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1.阐述基因概念和你对基因定义的诠释。(GR)答:基因是遗传的基本单元，是DNA或RNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。也通过突变改变这自身的缔合特性，储存着生命孕育、生长、凋亡过程的全部信息，通过复制、转录、表达，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它也是决定生命健康的内在因素。因此，基因具有双重属性：物质性（存在方式）和信息性（根本属性）。人们对基因的认识是不断发展的，19世纪60年代，孟德尔就提出了生物的性状是由遗传因子控制的观点，但这仅仅是一种逻辑推理的产物。20世纪初期，遗传学家摩尔根通过果蝇的遗传实验，认识到基因存在于染色体上，并且在染色体上是呈线性排列，从而得出了染色体是基因载体的结论。20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，尤其是沃森和克里克提出DNA双螺旋结构以后，人们进一步认识了基因的本质，即基因是具有遗传效应的DNA片断。研究结果还表明，每条染色体只含有1~2个DNA分子，每个DNA分子上有多个基因，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。自从RNA病毒发现之后，基因的存在方式不仅仅只存在于DNA上，还存在于RNA上。由于不同基因的核糖核苷酸的排列顺序不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。现代对基因的理解表现在如下方面：操纵子：乳糖操纵子模型的提出，大大扩大了人们关于基因功能的视野，有些操纵子不起合成蛋白质模板的作用，只起调节或操纵作用。（2）移动基因移动基因指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方,基因的跳动能够产生突变和染色体重排,进而影响其他基因的表达。移动基因的发现动摇了基因在染色体上有一固定位置的传统观念。断裂基因过去人们一直认为,基因的遗传密码子是连续不断地并列在一起,形成1条没有间隔的完整基因实体。但后来通过对真核蛋白质编码基因结构的分析发现,在它们的核苷酸序列中间插入有与编码无关的DNA间隔区,使1个基因分隔成不连续的若干区段。这种编码序列不连续的间断基因被称为断裂基因。（4）假基因这是一种核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同,但却不能合成出功能蛋白质的失活基因。（5）重叠基因长期以来,在人们的观念中一直认为同一段DNA序列内,是不可能存在重叠的读码结构的。但是,随着DNA核苷酸序列测定技术的发展,人们已经在一些噬菌体和动物病毒中发现,不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的。它修正了关于各个基因的多核苷酸链是彼此分立、互不重叠的传统观念。（6）染色体外基因这类基因存在于染色体外，它们的传递不符合孟德尔的分离和自由组合定律。如线粒体基因、叶绿体基因等。它们的基因编码细胞其专一的蛋白质并自我复制。由此可见,随着生物科学的不断发展,人们对基因概念的理解也不断深入。在世界科学技术日新月异的今天,生物科学将会有更多新的突破性进展,基因的概念不可避免的将会被赋予新的内容。2.举例解释蛋白质二级结构、超二级结构（MOTIF）、三级结构、DOMAIN和四级结构。答：蛋白质的二级结构：指多肽链借助氢键排列成自己特有的规则结构。如，α螺旋。它是蛋白质中常见的一种二级结构，肽链主链绕假想的中心轴盘绕成螺旋状，一般都是右手螺旋结构，螺旋是靠链内氢键维持的。每个氨基酸残基（第n个）的羰基氧与多肽链C端方向的第4个残基（第n+4个）的酰胺氮形成氢键。在典型的右手α-螺旋结构中，螺距为0.54nm，每一圈含有3.6个氨基酸残基，每个残基沿着螺旋的长轴上升0.15nm。超二级结构：是指在球状蛋白质分子的一级结构的基础上，相邻的二级结构单位（α螺旋β折叠等）在三维折叠中相互靠近，形成种类不多的、有规则的二级结构组合，在蛋白质中充当三级结构的构件。αα：这是一种α螺旋束，它经常是由两股平行或者反平行的右手螺旋段互相缠绕而成的左手卷曲螺旋。卷曲螺旋是纤维状蛋白和原肌球蛋白的主要结构元件。氨基酸序列分析表明，这些多肽链中存在七残基重复序列，由2个疏水残基，2个极性残基，3个电荷残基组成。这是卷曲螺旋的结构特征。三级结构：一条肽链的所有原子的空间排列。三级结构是在二级结构、超二级结构、结构域的基础上由疏水作用和侧链相互作用形成的。如肌红蛋白的三级结构有8段α-螺旋区，每个螺旋区含7-23个氨基酸残基，C端有5个氨基酸残基的非螺旋区内部存在一个口袋行的空穴，血红素居于此空穴中。结构域：指蛋白质多肽链在二级结构的基础上进一步卷曲折叠成几个相对独立的近似球形的组装体。最普遍的结构是α/β型结构，它含有一个由α-螺旋包围着的平行或混合β-回折的核。由环区域形成结合裂缝，这些区域虽对结构的稳定无作用，但通常参与结合和催化作用。四级结构：由三级结构形成的，同一单体的或者多种单体形成聚合体。组成单体的亚基表面之间有范德华力的作用。如红细胞内的血红蛋白是由4个亚基聚合而成的，两两相同，即含二个α亚基和二个β亚基。在一定的条件下，这种蛋白质分子可以解聚成单个亚基，亚基在聚合或解聚时对某些蛋白质具有调节活性的作用。3．简述Proteasomes结构与功能。(pss)Proteasomes结构：蛋白酶体的组分通常根据它们的斯维德伯格沉降系数（以“S”来标记）来命名。最普遍的蛋白酶体的形式是26S蛋白酶体，其分子量约为2000kDa，包含有一个20S核心颗粒和两个19S调节颗粒。20S核心颗粒蛋白酶体为中空结构，由外部两个环的α亚基和构成中间两个环的β亚基构成。所有的20S颗粒都由四个堆积的七元环所组成，环结构存在七次轴对称，这些环结构则是由两种不同的亚基构成：α亚基为结构性蛋白，而β亚基则发挥主要的催化作用。外部的两个环，每个环都含有七个α亚基，一方面作为调节颗粒的结合部，另一方面发挥“门”的作用，阻止蛋白质不受调控地进入核心颗粒的内部。内部的两个环，每个环都含有七个β亚基，且包含蛋白酶活性位点，用于蛋白质水解反应。19S调节颗粒，真核生物中的19S颗粒是由19个蛋白质组成的，并可以被分成两个部分：一个由10个蛋白质组成的可以与20S核心颗粒上的α环直接结合的基底，和一个由9个蛋白质组成的结合多泛素链的盖子。其中，10个基底蛋白质中的6个具有ATP酶活性。19S和20S颗粒的结合需要ATP先结合到19S颗粒上的ATP结合位点。20S核心颗粒也可以与第二种调节颗粒，即11S颗粒相结合。11S调节颗粒又被称为PA28或REG。它是七聚体结构，不包含任何ATP酶，能够促进短肽而不是完整的蛋白质的降解。11S颗粒的调控机制与19S颗粒的机制类似，是通过其亚基的C末端结合核心颗粒，并诱发α环发生构象变化，从而打开20S核心颗粒的“门”，使得底物蛋白质可以进入核心颗粒。proteasomes功能：蛋白酶体直接参与了适应性免疫系统的运作，并在其中扮演着关键角色。肽类抗原是由主要组织相容性复合物（MHC）类型I蛋白传递到抗原呈递细胞表面。这些肽段是来自被蛋白酶体降解的侵入机体的病原体。虽然一般的蛋白酶体就可以参与这一进程，但实际上起主要作用的是一种特殊的复合物，其可以生成合适大小和成分的降解片断以供MHC结合。这种复合物的组成蛋白的表达是由γ干扰素所诱导；当免疫反应发生时，这些蛋白质，包括11S调节颗粒（主要作用为调节MHC的结合肽段的产生）和特殊的β亚基（β1i、β2i、β5i，具有不同的底物特异性）的表达就会增加。这种由特殊的β亚基参与形成的复合物就被称为“免疫蛋白酶体”。另一种有所变化的β5亚基，β5t，在胸腺中表达，能够形成胸腺独有的“胸腺蛋白酶体”（thymoproteasome），参与T细胞的发育调控。MHC类型I蛋白的配基结合强度取决于配基C末端的组成，因为肽段配基是通过氢键和与MHC表面的Bpocket近接触来结合的。许多MHC类型I蛋白趋向于结合疏水性残基，而免疫蛋白酶体复合物就可以更多地生成具有疏水性C末端的肽段。由于蛋白酶体参与生成活性形势的NF-κB（一种抗凋亡和促炎症调控因子，调控细胞因子的表达），因此，蛋白酶体被认为与炎症反应和自身免疫性疾病相关。蛋白酶体活性水平的提高与包括红斑性狼疮和类风湿性关节炎在内的自身免疫性疾病相关。4．简述泛素化蛋白降解途径泛素是一类低分子量的蛋白质，泛素化是指泛素分子在一系列特殊的酶作用下，将细胞内的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异性修饰的过程。这些特殊的酶包括泛素激活酶，结合酶、连结酶和降解酶等。泛素化在蛋白质的定位、代谢、功能、调节和降解中都起着十分重要的作用。同时，它也参与了细胞周期、增殖、凋亡、分化、转移、基因表达、转录调节、信号传递、损伤修复、炎症免疫等几乎一切生命活动的调控。泛素化修饰涉及泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3的一系列反应：首先在ATP供能的情况下酶E1粘附在泛素分子尾部的Cys残基上，Cys突变为Ala，激活泛素,接着,E1将激活的泛素分子转移到E2酶上，随后,E2酶和一些种类不同的E3酶共同识别靶蛋白,对其进行泛素化修饰。根据E3与靶蛋白的相对比例可以将靶蛋白单泛素化修饰和多聚泛素化修饰。E3酶的外形就像一个夹子,靶蛋白连接在中间的空隙内。酶的左侧结构域决定靶蛋白的特异性识别，右侧结构域定位E2酶以转移泛素分子。蛋白质泛素化的结果是使得被标记的蛋白质被蛋白酶分解为较小的多肽、氨基酸以及可以重复使用的泛素。泛素-蛋白酶体途径是先发现的，也是较普遍的一种内源蛋白降解方式。需要降解的蛋白先被泛素化修饰，然后被蛋白酶体降解。但并非所有泛素化修饰都会导致降解。有些泛素化会改变蛋白的活性，导致其他的生物效应。蛋白质泛素化作用是后翻译修饰的一种常见形式，该过程能够调节不同细胞途径中各式各样的蛋白质。5．何谓LongInterspersedNuclearElements，你认为该序列的进化起源是什么？(HL)答：长散在重复序列(longinterspersednuclearelements，LINE)，意为散在分布的长细胞核因子，是散在分布在哺乳动物基因中的一类重复序列。LINE是可以自主转座的一类反转录转座子，来源于RNA聚合酶Ⅱ的转录产物；L1是LINE中的一种重复序列，长约6500bp，哺乳动物基因组中的拷贝数可多达10万份，主要集中在AT富集区。L1以及由L1编码的反转录酶作用于其他非自主反转录转座子以后所生成的DNA序列，加起来至少占人类基因组全长的四分之一。LINE不同成员之间的序,列有较大差别，但是同一物种中的LINE的不同成员仍有较大的同源性。LINE有分别长1137bp和3900bp的可读框，这两种可读框有14bp的重叠序列。从LINE的结构分析，它并不具有反转录病毒特有的LTR，因此曾把LINE归于非病毒超家族。测序的结果发现LINEL1的一个可读框同反转录酶是同源的，这提示LINE可能来源于能够编码转座所需的酶进行自主转座的可动元件，所以现在在分类时被归人病毒超家族。L1插入片段的全长原初元件可能是哺乳动物中有活性的反转录转座子的来源。L1被认为是人类基因组中主要的可动因子，它不仅能自主转座，而且它的蛋白质产物可促使非自主转座因子的反转录转座。同时L1还能十分有效地将位于L13’端的侧序一起转座到新的位置，这种作用称为3转导(3transduction)，其结果是将宿主基因组中原先不连锁的两个DNA片段排列在一起。许多真核细胞中都发生3转导作用。当L1本身的转录终止信号较弱而3侧序中有很强的转录终止信号时，RNA聚合酶进行L1转录时就会发生“连读”(read-through)，而将11’和3侧序一起转录，其结果是包含L1和3侧序的嵌合片段一起插入染色体新的位置，这对新基因的形成和基因组的进化都有重要作用.6．简述大肠杆菌DNA聚合酶III各亚基的功能。答：DNApolⅢ是是多亚基组成的蛋白质,是合成DNA新链的主要复制酶，它在细胞中含量很少,但是催化效率高，异二聚体，全酶由α、β、γ、δ、ε、θ、τ、δ’、χ、ψ10个亚基组成。其核心酶含有α，ε和θ三个亚基。α亚基具有5'→3