簡答題

6．為什么利用RNAi抑制一個基因的表達較利用反義RNA技術(shù)更為徹底。

答：RNAi是外源或內(nèi)源性的雙鏈RNA 進入細胞后引起與其同源的mRNA特異性降解.dsRNA進入細胞后，在Dicer作用下，分解為21－22bp的SiRNA.SiRNA結(jié)合相關(guān)酶，形成RNA介導的沉默復合物RISC.RISC在ATP作用下，將雙鏈SiRNA變成單鏈SiRNA,進而成為有活性的RISC,又稱為slicer.slicer與靶mRNA結(jié)合，導致其斷裂，進而導致其徹底降解。

反義RNA是與靶mRNA互補的RNA，它通過與靶mRNA特異結(jié)合而抑制其翻譯表達，反義RNA是與靶mRNA是隨機碰撞并通過堿基互補配對，所以，mRNA不一定完全被抑制。

8．簡述真核基因表達的調(diào)控機制。

答：（1）DNA和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)錄的調(diào)控：

①DNA甲基化，②組蛋白對基因表達的抑制，③染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對基因表達的調(diào)控作用，④基因重排，⑤染色質(zhì)的丟失，⑥基因擴增；

（2）轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控：

①反式作用因子活性調(diào)節(jié)，包括表達調(diào)節(jié)、共價調(diào)節(jié)，配體調(diào)節(jié)等蛋白質(zhì)相互作用調(diào)節(jié)），②反式作用因子與順式作用原件結(jié)合對轉(zhuǎn)錄過程進行調(diào)控；

（3）轉(zhuǎn)錄后調(diào)控：

①5’端加帽和3’端多核苷酸化調(diào)控，②選擇剪接調(diào)控，③mRNA運輸調(diào)控，④mRNA穩(wěn)定性調(diào)控；

（4）翻譯起始的調(diào)控：

①阻遏蛋白的調(diào)控，②對翻譯因子的調(diào)控，③對AUG的調(diào)控，④mRNA 5’端非編碼區(qū)的調(diào)控，⑤小分子RNA；

（5）翻譯后加工調(diào)控：

①新生肽鏈的水解，②肽鏈中氨基酸的共價修飾，③信號肽調(diào)控。

9．簡述mRNA加工過程。

答：（1）5′端加帽（由加帽酶催化5′端加入7-甲苷烏苷酸，形成帽子結(jié)構(gòu)m7GpppmNP-）。 （2）3′端加入Poly(A)尾（A、組蛋白的成熟mRNA無需加polyA尾；B、加尾信號包

括AAUAAA和富含GU的序列；C、加尾不需模板；D剪切過程需要多種蛋白質(zhì)因子的輔助）。

（3）mRNA前體的剪接（剪接加工以除去內(nèi)含子序列，并將外顯子序列連接成為成熟的有功能的mRNA分子。內(nèi)含子兩端的結(jié)構(gòu)通常是5′-GU……AG-3′。選擇性剪接的作用機制包括；A使用不同的剪接位點，B選擇使用外顯子，C、反式剪接，D、使用不同的啟動子，E、使用不同的多腺苷酸化位點）。

（4）RNA的編輯（發(fā)生于轉(zhuǎn)錄后水平，改編mRNA序列，C→U或A→G，增加遺傳信息容量）。

10．簡述生物的中心法則。

答：中心法則(genetic central dogma)，是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的復制過程。

11．簡述真核生物基因結(jié)構(gòu)及特點。

答：真核細胞的基因也是由編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分組成的；

（1）編碼區(qū)：

外顯子——能編碼蛋白質(zhì)的序列。

特點：間隔的、不連續(xù)的。即能編碼蛋白質(zhì)的序列被不能編碼蛋白質(zhì)的序列分隔開來，成為一種斷裂的形式不能編碼蛋白質(zhì)的序。
內(nèi)含子——列。

（2）非編碼區(qū)： 有調(diào)控作用的核苷酸序列。
啟動子——是基因結(jié)構(gòu)中位于編碼區(qū)上游的核苷酸序列，是RNA聚合酶結(jié)合點，能準確地識別轉(zhuǎn)錄的起點并開始轉(zhuǎn)錄，有調(diào)控遺傳信息表達的作用。

12．簡述SNP的特點，SNP如何發(fā)揮生物學作用的及研究SNP的意義。

答：特點：

(1)數(shù)量多，遍布基因組，分布相對平均，據(jù)統(tǒng)計，人類群體中大概有1100萬個SNP，約每300bp就有1個SNP位點，方便挑選位點。

(2)雖有A/C/G/T四種核苷酸，但SNP位點大多是雙態(tài)，即每個位點在群體中只存在2種核苷酸形式，因此A/C、A/G、A/T、C/G、C/T、G/T、Indel等幾種形態(tài)，適合開展大規(guī)模、高通量、自動分化的檢測。

(3)人類基因組90%的變異形式為SNP，SNP的遺傳很穩(wěn)定——每一代之間不會有太大變化。

SNP的研究意義：

雖然人類99%以上的DNA序列是相同的，但DNA序列的變化能對人類對疾病、環(huán)境攻擊（比如細菌、病毒、毒素和化學物質(zhì))、藥物和治療的反應產(chǎn)生重大影響。這就使得SNP對生物醫(yī)學的研究和藥物開發(fā)、醫(yī)學診斷的發(fā)展有重要意義。SNPs可作為遺傳作圖研究中的遺傳標記，幫助定位和鑒定功能基因。研究者相信SNP圖譜將幫助他們認識復雜的多基因疾病，如癌癥，糖尿病，血管性疾病和某些精神性疾病。

13．簡述miRNA的結(jié)構(gòu)特點和生物功能。

　　答：廣泛存在于真核生物中，是一組不編碼蛋白質(zhì)的短序列RNA，它本身不具有開放閱讀框架(ORF);通常的長度為20～24nt，但在3′端可以有1～2個堿基的長度變化；成熟的miRNA5′端有一磷酸基團，3′端為羥基,這一特點使它與大多數(shù)寡核苷酸和功能RNA的降解片段區(qū)別開來；多數(shù)miRNA還具有高度保守性、時序性和組織特異性。

miRNA執(zhí)行一定的生物學功能：對與其互補的mRNA表達水平具有調(diào)節(jié)作用；一些偏大的miRNA可能參與了基因組的重組裝（27nt）。

14．什么是DNA甲基化? 簡要說明甲基化的檢測方法及其生物學效應。

答：胞嘧啶和甲基在甲基化酶的作用下形成5’-甲基胞嘧啶的過程叫做DNA的甲基化。DNA甲基化抑制或降低轉(zhuǎn)錄水平，在基因轉(zhuǎn)錄起始點附近，有高度密集的CpG重復序列，被稱為CpG島，或HTF島。推測該序列與基因轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)。

檢測方法：①酶切鑒定：HpaⅡ只能切割未甲基化的-CCGG-，HpaⅡ如果第二個C被甲基化了就不能切割。MspⅠ能夠識別和切割甲基化或未甲基化-CCGG-。比較這兩種酶切割DNA產(chǎn)生的DNA片段的差異，可知DNA片段甲基化的程度與有無。②限制性內(nèi)切酶＋Southernbloting；③甲基化特異性PCR（MSP）；④亞硫酸鹽變性后測序；⑤甲基化敏感性單核苷酸引物擴增（Ms-SnuPE）；⑥甲基化熒光檢測；⑦亞硫酸氫鈉變性后限制酶分析（COBRA）；⑧差異甲基化雜交（DMN）；⑨酶的區(qū)域性甲基化分析（ERMA）。

15．何為順式作用元件？請舉出三種真核生物基因的順式作用元件。

答：影響自身基因表達活性的非編碼DNA序列，組成基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)。例：啟動子：轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白和RNA聚合酶的結(jié)合位點；增強子：是一個有增強轉(zhuǎn)錄的順式作用元件，能夠提高一些真核生物啟動子的效率，并能能在啟動子的任何方向和任何位置(上游或下游)作用。沉默子:負性調(diào)節(jié)元件,當其結(jié)合特意蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。

16．以trp操縱元為例簡述衰減子的調(diào)控機制。

答：當細胞中有色氨酸存在時,核糖體能夠順利翻譯出整個前導肽而在終止密碼子處停下來。這時，核糖體占據(jù)了序列1和部分序列2，使序列2和序列3不能產(chǎn)生有效的配對，因而序列3和序列4配對產(chǎn)生終止子的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，于是實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的終止。當出現(xiàn)Trp饑餓時，核糖體停頓在兩個Trp密碼子上，這時，核糖體占據(jù)了序列1而留下完整的序列2以便與轉(zhuǎn)錄出的或即將轉(zhuǎn)錄出的序列3形成二級結(jié)構(gòu)。這樣，當序列4轉(zhuǎn)錄出來后仍然是單鏈狀態(tài)，即終止子不能形成，于是轉(zhuǎn)錄繼續(xù)進行下去。

23．在基因轉(zhuǎn)錄水平的表達調(diào)控方式上,真核生物往往采用正控制系統(tǒng),而原核生物卻往往采用負控制系統(tǒng)，請簡要闡明其原因。

答：這兩種調(diào)控方式是長期自然選擇的結(jié)果，也是生物體采用的經(jīng)濟有效的原則選擇的。原核生物基因組小，基因少而簡單，生命繁殖快，多采用負控制的保險機制，即使調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)失活，酶系統(tǒng)照樣合成，只不過有時浪費一點罷了，絕不會使細胞因缺乏該酶系統(tǒng)而造成致命的后果。另外，采用負控制具有一開俱開，一關(guān)俱關(guān)的特點，減少不必要的環(huán)節(jié)；而真核生物基因組大，基因多且復雜，采用正控制具有更大的優(yōu)越性，轉(zhuǎn)錄因子相互作用缺一不可，可以保證真核生物基因表達調(diào)控的嚴謹性和靈活性以及經(jīng)濟性原則。

24．根據(jù)你的理解說明利用”酵母雙雜交系統(tǒng)”研究蛋白質(zhì)間相互作用的原理。

答:真核生物的轉(zhuǎn)錄因子可以分為兩部分，BindingDomain和ActivatedDomain。BindingDomain負責結(jié)合在DNA上，ActivatedDomain負責激活轉(zhuǎn)錄。二者都是相互獨立的區(qū)域，但二者單獨時都不能有轉(zhuǎn)錄活性，必須結(jié)合在一起或相互靠近在一起才有活性。

在研究蛋白質(zhì)相互作用中，將一種蛋白質(zhì)的基因連接在BindingDomain上，將另一種蛋白質(zhì)的基因結(jié)合在BindingDomain上，蛋白質(zhì)基因表達后就與轉(zhuǎn)錄因子的兩個Domain分別結(jié)合，兩個蛋白質(zhì)因相互作用而結(jié)合在一起，進而使BindingDomain和ActivatedDomain相互靠近在一起，從而形成具有轉(zhuǎn)錄活性的轉(zhuǎn)錄因子。在欲表達的基因區(qū)域連上報告基因，通過報告基因的表達與否，就可判斷蛋白質(zhì)之間是否發(fā)生了相互作用。

25．舉三例RNA的研究成就及其在推動分子生物學發(fā)展中的重要意義。

答：Ribozyme：拓展了酶的概念、內(nèi)含子自我剪切、生命起源和分子進化。

Antisense-RNA：基因表達調(diào)控、基因工程。

RNAi：基因表達調(diào)控、功能基因組學。

26．簡要闡明中心法則的提出對分子生物學研究的理論意義和指導作用。

答：中心法則體現(xiàn)了遺傳信息的唯一性、遺傳物質(zhì)的自決性、信息表達的單程性、序列轉(zhuǎn)換的共線性，為分子生物學研究提供了一個理論框架，分子生物學是一部從DNA到蛋白質(zhì)的中心法則的演繹。

中心法則面臨的挑戰(zhàn)：

反轉(zhuǎn)錄酶、內(nèi)含子、不連續(xù)轉(zhuǎn)錄、非翻譯序列、伴刀豆球蛋白A肽鏈一級結(jié)構(gòu)的重排、RNA變通性剪切、RNA編輯、以蛋白質(zhì)為模板的肽鏈合成、朊病毒的發(fā)現(xiàn)。

中心法則的修正：

從DNA到RNA到肽鏈不斷有新的遺傳信息的加入：

DNA：重排

RNA：反轉(zhuǎn)錄、不連續(xù)轉(zhuǎn)錄、多種方式剪切、編輯

mRNA：跳躍翻譯、折疊

肽鏈：氨基酸重排、蛋白質(zhì)內(nèi)含子剪切

朊病毒復制

27．比較兩種mRNA的剪切方式的異同。

答：Cis-splicing與Trans-splicing的比較

Cis-splicing

Trans-splicing

以一條pre-mRNA為底物

以兩條不同來源的pre-mRNA為底物

在splicesome中完成

在splicesome中完成

組成型剪接

選擇型剪接

在成熟RNA的前導序列中拼接一個外來的35Nt的剪接前導序列或微小外顯子或發(fā)生在兩條pre-mRNA間的選擇型剪接

Lariatintron

Y-intron

29．4種基因表達調(diào)控類型的區(qū)分：

答：正、負調(diào)控：調(diào)節(jié)蛋白缺乏時對操縱子的影響；
可誘導、阻遏：操縱子對調(diào)節(jié)基因表達的小分子所作出反應的特點；

有或無Glu調(diào)節(jié)cAMP-CAP活性的分子生物學機制：

Glu代謝物抑制腺苷環(huán)化酶、促進磷酸二酯酶調(diào)節(jié)細胞中cAMP的水平。

當缺乏Glu時，生物體內(nèi)ATP環(huán)化酶會使ATP變成cAMP，cAMP與CAP蛋白結(jié)

合，進入操縱元上CAP位點，此時RNA聚合酶才能進入結(jié)合位點開始轉(zhuǎn)錄。

如果不缺乏Glu的情況下，無法生成cAMP，也就無法形成復合物，也不能使RNA

聚合酶進入結(jié)合位點，開始轉(zhuǎn)錄。

32．何謂RNA剪接，何謂RNA編輯？

答：RNA剪接：從DNA模板鏈轉(zhuǎn)錄出的最初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中除去內(nèi)含子，并將外顯子連接起來形成一個連續(xù)的RNA分子的過程。

RNA編輯(RNAediting)：RNA編輯是指在mRNA水平上改變遺傳信息的過程。RNA編輯是通過比較成熟的mRNA與相應基因的編碼信息時發(fā)現(xiàn)的，成熟的mRNA序列中有幾種意想不到的變化，包括U→C，C→U；U的插入或缺失、多個G或C的插入等。

33．什么是正調(diào)控與負調(diào)控，試舉例說明。

答：正調(diào)控系統(tǒng)和負調(diào)控系統(tǒng)是按照沒有蛋白質(zhì)存在的情況下操縱元對新加入的調(diào)節(jié)蛋白的響應情況來定義的。在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因是表達的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白后基因表達活性便關(guān)閉。這樣的控制系統(tǒng)就叫做負調(diào)控系統(tǒng)。如大腸桿菌色氨酸操縱子的調(diào)控。相反，如果在沒有調(diào)節(jié)蛋白存在時基因是關(guān)閉的，加入這種調(diào)節(jié)蛋白后基因活性就被開啟，這樣的控制系統(tǒng)叫做正調(diào)控系統(tǒng)。如cAMP-CAP對于乳糖操縱元的正調(diào)控。

34． 簡述空轉(zhuǎn)反應的形成及其結(jié)果。

答：當無負載的tRNA進入核糖體A位以后，無法形成新的肽鍵，而ATP卻在不斷的消耗，這就是所謂的空轉(zhuǎn)反應。細胞內(nèi)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)反應時，就會發(fā)出一種報警信號，這就是鳥苷5’二磷酸3’二磷酸（pppGpp）。ppGpp和pppGpp能通過某種方式控制細胞的許多生理過程，以使細胞能夠適應有限的營養(yǎng)條件，特別是氨基酸的供應。這些非同尋常的代謝產(chǎn)物能夠影響某些蛋白質(zhì)和酶的活性或性質(zhì)，從而設法解決細胞所碰到的問題。

35．簡述突變熱點的定義及其可能的機制。

答：從理論上講，DNA分子上每一個堿基都能發(fā)生突變，但實際上突變位點并非完全隨機分布，而是某些位點的突變頻率大大高于平均數(shù)，這些位點就稱為突變熱點。形成突變熱點的最主要的原因是5-甲基胞嘧啶的存在。5-甲基胞嘧啶和C一樣，在突變劑的作用之下，會產(chǎn)生脫氨基氧化。5-甲基胞嘧啶脫氨基化以后生成T，而T是DNA的正常組分，形成G-T的不配對狀態(tài)。形成突變熱點還有其他原因。在短的連續(xù)重復序列處容易發(fā)生插入或缺失突變。突變熱點還與突變劑有關(guān)。使用不同的突變劑時出現(xiàn)的突變熱點處不同。

36．簡述同源重組的機理。

答：同源重組發(fā)生在DNA同源序列之間，大腸桿菌的同源重組需RecA蛋白，以Holliday為例說明同源重組的機理：①切斷：同源聯(lián)會的兩個DNA分子中任意一個出現(xiàn)單鏈切口，切口由某些DNA內(nèi)切酶產(chǎn)生。②鏈置換：切口處形成的5’端局部解鏈，由細胞內(nèi)類似于大腸菌聚合酶Ⅰ的酶系統(tǒng)利用切口處的3’OH合成新鏈，而把原有的鏈逐步置換出來，使之成為游離的以5’P為末端的單鏈區(qū)段，單鏈反應可以一直進行下去，由此產(chǎn)生的單鏈區(qū)段越來越長。③單鏈侵入：由置換產(chǎn)生的單鏈區(qū)段侵入到參與聯(lián)會的另一條DNA分子因局部解鏈而產(chǎn)生的單鏈中。④loop切除：侵入的單鏈DNA與參與聯(lián)會的另一條DNA分子中的互補鏈形成堿基配對，同時把侵入單鏈的同源鏈置換出來，由此產(chǎn)生D-loop。⑤鏈同化：loop切除中產(chǎn)生的3’OH斷頭和侵入單鏈的5’P由DNA連接酶共價連接。⑥異構(gòu)化：鏈同化進行過程中，DNA經(jīng)過一定的扭曲形成異構(gòu)體。⑦分支遷移：兩條DNA分子之間形成的交叉可以沿DNA移動，這一過程叫分支遷移。

39．請解釋核苷酸的C值悖論及其原因。
答：最大C值（單倍體基因組的總DNA含量）；最小C值（-編碼基因信息的總DNA含量）。生物體進化程度與最大C值不成明顯正相關(guān)；親緣關(guān)系相近的生物間最大C值相差較大；一種生物內(nèi)最大C值與最小C值相差極大。

原因有：重疊基因、重復基因、間隔基因、跳躍基因、假基因。

42．原核生物與真核生物基因表達調(diào)控機制的相似性有哪些。

答：共同的起源與共同的分子基礎：

調(diào)控機理上：核酸分子間的互作；核酸與蛋白質(zhì)分子間的互作；蛋白質(zhì)分子間的互作。

調(diào)控層次上：轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平、翻譯水平、翻譯后水平。

原核生物多采用負控制：

提供了一個萬一保險機制，即萬一調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)失活，酶系統(tǒng)可以照樣合成，只不過有時浪費一點，決不會使細胞因為缺乏該酶系統(tǒng)而造成致命的后果。起初，這種酶系統(tǒng)的表達是組成型的，后來細胞中產(chǎn)生一種干預表達的機制給細胞提供了選擇優(yōu)勢，演化成現(xiàn)在的負調(diào)控系統(tǒng)。

真核生物多采用正控制：

靈活性：真核生物基因組大，某一種順式因子出現(xiàn)的機率高，可與多種反式因子結(jié)合。

嚴謹性：隨機出現(xiàn)套順式因子和反式因子完全相同組合的機率小。

經(jīng)濟合理有效：真核生物特異基因表達，產(chǎn)生細胞分化。以基因數(shù)量100k為例，10%基因表達，在負控制下，需要合成90k的阻遏蛋白；在正控制下，只需要停止合成90k特異反式因子。

43．E.coli在Trp缺乏時至少會啟動哪3種調(diào)控機制？

答：（1）可能會啟動可誘導的氨基酸負調(diào)控，在缺乏氨基酸的情況下，無活性的阻遏蛋白無法與操縱子結(jié)合，因此可轉(zhuǎn)錄用于氨基酸合成酶類。

（2）啟動嚴謹反應，當細胞內(nèi)蛋白質(zhì)缺乏時，會調(diào)節(jié)tRNA與mRNA合成，從而提高蛋白質(zhì)合成。

（3）前導序列中的弱化效應消除。

45．不依賴Rho因子的終止子為什么被稱為強終止子。

答：不依賴于Rho因子的終止子依靠基因末端的富含GC的莖環(huán)結(jié)構(gòu)阻止RNA聚合酶的行進，莖環(huán)結(jié)構(gòu)之后還有一段AT序列促使RNA聚合酶解離，NusA蛋白使RNA聚合酶暫停前進，多重因素確保轉(zhuǎn)錄的終止。

46．病毒、原核、真核基因組的特點？

答：（1）病毒基因組的特點：①種類單一；②單倍體基因組：每個基因組在病毒中只出現(xiàn)一次；③形式多樣；④大小不一；⑤基因重疊；⑥動物/細菌病毒與真核/原核基因相似：內(nèi)含子；⑦具有不規(guī)則的結(jié)構(gòu)基因；⑧基因編碼區(qū)無間隔：通過宿主及病毒本身酶切；⑨無帽狀結(jié)構(gòu)；⑩結(jié)構(gòu)基因沒有翻譯起始序列。

（2）原核基因組的特點：①為一條環(huán)狀雙鏈DNA；②只有一個復制起點；③具有操縱子結(jié)構(gòu)；④絕大部分為單拷貝；⑤可表達基因約50%，大于真核生物小于病毒；⑥基因一般是連續(xù)的，無內(nèi)含子；⑦重復序列很少。

（3）真核基因組的特點：①真核生物基因組遠大于原核生物基因組，結(jié)構(gòu)復雜，基因數(shù)龐大，具有多個復制起點；②基因組DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合成染色體，儲存于細胞核內(nèi)；③真核基因為單順反子，而細菌和病毒的結(jié)構(gòu)基因多為多順反子；④基因組中非編碼區(qū)多于編碼區(qū)；⑤真核基因多為不連續(xù)的斷裂基因，由外顯子和內(nèi)含子鑲嵌而成；⑥存在大量的重復序列；⑦功能相關(guān)的基因構(gòu)成各種基因家族；⑧存在可移動的遺傳因素；⑨體細胞為雙倍體，而精子和卵子為單倍體。

47．乳糖操縱子的作用機制？

答：（1）乳糖操縱子的組成：大腸桿菌乳糖操縱子含Z、Y、A三個結(jié)構(gòu)基因，分別編碼半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶，此外還有一個操縱序列O，一個啟動子P和一個調(diào)節(jié)基因I。

（2）阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)：沒有乳糖存在時，I基因編碼的阻遏蛋白結(jié)合于操縱序列O處，乳糖操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能合成分解乳糖的三種酶；有乳糖存在時，乳糖作為誘導物誘導阻遏蛋白變構(gòu)，不能結(jié)合于操縱序列，乳糖操縱子被誘導開放合成分解乳糖的三種酶。所以，乳糖操縱子的這種調(diào)控機制為可誘導的負調(diào)控。

（3）CAP的正性調(diào)節(jié)：在啟動子上游有CAP結(jié)合位點，當大腸桿菌從以葡萄糖為碳源的環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀樘菫樘荚吹沫h(huán)境時，cAMP濃度升高，與CAP結(jié)合，使CAP發(fā)生變構(gòu)，CAP結(jié)合于乳糖操縱子啟動序列附近的CAP結(jié)合位點，激活RNA聚合酶活性，促進結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合于操縱子后促進結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，對乳糖操縱子實行正調(diào)控，加速合成分解乳糖的三種酶。

（4）協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)：乳糖操縱子中的I基因編碼的阻遏蛋白的負調(diào)控與CAP的正調(diào)控兩種機制，互相協(xié)調(diào)、互相制約。

48．真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控機制？

答：真核生物在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要是通過反式作用因子、順式作用元件和RNA聚合酶的相互作用來完成的，主要是反式作用因子結(jié)合順式作用元件后影響轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成過程。

（1）轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成：真核生物RNA聚合酶識別的是由通用轉(zhuǎn)錄因子與DNA形成的蛋白質(zhì)-DNA復合物，只有當一個或多個轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到DNA上，形成有功能的啟動子，才能被RNA聚合酶所識別并結(jié)合。轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成過程為：TFⅡD結(jié)合TATA盒；RNA聚合酶識別并結(jié)合TFⅡD-DNA復合物形成一個閉合的復合物；其他轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶結(jié)合形成一個開放復合物。

在這個過程中，反式作用因子的作用是：促進或抑制TFⅡD與TATA盒結(jié)合；促進或抑制RNA聚合酶與TFⅡD-DNA復合物的結(jié)合；促進或抑制轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成。

（2）反式作用因子：一般具有三個功能域（DNA識別結(jié)合域、轉(zhuǎn)錄活性域和結(jié)合其他蛋白結(jié)合域）；能識別并結(jié)合上游調(diào)控區(qū)中的順式作用元件；對基因的表達有正性或負性調(diào)控作用。

（3）轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控：⑴反式作用因子的活性調(diào)節(jié)：①表達式調(diào)節(jié)——反式作用因子合成出來就具有活性；②共價修飾——磷酸化和去磷酸化，糖基化；③配體結(jié)合——許多激素受體是反式作用因子；④蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用——蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)復合物的解離與形成。⑵反式作用因子與順式作用元件的結(jié)合：反式作用因子被激活后，即可識別并結(jié)合上游啟動子元件和增強子中的保守性序列，對基因轉(zhuǎn)錄起調(diào)節(jié)作用。⑶反式作用因子的作用方式——成環(huán)、扭曲、滑動、Oozing。⑷反式作用因子的組合式調(diào)控作用：每一種反式作用因子結(jié)合順式作用元件后雖然可以發(fā)揮促進或抑制作用，但反式作用因子對基因調(diào)控不是由單一因子完成的而是幾種因子組合發(fā)揮特定的作用。

59．DNA芯片的原理？

答：DNA芯片技術(shù)就是一種大規(guī)模的集成的固相核酸分子雜交，以大量已知堿基序列的寡核苷酸片段為探針，檢測樣品中哪些核酸序列與其互補，然后通過定性定量分析得出待測樣品的基因序列及表達的信息。其方法包括芯片的制備、樣品的準備、分子雜交和檢測分子。

74．激活蛋白（CAP）對轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控作用？
答：環(huán)腺苷酸（cAMP）受體蛋白CRP（cAMPreceptorprotein），cAMP與CRP結(jié)合后所形成的復合物稱激活蛋白CAP（cAMPactivatedprotein）。當大腸桿菌生長在缺乏葡萄糖的培養(yǎng)基中時，CAP合成量增加，CAP具有激活乳糖（Lac）等啟動子的功能。一些依賴于CRP的啟動子缺乏一般啟動子所具有的典型的-35區(qū)序列特征（TTGACA）。因此RNA聚合酶難以與其結(jié)合。
CAP的存在（功能）：能顯著提高酶與啟動子結(jié)合常數(shù)。主要表現(xiàn)以下二方面：
①CAP通過改變啟動子的構(gòu)象以及與酶的相互作用幫助酶分子正確定向,以便與-10區(qū)結(jié)合，起到取代-35區(qū)功能的作用。
②CAP還能抑制RNA聚合酶與DNA中其它位點的結(jié)合，從而提高與其特定啟動子結(jié)合的概率。

78．簡述真核生物轉(zhuǎn)錄后處理的過程及其分子生物學功能

答：5′端加帽：①保護5′不被酶解；②有利于mRNA通過細胞核運輸；③有一定的識別功能，被核糖體結(jié)合。

3′端加polyA尾：①使mRNA在細胞中更穩(wěn)定；②方便運輸；③與帽子一樣可形成特殊的識別位點。

內(nèi)部甲基化：形成tRNA等產(chǎn)物。

剪接：去除內(nèi)含子,可變剪接擴充模板的編碼信息量。

RNA編輯：在mRNA分子水平上對堿基的插入，丟失，修改遺傳信息。

84．Holliday重組模型經(jīng)過修正，現(xiàn)成為同源重組模型。簡述該模型的五個特點。

答：（1）同源配對的鏈發(fā)生斷裂，經(jīng)過部分交換并重新結(jié)合；

（2）斷裂及修復產(chǎn)生交互的產(chǎn)物；

（3）重組可發(fā)生在DNA的任何位置；

（4）交換過程是精確的，沒有核苷酸的添加于丟失；

（5）基因的轉(zhuǎn)變可造成兩個不同等位基因的不等量。

104．什么是增效與減效突變？

答：順式作用的啟動子等調(diào)控序列的突變不是阻礙相對應的轉(zhuǎn)錄單元轉(zhuǎn)錄所必需的。然而，轉(zhuǎn)錄啟動的效率可能會因此而下降，相鄰基因的轉(zhuǎn)錄會減弱，這樣的突變稱為減效突變。若改變啟動子序列的突變能提高轉(zhuǎn)錄啟動的效率，則這樣的突變稱為增效突變。

114．簡述核糖體的活性中心的二位點模型及三位點模型的內(nèi)容。

答：（1）二位點模型A位：氨酰-tRNA進入并結(jié)合的部位；P位：起始氨酰-tRNA或正在延伸的肽基-tRNA結(jié)合部位，也是無載的tRNA從核糖體上離開的部位。

（2）三位點模型大腸桿菌上的70S核糖體上除A位和P位外，還存在第三個結(jié)合tRNA的位點，稱為E位，它特異地結(jié)合無負載的tRNA及無負載的tRNA最從核糖體上離開的位點。

115．簡述蛋白質(zhì)生物合成過程。

答：蛋白質(zhì)合成可分四個步驟，以大腸桿菌為例：

（1）氨基酸的活化：游離的氨基酸必須經(jīng)過活化以獲得能量才能參與蛋白質(zhì)合成，由氨酰-tRNA合成酶催化，消耗1分子ATP，形成氨酰-tRNA。

（2）肽鏈合成的起始：由起始因子參與，mRNA與30S小亞基、50S大亞基及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成70S起始復合物，整個過程需GTP水解提供能量。

（3）肽鏈的延長：起始復合物形成后肽鏈即開始延長。首先氨酰-tRNA結(jié)合到核糖體的A位，然后，由肽酰轉(zhuǎn)移酶催化與P位的起始氨基酸或肽?；纬呻逆I，tRNAf或空載tRNA仍留在P位．最后核糖體沿mRNA5'3'方向移動一個密碼子距離，A位上的延長一個氨基酸單位的肽酰-tRNA轉(zhuǎn)移到P位，全部過程需延伸因子EF-Tu、EF-Ts，能量由GTP提供。

（4）肽鏈合成終止，當核糖體移至終止密碼UAA、UAG或UGA時，終止因子RF-1、RF-2識別終止密碼，并使肽酰轉(zhuǎn)移酶活性轉(zhuǎn)為水解作用，將P位肽酰-tRNA水解，釋放肽鏈，合成終止。

116．大腸桿菌系統(tǒng)表達外源基因必須具備的條件？

答：（1）要求外源基因的編碼區(qū)不能含有內(nèi)含子；（2）表達的外源片段要位于大腸桿菌啟動子的下游，并形成正確的閱讀框架；（3）轉(zhuǎn)錄出的mRNA必須有與大腸桿菌16SrRNA3，末端相匹配的SD序列，才能被有效的翻譯成蛋白質(zhì)。（4）蛋白產(chǎn)物必須穩(wěn)定，不易被細胞內(nèi)蛋白酶快速降解，且對宿主無害。

117．解釋為什么操縱子和啟動子是反式隱性、順式顯性的，而編碼阻礙蛋白的基因既是反式顯性又是順式顯性。

答：操縱基因和啟動子突變只影響順式基因的表達(反式隱性的)，這是因為它們是調(diào)控序列，僅僅調(diào)節(jié)相同DNA分子上的相鄰基因的表達。阻遏物基因編碼可以擴散的基因產(chǎn)物，因此既能影響順式又能影響反式基因的表達。

121．概括細菌細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄過程。

答：轉(zhuǎn)錄是通過RNA聚合酶(RP)的作用，以一條DNA鏈為模板產(chǎn)生一條單鏈RNA的過程。步驟如下：(1)與RP全酶的結(jié)合：一個RP全酶分子與待轉(zhuǎn)錄的DNA編碼序列上游的啟動子序列松弛地結(jié)合。(2)起始：RP往下游移動了幾個核苷酸到達啟動子的另一段短序列———Pribnow框，緊密地與DNA結(jié)合。DNA上的啟動子區(qū)域解鏈，RNA便從Pribnow框下游的幾個核苷酸處開始合成，通常是DNA的反義鏈作為模板。合成幾個核苷酸后，因子被釋放并被循環(huán)使用，以下的步驟不再需要因子(3)延伸：四核心酶沿著DNA模板移動，使DNA解鏈，與DNA模板的下一堿基互補的核苷三磷酸聚合到鏈上。RP繼續(xù)在DNA上移動，RNA鏈從模板鏈被釋放出來，DNA雙螺旋重新形成(4)終止：當所有編碼序列被轉(zhuǎn)錄后，RP移到一個終止序列，即終止子。轉(zhuǎn)錄復合體解體，RP和新合成的RNA從DNA模板脫落下來。

124．區(qū)別可誘導和可阻遏的基因調(diào)控。

答：在可誘導的系統(tǒng)中，操縱子只有在誘導物存在時才開放，沒有誘導物時阻礙物結(jié)合在操縱子上阻止結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。存在誘導物時，它與阻遏物結(jié)合，使之變構(gòu)不再與操縱子結(jié)合，打開操縱子。酶的誘導是分解途徑特有的，誘導物就是酶的底物或者底物的類似物。在可阻礙系統(tǒng)中操縱子被終產(chǎn)物所關(guān)閉。不存在終產(chǎn)物時，阻礙物不能結(jié)合到操縱子上，因此操縱子開放；存在終產(chǎn)物時，它結(jié)合到阻礙物上，改變后者的構(gòu)象，使其能結(jié)合到操縱子上，關(guān)閉操縱子。酶阻礙是合成代謝的特點。

125．衰減作用如何調(diào)控E.coli中色氨酸操縱子的表達?

答：衰減作用根據(jù)tRNATrp的數(shù)量去調(diào)節(jié)Trp操縱子的表達，而tRNATrp的數(shù)量又取決于細胞中Trp的水平.Trp操縱子mRNA前導序列很長，包括了編碼一個長14個氨基酸的多肽所需的全部遺傳信息(包括一個AUG起始密碼和一個UGA終止密碼)。這個多肽含有兩個相鄰的Trp殘基，因此色氨酰-tRNA對前導肽的翻譯是必不可少的。衰減作用發(fā)生的必要條件是：(1)翻譯產(chǎn)生前導多肽；(2)轉(zhuǎn)錄和翻譯的偶聯(lián)。這樣，當RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄前導序列的同時核糖體就緊接著結(jié)合到新生的mRNA上翻譯產(chǎn)生前導肽。mRNA的前導序列包括兩對相似的反向重復序列(圖A7.7中用1，2，3和4示)。序列2與序列1和3部分互補，這樣1+2或2+3或3+4或1+2和3+4都能通過堿基配對形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。由序列3和4配對形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)與Trp操縱子的終止子基本相同。和終止子一樣，在其莖的3'一側(cè)具有7個連續(xù)的U形成的尾巴。當形成這種衰減子結(jié)構(gòu)時，它就能像終止子一樣使轉(zhuǎn)錄終止。注意到兩個Trp密碼位于序列1內(nèi)，而且前導肽的終止密碼在序列l(wèi)和2之間。這樣，如果色氨酸的量是充足的，那么，tRNATrp的含量也能夠使前導肽的翻譯進行到終止密碼UGA。結(jié)合的核糖體覆蓋了l和2兩個區(qū)域，這樣1和2、2和3兩個序列就不能形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，這就使3，4兩個序列形成衰減子環(huán)并起到終止子的作用，導致RNA聚合酶分子脫離DNA模板。另一方面，如果色氨酸缺乏，那么存在的色氨酰-tRNA也很少，導致核糖體停止在兩個Trp密碼之前，這樣核糖體僅蓋住區(qū)域l，并在序列4被轉(zhuǎn)錄之前，序列2和序列3形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)的形成阻止了序列3與序列4形成終止子結(jié)構(gòu)。于是，出現(xiàn)通讀，切操縱子的其他部分被繼續(xù)轉(zhuǎn)錄。事實上，是mRNA上核糖體所在的位置決定mRNA的二級結(jié)構(gòu)和衰減作用是否發(fā)生。

126．表觀遺傳，及調(diào)控方式，還有蛋白質(zhì)通過哪些共價修飾調(diào)控其功能？

答：表觀遺傳是指DNA序列不發(fā)生變化但基因表達卻發(fā)生了可遺傳的改變，即基因型未發(fā)生變化而表型卻發(fā)生了改變。換言之，這是一種DNA序列外的遺傳方式。基因組含有兩類遺傳信息：一類是傳統(tǒng)意義上的遺傳信息，即DNA序列所提供的遺傳信息；另一類是表觀遺傳學信息，它提供了何時、何地、以何種方式去應用遺傳信息的指令。

調(diào)控方式：

（1）組蛋白修飾。組蛋白多種共價修飾通過改變?nèi)旧|(zhì)的荷電性（如乙酰化）或者募集特定的結(jié)合因子進而影響染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)或被一系列特定蛋白或蛋白質(zhì)復合物所識別，從而將組蛋白密碼翻譯成特定的染色質(zhì)狀態(tài)，調(diào)節(jié)基因的表達。

（2）依賴于ATP的染色質(zhì)重塑復合物的功能。其功能是借助ATP的能量改變?nèi)旧|(zhì)高級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、改變核小體與基因組DNA的相對位置或核小體的解聚等，以利特異轉(zhuǎn)錄因子與DNA特定序列的結(jié)合從而改變?nèi)旧|(zhì)對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)作用。

（3）基因組DNA的甲基化修飾。DNA甲基化是一種穩(wěn)定的可遺傳的表觀遺傳調(diào)控形式，它對許多細胞過程起作用。

（4）非編碼RNA指導的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化。越來越多的證據(jù)表明，RNA特別是非編碼（Noncoding）RNA在多種表觀遺傳現(xiàn)象中起作用。

127．分別說出5種以上RNA的功能？
答：（1）轉(zhuǎn)運RNAtRNA轉(zhuǎn)運氨基酸；（2）核蛋白體RNArRNA核蛋白體組成成；（3）信使RNAmRNA蛋白質(zhì)合成模板；（4）不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前體；（5）小核RNAsnRNA參與hnRNA的剪接；（6）小胞漿RNAscRNA/7SL-RNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組成成分；（7）反義RNAanRNA/micRNA對基因的表達起調(diào)節(jié)作用；（8）核酶RibozymeRNA有酶活性的RNA。

129．對天然質(zhì)粒的人工構(gòu)建主要表現(xiàn)在哪些方面？
答：天然質(zhì)粒往往存在著缺陷，因而不適合用作基因工程的載體，必須對之進行改造構(gòu)建：（1）加入合適的選擇標記基因，如兩個以上，易于用作選擇，通常是抗生素基因。
（2）增加或減少合適的酶切位點，便于重組。
（3）縮短長度，切去不必要的片段，提高導入效率，增加裝載量。
（4）改變復制子，變嚴緊為松弛，變少拷貝為多拷貝。
（5）根據(jù)基因工程的特殊要求加裝特殊的基因元件

分析題

18．淺談你對表觀遺傳的認識及理解。

答：（1）表觀遺傳（epigenetics）是指DNA序列不發(fā)生變化，但基因表達卻發(fā)生了可遺傳的改變。這種改變是細胞內(nèi)除了遺傳信息以外的其他可遺傳物質(zhì)發(fā)生的改變，且這種改變在發(fā)育和細胞增殖過程中能穩(wěn)定傳遞。

　　 （2）表觀遺傳學的現(xiàn)象很多，已知的有DNA甲基化，基因組?。╣enomicimprinting）和RNA編輯（RNAediting）、基因沉默、核仁顯性和 休眠轉(zhuǎn)座子激活等。

（3）表觀遺傳改變從以下3個層面上調(diào)控基因的表達：

①DNA修飾：DNA共價結(jié)合一個修飾基團，使具有相同序列的等位基因處于不同的修飾狀態(tài)；

②蛋白修飾：通過對特殊蛋白修飾或改變蛋白的構(gòu)象實現(xiàn)對基因表達的調(diào)控；

③非編碼RNA的調(diào)控：RNA可通過某些機制實現(xiàn)對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控以及對基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，如RNA干擾(RNAinterference,RNAi)。

（4）表觀遺傳學研究包括染色質(zhì)重塑、DNA甲基化、X染色體失活，非編碼RNA調(diào)控4個方面，任何一方面的異常都將影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達，導致復雜綜合征、多因素疾病以及癌癥。和DNA的改變所不同的是，許多表觀遺傳的改變是可逆的