分子生物学问答题整理

1.简述染色体包装模型。 （4 分） (PPT) 2.简述原核与真核基因结构的特点。 （6 分） 3.简述遗传密码的特点。 （4 分） 遗传密码的基本特性：遗传密码编码在核酸分子上，其基本单位是按照 5 3 方向 编码、不重叠、无标点的三联体密码子，密码的简并性，密码的变偶性，遗传密码的通用 性和变异性，遗传密码的防错系统。共有 64 个三联体密码子，除三个终止密码外，其余 61 个密码子编码 20 种氨基酸，所以，许多氨基酸不只一个遗传密码。同一种氨基酸具有 两个或更多个密码子的现象称为密码子的简并性(degeneracy)。对应于同一种氨基酸的不 同密码子称为同义密码子(synonymous codon)，只有色氨酸与甲硫氨酸仅有 1 个密码子。 (1)密码无标点：从起始密码始到终止密码止，需连续阅读，不可中断。增加或删除某 个核苷酸会发生移码突变。 (2)密码不重叠：组成一个密码的三个核苷酸只代表一个氨基酸，只使用一次，不重叠 使用。 (3)密码的简并性：在密码子表中，除 Met、Trp 各对应一个密码外，其余氨基酸均有 两个以上的密码，对保持生物遗传的稳定性具有重要意义。 (4)变偶假说：密码的专一性主要由头两位碱基决定，第三位碱基重要性不大，因此在 与反密码子的相互作用中具有一定的灵活性。 (5)通用性及例外：地球上的一切生物都使用同一套遗传密码，但近年来已发现某些个 别例外现象，如某些哺乳动物线粒体中的 UGA 不是终止密码而是色氨酸密码子。 (6)起始密码子 AUG，同时也代表 Met，终止密码子 UAA、UAG、UGA 使用频率不同。 4.用图绘制真核基因的精细结构。 （6 分） 5.简述 PCR 反 应的系统组成和参数 设置。 （4 分） 见生物工程书 6.简述探针的类型。 （5 分） 答:1,cDNA 探针 :通过逆转录获得 cDNA 后,将其克隆于适当的克隆载体 ,通过扩增重组质粒 而 使 cDNA 得到大量的扩增.提取质粒后分离纯化作为探针使用.它是目前应用最为广泛的一 种探针. 2,基因组探针:从基因组文库里筛选得到一个特定的基因或基因片段的克隆后,大量扩增,纯化, 切取插入片段,分离纯化为探针. 3,寡核苷酸探针:根据已知的核酸顺序 ,采用 DNA 合成仪合成一定长度的寡核苷酸片段作为 探针. 4,RNA 探针:采用基因克隆和体外转录的方法可以得到 RNA 或反义 RNA 作为探针. 7.简述操纵子模型的基本组成要件。 （5 分） 8.简述阳性克隆筛选的原理。 （6 分） 答:某些质粒带有大肠杆菌的半乳糖苷酶基因片段 ,在半乳糖苷酶基因的基因区外又另外引入 了一段含多种单一限制酶位点的 DNA 序列.这些位点上如果没有克隆外源性 DN*段,在质 粒被导入 lac-的大肠杆菌后,质粒携带的半乳糖苷酶基因将正常表达,与大肠杆菌的半乳糖苷 酶基因互补,产生有活性的半乳糖苷酶,加入人工底物 X-gal 和诱导剂 IPTG 后,出现蓝色的菌 落.如果在多克隆位点上插入外源 DN*段,将使 lac Z 基因灭活,不能生成半乳糖苷酶,结果菌 落出现白色.由于这种颜色标志,重组克隆和非重组克隆的区分一目了然. 9.从 C 值悖论的角度谈谈你对 基因组大小与生物复杂度之间的辨证关系。 （15 分） 10.试述基因表达调控与生命本质的关系。 （15 分） 11.从遗传物质的发现与基因概念的发展阐述基因概念的内涵。 （15 分） 12简述真核生物基因组的序列 组成。 （简答，5 分） 13描述大肠杆菌DNA聚合酶 I在DNA 生物合成过程中的作用。 （简答，5分） Ecoli DNA聚合酶I是多功能酶，具有：DNA聚合酶活性，能按模板要求，以5 3 方向合成DNA，在DNA复制中，常用以填补引物切除后留下的空隙；53外切酶活性， DNA复制后期，用于切除RNA引物；35外切酶活性，用以校对复制的正确性，当出现 错配碱基时，切除错配碱基直到正确配对为止；DNA聚合酶I不是DNA复制和校正中的主要聚 合酶，它的功能主要是修复。 14试比较转录与复制的区别 。（8 分） 15蛋白质合成后的加工修饰 有哪些内容?（简答， 8 分） 提示：(1)水解修饰；(2)肽键中氨基酸残基侧链的修饰；(3)二硫键的形成；(4)辅基的连 接及亚基的聚合。 翻译后的加工过程可以使蛋白质的组成更加多样化，导致其结构上呈现出更复杂的构 象变化，以适应更多生物功能的需要。加工修饰过程有两个方面：对氨基酸残基的侧链 基团进行修饰；在蛋白质成熟过程中多肽链上部分肽段被切除。特异的修饰和加工过程 与这些蛋白质的合成部位，运送的靶部位有关。实际上，加工过程在多肽链合成开始时就 随之进行了。细胞质中的蛋白质从核糖体上释放后即可行使其功能；而运送到其他细胞器 中的蛋白质则在运送过程中发生着许多修饰过程。 17阐述基因概念的变化。（12 分） 基 因 的 最 初 概 念 来 自 于 孟 德 尔 的“遗 传 因 子 ”， 他 认 为 生 物 性 状 的 遗 传 是 由 遗 传 因 子 控 制 的 ， 性 状 本 身 不 能 遗 传 。 1909年 ， 丹 麦 学 者 约 翰 生 （ W.Johannsen） 提 出 了 基 因 一 词 ， 代 替 了 孟 德 尔 的“遗 传 因 子 ”； 1910年 ， 摩 尔 根 利 用 果 蝇 杂 交 实 验 证 明 了 基 因 位 于 染 色 体 上 ， 呈 直 线 排 列 ， 并 于1926年 发 表 了 基 因 论 ； 1928年 Griffith进 行 的 肺 炎 球 菌 转 化 实 验 及1944年 Avery 等 人 进 行 的 工 作 证 明 了 DNA 就 是 遗 传 物 质 ； 20 世 纪 40年 代 G.W.Beadle和 E.L.Tatum提 出 了 “一 个 基 因 一 个 酶 ”的 假 说 ； 1953年 Watson和 Crick 提 出 了 DNA 双 螺 旋 结 构 模 型 ； 1957年 Crick提 出 了 中 心 法 则 ， 并 于 1961年 提 出 了 三 联 遗 传 密 码 ；1957年 S.Benzer 提 出 了 “顺 反 子 ”概 念 ； 1961年 ， F.Jacob和 J.Monod 提 出 了 “操 纵 子 模 型 ”学 说 ， 由 此 进 一 步 证 明 了 基 因 的 作 用 和 遗 传 信 息 转 移 的 中 心 法 则 ；20世 纪 50年 代 初 ， B.McClintock 在 研 究 玉 米 的 控 制 因 子 中 提 出 了 某 些 遗 传 因 子 的 位 置 是 可 转 移 的 ；60年 代 在 大 肠 杆 菌 中 发 现 了 插 入 序 列 ， 提 出 了“跳 跃 基 因 ”的 概 念 ； 70 年 代 发 现 基 因 的 不 连 续 性 ， 提 出 了“断 裂 基 因 ”的 概 念 ； 1978年 在 噬 菌 体 中 发 现 了 重 叠 基 因 。 20简述组蛋白、非组蛋白的特点。 （简答，6分）（PPT 上面） 21简述 RNA 聚合酶的主要功能和种 类。 （简答， 8 分） 22基因转录是如何起始的?（ 8 分） 23简述 DNA 复制的忠实性机制。 （6 分） 24以乳糖利用为例说明阻遏蛋白的 负性调控和 CAP 的正性调控。（11 分） 26.简述核小体结构要点。 （简答，5 分） （PPT） 27参与蛋白质生物合成体系的 组分有哪些?它们具有什么功能 ?（简答， 6分） 翻译过程需要如下因素：一些被称作起始因子(initiation factor，IF)的非核糖体蛋 白质，参与了蛋白质合成的起始。真核生物蛋白质合成的起始需要更多的蛋白质因子 eIF 参与作用。当起始过程结束后，mRNA 上接下来的密码子的翻译则由 3 个重复的反应完成一 个氨基酸的掺入。这 3 个反应在原核和真核生物中相似，其中两个需要非核糖体蛋白的延 伸因子(elongation factor EF)的参与。延伸过程的最后一步.这一过程由移位因子 EF-2 催化(原核中为 EF-G，真核中为 EF-2)，此过程需要 GTP 水解功能。移位的目的是使核糖体 沿 mRNA 向下游移动，使下一个密码子暴露出来以供继续翻译。GTP 的水解在翻译过程中具 有重要的作用，在每掺入一个氨基酸的延伸过程中，都有两个 GTP 分子发生了水解。通过 EF-Tu 和 EF-G 的作用机制可解释 GTP 的水解过程，GTP 的结合与水解都在这些因子上进行， 它们的共同作用激活了复合物水解部位的活性。随着 GTP 水解成 GDP，这些因子的构象又 发生了变化，与核糖体分离。当终止密码子进入核糖体上的 A 位点后，即被释放因子识别。 RF-1 识别 UAA 和 UAG，RF-2 识别 UAA 和 UGA，翻译的最后一步涉及到肽酰-tRNA 中连接 tRNA 和 C 端氨基酸酯键的切断，这一过程需要终止密码子和释放因子(release factors，RFs)。 28简述细菌染色体基因组结 构的一般特点。 （简答，8 分） 细菌的染色体基因组有以下几个特点： 细菌染色体基因组常由一条环状 DNA 链组成。染色体经高度折叠形成致密类核，类核无核膜，与胞浆 分开，中央由 RNA 和支架蛋白组成，外围是双链环状的 DNA 超螺旋。染色体 DNA 链上的信号区域优先与细胞 膜结合，有助于细胞膜对染色体的固定，并在细胞分裂时将染色体均匀分配到子代细胞中。 具有操纵子。功能上相关的几个结构基因往往串联排列在一起，受它们上游共同的调控区（启动基因 和操纵基因）的控制。转录时，形成一条多顺反子 mRNA 链，再分别指导合成各自的蛋白质。 细菌基因组中的结构基因序列是连续的，没有内含子，因此转录后不需要剪切加工。 细菌的 DNA 绝大部分是编码蛋白质的，只有一小部分是非编码区，其中也包含一些基因表达调控的 DNA 序列。这也为原核生物所共有。 细菌的结构基因不重叠，即 DNA 序列不编码两种蛋白质肽链。但也有前一个基因的终止密码子与后一 个基因的起始密码子重叠的现象。 细菌染色体基因组结构基因多为单拷贝，但编码 rRNA 的基因通常是多拷贝的，这可能有利于核糖体 的快速组装，以便于急需蛋白质的快速合成。 29简述蛋白质生物合成过程。 （8 分） 蛋白质合成可分四个步骤，以大肠杆菌为例： (1)氨基酸的活化：游离的氨基酸必须经过活化以获得能量才能参与蛋白质合成，由氨 酰-tRNA 合成酶催化，消耗 1 分子 ATP，形成氨酰-tRNA。 (2)肽链合成的起始：由起始因子参与，mRNA 与 30S 小亚基、50S 大亚基及起始甲酰甲 硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成 70S 起始复合物，整个过程需 GTP 水解提供能量。 (3)肽链的延长：起始复合物形成后肽链即开始延长。首先氨酰-tRNA 结合到核糖体的 A 位，然后，由肽酰转移酶催化与 P 位的起始氨基酸或肽酰基形成肽键，tRNAf 或空载 tRNA 仍留在 P 位最后核糖体沿 mRNA53方向移动一个密码子距离，A 位上的延长一 个氨基酸单位的肽酰-tRNA 转移到 P 位，全部过程需延伸因子 EF-Tu、EF-Ts，能量由 GTP 提供。 (4)肽链合成终止，当核糖体移至终止密码 UAA、UAG 或 UGA 时，终止因子 RF-1、RF-2 识别终止密码，并使肽酰转移酶活性转为水解作用，将 P 位肽酰-tRNA 水解，释放肽链， 合成终止。 30将大肠杆菌从 37 度转移到 42 度时，其基因表达如何 变 化？（6 分） 其基因表达的变化为：细胞基因特异性表达是细胞适应环境变化的重要方式，且转录水平 的调控是重要一环。在转录水平调控中，一种方式就是不同 因子的表达和大量使用。 E.coli 从 37 度到 42 度， 因子表达发生变化，细胞大量表达 32，而 32 与 70 识 别启动子序列不同，因而 RNA pol 选择转录的基因发生变化，主要是大约 17 种蛋白被称为 热激蛋白。 31论述真核基因表达调控的特点 。（12 分） 真核基因与原核基因相似，转录的调节都是基因表达调控的主要控制点，真核生物与原核生物也共用一 些调控机制，但真核基因表达调控至少在以下几点与原核基因不同。 原核细胞的染色体是裸露的 DNA，而真核细胞中染色体则是 DNA 和组蛋白紧密结合形成核小体。所以， 1 在原核细胞中染色体的结构对基因表达没有明显的调控作用，而真核细胞中这种作用是明显的。活泼转录区 的核小体结构与不转录区的核小体结构有所不同，表现为： 转录区核小体的结构已不完整，这种不完整可能使调控蛋白更易于结合，或者是由于调 控蛋白的结合引起了核小体结构的不完整； 正在转录的染色体 DNA 的甲基化程度（主要是胞嘧啶的甲基化）降低； 正在转录的染色体趋向于缺乏组蛋白 H1，核心组蛋白也发生乙酰化等变化。在体外将组 蛋白加到真核 DNA 中实现染色体再造的实验证明，裸露 DNA 转录的速度比再造核小体的转录速度要快 得多。 在原核基因转录的调控中，既有用激活物的正调控，也有用阻遏物的负调控，二者同等重要。在真 2 核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分，但迄今为止已知的主要是正调控，而且一个真核基因通常有多 个调控序列，必须有多个激活物同时特异的结合上去才能启动基因的转录。 原核细胞基因的转录和翻译通常是在同一空间和时间进行的，即在转录尚未完成之前翻译就已开始。 3 而真细胞基因的转录是在细胞核中进行的，生成的的初始转录物要在核内加工为成熟的 mRNA，然后将 mRNA 转运到胞液中进行翻译，所以，真核细胞基因的转录和翻译是在不同的空间和时间进行的，从而使真核基因 的表达有多种转录后的调控机制。这种在不同水平上进行调节