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峥医景
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1 北京师范大学 2007~2008 学年第二学期期末考试试卷 (B 卷 ) 课程名称 : 分子生物学任课教师姓名 : 张俊杰卷面总分 : 100 分考试时长 : 100 分钟考试类别 : 闭卷开卷其他院 ( 系 ): 生命科学学院专业 : 年级 : 姓名 : 学号 : 题号第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分总分得分阅卷教师 ( 签字 ): 一名词解释 (1-5 题中任选 4 道, 先翻译成英文再解释 ;6-10 题中任选 4 道, 先翻译成中文再解释每题 5 分, 共 40 分 ) 1. 翻译 Translation 在核糖体内, 转录后加工成熟的 mrna 以密码子为单位编码出与 mrna 碱基序列所对应的多肽链的过程, 包括起始延伸和终止三个过程 2. 核小体 Nucleosome 染色质 ( 或染色体 ) 的基本组成单位, 由 DNA 环绕组蛋白构成, 组蛋白为多聚物, 包括 H1 1, H2A 2, H2B 2,H3 2, H4 2 这些蛋白的 N 末端暴露在核小体的外部, 有利于组蛋白的修饰 ( 如甲基化甲酰化等 ), 从而对基因表达进行调控 3. 启动子 Promotor 在 DNA 转录起始时 RNA 聚合酶识别并与其结合的一段 DNA 片断, 一般不编码蛋白, 具有与 RNA 聚合酶结合位点, 并引导转录的开始第 1 页

2 4. 增强子 Enhancer 真核 DNA 上一段特殊的片断, 其能通过一些转录因子介导增加启动子的使用频率, 即增加转录的频率它可以位于启动子的上游, 也可以在其下游 5. 转座子 Transposon 一段两端具有反向重复序列的 DNA 片断可以从原位上单独复制或断裂下来, 插入另一位点, 并对其后的基因起调控作用, 此过程称转座这段序列称为转座子, 可分插入序列复合转座子和 TnA 家族 6. Shine-Dalgarno Sequence SD 序列原核 mrna 中 5' 端富含嘌呤的短核苷酸序列, 一般位于 mrna 的起始密码 AUG 的上游 5~10 个碱基处, 并且同核糖体小亚基上的 16S rrna 3' 端的序列互补, 能够使核糖体准确的识别到翻译的起始位点 7. Ribozyme 核酶核酶一词用于描述具有催化活性的 RNA, 即化学本质是核糖核酸 (RNA), 却具有酶的催化功能核酶的发现对于所有酶都是蛋白质的传统观念提出了挑战第 2 页

3 8. Ubiquitin 泛素泛素是一种 76 氨基酸的多肽, 可以在三种酶 (E1,E2, E3) 的催化下共价连接到把蛋白的 Lys ε-nh 2, 并进一步通过多泛素化, 介导靶蛋白被蛋白酶体降解 9. Single nucleotide polymorphism (SNP) 单核苷酸多态性主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的 DNA 序列多态性它是人类可遗传的变异中最常见的一种占所有已知多态性的 90% 以上 SNP 在人类基因组中广泛存在, 平均每 500~1000 个碱基对中就有 1 个, 估计其总数可达 300 万个甚至更多 10. Nonsense Mutation 无义突变一种编码某一氨基酸的三联体密码经碱基替换后, 变成不编码任何氨基酸的终止密码 UAA UAG 或 UGA 的突变虽然无义突变并不引起氨基酸编码的错误, 但由于终止密码出现在一条 mrna 的中间部位, 就使翻译时多肽链的终止就此终止, 形成一条不完整的多肽链第 3 页

4 二简答题 ( 任选 4 道, 每道 6 分, 共 24 分 ) 1. 简述核糖体中主要的活性位点及其功能答 : 核糖体中的主要活性位点为 : 1) A 位点 : 氨酰 trna 结合位点, 在肽链延长过程中与进入的氨酰 trna 结合 ; 2) mrna 结合位点 : 位于 30S 亚基的头部, 在原核中与 mrna 上的 SD 序列结合, 在真核中识别并结合 mrna 的 5 帽子 ; 3) P 位点 : 肽酰 trna 位点, 与携带新生多肽链的 trna 结合, 位于 30 和 50S 亚基 ; 4) E 位点 : 离开位点, 空载的 trna 从此位点被排出, 位于大亚基 ; 5) 肽基转移酶活性位点 : 位于 50S 亚基, P 位和 A 位之间, 催化肽基转移到氨酰 trna; 6) IF 结合位点和 EF 结合位点 : 与起始因子和延伸因子结合 2. 简述端粒酶的作用机理和功能答 : 端粒酶是一种核糖核酸蛋白酶, 由 RNA 和蛋白质构成, 具逆转录活性, 能够以自身的结构 RNA 为模版, 通过多次互补配对, 延长端粒 3 末端之后合成引物, 使 5 端也得到延长功能 : 由于在复制过程中存在末端丢失, 通过端粒酶的作用保护了染色体末端, 同时使得端粒的得到延伸, 防止端粒过短影响复制 3. DNA 修复的主要机制有哪些? 答 :DNA 修复主要机制有 7 种 : 1) 正读码机制, 依靠 DNA 聚合酶切除错误核苷酸, 替换正确核苷酸 ; 2) 错配修复系统, 依靠 mut 基因编码的蛋白, 特异性识别切除包含错误核苷酸的一段多核苷酸链, 再由 DNA 聚合酶 Ⅲ 重新合成 ; 3) 光复活作用, 通过修复酶 ( 光裂化酶 ) 直接逆转紫外辐射造成的嘧啶二聚体结构 ; 4) 碱基切补修复, 糖基化酶将碱基移除, 而后由核苷酸内切酶进行补切修复 ; 5) 核苷酸切补修复, 将受损伤的一段核苷酸切除, 合成新的核苷酸替换错误片段 ; 6) 重组修复, 通过从受损 DNA 找回序列信息来修复 DNA 断裂, 当 DNA 两条链都受损时采用这种方式 ; 7) SOS 应答, 当 DNA 受到放射损伤或其它较大损伤时, 形成特化的 DNA 聚合酶催化, 此酶越过损伤部位直接合成 DNA 4. 简述 Ames Test 的原理和意义答 : 突变回复是指由突变性状 ( 缺陷型 ) 重新恢复为野生性状的突变过程 Ames test 就是以肝脏原浆模拟体内环境, 利用突变回复来检测诱变剂和致癌剂缺陷型菌株 ( 如 his-) 不能在缺乏相应成分的 (His-) 的培养基中生长, 而野生型菌株能正常情况下菌株的突变几率很低, 所以缺陷型回复为野生型菌株的几率就很小, 在培养基中 (His-) 不能生长但若加入诱变剂或是致癌剂后, 能大大提高突变几率, 这样就使部分缺陷型菌株恢复为野生性状, 能在培养基上生长 (His-) 反之, 若加入的不是诱变剂或致癌剂则菌株依旧未缺陷型, 不能在培养基上生长第 4 页

5 5. 简述 PCR 的原理聚合酶链式反应 (Polymerase Chain Reaction), 简称 PCR, 是一种在生物体外进行 DNA 复制的分子生物学技术 DNA 的半保留复制是生物进化和传代的重要途径双链 DNA 在多种酶的作用下可以变性解链成单链, 在 DNA 聚合酶与启动子的参与下, 根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子挎贝在实验中发现,DNA 在高温时也可以发生变性解链, 当温度降低后又可以复性成为双链因此, 通过温度变化控制 DNA 的变性和复性, 并设计引物做启动子, 加入 DNA 聚合酶 dntp 就可以完成特定基因的体外复制 PCR 过程分为三步 :1DNA 变性 (90-96 ): 双链 DNA 模板在热作用下, 氢键断裂, 形成单链 DNA. 2 退火 (25-65 ): 系统温度降低, 引物与 DNA 模板结合, 形成局部双链. 3 延伸 (70-75 ): 在 Taq 酶 ( 在 72 左右最佳的活性 ) 的作用下, 以 dntp 为原料, 从引物的 5 端 3 端延伸, 合成与模板互补的 DNA 链每一循环经过变性退火和延伸,DNA 含量既增加一倍这样通过对温度变化的循环控制完成 DNA 的持续复制三翻译 ( 共 10 分 ) Translation takes place in three principal steps: initiation, elongation, and termination. Eukaryotic mrnas recruit ( 招募 ) the small subunit through recognition of the 5 -cap and the action of numerous auxiliary ( 辅助的 )initiation factors. The small subunit scans downstream until it encounters ( 遇到 )an AUG, which it recognizes as the start codon. Translation terminates when the ribosome encounters a stop codon, which is recognized by one of two class I release factors in prokaryotes (RF-1 and RF-2) and a single class I release factor in eukaryotes (erf-1). The release factor triggers ( 触发 )the hydrolysis of the polypeptide from the peptidyl-trna and hence the release of the completed polypeptide. 翻译的发生可分为三个基本过程 : 起始延伸和终止真核 mrna 通过 5 帽子的识别作用和大量辅助起始因子的介导与核糖体小亚基结合结合后, 小亚基向下游移动直到遇到起始密码子 AUG; 当核糖体遇到终止密码子后翻译便停止在原核生物中终止密码子被两种 I 型释放因子 (RF-1 and RF-2) 中的一个来识别 ; 在真核生物中终止密码子能识别被一种释放因子 (erf-1) 来识别这些释放因子能触发多肽从肽酰 -trna 上水解下来, 并促进完整地多肽的释放第 5 页

6 四问答题 ( 共 18 分 ) 1. 阐述乳糖操纵子的组成及其调控机制 (8 分 ) 乳糖操纵子由调控基因 laci 操纵基因和三个结构基因 lac Z lacy laca 组成 lacz 编码 β- 半乳糖苷酶, 它可以切断乳糖的半乳糖苷键, 而产生半乳糖和葡萄糖 lacy 编码 β 一半乳糖苷透性酶, 它构成转运系统, 将半乳糖苷运入到细胞中 laca 编码 β- 半乳糖苷乙酰转移酶, 其功能只将乙酰 - 辅酶 A 上的乙酰基转移到 β- 半乳糖苷上 Lac 操纵子的调控分为正调控和负调控两种 lacz Y A 基因的转录是由 laci 基因指令合成的阻遏蛋白和 camp 与其结合蛋白 CAP 所控制的机体内没有乳糖时,lacI 编码的阻遏蛋白与操纵基因结合而占据 RNA 聚合酶的结合位点, 阻止了转录的进行 ; 存在乳糖时, 乳糖分子与阻遏蛋白结合, 阻碍了阻遏蛋白与操纵基因结合, 转录的抑制解除如果体内缺少葡萄糖,cAMP 的形成增加, 并与 CAP 结合,cAMP-CAP 与操纵基因结合并引导 RNA 聚合酶与启动子结合, 加强了转录过程 ; 如果体内有葡萄糖,cAMP 的含量降低, CAP 对转录的促进作用消失乳糖操纵子通过阻遏蛋白的负调控和 camp-cap 的正调控的综合作用完成基因的调控 2. 简述原核蛋白质 ( 多肽 ) 生物合成的过程 (10 分 ) 原核多肽的生物合成可分为起始延伸和终止三个过程起始过程 : 在 IF3 与小亚基结合, 使小亚基处于游离状态 ;IF1 与小亚基 A 位点结合, 阻止起始 trna 进入 A 位点 ;mrna 通过起始密码子上游的 SD 序列与核糖体小亚基上 16S rrna 3 端序列的互补配对使得核糖体的 P 位点正好处于起始密码子处 IF2 将起始氨酰 fmet -trna(fmet-trnai ) 引入 P 位点 ;IF3 和 IF1 离去后, 核糖体大亚基与小亚基结合形成翻译起始复合物延伸过程 :EF-TU 不断地利用 GTP 将氨酰 -trna 引入 A 位点, 而 EF-TS 则负责将 EF-TU-GDP 变成 EF-TU-GTP, 再次行使功能通过转肽反应, 将 P 位点的肽酰 -trna/ 氨酰 -trna 上的多肽或氨基酸转移到 A 位点氨酰 -trna 的氨基端, 从而产生延长一个氨基酸的肽酰 -trna; EF-G 促进移位反应, 将转肽反应生成的肽酰 -trna 从 A 位点转移至 P 位点这样核糖体每向前移动三个碱基的位置就编码出了一个氨基酸, 空载的 t-rna 从 E 位点时放出终止过程 : 当核糖体移动到终止密码子时, 释放因子 RF( 1 UAA UAG) 或 RF(UAA 2 UGA) 进入 A 位, 可以识别终止密码 ;RF3 RF-3 激活 RF-1 和 RF-2, 催化多肽链从肽酰 -trna 上释放, 同时促进 RF-1 和 RF-2 的释放之后, RRF 与 EF-G 协同作用, 使核糖体大小亚基分离 ;IF3 与小亚基结合, 被用于下一翻译过程释放出的多肽经过一系列的加工过程 ( 折叠糖基化等 ), 形成成熟的蛋白并在机体内行使特定的功能第 6 页

7 五综合测试 ( 共 8 分 ) 分子生物学中最常用的载体是质粒 ( 一种双链环状 DNA) 根据你所掌握的分子生物学知识, 分别设计一个真核表达质粒 (I) 和一个原核表达质粒 (II) (II) (I) (Ⅱ) (Ⅰ) 在 (Ⅰ) 中 : 1: 真核基因的复制起始序列,ARS; 2: 真核细胞筛选标记 ; 3: 原核基因的复制起始序列,OriC; 4: 原核细胞筛选标记, 如 ampr 等 ; 5: 真核启动子 ; 6: 增强子 ; 第 7 页

8 7: 多克隆酶切位点,MCS; 8: 转录终止序列, 包括 polya 加尾信号在 (Ⅱ) 中 : 1: 原核基因的复制起始序列,OriC; 2: 原核筛选标记, 如 ampr 等 ; 3: 强的启动子, 如 Lac 启动子, 包括了相关操纵子 ; 4:SD 序列 ; 5: 多克隆酶切位点,MCS; 6: 转录终止序列 ( 答案仅作参考, 可以从其他角度设计完善 ) 第 8 页

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Microsoft PowerPoint - bioinfo_hebau23.ppt 第二章生物学基础 ( 一 ) 生物的分类 ( 二 ) 生物大分子 ( 三 ) 中心法则第三节分子生物学的中心法则 The Central Dogma of Molecular Biology 1) 中心法则总述 2) DNA 自我复制 3) 从 DNA 到 RNA( 转录 ) 4) 遗传密码 5) 从 RNA 到蛋白质 ( 翻译 ) 6) 基因一中心法则简介 The Central Dogma