中南大学2020-2021学年第1学期生物技术《现代分子生物学》考试试卷(附答案)

第1页共7页中南大学2020—2021学年第1学期《现代分子生物学》考试试卷（A卷）院/系年级专业姓名学号考生答题须知所有题目答题答案必须做在考点发给的答题纸上，做在本试题册上无效。请考生务必在答题纸上写清题号。评卷时不评阅本试题册，答题如有做在本试题册上而影响成绩的，后果由考生自己负责。答题时一律使用蓝、黑色墨水笔或圆珠笔作答（画图可用铅笔），用其它笔答题不给分。答题时不准使用涂改液等具有明显标记的涂改用品。单选题（共10题，每题2分，共20分。每题的备选项中，只有一个最符合题意）1．cDNA文库包括该种生物（）。A．某些蛋白质的结构基因B．所有蛋白质的结构基因C．所有结构基因D．内含子和调控区2．乳糖操纵子的安慰诱导物是（）。A．乳糖B．半乳糖C．异构乳糖D．异丙基巯基半乳糖苷3．分子排阻色谱分离蛋白质是根据（）。A．蛋白质的电荷B．蛋白质分子的大小C．蛋白质的形状D．蛋白质的特异性4．生物体内天然状态的DNA几乎都以（）形式存在。A．B-DNAB．Z-DNAC．A-DNAD．cDNA5．引发体的组成包括（）。A．在起始位点与DnaG引发酶相互作用的一个寡聚酶B．一个防止DNA降解的单链结合蛋白C．DnaB，n，n′，n′′，DnaC，DnaI和DnaG引发酶D．DnaB解旋酶，DnaG引发酶和DNA聚合酶Ⅲ6．原核生物基因转录终止子在终止点前均有（）。A．回文结构B．发夹结构C．TATA序列D．多聚T序列E．多聚A序列7．目前在转基因小鼠中常用的基因敲除技术（geneknockout）的原理是（）。A．反义核苷酸的抑制作用B．离体定向诱变C．转座成分的致突变作用D．同源重组8．染色体上5＇-mCpG修饰对基因表达的影响途径，最佳选择是（）。A．改变染色体的折叠精密度和局部构象B．效应特异的DNA结合蛋白，改变调节模式C．保护自身不受外源不相容遗传物质的侵染D．以上所有都对9．下列叙述正确的是（）。A．癌基因是原癌基因的突变体B．原癌基因是原来存在于反转录病毒中的基因C．癌基因可以编码生长因子、生长因子受体，甚至是转录因子D．原癌基因是癌基因的抑癌基因10．分化程度高的细胞比分化程度低的细胞对于外界因子的反应能力（）。A．一样B．下降C．上升D．前三者都有可能二、填空题（共5题，每题2分，共10分）1．研究蛋白质相互作用可以采用______、______、______等方法。2．通常所讲的转录起始区的TATAAT及TTGACA区是指DNA的______上的序列，它们的方向是______。3．蛋白质的生物合成中，每增加一个氨基酸要消耗______个高能键。4．差异基因表达分析是基因功能研究最重要的组成部分，目前已发展了多种基因表达分析技术，最为常用的包括_________、_________、_________、_________还有_________。5．蛋白质组学研究某一物种、个体、器官、组织或细胞在特定条件、特定时间所表达的全部蛋白质图谱。通常采用______方法将蛋白质分离，然后采用______技术进行鉴定。三、是非题（共5题，每题2分，共10分。正确的用T表示，错误的用F表示）1．许多蛋白质的三维结构是由其分子伴侣决定的。（）2．组蛋白上某些特定的氨基酸残基上的修饰作用（乙酰基化、甲基化和磷酸化）可以降低组蛋白所携带的正电荷。（）3．无义突变是指突变后对性状或蛋白质结构动能不发生明显变化的无意义突变。（）4．所有高等真核生物的启动子中都有TATA盒。（）5．哺乳动物某一类型细胞中，只有大约10％的mRNA是该类型细胞所特有的，这类基因称为持家基因。（）。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1．举例说明什么是C值悖论。2．什么是cDNA文库？同基因组文库有何差别？3．何为安慰诱导物（gratuitousinducer），你知道有些什么安慰诱导物？应用安慰诱导物进行试验比应用真正的诱导物有什么好处？4．为什么半乳糖操纵子需要两个转录起始位点？5．以E.coli为例说明原核生物基因组结构及基因结构和表达的特点，并简述这些特点对原核生物适应生存环境的意义。五、论述题（共2题，每题15分，共30分）1．说出PCR的原理、PCR实验反应体系的组成成分和基本反应步骤。2．试说明真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及DNA的空间结构方面存在的主要差异，表现在哪些方面？ 中南大学2020—2021学年第1学期《现代分子生物学》考试试卷（A卷）标准答案单选题（共10题，每题2分，共20分。每题的备选项中，只有一个最符合题意）12345678910ADBAAADCAB二、填空题（共5题，每题2分，共10分）1．酵母双杂交；免疫共沉淀；噬菌体展示2．启动子；5＇→3＇3．44．差异显示PCR；代表性差异分析；抑制消减杂交；基因芯片；基因表达系列分析5．双向电泳；质谱三、是非题（共5题，每题2分，共10分。正确的用T表示，错误的用F表示）12345FTFFF四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1．C值即一种生物的单倍体基因组的DNA总量。它是每一种活生物的一个性质。C值悖论指物种的C值与生物结构或组成的复杂性或生物在进化上所处地位的高低不一致的现象，C值与其进化复杂性之间无严格对应关系。基因组中编码序列的选择压力大，而真核生物中不编码蛋白的序列很多，发生变异的概率增加，因此基因组大小会出现很大的变化，在长期的进化过程中，基因组的大小不能完全代表生物进化程度。举例如下：①人类和两栖类有非常接近的C值，表明并非越高等的生物遗传复杂性越高。②两栖类生物中最小的基因组不足，，最大的则达，家蝇和果蝇，二者的C值相差近6倍。则表明表现复杂度没有明显变化的一定物种中，C值却有很大变化。2．（1）cDNA文库cDNA文库是指含一种生物体所有基因编码的cDNA分子的克隆群。以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。（2）基因组文库与cDNA文库的差别①基因组文库中包含了所有的基因，而cDNA文库只包含表达的基因，缺乏内元和调节序列，因此在研究基因结构时没有多大用处。②基因组文库由于含有不表达序列，因此比cDNA文库大。③cDNA文库比基因组DNA文库小得多，能够比较容易从中筛选克隆得到细胞特异表达的基因。④从不同细胞类型制备的cDNA文库包含一些共同序列和独特序列，可用于分离差别表达的基因；基因组文库则不能。⑤cDNA文库代表了mRNA的来源，其中一些特定的转录本丰富而另一些很少，所以存在丰度的差别；而基因组文库在理论上均等地代表了所有基因序列。⑥mRNA在不同的组织之间存在丰度的差异，因此cDNA文库的在构建时对于mRNA含量较少的就比较困难，而基因组文库不存在这样的问题。⑦对真核细胞来说，从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同，基因组DNA文库所含的是带有内含子和外显子的基因组基因，而从cDNA文库中获得的是已经过剪接、去除了内含子的cDNA。3．（1）安慰诱导物定义安慰诱导物是指一种与天然诱导物结构相似的化合物与转录中实际诱导物相似，但不是该诱导酶的底物。（2）我知道的安慰诱导物①含硫的乳糖类似物-异丙基巯基半乳糖苷（IPTG）。②巯甲基半乳糖苷（TMG）。③在酶的活性分析中，常用显色底物O-硝基半乳糖苷（ONPG）。（3）应用安慰诱导物进行试验比应用真正的诱导物的好处①真正的诱导物乳糖会被诱导合成的β-半乳糖苷酶所催化降解，从而使其浓度发生变化。②而安慰诱导物由于本身不被降解所以浓度不会发生变化，可以持续的诱导基因表达。4．半乳糖操纵子需要两个转录起始位点与半乳糖在细胞代谢中的双重功能有关。（1）半乳糖不仅可以作为唯一碳源供细胞生长，而且与之相关的物质——尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大肠杆菌细胞壁合成的前体。（2）生长过程中细胞必须随时合成差向异构酶，以保证尿苷二磷酸的供应。（3）在没有外源半乳糖的情况下，细胞通过半乳糖差向异构酶（galE产物）的作用由UDP-葡萄糖合成UDPgal。因为合成细胞壁过程中对异构酶的需要量很小，本底水平的组成型合成就能够满足生理需要。（4）galmRNA组成型合成水平已高于1ac操纵子所合成的lacrnRNA水平，显然这部分mRNA是在没有半乳糖的情况下合成的。（5）如果只有S1一个启动子，那么由于这个启动子的活性依赖于cAMP-CRP，当培养基中有葡萄糖存在时就不能合成异构酶。当加入唯一的启动子是S2时，那么，即使在有葡萄糖存在的情况下，半乳糖也将使操纵子处于充分诱导状态。（6）无论从必要性或经济性方面考虑，都需要一个不依赖于cAMP-CRP的启动子（S2）进行本底水平的组成型合成，以及一个依赖于cAMP-CRP的启动子（S1）对高水平合成进行调节。只有在S2活性完全被cAMP-CRP控制时，调控作用才是有效的。5．基因组是指一个细胞或者生物体所携带的一套完整的单倍体序列，包括全套基因和间隔序列。（1）原核生物基因组结构、基因结构及其表达的特点①染色体数量少，一般只有一个染色体，即只有一个核酸分子（DNA或RNA）组成的，呈环状或线性。②功能相关的基因大多以操纵子形式出现，操纵子是细菌的基因表达和调控的一个完整单位，包括结构基因、调控基因和被调控基因产物所识别的DNA调控元件如启动子等，如大肠杆菌的乳糖操纵子等。③基因组小，结构简单。基因组内含有数百个至数千个基因。基因组内核苷酸大多数是编码的，蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在。一般而言，为蛋白质编码的核苷酸顺序是连续的，中间不被非编码顺序打断。例如，大肠杆菌基因组共有bp，全序列中87.8％编码蛋白质，0.8％编码稳定RNA，0.7％是没有功能的重复序列，其余11％是调节序列或具有其他功能。④无细胞核，基因转录翻译无空间时间差异，是偶联在一起的。⑤基因的编码序列是连续的，存在重叠基因。（2）这些特点对原核生物适应生存环境的意义①原核生物一般为自由生活的单细胞，只要环境条件合适，养料供应充分，它们就能无限生长、分裂。因此原核生物的调控系统就是要在一个特定的环境中为细胞创造高速生长的基础，或使细胞在受到损伤时尽快得到修复②原核生物主要是通过转录调控，以开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件，其中主要是营养水平的变化。③环境因子是调控的诱导物，群体中每个细胞对环境变化的反应都是直接和基本一致的。原核生物的转录和翻译过程几乎发生在同一时间间隔内，转录与翻译相偶联，所以翻译有时可以直接对转录产生影响。④影响过程所经历只需数分钟，同时由于大多数原核生物的mRNA在几分钟内就受到酶的影响而降解，因此就消除了外环境突然变化后所造成的不必要的蛋白质的合成，与真核生物相比，原核生物个体小，受外界环境影响大，要求及时调控基因表达以适应生存环境。⑤操纵子是原核生物基因表达的基本单位，操纵子的存在，使原核生物对自身基因表达调控达到最有效、最有利、最灵活、最经济，使原核生物的生命与环境达到最大的协调。五、论述题（共2题，每题15分，共30分）1．（1）PCR技术的原理根据碱基配对原理，在DNA聚合酶作用下，以单链DNA为模板，借助一小段双链DNA来启动合成，通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结合，形成部分双链。在适宜的温度和环境下，DNA聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3′—OH末端，并以此为起始点，沿模板5′→3′方向延伸，合成一条新的DNA互补链。（2）PCR实验反应体系的基本组成成分模板DNA、特异性引物、耐热性的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）、四种dNTP及含有Mg2＋的缓冲液。（3）PCR的基本反应步骤①解链，即DNA变性。通过加热至95℃使模板DNA完全变性为单链，同时引物自身和引物之间存在的局部双链也得以消除。②退火，即DNA复性。模板DNA经加热变性成单链后，将反应温度下降至适宜温度，使两种引物分别与各自的单链模板DNA结合。③引物的延伸，即DNA新生链的合成。将温度升至72℃，耐热性的DNA聚合酶以dNTP为原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链。上述三个步骤为一次反应循环，新合成的DNA分子又作为下一轮反应的模板。重复多次反应循环（一般25～30次）后，可使目的DNA片段的拷贝数扩增100万倍以上。2．（1）真核生物与原核生物在基因转录上的差异①高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，真核细胞中有一部分有几个或几十个碱基组成的DNA序列，在基因组中重复上百次甚至数百万次。另外，真核细胞的基因组中还存在不被翻译的内含子。②在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于转录起始位点上游不远处，调控蛋白到调节位点上可直接促进或抑制RNA聚合酶对它的结合。在真核生物中，基因转录的调节区则大得多，它们可能远离核心启动子达几百甚至上千碱基对。虽然这些调节区也能与蛋白质结合，但并不是直接影响启动子区对RNA聚合酶的接受程度，而是通过改变整个所控制基因5＇上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。（2）真核生物与