分子生物学复习题

分子生物学复习题

第一章

1、蛋白质的三维结构称为构象(conformation)，指的是蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布，并不涉及共价键的断裂和生成所发生的变化。

2、维持和稳定蛋白质高级结构的因素有共价键(二硫键)和次级键，次级键有4种类型，即离子键、氢键、疏水性相互作用和范德瓦力。

3、蛋白质的二级结构是指肽链中局部肽段的构象，它们是完整肽链构象(三级结构)的结构单元，是蛋白质复杂的立体结构的基础，因此二级结构也可以称为构象单元。α螺旋、β折叠是常见的二级结构。

4、一些肽段有形成α螺旋和β折叠两种构象的可能性(或形成势)，这类肽段被称为两可肽。

5、两个或几个二级结构单元被连接肽段连接起来，进一步组合成有特殊几何排列的局域立体结构，称为超二级结构（介于二、三级结构间）。超二级结构的基本组织形式有αα，βαβ和ββ等3类

6、蛋白质家族(f amily) ：一类蛋白质的一级结构有30％以上同源性，或一级结构同源性很低，但它们的结构和功能相似，它们也属于同一家族。例如球蛋白的氨基酸序列相差很大，但属于同一家族。超家族(superfamily)：有些蛋白质家族之间，一级结构序列的同源性较低，但在许多情况下，它们的结构和功能存在一定的相似性。这表明它们可能存在共同的进化起源。这些蛋白质家族属于同一超家族。

7、结构域是一个连贯的三维结构，是可互换并且半独立的功能单位，在真核细胞中由一个外显子编码，由至少40个以上多至200个残基构成最小、最紧密也最稳定的结构，作为结构和功能单位，会重复出现在同一蛋白质或不同蛋白质中。

8、蛋白质一级结构所提供的信息有哪些？α螺旋、β折叠各自的特点？

第二章

1、DNA是由脱氧核糖核苷酸组成的长链多聚物，是遗传物质。具有下列基本特性：①具有稳定的结构，能进行复制，特定的结构能传递给子代；②携带生命的遗传信息，以决定生命的产生、生长和发育；③能产生遗传的变异，使进化永不枯竭。

2、DNA链的方向总是理解为从5'—P端到3'—OH端。DNA的一级结构实际上就是DNA分子内碱基的排列顺序。

3、DNA是双螺旋结构：主链由脱氧核糖和磷酸基团以3'，5'—磷酸二酯键交互连接构成的，在双螺旋的外侧，碱基在内侧，碱基必须配对。一条链绕着另一条链旋转、盘绕，一条链上的嘌呤与另一条链上的嘧啶相互配对，嘌呤与嘧啶以氢键保持在一起。

4、双螺旋DNA熔解成单链的现象称为DNA变性。已经变性的DNA在一定条件下重新恢复双链的过程称为复性。

5、染色质是以双链DNA为骨架，与组蛋白(histon)、非组蛋白(non-histon)以及少量的各种RNA 和组蛋白的组成非常稳定，非组蛋白和DNA等共同组成丝状结构。在染色质中，RNA．

随细胞生理状态不同而有变化。

6、常染色质是在细胞间期核内染色体折叠压缩程度较低，处于伸展状态，碱性染性着色较浅而均匀的那些染色质。主要是单一拷贝和中度重复序列。异染色质是在细胞间期核内染色质压缩程度较高，处于凝集状态，碱性染料着色较深的部分。

7、核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位，是DNA和蛋白质构成的紧密结构形式。

8、RNA的种类及其各自的特点？

第三章基因和基因组

1、基因被定义为转录功能单位，是编码一种可扩散产物的一段DNA序列，其产物可以是蛋白质或RNA。一个完整的基因应该由两部分组成，即编码区和调控区。

2、基因组是一种生物染色体内全部遗传物质的总和，包括构成基因和基因之间区域的所有DNA。所谓总和，还应该指该物种的不同DNA功能区域在DNA分子上结构分布和排列的情况。基因组以及基因一般以DNA的长度和序列表示。

3、病毒基因组的结构特点：

（１）与细菌相比较，病毒的基因组很小，所含遗传信息量较小，只能编码少数的蛋白质。（２）病毒基因组由DNA或RNA组成。核酸的结构可以是单链或双链、闭合环状或线状分子。（３）常有基因重叠现象，即同一DNA分子序列可以编码2种或3种蛋白质分子。

4、细菌基因组的一般特点

1）基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。但现发现有越来越多的线形基因组。2）只有一个复制起始点。3）有操纵子的结构。数个相关（参与一个生化过程）的结构基因串联在一起，受同一调控区调节，合成多顺反子mRNA。4）编码蛋白质的结构基因是单拷贝的，但rRNA基因往往是多拷贝的。5）非编码的DNA所占比例少，类似病毒基因组。6）基因组DNA具有多种调控区，如复制起始区、复制终止区、转录启动子、转录终止区等特殊序列。7）与真核生物类似，具有可移动的DNA序列。

5、真核生物基因组特点

2bp（）基因组的分子量大。低等真核生物大约10-10bp,而高等真核生物为5×10-101（）10887）

3有很多复制起始点。（真核生物细胞往往有很多染色体，一般呈线状。每个染色体DNA和组蛋白外，染色质内除了含有DNA细胞核DNA与蛋白质稳定地结合成染色质的复杂结构。）由于存在核膜，细胞被分隔成细胞核和细胞质，因此，在基因表4还有大量非组蛋白。（５）基因组的大量序列是非编达中，转录和翻译在时间和空间上是分隔的，不偶联的。（）真核生物的蛋白质基因往往是单拷贝存在，转录产物是单码序列，有大量重复序列。（ 6）绝大多数真核生物基因含有内含子，（序列。87顺反子mRNA。（）存在一些可移动的DNA）真核生物基因内部也可能含有大量的重复序列。（因而基因编码区是不连续的。9：一组功能类似、结构具有同源性的基因称为基因家族。基因家族的分类有多种方6、基因家族基因家族，但基因之间的间rRNA式。基因家族各成员在结构上非常类似，具有保守性，如基因、5S rRNA隔区可以有很大的长度差异和序列差异。重要的基因家族：基因家族、rRNA。组蛋白基因家族、珠蛋白基因家族、生长激素基因家族、超基因．

7、超基因(supergene)是指一组由多基因和单基因组成的更大的基因家族。在高等真核细胞中，一个基因簇内含有数百个功能相关的基因，它们可能是由基因扩增后结构上轻微变化而产生的，这些基因的结构有程度不等的同源性，功能上仍保持原始基因的基本功能，或者进化成具有相关而不同的新功能，这样的一簇基因称为超基因家族。有免疫球蛋白超基因家族、核受体超基因家族、细胞因子超基因家族等。

8、在初始转录产物hnRNA加工产生成熟的mRNA时，被切除的非编码序列称为内含子(intron)。在成熟的mRNA或蛋白质中存在的序列称为外显子(exon)。基因的不连续性是真核生物基因所特有的，但不是所有真核生物基因都一定具有这种不连续性。

9、内含子的功能：(1)含有可阅读框架(ORF)，内含子的ORF可能编码酶或蛋白质，其中包括逆转录酶、成熟酶。 (2)含有各种剪接信号码，内含子编码的成熟酶直接参与内含子本身的剪接功能。(3)对基因表达有影响，内含子对基因表达在多个水平上施加影响。内含子中的增强子序列增加了基因转录的起始反应。

10、人类基因组计划(human genomic project，HGP)的总体目标是要完成人类全部24条染色体

3×109bp序列的分析。具体包括：①人类基因组作图(遗传学图谱、物理图谱) 。②对基因组DNA 进行切割和克隆。③测定基因组的全部DNA序列。④基因的鉴定。⑤信息系统的建立、信息的储存和处理以及相应软件的开发。

11、结构基因组学(structual genomics) 以全基因组测序为目标的基因结构研究，阐述基因组中基因的位置和结构，为基因功能的研究奠定基础。

12、功能基因组学(functional genomics)是利用结构基因组学提供的信息，以大规模实验方法及统计与计算机分析，全面系统地分析全部基因的功能。

13、蛋白质组(proteome)是一个基因组在特定细胞内所表达的蛋白质。对于一种生物来说，它的基组DNA基本上是恒定的，但蛋白质组是动态的。也就是不同组织的细胞中蛋白质组是不同的，在同一细胞的不同生长状态、病理状态下也是不一样的。蛋白质组只指某一特定时间内的蛋白质集合体。

14、生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象，组织和分析呈指数增长的生物学数据的一门学科。生物信息学位于生物、计算机、数学等多个领域的交叉点上，其研究目标是揭示“基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律”。生物信息学包含了基因组信息学、蛋白质结构模拟和药物设计等3个组成部分。目前的研究包括下面几个方面：

①相关信息的收集、储存、管理与提供。

②新基因的发现和鉴定。③非编码区的信息结构分析。

④大规模基因功能表达谱的分析。

⑤蛋白质分子空间结构预测、模拟和分子设计。

⑥药物开发。

第四章生物大分子的相互作用

这种特异性的、可逆解离地形成复合物的能力是生命活动的基础，生物大分子之间特异性地、、1．可逆的相互作用被称为生物分子的识别。

2、参与大分子相互作用的非共价键类型 (1)疏水性相互作用，(2)范德瓦力，(3)氢键，(4)静电相互作用。

3、参与蛋白质相互作用的结构域有：BRCT(breast cancer susceptibility gene C terminus)结构域、Lim结构域、SH3结构域、SH2结构域、Bromo结构域、POZ结构域、WW结构域、锚蛋白重复序列(ankyrin repeat，ANK)的结构域、PH结构域、环指结构域(ring finger domain)。

4、蛋白质与RNA的识别以“间接读出”(indirect readout)机制为主。所有的RNA结构，包括线状序列、发夹、膨泡、内环、假结、双螺旋等都可以作为蛋白质专一性识别的靶结构。

5、各种DNA结合蛋白，特别是转录因子(transcription factors)都含有与DNA相互作用的区域，称为DNA结合结构域(DNA-binding domain)，简称结合域。

6、对基因进行调节、控制的蛋白质，如各种普遍性(或基础)转录因子、基因调控因子，相对于作用于它的靶位点DNA序列而言，广义地称为反式作用因子(trans-acting factors)。

7、锌指结构蛋白质是自然界中广泛分布的一类含锌蛋白质，构成了一个超家族。锌指结构家族蛋白，以其形状和结合锌的复杂性，特别是锌指四面体结构，可以分为C2H2，C4和C6等几种类型。

8、亮氨酸周期重复不在于形成一个疏水面，而在于两个蛋白质的两个α螺旋之间，依靠亮氨酸周期性侧链交错相插，螺旋靠拢，在疏水作用之下形成一个稳定的非共价结合的拉链结构，即所谓的亮氨酸拉链(leucine zipper)。

第五章基因工程原理

1、基本概念

（1）基因工程：是用酶学方法，把天然的或人工合成的、同源或异源的DNA片段与具有复制能力的载体分子（如质粒、噬菌体、病毒等）形成重组DNA分子，再导入不具有这种重组分子的宿主细胞内，进行持久而稳定的复制、表达，使宿主细胞产生外源DNA或其蛋白质分子。

（2）基因组DNA文库（P157）：是某一生物体的染色体全部DNA序列被随机切割成适当大小的片段后，插入到载体内构成的DNA文库。

（3）cDNA基因文库（P160）：一群含有重组DNA的细菌，质粒或噬菌体的克隆，来自某细胞类型全部的mRNA。

（4）扣除文库（P163）：将两重不同组织来源的mRNA进行比较，用扣除杂交排除相同部分，即共同表达的那部分mRNA，选出剩余有差异的、特异表达的mRNA，构建成cDNA文库，称为cDNA 扣除文库。

（5）分子杂交（P171）：指具有一定同源性的两条核酸单链在一定条件下（适宜的温度和离子强度）可按碱基配对的原则退火形成双链的过程。

（6）PCR技术原理：PCR技术是利用两种寡核苷酸引物，分别与双链DNA片段的两端互补，形聚合酶反应中的模板和引物的关系。DNA成．

（7）物理图谱：DNA片段上限制性内切酶酶切位点的图谱，表示各种限制性内切酶识别位点在DNA序列上的线性排列。

（8）Southern杂交：用于检测DNA片段混合物中存在特定序列的技术。又称Southern印迹。检验的目的DNA通常用一种或一种以上的限制性内切酶酶切，得到各种特定长度的片段，在凝胶电泳中依长度分成条带，DNA片段原位地转移到NC膜或尼龙膜上。然后，膜上的DNA片段与标记的探针DNA进行杂交，已杂交的DNA片段可通过标记的探针进行放射性或显色反应定位。（9）Northern杂交（P156）：从真核生物的特定组织或发育阶段的细胞分离出全部RNA或mRNA，用变性凝胶电泳分离后转移到NC膜上。用变性的探针DNA对NC膜上的RNA进行杂交。从显影或显色反应判断阳性杂交的存在。

（10）亚克隆（P156）：当载体中插入的外源DNA片段太大，难以作某些操作或分析时，需要对该克隆片段作些再切割，将大的DNA片段酶切成较小的片段，然后再与另外的新载体重组，并进行转化程序，这个过程称为亚克隆。

2、思考题

（1）、PCR技术原理的是什么？179

答：PCR技术是利用两种寡核苷酸引物，分别与双链DNA片段的两端互补，形成DNA聚合酶反应中的模板和引物的关系，这是PCR技术的核心。PCR聚合酶反应体系的一些重要条件包括：模板、一对寡核苷酸引物、4种底物dNTP和Tap DNA聚合酶。反应分为3步：双链模板DNA变性、退火和链的延伸。

（2）基因工程中工具酶的种类？ P141

答：限制性内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、逆转录酶、RNA聚合酶。

（3）DNA聚合酶的特点？ P142

答：①需要提供合成模板；

②不能起始新的DNA链，必须要有引物提供3'－OH；

③合成的方向都是5'→3';

④除聚合DNA外还有其它功能;

⑤以脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)为前体催化合成DNA。

（4）熟悉基因工程的载体的种类和特点？

答：①种类：质粒载体，λ噬菌体载体，M13噬菌体载体，柯斯质粒载体，细菌人工染色体，酵母人工染色体，动物病毒载体

②特点：◆载体DNA是单个复制单元，在宿主细胞内应具有独立复制能力；◆分子量尽可能的小，便于细胞中分离纯化，离体条件下操作；◆含有多种限制行内切酶的单一切点；◆载体内有不影响其复制，生长的非必要区域；◆具有多种选择行标记。．

（5）基因工程载体的基本要求和特点 P142

①基本要求：

◆载体能够独立复制,具有复制起点。

◆应具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记。

◆应具有很强的启动子，能为大肠杆菌RNA聚合酶所识别。

◆应具有阻遏子，使启动子受到控制，只有当诱导时才能进行转录。

◆应具有很强的终止子，只转录克隆的基因，所产生的mRNA较为稳定。

②特点：

1.载体DNA是单个复制单元，在宿主细胞内应具有DNA独立复制能力；

2.分子量尽可能的小，以便容易从细胞中分离纯化，便于离体条件下操作；

3.含有多种限制性内切酶的单一切点。在切点内可以与外源DNA进行连接、重组；

4.载体内有不影响其复制、生长的非必要区域，在此区域内可以插入、接受外源DNA，外源DNA 与载体分子一起复制、扩增；

5.具有多种选择性标志，如营养缺陷型、抗药性、形成噬菌斑的能力、外源性蛋白的产生等，作为区分重组的转化子与非重组转化子的指标。

③基因工程的基本步骤 P140

1.目的DNA的获得；

2.载体的选择与构建；

3.目的DNA与载体的重组；

4.重组DNA的转化或转染等，从而导入宿主细胞；

5.筛选含有重组DNA分子的宿主细胞，获得克隆。

（6）DNA文库构建的基本步骤？ P158

1.λ载体DNA和双臂的制备

2.提取大分子DNA和制备大片段

3.载体与外源DNA重组

4.重组DNA的离体包装

5.重组DNA的转化

第六章

1、名词解释

DNA半保留复制：在DNA复制时，子代双链DNA中，一条链来自亲代，而另一条链是新合成的。复制叉：复制起始点要形成一个特殊的叉形结构，是复制有关的酶和蛋白质组装成复合物和新链合成的部位。

复制子：从复制起始点到终止点的区域为一个复制子。

半不连续复制：在复制叉上发生一条新链为连续合成，另一条新链为不连续合成的复制机制，称为半不连续复制。

前导链：在DNA复制时，复制叉上一条连续合成的链。

复制时，复制叉上一条不连续合成的链。DNA后滞链：在．

冈崎片段：DNA复制时后滞链所合成的短片段。

2、思考题

复制的特征？ P195

答：①核酸生物合成的一般规则；

②半保留复制；

③以复制子为单位进行；

④复制的起始点和终止点；

⑤具有复制叉结构和复制方向；

⑥复制的模型。

2.复制过程的几个阶段？（P216）

答：第一阶段，亲代DNA分子超螺旋构象的松弛及螺旋的解旋，使复制的模板展现出来；

第二阶段，是复制的引发过程，引物在5 →3 方向的合成；

第三阶段，是DNA链的延伸过程，在引物RNA合成的基础上，转换成DNA链的5 →3 方向的合成；

第四阶段，是终止过程，复制进行到终止位点ter，有蛋白因子Tus参与，复制即终止。

3.线粒体DNA的复制模式？

答：

4.DNA链延伸的几个阶段？(P223)

答：①双螺旋DNA的不断解螺旋；

②前导链DNA的合成；

③后滞链模板不断引发，合成新的RNA产物；

④在RNA引物的基础上由DNA聚合酶合成冈崎片段；

⑤除去RNA引物，填补空隙，冈崎片段连接成后滞链。

5.真核与原核生物的复制相同点与差异之处？（P230）

答：相同之处：都是半保留的和半不连续的复制，复制过程都有引发、延伸和终止三个阶段，要求有模板以及有相应功能的DNA聚合酶和蛋白质参与。

不同之处：①真核的每条染色体有多个复制起始位点，而原核只有一个起始位点；

②真核染色体在全部复制完成之前，各个起始点上不能开始新一轮复制，受到一种复制的调控；而原核DNA的起始点可以连续地开始新的复制事件，表现为一个复制子上有多个复制叉存在。

损伤修复的种类？（P247）

答：直接修复、切除修复、重组修复、SOS修复。

7.原核DNA聚合酶的一般特性？（P211）

答：有单链DNA为模板，具有3 -OH基的引物，合成的方向总是5 -3 ，由模板决定加上去何种脱氧核苷酸，从引物的3 -OH端逐个延长。

第七章

1、名词解释

转录(P251)：以DNA为模板，合成RNA的信息传递过程称为转录。

反义链(P252)：在DNA双链中，被RNA聚合酶“阅读”、含有合成RNA分子信息的这条链称为“模板链”或反义链。

上游顺式作用元件：指同一DNA分子中具有转录调节功能的在复制起始点前的特异DNA序列。启动子(P257)：是基因DNA中一段特定的核苷酸序列，是RNA聚合酶在转录起始时对模板DNA 的识别位点和结合位点，基因转录的开始部位。

终止子(P269)：是基因DNA分子中决定转录产物3'- OH端、释放出已合成RNA分子的位点。

2、思考题

1.原核生物和真核生物基因转录的差异？

答：①原核生物只有一种RNA聚合酶负责转录所有类型的基因，而真核生物有三种以上的RNA 聚合酶，负责不同基因类型的转录，合成不同类型的RNA，在细胞核内的位置也不相同。

②转录产物的差别。真核生物的初始产物很长，包含有内含子序列，成熟mRNA只占其中的小部分。而原核生物的初始产物大多数为编码序列，与蛋白质序列成线性关系。

③真核生物转录产物经历加工、修饰过程，即内含子剪接。5' 端帽化和3' 多聚A化。这是真核生物中初始转录产物的成熟过程，而原核生物的初始转录产物直接是成熟的mRNA，很少需要成熟过程。

④与基因结构相吻合，原核生物mRNA是多顺反子；大多数真核生物mRNA是单顺子结构。一般而言，一个真核的mRNA分子编码一个蛋白质分子。

⑤原核细胞中，转录产物直接可以成为蛋白质合成的模板，因而一边转录合成mRNA，一边翻译合成蛋白质。

2.熟悉原核生物启动子的结构与功能、其中的－35区、－10区等的结构？

①域中的基序并与之结合，启动转录的起始。一般将DNA上的转录位点定位+1来排序，其下游（右侧）为正值，其上游（左侧）为负值。原核生物不同基因的启动子虽然结构也有一定的差异，但明显具有共同的特点。◆结构典型，都含有识别（R），结合（B）和起始（I）三个位点；◆序列保守，如-35序列，-10序列结构都十分保守；◆位置和距离都比较恒定；◆直接和多聚′端；

◆决定转录的启动和方向。5酶相结合；◆常和操纵子相邻；◆都在其控制基因的．

②-35序列又称为Sextama盒,其保守序列为TTGACA，与-10序列相隔16～19bp。其功能是：◆为RNA 聚合酶的识别位点。RNA 聚合酶的核心酶只能起到和模板结合和催化的功能，并不能识别-35序列，只有σ亚基才能识别-35序列，为转录选择模板链。◆-35序列和-10序列的距离是相当稳定的，过大或过小都会降低转录活性。这可能是因为RNA 聚合酶本身的大小和空间结构有关。

③-10序列也称为Pribnow框盒,其保守序列为TATAAT，位于-10bp左右，其中3′端的“T”十分保守。A,T较丰富，易于解链。它和转录起始位点“I”一般相距5bp。其功能是：◆与 RNA 聚合酶紧密结合；◆形成开放启动复合体；◆使RNA聚合酶定向转录。

3.原核生物转录的起始分几个阶段？（P261）

答：①核心酶在σ因子参与下接触到DNA上，形成特异性结合；

②起始识别，RNA聚合酶与启动子结合，形成封闭性起始复合物；

③从封闭性转变为开放性起始复合物，酶结合在－10序列，启动子活化，并解开双链结构，暴露模板链；