1、中国科学院硕士分子遗传学-试题 1 及答案解析(总分：38.00，做题时间：90 分钟)一、论述题(总题数：5，分数：38.00)1.顺反子(cistron)（分数：2.00）_2.自从发现 RNA 拟酶(ribozyme)以来，许多人相信最初的遗传物质是 RNA，而不是 DNA。然而现代一切细胞都以 DNA，而不是以 RNA 为遗传物质。你对此作何解释?（分数：10.00）_3.举例说明 DNA 结合蛋白对基因转录的影响，另简述鉴别 DNA 结合蛋白在 DNA 分子上结合位点的两种常用方法。（分数：10.00）_4.简述原核生物和真核生物在染色体结构与 DNA 复制过程中的主要差异。（分数：
2、10.00）_5.假如某一转座子在染色体内部转座，其转座前的染色体状态和转座位置如箭头左方所示，请图示出在转座以后经过复制所形成的两条子染色体中转座子的位置。（分数：6.00）_中国科学院硕士分子遗传学-试题 1 答案解析(总分：38.00，做题时间：90 分钟)一、论述题(总题数：5，分数：38.00)1.顺反子(cistron)（分数：2.00）_正确答案：(顺反子(cistron)：通过顺反测验所确定的遗传单元，大体上相当于一个编码蛋白质的基因。B. Lewin 在 Genes 中这样定义顺反子：“Cistron is the genetic unit defined by the ci
3、s/trans test; equivalent to gene in comprising a unit of DNA representing a protein.”)解析：2.自从发现 RNA 拟酶(ribozyme)以来，许多人相信最初的遗传物质是 RNA，而不是 DNA。然而现代一切细胞都以 DNA，而不是以 RNA 为遗传物质。你对此作何解释?（分数：10.00）_正确答案：(所谓 RNA 拟酶是指起催化作用的 RNA，它具有酶的主要特征：专一性强、加快反应速度、反应前后酶分子保持不变。根据从遗传信息到蛋白质合成的过程中 RNA 多方面作用的分析，RNA 很可能是生物体系中最早出现
4、的大分子种类，RNA 的催化功能必然出现在 DNA 成为遗传信息载体之前，即在原始生命中，遗传信息载体是 RNA 而不是 DNA，只不过由于进化的结果，DNA 的稳定性和空间结构方面的优势取代RNA 成为主要的遗传物质，而蛋白质则以其侧链的多样性和灵活性取代 RNA 成为主要催化剂。(李雅轩 答)解析：3.举例说明 DNA 结合蛋白对基因转录的影响，另简述鉴别 DNA 结合蛋白在 DNA 分子上结合位点的两种常用方法。（分数：10.00）_正确答案：(贮存在 DNA 中的信息需要由各种各样的 DNA 结合蛋白质去组织、复制和阅读。处于静止状态或活动状态的染色体都含有各种蛋白质。这些 DNA 结
5、合蛋白质有两种情况：一种在 DNA 链上非特异性地结合，把 DNA 包装成一定的结构，但并不妨碍其他 DNA 结合蛋白的接触，例如组蛋白与 DNA 链形成核小体结构；另一情况是蛋白结合到 DNA 一段短的序列上，这些短序列通常是进化上保守的、特异性的，不同序列有不同的蛋白质与之结合。DNA 结合蛋白具有各种不同的功能，有的帮助 DNA 长链折叠成一定的功能结构，有的起始 DNA 复制，有的控制基因转录或参加基因转录的调控等等。基因的所有顺式作用元件包括 UPE 和增强子都要和相应的反式作用因子结合，并通过蛋白质之间的作用才能实现它们对基因转录的调控。既然转录因子专一地与 DNA 上特定序列相结
6、合而起作用，那么，蛋白质分子与 DNA 结合位点究竟存在何种结构和特性当然是首先引人注意的问题。体外转录研究表明，RNA 聚合酶指导的转录起始需要一些可扩散性转录因子(主要是蛋白质)，这些因子由其他基因编码。一般认为，如果某个蛋白是体外转录系统中起始 RNA 合成所必需的，它就是转录复合体的一部分。根据各个蛋白质成分在转录中的作用，能将整个复合体分为 3 部分：参与所有或某些转录阶段的 RNA 聚合酶亚基，不具有基因特异性。与转录的起始或终止有关的辅助因子，也不具有基因特异性。与特异调控序列结合的转录因子。它们中有些被认为是转录复合体的一部分，因为所有或大部分基因的启动子区含有这一特异序列，如
7、 TATA 区和 TFD，更多的则是基因或启动子特异性结合调控蛋白，它们是起始某个(类)基因转录所必需的。随着越来越多的体系得到研究，人们发现特异转录因子对基因表达的调控大量而广泛的存在着，并且是高度有序的。主要有两种方式：转录起始复合物形成过程受到调控；通过专一因子的结合，提高 RNA 聚合酶起始转录活性。DNA 结合蛋白的检测方法有以下几种：1凝胶滞留法分析 DNA 结合蛋白。DNA 分子高度负电性，在电场中向正极方向迅速移动。用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析时，DNA 分子按其大小离开，小分子较大分子容易进入凝胶网孔，DNA 与蛋白质结合会造成泳动滞留。一般来说，结合的蛋白质分子越大，DNA 分
8、子在电泳中滞留越大，越严重。这种现象是“凝胶滞留测定”(也称为“凝胶中移动变化测定”)的基础，此方法能够迅速地检测微痕量的序列特异性 DNA 结合蛋白。在测定时，特异序列的 DNA 短片段(用 DNA 克隆或化学合成方法产生单一片段)先用同位素标记，然后与细胞提取物混合。提取物中蛋白质与 DNA 片段结合后对电泳移动的影响可用聚丙烯酰胺凝胶电泳作分析，游离的 DNA 迅速移到凝胶的前沿，其他结合了蛋白质的 DNA 被滞留。如果 DNA 片段相当于多个序列特异性蛋白结合的染色体区段，每种蛋白有不同程度的滞留，代表了不同的 DNA-蛋白质复合物。凝胶上每条带相应的蛋白能从细胞提取物进一步分离。2足
9、迹法分析 DNA 上蛋白的结合位点。原先采用印迹法来分析 DNA 蛋白质的结合位点。该方法的原理是由于结合蛋白的 DNA 片段受到保护所以不受核酸水解酶的作用。分离此片段后进行 DNA 序列测定，就可以确定 DNA 片段上蛋白质结合的位置。但是这种方法非常繁琐、费时。现在用足迹法可以迅速描绘出蛋白质在 DNA 上的结合、接触的位置。足迹法基本原理类似于 DNA 序列测定的方法。DNA 片段在一端先用 32P 标记。DNA 链中任何一断裂的位置都能够从它产生的标记片段作出推断。片段的大小又可以很容易从聚丙烯酰胺凝胶的高分辨电泳中确定。如果结合了蛋白质的 DNA 片段用内切核酸酶部分酶切，在合适的
10、条件下，原则上每个磷酸二酯键都可以随机地被水解，但是结合的蛋白质阻碍了内切核酸酶接触到 DNA 链，被蛋白质阻碍的键就根本不能被水解。在微量核酸酶的作用下，这一部分长度的电泳带在电泳图谱出现一段空隙。)解析：4.简述原核生物和真核生物在染色体结构与 DNA 复制过程中的主要差异。（分数：10.00）_正确答案：(真核与原核细胞染色体除了外观结构不同之外，它们在细胞内的存在方式也不同。细菌染色体外裹着稀疏的蛋白质，这些蛋白质有些与 DNA 的折叠有关，另一些则参与 DNA 复制、重组及转录过程。真核细胞的染色体中，DNA 与蛋白质完全融合在一起，其蛋白质与相应 DNA 的质量比约为 2:1。这些
11、蛋白质，包括组蛋白和非组蛋白，在染色体的结构中起着重要作用。这样，DNA、组蛋白和非组蛋白及部分RNA(主要是尚未完成转录而仍与模板 DNA 相连接的那些 RNA，其含量不到 DNA 的 10%)组成了染色体。因为原核生物没有真正的细胞核，DNA 一般位于一个类似“核”的结构类核体上。细菌 DNA 是一条相对分子质量在 109左右的共价、闭合双链分子，通常也称为染色体。虽然快速生长期内的大肠杆菌可以有几条染色体，但一般情况下只含有一条染色体。因此，大肠杆菌和其他原核细胞一样都是单倍的。真核细胞都有明显的核结构，除了性细胞以外，真核细胞的染色体都是二倍体，而性细胞即生殖细胞的染色体数目是体细胞的
12、一半，故称为单倍体。在二倍体阶段，每个基因都有两个拷贝，其中的一个拷贝会通过配子，即性细胞(精子或卵子)从亲本传到子代。精、卵细胞结合形成合子，也称受精卵，它包含了从父、母本来的各一个拷贝的所有基因，从而创造了一个新生的二倍体。在这个新的个体内，基因的一个拷贝来自父本，另一个拷贝来自母本。真核生物 DNA 的复制与原核生物 DNA 复制的相同之处在于它们都是半保留和半不连续复制。复制过程都存在引发、延长和终止 3 个阶段，都必须有相应功能的蛋白质(如 SSB)和酶(如 DNA 聚合酶)参与。不同之处在于真核生物基因组要比原核生物大得多，其 DNA 和 5 种组蛋白(H1、H2A、H2B、H3
13、和 H4)一起构成核小体，以染色质的形式存在于细胞核中。在细胞分裂期，核内染色质会发生形态和结构的重大变化，密度明显提高。因此，真核生物 DNA 的复制与原核生物 DNA 复制有很多不同：真核生物每条染色体上可以有多处复制起始点，而原核生物上只有一个起始点；真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上DNA 的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始点上可以连续开始新的 DNA 复制，表现为虽只有一个复制单元，但可有多个复制叉。)解析：5.假如某一转座子在染色体内部转座，其转座前的染色体状态和转座位置如箭头左方所示，请图示出在转座以后经过复制所形成的两条子染色体中转座子的位置。（分数：6.00）_正确答案：()解析：
