1、1993年中国科学院硕士分子遗传学真题试卷及答案与解析 一、简答题 1 简要说明 DNA绕环复制 (rolling-circle replication)的要旨 (可用图解，亲代 DNA用实线，子代。 DNA用虚线 )。 2 假设从一种生物抽提了核酸，你将用什么简便的方法，区别它是 DNA或 RNA?是单股或双股 ? 3 DNA连接酶 (DNA ligase)是 DNA复制必需的酶，但 RNA复制用不着 RNA连接酶。为什么 ? 4 什么叫 DNA的黏性末端 (cohesive end或 sticky end)?它对 噬菌 体完成生活史(life cycle)起什么作用 ?在遗传工程上有什么用
2、处 ? 5 在细胞生物中，大肠杆菌的遗传背景研究得最为详细。为什么大肠杆菌适于进行遗传学研究 ? 6 扼要说明原核生物、真核生物启动子 (promoter)的结构和功能，并解释什么叫共有序列 (consensus sequence)? 7 假如分离到编码 N端几个氨基酸残基的一截 DNA，其序列如下： 5CGCAGGATCAGTCGATGTCCTGTG 3 3GCGTCCTAGTCAGCTACAGGACAC 5 试问： a，哪一股是转录的模板 ? b，其 mRNA的核苷酸序列如何 ? c，翻译从哪里开始 ? d，这是原核。 DNA或是真核 DNA? 8 在遗传密码体外翻译系统中，多聚 U(po
3、ly U)译为多聚苯丙氨酸，多聚 A(poly A)译为多聚赖氨酸。试问在多聚 U和多聚 A的混合体系中，结果如何 ? 9 将大肠杆菌培养在以甘油为惟一碳源的低限培养基中， lac操纵子表达吗 ?加入乳糖之后呢 ?除了乳糖，还加葡萄糖吗 ?为什么 ? 10 为什么操纵区 (operator)和启 动子 (promoter)突变总是顺式显性 (cis-dominant)、反式隐性 (trans-recessive)突变 ?而编码阻抑蛋白 (repressor protein)的基因突变，则既是顺式显性、又是反式显性呢 ? 11 为什么一个基因座 (locus)forward mutation的频
4、率，往往要比其 back mutation的频率高出几个数量级 ? 12 什么叫增强子 (enhancer)?它的作用方式和其他调节序列 (regulatory sequence)有何不同 ? 13 真核生物 RNA聚合酶 (DNA-directed RNA polymerass )负责转录 5S rRNA、tRNA等小分子 RNAc， 5.8S rRNA的分子质量不大，为什么它不转录 ? 1993年中国科学院硕士分子遗传学真题试卷答案与解析 一、简答题 1 【正确答案】 DNA的绕环复制 (又称滚环复制 )是从正链原点的专一性切割开始的，切割后所形成的 5端从双股 DNA中置换出来，并为单链
5、结合蛋白所覆盖，这时， DNA聚合酶 从 3-OH逐步添加脱氧核糖核苷酸。随着复制的进行， 5端的长度不断增加，单链尾巴的延伸伴随着双链 DNA的绕轴转动，这种复制称为滚环复制。 5尾巴可通过形成冈崎片段来复制， 5端可不断延长，其长度可达环形 DNA的许多倍。 2 【正确答案】 我们可用紫外分光光度计对抽提的核酸进行鉴定。因为不同的核苷酸有不同的吸收特性，纯品 DNA在 260nm与 280nm的 OD值之比应为 1.8，纯RNA应为 2.0。根据 OD值之比即可判断是 DNA还是 RNA。 判断是单股还是双股，可采用测定核酸溶液中磷含量及紫外吸收值，得到摩尔磷的消光系数。一般摩尔磷的消光系
6、数 DNA为 6 000 8 000， RNA为 7 000 10 000，单链核酸的摩尔磷的消光系数明显高于双链核酸，即所谓的增色效应，据此可判断是单股还是双股。 3 【正确答案】 DNA连接酶能使双链 DNA中的缺口共价连接，缺口必须含有 3羟基和 5磷酰基，同时所连接的核苷酸必须在所连接的双链结构中正确并列。 在 DNA的复制过程中，后随链的复制是不连续的。当冈崎片段形成后，其 5端的 RNA引物通过 DNA聚合酶 I催化的缺口位移而降解，并为脱氧核糖核苷酸片段所置换，两个冈崎片段间的缺口由 DNA连接酶予以封闭。 在 RNA的复制过程中，没有 RNA引物，无冈崎片段的产生 ，也没有缺口
7、，整个RNA是连续合成的，因此，无需 RNA连接酶。 4 【正确答案】 黏性末端是指 DNA分子在限制性内切核酸酶的作用下形成的、具有互补碱基的单链末端结构。它可以与同一 DNA分子另一端相反链的单链延伸末端互补；也可以与另一 DNA片段的单链延伸末端互补。黏性末端间的结合作用，可使 DNA分子重新环化起来，或是使两条 DNA片段连接起来，形成重组分子。 在 噬菌体的生活史中，在侵染的早期，环状的侵染 DNA从其基因 O开始进行双向复制，产生很多环状分子，最后转变为滚环复制，形成一条首尾连接的 DNA分子的长尾。当圆环滚动时， DNA引发酶连续作用，起始后随链的合成，产物是双股链。当它们被包装
8、入噬菌体头部时，终止酶从连环体上切下单位长度的 DNA分子，产生黏性末端。单位长度的 DNA分子两端的黏性末端相连，形成环状的DNA分子，包装入噬菌体的头部。因此，黏性末端在 噬菌体的包装和成熟过程中具有十分重要的作用。 黏性末端在遗传工程上的用处：黏性末端可由同裂酶或同尾酶等限制性内切核酸酶产生，产生的 DNA片段可以通过其黏性末端而彼此连接起来。任何不同来源的DNA经适当的限制酶处理后，都可以通过它们的黏性末端或 平末端而连接。这样，可以在基因操作中将不同来源的 DNA片段组成一种新的重组体或基因，在遗传工程中具有十分重要的作用。 5 【正确答案】 大肠杆菌是原核生物，在进化上是原始的，遗
9、传物质比较简单；大肠杆菌生长繁殖极其迅速，便于培养；大肠杆菌中的核酸、蛋白质及酶类都很容易分离纯化，因此，大肠杆菌十分适于进行遗传研究。 6 【正确答案】 启动子是在基因转录过程中，具有识别并结合 RNA聚合酶的那段DNA序列，与基因转录的启动有关。 (1)原核生物的基因启动子区均位于基因转录起始点的上游，其启动子可以分为 两部分，上游部分是 CAP-cAMP结合位点，下游部分是 RNA聚合酶进入位点，每个位点又可以分为两部分。 CAP-cAMP结合位点包括了位点 和位点 ， RNA聚合酶进入位点包括结合位点和识别位点。 RNA聚合酶的结合位点，又称为 Pribnow框，存在于起始转录的上游
10、10bp左右的一段核苷酸序列中，大多包含 TATAAT序列，又称为 -10序列，是 RNA聚合酶的牢固结合位点。它与 RNA聚合酶形成开放性启动子复合物，从而使 RNA聚合酶定向，使之按顺流方向移动而行使其转录功能。 RNA聚合酶识别位点，又称为 Sextama框，存在于起始转录的上游 35bp左右的一段核苷酸序列中，大多包含 TTGACA序列，又称为 -35序列，是 RNA聚合酶的识别位点。这一序列的核苷酸结构在很大程度上决定了启动子的强度。 Pribnow框和 Sextama框之间的碱基序列并不重要，而这两段序列间的距离却十分重要。 CAP-cAMP结合位点有两个，一个是在 -70到 -5
11、0(位点 )，另一个是在 -50到 -40(位点 )。位点 包含一个反向重复序列，位点 是一个很弱的结合位点，但当cAMP-CAP复合物结合于位点 时，位点 结合 cAMP-CAP复合物的能力便显著提高。一旦位点 被占据， RNA聚合酶就很快与 -35序列结合，然后再与 -10序列结合，并开动转录。 (2)真核生物有三种 RNA聚合酶，每一种都有自己的启动子类型。 RNA聚合酶 只转录 rRNA，只有一种启动子类型； RNA聚合酶 负责蛋白质基因和部分snRNA基 因的转录，其启动子结构最为复杂； RNA聚合酶 负责转录 tRNA和 5S rRNA，其启动子位于转录的 DNA序列之内，称为下游
12、启动子。 RNA聚合酶 的启动子结构是多部位结构，主要有四个部位： 帽子位点：即转录起始位点，其碱基大多为 A，两侧各有若干个嘧啶核苷酸。 TATA框：又称 Hogness或 Goldberg-Hogness box，其一致序列为TATAATAAT，基本上由 AT碱基对组成，其两侧倾向于富含 GC碱基对。 TATA框一般位于 -25附近，其结构和功能类似于原核生物的 Pribnow框， TATA框决定了转录起始点的选择。 CAAT框：其一致序列为 GGCTCAATCT，一般位于 -75附近，它可能控制着转录起始的频率。 增强子：又称远上游序列，一般都在 -100以上，能以组织特异性的方式来增强
13、基因的表达，位置不固定。 RNA聚合酶 的下游启动子，位于转录区内，在转录起始点下游 50bp之后。 RNA聚合酶 的启动子，可分为两部分： -40到 +5称为近启动子，其功能决定转录起始的精确位置； -165到 -40称为远启动子，其功能是影响转录的频率。 所谓共有序列，是指一种理想化 的序列，其中的每一个核苷酸在一系列可比较的实际序列中最常出现 (保守 )，并按一定位置排列。 7 【正确答案】 a转录的模板链是： 3-GCGTCCTAGTCAGCTACAGGACAC-5： b mRNA的核苷酸序列为： 5-CGCAGGAUCAGUCGAUGUCCUGUG-3： c翻译从 AUG开始； d这
14、是原核 DNA，因为在 mRNA中离 AUG 5侧约 10个碱基处有一段富含嘌呤的间隔序列 AGGA，即 Shine-Dalgarno序列。这是原核生物中所特有的。 8 【正确答案】 其结果是无法翻译成氨基酸序列，因为 A碱基和 U碱基间将配对形成氢键，产生多聚 A和多聚 U的双股螺旋，无法翻译。 9 【正确答案】 将大肠杆菌培养在以甘油为惟一碳源的低限培养基中， lac操纵子是不表达的，因为细胞内没有乳糖作为诱导物，调节基因 lacI产生的阻抑蛋白与操纵子结合，阻止了基因的转录。 当加入了乳糖之后，由于细胞中缺少葡萄糖，腺苷酸环化酶将 ATP转变成cAMP， cAMP与其受体蛋白 CAP结合
15、成复合物，这个复合物再与启动子上的CAP位点结合，这样，启动子上的进入位点方能与 RNA聚合酶结合。此时 ，乳糖与阻抑蛋白结合，变成无活性的阻抑蛋白复合物，从操作子上解离下来。 RNA聚合酶与操作子结合，开始转录，合成分解乳糖的相关酶。 当加入葡萄糖时， cAMP不能形成， CAP也就不能与启动子上的 CAP位点相结合，启动子上的 RNA聚合酶位点就不能结合 RNA聚合酶，与乳糖分解利用相关的酶就不转录，也不会利用乳糖。 10 【正确答案】 所谓顺式作用，是指对处于同一条染色体上的基因起作用的现象。反式作用是指通过产生可扩散的物质 (RNA或蛋白质 )来发生作用。 在顺式作用的情况下，操纵区
16、(现称操纵基因 )或启 动子的突变，使 RNA聚合酶无法结合和进入该位点，导致转录不能进行，基因不能表达，其效应表现为显性；在反式作用下， RNA聚合酶可选择没有突变的操纵基因和启动子结合，使基因能够转录和表达，此时突变的效应没有表现出来，表现为隐性。 无论是顺式作用还是反式作用，编码阻抑蛋白基因的突变，都导致阻抑蛋白的失活。此时 RNA聚合酶可以与操纵基因和启动子结合，使基因能够转录和表达，其突变效应均可表现出来，即既是顺式显性又是反式显性。 11 【正确答案】 在遗传学上，将自然界大量存在的或是实验室中存在的一种标准品系的 野生型等位基因的形式，作为研究生物体变化的一种标准类型或出发点。任
17、何离开野生型等位基因的变化称为正向突变 (forward mutation)；与正向突变概念相对应的是任何回复到野生型的变化，称回复突变 (back mutation)。 一个基因座正向突变的频率比其回复突变的频率高很多，至少有以下几个原因： 并非所有正向突变都可以自发地回复到野生状态； 对于双重突变，其回复突变发生率是两个单位点回复突变的乘积； 对于大片段的缺失突变，产生完全的回复突变，几率几乎为 0，即基本上不可能有回复突变。 12 【正确答案】 增强子是指能远距离调节启动子以增强转录速率的 DNA序列。其增强作用与序列的方向无关，与它在基因的上下游位置无关，具有强烈的细胞类型依赖性。 其
18、作用特点如下： 对依赖于 TATA框的转录和不依赖 TATA框的转录都有增强作用，但对前者增强效应高； 它可在相当远的距离起作用； 其功能无方向性； 它没有特定的位置，但影响的基因须在一个 DNA分子内； 一个特殊的增强子，其功能只对一定的特殊类型的细胞优先或专门起作用。 13 【正确答案】 在真核生物中，不同的基因是由不同的 RNA聚合酶转录的，其中 RNA聚合酶 负责转录 5S rRNA、 tRNA等小分子 RNA，但它不转录分子质量不大的 5.8S rRNA。 RNA聚合酶 转录 5.8S rRNA，其原因在于： (1)RNA聚合酶 和 RNA聚合酶 识别的启动子不同。转录 5S rRN
19、A的 RNA聚合酶 能识别位于转录区内的启动子，即内部启动子。而转录 5.8S rRNA的 RNA聚合酶 能识别的启动子分为两部分： -40 +5为近启动子，其功能决定起始转录的精确位置； -165 -40称为远启动子，其功能影响转录的频率。 (2)RNA聚合酶 负责转录 5S rRNA等小分子 RNA，而 RNA聚合酶 负责转录的 5.8S rRNA，则是与 18S和 28S一起，先转录成一个大的前体分子，经转录后处理，成为成熟的 5.8S rRNA。 (3)5S rRNA基因与主体 rRNA基因 (由 5.8S、 18S、 28S rRNA基因一起构成 )的组织形式不同， 5S rRNA基因拷贝数很多，没有基因扩增现象，而主体 rRNA基因往往存在基因扩增现象。
