西南大学药学本科专业《分子生物学》试题.pdf

分子生物学 1. 广义的分子生物学概念包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功 能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。例 如，蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白 结构与功能和跨膜运输等。 2. 目前人们通常采用狭义的概念，即将分子生物学的范畴偏重于核酸 （基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的结构与功能、复 制、转录、表达和调控等过程，其中也涉及到与这些过程相关的蛋 白质与酶的结构与功能的研究。 3. 基因（gene）是原核、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。包括编码蛋白质和 tRNA、rRNA的结构基因，以及具有调节控制作用的调控基因。基 因可以通过复制、转录和决定翻译的蛋白质的生物合成，以及不同 水平的调控机制，来实现对遗传性状发育的控制。基因还可以发生 突变和重组，导致产生有利、中性、有害或致死的变异。 4. 基因组是指细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和；或 指原核生物染色体、质粒、真核生物的单倍染色体组、细胞器、病 毒中所含有的一整套基因。 5. 外显子：基因组DNA中出现在成熟RNA分子上的序列。外显子被 内含子隔开，转录后经过加工被连接在一起，生成成熟的RNA分 子。信使核糖核酸(mRNA)所携带的信息参与指定蛋白质产物的氨 基酸排列。 6. 内含子：真核生物细胞DNA中的间插序列。这些序列被转录在前体 RNA中，经过剪接被去除，最终不存在于成熟RNA分子中。内含 子和外显子的交替排列构成了割裂基因。在前体RNA中的内含子常 被称作“间插序列”。 7. C值与C值矛盾：C值：简单来说是一种生物单倍体基因组的DNA 的总称。C值矛盾：生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的 高低无关，这种现象称为C值矛盾。 8. 半保留复制：沃森-克里克根据DNA的双螺旋模型提出的DNA复制 方式。即DNA复制时亲代DNA的两条链解开，每条链作为新链的 模板，从而形成两个子代DNA分子，每一个子代DNA分子包含一 条亲代链和一条新合成的链。 9. 半不连续复制是指DNA复制时，前导链上DNA的合成是连续的， 后随链上是不连续的，故称为半不连续复制。DNA复制的最主要特 点是半保留复制，另外，它还是半不连续复制(Semi- ondisctinuousreplication)。半不连续模型是DNA复制的基本过程。 10. 转座子：转座元件中的一种，具有完整转座元件的功能特征并能携 带内外源基因组片段(单基因或多基因)。在基因组内移动或在生命 体之间传播并可表达出新的表型。 11. 超螺旋结构：是双螺旋DNA进一步扭曲盘绕形成的高级结构。有正 超螺旋,负超螺旋.一般的生命体是负超螺旋,可以减少DNA螺旋的圈 数.正超螺旋可以增加螺旋数,有些细菌和病毒是正超螺旋。 第二次： 1.当前，人类基因组研究的重点正在由结构向功能转移，一个以基因组 功能研究为主要研究内容的“后基因组”（Post-genome）时代已经到 来。它的主要任务是研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白图式，或 者说是“从基因组到蛋白质组”。由此，分子生物学研究的重点又回到了 蛋白质上来，生物信息学也应运而生。 （1）功能基因组学 功能基因组学的任务，是对成千上万的基因表达进行分析和比较， 从基因组整体水平上阐述基因活动的规律。核心问题是基因组的多样性 和进化规律，基因组的表达及其调控，模式生物体基因组研究等。这门 新学科的形成，是在后基因组时代生物学家的研究重点从揭示生命的所 有遗传信息转移到在整体水平上对生物功能研究的重要标志。 （2）蛋白质组学 蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，研究细胞内所有蛋白质及其动态 变化规律的科学。蛋白质组与基因组不同，基因组基本上是固定不变 的，即同一生物不同细胞中基因组基本上是一样的，人类的基因总数约 是6万10万个。单从DNA序列并不能回答某个基因的表达时间、表达 量、蛋白质翻译后加工和修饰等情况以及它们的亚细胞分布等。这些问 题可望在蛋白质组研究中找到答案，因为蛋白质组是动态的，有它的时 空性、可调节性，进而能够在细胞和生命有机体的整体水平上阐明生命 现象的本质和活动规律。蛋白质组研究的数据与基因组数据的整合，将 对功能基因组的研究发挥重要的作用。 （3）生物信息学 在蛋白质组计划中，由于蛋白质组随发育阶段和所处环境而变化， mRNA丰度与蛋白质的丰度不是显著相关，以及需要经受翻译后的修 饰，因而对蛋白质的生物信息学研究，在内容上有许多特殊之处。现在 建立的数据库，有蛋白质序列、蛋白质域、二维电泳、三维结构、翻译 后修饰、代谢及相互作用等。目前通用的软件主要包括蛋白质质量与蛋 白质序列标记、模拟酶解、翻译后修饰等。 当今生命科学的潮流是利用生物信息学研究基因产物一一蛋白质 的性质与功能并推测基因的功能。传统的基因组分析是得到连续的DNA 序列信息，而蛋白质组连续系（proteomic contigs）则是基于多重相对 分子质量、等电点范围、空间结构和分子构象等参数，构建活细胞内全 部蛋白质表达的图像，从而使人们在研究不同条件下细胞和组织乃至整 个生命体的活动成为可能。 2.按照狭义分子生物学的定义，可以将现代分子的研究内容概括为五大 方面： (1)基因与基因组的结构与功能； (2)DNA的复制、转录和翻译； (3)基因表达调控的研究； (4)DNA重组技术； (5)结构分子生物学。 3.DNA分子的一级结构是DNA分子内碱基的排列顺序，DNA分子以密码 子的方式蕴藏了所有生物的遗传信息，任何一段DNA序列都可以反映出 它的高度个体性或种族特异性。DNA一级结构决定了二级结构，折叠成 空间结构。这些高级结构又决定和影响着一级结构的信息功能。研究 DNA的一级结构对阐明遗传物质结构、功能以及它的表达、调控都是极 其重要的。 4.控制蛋白质的生物合成； 作用于RNA转录后的加工与修饰； 参与基因表达的调控； 具有生物催化剂的功能； 遗传信息的加工与进化。 RNA所具有的诸多功能都与生物机体的生长发育密切相关，它的核心作 用是基因表达的信息加工和调节。 5.从细菌到哺乳动物的全部生命有机体，它们的基因都是由DNA构成 的。在分子水平上，由于所有生物DNA基本结构都一致，这是它们作为 生物体的共性，又由于它们DNA序列上的不同，就形成了千差万别的生 物界。因此，来自两种生命形态的基因（DNA）可以相互融合重组，可 见，基因的DNA共性是实施基因工程（DNA重组）的重要理论基础之 一。 4.基因编码的主要产物是什么? 基因的主要编码产物是多肽链，另外还包括许多编码RNA的基因，例如rRNA基因、tRNA基因以 及其他小分子RNA基因等都是基因编码的产物。 第三次 1.DNA是遗传物质的概念起源于1944年Avery等人首次证明DNA是细菌 遗传性状的转化因子。他们从有荚膜、菌落光滑的型肺炎球菌 （S）细胞中提取出纯化的DNA，加热灭活后再加入到无荚膜、菌落 粗糙的型细菌（R）培养物中，结果发现前者的DNA能使一部分 R型细胞获得合成S型细胞特有的荚膜多糖的能力。而蛋白质及多 糖类物质没有这种转化能力。若将DNA事先用脱氧核糖核酸酶降解，也 就失去了转化能力。这一实验不可能是表型改变，也不可能是恢复突 变，因为R型菌产生的是S型的荚膜。它有力地证明DNA是转化物 质。已经转化了的细菌，其后代仍保留合成型荚膜的能力，说明此性 状可以遗传给后代。 1952年Hershey和Chase等利用大肠杆菌噬菌体实验证实了DNA是 遗传物质的本质。在噬菌体中，DNA是惟一含磷的物质，而蛋白质是惟 一含硫的物质。利用含P或S的放射性培养基培养噬菌体，得到了放射 性标记噬菌体。使标记|的噬菌体吸附细菌，几分钟后离心除去未吸附 的噬菌体。然后利用捣碎机捣碎使噬菌体和细菌分开。离心后细菌在沉 淀中，而噬菌体在上清液中。这时发现放射性的硫有80%在上清液中， 只有20%在沉淀中，而磷的情况则相反。说明在噬菌体感染的过程中， DNA进入了细菌体内，而蛋白质留在细菌体外。证明具有遗传作用的是 DNA而不是蛋白质。 2.作为遗传物质的DNA具有以下特性：贮存并表达遗传信息；能把 遗传信息传递给子代；物理和化学性质稳定；有遗传变异的能力。 3.基因组是指细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和；或指 原核生物染色体、质粒、真核生物的单倍染色体组、细胞器、病毒中所 含有的一整套基因。 真核生物基因组与原核基因组相比，其区别可总结如下：真核生 物基因组远远大于原核生物基因组，且具有相当的复杂度；基因组中 不编码区域远远多于编码区域；基因组中的DNA与蛋白质结合，形成 的染色体存在于细胞核内；大部分基因有内含子，因此基因的编码区 域不连续；存在着重复序列，重复次数从几次到几百万次不等；基 因组中以多复制起点的形式复制；转录产物为单顺反子；真核生物 基因组与原核相同，也存在着可移动的因子。 4.根据DNA复性动力学研究真核生物的DNA序列可以分为4种类型： (1)单拷贝序列又称非重复序列，在一个基因组中只有一个拷贝， 真核生物的大多数基因都是单拷贝的。在复性动力学中对应于慢复性组 分。 (2)轻度重复序列在一个基因组中有210个拷贝（有时被视为非重 复序列），如组蛋白基因和酵母rRNA基因。在复性动力学中也对应于 慢复性组分。 (3)中度重复序列有十至几百个拷贝，一般是不编码的序列，例如 人类基因组中的Alu序列等。中度重复序列可能在基因表达调控中起重 要作用，包括DNA复制的起始、开启或关闭基因的活性、促进或终止转 录等。平均长度约300bp，它们在一起构成了基因序列家族与非重复序 列相间排列。对应于中间复性组分。 (4)高度重复序列有几百到几百万个拷贝，是一些重复数百次的基 因，如rRNA基因和某些tRNA基因，而大多数是重复程度更高的序列， 如卫星DNA等。高度重复序列对应于快复性组分。 5.基因的主要编码产物是多肽链，另外还包括许多编码RNA的基因，例 如rRNA基因、tRNA基因以及其他小分子RNA基因等都是基因编码的产 物。 第四次； 1. DNA重组包括哪几个过程? Holliday于1964年提出了同源重组模型。模型中，有四个关键步 骤：两个同源染色体DNA排列整齐；一个DNA的一条链断裂 并与另一个DNA对应的链连接，形成的连接分子，称为Holliday中 间体；通过分支移动产生异源双链DNA；Ho11iday中间体切 开并修复，形成两个双链重组体DNA。根据链断裂切开的方式不 同，得到的重组产物也不同。 2. 由转座子引起的转座过程有什么特征？ 答：由转座子引起的转座过程有以下特征： 能从基因组的一个位点转移到另一个位点，从一个复制子转移到另 一个复制子； 不以*的形式存在（如噬菌体或质粒DNA），而是在基因组内由一个 部位直接转移到另一部位； 转座子编码其自身的转座酶，每次移动时携带转座必需的基因一起在 基因组内跃迁，所以转座子又称跳跃基因； 转座的频率很低，且插入是随机的，不依赖于转座子（供体）和靶位 点（受体）之间的任何序列同源性； 转座子可插入到一个结构基因或基因调节序列内，引起基因表达内容 的改变，例如使该基因失活，如果是重要的基因则可能导致细胞死亡。 3. DNA转座引起的遗传学效应是什么？ 转座因子首先是因其可导致突变而被认识的。当它插入靶基因后， 使基因突变失活，这是转座子的最直接效应；当转座因子自发插入 细菌的操纵子时，即可阻止它所在基因的转录和翻译，并且由于转 座因子带有终止子，其插入影响操纵子下游基因的表达，从而表现 出极性（方向性），由此产生的突变只能在转座子被切除后才能恢 复。转座因子的存在一般能引起宿主染色体DNA重组，造成染色体 断裂、重复、缺失、倒位及易位等，是基因突变和重排的重要原 因。转座因子也可通过干扰宿主基因与其调控元件之间的关系或转 座子本身的作用而影响邻近基因的表达，从而改变宿主的表型。归 纳以上，转座子引起的遗传学效应可有以下几个方面：以10-8 10-3的频率转座，引起插入突变；在插入位置染色体DNA重排而 出现新基因；影响插入位置邻近基因的表达，使宿主表型改变； 转座子插入染色体后引起两侧染色体畸变。 4. 原核、真核生物复制有什么不同点? 答：真核生物DNA的复制与原核生物DNA的复制有很多不同，如 真核生物每条染色体上可以有多处复制起始点，而原核生物只有一 个起始点；真核生物的染色体在全部完成复制之前不能再开始，而 在快速生长的原核生物中，复制起始点上可以连续开始新的DNA复 制，表现为虽然只有一个复制单元，但可有多个复制叉。真核生物 DNA复制叉的移动速度是大肠杆菌的1/20。在真核生物中有5种 DNA聚合酶，分别称为DNA、。 5. 几种不同真核生物的RNA聚合酶分别转录哪些RNA？ 答：真核生 物RNA聚合酶转录45S rRNA前体，经转录后加工产生 5.8S rRNA、18S rRNA和28S rRNA。RNA聚合酶转录所有 mRNA前体和大多数的核内小RNA（scRNA）。RNA聚合酶转 录tRNA、5S rRNA、U6snRNA和不同的胞质小RNA（sc RNA） 等小分子转录物。 6. 什么是密码的简并性?其生物学意义如何? 答：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。 密码子简并性具有重要的生物学意义，它可以减少有害突变。若每 种氨基酸只有一个密码子，61个密码子中只有20个是有意义的， 各对应于一种氨基酸。剩下41个密码子都无氨基酸所对应，将导致 肽链合成终止。由基因突变而引起肽链合成终止的概率也会大大增 加。简并性使得那些即使密码子中碱基被改变，仍然能编码原来氨 基酸的可能性大为提高。密码的简并也使DNA分子上碱基组成有较 大余地的变动，例如细菌DNA中G+C含量变动很大，但不同G+C 含量的细菌却可以编码出相同的多肽链。所以遗传密码的简并性在 物种的稳定上起着重要的作用。 第五次 1. 基因与多肽链有什么关系? 答：多肽链是基因的编码产物，基因的碱基序列与蛋白质分子中氨基酸 的序列之间的对应关系是通过遗传密码实现的。 2. hnRNA转变成mRNA的加工过程包括哪几步? 答：hnRNA转变成mRNA的加工过程包括：5端形成特殊的帽子 结构（m7G5ppp5N1mpN2p-）；在链的3端切断并加上多聚 腺苷酸（polyA）；通过剪接除去由内含子转录而来的序列； 链内部的核苷被甲基化。 3. 信使核糖核酸具有以下特点：其碱基组成与相应的DNA的碱基组 成一致，即携带有来自DNA的遗传密码信息；mRNA链的长度不 一，因为其所编码的多肽链长度是不同的；在肽链合成时信使应 与核糖体作短暂的结合；信使的半衰期很短，因此信使的代谢速 度很快。 4. 原核基因表达调控有什么特点? 原核生物大都为单细胞生物，没有核膜，极易受外界环境的影响，需要 不断地调控基因的表达，以适应外界环境的营养条件和克服不利因素， 完成生长发育和繁殖的过程。原核生物基因的表达调控存在于转录和翻 译的起始、延伸和终止的每一步骤中。这种调控多以操纵子为单位进 行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达，既经济 有效，又保证其生命活动的需要。调控主要发生在转录水平，有正、负 调控两种机制。在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构、 RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。细菌的转 录和翻译过程几乎在同一时间内相偶联。 5. 真核基因表达调控与原核生物相比有什么异同点？ 真核