2015-高级生物化学及实验技术试题答案解析

高级动物生化试题问答题：1.简述非编码RNA（non-codingRNA）的种类、结构特点及其主要功能。非编码RNA的种类结构和功能1tRNA转运RNA（transferRNA，tRNA）结构特征之一是含有较多的修饰成分，核酸中大部分修饰成分是在tRNA中发现的。修饰成分在tRNA分子中的分布是有规律的，但其功能不清楚。5’末端具有G（大部分）或C。3’末端都以ACC的顺序终结。有一个富有鸟嘌呤的环。有一个反密码子环，在这一环的顶端有三个暴露的碱基，称为反密码子（anticodon）.反密码子可以与mRNA链上互补的密码子配对。有一个胸腺嘧啶环。tRNA具有三叶草型二级结构以及“L”型三级结构，tRNA的不同种类及数量可对蛋白质合成效率进行调节。tRNA负责特异性读取mRNA中包含的遗传信息，并将信息转化成相应氨基酸后连接到多肽链中。tRNA为每个密码子翻译成氨基酸提供了结合体，同时还准确地将所需氨基酸运送到核糖体上。鉴于tRNA在蛋白质合成中的关键作用，又把tRNA称作第二遗传密码。tRNA还具有其他一些特异功能，例如，在没有核糖体或其他核酸分子参与下，携带氨基酸转移至专一的受体分子，以合成细胞膜或细胞壁组分；作为反转录酶引物参与DNA合成；作为某些酶的抑制剂等。有的氨酰-tRNA还能调节氨基酸的生物合成。2rRNA核糖体RNA（ribosomalRNA,rRNA）核糖体RNA是细胞中最为丰富的RNA，在活跃分裂的细菌细胞中占80%以上。他们是核糖体的组分，并直接参与核糖体中蛋白质的合成。核糖体是rRNA提供了一个核糖体内部的“脚手架”，蛋白质可附着在上面。这种解释很直接很形象，但是低估了rRNA在蛋白质合成中的主动作用。较后续的研究表明，rRNA并非仅仅起到物理支架作用，多种多样的rRNA可起到识别、选择tRNA以及催化肽键形成等多种主动作用。例如：核糖体的功能就是,按照mRNA的指令将氨基酸合成多肽链。而这主要依靠核糖体识别tRNA并催化肽键形成而实现。可以说核糖体是一个大的核酶(ribozyme)。而核糖体的催化功能主要是由rRNA来完成的,蛋白质并没有直接参与。3tmRNAtmRNA主要包括12个螺旋结构和4个“假结”结构，同时还包括一个可译框架序列的单链RNA结构。tmRNA中H1由5’端和3’端两个末端形成，与tRNA的氨基酸受体臂相似。H1和H2的5’部分之间有一个由10-13nt形成的环，类似tRNA中的二氢尿嘧啶环，称为“D”环。H3和H4，H6和H7，H8和H9，H10和H11之间分别形成Pk1，pK2，pK3，pK4。H4和H5之间则由一段包含编码标记肽ORF的单链RNA连接。H12由5个碱基对和7nt形成的环组成，类似tRNA中的TΨC臂和TΨC环，称为“T”环。tmRNA结构按照功能进行划分可分为tRNA类似域（TLD）和mRNA类似域（MLD），TLD主要包括H1,H2,H12,“D”环和“T”环，MDL则包括ORF和H5，这两部分分别具有类似tRNA和mRNA的功能。tmRNA是一类普遍存在于各种细菌及细胞器（如叶绿体，线粒体）中的稳定小分子RNA。它具有mRNA分子和tRNA分子的双重功能，它在一种特殊的翻译模式——反式翻译模式中发挥重要作用。同时，它与基因的表达调控以及细胞周期的调控等生命过程密切相关，是细菌体内蛋白质合成中起“质量控制”的重要分子之一。识别翻译或读码有误的核糖体，也识别那些延迟停转的核糖体，介导这些有问题的核糖体的崩解。4核仁小RNA(snoRNA)绝大多数snoRNA可归为两类boxC/DsnoRNA和boxH/ACAsnoRNA，均具有保守的特征二级结构，boxC/DsnoRNA类能形成“发夹-铰链-发夹-尾部”状二级结构。boxC/DsnoRNA其分子两端的boxC,boxD以及末端配对序列能形成保守的“茎-内环-茎”状二级结构，称为“K-turn”结构。大多数boxC/DsnoRNA和boxH/ACAsnoRNA分别具有指导rRNA，snRNA或tRNA前体中特定核苷2’-O-核糖甲基化修饰与假尿嘧啶化修饰的功能；少部分snoRNA参与rRNA前体的加工剪切，与rRNA的正确折叠和组装相关。5微RNA（microRNAs；miRNA，小分子RNA）它是一类长度为21~25nt的单链RNA分子片段，有一个很有趣的共同特点，就是它的序列存在于茎环结构中的茎上。这种茎环结构通常是由70多个核苷酸组成的不完全的发夹结构，上面有一些凸起和环状结构。茎部形成双链RNA，但不是严格互补，可存在错配和GU摆动配对。据其作用模式的不同可以分为三类：第一类如lin4，与mRNA不完全互补，当miRNA与靶mRNA不完全配对结合时，主要影响其翻译过程而对mRNA的稳定性无影响。第二类如miR39和miR171，与其靶mRNA完全互补，当其与mRNA完全配对结合后，分裂切割靶mRNA。第三类作用模式如let7，当其与靶RNA完全互补配对时，直接靶向切割mRNA，而不完全互补配对时起调节基因表达的作用。6小干扰RNA（SmallinterferingRNA；siRNA）siRNA是长度20到25个核苷酸的双股RNA，在生物学上有许多不同的用途。目前已知siRNA主要参与RNA干扰（RNAi）现象，以带有专一性的方式调节基因的表达。此外，也参与一些与RNAi相关的反应途径，例如抗病毒机制或是染色质结构的改变。其生理意义在于，生物的抗御机制，调控细胞分化与胚胎发育，维持基因组的稳定以及RNA水平上的调控机制。7snRNA（小核RNA）：它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spilceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。另外，还有端体酶RNA(telomeraseRNA)，它与染色体末端的复制有关；以及反义RNA(antisenseRNA)，它参与基因表达的调控。还参与RNA剪接和RNA修饰。8eRNAeRNA从内含子或DNA非编码区转录的RNA分子，精细调控基因的转录和翻译效率。9SNPRNA信号识别颗粒RNA，细胞质中与含信号肽mRNA识别，决定分泌的RNA功能分子，它是一种核糖核酸蛋白复合体。能够识别并结合刚从游离核糖体上合成出来的信号肽，暂时中止新生肽的合成，又能与其在内质网上的受体(即停靠蛋白质)结合而将新生肽转移入内质网腔，防止蛋白水解酶对其损害另外，还有端体酶RNA(telomeraseRNA)，它与染色体末端的复制有关；以及反义RNA(antisenseRNA)，它参与基因表达的调控。还参与RNA剪接和RNA修饰。10gRNA又称引导RNA真核生物中参与RNA编辑的具有与mRNA互补序列的RNA,具有3'寡聚U的尾巴,中间有一段与被编辑mRNA精确互补的序列,5'端是一个锚定序列,它同非编辑的mRNA序列互补。在编辑时,形成一个编辑体(editosome),以gRNAs内部的序列作为模板进行转录物的校正,同时产生编辑的mRNA。gRNA3'端的oligo(U)尾可作为被添加的U的供体。11piRNApiRNA主要存在于哺乳动物的生殖细胞和干细胞中，通过与Piwi亚家族蛋白结合形成piRNA复合物（piRC）来调控基因沉默途径。对Piwi亚家族蛋白的遗传分析以及piRNA积累的时间特性研究发现，piRC在配子发生过程中起着十分重要的作用。还能维持生殖系和干细胞功能和调节翻译和mRNA的稳定性。12atRNA（反义RNA）是指与mRNA互补的RNA分子,由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合,即抑制了该mRNA的翻译。通过反义RNA控制mRNA的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式，反义RNA也参与了λ和P22噬菌体的溶菌/溶源状态的控制。2.请以发育生物学（developmentalbiology）、表观遗传学(epigenetics)、体细胞重编程技术(somaticcellreprogramming)、体细胞克隆(somaticcellcloning)、细胞凋亡(apoptosis)或诱导干细胞(iPS)、干细胞(stemcell)为关键词，阅读至少一篇2010年以后的外文文献，阐述相关方面研究进展，或有关技术在动物生殖细胞（卵母细胞、精子）发生、卵泡发育、早期胚胎发育过程中的应用研究（不少于2000字，并附上所阅读文献全文）。注意不能抄袭有关中文文献。动物生化实验技术试题1、试述分子杂交技术（核酸和蛋白质）的种类、适用范围及特点。核酸分子杂交技术是利用DNA变性与复性的原理，在某种理化因素作用下DNA双链分子解链变性后，在DNA复性重新形成双螺旋结构时，把不同的DNA单链分子或者DNA与RNA的混合物放在同一溶液中，只要在DNA或RNA单链分子之间存在一定的碱基互补配对关系，就可以在DNA之间或DNA与RNA之间形成杂化的双链。蛋白质分子杂交是一种借助特异性抗体鉴定抗原的有效方法。面重点介绍三种常用的分子杂交技术。（1）Southern杂交--DNA和DNA分子之间的杂交southern杂交主要用来研究DNA分子中某一基因位置、某一专一序列在待检样品中存在与否及两种核酸分子之间的相似性。1、用于对基因组中特定基因的定位及检测。2、用于从基因文库中找到所需要的基因。（2）Northern杂交——DNA和RNA分子之间的杂交。目前主要用于检测某一组织或细胞中已知的特异性mRNA的表达水平或比较不同组织或细胞中同一基因的表达情况，如在基囚工程中是检测目的基因是否转录出mRNA的方法。如果RNA分子在大小和含量上与正常情况不同，可以考虑是否有调控区的突变或剪接部分的突变。（3）western杂交——蛋白质分子(抗原一抗体)之间的杂交。可用于检测样品中特异蛋白质是否存在、细胞中特异蛋白质的半定量分析以及蛋白质分子的相互作用研究等。如检测目的基因在受细胞中有没有翻译出相应的蛋白质，检测病人血液中是否有某种抗体从而检测是否感染过某种抗原，单克隆抗体技术中用于筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞等。2.简述核酸和蛋白质浓度分析方法。（1）紫外分光光度法紫外分光光度法基于DNA链上碱基的苯环结构在紫光区具有较强吸收，DNA/RNA在260nm处有最大的吸收峰，蛋白质在280nm处有最大的吸收峰，盐和小分子则集中在230nm处。因此，可以用260nm波长进行分光测定核酸浓度，OD值为1相当于大约50μg/ml双链DNA，单链DNA浓度约为33µg/ml，RNA约为40μg/ml，寡核苷酸约为35μg/ml。如用1cm光径，用H2O稀释DNA/RNA样品n倍并以H2O为空白对照，根据此时读出的OD260值即可计算出样品稀释前的浓度：DNA（mg/ml）=50×OD260读数×稀释倍数/1000RNA（mg/ml）=40×OD260读数×稀释倍数/1000。A280nm是蛋白和酚类物质最高吸收峰的吸收波长，比值可进行核酸样品纯度评估：纯DNA的A260/A280比值为1.8，纯RNA为2.0。假如比值低，表示受到蛋白（芳香族）或分类物质的污染，需要纯化样品。比值=1.5相当于50%蛋白质/DNA溶液。A230nm是碳水化合物最高吸收峰的吸收波长，比值可进行核酸样品纯度评估：纯DNA和RNA的A260/A230比值为2.5。若比值小于2.0标明样品被碳水化合物（糖类）、盐类或有机溶剂污染，需要纯化样品。A320nm或A340nm为检测溶液样品的浊度，该值应该接近0.0。假如不足，标明溶液中有悬浮物，需要纯化样品。（2）定糖定磷法定糖定磷法是通过测定核酸中戊糖和无机磷含量实现对核酸含量的测定。该法无需特殊仪器，只需要将地衣酚、二苯胺及钼酸铵等与核酸样品反应，再通过分光光度计测定光吸收值即可定量核酸。但此法准确度差、灵敏度低、干扰物多、操作繁琐，在现今的研究中已较少采用。比如二苯胺法是利用脱氧核糖核酸中的α—脱氧核糖在酸性环境中变成ω—羟基—γ酮基戊醛与二苯胺试剂一起加热产生蓝色化合物，在595nm处有最大的吸收，在每毫升含DNA20-4