分子生物学试题-(2)

东北林业大学2004－2005学年第一学期考试试题答案及评分标准考试科目：《分子生物学》一、名词解释（本大题共10小题，每题2.5分，总计25分）1．增强子：是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列（1.5分）。它可以在启动子的上游，也可以在启动子的下游，绝大多数增强子具有组织特异性（1.0分）。2．Operon：是细菌基因表达调控的一个完整单元（1.0分），包含结构基因以及能够被调节基因产物所识别并结合的顺式作用元件（1.5分）。3．朊病毒：是一种无免疫原性但能在细胞内复制、并能侵染动物的疏水性蛋白质（1.5分）。致病途径具有自发性、遗传性和传染性三个特征（1.0分）。4．C值矛盾：生物体进化程度高低与大C值不成明显相关（非线性）（1.0分）；亲缘关系相近的生物大C值相差较大；一种生物内大C值与小c值相差极大（1.5分）。5．RNAi：是由外源双链RNA产生的21~25nt小的干涉RNA而触发内生同源mRNA降解的过程（1.5分），是一种转录后水平上的基因沉默机制（1.0分）。6．RNA编辑：RNA编辑是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰，一种RNA编辑是以另一RNA为模板来修饰mRNA前体（1.5分）。通过编辑，可以给mRNA前体添加新的遗传信息（1.0分）。7．移码突变：由于缺失或插入而导致突变位点以后的三联体密码可读矿改变（2.5分）。8．Transcription：是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶的催化下，以4种NTP（ATP、CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程（2.5分）。9．顺式作用元件：是指DNA上对基因表达有调节活性的某些特定的调控序列（1.5分），其活性仅影响与其自身处于同一DNA分子上的基因（1.0分）。10．分子伴侣：是结合其他不稳定蛋白质并稳定其构象的一类蛋白质（1.0分）。通过与部分折叠的多肽协调性地结合与释放，分子伴侣促进了包括蛋白质折叠、寡聚体装配、亚细胞定位和蛋白质降解等多个过程（1.5分）。二、选择题（本大题共20小题，每题1分，共计20分，请将正确的答案写在答题纸上，其中1~15题全体考生作答，16~20题英语考生作答，21~25题日语及俄语考生作答）题号答案题号答案题号答案题号答案题号答案1B6B11C16C21B2D7B12A17A22B3E8C13B18B23A4A9D14D19E24C5C10A15A20D25D三、填空题（本大题共10小题，每空0.5分，共计10分）1、正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用（正）调控，而真核细胞常用（负）调控模式。2、与阻遏蛋白结合的DNA序列通常被称为（操作子）。3、葡萄糖效应是指（葡萄糖的存在对其他糖类利用的限制）。4、操纵子的天然诱导物是（异乳糖），实验室里常用（IPTG）作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。5、基因敲除即是（将特定基因失活的过程），它是研究（基因功能）的一种反向遗传学方法。6、原核细胞DNA的甲基化位点主要是在（GATC）序列上。7、维持DNA复制的高度忠实性的机制主要有（DNA聚合酶的高度选择性）、（DNA聚合酶的自我校正功能）和（错配修复）。8、端聚酶由（RNA）和（蛋白质）两个部分组成，它的生理功能是维持端粒的完整。9、使用（α-鹅膏蕈碱）可将真核细胞的三种RNA聚合酶区分开来。10、释放因子与核糖体上A位点的（终止）密码结合，导致肽基转移酶水解连接新生多肽链与tRNA分子的化学键。11、recA基因产物有三种主要的生物化学活性即（重组活性）、（单链DNA结合活性）、（蛋白酶活性）。12、假基因（pseudogene）是与有功能的基因在基因结构的组成上非常相似，却不具（表达）功能的基因。四、简答题（本大题共6小题，每题6分，共计36分）1、试比较切除修复和光复活机制是如何清除由紫外线诱导形成的嘧啶二聚体的？你可使用什么方法区分这两种机制？答：切出修复需要将嘧啶二聚体切除，换上正常的胸腺嘧啶核苷酸（2分），而光复活机制是通过光复活酶直接破坏嘧啶二聚体的环丁烷从而逆转为正常的胸腺嘧啶核苷酸（2分）。可使用[3H]标记胸腺嘧啶核苷追踪修复过程，如果[3H]出现在修复的DNA分子上，则修复的方式是切除修复，否则就是光复活机制（2分）。2、试写出一个基因可产生不同的表达产物的所有可能机制。答：使用不同的启动子进行转录（1分）；前体mRNA的选择性加工（1分）；前体mRNA的选择性加尾（1分）；mRNA编辑（1分）；翻译后水平的选择性加工（2分）。3、尽管DNA聚合酶催化聚合反应既需要模板，又需要引物。但下面的单链DNA却可以直接作为DNA聚合酶Ⅰ的有效的底物。试解释其中的原因，并写出由DNA聚合酶Ⅰ催化而形成的终产物的结构。3’OH-TGGCTCATAGCCGGAGCCCTAACCGTAGACCACGAATAGCATTAGGp5’答：由于此链DNA特殊的碱基组成使得该DNA能够形成如图所示的茎环结构（2.5分）：DNA聚合酶Ⅰ能以该结构的3’-OH为引物，以5’-端的序列为模板催化聚合反应的进行，但对于DNA聚合酶Ⅰ来讲，在催化聚合反应之前，会通过其3’5’的外切酶活性将末端错配的T水解掉而引入正确的G，然后再进行延伸反应，最终得到的产物是（3.5分）：4、当细胞内具有较高浓度的色氨酸时，色氨酸操纵元只能转录合成一段较短的前导转录本，而结构基因不被转录，这是转录的弱化作用，是由前导序列中两个连续的色氨酸密码子介导的。如果色氨酸密码子UGG突变为终止密码子UAG，在色氨酸操存在或不存在两种情况下，将对色氨酸操纵元的调控机制产生怎样的影响，并加以解释。答：不管色氨酸存不存在，突变了的色氨酸操纵子都不会表现出衰减作用，结构基因在两种情况下都能被转录，参与色氨酸生物合成的酶系被合成。5、什么是RNA编辑？以RNA编辑的事实如何理解中心法则？答：RNA编辑是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰，一种RNA编辑是以另一RNA为模板来修饰mRNA前体（2分）。通过编辑，可以给mRNA前体添加新的遗传信息（1分）。mRNA编辑较大程度地改变了DNA的遗传信息，使该基因的DNA序列仅是一串简略意义模糊的序列或称为隐秘基因、模糊基因（1.5分）。通过形成或删除AUG,UAA,UAG,UGA…，改变codon信息；扩大编码的遗传信息量（1分），既对中心法则构成了挑战，也是对中心法则的发展（0.5分）。6、Benzer用一般遗传学方法测出T4噬菌体rⅡ突变型的一个cistron中含有许多个突变子（或重组子）并且指出一个突变子的大小是1~3个核苷酸，后来证明这是科学上的一个惊人的预见。请回答：（1）他的工作对基因概念的发展有何意义?（2）你能说出在当时的条件下（没有DNA序列分析技术，遗传密码还没发现）用什么样的研究方案能得出一个突变子是1~3个核苷酸的结论。答：基因是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换（2分）。通过大量的成对突变型的杂交，测得其最小的重组频率为0.02%，即0.02个遗传图距。已知T4噬菌体的基因组是1.8×105bp，其长度为1500个图距单位。因此可求算出0.02个遗传图距相当于多少核苷酸（2分）：GAGCCCTAACCGTAGACCACGAATAGCATTAGGp5’CTCGGT-OH3’GCCGATAGAGCCCTAACCGTAGACCACGAATAGCATTAGGp5’CTCGGGATTGGCATCTGGTGCTTATCGTAATCC-OH3’GCCGATA1.8×105÷1500×0.02=2.4bp（1分）因此指出一个突变子是1~3个核苷酸，暗示了三联体密码的存在（1分）。五、综合分析题（本大题共2小题，任选其一，每题9分，共计9分）1、由诱变剂引起的DNA损伤会在DNA复制时带来严重后果。失去特定的碱基互补配对，复制酶系就不能合成模板链的互补链，而是在经过复制叉后留下一个裂口。（1）大肠杆菌进化形成了怎样的反应来应对因诱变剂而引起的大量DNA损伤？这种反应是如何协同调控的？（2）为什么说这一反应自身是一个错误潜伏的系统，易导致DNA的突变？请举例说明。（3）在recA或lexA功能丧失的突变体中将会对这个反应体系产生怎样的影响？答：（1）为了应对大量DAN的损伤，大肠杆菌进化形成了一种应急反应即SOS修复系统。当损伤发生时，RecA蛋白被激活而具有蛋白酶活性，引起LexA蛋白的降解。LexA蛋白作为一种阻遏蛋白能够抑制uvrA、uvrB、uvrC等十多个基因的表达，这些基因的产物都是DNA损伤修复过程中所必须的。当这些蛋白因子将损伤的DNA修复后，DNA合成转入正常，RecA蛋白又失去蛋白酶活性，LexA蛋白又得以控制SOS系统的基因表达，从而使SOS系统处于关闭状态（3分）。（2）SOS修复系统是一个错误潜伏的系统，在某些情况下会引起DNA的突变，例如，SOS修复系统在修复由紫外线引起的胞嘧啶二聚体时，由于错配，修复系统的酶系在二聚体位点发生延宕，致使形成二聚体的胞嘧啶有足够的时间发生脱氨反应而形成尿嘧啶，从而发生转换突变，由CG变为TA（3分）。（3）如果recA和lexA功能丧失或仅lexA功能丧失，则这些突变体就不能产生有活性的LexA蛋白，其产物参与DNA损伤修复过程的基因处于开启状态，SOS反应就处于一种组成型激活状态。如果只是recA失活，那么，即使DNA损伤较为严重也不能激活RecA蛋白，因而LexA蛋白不能被水解，作为阻遏蛋白继续阻遏参与SOS反应的基因的表达。所以recA功能丧失而lexA正常的大肠杆菌突变株缺失SOS修复系统，对紫外线敏感（3分）。2、假定有一种大肠杆菌，其甲硫氨酸操纵元只由衰减子机制调控而没有阻遏蛋白。在这种操纵元模型中，甲硫氨酸衰减子同大肠杆菌的色氨酸衰减子机制十分类似，在mRNA链上衰减子的部分序列如下：翻译的起点位于这一序列的上游，且给出的序列是一正确的阅读框。当mRNA发生下列情况的突变时，大肠杆菌的甲硫氨酸操纵元的表达情况如何（组成型、野生型、或Met¯）？并请说明原因。（1）斜体的A缺失；（2）斜体A及带下划线的A都缺失；（3）序列中的前三个A都缺失。答：（1）组成型表达UGA：因为斜体A缺失后会引起移框突变，由原来的AUGAUG，等等变为UGAUGA等等。UGA是终止密码子，所以衰减子不能继续翻译，结构基因可继续转录（3分）。5’-AAAAUGAUGAUGAUGAUGAUGAUGAUGGACUAA-3’（2）Met¯：当斜体A及带下划线的A都缺失后，同样会引起移框突变，由原来的AUGAUG，等等变为GAUGAU，等等，GAU是天冬氨酸密码子，这样，即使在培养基中甲硫氨酸的含量很低，衰减子序列的翻译也会继续下去，操纵元的结构基因的转录就会终止（3分）。（3）野生型：当前三个A都缺失时，阅读框并不会发生改变（3分）。注：AAA：Lys（赖氨酸）；GAU：Arp（天冬氨酸）