1、中国科学院硕士分子遗传学-试题 3 及答案解析(总分：42.00，做题时间：90 分钟)一、论述题(总题数：5，分数：42.00)1.请说明细菌的 Tn10 转座子与玉米的 Ac-Ds 转座系统的主要异同点。（分数：10.00）_2.简述质粒载体的结构与复制特征及其在分子生物学研究中的应用。（分数：10.00）_3.何谓条件型突变?何谓基因间抑制突变?请说明它们在分子遗传学研究中的作用。（分数：10.00）_4.真核生物中有三种依赖于 DNA 的 RNA 聚合酶，即 RNA 聚合酶、RNA 聚合酶与 RNA 聚合酶。其中，RNA 聚合酶主要负责 tRNA 及 5S 小分子 rRNA 的合成。然
2、而，5.8S 小分子 rRNA 的合成却是由合成18S、28S 大分子 rRNA 的 RNA 聚合酶完成的。为什么?（分数：10.00）_5.BAC 文库（分数：2.00）_中国科学院硕士分子遗传学-试题 3 答案解析(总分：42.00，做题时间：90 分钟)一、论述题(总题数：5，分数：42.00)1.请说明细菌的 Tn10 转座子与玉米的 Ac-Ds 转座系统的主要异同点。（分数：10.00）_正确答案：(Tn10 是一种复合转座子，其大小为 9300bp，所带的抗性基因为抗四环素基因。Tn10 两端的末端重复有 22bp 长，但只有最靠外侧的 13bp 是转座必需的，改变这段序列的突变使
3、转座作用丧失。这些突变的效应表现为顺式，与它并存于同一细胞中的野生型末端组件不能恢复突变体的转座能力。Ac-Ds 体系的自主转座子 Ac 长 4563bp，转录生成单一 RNA；剪接后的 mRNA 长 3500bp，并含有 807 个密码子的可读框一个，被 4 个内含子分隔成 5 个外显子。Ac 转座子的两端有 11bp 的反向重复序列。在其靶DNA 位点复制形成 8bp 正向重复。已知所有 Ds 都是 Ac 转座子的缺失突变体，如 Ds9 只缺失 194bp，而Ds6 缺失了约 2.5kb，非自主性转座子虽然缺失内源序列，但其两端转座特征序列却是完整的，只要细胞内有相应的转座酶活性，它就能恢
4、复转座性能。Tn10 和 Ac-Ds 系统的主要相同点为：(1)在转位因子的两端，都存在末端重复序列。(2)都含有可读框，它可编码转座酶，其功能是促进转位因子的转位。(3)受体 DNA 上都有很短的一段靶序列，由于转位因子的插入，靶序列在转位因子的两侧正向重复序列。Tn10 和 Ac-Ds 系统的不同之处在于：(1)Tn10 带有抗四环素的抗药性基因，当其转入宿主细胞后，可使宿主细胞具有抗药性。(2)Ac-Ds 系统由自主性因子 Ac 和非自主性因子 Ds 组成。Ac 具有自主剪接和转座的功能，Ds 单独存在时是稳定的，不能转座。)解析：2.简述质粒载体的结构与复制特征及其在分子生物学研究中的
5、应用。（分数：10.00）_正确答案：(质粒载体是以细菌质粒的各种元件为基础组建而成的基因工程载体。细菌质粒是双链闭合环状 DNA 分子，其分子大小可从 1kb 到 200kb。质粒的复制和遗传独立于细菌染色体，但其复制和转录依赖于宿主所编码的蛋白和酶。质粒按其复制方式分为松弛型质粒和严紧型质粒。前者的复制不需要质粒编码的功能蛋白，其复制完全依赖于宿主提供的半衰期较长的酶(如 DNA 聚合酶、，依赖于 DNA 的 RNA 聚合酶以及宿主基因 dnaB、C、D、Z 的产物等)来进行。因此，在一定的情况下即使蛋白质合成并非正在进行，质粒的复制依然进行。当在抑制蛋白合成并阻断细菌染色体复制的氯霉素或
6、壮观霉素等抗生素存在时，其拷贝数可达 20003000。后者的复制则要求同时表达一个由质粒编码的蛋白质，所以这类质粒的拷贝数不能通过诸如氯霉素等蛋白合成的抑制剂来增加。利用松弛型复制子组建的载体叫做松弛型载体(如pBR322，其复制区来源于 ColE1 质粒的复制子)；而利用严紧型复制子组建的载体叫做严紧型载体(如由pSC101 为基础组建的载体)。大多数基因工程工作使用松弛型载体，因为它们在单位体积的培养物中所得到的 DNA 收率更高，用这些载体组建的表达载体，外源基因产物的得率也高，然而严紧型载体可以用来表达一些其高表达可能使宿主细胞受毒害致死的基因。松弛型质粒(如 pMBI 或 ColE
7、1)的单向复制从特异的起点开始，由一个 RNA 引物所引导，而该引物的启动子位于复制起始点上游大约 550bp 处。DNA 模板链与新生的 RNA 间形成稳定的杂交体作为 RNaseH 的底物，由 RNaseH 切割前引物从而产生引导 DNA 合成的引物RNA 。RNA 的成熟则由另一个不翻译的 RNA 来控制，RNA 由编码 RNA 的同一区段的 DNA 互补链转录而来，它可以与 RNA 结合，并阻止 RNA 折叠为三叶草结构，而这三叶草结构又是同 DNA 形成DNA-RNA 杂交体所必需。一个由 63 个氨基酸组成的 Rop 蛋白的存在可以强化 RNA 对复制的负调控作用。因此，要想增加带
8、有 pMBI 或 ColE1 的复制子载体的拷贝数，可以通过突变 RNA 或缺失 Rop 基因来减弱RNA 对 RNA 的结合效率来实现。PUC 质粒(复制子为 pMBI)的拷贝数之所以高就是因为使 RNA 转录起始点产生 GA 的突变所致。pKKH 质粒拷贝数增加，外源基因表达效率的提高是由于 rop 基因缺失所致。值得指出的是，质粒上编码的 RNA 、RNA 和 Rop 蛋白的区段也决定两个不同的质粒是否可以在同一细菌细胞中共存。把利用同一复制系统的不同质粒不能稳定的共存的现象，称为质粒的不相容性。在基因工程的操作中要注意这一情况。)解析：3.何谓条件型突变?何谓基因间抑制突变?请说明它们
9、在分子遗传学研究中的作用。（分数：10.00）_正确答案：(从突变表现型对外界环境的敏感性来区分，可分为非条件型突变和条件型突变。突变表现型对外界环境敏感的突变称为条件型突变。基因组中的任何基因都可以出现条件型突变。对于非必需基因，我们可以选择条件突变，也可选择非条件突变来研究它们的功能。而对于任何情况下都是必需的基因，任何使之失去活性的突变都必然引起细胞死亡，因而只能通过选择条件突变来研究它们。条件突变体表现为条件致死，即在许可条件下细胞生长正常或近乎正常，而在非许可条件下表现出病态或死亡。生物体任何基因的表达都是依赖于各种各样的体内条件和环境条件的，所以从广义来说，任何突变体都可以看作是条
10、件型的。然而在实际的研究工作中，人们只选择比较容易控制的条件，如温度、必需的营养物质、抗菌素等。对温度敏感突变体的研究最多，因为通过提高或降低温度，可以很快很方便地关闭或开启某一基因产物的活性。温度敏感突变体已被用来研究基因尤其是必需基因在细胞生存、生长、分化和个体发育中的作用。一般来说，细菌温度敏感突变体的许可温度为 30左右，非许可温度为 42左右，也有少数突变体的非许可温度低于许可温度，温度敏感突变一般为错义突变。改变了的蛋白质产物在许可温度下活性正常或接近正常，而在非许可温度下无活性，这可能是由于氨基酸的改变在非许可温度下不能形成高级结构或多亚基复合物。在有些回复突变中，第二点回复突变
11、并没有改变正向突变的 DNA 碱基序列，只是其突变效应被抑制了。因而第二点回复突变通常称为抑制突变。发生在正向突变基因之中的抑制突变叫做基因内抑制突变，例如由碱基替代引起的错义突变和由插入或缺失一个或几个碱基引起的移框突变，都可以被基因内另一位点的突变所抑制。抑制突变也可发生在其他基因之中，这叫做基因间抑制突变。根据野生表型恢复作用的性质还可以分为直接抑制突变和间接抑制突变。直接抑制突变是通过恢复或部分恢复原来突变基因蛋白质产物的功能而使表现恢复为野生型状态。所有基因内抑制突变的作用都是直接的。一些改变翻译性质的基因间抑制突变的作用也是直接的。间接抑制突变不恢复正向突变基因的蛋白质产物的功能，
12、而是通过改变其他蛋白质的性质或表达水平而补偿原来突变造成的缺陷，从而使野生型得以恢复。正向突变的无义突变、错义突变和移框突变都可为另一基因上的突变所抑制，这些抑制突变分别称为无义抑制突变、错义抑制突变和移框抑制突变。这类抑制突变均发生在 tRNA 基因或与 tRNA 功能有关的基因上，这些基因又称为抑制基因。基因间间接抑制的形式和类别多种多样，凡是能够使某一突变基因产物在一定程度上完成其应有使命的其他基因突变都是基因间间接抑制突变。如果原初突变发生在编码蛋白质的结构基因中，则造成间接抑制的机制主要有以下几种：假设两个基因的多肽产物相互作用形成一个有功能的多亚基蛋白质复合体，其中一个基因的突变妨
13、碍了正常相互作用。这时如果另一个基因的突变能够恢复这种相互作用，则后一个突变便是前一个突变的抑制突变。在某一生化途径 ABC 中，负责催化 BC 反应步骤的 Y 基因发生突变后，该酶仅保存微弱的活性，所产生的 C 量太小而不足以使最终的表现型产生。如果催化 AB 反应步骤的 X 基因产物因结构基因突变(提高 X 的活性)或基因的调节区域突变(增加产物 X 的浓度)，则中间产物 B 的浓度增加，在突变的 Y 基因产物作用下仍然能够产生较多的 C，从而产生应有的表现型。这里，X 基因突变就是 Y 基因突变的抑制突变。当一个生化途径因突变被阻断时，抑制突变可以使反应绕过被阻断的步骤而补偿第一个突变的
14、效应。例如由最初底物 A 产生最终产物 D 可以通过 )解析：4.真核生物中有三种依赖于 DNA 的 RNA 聚合酶，即 RNA 聚合酶、RNA 聚合酶与 RNA 聚合酶。其中，RNA 聚合酶主要负责 tRNA 及 5S 小分子 rRNA 的合成。然而，5.8S 小分子 rRNA 的合成却是由合成18S、28S 大分子 rRNA 的 RNA 聚合酶完成的。为什么?（分数：10.00）_正确答案：(真核生物的转录机制要比原核生物复杂得多。在细胞中有三类 RNA 聚合酶，即 RNA 聚合酶、，每种酶都有复杂的亚基结构，负责转录不同种类的基因，现将三种 RNA 聚合酶的一般特性总结如下页表：)解析：5.BAC 文库（分数：2.00）_正确答案：(BAC 文库(bacterial artificial chromosome，细菌人工染色体文库)：以噬菌体为基础构建的载体能装载的外源 DNA 片段只有 24kb 左右。然而许多基因过于庞大，不能作为单一片段克隆于这些载体中，特别是人类基因组和水稻基因组的工作需要能容纳更长 DNA 片段的载体，因此人们组建了一系列的人工染色体。BAC 是人工染色体的一种，是以细菌 F 因子(细菌的性质粒)为基础组建的细菌克隆体系。)解析：
