生物物理学试题.docx

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生物物理学试题

生物物理学

[填空题]

1什么是生物物理学？

参考答案：

从物理学的角度来研究生命过程，即主要应用物理学方法研究生物的基本结构和性能、物理过程和物化过程的本质，以及物理因素对机体的作用等的学科。

[填空题]

2生物物理学包含的分支学科（主要内容）有哪些？

参考答案：

分子生物物理、膜与细胞生物物理、感官与神经生物物理、生物控制论与生物信息论、理论生物物理、光生物物理、辐射生物物理、生物力学与生物流变学、生物物理仪器与技术。

[填空题]

3什么叫电磁波？

参考答案：

电磁波（电磁辐射）指传播着的交变电磁场。

[填空题]

4什么叫波谱学（spectroscopy）和波谱技术？

参考答案：

研究各种不同频率（或波长）电磁波性质的科学，所采用的研究技术称为波谱技术。

[填空题]

5波谱是如何产生的？

参考答案：

假定外来辐射在各种波长下的强度都相等，则以强度为纵轴，频率为横轴可得吸收曲线（通常做法：

以被吸收量对波长作图）。

由于环境条件的不同，或者相邻吸收基团之间的相互作用，使同一种吸收基团的能级差略有差异。

两个分子能级之间还存在着一系列不同的振动与转动能级，在仪器分辨能力不高的情况下将只能观察到其包迹。

波谱的获得是各种波谱技术测量的直接结果。

[填空题]

6波谱有哪些参数反映物质信息？

参考答案：

波谱的位置代表某种吸收或发射基团的特征跃迁，可以据此辨认基团或化合物的存在；强度反映产生吸收和发射的基团数；宽度由激发态寿命决定，随环境、物理状态和运动状况而改变，反映运动、动力学和相互作用的情况；结构提供关于基团间相互作用的信息；偏振表征分子的取向；弛豫时间说明物理状态与相互作用。

[填空题]

7波谱仪有哪些主要部件？

参考答案：

电磁波发生器、分光装置、样品池、探测器、显示记录、打印装置。

[填空题]

8紫外－可见吸收光谱是怎样形成的？

参考答案：

吸收一般都从基态的最低振动能级发生，在吸收不同能量的量子后，可以跃迁到不同电子能级的不同振动能级上（还可以到不同的转动能级）。

由于不同物质分子对紫外或可见光有特征吸收，因而形成紫外－可见吸收光谱，可以用于鉴别物质、测量其含量；根据吸收程度随时间的变化，可进行某些化学反应及动力学研究；根据环境因素对吸收的影响可以了解生物分子的结构与构象。

[填空题]

9紫外－可见吸收分光仪的基本构成是怎样的？

参考答案：

紫外－可见光光源、分光装置、样品杯、探测器、记录与显示装置。

（注意：

紫外线吸收分光仪对应的样品杯是石英杯；为了得到准确的吸收谱，溶液中应不含固态物质，否则光在这些物质上的散射效应将影响光谱的形状）

[填空题]

10荧光是怎样产生的？

参考答案：

从第一电子激发态的最低振动能级向基态的不同振动能级跃迁时，能量可以光子形式释放，这被称为荧光，常发生在10-9秒内。

与吸收相似，荧光不只青是一种波长而包含有一个频带，即荧光谱都包含有不同的波长范围。

如果激发态和基态有相同或接近的振动能级分布，则发射光谱也有峰。

峰位附近的发射强度逐渐减弱，由于吸收后消耗部分能量，只从S1的零振动能级发射，因此荧光发射谱与吸收谱比较，其峰位产生红移，即向长波方向移动。

此外由于处于不同振动能级的几率相近，使同一物质的吸收谱与荧光发射谱具有镜像对称的性质。

[填空题]

11荧光光谱的特点是什么？

参考答案：

包括荧光激发谱（表示一种荧光物质在不同波长的激发光作用下所得到的同一波长下荧光强度的关系，也就是不同激发波长的相对效率）与荧光发射谱（在一定波长激发光作用下荧光强度与荧光波长的关系，即荧光中不同波长幅射的相对强度）。

有激发和发射两种光谱可以利用。

当两种不同物质在同一波段都有吸收，但发射谱不同，则可以根据发射谱加以区别，故反映了更多关于物质的信息。

[填空题]

12荧光光谱术的具体技术有哪些？

参考答案：

荧光漂白恢复技术（可以测定膜分子的扩散系数）、光度尺（通过测定转化能量的效率，获知分子间的距离）、激光扫描共聚焦显微术（共聚焦——点光源——照射光源和探测光源共轭——除去其它散乱光——获得清晰的物像）、探针技术。

[填空题]

13荧光光谱术和紫外－可见吸收光谱术有哪些异同？

参考答案：

相同点：

都能通过特定的光谱探测物质是否存在；都能通过谱线的高低探测物质的浓度；测定化学反应的原理相同（物质浓度变化）。

不同点：

荧光光谱术在细胞生物学中有更广泛的应用，可以测定膜分子的扩散速率，膜的流动性，膜电位，核DNA的分布，细胞分选（激光扫描共聚焦技术、流式细胞仪、密度梯度离心）。

[填空题]

14什么是红外吸收光谱？

参考答案：

红外吸收光谱指分子吸收中红外线区（2.5~50μm）的电磁辐射后，产生振动能级与转动能级的跃迁，描述化合物透光率T随波数σ变化的谱图称为红外吸收光谱。

红外吸收光谱又称为振动-转动光谱。

[填空题]

15红外与拉曼光谱的特点是什么？

参考答案：

拉曼光谱是散射过程，红外光谱是吸收过程。

他们具有互补性，只有既获得红外光谱又得到拉曼光谱才能较完整地分析分子中的各种振动状态。

[填空题]

16红外吸收光谱仪的构成是什么？

参考答案：

光源、样品池、扇形镜、减光器、参比池、单色器、检测器、放大器、记录器。

[填空题]

17红外与拉曼光谱术的基本应用有哪些？

参考答案：

红外吸收在生物大分子研究中的主要用途是构象及其变化的研究。

拉曼谱在研究核酸与蛋白质相互作用时特别有用，它可分辨出许多谱带，甚至象噬菌体这样复杂的样品，也可辨认出其蛋白质中特定的肽或侧链的振动，以及核酸中特定的碱基或磷酸的振动，而且其中有些带对构象变化很敏感。

可用此技术可明显分辨、与无规卷曲。

[填空题]

18什么叫核磁共振？

参考答案：

核磁共振是具有磁矩的原子核（自旋核）在静磁场中与电磁辐射相互作用的一种现象。

[填空题]

19为什么同一种原子核共振吸收峰的频率并不相同？

参考答案：

这是因为原子核不是孤立存在的，而是被核外带磁性的电子层所包围.也就是说，这些原子核具有不同的电子环境，围绕着原子核旋转的电子不同程度地削弱了施加在自旋或进动着的原子核上的磁场感应强度。

[填空题]

20什么叫谱线分裂？

其产生原因是什么？

参考答案：

核磁共振谱的各个吸收峰在一定条件下常常分裂为几个峰，这种现象称为谱线分裂。

谱线分裂是由于一个基团上的氢与另一个基团氢的磁矩之间的相互作用所造成。

[填空题]

21（骨骼肌）张力—速度曲线

参考答案：

改变骨骼肌的后负荷，得到的肌肉产生的张力和其缩短速度变化曲线。

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[填空题]

22什么是核磁共振谱线的化学位移？

为什么核磁共振可用于有机化合物的结构分析？

参考答案：

由于环境的差别而产生共振频率位移的现象称为核磁共振谱线的化学位移质子的共振频率与其结构（化学环境）有关。

在高分辨率下，吸收峰产生化学位移和裂分，由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的信息，进一步确定化合物结构。

[填空题]

23什么是人工膜？

参考答案：

Langmuir-Blodgett（LB.膜的概念：

垂直提拉法制备LB膜的过程；叙述常被采用的三类脂质体。

人工膜：

由于生物膜结构复杂，不易研究，为了将其简化，制作用来代替生物膜的人工双分子层脂膜Langmuir-Blodgett（LB.膜：

气/液界面单层膜转移到固体表面上形成的薄膜（单层或多层）。

垂直提拉法制备LB膜：

将单层膜保持在一定的压力下，用事先处理好的固体载片沿着垂直方向缓慢地伸入和提拉出亚相，单层膜就会被连续地转移到固体表面上。

常被采用的三类脂质体：

大单层脂质体、小单层脂质体、多层脂质体

[填空题]

24简述细胞融合的过程?

参考答案：

（1）备原生质体。

除去M及植物细胞细胞壁。

动物细胞无壁。

（2）诱导细胞融合。

两亲本原生质体悬浮液调至一定细胞密度；按1：

1比例混合，用物理、化学或生物法促进融合。

（3）筛选杂合细胞。

将混合液移到特定筛选培养基上使杂合细胞长出，未融合细胞不生长。

得具有双亲遗传特性的杂合细胞。

[填空题]

25溶剂和溶质对荧光有何影响？

参考答案：

溶剂对荧光的影响叫溶剂效应，它是影响荧光团荧光光谱位移的重要因素。

溶剂效应结果常使荧光波长红移，移向长波长。

许多极性分子的激发态比基态极性更大，若增加溶剂介电常数，吸收和荧光就会移向较长波长。

若减小溶剂介电常数，吸收和荧光就会移向较短波长。

若增加溶剂的非极性，荧光波长会蓝移，若增加溶剂的极性，荧光波长会红移。

溶质对荧光的影响是指溶质与溶质（发光团）的相互作用。

主要作用是引起荧光团荧光的猝灭。

荧光猝灭是一广泛现象，包含各种不同发生机制。

在没有溶质作用下，仅因为发光团浓度增加也会发生荧光的自身猝灭。

这就是浓度猝灭。

浓度猝灭是由于相同分子间的能量转移产生的。

[填空题]

26反成键分子轨道

参考答案：

在产生分子轨道时，原子轨道的线性组合中系数符号相反，是负交叠两个原子的电子波函数反相交叠，会造成两个原子核之间节面处的电子密度为零，所得分子轨道的能量高于相应原子轨道，这样的分子轨道称为反成键分子轨道。

[填空题]

27激光的主要特点有哪些？

参考答案：

方向性好、单色性好、能量集中、相干性好

[填空题]

28简述温度是如何影响分子信标的？

。

参考答案：

较低温度，分子信标与匹配靶序列形成稳定的二元杂交结合状态，因而具有稳定的荧光信号。

温度逐渐升高时，由于完全互补序列变形分解成线性靶序列以及闭合的分子信标状态，荧光变弱；继续升高温度，分子信标发卡结构被破坏，其构象变为线性结构，淬灭基团与荧光基团分开，荧光恢复

[填空题]

29显微镜按用途以及应用范围分为（）；（）、体视显微镜

参考答案：

生物显微镜、金相显微镜

[填空题]

30叙述动作电位产生的离子机制。

参考答案：

静息时，由于细胞内液和外液中存在有各种离子的浓度差，且膜对这些离子的通透性不同。

当轴突膜受到电刺激时，膜产生去极化，使得膜对K+、Na+的通透性和电导发生变化。

首先是Na+通道激活，膜产生去极化，Na+离子开始进入膜内，同时膜进一步去极化，大量Na+离子涌入膜内，膜电位骤增，由负变正，逼近Na+的平衡电位，出现了超射，构成了动作电位的上升相。

随后Na+通道在峰值时失活，同时K+通道激活，钾离子外流逐渐超过钠离子内流。

膜电位下降使膜复极化，构成了动作电位的下降相。

最后，依靠膜上的钠钾泵来完成排Na+摄K+的任务，维持膜内外离子的浓度差，从而使膜电位恢复到静息水平。

[填空题]

31生物物理学。

参考答案：

是研究生物的物理性质、生命过程的理化学规律以及物理因素对生物系统作用机制的科学。

[填空题]

32配体（ligand）。

参考答案：

一些信号物质，除了与受体结合外，本身无其他功能。

本身不参加代谢产生有用产物，不直接诱导任何细胞活性，更无酶的活性。

[填空题]

33血小板收缩功能。

参考答案：

血小板所含微丝和微管的主要化学成分是收缩蛋白，这些蛋白具有收缩性，可使血小板聚集体收缩，凝血块回缩变固，成为坚实的止血栓，堵住血管创口。

[填空题]

34膜蛋白与膜脂双层的结合方式有哪几种？

相互作用力的性质各是怎样的？

参考答案：

膜蛋白与膜脂双层的结合方式有三种，分别是：

1.兼性蛋白质分子以疏水链插入脂双层中，与脂双层的疏水核紧密结合，这类蛋白为内在蛋白或整合蛋白；其结合力为疏水相互作用。

尽管疏水作用强度弱，但是由于蛋白质的疏水链以螺旋方式插入，而疏水作用又具有累加效应，故总强度很大。

2..以极性基团与脂双层中某一层结合，这类蛋白为外在蛋白或外周蛋白；其结合力为盐桥或Hbond。

这种结合强度较弱。

3.蛋白质的氨基端或羧基端通过寡糖链或不饱和基团，插入脂双层的一层，这种蛋白称为脂锚定蛋白；其结合力为共价键，强度很大。

[填空题]

35膜蛋白与膜脂双层的结合方式有哪几种？

相互作用力的性质各是怎样的。

参考答案：

膜蛋白与膜脂双层的结合方式有3种，分别是：

（1）内在蛋白或整合蛋白，相互作用力为疏水相互作用；

（2）外在蛋白或外周蛋白，相互作用力为非共价的氢键或盐桥；

（3）脂锚定蛋白，相互作用力为共价键。

[填空题]

36论述膜总体特征。

参考答案：

膜总体特征主要包括以下四个方面：

（1）镶嵌性。

膜的基本结构是由脂双分子层镶嵌以蛋白质构成，双层脂分子以疏水尾相对，极性头朝向膜外水相。

（2）流动性。

构成膜的蛋白质分子和脂类分子在膜中的位置不是静止不动的，而是不断发生变化，脂类分子可发生侧向流动和倒翻等变化，蛋白质分子在膜中的位置亦可发生变动。

（3）不对称性。

膜两侧的分子性质和结构不同。

（4）蛋白质极性。

膜整合蛋白多肽链的极性区露出膜表面，而非极性区则埋在脂双层的内部，故蛋白质分子既与水溶分子结合，也可与脂溶分子亲和。

[填空题]

37受体的基本特征。

参考答案：

特异性，受体的结合部位的立体构象具有高度的选择性，能够准确识别并特异地结合（可以是诱导嵌合）结构上互补的配体分子，一种受体仅能与一种配体特异结合；

高亲和性，配体表观解离常数Ka值通常在10－9M～10－12M之间；饱和特性，配体与受体达到最大值结合后，结合不再随配体浓度的增大而增加；

结合是可逆的，配体与受体复合物可以被解离；可以发生竞争性抑制；受体在外部信号作用下，能够在细胞膜内侧或胞内产生新的信号或第二信使，使信号得以放大并通过级联反应途径产生相应的生理效应。

[填空题]

38简述生物膜的功能。

参考答案：

区间化，物质通透和运输的调节，对细胞外信号的响应，细胞间的相互作用，生化活性的定位，能量转化。

[填空题]

39膜总体特征是什么。

参考答案：

（1）镶嵌性。

膜的基本结构是由脂双分子层镶嵌以蛋白质构成，双层脂分子以疏水尾相对，极性头朝向膜外水相。

（2）流动性。

构成膜的蛋白质分子和脂类分子在膜中的位置不是静止不动的，而是不断发生变化，脂类分子可发生侧向流动和倒翻等变化，蛋白质分子在膜中的位置亦可发生变动。

（3）不对称性。

膜两侧的分子性质和结构不同。

（4）蛋白质极性。

膜整合蛋白多肽链的极性区露出膜表面，而非极性区则埋在脂双层的内部，故蛋白质分子既与水溶分子结合，也可与脂溶分子亲和。

[填空题]

40膜脂的不对称性。

参考答案：

指同一种膜脂分子在膜的脂双层中分布不均匀，一般脂类双层的两层膜脂有组成上的不同；

膜质在脂质双分子层上分布是不对称的，含胆碱的磷脂多分布在外层，含氨基的磷脂多分布在内层；

胆固醇的分布集中于细胞膜的外层，糖脂也存在于外层。

[填空题]

41影响膜脂分子流动性的因素。

参考答案：

（1）脂肪酸链的饱和程度。

（2）脂肪酸链的长度

（3）胆固醇，卵磷脂与鞘磷脂的比值也对膜脂流动有一定的影响。

（4）膜蛋白、温度、离子和pH值等都会对膜脂的流动性产生影响。

[填空题]

42膜脂分子的运动方式。

参考答案：

侧向扩散；脂肪酸链的伸缩运动；翻转运动；旋转运动；弯曲运动。

[填空题]

43膜脂的特点。

参考答案：

（1）膜脂都是兼性分子，其分子结构中含有亲水和疏水两部分。

（2）在水溶液中会自动形成双分子层结构，即亲水的头部朝向膜的两表面，疏水端朝向膜的中央。

（3）脂类双层的游离端有自相融合形成封闭性腔室的倾向，避免疏水的尾部与水接触。

[填空题]

44生物膜的最基本作用。

参考答案：

①维持细胞内微环境的相对稳定；

②与外界环境不断进行物质交换；

③进行物质、能量和信息的交换。

[填空题]

45色散力的两个效应是什么。

参考答案：

1.累加效应：

一个分子可以有多个瞬时偶极矩，他们都可以诱导另一个分子产生一个偶极矩，总的相互作用是一种累加效应。

2.位相效应：

当两个分子相同时，具有相同的固有频率，故瞬时偶极矩能够精确的同位相，从而产生最大的相互作用。

即，色散相互作用倾向于把类似的分子拉到一起，产生稳定由相同亚单位组成的大分子。

[填空题]

46电场诱导相互作用。

参考答案：

正负电荷重心重合的中性分子或基团，在外电场的诱导下，亦会出现极化现象，从而形成诱导偶极子。

诱导偶极子与电场相互作用而储存能量，这种相互作用称为电场的诱导相互作用。

电场的诱导相互作用包括电荷－诱导偶极相互作用和偶极－诱导偶极相互作用。

[填空题]

47生物大分子静电相互作用主要包括哪些。

参考答案：

电荷—电荷相互作用；

电荷—偶极相互作用；

偶极—偶极相互作用。

[填空题]

48分子伴侣和酶的区别。

参考答案：

1、分子伴侣对靶蛋白没有高度专一性，同一分子伴侣可以促进多种氨基酸序列完全不同的多肽链折叠成为空间结构、性质和功能都不相关的蛋白质。

2、它的催化效率很低。

3、它和肽链折叠的关系，是阻止错误折叠，而不是促进正确折叠。

[填空题]

49红细胞压积。

参考答案：

可粗略认为就是血细胞的总体积。

所谓血细胞的总体积，实际上是指红细胞的总体积。

[填空题]

50能量转移。

参考答案：

是能量从一个分子转移给另一分子，或从一处转移到另一处，是一种微观过程。

[填空题]

51能量转换。

参考答案：

是从一种能量形式转化成另一种能量形式，是一种宏观过程。

[填空题]

52光学探针。

参考答案：

能被激发和发荧光的物质分子和基团。

[填空题]

53光谱红移。

参考答案：

任一物质的荧光光谱及其峰位的波长总是比它的吸收光谱及其峰位波长要长，即任何物质的荧光波长总比其吸收波长长。

原因：

这是因为荧光总是发自于最低激发态的最低振动能级。

而激发往往使分子处于较高的激发态或较高的振动能级，但它们总要通过内转换释放多余能量，所以发光的能量总比吸收的能量低，波长长。

[填空题]

54超常期。

参考答案：

稍低于阈值强度的刺激也能产生可传播的动作电位，只是峰值较正常的小（此时刺激细肌细胞，往往引起反复兴奋，导致肌纤维颤动，引起心肌兴奋节律紊乱，故亦称易损期）

[填空题]

55相对不应期。

参考答案：

用高于正常阈值的刺激可诱发可传播的动作电位。

随时程的增大，所需刺激强度降低。

[填空题]

56不应性。

参考答案：

经历一个动作电位后，膜不能立即接收新的刺激产生另一个动作电位，这种特性叫不应性。

原因：

离子浓度已改变，需用离子泵恢复；离子通道失活后恢复到关闭态也要经历一定时间。

[填空题]

57局部兴奋。

参考答案：

当细胞受到阈下刺激时，膜电位反应较弱，不能转化为峰电位，并且很快衰减，不能向远处传播，这种反映被称为局部反应或局部兴奋。

[填空题]

58兴奋。

参考答案：

生物组织可以对外界刺激发生反应，当刺激达到一定阈值时，生物组织发生反应，称为兴奋。

[填空题]

59酯酶。

参考答案：

使底物酯键断裂的酶。

[填空题]

60蛋白酶。

参考答案：

使蛋白质肽键断裂，蛋白质水解为短肽或氨基酸的酶。