分子生物学复习题.docx

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分子生物学复习题

1、分子生物学的定义。

从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。

2、简述分子生物学的主要研究内容。

a.DNA重组技术（基因工程）

（1）可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽;

（2）可用于定向改造某些生物的基因组结构;

（3）可被用来进行基础研究

b.基因的表达调控

在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）。

c.生物大分子的结构和功能研究（结构分子生物学）

一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两个前提：

（1）拥有特定的空间结构（三维结构）；

（2）发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。

结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。

它包括3个主要研究方向：

（1）结构的测定

（2）结构运动变化规律的探索（3）结构与功能相互关系

d.基因组、功能基因组与生物信息学研究

3、谈谈你对分子生物学未来发展的看法？

（1）分子生物学的发展揭示了生命本质的高度有序性和一致性，是人类认识论上的重大飞跃。

生命活动的一致性，决定了二十一世纪的生物学将是真正的系统生物学，是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一。

（2）分子生物学是目前自然学科中进展最迅速、最具活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。

（3）分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，同时也推动这些学科的发展。

（4）分子生物学涉及认识生命的本质，它也就自然广泛的渗透到医学、药学各学科领域中，成为现代医药学重要的基础。

1、DNA双螺旋模型是哪年、由谁提出的?

简述其基本内容。

DNA双螺旋模型在1953年由Watson和Crick提出的。

基本内容：

（1）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手双螺旋。

（2）嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，3´,5´-磷酸与核糖在外侧，彼此通过磷酸二酯键相连接，形成DNA分子的骨架。

（3）双螺旋的平均直径为2nm,两个相邻碱基对之间相距的高度即碱基堆积距离为0.34nm,两个核苷酸之间的夹角为36。

。

（4）两条核苷酸链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连系而结合在一起，A与T相配对形成两个氢键，G与C相配对形成3个氢键。

（5）碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，但根据碱基互补配对原则，当一条多核苷酸的序列被确定后，即可决定另一条互补链的序列。

2、DNA的双螺旋结构有哪几种不同形式，各有何特点？

形式：

A-DNA构象、B-DNA构象、Z-DNA构象

A-DNA构象：

外型粗短，右手双螺旋，大沟很窄很深，小沟很宽而浅，糖苷键构象为反式。

B-DNA构象：

外型适中，右手双螺旋，大沟很宽较深，小沟窄而深，糖苷键构象为反式。

Z-DNA构象：

外型细长，左手双螺旋，大沟平坦，小沟较窄很深，磷酸核糖骨架呈Z字性走向，糖苷键构象为C、T反式，G顺式。

3、简述DNA的C-值以及C-值矛盾（CValueparadox）。

（1）C-值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。

（2）形态学的复杂程度（物种的生物复杂性）与C-值大小的不一致，称为C-值矛盾（C-值悖理）。

4、简述真核生物染色体上组蛋白的种类，组蛋白修饰的种类及其生物学意义。

真核生物染色体上组蛋白的种类：

H1、H2A、H2B、H3、H4。

组蛋白修饰的种类：

甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化等。

H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用，H1有磷酸化作用。

组蛋白修饰的意义：

（1）改变染色体的结构，直接影响转录活性；

（2）核小体表面发生改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。

5、比较原核、真核基因组的特点。

（1）原核生物基因组结构特点

a.基因组很小，大多只有一条染色体

b.原核生物基因主要是单拷贝基因

c.结构简炼

d.存在转录单元（trnascriptionaloperon）

e.多顺反子（polycistron）

f.有重叠基因（Sanger发现）

（2）真核生物基因组结构特点

a.真核基因组结构庞大,一般远大于原核的

b.含有大量重复序列

c.非编码序列多,多于编码序列

d.转录产物为单顺反子

e.基因不连续性断裂基因（interruptedgene）、内含子（intron）、外显子（exon）

f.存在大量的顺式作用元件。

启动子、增强子等

g.存在大量的DNA多态性（DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异）

h.端粒结构（端粒是真核染色体末端的蛋白质-DNA结构,其功能是完成染色体末端的复制,可防止染色体融合、重组和降解。

端粒的结构和功能都是十分保守的）

1、请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方式进行的。

将大肠杆菌长期在以15N作氮源的培养基中培养，,再将其转移到含14N的普通培养液中培养，然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将DNA在氯化铯密度梯度离心，记录其位置，若离心后有三条带（自上而下为15N,15N/14N,14N）,则证明DNA复制是以半保留方式进行的。

2、名词解释

冈崎片段：

在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成5´→3´的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。

Replicon：

是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。

semi-conservativereplication：

由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。

3、原核DNA合成酶中（C）的主要功能是合成前导链和冈崎片段

A、DNA聚合酶ⅠB、DNA聚合酶ⅡC、DNA聚合酶ⅢD、引物酶

1、简要说明细胞中DNA的错配修复系统。

Dam甲基化酶使母链位于5'-GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化，一旦复制叉通过复制起始点，母链就会在开始DNA合成前的几秒钟至几分钟内被甲基化。

此后，只要两条DNA链上碱基配对出现错误，错配修复系统根据“保存母链，修正子链”的原则，找到错误碱基所在的DNA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸的5'位置切开子链，再根据错配碱基相对于DNA切口的方位启动修复途径，合成新的子链DNA片段。

2、简要说明细胞中DNA的碱基切除修复系统。

所有细胞中都带有不同类型，能识别受损核酸位点的核苷酸水解酶，它能特异性切除受损核苷酸上的N-β糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称AP位点。

DNA分子中一旦产生AP位点，AP核酸内切酶把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA，由DNA聚合酶Ⅰ合成新的片段，最终由DNA连接酶把两者连成新的被修复的DNA链。

3、简要说明细胞中DNA的核苷酸切除修复系统。

首先由DNA切割酶在已损伤的核苷酸5'和3'位分别切开磷酸糖苷键，产生一个由12-13个核苷酸（原核生物）或27-29个核苷酸（真核生物）的小片段，移去小片段后由DNA聚合酶Ⅰ（原核）或ε（真核）合成新的片段，并由DNA连接酶将切口补平。

4、简要说明细胞中SOS修复系统。

SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生存率，但留下的错误较多。

当细胞DNA复制受阻时，LexA蛋白被RecA蛋白触发，发生自身催化的水解作用，SOS系统被激活，LexA基因表达也增加。

DNA复制正常后，RecA蛋白失活，LexA蛋白恢复对SOS系统的阻遏作用。

5、名词解释转座子：

基因组上不必借助于同源序列就可移动的DNA片段称为转座子（transposons）或转座元件。

转座：

转座子复制，一个拷贝插入基因组的新位置，原来位置上仍保留一个拷贝的过程。

复合转座子：

一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。

一、名词解释：

Transcription：

DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程称为转录。

即生物体以DNA为模板合成RNA的过程。

转录的不对称性：

在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。

编码链：

与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链（codingstrand）或称有意义链（sensestrand）。

二、选择题、填空题：

1、下列有关TATA盒（Hognessbox）的叙述,哪个是正确的:

（B）

3、原核生物RNA聚合酶核心酶由（2个α亚基、1个β亚基、1个β'亚基和1个ω亚基）组成，全酶由（核心酶和一个σ亚基）组成。

4、DNA模板链为5'-ATTCAG-3',其转录产物是:

（D）

C.5'-UAAGUC-3'D.5'-CUGAAU-3'

5、真核生物的mRNA加工过程中,5'端加上（7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）帽），在3'端加上（多聚腺苷酸polyA尾巴），后者由（多聚腺苷酸聚合酶）催化。

如果被转录基因是不连续的，那么，（内含子）一定要被切除，并通过（剪接）过程将（外显子）连接在一起。

6、–10位的（TATAAT）区和–35位的（TTGACA）区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力。

7、下面那一项不属于原核生物mRNA的特征（C）

A：

半衰期短B：

存在多顺反子的形式

C：

5'端有帽子结构D：

3'端没有或只有较短的多聚（A）结构

8、真核细胞中的mRNA帽子结构是（A）

A.7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸B.7-甲基尿嘧啶核苷三磷酸

C.7-甲基腺嘌呤核苷三磷酸D.7-甲基胞嘧啶核苷三磷酸

三、名词解释

核酶：

具有催化功能的RNA分子。

RNA的剪接：

切除RNA内含子序列相应的外显子序列连接成一个连续的mRNA的过程。

RNA的编辑：

指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。

四、简答：

分别说出5种以上RNA的功能？

（1）作为遗传物质。

某些病毒以RNA为遗传物质。

（2）参与基因表达的调控，与生物的生长发育密切相关。

（3）作为细胞内蛋白质生物合成的主要参与者。

（4）催化作用。

核酶是一类具有催化功能的RNA分子。

（5）核糖体的结构成分。

核糖体由rRNA和蛋白质组成。

书本P113

4、简述RNA转录的概念及基本过程。

转录（transcription）：

DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程称为转录。

即生物体以DNA为模板合成RNA的过程。

基本过程：

模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。

（1）起始位点的识别：

RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。

（2）转录起始：

RNA链上第一个磷酸二酯键的产生。

（3）RNA链的延伸：

a.亚基脱落，RNA聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；b.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。

（4）转录终止：

RNA聚合酶起始基因转录后，它就会沿着模板5'—3'方向不断移动，合成RNA链，直到碰上终止信号时才与模板DNA相脱离并释放新生RNA链。

终止发生时，所有参与形成RNA-DNA杂合体的氢键都必须被破坏，模板DNA链才能与有意义链重新组合成DNA链。

6、大肠杆菌的RNA聚合酶由哪些组成成分，各个亚基的作用如何？

大肠杆菌RNA聚合酶由核心酶（2个α亚基、1个β亚基、1个β'亚基

和1个ω亚基）和一个σ亚基组成。

α亚基——核心酶组装，启动子识别

β亚基，β'亚基——共同形成RNA合成的活性中心

σ亚基——存在多种σ因子，用于识别不同的启动子

ω亚基——未知

8、简述σ因子的作用。

（1）负责模板链的选择和转录的开始，是酶的别构效应物，使酶专一性识别模板上的启动子。

（2）极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力，酶底结合常数提高103倍，酶底复合物的半衰期可达数小时甚至数十小时。

（3）使RNA聚合酶与模板DNA上非特异性位点的结合常数降低104倍，使非特异性位点酶底复合物的半衰期小于1s.

（4）在某些细菌细胞内含有能识别不同启动子的σ因子，以适应不同生长发育阶段的要求，调控不同基因转录的起始。

9、什么是Pribnowbox？

它的保守序列是什么？

Pribnowbox指在被RNA聚合酶保护的DNA片段中有一个

由5个核苷酸组成的共同序列，是RNA聚合酶紧密结合位点。

保守序列为TATAAT。

11、简述原核生物和真核生物mRNA的区别。

（1）

单顺反子mRNA：

只编码一个蛋白质的mRNA。

多顺反子mRNA：

编码多个蛋白质的mRNA。

原核生物mRNA的特征半衰期短；多以多顺反子的形式存在

（2）真核生物mRNA的特征5'端存在“帽子”结构；多数mRNA3'端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）；以单顺反子的形式存在。

14、真核生物的初级转录产物必须经过哪些加工才能成为成熟mRNA，以用作蛋白质的合成模板。

（1）5'端加帽：

5'端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）

（2）3'端加尾：

多聚腺苷酸尾巴

（3）RNA的剪接

（4）RNA的编辑

17、什么是RNA编辑？

其生物学意义？

RNA编辑指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。

生物学意义:

（1）校正作用:

有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通过RNA编辑修复。

（2）调控翻译:

通过编辑可以构建和去除起始或终止密码子，是基因表达调控的一种方式。

（3）扩充遗传信息:

能是基因产物获得新的结构和功能，有利于生物进化。

1、简述PCR的基本原理。

聚合酶链式反应（PolymeraseChainReaction，PCR）首先将双链DNA分子加热分离成两条单链，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种dNTP合成新生的DNA互补链。

PCR的基本原理：

变性、复性、半保留复制

PCR三步曲：

变性90～97℃、退火45～55℃、延伸72℃左右。

2、简述实时定量PCR的原理和过程。

实时定量PCR是基于PCR技术的利用不同的荧光检测来给核酸定量的技术。

实时荧光定量PCR技术原理是在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。

3、简述基因组DNA文库的构建流程。

（1）载体的制备；

（2）高纯度大分子量基因组DNA的提取；

（3）高分子量HMWDNA的部分酶切与脉冲电泳分级分离（PFGEsizeselection）；

（4）载体与外源片段的连接与转化或侵染宿主细胞；

（5）重组克隆的挑取和保存。

4、蛋白质组学的研究对象和目的是什么？

主要有哪些技术和方法？

研究对象和目的：

在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。

技术和方法：

Western印迹法、蛋白质的质谱分析技术、双向电泳技术、荧光差异显示双向电泳技术。

双向电泳技术（two-dimensionalelectrophoresis）是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合，即先进行等电聚焦电泳，然后再进行SDS-PAGE（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。

5、真核细胞mRNA的哪一结构特征可用来分离纯化mRNA？

请设计实验分离纯化真核细胞mRNA。

mRNA分子最显著的结构特征：

5'-m7G帽子，3'-poly尾巴。

设计实验分离纯化真核细胞mRNA：

1、异硫氰酸胍-苯酚抽提法抽提总RNA，

2、寡聚（dT）-纤维素柱色谱法纯化mRNA：

（1）利用mRNA含有3ˊ-poly尾巴，当RNA流经寡聚（dT）-纤维素柱时，mRNA被特异性的结合在柱上；

（2）然后用低盐溶液或蒸馏水洗脱mRNA。

6、名词解释

克隆：

个体水平：

表示由具有相同基因型的同一物种的两个或数个个体组成的群体。

如：

单卵双生。

细胞水平：

指由同一个祖细胞分裂而来的一群带有完全相同遗传物质的子细胞。

分子水平：

将外源DNA插入具有复制能力的载体DNA中，使之得以永久保存和复制的过程。

cDNA文库：

以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后，通过受体菌转化，则每个受体菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。

SNP：

指单核苷酸多态位点，指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的一种DNA序列多态性。

单个核苷酸的变异，包括置换、颠换、缺失和插入。

一、选择题：

1、一个操纵子（元）通常含有（B）

（A）数个启动序列和一个编码基因

（B）一个启动序列和数个编码基因

（C）一个启动序列和一个编码基因

（D）两个启动序列和数个编码基因

（E）数个启动序列和数个编码基因

2、乳糖操纵子（元）的直接诱导剂是（E）

（A）葡萄糖（B）乳糖（C）β一半乳糖苷酶

（D）透过酶（E）异构乳糖

3、Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的（B）

（A）CAP结合位点（B）O序列（C）P序列

（D）Z基因（E）I基因

4、cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在（C）

（A）葡萄糖及cAMP浓度极高时

（B）没有葡萄糖及cAMP较低时

（C）没有葡萄糖及cAMP较高时

（D）有葡萄糖及cAMP较低时

（E）有葡萄糖及CAMP较高时

5、Lac阻遏蛋白由（D）

（A）Z基因编码（B）Y基因编码（C）A基因编码

（D）I基因编码（E）以上都不是

二、问答题：

1、简述乳糖操纵子调控模型。

1Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码；

2这个mRNA分子的启动子紧接着O区，而位于I与O之间的启动子区（P），不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程；

3操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点；

4当阻遏物与操纵基因结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制；⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lacmRNA的合成。

当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。

2、分别简述lacI、lacO突变或Crp基因突变对乳糖操纵子表达的影响。

当lacI基因由弱启动子突变成强启动子，细胞内就不可能产生足够的诱导物来克服阻遏状态，整个lac操纵子在这些突变体中就不可诱导。

无诱导物，lacI结构基因不表达，lacI基因转录产生阻遏物单体，结合形成同源四体，与O区DNA相结合，阻遏基因转录；诱导物启动lacI结构基因转录，使lacI变成不能与O区相结合的非活性形式，RNA聚合酶与lac启动子相结合，起始基因转录，mRNA被转录成3个蛋白质。

代谢物激活蛋白（CAP）/环腺苷酸受体蛋白（CRP）由Crp基因编码，能与cAMP形成复合物。

无葡萄糖，cAMP浓度高时促进转录；有葡萄糖，cAMP浓度低时不促进转录。

3、什么是葡萄糖效应？

简述其作用机理。

葡萄糖效应：

有葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，与其相对应的操纵子也不会启动，产生出代谢这些糖的酶的现象。

机理：

添加葡萄糖后，葡萄糖是最方便的能源，细菌所需要的能量可从葡萄糖中得到满足，无需开启一些不常用的基因去利用这些稀有糖类。

葡萄糖的存在会抑制细菌的腺苷酸环化酶活性，减少环腺苷酸（cAMP）的合成，与它相结合的蛋白质即环腺苷酸受体蛋白（CRP）又称分解代谢物激活蛋白（CAP）因找不到配体而不能形成复合物。

三、名词解释：

组成（永久）型表达：

指不受环境变化或代谢状态影响的一类基因表达。

适应型（调节型）表达：

指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因的表达。

正转录调控：

如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控称正转录调控。

负转录调控：

在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节蛋白质后基

因表达活性便被关闭，这样的调控称负转录调控。

可诱导调节：

指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。

可阻遏调节：

基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。

核糖体结合位点（RBS）：

mRNA链上起始密码子AUG上游的一段非翻译区。

安慰诱导物：

如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被

称为安慰诱导物，如IPTG（异丙基-β-D-硫代半乳糖苷）。

弱化子：

DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列（123-150区）。

四、什么是操纵子（operon）?

试说明色氨酸操纵子（Trpoperon）在原核基因表达调控中的调控机制和重要作用。

操纵子（operon）是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。

操纵基因受调节基因产物的控制。

调控机制：

（1）trp操纵子阻遏系统：

系统中效应物分子是色氨酸，是由trp操纵子所编码的生物合成途径的末端终产物。

当培养基中色氨酸含量较高时，它与游离的辅阻遏蛋白相结合，并使之与操纵区DNA紧密结合；当培养基中色氨酸供应不足，辅阻遏物失去色氨酸并从操纵区解离，trp操纵子去阻遏。

（2）trp操纵子弱化作用：

mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的，在前导肽基因中有两个相邻的色氨酸密码子，前导肽的翻译必定对tRNATrp的浓度敏感。

当培养基中色氨酸浓度很低时，负载有色氨酸的tRNATrp也就少，翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区（或停留在两个相邻的trp密码子处），这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将trp操纵子中的结构基因全部转录；当培养基中色氨酸浓度高