中南大学博士分子生物学试题与答案.docx
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中南大学博士分子生物学试题与答案
2013年中南大学博士分子生物学
一、名词解释
1.structuregene:
结构基因：
是决定合成某一种蛋白质或RNA分子结构相应的一段DNA。
结构基因的功能是把携带的遗传信息转录给mRNA（信使核糖核酸）,再以mRNA为模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白质或RNA。
2.reversetranscriptase：
反转录酶（Reversetranscripatase）是以RNA为模板指导三磷酸脱氧核苷酸合成互补DNA（cDNA）的酶。
3.polycistron：
在原核细胞中，通常是几种不同的mRNA连在一起，相互之间由一段短的不编码蛋白质的间隔序列所隔开，这种mRNA叫做多顺反子mRNA。
单顺反子（monocistron）：
真核基因转录产物为单顺反子，即一个基因编码一条多肽链或RNA链，每个基因转录有各自的调节元件。
4.untranslatedregion：
非翻译区在分子遗传学中，是指任意一个位于mRNA链编码序列两端的片段。
5.directionalcloning：
定向克隆是指对外源DNA及载体均用两种不同的限制酶消化，再将二者用DNA连接酶连接起来的方法，该法可以使外源DNA以固定的方向插入到载体中，亦可避免载体的自身环化。
6.real-timefluorescentPCR：
实时荧光定量PCR它是通过荧光染料或荧光标记的特异性的探针，对PCR产物进行标记跟踪，实时在线监控反应过程，结合相应的软件可以对产物进行分析，计算待测样品模板的初始浓度。
7.template：
DNA在转录的时候为不对称转录，其中的一条链为转录的模板链，另一条为编码链，模板链将DNA上的信息传递到子代DNA或者mRNA中，以维持生物的生长和基因的表达。
8.competentcell感受态细胞：
理化方法诱导细胞，使其处于最适摄取和容纳外来DNA的生理状态。
受体细胞经过一些特殊方法（如：
CaCl2，RuCl等化学试剂法）的处理后，细胞膜的通透性发生变化，成为能容许多有外源DNA的载体分子通过的感受态细胞。
9.α-complementary：
α-互补是指lacZ基因上缺失近操纵基因区段的突变体与带有完整的近操纵基因区段的β-半乳糖苷酶（β-galactosidase，由1024个氨基酸组成）阴性的突变体之间实现互补。
α-互补是基于在两个不同的缺陷β-半乳糖苷酶之间可实现功能互补而建立的。
大肠杆菌的乳糖lac操纵子中的lacZ基因编码β-半乳糖苷酶，如果lacZ基因发生突变，则不能合成有活性的β-半乳糖苷酶。
例如，lacZ△M15基因是缺失了编码β-半乳糖苷酶中第11-41个氨基酸的lacZ基因，无酶学活性。
对于只编码N-端140个氨基酸的lacZ基因（称为lacZ'），其产物也没有酶学活性。
但这两个无酶学活性的产物混合在一起时，可恢复β-半乳糖苷酶的活性，实现基因互补。
10.exon：
外显子（expressedregion）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。
外显子是最后出现在成熟RNA中的基因序列，又称表达序列。
11.DNAmethylation：
DNA甲基化是指生物体在DNA甲基转移酶（DNAmethyltransferase，DNMT）的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）为甲基供体,将甲基转移到特定的碱基上的过程。
DNA甲基化可以发生在腺嘌呤的N-6位、胞嘧啶的N-4位、鸟嘌呤的N-7位或胞嘧啶的C-5位等。
但在哺乳动物,DNA甲基化主要发生在5’-CpG-3’的C上.生成5-甲基胞嘧啶（5mC）。
12.micro-satelliteDNA：
微卫星DNA：
重复单位序列最短，只有2～6bp，串联成簇，长度50～100bp，又称为短串联重复序列（ShortTandemRepeatSTR）。
广泛分布于基因组中。
13.singlenucleotidepolymorphism,SNP：
单核苷酸多态性主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。
14.BLAST:
BLAST（BasicLocalAlignmentSearchTool）是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似性比较的分析工具。
BLAST程序能迅速与公开数据库进行相似性序列比较。
BLAST结果中的得分是对一种对相似性的统计说明。
15.epigenetics：
表征遗传学研究的是在不改变DNA序列的前提下，通过某些机制引起可遗传的基因表达或细胞表现型的变化。
表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNAmethylation），基因组印记（genomicimprinting），母体效应（maternaleffects），基因沉默（genesilencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNAediting）等。
16.reportergene：
报告基因是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因，也就是说，是一个其表达产物非常容易被鉴定的基因。
17.SDS-PAGE:
聚丙烯酰胺凝胶电泳以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的一种常用电泳技术。
用于分离蛋白质和寡核苷酸。
18.genetherapy:
基因治疗（genetherapy）是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的。
也包括转基因等方面的技术应用。
也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中，使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。
19.transfection：
转染指真核细胞由于外源DNA掺入而获得新的遗传标志的过程。
常规转染技术可分为瞬时转染和稳定转染（永久转染）两大类。
20.functionalproteomics：
蛋白质组学本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代等过程的整体而全面的认识
二、问答题
1.从多个层次论述真核基因的表达调控
2.southern印迹杂交、northern印迹杂交及western免疫印迹彼此之间有哪些不同
是将存在于凝胶中的DNA分子转移（印渍）于固定化介质上并加以检测分析的技术。
Southern印迹杂交的基本方法是将DNA标本用限制性切酶消化后，经琼脂糖凝胶电泳分离各酶解片段，然后经碱变性，Tris缓冲液中和和高盐下通过毛吸作用将DNA从凝胶中转印至硝酸纤维素膜上、烘干固定后即可用于杂交。
附着在滤膜上的DNA与32P标记的探针杂交，利用放射自显影术确立探针互补的每一条DNA带的位置，从而可以确定在众多消化产物中含某一特定序列的DNA片段的位置和大小。
利用Southern印迹法可进行克隆基因的酶切图谱分析、基因组基因的定性及定量分析、基因突变分析及限制性片段长度多态性分析（RFLP）等。
Northern印迹杂交是一种将RNA从琼脂糖凝胶中转印到硝酸纤维素膜上的方法。
Northern印迹杂交的RNA吸印与Southern印迹杂交的DNA吸印方法类似，只是在进样前用甲基氧化汞、乙二醛或甲醛使RNA变性，而不用NaOH，因为它会水解RNA的2’-羟基基团。
RNA变性后有利于在转印过程中与硝酸纤维素膜结合，它同样可在高盐中进行转印，但在烘烤前与膜结合得并不牢固，所以在转印后不能用低盐缓冲液洗膜，否则RNA会被洗脱。
在胶中不能加EB，因它为影响RNA与硝酸纤维素膜的结合，为测定片段大小，可在同一块胶上加标记物一同电泳，之后将标记物胶切下，上色、照像。
样品胶则进行Northern转印，标记物胶上色的方法是在暗室中将其浸在含5μg/mlEB的0.1mol/L醋酸铵中10min，在水中就可脱色。
在紫外光下用一次成像相机拍照时，上色的RNA胶要尽可能少接触紫外光，若接触太多或白炽灯下暴露过久，会使RNA信号降低。
从琼脂糖凝胶中分离功能完整的mR－NA时，甲基氢氧化汞是一种强力、可逆变性剂，但是有毒，因而许多人喜用甲醛作为变性剂。
所有操作均应避免RNase的污染。
Western免疫印迹是将蛋白质转移到膜上，然后利用抗体进行检测。
对已知表达蛋白，可用相应抗体作为一抗进行检测，对新基因的表达产物，可通过融合部分的抗体检测。
经过PAGE分离的蛋白质样品，转移到固相载体（例如硝酸纤维素薄膜）上，固相载体以非共价键形式吸附蛋白质，且能保持电泳分离的多肽类型及其生物学活性不变。
以固相载体上的蛋白质或多肽作为抗原，与对应的抗体起免疫反应，再与酶或同位素标记的第二抗体起反应，经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的特异性目的基因表达的蛋白成分。
该技术也广泛应用于检测蛋白水平的表达。
3.限制性核酸切酶及其特点
限制性核酸切酶是可以识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类切酶，简称限制酶。
第一型限制酶。
同时具有修饰（modification）及认知切割（restriction）的作用；另有认知（recognize）DNA上特定碱基序列的能力，通常其切割位（cleavagesite）距离认知位（recognitionsite）可达数千个碱基之远。
例如：
EcoB、EcoK。
第二型限制酶。
只具有认知切割的作用，修饰作用由其他酶进行。
所认知的位置多为短的回文序列（palindromesequence）；所剪切的碱基序列通常即为所认知的序列。
是遗传工程上，实用性较高的限制酶种类。
例如：
EcoRI、HindⅢ。
第三型限制酶。
与第一型限制酶类似，同时具有修饰及认知切割的作用。
可认知短的不对称序列，切割位与认知序列约距24-26个碱基对。
例如：
HinfⅢ。
4.反义RNA、RNA干扰及核酶三种基因干预方法的差异
反义RNA是指与mRNA互补的RNA分子，也包括与其它RNA互补的RNA分子。
由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合,即抑制了该mRNA的翻译。
通过反义RNA控制mRNA的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式。
RNA干扰（RNAinterference,RNAi）是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-strandedRNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。
由双链RNA（doublestrandedRNAs，dsRNAs）引发的植物RNA沉默，主要有转录水平的基因沉默（TGS）和转录后水平的基因沉默（PTGS）两类:
TGS是指由于DNA修饰或染色体异染色质化等原因使基因不能正常转录。
PTGS是启动了细胞质靶mRNA序列特异性的降解机制。
有时转基因会同时导致TGS和PTGS。
外源dsRNA进入细胞后产生的小分子干扰RNA（smallinterferingRNA,siRNA）的反义链和多种核酸酶形成了沉默复合物（RNA-inducedsilencingcomplex，RISC），RISC具有结合和切割mRNA的作用而介导RNA干扰的过程。
RNAi具有特异性和高效性。
核酶描述具有催化活性的RNA,即化学本质是核糖核酸（RNA）,却具有酶的催化功能。
核酶的作用底物可以是不同的分子,有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。
与一般的反义RNA相比，核酶具有较稳定的空间结构，不易受到RNA酶的攻击。
更重要的是，核酶在切断mRNA后，又可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其它的mRNA分子。
核酶的作用原理为核酶的特异性序列通过互补碱基对形成识别并结合特异性靶RNA，根据这一特性可以人工设计针对某一RNA的核酶分子，破坏病毒转录产物而对机体无害，将针对多个位点的核酶序列串连成一个多靶位核酶分子可以大大提高切割效率，达到治疗目的。
因为其独特的优点：
（1）序列特异性；
（2）不编码蛋白质，无免疫原性；（3）可以重复使用。
5.试述基因突变的不同遗传学效应
2012年中南大学博士分子生物学
一、问答题
1.什么是基因定点诱变技术？
举例说明基因定点诱变技术的应用
是在体外特异性地取代、插入或缺失DNA序列中任何一个特定碱基的技术,包括盒式取代诱变、寡核苷酸引物诱变及PCR定点诱变等。
2.什么是重组DNA技术？
简述重组DNA技术的基本过程
重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体），使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
3.简述逆转录病毒载体的基本结构特点及其在基因治疗中的应用
4.与传统医学诊断方法相比，基因诊断有哪些特点和优势
第一，特异性高。
通过选用特异性高的分子探针作为工具，有针对性的检测组织和分化阶段特异表达基因的差异情况。
第二，灵敏度高。
通过pcr的扩增放大，将检测的信号不断放大，即使是很微量的样品也能得出很精确的结果。
第三，适应性强，诊断围广。
不管是外源基因还是源基因，都能够得到检测，应用的围很广。
第四，稳定性和重复性好。
基因诊断不会因为患者的某些生理或者其他变化而影响结果，因为遗传物质的稳定性决定。
第五，早期诊断性。
只要外源基因进入或者基因发生变化，不管处于何种时期，都可以有效诊断，如对胎儿的基因诊断预防遗传病的发生。
第六，快速经济。
现在已经有大批的检测试剂盒被出售，种类在不断的增加，价格也在相应的降低，普通百姓也可以负担得起。
5.什么是自杀基因？
简述自杀基因系统在基因治疗中的作用原理
自杀基因（suicidegene），是指将某些病毒或细菌的基因导入靶细胞中，其表达的酶可催化无毒的药物前体转变为细胞毒物质，从而导致携带该基因的受体细胞被杀死，此类基因称为自杀基因。
应用自杀基因常用来治疗肿瘤和感染性疾病。
例如将在肝癌细胞中可表达AF基因的调控区与水痘一带状疮疹病毒中的胸苷激酶（VZV-TK）基因进行重组，构建逆转录病毒载体导入体，TK基因只在肝癌细胞中表达，产生的TK可催化6-甲基嘌呤阿拉伯糖核苷磷酸化产生araAMP，进一步磷酸化形成细胞毒物质araATP，杀死肝癌细胞。
目前在基因治疗中常用的自杀基因系统有tk-GCV系统、CD-5-FC系统等。
二、名词解释
1.semi-convervativeduplication半保留复制：
一种双链脱氧核糖核酸（DNA）的复制模型，其中亲代双链分离后，每条单链均作为新链合成的模板。
因此，复制完成时将有两个子代DNA分子，每个分子的核苷酸序列均与亲代分子相同。
子代DNA分子中，一条链来自亲代，另一条链为新合成的链。
2.monocistron单顺反子
3.reversetranscriptase
4.ribozyme核酶是具有催化功能的RNA分子，是生物催化剂，可降解特异的mRNA序列。
5.geneexpressionprofile基因表达谱：
指通过构建处于某一特定状态下的细胞或组织的非偏性cDNA文库，大规模cDNA测序,收集cDNA序列片段、定性、定量分析其mRNA群体组成，从而描绘该特定细胞或组织在特定状态下的基因表达种类和丰度信息，这样编制成的数据表就称为基因表达谱。
6.geneaugmentation基因增强是指将正常功能的基因转移到有基因缺陷或基因丢失的细胞中以表达正常产物，从而弥补缺陷基因的功能，是基因治疗的一种方式。
7.site-directedintegration基因定点整合技术又称为基因打靶，是指构建含有同源序列的片段的整合载体，通过各种转化方法，使外源序列与靶序列之间发生同源重组，从而将靶序列定点破坏，通过一系列筛选手段，最终得到定向转化的细胞。
8.frame-shiftmutation在正常的DNA分子中，某位点插入或者缺失的碱基数目为非3的倍数，造成该点之后的蛋白质三联体密码子阅读框发生改变，从而使一系列基因编码序列产生移位错误的改变，这种现象被称为移码突变。
9.siRNA是一种小RNA分子（21-25核苷酸），由Dicer（RNAaseⅢ家族中对双链RNA具有特异性的酶）加工而成。
SiRNA是siRISC的主要成员，激发与之互补的目标mRNA的沉默。
10.zincfinger是由一个含有大约30个氨基酸的环和一个与环上的4个Cys或2个Cys和2个His配位的Zn2+构成，形成的结构像手指状。
锌指是一种常出现在DNA结合蛋白质中的一种结构基元。
11.klenowfragment又名DNA聚合酶I大片段（克列诺片段，Klenowfragment，或称克列诺酶，Klenowenzyme）：
E.coliDNA聚合酶Ⅰ经胰蛋白酶或枯草杆菌蛋白酶部分水解生成的C末端605个氨基酸残基片段。
该片段保留了DNA聚合酶I的5ˊ-3ˊ聚合酶和3ˊ-5ˊ外切酶活性，但缺少完整酶的5ˊ-3ˊ外切酶活性。
它可用于填补DNA单链末端成为双链。
12.CpGislandCpG岛（CpGisland）：
CpG双核苷酸在人类基因组中的分布很不均一，而在基因组的某些区段，CpG保持或高于正常概率，这些区段被称作CpG岛,在哺乳动物基因组中的1~2kb的DNA片段，它富含非甲基化的CpG双倍体。
CpG岛主要位于基因的启动子（promotor）和第一外显子区域，约有60%以上基因的启动子含有CpG岛。
13.multiplecloningsite为人工合成的一段DNA序列，其中含有多个限制切酶识别位点，可插入质粒等载体序列上形成多克隆位点，从而为外源DNA提供多种可插入的位置或插入方案。
14.transposon转座因子或转座子是一类在很多后生动物中（包括线虫、昆虫和人）发现的可移动的遗传因子。
一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座。
这段序列称跳跃基因或转座子，可分插入序列（Is因子），转座（Tn），转座phage。
15.palindrome回文结构序列是一种旋转对称结构，在轴的两侧序列相同而反向。
当然这两个反向重复序列不一定是连续的。
短的回文结构可能是一种特别的信号，如限制性切酶的识别序列。
16.humangenomeproject人类基因组计划是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程。
其宗旨在于测定组成人类染色体（指单倍体）中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。
17.genefamily基因家族，是来源于同一个祖先，由一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因，它们在结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物，同一家族基因可以紧密排列在一起，形成一个基因簇。
18.Dicer该酶是一种核糖核酸切酶，属于RNaseIII家族中特异识别双链RNA的一员，它能以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导入或者由转基因，病毒感染等各种方式引入的双链RNA，切割将RNA降解为19-21bp的双链RNAs（dsRNAs），每个片段的3’端都有2个碱基突出。
19.TATAboxTATA框是构成真核生物启动子的元件之一。
其一致顺序为TATAATAAT。
它约在多数真核生物基因转录起始点上游约-30bp（-25~-32bp）处，基本上由A-T碱基对组成，是决定基因转录始的选择，为RNA聚合酶的结合处之一，RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。
20.trans-actingfactor是指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。
有时也称转录因子。
21.pseudogene假基因具有与功能基因相似的序列，但由于有许多突变以致失去了原有的功能，所以假基因是没有功能的基因，常用ψ表示。
22.homologousrecombination同源重组是指发生在非姐妹染色单体（sisterchromatin）之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之的重新组合。
23.proto-oncogene癌基因又名转化基因，是人类或其他动物细胞（以及致癌病毒）固有的一类基因，它们一旦活化便能促使人或动物的正常细胞发生癌变。
24.VNTR数目可变串联重复序列（VariableNumberofTandemRepeats，VNTR）数目可变串联重复序列又称小卫星DNA（MinisatelliteDNA），是一种重复DNA小序列，为10到几百核苷酸，拷贝数10-1000不等。
VNTR基本原理与RFLP大致相同，只是对限制性切酶和DNA探针有特殊要求：
（1）限制性切酶的酶切位点必须不在重复序列中，以保证小卫星或微卫星序列的完整性。
（2）切酶在基因组的其他部位有较多酶切位点，则可使卫星序列所在片段含有较少无关序列，通过电泳可充分显示不同长度重复序列片段的多态性。
（3）分子杂交所用DNA探针核苷酸序列必须是小卫星序列或微卫星序列，通过分子杂交和放射自显影后，就可一次性检测到众多小卫星或微卫星位点，得到个体特异性的DNA指纹图谱。
小卫星标记的多态信息含量较高，在17-19之间。
缺点是数量有限，而且在基因组上分布不均匀，这就极大限制其在基因定位中的应用。
VNTR也存在实验操作繁琐、检测时间长、成本高的缺点。
25.splitgene真核生物结构基因，由若干个编码序列和非编码序列互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码序列再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
2011年中南大学博士分子生物学
一、问答题
1.什么是RNAi？
简述RNAi技术的原理及其应用前景
2.什么是基因定点诱变技术？
举例说明基因定点诱变技术在蛋白质工程的应用
3.什么是选择性剪接？
简述选择性剪接的生物学意义
选择性剪接（也叫可变剪接）是指从一个mRNA前体过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程，而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性，或者，在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致不同的表型。
4.简述逆转录病毒的生活周期及逆转录病毒载体在基因治疗中的应用原理
5.什么是Alu序列？
简述Alu序列的基本特征及其应用
二、名词解释
1.同工异源酶
2.nestedPCR巢式PCR是一种变异的聚合酶链反应（PCR），使用两对PCR引物扩增完整的片段。
第一对PCR引物扩增片段和普通PCR相似。
第二对引物称为巢式引物（因为他们在第一次PCR扩增片段的部）结合在第一次PCR产物部，使得第二次PCR扩增片段短于第一次扩增。
3.reversetranscriptase
4.ribozyme
5.双脱氧末端终止法（ChainTerminationMethod）。
Sanger法是根据核苷酸在某一固定的点开始，随机在某一个特定的碱基处终止，并且在每个碱基后面进行荧光标记，产生以A、T、C、G结束的四组不同长度的一系列核苷酸，然后在尿素变性的PAGE胶上电泳进行检测，从而获得可见的DNA碱基序列。
6.泛素化：
是指泛素（一类低分子量的蛋白质）分子在一系列特殊的酶作用下，将细胞的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异性修饰的过程。
7.site-directedintergration
8.SNP单核苷酸多态性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）,主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。
9.klenowfragment
10.CpGisland
11.siRNA
12.微卫星DNA
13.操纵子学说
14.
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