2010分子生物学课程期末考试-I,II答案

12007级本科生分子生物学考试试题I（100分钟）2010.7.05系学号姓名一、名词解释：（30分，3分/小题）1.MolecularBiology从分子水平上研究生命现象物质基础的学科。研究细胞成分的物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等2.DNAmethylation在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基基团的化学修饰现象。通常发生在5′胞嘧啶位置上，具有调节基因表达和保护DNA该位点不受特定限制酶降解的作用。3.Apoptosis由死亡信号诱发的受调节的细胞死亡过程,是细胞生理性死亡的普遍形式。凋亡过程中DNA发生片段化，细胞皱缩分解成凋亡小体，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬，不发生炎症。4.SNP是指在基因组上单个核苷酸的变异，形成的遗传标记，其数量很多，多态性丰富。指在基因组上单个核苷酸的变异,包括置换、颠换、缺失和插入。5.trans-acting激活因子(如转录、翻译激活因子等)调控基因表达时，由于蛋白质直接结合或间接作用，引起基因表达激活或增强的调控作用。6.metastasis瘤细胞从原发部位侵入淋巴管、血管或体腔，迁徙到他处而继续生长，形成与原发瘤同样类型的肿瘤，这个过程称为转移。7.biochip广义的生物芯片指一切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器。包括用于研制生物计算机的生物芯片，将健康细胞与电子集成电路结合起来的仿生芯片，缩微化的实验室即芯片实验室以及利用生物分子相互间的特异识别作用进行生物信号处理的基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。狭义的生物芯片就是微阵列，包括基因芯片、蛋白质芯片、细2胞芯片和组织芯片等。8.co-IP用抗体将相应特定分子沉淀的同时，与该分子特异性结合的其他分子也会被带着一起沉淀出来的技术。这种技术常用于验证蛋白质之间相互特异性结合。9.signalpathway当细胞里要发生某种反应时，信号从细胞外到细胞内传递了一种信息，细胞要根据这种信息来做出反应的现象，叫做信号通路。10.hTERT一种自身携带模板的逆转录酶，由RNA和蛋白质组成，RNA组分中含有一段短的模板序列与端粒DNA的重复序列互补，而其蛋白质组分具有逆转录酶活性，以RNA为模板催化端粒DNA的合成，将其加到端粒的3′端，以维持端粒长度及功能。二、简述题（30分）1.PCR引物设计的基本原则？（7分）①引物长度：15-30bp，常用为20bp左右。②引物碱基：G+C含量以40-60%为宜，G+C太少扩增效果不佳，G+C过多易出现非特异条带。ATGC最好随机分布，避免5个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。③引物内部不应出现互补序列。④两个引物之间不应存在互补序列，尤其是避免3′端的互补重叠。⑤引物与非特异扩增区的序列的同源性不要超过70%，引物3′末端连续8个碱基在待扩增区以外不能有完全互补序列，否则易导致非特异性扩增。⑥引物3‘端的碱基，特别是最末及倒数第二个碱基，应严格要求配对，最佳选择是G和C。⑦引物的5′端可以修饰。如附加限制酶位点，引入突变位点，用生物素、荧光物质、地高辛标记，加入其它短序列，包括起始密码子、终止密码子等。2.阐述IgG抗体的分子结构，并说明其各片段的生物学意义?（8分）抗体是具有4条多肽链的对称结构，其中2条较长、相对分子量较大的相同的重链(H链)；2条较短、相对分子量较小的相同的轻链(L链)。链间由二硫键和非共价键联结形成一个由4条多肽链构成的单体分子轻链有κ和λ两种，重链有μ、δ、γ、ε和α五种。整个抗体分子可分为恒定区和可变区两部分。在给定的物种中，不同抗体分子的恒定区都具有相同的或几乎相同的氨基酸序列。可变区位于Y的两臂末端。在可变区内有一小部分氨基酸残基变化特别强烈，这些氨基酸的残基组成和排列顺序更易发生变异区域称高变区。高变区位于分子3表面，最多由17个氨基酸残基构成，少则只有2～3个。高变区氨基酸序列决定了该抗体结合抗原抗原的特异性。一个抗体分子上的两个抗原结合部位是相同的，位于两臂末端称抗原结合片段。Y的柄部称结晶片段，糖结合在结晶片段上。3.microRNA和RNA干扰概念有何不同，各自如何应用？（6分）microRNA是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,它们在动植物中参与转录后基因表达调控。大多数microRNA基因以单拷贝、多拷贝或基因簇(cluster)的形式存在于基因组中。siRNA有如下特点：长度约在22nt左右，siRNA一般是人工体外合成的，通过转染进入人体内，是RNA干涉的中间产物；植物体内也存在内源的siRNA。结构上，siRNA是双链RNA，siRNA可作用于mRNA的任何部位，并与mRNA完全互补。RNA干扰即可应用于基因功能的研究，又可应用于疾病治疗以及新药研发等方面，有广阔的应用前景。4.举出9种分子生物学研究常用技术及其作用？（9分）PCR：对体外目的基因进行大量扩增，并应用于定点突变SNP：SNP成为第三代遗传标志,人体许多表型差异、对药物或疾病的易感性等等都可能与SNP有关DNA重组：指DNA分子内或分子间发生的遗传信息的重新共价组合过程。包括同源重组、特异位点重组和转座重组等类型，广泛存在于各类生物。体外通过人工DNA重组可获得重组体DNA，是基因工程中的关键步骤。Southern:用标记的DNA或RNA探针检测目的DNA技术Nouthern：用标记的RNA探针检测目的RNA技术RNA干扰：一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默现象。当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默Western:根据抗原抗体结合检测目的蛋白的技术免疫共沉淀：研究体内蛋白质之间相互作用的实验方法。GST-pulldown:在体外研究蛋白质之间相互作用的实验方法。三、论述题（35分）1.乙肝病毒HBV的分子结构及其作用，并阐明乙肝病毒x基因的致癌作用机理？（10分）4HBVDNA负链有四个开放区，分别称为S、C、P及X，能编码全部已知的HBV蛋白质。S区可分为二部分，S基因和前S基因。S基因能编码主要表面蛋白。S基因之前是一个能编码163个氨基酸的前S基因，编码PreS1和PreS2蛋白。C区基因包括前C基因和C基因，分别编码HBeAg和HBcAg。P区最长，约占基因组75%以上，编码病毒体DNA多聚酶。X区可能编码有154个氨基酸的碱性多肽。乙肝病毒的X蛋白是HBV病毒的重要编码蛋白，具有致癌作用。X蛋白通过反式激活作用可以上调很多癌基因，下调抑癌基因。有研究发现X蛋白与Survivin蛋白可以协同作用，在HBXIP参与的情况下促进细胞转化。同时X蛋白可以影响P53的表达，进而也能导致细胞凋亡途径的异常。不仅如此，X蛋白对于DNA的修复作用也有影响。同时X蛋白可以影响端粒酶活性以促进肿瘤发生。由此可见，HBVX蛋白可以通过多中途径促进肝癌的发生。2.比较原核表达系统与真核表达系统的优缺点，并阐明其在应用上的不同？（12分）1最根本的区别是原核表达系统的表达系统是原核细胞;真核表达系统则是在真核细胞里例如酵母细胞,昆虫细胞,哺乳动物细胞中表达.2,两种表达系统都是通过含有原核或者真核启动子以及其他其他表达相关元件的质粒系统来实现外源基因的表达.3,原核表达系统与真核表达系统相比,表达量效率便于优化调整,表达量高.但用来表达真核来源的外源基因时,由于蛋白折叠和糖链修饰不同,因此其应用受限.真核表达系统表达量相对较低,虽然酵母和昆虫系统表达量相对较高,但是在表达哺乳细胞来源基因同样存在折叠和糖链修饰的不足.真核表达系统能得到具有蛋白活性的蛋白，有利于模拟真核细胞真实情况，近一步研究基因和蛋白的功能。3.举例说明应用何种方法研究肿瘤发病的分子机理？（13分）以研究HBx蛋白和survivin蛋白协同致癌分子机制为例：首先是建立稳定表达HBx和survivin蛋白的稳定细胞系，通过过量表达，检测两者协同后的分子事件，例如肝癌分子标记物甲胎蛋白等的表达情况，气候通过克隆形成实验，动物成瘤实验等检测两者协同对肝癌发生发展的影响。为了近一步研究分子机制，可以通过cDNA芯片，microRNA芯片等近一步研究两者协同情况下的基因和microRNA的表达情况。其后，可以通过RNA干扰技术，人为下调HBx和survivin的表达，然后检测上述分子标记或cDNA芯片，microRNA芯片等结果，以近一步了解该过程中的分子事件。发现重要的基因后，可以通过近一步过表达和RNA干扰该基因，研究该基因所参与的信号5通路，近一步探索其作用的详细分子机制。四、英译汉（5分）CancerRes.2010Jun15;70(12):4820-8.Myc-inducedmicroRNAsintegrateMyc-mediatedcellproliferationandcellfate.AbstractTheMycpathway,oftenderegulatedincancer,iscriticalindeterminingcellfatebycoordinatingageneexpressionprogramthatlinksthecontrolofcellproliferationwithcellfatedecisions.Assuch,precisecontroloftheMycpathwayactivitymustbeachievedtoensurefaithfulexecutionofappropriatecellularresponseandtopreventprogressingtowardamalignantstate.WithrecenthighlightedrolesofmicroRNAs(miRNA)ascriticalcomponentsofgenecontrol,wesoughttoevaluatetheextenttowhichmiRNAsmaycontributeintheexecutionofMycfunction.CombinedanalysisofmRNAandmiRNAexpressionprofilesrevealsanintegrationwherebytheMyc-mediatedinductionofmiRNAsleadstotherepressionofvariousmRNAsencodingtumorsuppressorsthatblockcellproliferationincludingp21,p27,andRb.Inaddition,theproapoptoticPTENtumorsuppressorgeneisalsorepressedbyMyc-inducedmiRNAs,suggestingthatMyc-inducedmiRNAscontributetotheprecisecontrolofatranscriptionalprogramthatcoordinatesthebalanceofcellproliferationandcelldeath.Myc调节的microRNA参与Myc介导的细胞增值和细胞命运Myc通路在癌症中常常被异常调节，Myc是细胞命运的重要决定引子，他可以去一些其他的基因一起调节细胞增值和细胞命运。因此，Myc通路的活性必须保证忠实准确的去调节细胞反应，以避免细胞向肿瘤方向发展。最近，microRNAs被认为对基因具有重要的调节作用，我们探索需找参与Myc功能的microRNAs。mRNA和microRNA芯片结果揭示Myc诱导的microRNA参与了一些列的抑癌基因的表达抑制。这些抑癌基因主要是抑制细胞增值的基因，包括p21,p27,和Rb。另外，促凋亡的抑癌基因PTEN也被Myc诱导的MicroRNA抑制表达。这揭示Myc引导的microRNA参与了维持细胞