分子生物学复习习题2017.docx

分子生物学复习题一、名称解释基因 : 基因是产生一条多肽链或功能RNA所必须的全部核苷酸序列,是决定遗传性状的功能单位。基因组 : 细胞或生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总和。断裂基因 : 真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。重叠基因: 是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列重叠基因有多种重叠方式，比 如说大基因内包含小基因，几个基因重叠等等。DNA半保留复制 : 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。DNA半不连续复制: DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。冈崎片段: DNA复制时，随从链形成的不连续片段复制子: DNA复制时在复制的局部将链解开，形成复制单位，称为复制子。复制叉: 复制时DNA双链解开分成二股单链新链沿着张开的二股单链生成，复制中形成的这种 Y 字形的结构称为复制叉转座 : 遗传信息从一个基因库转移至另一个基因座的现象称为基因转座，是有可移动因子介导的遗传物质重排。转录因子: 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子单顺反子: 真核细胞的一个mRNA分子只编码一种蛋白质多顺反子: 编码多个蛋白质的mRNA。启动子 : 指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。一段位于结构基因5端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性。核酶：是类具有催化功能RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性地 剪切底物RNA分子，从而阻断基因的表达。密码子：mRNA上每3个相邻的核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。翻译：以新生的mRNA 为模板，把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程。核糖体循环：指在细胞内构成核糖体的大小两种亚单位（沉淀系数为50S或60S 的大亚单位和30S 或40S 的小亚单位）与蛋白活体合成开始会合（70S或80S 粒子形成），合成后又分离的这一反复循环而言。基因表达：指细胞在生命过程中，把储存在DNA 顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子外显子：断裂基因中的编码序列。外显子(expressed region)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。内含子：断裂基因的非编码区，可被转录，但在mRNA 加工过程中被剪切掉，故成熟mRNA 上无内含子编码序列。操纵子：是原核生物在分子水平上基因表达调控的单位，由调节基因、启动子、操纵基因和结构基因等序列组成。阻遏蛋白：是基于某种调节基因所制成的一种控制蛋白质，在原核生物中具有抑制特定基因（群）产生特征蛋白质的作用。增强子：指能使基因转录频率明显增加的DNA远端调控序列顺式作用元件：通常只在原位影响与其处于同一个DNA分子上的、物理上紧密相连、被表达的基因序列。通常不编码蛋白，多位于基因旁侧或内含子中。如启动子、终止子、增强子、操纵基因、MAR反式作用因子: 通过扩散到与其编码基因不在同一个DNA分子上的靶位置，识别、结合而调节基因表达的分子。如转录因子、RNA聚合酶二、填空题1、证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是：肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验。这两个实验中主要的论点证据是生物体吸收的外源DNA(而并非蛋白质)改变了其遗传潜能2、1953年Watson和 Crick DNA双螺旋模型，一般天然构象的DNA是右手螺旋.3、目前的中心法则所包含的遗传信息传递是指4、DNA的一级结构实质上就是四种核苷酸的链接及其排列序列。5、核酸中核苷酸的连接方式是3-5磷酸二酯键。6、某双链DNA分子中腺嘌呤的含量是15%为，则胞嘧啶的含量应35%。 7、细菌、酵母、线粒体和叶绿体中鉴定出的复制起点的共同特点是含有丰富的AT序列，它可能有利于DNA复制启动时双链的解开；其中细菌一般只有单个复制子，单向复制；而真核生物记忆中可以同时在多个复制起始点上进行双向复制。8、大肠杆菌DNA复制过程链延长反应的主导聚合酶是DNA聚合酶III，其聚合酶活性是从5到3。9、原核生物RNA转录过程中负责识别启动子并开启转录的是因子，转录延伸过程中负责RNA延伸的是RNA聚合酶，延伸方向是5到3。10、真核生物有3类RNA聚合酶，不同种类的RNA聚合酶识别不同类型的启动子序列，负责不同种类RNA的转录，其中mRNA（hnRNA）是蛋白质合成的模板的转录产物。11、一个基因的正义链是指编码链,它又称为有意义链，它的序列与所对应的mRNA同向。12、链基因发生了突变，但在其蛋白质水平级没有引起变化，根据你学过的知识，这属于_无义_突变；发生这种突变但不影响基因的表达，这是由于密码子具有简并性；大肠杆菌的基因可在真核生物中表达，这是由于密码子具有通用性的性质。P12713、蛋白质合成过程中的起始密码子为AUG，通常原核生物中起始密码子编码的是氨基的是甲酰甲硫氨酸，真核生物中则为甲硫氨酸。14、摆动配对是密码子的第 3 位碱基与反密码子的第 1 位碱基配对不严格。15、蛋白质合成过程中， mRNA 提供了模板，以 rRNA 为主要组成部分的核糖体是蛋白质合成的场所， tRNA 则负责氨基的的转运。16、在蛋白质合成过程中，参与氨基的活化与转运的酶是 氨酰-tRNA 合成酶 ,参与肽键形成的酶是 肽基转移酶 。17、乳糖操纵子是目前研究最详尽的操纵子，也是研究转录水平调控规律的基本模式；色氨酸操纵子是受阻遏物负调控的生物合成操纵子的典型实例。18、法国巴斯德研究所著名的科学家Jacob 和Monod 在实验的基础级于1961年建立了乳糖操纵子学说，现在已成为原核生物基因调控的主要学说之一，其中：lacY、lacZ、lacA 为 结构 基因，能通过转录、翻译使细量产生一定的酶系统和质构蛋白，这是与生物性状的发育和表型直核相关的基因；lacO 为 操纵 基因，控制质构基因的转录速度，位于质构基因的附近，本身不能转录成mRNA；lacP 为 启动 基因；lacI 为 调节 基因，其编码产物可通过与lacO 的质合与否来调控lacY、lacZ、lacA 的表达。19、真核基因表达调控发生在各个不同层次，但是最重要的调控水平为 转录水平，且一般以 正 调控为主。20、 因子是RNA 聚合酶识别、质合和开始转录的一种顺式作用元件；增强子则是距离其调控基因有一段距离的顺式作用元件，此元件可增强靶基因的转录效率。21、增强子是一种顺式作用元件，它可使位于其级游或者下游的相关基因转录频率明显增加。三、问答题1、简述孟德尔、摩尔根和Watson等人对分子生物学发展的主要贡献。孟德尔通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律摩尔根发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论沃森和克里克在 1953 年提出 DNA 反向双平行双螺旋模型2、早期有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。肺炎双球菌感染实验：1、R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2、S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3、用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；噬菌体侵染细菌的实验：1、噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附侵入复制组装释放。 2、DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片3、染色体具备哪些作为遗传物质的特征？1、分子结构相对稳定 2、能够自我复制，使亲子代之间保持连续性3、能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过4、能够产生可遗传的变异4、简述DNA的一、二、三级结构。DNA一级结构：4种核苷酸的的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学结构DNA二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构DNA三级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构5、原核生物DNA具有哪些不同于真核DNA的特征？1、结构简练： 原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质，只有非常小的一部分不转录，这与真核DNA的冗余现象不同。2、存在转录单元 原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成功能单元或转录单元，它们可被一起转录为含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA。3、有重叠基因：重叠基因，即同一段DNA能携带两种不同蛋白质信息。主要有以下几种情况 一个基因完全在另一个基因里面 部分重叠 两个基因只有一个碱基对是重叠的6、DNA双螺旋结构模型是由谁提出的？简述其发现的主要实验依据及其在分子生物学发展中的重要意义。Watson和 Crick提出的DNA双螺旋介绍 ： 1、DNA双螺旋是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的,多核苷酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯键的走向决定，一条是5-3，另一条是3-5。2、DNA双螺旋中脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧3、其两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对意义：该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是20世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。7、简述原核DNA的复制特点。1、复制的起始 ： DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，这是一个有多种蛋白质和酶参与的复杂过程。2、DNA复制的引发 RNA引物的合成 前导链：DNA双链解开为单链后，由引发酶在5 3DNA模板上合成一段RNA引物，再由DNA 聚合酶从RNA引物3端开始合成新的DNA链，然后以此为起点，进入DNA复制的延伸。后随链：后随链的引发过程由引发体来完成。引发体由6种蛋白组成的引发前体和引发酶组成。引发体催化生成滞后链的RNA引物短链， 再由DNA聚合酶III 作用合成后续DNA，直至遇到下一个引物或冈崎片段为止，在滞后链上所合成的RNA引物非常短，一般只有3-5个核苷酸。而且，在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列。3、复制的延伸： 冈崎片段与半不连续复制 在原核生物中，DNA 新生链的合成主要由DNA 聚合酶III所催化，当冈崎片段形成后，DNA聚合酶I 通过其53外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物，同时利用后一个冈 崎片段作为引物由53合成DNA，最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来，形成完整的DNA滞后链。4、复制的终止： DNA复制的终止依赖与Tus蛋白和DNA链上特殊的重复序列Ter，Tus-ter复合体将阻止DNA解链，等反方向的复制叉到达后停止复制，然后两条链解开，最后释放子链DNA，依靠拓扑酶将超螺旋结构引入DNA分子。8、细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复？1、错配修复：恢复错配；2、切除修复：切除突变的碱基和核苷酸序列；3、重组修复：复制后的修复，重新启动停滞的复制叉；4、DNA的直接修复：修复嘧啶二聚体和甲基化的DNA；5、SOS系统：DNA的修复，导致突变。9、什么是转座子？可分为哪些种类？可导致哪些生物学效应？转座子：是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。转座子分为两大类：插入序列（IS）和复合型转座子。生物效应：1、转座引起插入突变 2、转座产生新的基因 3、转座产生的染色体畸变 4、转座引起的生物进化。10、RNA的结构有哪些特点？1、RNA含有核糖和嘧啶，RNA叫核糖核酸通常是单链线性分子； 2、RNA链自身折叠形成局部双螺旋； 3、RNA可折叠形成复杂的三级结构。11、简述RNA转录的概念及基本过程（以原核生物为例）。RNA转录：以DNA中的一条单链为模板，游离碱基为原料，在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。基本过程：模版识别转录开始转录延伸转录终止。12.请比较复制与转录的异同点。复制与转录的相同点：都以DNA为模板；遵循碱基互补配对原则；都在细胞核内进行。 复制与转录的不同点：(1)、转录以DNA单链为模板，复制以双链为模板；(2)、转录无引物，复制以一段特异的RNA为引物；(3)、转录和复制体系中所用的酶体系不同；(4)、转录和复制配对的碱基不完全一样，转录中A对U，而复制中A对T，而且转录体系中有次黄嘌呤碱基的引入。13、简述原核生物和真核生物mRNA的区别。（1）真核生物mRNA 的5端存在帽子结构，绝大多数真核细胞生物mRNA还具有多（A）尾巴，原核一般没有；（2）原核的mRNA 可以编码几个多肽，真核只能编码一个；（3）原核生物以AUG 作为起始密码，有时以GUG、UUG 作为起始密码，真核几乎永远以AUG 作为起始密码。（4）原核生物mRNA 半衰期短，真核长。（5）原核生物以多顺反子的形式存在，真核以单顺反子的形式存在。（6），原核生物mRNA 的转录与翻译一般是偶联的，真核生物转录的mRNA前体则需经转录后加工，加工为成熟的mRNA 与蛋白质结合生成 信息体后才开始工作14、原核生物和真核生物DNA复制的异同点。共同点：1、底物成分：亲代DNA分子为模板，四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物2、多种酶及蛋白质 ：DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、 DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等；2、过程：分为起始、延伸、终止三个过程；3、聚合方向：53；4、化学键： 3，5磷酸二酯键；5、遵从碱基互补配对规律；6、一般为双向复制、半保留复制、半不连续复制。不同点：1、真核生物为线性DNA,具有多个复制起始位点，形成多个复制叉，DNA聚合酶的移动速度较原核生物慢。原核生物为一般为环形DNA，具有单一复制起始位点。2、真核生物DNA复制只发生在细胞周期的S期，一次复制开始后在完成前不再进行复制，原核生物多重复制同时进行。3、真核生物复制子大小不一且并不同步。4、原核生物有9-mer和13-mer的重复序列构成的复制起始位点，而真核生物的复制起始位点无固定形式。5、真核生物有五种DNA聚合酶，需要Mg+。主要复制酶为DNA聚合酶（），引物由DNA聚合酶合成。原核生物只有三种，主要复制酶为DNA聚合酶III。6、真核生物末端靠端粒酶补齐，而原核生物以多联体的形式补齐。7、真核生物冈崎片段间的RNA引物由核酸外切酶MF1去除，而原核生物冈崎片段由DNA聚合酶I去除。8、真核生物DNA聚合酶负责线粒体DNA合成。9、真核生物DNA聚合酶的高前进能力来自于RF-C蛋白与PCNA蛋白的互相作用。原核生物DNA聚合酶III的前进能力来自与复合体（夹钳装载机）与亚基二聚体（夹钳）的相互作用。10、原核生物的聚合酶没有53外切酶活性，需要一种FEN1的蛋白切除5端引物，原核生物DNA聚合酶工具有53外切酶活性。11、原核的DNA Pol复制时形成二聚体复合物，而真核生物的聚合酶保持分离状态。15、原核生物和真核生物RNA转录的异同点。相同点：都是由DNA到RNA；都需要相关的酶系统；都有启动子、都有调控，如原核生物的终止子和真核的增强子等等。不同点：1、 真核细胞的转录在细胞核中进行，蛋白质的合成在细胞质中进行，而原核细胞的转录与蛋白质的合成交联在一起进行2、 真核细胞的转录本包括内含子，需要剪接加工；3、原核细胞的转录没有内含子4、 真核生物转录系统依赖于顺式作用因子和反式作用因子的相互作用，远远比原核的复杂。 5、在真核细胞中，刚转录出来的RNA初级转录物包含内含子和外显子，然后在酶的催化下对它的两端进行修饰，内含子被剪切，最后成熟的RNA从细胞核迁移到细胞质，并在核糖体上转译蛋白质；在原核生物中，mRNA的合成相对比较容易，由于原核生物细胞没有细胞核，所以转录和转译发生在同一地方，而且细菌mRNA的转译经常在转录完成之前就开始了。16、以大肠杆菌为例，简述蛋白质生物合成过程。P134-P135、氨基酸的活化：游离的氨基酸必须经过活化才能与蛋白质结合，由氨酰-tRNA 合成酶催化，消耗1 分子ATP，形成氨酰-tRNA；、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酸-（fMet-tRNAfMet）形成70S 起始复合物，整个过程需GTP 水解提供能量；、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，由肽酰转移酶催化的P 位的起始氨基酸或肽酰基形成肽键，tRNAfMet 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；、肽链合成终止：当核糖体移至终止密码UAA 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化为水解作用，将P 位肽酰-tRNA 水解，释放肽链，合成终止。17、简述原核生物与真核生物在蛋白质合成的起始过程中异同？、原核生物的起始tRNA 是fMet-tRNAfMet，真核生物是Met-tRNAMet、原核生物中30S 小亚基首先与mRNA 模板相结合，再与fMet-tRNAfMet 结合，最后与50S 大亚基结合；而在真核生物中，40S 小亚基首先与Met-tRNAMet相结合再与模板mRNA 结合，最后与60S 大亚基结合生成80S mRNA MettRNAMet起始复合物。、起始复合物形成所需的成分的差异18.、琼脂糖凝胶电泳能够分离不同分子子的DNA，其原理是什么? P173不同大小、不同形状和不同构象的DNA 分子在相同的电泳条件下(如凝胶浓度、电流、电压、缓冲液等)，有不同的迁移率，所以可通过电泳使其分离。凝胶中的DNA 可与荧光染料溴化乙锭(EB)结合，在紫外灯下可看到荧光条带，籍此可分析实验结果。19、 PCR 运行的步骤是什么，每一步骤的目的是什么?（一）预变性：破坏DNA 中可能存在的较难破坏的二级结构。使DNA 充分变性，减少DNA复杂结构对扩增的影响，以利于引物更好的和模板结合，特别是对于基因组来源的DNA 模板，最好不要吝啬这个步骤。此外，在一些使用热启动Taq 酶的反应中，还可激活Taq 酶，从而使PCR 反应得以顺利进行。（二）变性-退火-延伸循环：分子生物学 第8 页（共9 页）模板DNA 的变性：模板DNA 经加热至93左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR 扩增形成的双链DNA 解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；模板DNA 与引物的退火(复性)：模板DNA 经加热变性成单链后，温度降至55左右，引物与模板DNA 单链的互补序列配对结合；引物的延伸：DNA 模板-引物结合物在TaqDNA 聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链。（三）用PCR 仪扩增时,(变性.退火,延伸)循环完成后,继续72 度延伸了10 分钟的原因：.延伸时间取决于待扩增DNA 片段的长度。（当然是在反应体系一定的条件下）例如，使用taqDNA 聚合酶，72 度时的碱基掺入率为35-100bp/s，因此延伸速率为1kb/min。.根据延伸速率推得，扩增1kb 以内的dna 片段1min 即可，而3-4kb 则需要3-4min，依次照推。通常在最后一轮要适当的将延伸时间延长至4-10min，这样做是使pcr 反应完全以提高扩增产量。.继续72 度延伸了10 分钟除了可以使pcr 反应完全以提高扩增产量外，还有一个作用是：在用普通taq 酶进行PCR 扩增时在产物末端加A 尾的作用，可以直接用于TA 克隆的进行。20. 请举出至少两个例子说明PCR 技术在日常生活中的则用。1、诊断感染性疾病：PCR 在医学检验学中最有价值的应用领域就是对感染性疾病的诊断。理论上，只要样本有一个病原体存在，PCR 就可以检测到。一般实验室也能检出10100 基因拷贝，而目前病原体抗原检测方法一般需要105-7个病原体才可检测到。PCR 对病原体的检测解决了免疫学检测的窗口期问题，可判断疾病是否处于隐性或亚临床状态。2、诊断肿瘤：癌基因的表达增加和突变，在许多肿瘤早期和良性的阶段就可出现。PCR 技术不但能有效的检测基因的突变，而且能准确检测癌基因的表达量，可据此进行肿瘤早期诊断、分型、分期和预后判断。3、诊断遗传病：PCR 技术首次临床应用就是从检测镰状细胞和-地中海贫血的基因突变开始的。基因的突变和缺失均会引起各种珠蛋白的表达不平衡，用FQ-PCR 检测各种珠蛋白基因表达差异，是地中海贫血诊断的有效手段。21. 简述乳糖操纵子中，要实现lacZ、lacY、lacA 这三个质构基因的高表达需要哪些条件？（通过lacI 的阻遏调控和cAMP-CRP 的正调控来说明）调节基因lacI 表达合成阻遏蛋白，阻遏蛋白与操纵基因lacO 结合阻碍转录过程的进行，使lacZ、lacY、lacA 不能表达。当有乳糖存在时，乳糖在半乳糖苷酶的作用下，变成异构乳糖（诱导物），与阻遏蛋白结合，从而阻碍了阻遏蛋白与操纵基因结合，使lacZ，lacY、lacA 能够表达。当有更易利用的碳源如葡萄糖时，葡萄糖的代谢产物抑制了ATP 转化为cAMP，加速了c