分子生物学复习题基本完整版

分子生物学复习题第一章 1、蛋白质的三维结构称为构象(conformation) ，指的是蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布，并不涉及共价键的断裂和生成所发生的变化。2、维持和稳定蛋白质高级结构的因素有共价键(二硫键) 和次级键，次级键有 4 种类型，即离子键、氢键、疏水性相互作用和范德瓦力。3、蛋白质的二级结构是指肽链中局部肽段的构象，它们是完整肽链构象(三级结构) 的结构单元，是蛋白质复杂的立体结构的基础，因此二级结构也可以称为构象单元。 螺旋、折叠是常见的二级结构。 4、一些肽段有形成 螺旋和 折叠两种构象的可能性(或形成势) ，这类肽段被称为两可肽。5、两个或几个二级结构单元被连接肽段连接起来，进一步组合成有特殊几何排列的局域立体结构，称为超二级结构（介于二、三级结构间） 。超二级结构的基本组织形式有， 和 等 3 类 6、蛋白质家族(family) ：一类蛋白质的一级结构有 30以上同源性，或一级结构同源性很低，但它们的结构和功能相似，它们也属于同一家族。例如球蛋白的氨基酸序列相差很大，但属于同一家族。超家族(superfamily)：有些蛋白质家族之间，一级结构序列的同源性较低，但在许多情况下，它们的结构和功能存在一定的相似性。这表明它们可能存在共同的进化起源。这些蛋白质家族属于同一超家族。7、结构域是一个连贯的三维结构，是可互换并且半独立的功能单位，在真核细胞中由一个外显子编码，由至少 40 个以上多至 200 个残基构成最小、最紧密也最稳定的结构，作为结构和功能单位，会重复出现在同一蛋白质或不同蛋白质中。8、蛋白质一级结构所提供的信息有哪些？ 螺旋、 折叠各自的特点？第二章1、DNA 是由脱氧核糖核苷酸组成的长链多聚物，是遗传物质。具有下列基本特性：具有稳定的结构，能进行复制，特定的结构能传递给子代；携带生命的遗传信息，以决定生命的产生、生长和发育；能产生遗传的变异，使进化永不枯竭。 2、DNA 链的方向总是理解为从 5P 端到 3OH 端。DNA 的一级结构实际上就是 DNA 分子内碱基的排列顺序。 3、DNA 是双螺旋结构：主链由脱氧核糖和磷酸基团以 3，5磷酸二酯键交互连接构成的，在双螺旋的外侧，碱基在内侧，碱基必须配对。一条链绕着另一条链旋转、盘绕，一条链上的嘌呤与另一条链上的嘧啶相互配对，嘌呤与嘧啶以氢键保持在一起。4、双螺旋 DNA 熔解成单链的现象称为 DNA 变性。已经变性的 DNA 在一定条件下重新恢复双链的过程称为复性。5、染色质是以双链 DNA 为骨架，与组蛋白(histon)、非组蛋白(non-histon)以及少量的各种RNA 等共同组成丝状结构。在染色质中，DNA 和组蛋白的组成非常稳定，非组蛋白和RNA 随细胞生理状态不同而有变化。 6、常染色质是在细胞间期核内染色体折叠压缩程度较低，处于伸展状态，碱性染性着色较浅而均匀的那些染色质。主要是单一拷贝和中度重复序列。异染色质是在细胞间期核内染色质压缩程度较高，处于凝集状态，碱性染料着色较深的部分。7、核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位，是 DNA 和蛋白质构成的紧密结构形式。8、RNA 的种类及其各自的特点？第三章 基因和基因组1、基因被定义为转录功能单位，是编码一种可扩散产物的一段 DNA 序列，其产物可以是蛋白质或 RNA。一个完整的基因应该由两部分组成，即编码区和调控区。 2、基因组是一种生物染色体内全部遗传物质的总和，包括构成基因和基因之间区域的所有DNA。所谓总和，还应该指该物种的不同 DNA 功能区域在 DNA 分子上结构分布和排列的情况。基因组以及基因一般以 DNA 的长度和序列表示。3、病毒基因组的结构特点：（）与细菌相比较，病毒的基因组很小，所含遗传信息量较小，只能编码少数的蛋白质。（）病毒基因组由 DNA 或 RNA 组成。核酸的结构可以是单链或双链、闭合环状或线状分子。 （）常有基因重叠现象，即同一 DNA 分子序列可以编码 2 种或 3 种蛋白质分子。4、细菌基因组的一般特点1）基因组通常仅由一条环状双链 DNA 分子组成。但现发现有越来越多的线形基因组。2）只有一个复制起始点。3）有操纵子的结构。数个相关（参与一个生化过程）的结构基因串联在一起，受同一调控区调节，合成多顺反子 mRNA。4）编码蛋白质的结构基因是单拷贝的，但 rRNA 基因往往是多拷贝的。5）非编码的 DNA 所占比例少，类似病毒基因组。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。7）与真核生物类似，具有可移动的 DNA 序列。5、真核生物基因组特点（1）基因组的分子量大。低等真核生物大约 107-108 bp,而高等真核生物为 5108-1010 bp（2）真核生物细胞往往有很多染色体，一般呈线状。每个染色体 DNA 有很多复制起始点。 （3）细胞核 DNA 与蛋白质稳定地结合成染色质的复杂结构。染色质内除了含有DNA 和组蛋白外，还有大量非组蛋白。 （4）由于存在核膜，细胞被分隔成细胞核和细胞质，因此，在基因表达中，转录和翻译在时间和空间上是分隔的，不偶联的。 （ ）基因组的大量序列是非编码序列，有大量重复序列。 （ 6）真核生物的蛋白质基因往往是单拷贝存在，转录产物是单顺反子 mRNA。 （7）存在一些可移动的 DNA 序列。 （8）绝大多数真核生物基因含有内含子，因而基因编码区是不连续的。 （9）真核生物基因内部也可能含有大量的重复序列。6、基因家族：一组功能类似、结构具有同源性的基因称为基因家族。基因家族的分类有多种方式。基因家族各成员在结构上非常类似，具有保守性，如 rRNA 基因家族，但基因之间的间隔区可以有很大的长度差异和序列差异。重要的基因家族：rRNA 基因家族、5S rRNA 基因、组蛋白基因家族、珠蛋白基因家族、生长激素基因家族、超基因 。7、超基因(supergene)是指一组由多基因和单基因组成的更大的基因家族。在高等真核细胞中，一个基因簇内含有数百个功能相关的基因，它们可能是由基因扩增后结构上轻微变化而产生的，这些基因的结构有程度不等的同源性，功能上仍保持原始基因的基本功能，或者进化成具有相关而不同的新功能，这样的一簇基因称为超基因家族。有免疫球蛋白超基因家族、核受体超基因家族、细胞因子超基因家族等。 8、在初始转录产物 hnRNA 加工产生成熟的 mRNA 时，被切除的非编码序列称为内含子(intron)。在成熟的 mRNA 或蛋白质中存在的序列称为外显子(exon)。基因的不连续性是真核生物基因所特有的，但不是所有真核生物基因都一定具有这种不连续性。 9、内含子的功能：(1)含有可阅读框架(ORF)，内含子的 ORF 可能编码酶或蛋白质，其中包括逆转录酶、成熟酶。 (2)含有各种剪接信号码，内含子编码的成熟酶直接参与内含子本身的剪接功能。(3)对基因表达有影响，内含子对基因表达在多个水平上施加影响。内含子中的增强子序列增加了基因转录的起始反应。 10、人类基因组计划(human genomic project，HGP)的总体目标是要完成人类全部 24 条染色体3109bp 序列的分析。具体包括：人类基因组作图(遗传学图谱、物理图谱) 。对基因组 DNA 进行切割和克隆。测定基因组的全部 DNA 序列。基因的鉴定。信息系统的建立、信息的储存和处理以及相应软件的开发。11、结构基因组学(structual genomics) 以全基因组测序为目标的基因结构研究，阐述基因组中基因的位置和结构，为基因功能的研究奠定基础。 12、功能基因组学(functional genomics)是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机分析，全面系统地分析全部基因的功能。13、蛋白质组(proteome) 是一个基因组在特定细胞内所表达的蛋白质。对于一种生物来说，它的基组 DNA 基本上是恒定的，但蛋白质组是动态的。也就是不同组织的细胞中蛋白质组是不同的，在同一细胞的不同生长状态、病理状态下也是不一样的。蛋白质组只指某一特定时间内的蛋白质集合体。 14、生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象，组织和分析呈指数增长的生物学数据的一门学科。生物信息学位于生物、计算机、数学等多个领域的交叉点上，其研究目标是揭示“基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律”。 生物信息学包含了基因组信息学、蛋白质结构模拟和药物设计等 3 个组成部分。目前的研究包括下面几个方面： 相关信息的收集、储存、管理与提供。新基因的发现和鉴定。 非编码区的信息结构分析。大规模基因功能表达谱的分析。蛋白质分子空间结构预测、模拟和分子设计。药物开发。第四章 生物大分子的相互作用1、生物大分子之间特异性地、可逆解离地形成复合物的能力是生命活动的基础，这种特异性的、可逆的相互作用被称为生物分子的识别。2、参与大分子相互作用的非共价键类型 (1)疏水性相互作用 ，(2) 范德瓦力，(3)氢键，(4)静电相互作用。 3、参与蛋白质相互作用的结构域有：BRCT(breast cancer susceptibility gene C terminus)结构域、Lim 结构域、SH3 结构域、SH2 结构域、Bromo 结构域、POZ 结构域、WW 结构域、锚蛋白重复序列(ankyrin repeat，ANK)的结构域、 PH 结构域、环指结构域(ring finger domain)。4、蛋白质与 RNA 的识别以“间接读出”(indirect readout)机制为主。所有的 RNA 结构，包括线状序列、发夹、膨泡、内环、假结、双螺旋等都可以作为蛋白质专一性识别的靶结构。5、各种 DNA 结合蛋白，特别是转录因子(transcription factors)都含有与 DNA 相互作用的区域，称为 DNA 结合结构域(DNA-binding domain)，简称结合域。6、对基因进行调节、控制的蛋白质，如各种普遍性(或基础) 转录因子、基因调控因子，相对于作用于它的靶位点 DNA 序列而言，广义地称为反式作用因子(trans-acting factors)。 7、锌指结构蛋白质是自然界中广泛分布的一类含锌蛋白质，构成了一个超家族。锌指结构家族蛋白，以其形状和结合锌的复杂性，特别是锌指四面体结构，可以分为 C2H2，C4 和C6 等几种类型。8、亮氨酸周期重复不在于形成一个疏水面，而在于两个蛋白质的两个 螺旋之间，依靠亮氨酸周期性侧链交错相插，螺旋靠拢，在疏水作用之下形成一个稳定的非共价结合的拉链结构，即所谓的亮氨酸拉链(leucine zipper)。 第五章 基因工程原理1、基本概念（1）基因工程：是用酶学方法，把天然的或人工合成的、同源或异源的 DNA 片段与具有复制能力的载体分子（如质粒、噬菌体、病毒等）形成重组 DNA 分子，再导入不具有这种重组分子的宿主细胞内，进行持久而稳定的复制、表达，使宿主细胞产生外源 DNA 或其蛋白质分子。（2）基因组 DNA 文库（P157）：是某一生物体的染色体全部 DNA 序列被随机切割成适当大小的片段后，插入到载体内构成的 DNA 文库。（3）cDNA 基因文库（P160）：一群含有重组 DNA 的细菌，质粒或噬菌体的克隆，来自某细胞类型全部的 mRNA。（4）扣除文库（P163）：将两重不同组织来源的 mRNA 进行比较，用扣除杂交排除相同部分，即共同表达的那部分 mRNA，选出剩余有差异的、特异表达的 mRNA，构建成 cDNA 文库，称为 cDNA 扣除文库。（5）分子杂交（P171）：指具有一定同源性的两条核酸单链在一定条件下（适宜的温度和离子强度）可按碱基配对的原则退火形成双链的过程。（6）PCR 技术原理：PCR 技术是利用两种寡核苷酸引物，分别与双链 DNA 片段的两端互补，形成 DNA 聚合酶反应中的模板和引物的关系。（7）物理图谱：DNA 片段上限制性内切酶酶切位点的图谱，表示各种限制性内切酶识别位点在 DNA 序列上的线性排列。（8）Southern 杂交：用于检测 DNA 片段混合物中存在特定序列的技术。又称 Southern 印迹。检验的目的 DNA 通常用一种或一种以上的限制性内切酶酶切，得到各种特定长度的片段，在凝胶电泳中依长度分成条带，DNA 片段原位地转移到 NC 膜或尼龙膜上。然后，膜上的 DNA 片段与标记的探针 DNA 进行杂交，已杂交的 DNA 片段可通过标记的探针进行放射性或显色反应定位。（9）Northern 杂交（P156）：从真核生物的特定组织或发育阶段的细胞分离出全部 RNA 或mRNA，用变性凝胶电泳分离后转移到 NC 膜上。用变性的探针 DNA 对 NC 膜上的 RNA进行杂交。从显影或显色反应判断阳性杂交的存在。（10）亚克隆（P156）：当载体中插入的外源 DNA 片段太大，难以作某些操作或分析时，需要对该克隆片段作些再切割，将大的 DNA 片段酶切成较小的片段，然后再与另外的新载体重组，并进行转化程序，这个过程称为亚克隆。2、思考题（1） 、PCR 技术原理的是什么？ 179答：PCR 技术是利用两种寡核苷酸引物，分别与双链 DNA 片段的两端互补，形成 DNA 聚合酶反应中的模板和引物的关系，这是 PCR 技术的核心。PCR 聚合酶反应体系的一些重要条件包括：模板、一对寡核苷酸引物、4 种底物 dNTP 和 Tap DNA 聚合酶。反应分为 3步：双链模板 DNA 变性、退火和链的延伸。（2）基因工程中工具酶的种类？ P141答：限制性内切酶、DNA 连接酶、DNA 聚合酶、逆转录酶、RNA 聚合酶。（3）DNA 聚合酶的特点？ P142答：需要提供合成模板；不能起始新的 DNA 链，必须要有引物提供 3OH；合成的方向都是 53;除聚合 DNA 外还有其它功能;以脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)为前体催化合成 DNA。（4）熟悉基因工程的载体的种类和特点？答：种类：质粒载体， 噬菌体载体，M13 噬菌体载体，柯斯质粒载体，细菌人工染色体，酵母人工染色体，动物病毒载体特点：载体 DNA 是单个复制单元，在宿主细胞内应具有独立复制能力；分子量尽可能的小，便于细胞中分离纯化，离体条件下操作；含有多种限制行内切酶的单一切点；载体内有不影响其复制，生长的非必要区域；具有多种选择行标记。（5）基因工程载体的基本要求和特点 P142基本要求：载体能够独立复制,具有复制起点。应具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记。应具有很强的启动子，能为大肠杆菌 RNA 聚合酶所识别。应具有阻遏子，使启动子受到控制，只有当诱导时才能进行转录。应具有很强的终止子，只转录克隆的基因，所产生的 mRNA 较为稳定。特点：1.载体 DNA 是单个复制单元，在宿主细胞内应具有 DNA 独立复制能力；2.分子量尽可能的小，以便容易从细胞中分离纯化，便于离体条件下操作；3.含有多种限制性内切酶的单一切点。在切点内可以与外源 DNA 进行连接、重组；4.载体内有不影响其复制、生长的非必要区域，在此区域内可以插入、接受外源 DNA，外源DNA 与载体分子一起复制、扩增；5.具有多种选择性标志，如营养缺陷型、抗药性、形成噬菌斑的能力、外源性蛋白的产生等，作为区分重组的转化子与非重组转化子的指标。基因工程的基本步骤 P1401.目的 DNA 的获得；2.载体的选择与构建；3.目的 DNA 与载体的重组；4.重组 DNA 的转化或转染等，从而导入宿主细胞；5.筛选含有重组 DNA 分子的宿主细胞，获得克隆。（6）DNA 文库构建的基本步骤？ P1581. 载体 DNA 和双臂的制备2.提取大分子 DNA 和制备大片段3.载体与外源 DNA 重组4.重组 DNA 的离体包装5.重组 DNA 的转化第六章1、名词解释DNA 半保留复制：在 DNA 复制时，子代双链 DNA 中，一条链来自亲代，而另一条链是新合成的。复制叉：复制起始点要 形成一个特殊的叉形结构，是复制有关的酶和蛋白质组装成复合物和新链合成的部位。复制子：从复制起始点到终止点的区域为一个复制子。半不连续复制：在复制叉上发生一条新链为连续合成，另一条新链为不连续合成的复制机制，称为半不连续复制。前导链：在 DNA 复制时，复制叉上一条连续合成的链。后滞链：在 DNA 复制时，复制叉上一条不连续合成的链。冈崎片段：DNA 复制时后滞链所合成的短片段。2、思考题1.DNA 复制的特征？ P195答：核酸生物合成的一般规则；半保留复制；以复制子为单位进行；复制的起始点和终止点；具有复制叉结构和复制方向；复制的模型。2.复制过程的几个阶段？（P216）答：第一阶段，亲代 DNA 分子超螺旋构象的松弛及螺旋的解旋，使复制的模板展现出来；第二阶段，是复制的引发过程，引物在 5 3 方向的合成；第三阶段，是 DNA 链的延伸过程，在引物 RNA 合成的基础上，转换成 DNA 链的 5 3 方向的合成；第四阶段，是终止过程，复制进行到终止位点 ter，有蛋白因子 Tus 参与，复制即终止。3.线粒体 DNA 的复制模式？答：4.DNA 链延伸的几个阶段？(P223)答：双螺旋 DNA 的不断解螺旋；前导链 DNA 的合成；后滞链模板不断引发，合成新的 RNA 产物；在 RNA 引物的基础上由 DNA 聚合酶合成冈崎片段；除去 RNA 引物，填补空隙，冈崎片段连接成后滞链。5.真核与原核生物的复制相同点与差异之处？（P230）答：相同之处：都是半保留的和半不连续的复制，复制过程都有引发、延伸和终止三个阶段，要求有模板以及有相应功能的 DNA 聚合酶和蛋白质参与。不同之处：真核的每条染色体有多个复制起始位点，而原核只有一个起始位点；真核染色体在全部复制完成之前，各个起始点上不能开始新一轮复制，受到一种复制的调控；而原核 DNA 的起始点可以连续地开始新的复制事件，表现为一个复制子上有多个复制叉存在。6.DNA 损伤修复的种类？ （P247）答：直接修复、切除修复、重组修复、SOS 修复。7.原核 DNA 聚合酶的一般特性？（P211）答：有单链 DNA 为模板，具有 3 -OH 基的引物，合成的方向总是 5 -3 ，由模板决定加上去何种脱氧核苷酸，从引物的 3 -OH 端逐个延长。第七章1、名词解释转录(P251)：以 DNA 为模板，合成 RNA 的信息传递过程称为转录。反义链(P252)：在 DNA 双链中，被 RNA 聚合酶“阅读” 、含有合成 RNA 分子信息的这条链称为“模板链”或反义链。上游顺式作用元件：指同一 DNA 分子中具有转录调节功能的在复制起始点前的特异 DNA 序列。启动子(P257)：是基因 DNA 中一段特定的核苷酸序列，是 RNA 聚合酶在转录起始时对模板DNA 的识别位点和结合位点，基因转录的开始部位。终止子(P269)：是基因 DNA 分子中决定转录产物 3- OH 端、释放出已合成 RNA 分子的位点。2、思考题1.原核生物和真核生物基因转录的差异？答：原核生物只有一种 RNA 聚合酶负责转录所有类型的基因，而真核生物有三种以上的RNA 聚合酶，负责不同基因类型的转录，合成不同类型的 RNA，在细胞核内的位置也不相同。转录产物的差别。真核生物的初始产物很长，包含有内含子序列，成熟 mRNA 只占其中的小部分。而原核生物的初始产物大多数为编码序列，与蛋白质序列成线性关系。真核生物转录产物经历加工、修饰过程，即内含子剪接。5 端帽化和 3 多聚 A 化。这是真核生物中初始转录产物的成熟过程，而原核生物的初始转录产物直接是成熟的mRNA，很少需要成熟过程。与基因结构相吻合，原核生物 mRNA 是多顺反子；大多数真核生物 mRNA 是单顺子结构。一般而言，一个真核的 mRNA 分子编码一个蛋白质分子。原核细胞中，转录产物直接可以成为蛋白质合成的模板，因而一边转录合成 mRNA，一边翻译合成蛋白质。2.熟悉原核生物启动子的结构与功能、其中的35 区、10 区等的结构？域中的基序并与之结合，启动转录的起始。一般将 DNA 上的转录位点定位+1 来排序，其下游（右侧）为正值，其上游（左侧）为负值。原核生物不同基因的启动子虽然结构也有一定的差异，但明显具有共同的特点。结构典型，都含有识别（R） ，结合（B ）和起始（I ）三个位点；序列保守，如-35 序列， -10 序列结构都十分保守； 位置和距离都比较恒定；直接和多聚酶相结合；常和操纵子相邻；都在其控制基因的 5端；决定转录的启动和方向。-35 序列又称为 Sextama 盒 ,其保守序列为 TTGACA，与 -10 序列相隔 1619bp。其功能是：为 RNA 聚合酶的识别位点。RNA 聚合酶的核心酶只能起到和模板结合和催化的功能，并不能识别-35 序列，只有 亚基才能识别 -35 序列，为转录选择模板链。 -35 序列和-10 序列的距离是相当稳定的，过大或过小都会降低转录活性。这可能是因为 RNA 聚合酶本身的大小和空间结构有关。-10 序列也称为 Pribnow 框盒 ,其保守序列为 TATAAT，位于-10bp 左右，其中 3端的“T”十分保守。A,T 较丰富，易于解链。它和转录起始位点 “I”一般相距 5bp。其功能是：与 RNA 聚合酶紧密结合；形成开放启动复合体；使 RNA 聚合酶定向转录。3.原核生物转录的起始分几个阶段？（P261）答：核心酶在 因子参与下接触到 DNA 上，形成特异性结合；起始识别，RNA 聚合酶与启动子结合，形成封闭性起始复合物；从封闭性转变为开放性起始复合物，酶结合在 10 序列，启动子活化，并解开双链结构，暴露模板链；形成 DNA酶底物 NTP 的三元起始复合物，酶移动到转录起始位点，在起始位点加上开头的几个核苷三磷酸。4.真核生物基因类型 II 启动子的结构与功能？（P281）答：结构