生物无机化学复习题目 含答案

2014级生物无机化学复习题目（黄老师部分）

1、什么是生命必需元素？简述作为生命元素必须满足哪些条件？

必需元素可以这样定义：它们的缺乏会导致生物组织严重的、不可逆的损伤。

必需元素应该满足以下几个条件：

①这些元素在不同组织中均有一定浓度；

②除去这些元素会造成生物组织在生理或结构上的不正常；

③这些元素的存在能够使生物生理或结构的不正常现象消失或预防不正常现象的产生；

④这些元素应有专门的生理功能。

2、根据生物学功能分类，简述并举例金属蛋白主要涉及哪几种类型？

①具有催化功能的蛋白质——酶。生命体内的化学反应几乎都是在生物催化剂的催化下完成的，而酶是生物催化剂中最重要的一类物质。金属酶的结构、功能、催化机理及其模拟构成了生物无机化学的主体部分。

②具有运输功能的蛋白质。这类蛋白质在生物体系中结合并携带着特殊的分子或离子从一个部位到另一个部位，如：运铁蛋白、载氧蛋白等。

③具有营养储存功能的蛋白质。它们将氨基酸、金属离子等营养物质储存并使之用于生物体的生长、发育等过程，如：铁蛋白。

④具有结构功能的蛋白质。它们作为机体的支架和结构成分参与细胞组织的形成。细胞膜、线粒体、叶绿体、头发、指甲等都有蛋白质或脂质组成。

⑤具有防御功能的蛋白质。它们能够起到抵御有害物质的侵袭、保护生物体的作用。免疫球蛋白、超氧化物歧化酶等属于这类蛋白质。

⑥具有调控功能的蛋白质。它们能起到调节或控制细胞生长、分化以及遗传信息的表达作用，如：胰岛素、锌指蛋白等。

3、蛋白质由多少种氨基酸组成？在结构上的主要区别是什么？根据侧链的不同，主要可以分为哪些类型？氨基酸与金属离子配位的主要基团有哪些？

参与组成蛋白质的氨基酸有20种。这些氨基酸的区别在于各自不同的侧链基团。根据侧链的不同，这些氨基酸可以被分为以下几种：

①含非极性、脂肪族侧链的氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸；

②含极性、不带电荷的侧链的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、

蛋氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷酰胺酸；

③含芳香族侧链的氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸

④带正电荷侧链的氨基酸：赖氨酸、精氨酸；

⑤带负电荷侧链的氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸。

4、DNA的主要结构形式有几种？其中B型在结构上有什么特点？

DNA的主要结构形式有B型、A型和Z型。最常见的结构为B型，其结构特点是：

①两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴，向右盘旋形成右手双螺旋结构；

②分子以大沟和小沟交替缠绕；

③平行的碱基对之间的平均距离为3.4 A；

④碱基中的糖环采取C2’向内的折叠形式；

⑤双螺旋的骨架是由磷酸和脱氧核糖组成的，位于外侧；碱基位于双螺旋结构内侧，配对平行，与轴垂直。

⑥碱基按互补配对原则进行配对：A与T配对，之间形成2个氢键；C与G 配对，之间形成3个氢键。

5、什么是氧载体？天然氧载体有哪几种？生物体为什么需要氧载体？所谓氧载体是指在生物体系中具有储存和运输分子氧功能的一类生物分子。由于空气中的氧分子在水中的溶解度很低，远不能满足生物体系的正常需要，因此，在长期的生物进化过程中形成了一类储存和运输氧功能的生物分子——氧载体。有了氧载体，血液中氧的浓度要比水中的氧浓度高出10倍以上。目前已经知道的天然氧载体有五种：血红蛋白、肌红蛋白、蚯蚓血红蛋白、血蓝蛋白和血钒蛋白。

6、影响血红蛋白、肌红蛋白与氧键合的因素有哪些？

①氧的分压

②pH值

③某些小分子的配位作用

7、什么是细胞色素C？简述细胞色素C与肌红蛋白结构上的差别？

细胞色素C是相对分子质量比较小且相对比较容易结晶的蛋白，每个细胞色素C的分子含有一条由104个氨基酸残基组成的蛋白链和一个血红素c辅基。

细胞色素C与肌红蛋白在结构上的差别：

①血红素辅基不同。细胞色素C中的辅基为血红素c，而肌红蛋白中的辅基为血红素b；

②血红素辅基在蛋白质分子中的排布方式、血红素辅基中取代基的走向不同；

③铁离子的配位环境不同，前者为饱和的六配位，而后者为不饱和的五配位，余下的一个空位用于结合氧分子；

④自选状态不同，氧化型细胞色素C为顺磁性蛋白，还原型则为抗磁性蛋白，而肌红蛋白中的铁只有在结合了氧分子之后，铁离子才为三价低自旋态，在没有结合氧的还原态中二价铁则处于高自选状态；

⑤生物功能不同，前者的功能为电子传递，后者的功能为运输氧。

8、生物体是如何消除氧的不正常代谢产物的？

从化学的角度来讲，氧分子被彻底还原成氧负离子（O2-），对生物体系来讲这种氧的代谢属于正常代谢，但在生物体系中氧分子有时也会发生不正常的代谢，如被单电子还原到超氧负离子（O2-），或是被双电子还原到过氧负离子（O22-），这些五中队生物体来说都是有害物种，必须及时、有效地予以清除。生物体中用超氧化物歧化酶清除超氧负离子，过氧化物酶和过氧化氢酶用于清除过氧负离子。

ROOH + 2H+ + 2e → ROH + H2O 2H2O2 → 2H2O + O2 2O2- + 2H+ → O2 + H2O2

过氧化物酶是将过氧化物ROOH进一步还原到ROH和水，过氧化氢酶则是通过歧化反应将过氧化氢转化为水和氧分子，这两种反应的结果都是将有害的过氧化物和过氧化氢物种转化为无害的物种，使之失去伤害生物体的能力，起到保护生物体的作用。

9、生物矿化的两种形式是什么？生物矿化的基本功能有哪些？与一般矿物相比，生物矿物的主要特性有哪些？生物体内矿化过程一般分为哪些阶段？

生物矿化是指生物体内无机矿物的形成过程，大致包括两种形式：一种是正常矿化，如骨骼、牙齿和贝壳等的形成；另一种是异常矿化，如泌尿结石、胆结石、龋齿等。

生物矿化的基本功能主要是对生物组织起保护和支持作用。

与一般矿物相比，生物矿物具有如下的几个特点：

①结构上的高度有序使生物矿物具有极高的强度和良好的断裂韧性；

②生物矿物一般具有确定的晶体取向；

③矿物质与有机质相互作用；

④矿物质在整个生物代谢过程中形成，并参与代谢过程。

生物体内的矿化过程一般分为4个阶段：

①有机大分子预组装，构造有序的反应环境；

②有机—无机界面的分子识别，控制晶体的成核、生成；

③生长调制，使晶体初步组装，形成亚单元；

④细胞加工，亚单元矿物组装，形成多级结构的生物矿物。

10、交叉学科研究推动了生物无机化学的发展，在你学过的金属酶中，以金属卟啉配合物为活性中心的有哪些，并简述其作用？

细胞色素P450单加氧酶（铁卟啉）：降解和催化近300种脂溶性化合物起着解毒作用

血红素酶（铁卟啉）：运送氧气，也称氧载体

过氧化氢酶（铁卟啉）：催化H2O2分解，防止过氧化氢在体内积累的保护酶

过氧化物酶（铁卟啉）：催化以H2O2为氧化剂的氧化还原反应

肌红蛋白（铁卟啉）：贮存氧气

叶绿素（镁卟啉）：光合作用

细胞色素C（铁卟啉）：电子传递

一氧化氮酶（铁卟啉）：神经信息传递