【考研类试卷】武汉大学分子生物学真题2009年及答案解析.doc

1、武汉大学分子生物学真题 2009 年及答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、名词翻译与解释(总题数：10，分数：40.00)1.Regulatory gene（分数：4.00）_2.Real-time PCR（分数：4.00）_3.Nick translation（分数：4.00）_4.Generic promoter（分数：4.00）_5.Histone code（分数：4.00）_6.Proteomics（分数：4.00）_7.Gene targeting（分数：4.00）_8.Single nucleotide polymorphism（分数：4.00）_9.Alter

2、native mRNA processlng（分数：4.00）_10.Replicon（分数：4.00）_二、简答题(总题数：5，分数：50.00)11.什么是 DNA 损伤?生物体 DNA 损伤与哪些因素有关?生物细胞有哪些机制来处理 DNA 损伤，并进行 DNA损伤修复?（分数：10.00）_12.表观遗传(epi-genetics)修饰包括哪些内容?并举一例说明其在基因的表述调控和染色体重塑等方面有哪些重要作用?（分数：10.00）_13.反式作用因子是直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件序列上而参与调控靶基因转录效率的蛋白质。试问反式作用因子的 DNA 结合结构域有哪几种类型?特点

3、如何?反式作用因子，即转录调控因子，是一类特殊的 DNA 结合蛋白。不同的转录调控因子能与 DNA 上特异的顺式作用元件相互作用从而调控转录。这些因子中的重要功能结构域有：螺旋一转角一螺旋，锌指结构，碱性亮氨酸拉链，螺旋一环一螺旋、同源域等，转录因子的磷酸化对转录调控起很大作用。（分数：10.00）_14.PCR 的原理是什么?在 PCR 反应中是否循环次数越多，所合成产物数量也越多?为什么?（分数：10.00）_15.增强子和绝缘子在基因表达调控中的作用和特点有哪些?（分数：10.00）_三、论述题(总题数：4，分数：60.00)16.试论述转座子的类别、结构和转座机制及在基因表达与分子进化

4、中的作用。（分数：15.00）_17.在进行遗传重组和基因克隆与表达的研究中，对分子克隆的载体与宿主系统的选择有非常重要的作用。请论述各主要载体系统的特点及宿主系统。（分数：15.00）_18.从转录后水平上进行比较，论述原核生物和真核生物 RNA 加工的异同点。转录后水平上的 RNA 加工即 mRNA 的加工。（分数：15.00）_19.什么是 HapMap 计划、ENCODE 计划、Jim 计划、Proteome 计划?这些计划与人类基因组计划有何联系?这些计划对分子生物学的发展和生命活动的分子机制有什么影响和意义?（分数：15.00）_武汉大学分子生物学真题 2009 年答案解析(总分：

5、150.00，做题时间：90 分钟)一、名词翻译与解释(总题数：10，分数：40.00)1.Regulatory gene（分数：4.00）_正确答案：(调节基因。编码一个 RNA 分子或蛋白质产物，具有调控其他基因作用。)解析：2.Real-time PCR（分数：4.00）_正确答案：(实时 PCR，一般也叫实时定量 PCR(real-time quantitative PCR)，是以一定时间内 DNA 的增幅量为基础进行的 DNA 定量分析技术。应用荧光检测 PCR 仪器对整个 PCR 过程中扩增的 DNA 累积速率绘制动态变化图，可消除测定终端产物主度时的较大变异系数问题。)解析：3.

6、Nick translation（分数：4.00）_正确答案：(缺刻翻译。一种常用的体外标记 DNA 双链分子技术。此反应需要 DNase 和大肠杆菌 DNA 聚合酶两种酶的共同作用。)解析：4.Generic promoter（分数：4.00）_正确答案：(通用启动子。DNA 分子中可以与 RNA 聚合酶特异结合起始转录的部位的一段序列，一般指 RNA聚合酶起始转录时结合的最短序列，在细胞中较为普通。)解析：5.Histone code（分数：4.00）_正确答案：(组蛋白密码。组蛋白尾部不同形式的修饰。这些修饰可以被“阅读”，因而具有不同的内涵。)解析：6.Proteomics（分数：4.

7、00）_正确答案：(蛋白质组学。该学科主要在蛋白质组水平上，即对细胞内的全部蛋白质研究其表达水平，翻译与修饰情况，蛋白与蛋白间相互作用等，并由此获得关于疾病发生、发展及细胞代谢等过程的整体认识。)解析：7.Gene targeting（分数：4.00）_正确答案：(基因靶向。该技术通过设计一个内含有与靶位点相同的核苷酸序列靶载体，采用基因转移的方法将载体导入靶细胞，通过载体与靶位点相同核苷酸序列间发生的同源重组，使得外源 DNA 序列定点整合到靶位点上，从而达到对靶位点定点修复或定点突变的目的。)解析：8.Single nucleotide polymorphism（分数：4.00）_正确答案

8、：(单核苷酸多态性，即基因组 DNA 序列中由单个核苷酸突变引发的多态性。一个染色体区域可以有多个 SNP 位点，根据它们在基因组中的分布位置可以将其分为基因编码 SNP、基因周边 SNP 和基因间SNP 三大类。只用少数几个 SNP 即可提供该区域内大多数的遗传多态模式。SNP 可作为基因组作图或疾病遗传鉴定的依据。)解析：9.Alternative mRNA processlng（分数：4.00）_正确答案：(mRNA 选择性加工。在 mRNA 的剪接加工过程中，一个外显子或内含子是否出现在成熟 mRNA 中是可以选择的，因此同- mRNA 前体分子可能产生多种不同的成熟 mRNA 产物，

9、这种选择性的加工方式就称为 mRNA 的选择加工。)解析：10.Replicon（分数：4.00）_正确答案：(复制子。单独复制的一个 DNA 单元就称为一个复制子，它是一个可移动的单位。)解析：二、简答题(总题数：5，分数：50.00)11.什么是 DNA 损伤?生物体 DNA 损伤与哪些因素有关?生物细胞有哪些机制来处理 DNA 损伤，并进行 DNA损伤修复?（分数：10.00）_正确答案：(1)DNA 损伤指化学、物理等因素所导致的 DNA 化学或物理结构的变化，包括氧化性损伤、聚化加合物损伤、碱基环上 N 和 C 原子及一些环外官能团化学活性的损伤。(2)DNA 损伤来源：环境因素：物

10、理辐射、化学诱变剂等，DNA 自身水解和脱氨基作用引发的损伤；DNA 被烷化、氧化损伤；碱基类似物或嵌入剂引发的损伤。(3)DNA 损伤修复的机制：错配修复，用于修复自制过程中的错配，识别新合成链中错配并加以校正；切除修复，包括碱基切除修复和核苷酸切修复；重组修复，复制后修复，机体细胞对复制起始时尚未修复 DNA 损伤部位可以先跳过核部位进行复制再修复，通过同源母链补齐子链复制缺口直接修复，光复活(可见光可以激发 DNA 光解酶，使之催化环丁烷嘧啶二聚体分解为单体)或烷基转移酶修复(直接从突变的 O6烷基鸟嘌呤上去除烷基)。)解析：12.表观遗传(epi-genetics)修饰包括哪些内容?并

11、举一例说明其在基因的表述调控和染色体重塑等方面有哪些重要作用?（分数：10.00）_正确答案：(表观遗传修饰包括核小体(组蛋白)和 DNA 上发生的修饰。以某个基因由于局部组蛋白甲基化而关闭为例进行说明。当该区域的染色体在细胞分裂时被复制，源于亲代的甲基化组蛋白被分到两个子代的染色体中，因此每个子代携带有一些甲基化和非甲基化的核小体。甲基化核小体募集带有染色质域的蛋白质，包括组蛋白甲基化酶本身，而后者随后可以甲基化临近尚未被修饰的核小体和完全缺乏甲基化组蛋白的子代 DNA 分子。相反，来源于未甲基化的亲代核小体不能募集甲基化酶。这样染色质的修饰状态可以世代维持，实现一种遗传传递状态。而对不同

12、DNA 分子接受的修饰状态的研究也是表观遗传学的主要研究内容。)解析：13.反式作用因子是直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件序列上而参与调控靶基因转录效率的蛋白质。试问反式作用因子的 DNA 结合结构域有哪几种类型?特点如何?反式作用因子，即转录调控因子，是一类特殊的 DNA 结合蛋白。不同的转录调控因子能与 DNA 上特异的顺式作用元件相互作用从而调控转录。这些因子中的重要功能结构域有：螺旋一转角一螺旋，锌指结构，碱性亮氨酸拉链，螺旋一环一螺旋、同源域等，转录因子的磷酸化对转录调控起很大作用。（分数：10.00）_正确答案：(1)螺旋一转角一螺旋结构：这类蛋白质分子中至少有两个 螺旋，

13、中间有短侧链氨基酸残基形成转角，近羧基端的 螺旋中氨基酸残基的替换会影响该蛋白质在 DNA 双螺旋大沟中的结合。(2)锌指结构：重复的锌指样结构都是一个 螺旋与一个反向平行 片层的基部，以锌原子为中心，通过一对 Cys 和一对 His 或 4 个 Cys 之间形成配位键相连接。由于结合在大沟中重复的 a 螺旋几乎连成一线，这类蛋白质与 DNA 结合很牢固，特异性也很高。(3)碱性亮氨酸拉链：羧基端 35 个氨基酸具有自己形成 螺旋的特点，其中每隔 6 个氨基酸就有一个亮氨酸残基，导致第 7 个亮氨酸都在螺旋的同一方向出现。由于这类蛋白质都以二聚体形式与 DNA 结合，两个蛋白质 螺旋上的亮氨酸

14、一侧是形成拉链型二聚体的基础，然而亮氨酸拉链并不能直接结合 DNA，只有肽链氨基端富含碱性氨基酸的结构域可以与 DNA 结合。(4)碱性螺旋一环一螺旋：羧基端 100200 个氨基酸残基形成两个 螺旋，被翡螺旋的环结构所隔开，蛋白的氨基端则是碱性区，其 DNA 结合特性与亮氨酸拉链类蛋白相似。(5)同源域蛋白：编码 60 个氨基酸保守序列 DNA 片段，广泛存在于真核生物基因组内。)解析：14.PCR 的原理是什么?在 PCR 反应中是否循环次数越多，所合成产物数量也越多?为什么?（分数：10.00）_正确答案：(1)PCR 是聚合酶链式反应的简称，是体外快速扩增特定基因或 DNA 序列最为常

15、用的方法之一。具体过程是将双链 DNA 分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链 DNA 分子，DNA 聚合酶以单链 DNA 为模板并利用反应混合系中的四种脱氧核苷酸合成新生的 DNA 互补链。重复这一过程便可使目的 DNA 片段得到大规模扩增。(2)PCR 反应的特征是多次循环，每一次循环一般都包括三步：解链、退火、延伸。解链计 DNA 分子变性解旋，一般温度较高；退火时引性特异性结合到模板上；延伸步骤中 DNA 聚合酶开始催化新生链的合成。循环次数过多，并不会计产物也随之过度增加。因为再次循环都有高温到低的温度变化，聚合酶的活性有限，而且一般体系中引物和原料的量也不会是无限供应的，另外循环

16、次数过多，产物间可能会形成较为复杂的结构，影响其作为模板的效率，因此循环次数不是越多越好，一般 PCR 反应的循环不超过 35 次。)解析：15.增强子和绝缘子在基因表达调控中的作用和特点有哪些?（分数：10.00）_正确答案：(1)增强子是一类顺式作用元件，能极大地促进启动子转录活性。它一般影响模板附近的 DNA双螺旋结构导致双螺旋弯折。以蛋白质间相互作用为媒介促使增强子与启动子间成环连接活性基因等。(2)绝缘子位于增强子和启动子之间时，将抑制增强子对基因的激活作用，其特点是不抑制位于启动子下游的另一个增强子对同一基因的激活作用，同样它也不抑制最初的活化子对另一基因的作用。因而与绝缘子结合的

17、蛋白质既不积极抑制启动子的活性，也不抑制活化子的激活作用，只是阻碍二者之间的联系。)解析：三、论述题(总题数：4，分数：60.00)16.试论述转座子的类别、结构和转座机制及在基因表达与分子进化中的作用。（分数：15.00）_正确答案：(1)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，在生物体内普遍存在。按结构复杂程度可分为插入序列(Insertional Sequence，IS)和复合型转座子两大类，按转座机制可分为复制型和非复制型转座子两大类。按转座中介分子种类可分为 RNA 中介型转座子和 DNA 中介型转座子。(2)转座子结构：IS 不含任何宿主基因，都是很小的 DNA

18、 片段，末端具有倒置重复序列，转座时常发生靶位点序列复制。复合型转座子是一类带有某些抗性基因或其他宿主基因的转座子，两翼往往是两个相同或高度同源的 IS 序列，但 TnA 家族复合转座子没有 IS 序列，体积庞大，两翼带有 38bp 倒置重复序列。部分真核细胞转座子两翼为长末端重复。(3)转座机制：复制型转座子转座时常通过 RNA 中间体反转录得到新拷贝插入到靶位点引起转座，原位点处转座子不移动。而非复制型转座子转座时通过“切除插入”方式，不再停留在原位点。(4)转座子作用：转座引发插入突变：如果插入点位于某基因关键部位，就可能造成插入突变导致该基因表达失活；转座产生新基因：如果转座子带有抗药

19、性基因，它一方面造成靶 DNA 序列上的插入突变，同时使这个位点产生抗药性；转座子产生染色体畸变：当复制型转座发生在宿主 DNA 原有位点附近时，往往导致两个拷贝间同源重组，引起 DNA 缺失或倒位；转座引起生物进化：使原来在染色体上相距很远的基因组合到一起，可能产生有新生物学功能的基因和蛋白质。)解析：17.在进行遗传重组和基因克隆与表达的研究中，对分子克隆的载体与宿主系统的选择有非常重要的作用。请论述各主要载体系统的特点及宿主系统。（分数：15.00）_正确答案：(1)载体的要求：具有自主复制的 DNA 元件，可以独立于宿主基因组之外进行复制与分离。具有选择性标记，可使含有该载体的宿主与不

20、含该载体的宿主区别开来，一半是抗性基因。此外作为分子克隆的载体常需具备可插入外源片段的多克隆位点。(2)常见载体：质粒载体，最经典常用的载体，但需注意抗性筛选得到的载体是否已插入目的片段；入噬菌体载体，可插入 20kb 片段，用于克隆纯化 DNA 片段、cDNA 文库构建等；黏粒噬菌体，可插入50kb 片段，用于构建文库；M13 噬菌体，可产生单链重组 DNA，方便测序和定点突变；人工染色体(包括 YAG、BAC 等)用于构建基因组文库的大片段载体。BAC 可克隆 200300kb 片段，YAC 可克隆 1Mb 左右片段，但不如 BAC 稳定易操作；穿梭载体：真核细胞常用载体，含有在大肠杆菌的

21、宿主细胞中进行复制与筛选的序列；土壤农杆菌 Ti 质粒：应用于植物细胞的转化，可携带多达 200kb 序列；杆状病毒，用于在昆虫细胞中培养表达动物蛋白；哺乳动物病毒载体，该病毒可感染多种哺乳动物，如反转录病毒有强启动子，可用作基因治疗载体等。)解析：18.从转录后水平上进行比较，论述原核生物和真核生物 RNA 加工的异同点。转录后水平上的 RNA 加工即 mRNA 的加工。（分数：15.00）_正确答案：(1)原核生物中 mRNA 很少或根本不需要加工，实际上由于原核生物的特殊结构，转录和翻译偶联，核糖体在 mRNA 分子合成尚未完成前就已经开始翻译。且 mRNA 很快就从 5端开始降解，第一

22、个顺反子的翻译被限制在很短的时间内，一些内部顺反子为了保护自身结构，常在 3和 5端形成茎环结构。(2)真核生物的 mRNA 前体分子包括 hnRNA 和 snRNA 等，对前体分子的修饰包括：5端加帽，在其 5端加上一个 7-甲基鸟苷残基，它通过 mRNA 鸟苷转移酶将一个 GMP 反向添加到新生的 RNA 转录本上，形成一个 5-5三磷酸桥；3端剪切及加尾，3端经过剪切再加上一串 polyA；剪接：经两步反应，先是来自游离鸟苷或内含子本身游离的-OH 亲核基团攻击内含子 5端磷酸二酯键使之破坏，接下来上游外显子自由 3-OH 攻击内含子 3位核苷酸上的磷酸二酯键使内含子完全被切开，上下游两

23、个外显子通过新的磷酸二酯键相连。)解析：19.什么是 HapMap 计划、ENCODE 计划、Jim 计划、Proteome 计划?这些计划与人类基因组计划有何联系?这些计划对分子生物学的发展和生命活动的分子机制有什么影响和意义?（分数：15.00）_正确答案：(HaDMaD 计划，全称国际人类基因组单体型图计划，是由美、加、中、日、英、尼日利亚等多国联合进行的项目。该计划是继国际人类基因组计划(The Human Genome Project HGP)之后人类基因组研究领域的又一个重大研究计划，主要内容是对亚、非、欧裔全基因组中 DNA 序列上的多态位点进行测定和分析，由此构建出整合了人类遗

24、传多态信息的每条染色体的“单体型图”，建立一个免费向公众开放关于人类疾病(及疾病对药物反应)相关基因的数据库，为疾病易感性、药物敏感性、遗传多态性等研究提供最基本的信息与工具。利用 HapMap 数据库，研究人员通过比较不同个体的基因组序列来确定染色体上共有的变异区域，将能够发现与人类健康、疾病以及对药物和环境因子的个体反应差异相关的基因，对图谱中高密度的遗传标记的研究，更可以推动群体遗传学的发展，提高我们对自身和群体的认识。(2)ENCODE 计划，DNA 元件“百科全书”计划划(Encyclopedia of DNA Elements)，是完成人类基因组全序列测定后，2003 年 9 月由

25、美国国立人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute)组织的又一个重大的国际合作计划。其目的是解码基因组的蓝图，鉴定人类基因组中包括括基因、启动子、增强子、抑制子/沉默子、内含子、复制原点等已知的和还不知功能的多个物种的保守序列等在内的所有功能元件。ENCODE 计划在全基因范围内对已知类型的 DNA 元件进行全面的搜索和研究，可以为基因组计划的成果提供进一步精细的信息。(3)Jim 计划，吉姆工程(Jim project 或 Jim wors)，是美国 1454 生命科学公司(基因技术公司)在 2005年前给“DNA 之父”称誉的美国科学

26、家詹姆斯沃森绘制完整的个人基因组图谱的工作。吉姆计划旨在实现低价个人基因组图谱绘制。但除去价钱因素，绘制个人基因组图谱与传统的遗传检测相比还有其它优势。遗传检测针对性和局限性较大，只能确认被检测基因是否是人类已知的基因变异种类之一。如果绘制个人基因组图谱，则能够以之与人类基因组图谱基准相比较，可以发现任何异常。虽然个人基因组图谱仍然不能保证人们从此远离疾病困扰，但和传统基因组计划相比，其对疾病预防治疗和健康生活的重要性绝不可小觑。(4)Proteome 计划，蛋白质组计划，是继国际人类基因组计划之后的又一项大规模的国际性科技工程。首批行动计划包括由中国科学家牵头的“人类肝脏蛋白质组计划”和美国科学家牵头的“人类血浆蛋白质组计划”。在此计划之前，蛋白质功能方面的研究是极其缺乏的。大部分通过基因组测序而新发现的基因编码的蛋白质的功能都是未知的，而对那些已知功能的蛋白而言，它们的功能也大多是通过同源基因功能类推等方法推测出来的。蛋白质组计划正是面向该需求诞生的，对生物体内蛋白质功能的系统整体性研究，可以与基因组计划一同为人类认识生物功能提供必要的信息。具体应用方面，蛋白质组学在人类疾病的研究中有着极为重要的价值。)解析：