分子生物学习题

绪论思考题：（P9）1.从广义和狭义上写出分子生物学的定义？广义上讲的分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。狭义的概念，即将分子生物学的范畴偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程。其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。2、现代分子生物学研究的主要内容有哪几个方面？什么是反向生物学？什么是后基因组时代？研究内容：DNA的复制、转录和翻译；基因表达调控的研究；DNA重组技术和结构分子生物学。反向生物学：是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体内，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因结构。后基因组时代：研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白质图式，人类基因组研究由结构向功能转移。3、写出三个分子生物写学展的主要大事件（年代、发明者、简要内容）1953年Watson和Click发表了“脱氧核糖核苷酸的结构”的著名论文，提出了DNA的双螺旋结构模型。1972~1973年，重组DNA时代的到来。H.Boyer和P.Berg等发展了重组DNA技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元。1990~2003年美、日、英、法、俄、中六国完成人类基因组计划。解读人类遗传密码。4、21世纪分子生物学的发展趋势是怎样的？随着基因组计划的完成，人类已经掌握了模式生物的所有遗传密码。又迎来了后基因组时代，人类基因组的研究重点由结构向功能转移。相关学说理论相应诞生，如功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。生命科学又进入了一个全新的时代。第四章思考题：（P130）1、基因的概念如何？基因的研究分为几个发展阶段？概念：基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位和突变单位以及控制形状的功能单位。发展阶段：○120世纪50年代以前，主要从细胞的染色体水平上进行研究，属于基因的染色体遗传学阶段。○220世纪50年代以后，主要从DNA大分子水平上进行研究，属于分子的生物学阶段。○3近20年来，直接从克隆目的基因出发，研究基因的功能及其表型之间的关系，反向生物学阶段。5、什么是C值和C值矛盾？主要表现有哪些？C值：真核生物单倍体基因组所包含的全部DNA量成为该物种的C值。C值矛盾（悖理）：指真核生物中DNA含量的反常现象。主要表现：○1C值不随生物的进化程度和复杂性增加○2关系密切的生物C值相差甚大○3真和生物DNA的量远远大于编码蛋白质等物质所需的量6、断裂基因、外显子和内含子的概念是什么？它们的关系如何？断裂基因：基因内部插入了不编码序列，使一个完整的基因分隔成不连续的若干区段，这样的基因叫做不连续基因或断裂基因。外显子：真核生物不连续基因中有编码功能的区段称为外显子。内含子：无编码功能的区段称为内含子。关系：○1真核生物基因组中的不连续基因无论存在于何种组织，表达或不表达，其序列都保持不变，但内部的外显子和内含子数目、位置及长度却是可变的。○2内含子与外显子之间的连接位点：共同保守序列、无序列同源性和互补性7、重叠基因最初是在什么生物中发现的？重叠基因的存在有何意义？&X174噬菌体；重叠基因存在意义：提高基因利用率。8、分别写出病毒、原核、真核生物基因组的概念，请比较它们各自的特点及其异同。病毒基因组：病毒中所含的一整套基因,包括构成基因和基因之间区域的所有DNA。基因组特点：○1与细菌相比较，病毒的基因组很小，含遗传信息少，只能编辑少数蛋白质。○2基因组可由DNA或RNA组成，但每种病毒只含一种核酸。核酸的结构可以是单链或双链、闭合环状或线状分子。○3病毒基因组通常有重叠。重叠基因使用共同的核苷酸序列，但转录的mRNA有不同可读框。有些基因又相同可读框，但起始密码子或终止密码子不同。○4病毒基因组的大部分序列用来编码蛋白质，基因之间的间隔序列非常短。非编码区占很小部分○5病毒基因组中在功能上相关的基因一般集中成簇，在特定的部位构成一个相对的功能单元或转录单元。转录产物一般为多顺反子mRNA，之后加工成各蛋白质的mRNA。○6噬菌体的基因是连续的。原核生物基因组：原核生物染色体、质粒中所含有的一整套基因。特点：○1基因通常仅由一条环形或线形双链DNA分子组成。○2只有一个复制起始点。○3有操纵子结构数个相关的结构基因串联在一起，受统一调控区调节，合成多顺反子mRNA。○4编码蛋白质的结构基因为单拷贝的，但rRNA基因一般为多拷贝的。○5非编码DNA所占比例很少，类似于病毒基因。○6基因组DNA具有多种调控区。如复制起始区、复制终止区、转录启动子、转录终止区等特殊序列，以及还有重复序列，比病毒基因组复杂。○7与真核生物基因类似，也具有可移动的DNA序列组分。真核生物基因组：真核生物的单倍染色体组、细胞器中所含的一整套基因。特点：○1真核基因组的分子质量大。相当的复杂度。○2线状染色体，每条染色体多个复制起点。○3细胞核DNA与蛋白质稳定的结合，形成染色质的复杂高级结构。○4基因表达中，转录和翻译在时间和空间上被分隔，不偶联。○5大量重复序列，且单位长度不一，重复程度各异。○6基因一般以点拷贝形式存在，转录产物为单顺反子mRNA。○7存在着可移动的DNA序列。○8绝大多数真核生物基因都含有内含子，基因编码区是不连续排列的。异同：红色标记相同点；绿色为不同点9、简要叙述真核生物的DNA序列的几种类型。○1单拷贝的DNA序列○2低度重复的DNA序列，有2~10个拷贝数；○3中度重复的DNA序列，有几十至数十万个拷贝数○4高度重复DNA，重复次数上万至数百次。10、内含子有什么功能？其存在有何意义？○1促进重组。○2增加基因组的复杂性。○3含有可读框○4基因组中外显子和内含子是相对的，有些内含子具有编码序列，能产生蛋白质或功能RNA.○5含有部分剪接信号○6产生核仁小RNA.○7内含子对基因表达有影响。存在意义：有利于变异与进化，增加重组机率，提高进化率。14、人类基因组研究哪些内容？研究人类基因组有何重大意义？研究内容：○1对人类全基因组作图，或染色体作图（包括遗传连锁作图和物理作图），也就是对基因组进行标记和划分，为基因或特定DNA序列在染色体上的位置提供标志。进一步还包括绘制转录图谱。○2对基因组DNA进行裂解切割和基因克隆。把几百甚至几千碱基长度的DNA片段按已知的标识进行有序的排列。○3测定基因组的全部DNA序列。对全部DNA进行序列分析，按其在染色体上的位置进行排列，得到在染色体上DNA序列的全部。○4基因的鉴定，即确定每个基因的结构，分离和鉴定具有重要功能以及与重大疾病相关的基因。○5建立基因的信息系统、基因信息的储存、处理以及开发相应的软件。重大意义：16、什么是功能基因组学？基因芯片？蛋白质组学？生物信息学？功能基因组学：是指利用结构基因组学提供的信息，以大规模实验方法及统计与计算分析，全面系统地分析全部基因功能的学科。基因芯片：是利用原位合成法或将已合成好的一系列寡核苷酸探针分子以预先设定的排列方式固定在固相支持界面表面（硅片、玻片、尼龙膜等），形成形成高密度寡核苷酸阵列，与样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。蛋白质组学：指研究某一基因组在某一特定细胞、特定时间内所表达的全部蛋白质的集合体，以及所有蛋白修饰后的各种形态。生物信息学：17、分子生物学信息数据库主要有哪4大类？○1基因组数据库；○2核算和蛋白质一级结构序列数据库；○3生物大分子三围构象数据库；○4由以上三类数据库和文献资料为基础构建的二次数据库。18、名词解释：基因家族基因簇假基因HGPSTSSAGEBACYACORF基因家族：是真核生物基因生物基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因。基因簇：基因家族中各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，定位于染色体的特殊区域，他们属于同一个祖先的基因扩增产物。基因簇中也包含没有生物功能的假基因。通常，基因簇内各序列的同源性大于基因族间的各序列的同源性。假基因：在多基因家族中，有些成员的DNA序列结构与有功能的基因相似，但不表达产生有功能的基因产物，这些基因称假基因。HGP:Humangenomeproject人类基因组计划。STS:Sequence-taggedsite序列标签位点。为一段300~500bp的已知序列，在染色体上有一定的位置。SAGE:serialanalysisofgeneexpression基因表达系统分析原理是cDNA3‘端有一段9~11bp的短序列包含了能代表该转录本的足够信息，能够区分该基因组中95﹪的基因，这段特定序列称为SAGE标签。显示所代表基因是否被表达，及表达程度。BAC:bacterialartificialchromosome细菌人工染色体YAC:yeastartificialchromosome酵母人工染色体ORF:可读框第六章DNA的损伤、修复和基因突变思考题：（P186）1、什么是DNA的损伤？DNA的结构的改变有哪两种类型？其危害有哪些？。DNA损伤指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变。DNA的结构发生的改变主要有两种类型：单个基因的改变；双螺旋结构的异常扭曲。危害：○1单个碱基改变只影响DNA序列而不影响整体构象，当DNA双螺旋被分开时并不影响转录或复制过程，而是通过序列的变化改变子代的遗传信息。○2双螺旋结构的异常扭曲对DNA复制或转录可产生生理性伤害。2、DNA分子碱基自发性化学改变可造成哪几种损伤？○1互变异构移位○2脱氨基作用○3DNA聚合酶的打滑○4活性氧引起的诱变○5碱基丢失3、化学因素引起的DNA损伤主要有哪几种？写出要点？○1烷化剂对DNA的损伤：烷化剂是一类亲电子的化合物，很容易与生物体中大分子的亲核位点起反应。碱基烷基化、碱基脱落、断裂、交联（具体见课件）○2碱基类似物对DNA的损伤：人工可以合成一些碱基类似物用作促突变剂或抗癌药物，如5-溴尿嘧啶（5-BU）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、2-氨基腺嘌呤（2-AP）等。4、什么事DNA的修复？细胞对DNA损伤的几种修复系统是什么？DNA修复：是指针对已发生的缺陷而进行的补救机制。是指生物体细胞在长期进化过程中形成的一种保护功能。修复系统：○1切除修复（excisionrepair）：碱基切除修复和核苷酸片段切除修复○2错配修复：（mismatchrepair）校正活性所漏校的碱基使复制的保真性提高100～1000倍○3直接修复：(directrepair)是把被损伤的碱基回复到原来状态的一种修复。○4重组修复：(recombinationrepair)机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制，再修复，这种方式为~○5易错修复:(errorpronerepair)SOS反应诱导的修复系统中的易产生差错的修复。易产生差错的修复是由于SOS反应能诱导产生缺乏校对功能的DNA聚合酶，使之在DNA链的损伤部位即使出现不配对碱基，复制也能继续进行，从而增加细胞存活的机会。同时，这个过程带来高突变率。5、什么是SOS反应？SOS反应由什么物质引起的？意义如何？SOS反应：许多能造成DNA损伤或抑制DNA修复的过程能引起一系列复杂的诱导效应，这种诱导效应称为应急效应（SOSresponse）。引起物：SOS反应由RecA蛋白和LexA阻遏物相互作用引起。意义：○1DNA的修复○2导致变异在DNA复制受到阻碍的情况下避免因细胞分裂而产生不含DNA细胞，或者使细胞有更多重组和修复的机会。6、基因突变的概念如何？简要写明基因突变的几种类型。什么是突变热点？基因突变：基因内的遗传物质发生可遗传的结构和数量的变化，通常产生一定的表型。类型：○1碱基替换（点突变）：DNA错配碱基在复制后被固定下来，由原来的一个碱基对被另一个碱基对所取代。包括转换（嘌与嘌、嘧与嘧）和颠换（嘌与嘧，嘧与嘌）两种类型。○2插入突变：基因的序列中插入了一个碱