分子生物学复习题

硕士研究生分子生物学复习题

1、原核生物基因组与真核生物基因组在结构与组成上的区别。（CH1，28-35） （1）原核生物基因组结构特征：

1.基因组DNA通常为单一闭环双链分子。 2.基因组DNA只有一个复制起点。

3.基因组所含基因数量较多，并且形成操纵子结构。

4.编码序列几乎都是连续的，没有内含子结构，因而转录之后不需要剪接。

5.编码序列约占基因组的50%，比例低于病毒基因组，但高于真核生物基因组。 6.非编码区主要是调控序列。

7.重复基因少，结构基因一般为单拷贝。 8.基因组中含转座子序列。 （2）真核生物基因组结构特点：

1.每一种真核生物都有一定的染色体数目。 2.远大于原核基因组，结构复杂，基因数庞大。 3.真核生物基因转录产物为单顺反子； 4.有大量重复序列，高度重复（106）。 5.真核基因为断裂基因。 6.非编码序列多于编码序列。

7.功能相关基因构成各种基因家族。

8.基因组中含大量转座子、逆转录转座子、逆转录子等可移动序列。 9.真核基因组DNA的末端都有一种称为端粒的特殊结构。 10.真核生物基因组还包括细胞器基因组。

2、试介绍表观遗传学的主要内容

（1）概念：基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传到的表型。不依赖于DNA序列的遗传现象 （2）特征：可遗传、可逆性、DNA不变 （3）表观遗传学变化主要集中在三个方面： 1．DNA甲基化修饰：基因选择性转录表达的调控 2．非编码RNA的调控作用：基因转录后的调控 3．组蛋白修饰：蛋白质的翻译后修饰 （4）表观遗传学的研究内容：

1．基因选择性转录表达的调控：DNA甲基化、组蛋白共价修饰、染色质重塑、X染色体失活

2.基因转录后的调控：基因组中非编码RNA、微小RNA（miRNA）、反义RNA、内含子、核糖开关等

3、试阐述siRNA与miRNA的异同（CH4，74-75） 共同点：

miRNA和siRNA都是由dsRNA或RNA前体形成的； MiRNA和siRNA都是由22个左右的核苷组成； 都是Dicer酶的产物；

二者生成都需要Argonaute(AGO)家族蛋白存在；

都和RISC结合成复合体行使干扰、调节作用，所以其功能界限变得不清晰（如二者在介导沉默机制上有重叠）；

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都可在转录后和翻译水平干扰靶基因的翻译； 不同点： 来源 加工 结构 结合部位 作用方式 功能 siRNA 外源 RNAi的中间产物 dsRNA 靶mRNA任何部位 降解靶mRNA 抑制转座子/病毒入侵 不参与生长发育调控 miRNA 内源基因转录 ss-Pre-miRNA加工 ssRNA 3’UTR 降解或不降解 主要参与生长发育中基因调控 4、什么叫操纵子？简述乳糖操纵子的调节机制。（CH4，28-33）

操纵子是原核生物基因表达和调控最重要的形式，包括结构基因部分和调控部分，原核生物的基因多数以操纵子的形式组成基因表达调控的单元。

乳糖操纵子的调节机制：

1.操纵子的负性调节——阻遏调控 （1）当没有乳糖存在时，Lac操纵子处于阻遏状态。阻遏蛋白与O序列结合，阻遏RNA聚合酶与P序列结合，抑制转录起动。

（2）当乳糖存在时，Lac操纵子即可被诱导。乳糖→半乳糖（诱导剂）与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白构象变化，导致阻遏蛋白与O序列解离，发生转录。

2.操纵子的正性调节——CAP的激活调控

CAP（也称CRP、CGP)是同二聚体，在其分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。 当没有葡萄糖存在时cAMP↑，cAMP与CAP结合，CAP结合在lac启动序列附近的CAP位点，可刺激RNA聚合酶活性，表达↑。

当有葡萄糖存在时，cAMP↓、cAMP与CAP结合受阻，lac操纵子表达↓。 3. 乳糖操纵子的双重协调调控

lac阻遏蛋白负性调节与CAP正性调节两种机制协调合作。

当lac阻遏蛋白封闭转录时，CAP不能起作用。但当lac阻遏蛋白脱落时，还需CAP正性调节才能转录。 5、同一生物体不同的组织细胞的基因组成和表达是否相同？为什么？（CH2，45-46+CH4,，4-8）

同一生物体不同的组织细胞的基因组成相同，但表达不完全相同。

基因组指的是单倍体细胞中所含的整套染色体，包括全部遗传信息；基因组是均一的，与细胞类型无关；基因组是稳定不变的，与发育阶段、生长条件无关。

基因表达就是基因的转录和翻译过程。

转录组是指基因组在一种细胞内表达的全部转录产物的总称，可以反映某一生长阶段、某一生理或病理状态下、某一环境条件下，机体细胞所表达基因的种类和表达水平。转录组只反映基因组的一部分；一个基因可以转录得到多种mRNA；基因组在不同条件下有不同的表达模式，转录组是动态的，反映的是正在表达的基因，与细胞类型、发育阶段、生长条件、健康状况等有关。

基因表达的方式分为：组成型表达、适应性/调节性表达和协调表达。

组成型表达指不大受环境变动而变化的一类基因表达。这些基因产物对生命全过程都是必要的或必不可少的，在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，这类基因称管家基因。

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（如：催化三羧酸循环的酶）

适应性/调节性表达指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达，分为诱导性表达和阻遏性表达。（如：胆固醇对HMGCoA还原酶的表达阻遏）

基因表达具有时间、空间和条件特异性。

6、利用双脱氧末端终止法（Sanger法）测定DNA一级结构的原理与方法。（CH1,67-73） （1）原理：以待测的单链DNA为模板，寡聚核苷酸为引物，在DNA聚合酶的作用下，按碱基互补的原则合成互补DNA单链，在合成过程中链可终止于双脱氧核苷酸处，从而获得不同长度的DNA单链。再经电泳分离、读序而得到待测DNA分子的碱基序列。 （2）反应体系：

模板：单链DNA（待测序的DNA） 酶：大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ 引物：5'端标记的寡核苷酸链

底物：dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）、ddNTP

四组独立的反应体系，每组均含有dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)和ddNTP(一种) （3）操作：

1.获得标记片段组

2.电泳：变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 3.显影 4.读序

7、如何以大肠杆菌质粒DNA为载体克隆一个编码动物激素的基因，并使之在大肠杆菌中表达？简要说明实验中可能遇到的问题及可能的解决方法。 方法：

1.目的基因的制备（编码动物激素的基因）

先从组织细胞内提取mRNA，然后以与poly（A）尾互补的寡dT为引物，逆转录合成cDNA，再进行克隆。

2.载体的选择和制备

获取大肠杆菌中的质粒，进行酶切使其线形化，以便与目的基因相连接。所用的酶最好与切割目的基因的酶相同。

3.目的DNA与载体体外连接

采用粘性末端连接质粒和目的基因，质粒和插入片段具有相同的粘性末端。 4.将外源DNA导入宿主细胞

采用CaCl2法、电穿孔法、病毒感染法将重组DNA倒入大肠杆菌中。 5.目的基因的筛选和鉴定

首先筛选出转化菌（平板筛选）；然后筛选出带有重组体的克隆（插入灭活法）；最后是对DNA重组体进行鉴定（酶切鉴定）。

6.克隆载体的表达

培养筛选出的大肠杆菌，在一定条件下表达目的蛋白。 问题及解决方法：

1.载体自身环化，造成假阳性克隆——使用碱性磷酸酶处理载体，去除DNA或RNA5’端的磷酸根

2.插入片段可双向插入——使用两种限制性内切酶同时切，且是非同尾酶

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8、试介绍G-蛋白偶联受体介导的信号途径及最新研究进展。（CH6，52-71） （一）蛋白激酶A途径（AC-cAMP-PKA途径）

信号分子+G蛋白偶联受体→激活AC→催化ATP生成cAMP→激活PKA→底物蛋白磷酸化→①胞质中磷酸化酶激酶磷酸化→短期效应（糖原合成或分解）

→②细胞核内cAMP元件结合蛋白（CRBP）磷酸化→长期效应（调控基因表达） （二）IP3-DG途径

1.第二信使IP3/DG/Ca2+（IP3-Ca2+途径）

基本过程：信号分子→G蛋白偶联受体→Gq或Go→激活磷脂酶Cβ（PLCβ)→磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）分解→ DG和IP3→Ca2+↑

2.蛋白激酶C途径（DG-PKC途径） 磷脂酰丝氨酸

配体+受体→GP→PLC→PIP2→DG+IP3 PKC→调节细胞生理活动、基

2+Ca 因表达

肌质网、内质网

9、试介绍酪氨酸激酶受体介导的信号途径及最新研究进展。（CH6，72-81） 常见的下游信号转导途径：

（1）Ras-MAPK级联反应信号转导途径：

信号分子+受体→受体自身酪氨酸残基活化→激活SOS→激活Ras→激活MAPKKK→激活MAPKK→激活MAPK→激活多种效应蛋白，调控细胞分裂、存活和转录因子等

Ras-MAPK途径转导多种生长因子（包括EGF、PDGF、NGF和胰岛素生长因子）、细胞因子、淋巴细胞抗原受体和整合素等信号。

MAPK家族成员的活化需要分子中的酪氨酸和苏氨酸同时磷酸化。

MAPK家族中最重要的有ERK家族、p38 MAPK家族、JNK/SAPK家族。 （2）PI3K/PKB

配体+受体→激活PI3K→催化PIP3产生→激活PKB→使多种蛋白磷酸化→介导代谢调节和细胞存活等效应

10、试介绍一种与基因突变相关的疾病的发病原因。（CH7，37） 单基因遗传性高血压病 1.糖皮质激素可矫正的醛固酮增多症（GRA） 特点：高醛固酮、低肾素

病因：醛固酮合成酶基因突变，与11-?-羟化酶融合，醛固酮分泌不受肾素、血管紧张素调节，只受促肾上腺皮质激素ACTH的调节。表达异常高，血容量无限制增加，导致高血压。ACTH受糖皮质激素抑制。 2.盐皮质激素增多症（AME） 特点：低肾素、低醛固酮

病因：11-?-羟固醇脱氢酶Ⅱ基因突变，活性降低，皮质醇不能转化为皮质酮，皮质醇大量积累，激活非选择性盐皮质激素受体 (皮质酮不能)，导致高血压。

11、试介绍一种疾病的分子生物学诊断或治疗的方法和过程。（CH8，36，39，43） 乙型血友病 发病原因：

凝血因子IX缺乏

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治疗方法：

采用基因治疗的方法，通过基因增补的策略， 利用逆转录病毒转移IX因子的cDNA到体外培养的患者皮肤成纤维细胞中，再回植入患者皮下。患者体内可检测IX因子的基因表达产物，浓度约为正常人的5%。

其中基因增补是指针对靶细胞致病基因导入相应正常基因，弥补致病基因缺陷。增补基因导入后与基因组随机整合，致病基因并未除去。 基因治疗的基本程序：

1.目的基因的制备：

逆转录得到IX因子的cDNA 2.靶细胞选择

选择患者皮肤成纤维细胞，体外培养，备用 3.基因导入

利用病毒作载体将IX因子的cDNA高效转移入患者皮肤成纤维细胞内、并能调控其适度表达。

4.细胞筛选鉴定

标记基因技术、基因缺陷型受体细胞技术、基因共转染技术、分子杂交技术、外源基因表达鉴定等方法鉴定倒入成功的细胞。

5.目的基因表达

将转染的成纤维细胞植入患者皮下观察。

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