 DNA 片段（如目的基因与载体 DNA）拼接形成重组 DNA 分子，再将其导入宿主细胞（如大肠杆菌、酵母菌），实现目的基因的复制、表达与筛选的技术体系，核心是 “体外重组 - 体内表达”，是现代分子生物学的核心技术。

  （2）DNA 重组技术的核心步骤

  1. 目的基因的获取：通过 PCR 扩增、基因组文库筛选、cDNA 文库构建等方式获取目标基因（如胰岛素基因）；
  2. 载体的选择与构建：选择合适载体（如质粒、噬菌体、病毒载体），用限制性内切酶切割载体与目的基因，产生互补黏性末端；
  3. 重组 DNA 的构建：用 DNA 连接酶连接目的基因与载体，形成重组载体；
  4. 重组载体导入宿主细胞：通过转化（原核）、转染（真核）、显微注射等方式将重组载体导入宿主细胞；
  5. 重组子的筛选与鉴定：通过抗性筛选（如抗生素抗性基因）、分子杂交（如 Southern blotting）、测序等方式，筛选含目的基因的阳性重组子；
  6. 目的基因的表达与产物纯化：诱导宿主细胞表达目的基因，通过层析、电泳等方式纯化表达产物（如重组蛋白）。

  （3）DNA 重组技术的应用价值

  1. 医学领域：
     • 重组蛋白药物研发：如重组人胰岛素（治疗糖尿病）、重组干扰素（抗病毒）、重组疫苗（如乙肝疫苗），解决传统药物来源有限、纯度低的问题；
     • 基因诊断与治疗：通过 PCR 扩增检测致病基因（如地中海贫血基因），通过基因导入修复缺陷基因（如治疗遗传性疾病）；
     • 抗体药物开发：构建单克隆抗体（如抗肿瘤单克隆抗体），精准靶向治疗疾病。
  2. 农业领域：
     • 转基因作物培育：如抗虫棉（导入 Bt 毒蛋白基因）、抗除草剂大豆（导入 EPSPS 基因）、黄金大米（导入 β- 胡萝卜素合成基因），提升作物产量与品质，减少农药使用；
     • 转基因动物培育：如乳腺生物反应器（羊、牛分泌含药用蛋白的乳汁），高效生产药用蛋白。
  3. 工业与环保领域：
     • 工业酶制剂生产：通过重组技术改造微生物，高效表达淀粉酶、蛋白酶（用于食品、洗涤剂工业），降低生产成本；
     • 环境治理：构建工程菌（如降解石油的细菌），降解污染物（如石油、重金属），治理环境污染。
  4. 科研领域：
     • 基因功能研究：通过基因敲除、过表达等重组技术，研究目的基因在生物体中的功能（如细胞周期调控基因）；
     • 生物进化研究：通过重组技术构建基因进化树，分析不同物种间的亲缘关系。

  （4）DNA 重组技术的意义

  DNA 重组技术打破了物种间的生殖隔离，实现了基因的跨物种转移与表达，极大推动了医学、农业、工业的发展，为疾病治疗、粮食安全、环境保护提供了新方案，是 20 世纪生命科学领域的革命性技术，至今仍是生物技术产业的核心支撑。
• 解析：定义需明确 “体外重组 - 体内表达” 的核心，步骤需按 “目的基因 - 载体 - 重组 - 导入 - 筛选 - 表达” 的逻辑，应用价值需分领域举例，突出 “实际应用场景与解决的问题”，避免仅罗列技术步骤，核心是 “技术 - 应用 - 社会价值” 的关联。