分子生物学期末复习试题及答案

1、名词解释 分子生物学：包括对蛋白质和核酸等生物大分子的结构 与功能，以及从分子水平研究生命活动 RNA 组学：RNA 组学研究细胞中 snmRNAs 的种类、结构和 功能。同一生物体内不同种类的细胞、同一细胞在不同 时间、不同状态下 snmRNAs 的表达具有时间和空间特异 性。 增色效应: DNA 变性时其溶液 OD260增高的现象。 减色效应: DNA 复性时其溶液 OD260降低的现象。 Tm:变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围 内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为 DNA 的 解链温度，又称融解温度(melting temperature, Tm)。 其大小与 G+C 含量成正比。 解链曲线：如果在连续加热 DNA 的过程中以温度对 A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm 处的吸光 率）值作图，所得的曲线称为解链曲线。 DNA 复性：在适当条件下，变性 DNA 的两条互补链可恢 复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。 核酸分子杂交：在 DNA 变性后的复性过程中，如果将不 同种类的 DNA 单链分子或 RNA 分子放在同一溶液中，只 要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系， 在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的 分子间形成杂化双链，这种现象称为核酸分子杂交。 基因：广义是指原核生物、真核生物以及病毒的 DNA 和 RNA 分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本 单位。狭义指能产生一个特定蛋白质的 DNA 序列。 断裂基因：不连续的基因称为断裂基因，指基因的编码 序列在 DNA 上不连续排列而被不编码的序列所隔开。 重叠基因：核苷酸序列彼此重叠的2个基因为重叠基因， 或称嵌套基因。 致死基因：删除后可导致机体死亡的基因。 基因冗余：由于一基因在个体中有若干份拷贝，当删除 其中一个时，个体的表型不发生明显变化。 DNA 重组：DNA 分子内或分子间发生遗传信息的重新组合， 又称为遗传重组或基因重排。 同源重组：发生在同源序列间的重组称为同源重组，又 称基本重组。 接合作用：当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时， 质粒 DNA 从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌） 的 DNA 转移称为接合作用(conjugation)。 转化作用：通过自动获取或人为地供给外源 DNA，使细 胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型，称为转化作用 (transformation)。 转导作用：当病毒从被感染的（供体）细胞释放出来、 再次感染另一（供体）细胞时，发生在供体细胞与受体 细胞之间的 DNA 转移及基因重组即为转导作用 位点特异重组：位点特异重组(site-specific recombination) 是由整合酶催化，在两个 DNA 序列的特 异位点间发生的整合。 12-23规则：重组发生在间隔为12bp 到23bp 的不同信号 序列之间，称为12-23规则。 转座子：（transposon）在基因中可以移动的一段 DNA 序列。 转座：由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为 转座(transposition)。 克隆：来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。 DNA 克隆：应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传 物质（同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人 工的 DNA）与载体 DNA 接合成一具有自我复制能力的 DNA 分子复制子(replicon)，继而通过转化或转染宿主 细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增 提取获得大量同一 DNA 分子，也称基因克隆或重组 DNA (recombinant DNA)。 基因工程：(genetic engineering)实现基因克隆所用的 方法及相关的工作称基因工程，又称重组 DNA 工艺学。 限制性核酸内切酶：(restriction endonuclease, RE) 是识别 DNA 的特异序列, 并在识别位点或其周围切割双 链 DNA 的一类内切酶。 同功异源酶：来源不同的限制酶，但能识别和切割同一 位点，这些酶称同功异源酶。 同尾酶：有些限制性内切酶虽然识别序列不完全相同， 但切割 DNA 后，产生相同的粘性末端，称为同尾酶。 载体：为携带目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义 的蛋白质所采用的一些 DNA 分子。 复制：(replication)是指遗传物质的传代，以母链 DNA 为模板合成子链 DNA 的过程。 半保留复制：（semi-conservative replication）DNA 生物合成时，母链 DNA 解开为两股单链，各自作为模板 (template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。 子代细胞的 DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另 一股单链则完全从新合成。两个子细胞的 DNA 都和亲代 DNA 碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。 复制子：（replicon）DNA 分子中能独立进行复制的单 位称为复制子。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定 为一个复制子。 复制眼：（replication eye）DAN 正在复制的部分在电 镜下观察起来犹如一只眼睛，称为复制眼。 复制叉：（replication fork）复制一开始，复制起始 点要形成一个特殊的叉型结构，是复制有关的酶和蛋白 质组装成复合物和新链合成的部位，这种结构称为复制 叉。 端粒：(telomere)指真核生物染色体线性 DNA 分子末端 的结构。 转录：(transcription) 生物体以 DNA 为模板合成 RNA 的过程 。 不对称转录：(asymmetric transcription) 在 DNA 分子 双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链 不转录；模板链并非永远在同一条单链上。 模板链：DNA 双链中按碱基配对规律能指引转录生成 RNA 的一股单链，称为模板链(template strand)，也称作有 意义链或 Watson 链。 编码链：相对的另一股单链是编码链(coding strand)， 也称为反义链或 Crick 链。 启动子：RNA 聚合酶结合模板 DNA 的部位称为启动子 (promoter) 转录泡：（transcription bubble）在转录延长过程中， 由局部打开的 DNA 双链、RNA 聚合酶核心酶及新生成的 RNA 三者结合在一起的复合体，为空泡状结构，又称转 录复合物。 转录因子：能直接、间接辨认和结合转录上游区段 DNA 的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子 (trans-acting factors)。反式作用因子中，直接或间 接结合 RNA 聚合酶的，则称为转录因子 (transcriptional factors, TF)。 转录后加工（RNA 的成熟）：在细胞内，由 RNA 聚合酶 合成的原初转录物 （pre-RNA）经过链的裂解、5端与3端的切除和特殊结 构的形成、核苷的修饰和糖苷键的改变、以及拼接和编 辑等过程，转变为成熟的 RNA 分子的过程称为 RNA 的成 熟或转录后加工（post-transcriptional processing） 。 RNA 编辑：改变 RNA 编码序列的方式称为 RNA 编辑。 密码子：（codon）代表一个氨基酸或蛋白合成、终止信 号的核苷酸三联体。 开放阅读框：从 mRNA 5端起始密码子 AUG 到3端终止 密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编 码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。 顺反子：遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子 (cistron)。 多顺反子：原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录 单位，转录生成的 mRNA 可编码几种功能相关的蛋白质， 为多顺反子(polycistron) 。 单顺反子：真核 mRNA 只编码一种蛋白质，为单顺反子 (single cistron) 。 翻译的跳跃现象：翻译中读码框发生位移或核糖体跳过 一大段 mRNA 后 继续翻译称为翻译的跳跃现象。 信号序列：(signal sequence)所有靶向输送的蛋白质结 构中存在分选信号，主要为 N 末端特异氨基酸序列，可 引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为信 号序列 。 信号肽：(signal peptide)各种新生分泌蛋白的 N 端有 保守的氨基酸序列称信号肽。 线粒体定向肽：由核基因组编码的线粒体外膜蛋白的 N 端具有的一段肽链。由富含带正电的氨基酸和丝氨酸、 苏氨酸等。 基因表达：(gene expression)基因经过转录、翻译，产 生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。 操纵子：(operon)是原核生物在分子水平上基因表达调 控的单位，由结构基因、启动子、操纵基因和调节基因 组成；通过调节基因编码的调节蛋白与诱导物、辅阻遏 物协同作用，开启或关闭操纵基因，对操纵子结构基因 的表达进行正、负控制。 转录衰减：（attenuation）是指转录可正常起动，但在 转录进入第一个结构基因前即突然停止的过程。由于这 一终止作用并不能使正在进行的结构基因转录中途停止， 而仅是部分中途停止转录，所以称为转录衰减。 2、填空题： 1.分子生物学的发展分为三个阶段：人类对 DNA 和遗传信息传递的认识阶段，重组 DNA 技术的 建立和发展阶段，重组 DNA 技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段。 2.对 DNA 双螺旋结构的提出贡献最大的三位科学家是 J.Watson， F.Crick， O.Avery。 DNA 序列测定法有两种，分别为 G:lbert 化学法， sanger 酶法。 4.PCR 仪的发明者为 Kary B.Mullis。 5.核酸分子由碱基，戊糖，磷酸三部分组成。 6.在 DNA 双螺旋结构中，氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。 7.OD260=1.0相当于50ug/ml 双链 DNA，40ug/ml 单链 DNA，20ug/ml 寡核苷酸。 8.DNA 的密度为1.7g/cm3，相当于8M CSCL 溶液的密度。 9.质粒 PSC101中的 P 代表构建该质粒的研究者或单位。 10.DNA 重组的种类同源重组，接合作用，转化作用，转导作用，位点特异的重组，转座。 11.基因工程中常用载体可分为三类质粒 DNA，噬菌体 DNA，病毒 DNA。 12.同一基因获取的方法有四种化学合成法，cDNA 文库，基因组 DNA 文库，聚合酶链式反应（PCR） 。 13.重组 DNA 导入受体菌时，对受体菌的要求为安全宿主菌，限制酶和重组酶缺陷，处于感受态；导入方 式有转化，转染，感染三种。 14.重组 DNA 技术操作过程可形象归纳为分，切，接，转，筛。 15.1958年 Meselson 等氮的同位素试验证明了 DNA 复制为半保留复制的机制。 16.复制的方向有单向复制，相向复制，双向复制。 17.参与 DNA 复制的物质有底物，聚合酶，模板，引物，其他的酶和蛋白质分子。 18.细菌的 RNA 聚合酶全酶的五个功能位点为 ， ，。 19.真核生物的转录过程可分为识别，起始，延伸，终止四个阶段。 20.逆转录酶是一类非常复杂的酶，在其简单的一条多肽链上具有多种酶活性 DNA 聚合酶活性，RNA 酶活 性，DNA 内切酶活性，DNA 旋转酶活性，螺旋酶活性，tRNA 结合酶活性。 21.遗传密码的特点有连续性，简并性，摆动性，通用性。 22.基因表达是受调控的，可在多个层次上进行，包括基因水平，转录水平，转录后水平，翻译水平，翻 译后水平的调控。 三、翻译： 脱氧核糖核酸（DNA） ， 超螺旋(supercoil)， 正超螺旋（positive supercoil） ，DNA-dependent DNA polymerase（依赖 DNA 的 DNA 聚合酶） ， 解螺旋酶（helicase） ，引物酶（primase） ， SSB（单链 DNA 结合蛋白）, DNA ligase（DNA 连接酶）, telomerase（端粒） , cDNA（互补 DNA）, teminator(终止子), UBF(upstream binding factor)上游启动子结合 因子, TBP(TATA box-binding protein)TATA 框结合蛋白, downstream elements（下游启动子元件）, TF(transeriptional factors)转录因子, CTD(carboxyl terminal domain)羧基端结构域, EB（溴化乙锭）, IF（起始因子）, EF（延长因子）, RF（释放因子）, molecular chaperon（分子伴侣） 四、简答题： 1.证明 DNA 是主要的遗传物质的两个重要实验是什么？ 1944，O. Avery 肺炎双球菌转化实验 1952，A.D Hershey 和 M. Chase 噬菌体感染实验 2.简述 mRNA 的结构特点和功能？ 结构特点：1、大多数真核 mRNA 的5末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的 C2也是 甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。2、大多数真核 mRNA 的3末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构，称 为多聚 A 尾。 功能：把 DNA 所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质 的氨基酸排列顺序。 3.简述 tRNA 一级结构的特点？ 含 1020% 稀有碱基，如 DHU;3末端为 CCA-OH;5末端大多数为 G;具有 TyC 4.简述 tRNA 的结构？ tRNA 的二级结构三叶草形(氨基酸臂;DHU 环;反密码环;额外环;TC 环) tRNA 的三级结构倒 L 形 5.简述原核生物和真核生物的 rRNA 的种类？ 真核生物的种类有：5S rRNA,28S rRNA，5.8S rRNA,18S rRNA；原核生物的种类有：5S rRNA，23S rRNA，16S rRNA、 6.什么叫 DNA 的变性？变性 DNA 转化时会发生哪些变化？ DNA 的变性(denaturation):在某些理化因素作用下，DNA 双链解开成两条单链的过程。 变性后其它理化性质变化：OD260增高;粘度下降;比旋度下降;浮力密度升高;酸碱滴定曲线改变;生物活 性丧失。 7.什么叫 C 值矛盾？C 值矛盾主要表现在哪几方面？ C 值矛盾指基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性，即真核生物中 DNA 含量反常的现象。 表现在：1、C 值不随生物的进化程度和复杂性而增加， （如肺鱼的 C 值为112.2，而人的为3.2；与牛相近） ；2、亲源关系密切的生物 C 值相差甚大， （如豌豆为14，蚕豆为2） ；3、高等真核生物具有比用于遗传高 得多的 C 值， （如人染色体组 DNA 含量在理论上包含300万个基因，但有实际用途的基因只有5-10万个左 右） 。 8.简述鼠伤寒沙门氏菌鞭毛相转变的原理？ 鞭毛相转变（phase variation）：鼠伤寒沙门氏菌由鞭毛蛋白决定的 H 抗原有两种，分别为 H1鞭毛蛋白 和 H2鞭毛蛋白。从单菌落的沙门氏菌中经常能出现少数呈另一抗原的细菌细胞，这种现象称为鞭毛相转 变。hix 为反向重复序列，它们之间的 H 片段可在 Hin 控制下进行特异位点重组(倒位)。H 片段上有两个 启动子 P，其一驱动 hin 基因表达，另一正向时驱动 H2和 rH1基因表达，反向(倒位)时 H2和 rH1不表达。 rH1为 H1的阻遏蛋白基因。 9.简述 Ig 基因重排中 RSS 序列的位置及组成？ 重链(IgH)基因的 V-D-J 重排和轻链(IgL)基因的 V-J 重排均发生在特异位点上。 在 V 片段的下游，J 片段的上游以及 D 片段的两侧均存在保守的重组信号序列(recombination signal sequence, RSS)。组成：1.共同的 T 核苷酸回文序列（CACAGTG） 。2.共同富含 A 的9核苷酸（ACAAAAACC） 。 3.中间为固定长度或12bp 或23bp 的间隔序列 10.以 Hind为例说明限制性核酸内切酶命名的原则？ Hin dHaemophilus influenzae d 株流感嗜血杆菌 d 株的第三种酶 第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写；第二、第三个字母是该细菌的种名，用小写；第四个字 母代表株；用罗马数字表示发现的先后次序。 11.简述载体的选择标准？ 能自主复制；具有两个以上的遗传标记物，便于重组体的筛选和鉴定；有克隆位点（外源 DNA 插入点） ， 常具有多个单一酶切位点，称为多克隆位点；分子量小，以容纳较大的外源 DNA。 12.简述重组 DNA 技术的基本原理？ 目的基因的获取-克隆载体的选择和构建-外源基因与载体的连接-DNA 导入受体菌-重组体的筛选-克 隆基因的表达 13.简述 PCR 体系的基本组成成分和基本反应步骤？ 组成成分：模板 DNA；特异性引物；耐热 DNA 聚合酶；dNTPs；Mg2+。 反应步骤：变性（95）-退火（Tm-5）-延伸（72）-变性（95）-循环 14.简述 DNA 的半不连续复制的机理？ 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链。另一股链因为复制的方向与解链方 向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链。复制中的不连续片段称为岡崎 片段(okazaki fragment)。领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。 15.简述 DNA 复制保真性的三种机制？ 1、遵守严格的碱基配对规律；2、聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；3、复制出错时 DNA-pol 的及 时校读功能。 16.简述 DNA 拓扑异构酶和作用机制的不同？ 拓扑异构酶：切断 DNA 双链中一股链，使 DNA 解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA 变为松弛状 态；反应不需 ATP。DNA 拓扑异构酶：切断 DNA 分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛；利用 ATP 供能，连接断端， DNA 分子进入负超螺旋状态。 17.什么叫端粒？其结构特点和功能是什么？ 端粒指真核生物染色体线性 DNA 分子末端的结构。结构特点：1、由末端单链 DNA 序列和蛋白质构成； 2、末端 DNA 序列是多次重复的富含 G、C 碱基的短序列。功能：1、维持染色体的稳定性；2、维持 DNA 复制的完整性 18.什么叫端粒酶？其组成如何？ 端粒酶(telomerase):以酶分子中的 RNA 片段为模板，在染色体 DNA3-端合成一段 DNA。 组成：端粒酶 RNA (human telomerase RNA, hTR)； 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)； 端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT) 19简述转录与复制的异同点？ 20.简述细菌的 RNA 聚合酶全酶的组成？ 2：465 kD； 和 亚基 ：催化中心，构成核酸通道； 亚基：核心酶组装所需；也 与调节因子作用； 亚基：启动子识别，具有启动子特异性。 21.简述原核生物启动子的序列特点？ s 因子能直接与启动子序列结合，-35和-10区距离的改变将影响 s 因子的作用，从而改变其始效率；不同 的启动子具有不同的其始效率。 22.简述细菌 RNA 聚合酶中 因子的特点？ 重复使用(Re-usable)；使 Holo-enzyme 识别 Sextama Box, 与模板链结合；修饰 RNApol 构型，降低全 酶与 DNA 的非专一性结合力（107/mol） ，增强全酶与 R, B site 的专一性结合力 (1014/mol)，导致 RNA 链的延伸缓慢。 23.简述转录过程？ 识别阶段：RNA 聚合酶在 s 亚基引导下结合到启动子上，DNA 双连局部解开；起始阶段：在模板链上通过 碱基配对合成最初 RNA 链；延伸阶段：核心酶向前移动，RNA 链不断生长；终止阶段：RNA 聚合酶达到基 因转录终点，RNA 和 RNA 聚合酶从 DNA 上脱落。 24.RNA 编辑的生物学意义？ RNA 编辑能消除移码突变等过程带来的危害；能增加基因产物的多样性；和生物细胞发育与分化有关，是 基因调控的一种重要方式；可能使基因产物获得新的结构和功能，有利于生物进化；很可能与学习和记 忆有关。 五、论述： 1.论述 E.coli 的 DNA 的生物合成过程？ 1、复制的起始。 a.起始复合物的形成：大约20-40和 DnaA 蛋白各带一个 ATP 聚集结合在4个9bp 位点上，DNA 缠绕其上， 形成起始复合物（HU 蛋白质帮助） 。 b.开链复合物的形成：富含 AT 的3个13bp 序列被解链。 c.前引发复合物的形成：DnaB 在 DnaC 帮助下结合于解链区，借助水解 ATP 的能量，双链沿5-3方向移 动，形成前引发复合物。 2、复制的延长。在 DNA-pol 催化下，dNTP 以 dNMP 的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质 是磷酸二酯键的不断生成。领头链的合成：引物合成酶合成一段 DNA 引物。前导链和后随链合成的协调 一致，DNA 的两条互补链方向相反，为使后随链能与前导链被同一 DNApolIII 的不对称二聚体所聚合，后 随链绕成了一个突环形构象。 3、复制的终止。原核生物基因是环状 DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。 2.论述细菌 RNA 聚合酶及其转录？ 细菌的 RNA 聚合酶（DDRP）全酶：组成 2：465 kD；2部分称为核心酶。 亚基： 核心酶组装的组建因子，促使 RNApol 与 DNA 模板链上游转录因子结合，位于前端的 因子使双链解链 为单链 ，位于尾端的 因子使单链新聚合为双链。 亚基：结合底物 NTP，催化 NMP 之间的磷酸二脂 键的形成，与 Rho()因子竞争 RNA 3-end，催化中心模板 DNA 结合，构成 RNA 聚合酶全酶后 因子 含有两个位点，I 位点：专一性结合 ATP 或 GTP，E 位点对 NTP 非专一性结合，编辑。因子：强碱性 亚基，促使 RNA polymerase 与非模板链（sense strand）结合，受 K 酶抑制，识别启动子。s 因子：重 复使用，使 RNA 聚合酶全酶识别启动与模板链结合，促进转录的起始，修饰 RNA 聚合酶构型降低了全酶 和 DNA 的非专一性结合力，增强 RNA 与识别位点的专一性结合力，导致 RNA 链的延伸缓慢。 亚基未知。 和 亚基是催化中心，构成核酸通道。 转录识别阶段：RNA 聚合酶在 s 亚基引导下结合到启动子上，DNA 双连局部解开；起始阶段：在模板链上 通过碱基配对合成最初 RNA 链；延伸阶段：核心酶向前移动，RNA 链不断生长；终止阶段：RNA 聚合酶达 到基因转录终点，RNA 和 RNA 聚合酶从 DNA 上脱落。 3.论述蛋白质翻译的过程？ 1、翻译的起始。指 mRNA 和起始氨酰-tRNA 分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物。 （一）原核生物 翻译起始复合物形成。核蛋白体大小亚基分离；mRNA 在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA 的结合；核 蛋白体大亚基结合。 （二）真核生物翻译起始复合物形成。核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA 结 合；mRNA 在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。 2、翻译的延伸。指根据 mRNA 密码序列的指导，次序添加氨基酸从 N 端向 C 端延伸肽链，直到合成终止 的过程。当与起始密码子紧邻的密码子被其氨酰-tRNA 上的反密码子识别并结合后，延伸反应开始。肽链 延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环，每次循环增加一个氨基酸， 胞括以下三步：a.进位,又称注册,指根据 mRNA 下一组遗