分子生物学试题定稿版Word格式文档下载.docx
《分子生物学试题定稿版Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子生物学试题定稿版Word格式文档下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
4、若使15N标记的大肠杆菌在14N培养基中生长三代，提取DNA，并用平衡沉降法测定DNA密度，其14N-DNA分子与14N－15N杂合DNA分子之比应为多少？
答]15N标记的大肠杆菌利用培养基中的14N合成DNA，第一代DNA双链都是14N－15N杂合DNA分子。
第二代分别是以第一代中的14N和15N链作为母链合成新的DNA，所以14N－DNA分子与14N－15N杂合DNA分子之比为1：
1。
第三代中的14N和15N母链的分子之比是3：
1，所以14N－DNA分子与14N－15N杂合DNA分子之比应为3：
5、DNA和RNA各有几种合成方式，各由什么酶催化新链的合成？
[答]
（1）DNA→DNA，其中DNA半不连续复制需要DNA聚合酶III、DNA聚合酶I和DNA连接酶；
DNA修复合成需要DNA聚合酶I、DNA连接酶。
（2）RNA→DNA，RNA指导下反向转录合成DNA需要逆转录酶。
（3）RNA合成包括：
DNA→RNA，以DNA为模板转录合成RNA需要RNA聚合酶；
RNA→RNA，以RNA为模板合成RNA需要RNA复制酶；
RNA→DNA→RNA需要RNA转录酶和RNA聚合酶。
6、真核生物DNA聚合酶有哪几种？
它们的主要功能是什么？
[答]真核生物的DNA聚合酶有α、β、γ、δ、ε五种，均具有5′→3′聚合酶活性，DNA聚合酶γ、δ和ε有3′→5′外切酶活性，DNA聚合酶α和β无外切酶活性。
DNA聚合酶α用于合成引物，DNA聚合酶δ用于合成细胞核DNA，DNA聚合酶β和ε主要起修复作用，DNA聚合酶γ用于线粒体DNA的合成。
7、要说明原核生物的转录过程。
答]原核生物大肠杆菌转录过程大致可以模板的识别、转录的起始、转录的延伸和终止4个阶段。
RNA聚合酶在σ亚基引导下，识别并结合到启动子上，然后在与RNA聚合酶结合的部位，DNA双链局部被解开。
在转录的起始阶段，酶继续结合在启动子上催化合成RNA链最初2～9个核苷酸。
随后σ亚基即脱离核心酶，并离开启动子，起始阶段至此结束，转录进入延伸阶段。
在延伸阶段核心酶一直沿着DNA分子向前移动，解链区也跟着移动，新生RNA链得以延长，直至RNA聚合酶识别DNA上的终止子，转录终止，酶与RNA链离开模板。
核心酶具有基本的转录功能，对于转录的全过程都是需要的，而识别启动子和起始转录还需要σ亚基，识别转录终止信号和终止转录还需要终止因子NusA参与。
8、原核生物RNA聚合酶是如何找到启动子的？
真核生物RNA聚合酶与之相比有何异同？
[答]大肠杆菌RNA聚合酶在σ亚基引导下识别并结合到启动子上。
单独的核心酶也能与DNA结合，σ因子的存在对核心酶的构象有较大影响，极大降低了RNA聚合酶与DNA一般序列的结合常数和停留时间。
RNA聚合酶可通过扩散与DNA任意部位结合，这种结合是松散的，并且是可逆的。
全酶不断变化与DNA结合部位，直到遇上启动子序列，随即有疏松结合转变为牢固结合，并且DNA双链被局部解开。
真核生物基因组远大于原核生物，它们的RNA聚合酶也更为复杂。
真核生物RNA聚合酶主要有三类：
RNA聚合酶I转录45SrRNA前体，经转录后加工产生5.8SrRNA，18SrRNA和28SrRNA。
RNA聚合酶II转录所有的mRNA前体和大多数SnRNA。
RNA聚合酶III转录所tRNA，5SrRNA等小分子转录物。
真核生物RNA聚合酶的转录过程大体于细菌相似，所不同的是真核生物RNA聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，而需要在启动子上有转录因子和RNA聚合酶装配成活性转录复合物才能起始转录。
9、真核生物三类启动子各有何结构特点？
[答]真核生物三类启动子分别由RNA聚合酶I、II、III进行转录。
类别I启动子包括核心启动子和上游控制元件两部分，需要UBF1和SL1因子参与作用。
类别II启动子包括四类控制元件：
基本启动子、起始子、上游元件和应答元件。
识别这些元件的反式作用因子由通用转录因子、上游转录因子和可诱导的因子。
类别III启动子有两类：
上游启动子和基因内启动子，分别由装配因子和起始因子促进转录起始复合物的形成和转录。
10、细胞内至少要有几种tRNA才能识别64个密码子？
[答]在遗传密码被破译后，由于有61个密码子编码氨基酸，人们曾预测细胞内有61种tRNA，但事实上绝大多数细胞内只有50种左右，Crick因此提出了摇摆假说，并合理解释了这种情况。
根据摇摆性和61个密码子，经过仔细计算，要翻译61个密码子至少需要31种tRNA，外加1个起始tRNA，共需32种。
但是，在叶绿体和线粒体内，由于基因组很小，用到的密码子少，因此叶绿体内有30种左右tRNA，线粒体中只有24种。
11、什么是无细胞翻译系统，一个无细胞翻译系统需要哪些基本成分？
常用的无细胞翻译系统有哪些？
[答]无细胞翻译系统指保留蛋白质生物合成能力的细胞抽取物。
无细胞系统要包含以下成分：
核糖体、各种tRNA、各种氨酰-tRNA合成酶、蛋白质合成需要的起始因子和延伸因子以及终止释放因子、GTP、ATP、20种基本的氨基酸。
常见的无细胞翻译系统有：
大肠杆菌无细胞翻译系统、兔网织红细胞无细胞翻译系统、麦胚无细胞翻译系统和某些肿瘤细胞制备成的无细胞翻译系统。
12、简述原核细胞和真核生物蛋白质合成的主要区别（青岛海洋大学2001年考研题）。
[答]原核生物蛋白质合成与真核生物蛋白质合成的主要差别有：
（1）原核生物翻译与转录是偶联的，真核生物要将细胞核内转录生成的mRNA转运到细胞质才能进行蛋白质合成，因此，转录和翻不可能偶联。
（2）原核生物肽链的合成是从甲酰甲硫氨酰-tRNA开始的，真核生物的肽链合成是从甲硫氨酰-tRNA开始的。
（3）原核生物肽链合成的起始依赖于SD序列，真核生物肽链合成的起始依赖于帽子结构。
（4）原核生物的mRNA与核糖体小亚基的结合先于起始tRNA与小亚基的结合，而真核生物的起始tRNA与核糖体小亚基的结合先于mRNA与小亚基的结合。
（5）在原核生物蛋白质合成的起始阶段，不需要消耗ATP，但真核生物需要消耗ATP。
（6）参与真核生物蛋白质合成起始阶段的起始因子比原核生物复杂，释放因子则相对简单。
（7）原核生物与真核生物在密码子的偏爱性上有所不同。
（8）真核细胞的翻译后加工比原核细胞复杂。
13、在原核细胞中高效表达真核细胞的基因要注意哪些问题？
[答]要想在原核细胞中高效地表达真核生物的基因必须注意以下几点：
（1）对于含有内含子的基因不能直接从基因组中获取，可以通过人工合成的方法或者从cDNA库中获取。
（2）需要在真核生物基因的上游加入SD序列。
（3）使用原核生物的强启动子。
（4）如果人工合成某一蛋白质的基因，需要考虑原核生物对密码子的偏爱性。
（5）为了防止原核生物分解目的蛋白，可以考虑分泌表达和融合表达等方法。
（6）需要较复杂翻译后加工的蛋白质最好不用原核细胞表达。
14、论述遗传密码的特点。
[答]
（1）遗传密码为三联体：
模板从mRNA5′端的起始密码子开始，到3′端的终止密码称为开放读码框架。
在框架内每3个碱基组成1个密码子，决定1个氨基酸。
（2）遗传密码的种类：
遗传密码共64个，其中61个密码子分别代表各种氨基酸。
3个为肽链合成的终止信号。
位于5′端的AUG，除了代表甲硫蛋氨酸外，还是肽链合成的起始信号。
（3）遗传密码的连续性：
对mRNA分子上密码子的阅读方法叫读码。
正确读码是每3个相邻碱基一组，不间断地连续读下去，直到出现终止密码为止。
mRNA上碱基的插入和缺失，可导致框移突变。
（4）遗传密码的简并性：
有61个密码子代表20种氨基酸，每个密码子只代表一种氨基酸，而多数氨基酸都有2～4个密码子，这种由几个密码子编码同一氨基酸的现象称为简并性。
从密码表上可看出密码子的第3位碱基通常是简并的。
（5）遗传密码的摆动性：
指密码子与反密码子配对不遵从碱基配对规律，此不严格的配对关系称为摆动性。
如丙氨酰-tRNA反密码子的第1位碱基I可以与密码子第3位的A、C或U配对。
遗传密码的摆动性使一种tRNA可以识别几种代表同一种氨基酸的密码子。
（6）遗传密码的通用性：
从细菌到人的遗传密码都市通用的，但近年发现哺乳类动物线粒体的蛋白质合成体系中有个别例外。
如UAG不代表终止密码子，而代表色氨酸；
CUA不代表亮氨酸，而代表苏氨酸。
（7）遗传密码的防错系统：
由于遗传密码的简并性，有4个密码的氨基酸，其第三位的碱基被替换，仍编码同一种氨基酸，从遗传密码表可以看出，只要遗传密码的第二位是U，则第一位和第三位不论怎么变化，其编码的氨基酸总是疏水性的，如第二位是C，则其编码的氨基酸是非极性的或极性不带电荷的，若第二位为A或G，则编码的氨基酸R基是亲水性的，第一位是A或C，第二位是A或G，则编码的氨基酸R基是碱性的，若前两位是AG则编码的氨基酸R基是酸性的。
这些规律使某些核苷酸的替换可以不引起肽链中氨基酸的变化，或被替换的氨基酸理化性质相似。
这便是密码的防错系统。
15、一基因的编码序列中发生了一个碱基的突变，那么这个基因的表达产物在结构上、功能上可能发生哪些改变？
[答]
（1）基因的编码产物中可能有一氨基酸发生改变，突变成另外一种氨基酸；
（2）由于遗传密码的简并性虽然碱基改变，但基因的编码产物可能不变；
（3）基因的编码产物可能变短，即突变成终止密码子而终止翻译。
16、如果mRNA上的阅读框已被确定，它将只编码一种多肽的氨基酸顺序。
从一蛋白质的已知氨基酸顺序，是否能确定唯一的一种mRNA的核苷酸序列？
为什么？
[答]由于1个密码子只能编码一种氨基酸，在mRNA的开放阅读框确定后，用遗传密码可以推出其相应蛋白质的氨基酸序列。
由于mRNA是由DNA转录而来的，如果基因（DNA）编码区的序列已知，也可由此推出相应表达产物的氨基酸序列。
但是，由于除甲硫氨酸和色氨酸外的18种氨基酸均有一种以上的密码子，由蛋白质的氨基酸序列推断相应mRNA的核苷酸序列时，我们会面临多种选择。
比如，由7个氨基酸的序列推测其可能的mRNA编码区序列，若其中有5个氨基酸有2个密码，则能够与其相对应的核苷酸序列会有25种，即有32种。
17、原核生物与真核生物翻译起始阶段有何异同？
[答]相同之处：
（1）都需生成翻译起始复合物；
（2）都需多种起始因子参加；
（3）翻译起始的第一步都需核糖体的大、小亚基先分开；
（4）都需要mRNA和氨酰-tRNA结合到核糖体的小亚基上；
（5）mRNA在小亚基上就位都需一定的结构成分协助。
（6）小亚基结合mRNA和起始者tRNA后，才能与大亚基结合。
（7）都需要消耗能量。
不同之处：
（1）真核生物核糖体是80S（40S+60S）；
eIF种类多（10多种）；
起始氨酰-tRNA是met-tRNA（不需甲酰化），mRNA没有SD序列；
mRNA在小亚基上就位需5′端帽子结构和帽结合蛋白以及eIF2；
mRNA先于met-tRNA结合到小亚基上。
（2）原核生物核糖体是70S（30S+50S）；
IF种类少（3种）；
起始氨酰-tRNA是fmet-tRNA（需甲酰化）；
需SD序列与16S-tRNA配对结合，rps-1辩认识别序列；
小亚基与起始氨酰-tRNA结合后，才与mRNA结合。
18、原核生物的肽链延长需要哪三种蛋白质因子参与？
它们各自有何功能？
[答]原核生物肽链的延长反应需要三种延长因子，即EF-Tu、EF-Ts和EF-G。
EF-Tu先与GTP结合成活性状态，然后携带一个由mRNA上的密码子指导的氨酰-tRNA进入到核糖体的A部位。
EF-Tu具有高度的选择性，它能识别除fMet-外的所有氨酰-tRNA。
EF-Ts的作用是把EF-Tu从因GTP水解而形成的EF-Tu?
GDP复合物中释放出来，再与另一分子的GTP结合，重新形成EF-Tu?
GTP活性形式。
EF-G（即移位酶）在GTP的参与下，使肽基-tRNA从A部位移到P部位，使A部位空出来以便开始下一轮延长反应。
19、尽管IF-2、EF-Tu、EF-G和RF-3在蛋白质合成中的作用显着不同，然而这四种蛋白质都有一个氨基酸序列十分相似的结构域。
你估计此结构域的功能会是什么？
[答]这四种蛋白质都能够结合GTP，并且有GTPaee的活性，因而都属于G蛋白超家族的成员。
它们参与结合GTP的结构域在氨基酸序列上会有很大的相似性。
20、
（1）合成由600个氨基酸残基组成的大肠杆菌某蛋白时需水解多少个磷酸酐键？
（2）蛋白质的合成为什么需要消耗这样多的自由能？
（计算时不考虑合成氨基酸、mRNA、tRNA或核糖体所需的能量）。
[答]
（1）在蛋白质的合成中，每个氨基酸的活化伴随着两个磷酸酐键的水解。
活化反应由氨酰-tRNA合成酶催化：
氨基酸+tRNA+ATP→氨酰-tRNA+AMP+PPi，PPi+H2O→2Pi，在蛋白质合成形成起始复合物的过程中，涉及一分子GTP的磷酸酐键（GTP→GDP+Pi）被水解，在延长反应中，有两分子GTP的磷酸酐键（2GTP→2GDP+2Pi）被水解。
因此，在第一个肽键的形成中，共有7个磷酸酐键被水解。
其后每延长一个氨基酸残基涉及4个磷酸酐键的水解（包括氨基酸的活化和延长反应）。
蛋白质合成的终止涉及一分子GTP磷酸酐键的水解。
一分子的GTP在能量上相当于一分子的ATP。
因此，合成含600个残基的蛋白质总共需要消耗2400分子的ATP。
（2）因为所有的不可逆过程都伴随总熵增，当蛋白质合成时，局部的熵减只能通过输入大量的自由能来达到。
另外，为了确保氨基序列符合遗传密码的指令，肽链每延长1个氨基酸残基，都要分成多个步骤，有多种因子参与，能量消耗会因此而明显增加。
21、肽链合成后的加工修饰有哪些途径？
[答]蛋白质合成后的加工修饰内容有：
（1）肽链的剪切：
如切除N端的Met，切除信号肽，切除蛋白质前体中的特定肽段。
（2）氨基酸侧链的修饰，如：
磷酸化、糖基化、甲基化等。
（3）二硫键的形成。
（4）与辅基的结合。
23、简述干扰素抑制病毒繁殖的机制。
[答]
（1）干扰素与双链RNA可共同活化一种蛋白激酶，此激酶使真核生物起始因子eIF-2发生磷酸化，失去功能而抑制蛋白质合成。
（2）干扰素与双链RNA可共同活化2′-5′A寡核苷酸合成酶，生成产物2′-5′A。
此产物进一步活化核酸内切酶，而使mRNA降解。
24、为什么翻译能被一段与mRNA互补的序列（即反义RNA）抑制？
[答]核糖体不能翻译双链RNA。
由于互补的反义RNA同mRNA的结合形成了双链，因此使该mRNA不能被翻译。
25、在基因表达的转录水平调控中，为什么真核生物多为正调控，而原核生物多为负调控？
[答]
（1）真核生物以正调控为主的必要性与优越性如下：
a.真核生物基因组大，某一种cis-factor（顺式作用位点）出现的几率高，可与多种trans-factor（反式作用因子）结合，体现调控的灵活性。
b.真核生物的调控一般有大于或等于5组trans-factor-cis-factor参与，随机出现5组完全相同的几率小，体现调控的严谨性。
C．真核生物中特异基因表达导致细胞分化。
如果10%基因表达，即90%基因关闭，若采用负调控，则需要表达90%基因的阻遏蛋白；
若采用正调控，只需要合成10%基因的反式作用因子，这显然是经济合理的调控方式。
（2）原核生物为负调控的必要性与优越性如下：
原核生物基因组小，基因少，简单，生命繁殖快；
所以一般用一种调节蛋白调节一组功能相关的基因（即操纵子）一开俱开，一关俱关，减少不必要的环节。
即使调节蛋白失活，酶系统可照样合成，只不过有点浪费而已，而决不会使细胞因缺乏该酶系统而造成致命的后果。
26、一个基因如何产生多种不同类型的mRNA分子？
[答]一个基因产生一种以上mRNA的方式主要有两种。
第一种是：
一个原初转录物含有一个以上的多腺苷化位点，就能产生一种以上的具有不同3ˊ末端的mRNA。
第二种是：
如果一个原初转录物含有几个外显子，那么，会发生不同的剪接，就会产生多种mRNA。
此外，RNA编辑可以通过某些核苷酸的修饰，插入或缺失，产生不同类型的mRNA。
27、自然质粒通常需要改造，才能成为理想的质粒载体，请问质粒改造包括哪些基本内容？
[答]基本内容包括：
（1）删除一些非必要的区段及对宿主有不良影响的区段，减少DNA的长度，使载体具有更大的容纳外源片段的能力。
（2）插入易于选择或检测的标记。
（3）插入限制性内切核酸酶的酶切位点，便于外源基因插入到载体中的特定位置。
（4）插入一些调控元件，有利于克隆基因的表达。
（5）进行安全性能改造，限定载体的宿主范围。
28、什么是基因组文库（genomiclibrary）？
构建基因组文库涉及哪些基本过程？
它同遗传学上的基因库有什么不同？
[答]基因组文库是用基因工程的方法，人工构建的含有某一生物基因组DNA的各种片段的克隆群。
一般以改造的噬菌体DNA或粘粒作载体，包括下列过程：
（1）大片段高分子量染色体DNA的制备；
（2）体外重组连接；
（3）包装蛋白的制备；
（4）重组体的体外包装；
（5）将重组DNA导入寄主细胞；
（6）在基因组文库的构建中，由于使用的载体不同，分为噬菌体载体和粘粒载体构建基因组文库、YAC文库、BAC文库等。
基因组文库和遗传学上的基因库是完全不同的概念。
基因库（genepool）是指在进行有性生殖的某一群体中，能进行生殖的个体所含总的遗传信息。
29、举例说明基因表达的诱导与阻遏，正调控与负调控。
[答]在特定的环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，则这种基因是可诱导的。
可诱导基因在特定的环境中表达增强的过程称为诱导。
例如有DNA损伤时，修复酶基因就会在细菌内被诱导激活，使修复酶的活性增加。
相反，如果基因对环境信号应答时被抑制则这种基因是可阻遏的，可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏，例如，当培养液中色氨酸供应充分时，在细菌内编码色氨酸合成相关酶的基因表达会被抑制。
如果某种基因在没有调节蛋白存在时是表达的，加入某种调节蛋白后基因表达活性便被关闭，这样的控制为负调控。
例如，乳糖操纵子。
相反，若某种基因在没有调节蛋白存在时是关闭的，加入某种调节蛋白后基因活性就被开启，这种控制称为正调控。
例如代谢物阻遏。
30、在lac操纵子中，
（1）lac操纵基因的突变，
（2）lacI基因的突变，（3）启动子的突变将会对结构基因表达产生什么影响。
[答]
（1）在操纵基因中所发生的大多数突变都会导致阻遏蛋白同操纵基因的结合能力减弱或丧失，这将会导致结构基因的组成型表达。
（2）如果突变性阻遏蛋白与操纵基因的结合能力减弱或丧失，结构基因会组成型表达；
如果突变破坏了阻遏蛋白同乳糖和相关的化合物结合的能力，将会阻止结构基因的表达。
（3）突变会使启动子变得更强或更弱，或是增强或是减弱结构基因的表达。
31、概述原核生物基因表达调控的特点。
[答]原核基因表达调控与真核存在很多共同之处，但因原核生物没有细胞核和亚细胞结构，其基因组结构要比真核生物简单，基因表达的调控因此而比较简单。
虽然原核基因的表达也受转录起始、转录终止、翻译调控及RNA、蛋白质的稳定性等多级调控，但其表达开、关的关键机制主要发生在转录起始。
其特点包括以下3方面：
（1）σ因子决定RNA聚合酶的识别特异性：
原核生物只有一种RNA聚合酶，核心酶催化转录的延长，亚基识别特异启动序列，即不同的因子协助启动不同基因的转录。
（2）操纵子模型的普遍性：
除个别基因外，原核生物绝大数基因按功能相关性成簇地连续排列在染色体上，共同组成一个转录单位即操纵子，如乳糖操纵子等。
一个操纵子含一个启动序列及数个编码基因。
在同一个启动序列控制下，转录出多顺反子mRNA。
（3）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性：
在很多原核操纵子系统，特异的阻遏蛋白是控制启动序列活性的重要因素。
当阻遏蛋白与操纵基因结合或解离时，结构基因的转录被阻遏或去阻遏。
32、概述真核生物基因组的特点。
[答]
（1）基因组结构庞大：
哺乳动物基因组DNA由约bp的核苷酸组成。
大约有3万个左右的基因，90%以上的DNA不为蛋白质编码。
真核细胞DNA与组蛋白结合形成复杂的染色质结构，基因表达调控机制更加复杂。
（2）单顺反子：
真核基因转录产物为单顺反子，即一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链。
许多蛋白质由几条不同的多肽链组成，因此存在多个基因的协调表达。
（3）重复序列：
重复序列在真核DNA中普遍存在，重复序列长短不一，短的在10个核苷酸以下，长的达数百，乃至上千个核苷酸。
据重复频率不同分为高度重复序列、中度重复序列及单拷贝序列。
（4）基因的不连续性：
结构基因的两侧有不被转录的非编码序列，往往是基因表达的调控区。
在编码基因内部有一些不为蛋白质编码的间隔序列，称内含子，而编码序列称外显子，因此真核基因是不连续的。
33、简答真核生物基因表达的调控方式。
[答]
（1）DNA水平的调控：
a.基因丢失，即DNA片段或部分染色体的丢失，如蛔虫胚胎发育过程有27%的DNA丢失。
b.基因扩增，即特定基因在特定阶段的选择性扩增，如非洲爪蟾卵母细胞中的rDNA是体细胞的4000倍。
c.DNA序列的重排，如哺乳动物免疫球蛋白各编码区的连接。
d.染色质结构的变化，通过异染色质关闭某些基因的表达。
e.DNA的修饰，如DNA的甲基化关闭某些基因的活性。
（2）转录水平的调控。
a.染色质的活化，如核小体结构的解开、非组蛋白的作用等。
b.转录因子的作用，转录因子与RNA聚合酶及特定的DNA序列（启动子、增强子）相互作用实现对转录的调控。
（3）转录后水平的调控。
a.mRNA前体的加工，如5′端加帽、3′端加尾、拼接、修饰、编辑等。
B.mRNA的选择性拼接，如抗体基因的选择性拼接。
（4）翻译水平的调控。
a.控制mRNA的稳定性，如5′端的帽子结构、3′端polyA尾巴和mRNA与蛋白质的结合有利于mRNA的稳定。
b.反义RNA的作用，反义
升级会员 