现代分子生物学部分课后习题及答案
第一章 绪论
1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？
分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、 生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改 造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2. 分子生物学发展前景如何？
21世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。
3. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？
社会意义：人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有重大科学意义、经济效益和社会效益。（1）极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化（2）促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业（3）基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。 科学意义：（1）确定人类基因组中约5万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能（2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录与转录后调节（3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录及表达调控中的影响与作用（4）研究空间结构对基因调节的作用（5）发现与DNA复制、重组等有关的序列（6）研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据（7）确定人类基因组中转座子，逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质（8）研究染色体和个体之间的多态性
第二章 核酸结构与功能
1．碱基对间在生化和信息方面有什么区别？
从化学角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。从信息方面看，储存在DNA中的信息是指碱基的顺序，而碱基不参与核苷酸之间的共价连接，因此储存在DNA的信息不会影响分子结构，来自突变或重组的信息改变也不会破坏分子。
2．真核基因组的哪些参数影响C0t1/2值？
C0t1/2值受基因组大小和基因组中重复DNA的类型和总数影响。
3．哪些条件可促使DNA复性（退火）？
降低温度、pH和增加盐浓度。
4．为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要？
形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需。
5．曾经有一段时间认为，DNA无论来源如何，都是4个核苷酸的规则重复排列（如
ATCG、ATCG、ATCG、ATCG„），所以DNA缺乏作为遗传物质的特异性。第一个直接推翻该四核苷酸定理的证据是什么？
在1949-1951年间，E Chargaff发现：（1）不同来源的DNA的碱基组成变化极大（2）A和T、C和G的总量几乎是相等的（即Chargaff规则）（3）虽然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各种生物之间变化极大
6．为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对？
（1）C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T碱基对太小，核苷酸间的空间空隙太大无法形成氢键。（2）A和T通常形成两个氢键，而C和G可形成三个氢键。正常情况下，可形成两个氢键的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。
7．为什么只有DNA适合作为遗传物质？
是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性，DNA的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式多样而复杂
第三章 基因与基因组结构
1．一个基因如何产生两种不同类型的mRNA分子？
第一种是，一个原初产物含有一个以上的多聚腺苷化位点，能产生具不同3‘端的mRNA。第二种是，如果一个原初转录产物含有几个外显子，发生不同的剪接，产生多种mRNA。
2．被加工的假基因与其他假基因有哪些不同？它是如何产生的？
已加工过的假基因具有明显的RNA加工反应的印迹。如缺少内含子，有些在3‘端已经经过加工。推测已加工过的假基因是在基因转录成前体mRNA、RNA加工后，又经反转录形成DNA，再将反转录出的DNA重新整合进基因组。
3．非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置？转录间隔区与内含子有何区别？
rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的18SRNA基因与28S RNA基因之间。
4．请描述C值矛盾，并举一个例子说明。
C值矛盾是真核生物单倍体组DNA总量与编码基因信息DNA总量差异大。对高等真核生物而言，生物体基因组的大小与其复杂性没有直接关系。亲缘关系相近的生物DNA含量可能差
异很大。如一些两栖动物比其它两栖动物的DNA相差100倍。
5．在一个基因复制后，外显子发生突变的概率比内含子小。但是，所有DNA的突变率是相同的。请解释原因。
外显子发生突变使功能丧失而个体被淘汰，因此外显子受选择压力的作用。
6．跳跃复制的结果是什么？
产生串联的DNA序列。
7．20世纪70年代提出的“内共生假说”，现已被接受为一种理论。有哪些分子生物学证据有力支持了该理论？
（1）线粒体与叶绿体具有自身的基因组，并独立核基因组进行复制；
（2）类似于原核DNA，线粒体与叶绿体基因组不组装为核销小体结构；
（3）线粒体基因利用甲酰甲硫氨酸作为起始氨基酸；
（4）一些抑制细菌蛋白质翻译成的物质也抑制线粒体中蛋白质的翻译过程。
第4章 DNA复制
1．请列举可以在线性染色体的末端建立线性复制的三种方式。
（1）染色体末端的短重复序列使端粒酶引发非精确复制。
（2）末端蛋白与模板链的5'端共价结合提供核苷酸游离的3'端
（3）通过滚环复制，DNA双链环化后被切开，产生延伸的3'-OH端
2．在DNA聚合酶III催化新链合成以前发生了什么反应？
DnaA（与每9个碱基重复结合，然后使13个碱基解链）、DnaB(解旋酶)和DnaC（先于聚合酶III与原核复制起点相互作用。后随链复制需要引发体完成的多重复制起始，引发体由DnaG引发酶与多种蛋白质因子组成。
3．DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响？
亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。在复制之后，两模板-复制体双链DNA是半甲基化的。半甲基化DNA对膜受体比对DnaA有更高的亲和力，半甲基化DNA不能复制，从而防止了成熟前复制。
4．请指出在oriC或ΦX型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。
oriC起点起始的DNA复制引发体只含有DnaG。ΦX型起点起始的DNA复制需要额外的蛋白质—Pri蛋白的参与。Pri蛋白在引物合成位点装配引发体
5．描述Matthew和Franklin所做的证明DNA半保留复制的实验。
（1）将大肠杆菌在15N培养基中培养多代，得到的DNA两条链都被标记，形成重链；（2）细胞移到14N培养基中培养，提取DNA；（3）将DNA进行氯化铯密度梯度离心，；（4）经过一定时间后，DNA在离心管聚集成带，每个带的密度均与该点的氯化铯溶液的密度相同；（5）照相决定每条带的位置和所含的DNA量。
6．描述滚环复制过程及其特征。
复制过程：（1）环状双链DNA的+链被内切酶切开；（2）以-链为模板，DNA聚合酶以+链的3'端作为引物合成新的+链，原来的+链DNA分子的5'端与-链分离；（3）+链的3'端继续
延长；（4）引发酶以离开的+链为模板合成RNA引物，DNA聚合酶以+链为模板合成新的-链；
（5）通常滚环复制的产物是一多聚物，其中大量单位基因组头尾相连。
特征：（1）复制是单方向不对称的；（2）产物是单链DNA，但可通过互补链的合成转变为双链；（3）子代DNA分子可能是共价连接的连环分子；（4）连环分子随后被切成与单个基因组相对应的片段。
第五章 DNA损伤与修复
1.诱变剂的作用机制？
（1）碱基的类似物诱发突变；（2）改变DNA的化学结构；（3）结合到DNA分子上诱发移码突变；（4）紫外线及其他射线引起的DNA分子的变化
2.突变类型及其遗传效应？
突变类型：（1）点突变NA大分子上一个碱基的变异。分为转换和颠换。（2）缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。（3）插入：一个原来没有的碱基或一段原来没有的核苷酸链插入到DNA大分子中间。（4）倒位NA链内重组，使其中一段方向倒置。
突变的遗传效应：（1）遗传密码的改变：错义突变、无义突变、同义突变、移码突变（2）对mRNA剪接的影响：一是使原来的剪接位点消失；二是产生新的剪接位点。（3）蛋白质肽链中的片段缺失：
3.典型的DNA重组实验通常包括哪些步骤？
（1）提取供体生物的目的基因（或称外源基因），酶接连接到另一DNA分子上（克隆载体），形成一个新的重组DNA分子。（2）将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存，这个过程称为转化。（3）对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定。（4）对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外援基因是否表达。
4.什么是增效与减效突变？
顺式作用的启动子等调控序列的突变不是阻碍相对应的转录单元转录所必需的。然而，转录启动的效率可能会因此而下降，相邻基因的转录会减弱，这样的突变称为减效突变。若改变启动子序列的突变能提高转录启动的效率，则这样的突变称为增效突变。
7.列出病毒和非病毒超家族反转录转座子之间的4种差异.
病毒超家族成员含有长末端重复序列LTR、编码反转录酶或整合酶的可读框以及内含子，但非病毒反转录转座子并不含有这些序列。同样，病毒反转录转座子的整合会在靶位点产生一段4-6个核苷酸的短重复序列，而非病毒反转录转座子则产生7-21个核苷酸重复序列。
8.简述大肠杆菌的插入序列，并指出它们对自发突变的重要性。
插入序列(IS)是可以转座的遗传元件，它们只插入自我复制的DNA。中，如细菌和噬菌体的染色体及质粒。大肠杆菌中，有几种不同的IS元件，长度都是0.7—1.5kb. 每种都有特定核苷酸序列，有的编码转座酶，负责启动特定IS的转座。一般来说，每个IS的两端都有一对短的反向重复，长约9-41bp(图A8.1)，转座酶似乎就是通过识别这些反向重复序列起始转座的;也就是说，特异的转座酶和反向重复序列对转座都很重要。转座的另一个性质是每个IS的两端都与宿主DNA的短正向重复序列(3—13bp)相连；这是宿主DNA上的靶位点，在转座过程中该位点被复制。转座时，IS向基因组中新的位置随机地移动。通常，它插入一个结构基因产生突变表型，有时是因为编码序列受到阻断，有时则因为IS元件含有多种转
录或翻译的终止信号。另外,IS可插入操纵子的操纵基因-启动子区域，导致整个操纵子被关闭，但偶尔操纵子的表达也会变为组成型。当IS含有一个正确定向的启动子时，可以转录细菌操纵子.因为这个启动子不受调节细菌操纵子的正常调控蛋白调控，产生的效果类似于操纵基因组成型突变。所以，IS元件的转座是自发突变的一个重要来源。必须意识到这些突变不能被碱基类似物或移码突变诱变剂诱导和回复。大肠杆菌中有几种不同的IS元件，拷贝数在1—5。
9.分析比较细菌转座子的结构与特点。
1974年，随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色体之间转移，科学家发现了转座子。转座子比IS元件大很多(一般为2—20kb)，它们至少含有一个基因，给宿主带来可遗传的标记，一般是对一种或多种抗生素的抗性。这是一种非常有用的性质，因为每种质粒可以用一种转座子“标记”，这样通过对药物的抗性表型可以简单地检测质粒的存在和转移；同样，可以轻易地观察到转座。转座子Tn5长5.7kb，是一种结构最简单的转座子;它由三个成分组装而成：一个长中心区(2—7kb)，含有卡那霉素的抗性基因，两端为一对IS元件，每个长1.5kb，方向相反。其他的转座子两端为不同的IS元件，有时两个IS同向。这些转座子的转座类似IS元件，转座过程中宿主的一个序列或DNA靶位点被复制。发生转座首先是因为任意一个IS序列或两个IS序列同时起作用，编码一个转座酶(在某些元件中，如Tn5，一个IS只有部分功能，不能编码一个有活性的转座酶)；其次，转座子两端通常有一对与IS特异相应的反向重复序列：无论IS元件是正向还是反向的，这些末端重复序列都存在。 还有一种可能性：任一对IS元件可以相互作用使它们之间的任意序列转座，这样任一个基因都可以在两端连上两个同样的IS元件成为转座子，这个性质已被用构建重组DNA分子。 Tn5因为其组件的组成被称为集成转座子。其他转座子，如复杂的转座子的结构是不同的，它们两端不是一对IS而是一对反向重复，编码转座所需蛋白的基因位于转座子的中心区。
10.表面抗原的变异和哺乳动物免疫多样性都是DNA重排的结果。锥虫通过DNA重 排选择表达所携带的一千多个不同的VSG基因中的一个。而哺乳动物细胞则通过 DNA重排产生成百上千个不同的抗体，包括与VSG蛋白反应的抗体，尽管抗体在数量上的优势，锥虫仍然能够成功地逃避宿主的免疫系统，为什么?
锥虫因为细胞分裂周期短而取胜。当锥虫感染哺乳动物时，它在血流中以快速的倍增时间复制。在感染开始后不久，识别锥虫VSG的B细胞从休眠状态被激活并开始膨大，而哺乳动物细胞的分裂比锥虫慢得多。当B细胞膨大到足以杀死锥虫时，一些锥虫的VSG已经发生了改变，使B细胞不再能识别它。这样就起始了新一轮的感染，直到免疫系统能识别它时就已改变成能逃得过免疫系统的变体，于是又开始了新的循环。
第六章 RNA的转录与转录后加工
1. 简述tRNA的二级结构特征并指明作用与作用机制。
（1）tRNA携带AA，是一种酶促反应，也称AA的活化（2）氨基酰是tRNA 是AA参与蛋白合成的活化形式。AA的活化：氨基酸+ATP-E=氨基酸-AMP-E+PPi（3）每活化一分子AA需消耗ATP的2个高能磷酸键。 AA的转移：氨基酸+ AMP-E+ tRNA =氨基酸-tRNA+AMP+E（4）氨基酰tRNA合成酶是高度专一性，既能高度特异性识别AA，又能高度特异性识别相应，这两点是保证翻译准确进行的基本条件之一。（5）氨基酰AMP-E复合体：作为中间产物，利于酶分别对AA和tRNA两种底物特异辨认，如有错配，合成酶有校正活性，水解磷酸酯键，与正确底物结合。
2. 列举一个已知的DNA序列编码一种以上蛋白质的三种方法。
给定的一段DNA序列可以以下述方式编码两种或两种以上的蛋白质： (1)可读框中在核糖体结合位点之后含有多重起始位点； (2)以一两个碱基的移码方式出现重叠的可读框；(3)不同的剪接方式，例如，选择不同的外显子组合成不同的mRNA。
3. 为什么说信使RNA的命名源自对真核基因表达的研究，比说源自对原核基因表达的研究更为恰当?
真核基因表达过程是被区室化的。 mRNA的合成与成熟是在细胞核中完成的，翻译则发生在细胞质中，转录“信息”被传递到细胞核外的核糖体中。由于真核细胞 mRNA的半衰期比原核细胞mRNA长而且可以通过多种实验方法干扰转录“信息”的传递，因此可分离出真核细胞的mRNA。
4. 说明为什么mRNA仅占细胞RNA总量的一小部分(3％一5％)。
mRNA只占总RNA的3％一5％，这主要是有以下两个原因：①由于需要大量的核糖体和稳定的tRNA群，因此mRNA合成量比其他RNA的量要少；②由于对内切酶与外切核酸酶敏感，mRNA容易自发地降解，所以在原核细胞中mRNA的半衰期只有2一15分钟，真核细胞中也只有4—24小时。
5. 为何rRNA和tRNA分子比mRNA稳定?
mRNA游离存在于细胞之中，并且被特异的单链RNA核酸酶所降解。tRNA和rRNA
是部分双链的，所以能够免遭核酸酶的攻击。另外，rRNA不是游离存在的，通常同蛋白质结合形成核糖体。
6. 简要说明证明信使的存在及其本质为RNA的证据。
(1)科学家观察到生物，尤其是真核生物中，染色体DNA只存在于核中，而蛋白质合成则完全在细胞质中进行。因此，提出一定存在某种化合物(信使)在核与细胞质之间传递遗传信息。1957年，E11iot Volkin和Lazlrus Astrachan注意到用噬菌体T2感染E.coli细胞后细菌的RNA和蛋白质合成迅速停止，而T2的RNA和蛋白质迅速合成。此外，这一RNA的碱基比例与T2 DNA碱基比例一致，而不是细菌DNA.他们的发现第一次证明了信使为RNA。(2)1961年Bernard Hall和So1 Spiegelman用杂交实验更令人信服地证明了mRNA假说。他们用噬菌体T2感染E.coli后，马上分离出现的RNA(假定为信使)，再将E.coli和噬菌体T2 DNA温热变性，成为单链DNA，把RNA和单链DNA混合后缓慢冷,发现：①双链DNA分子重新形成；②当单链的DNA和RNA的碱基互补时，形成DNA-RNA杂合双链分子。他们发现噬菌体T2感染后出现的RNA不能与E.coli 的DNA杂交，但至少能与T2双链DNA中的一条链互补。
7. 列举4种天然存在的具有催化活性的RNA。
I型内含子、II型内含子、RnaseP、锤头型核酶。
8. I型内含子发生改变后，可以产生其他酶的活性吗?如果可以，是哪些活性?这意味着I型内含子的催化中心有什么特点？
可以。这些活性包括：RNA聚合酶、内切核酸酶、磷酸酶、连接酶的活性。将I 型内含子转变成这些酶的能力表明它能结合于RNA的糖—磷酸骨架并能催化在它前后的几个不同反应。例如，连接是剪切的相反反应。
9. 转录涉及模板链和编码链的分离，解释在转录中单链DNA是怎样被保护的。
转录过程中控板与编码链分离时，聚合酶覆盖了整个转录泡——从解旋位点到螺旋重新形成位点，因此单链的DNA被保护起来。与复制不同，转录不需要单链结合蛋白的参与。
10. 反转录病毒怎样获得像onc基因这样的细胞基因?获得此类基因会对反转录病毒基因产生影响吗?一个反转录病毒怎样才会丢失如pol和env这样的重要的基因而复制?
当整合的原病毒和邻近细胞基因之间出现缺失，反转录病毒可获得细胞基因。原病毒启动子起始的转录产生一个融合mRNA，剪接之后被包装进病毒颗粒。当病毒获得宿主DNA时可丢失诸如pol或env等反转录病毒基因，但这样的病毒不能自身进行复制，必须依赖于野生型病毒的辅助。
11.(1)如何区分由启动子起始转录的RNA片段与5’端被加工过的RNA片段； (2)证明多肽是从氨基端到羧基端方向合成的。
(1)转录中，5’核苷三磷酸聚合到RNA链的3’-0H端，这过程包括释放焦磷酸（即两个磷酸基)和形成磷酸二酯键。因此，只有5’端第一个核苷酸会有三磷酸基团。若RNA被加工，则
145’端的核苷酸会被取代，剩下核苷单磷酸末端。 (2)让E.coli细胞与C标记的甲硫氨酸(或
其他标记氨基酸)共培养，—该氨基酸只被掺人延伸中多肽的末端。提取多肽进行检测，标记物能显示最后合成的区域。研究发现羧基端往往有很高浓度的标记，而氨基端很低。
12.非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置?转录间隔区与内含子有何区别?
rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的18SrRNA基因和28SrRNA基因之间。内含子位于基因的编码区域。相反，转录间隔区不间断基因，而是存在于一个转录单位的基因之间。内含子通过剪接加工过程而去除，转录间隔区通过一系列细胞内溶核切除过程而去除。
13.试证明一个基因中只有一条DNA链作为模板被转录。
若基因两条链均被转录，而RNA聚合酶只能以5’→3’方向合成，所以两条DNA链会以相反方向转录。两信使携带着彼此互补的反向核苷酸序列，编码不同的多肽。虽然某些DNA顺序能被双方向转录，但这不是常见现象。最早的明确证据是通过研究噬菌体SP8感染枯草杆菌(Bacillus subtilis)得到的。 SP8的DNA很特别：一条链(重链)富含嘌呤，另一链(轻链)则富含嘧啶。若把双链DNA温和加热，两条链分离(即DNA变性)，可用密度梯度离心分离两条链。 1963年，Julius Marmur和Paul Doty用SP8感染枯草杆菌细胞后提取RNA，发现它只能与噬菌体DNA的“重”链杂交(即互补配对形成DNA-RNA杂合分子)。而不会与轻链杂交。显而易见，信使只可以与一条DNA链(重链)互补，因而DNA双链中只有一条链作为转录的模板。Marmur和Doty很幸运地选用SP8做实验，因为它的全部基因都是同一条DNA链中转录而来。而另一些噬菌体，包括T4和λ噬菌体，部分基因由一条链转录而其他基因则由另一条链转录；因此若用这些噬菌体而不是SP8做实验，则不能成功地说明问题。
14.有一个被认为是mRNA的核苷酸序列，长300个碱基，你怎样才能： (1)证明此RNA是mRNA而不是tRNA或rRNA。 (2)确定它是真核还是原核mRNA。
根据序列组成进行判断： (1)此序列太长不可能是tRNA。如果它是rRNA，应该含有许多特殊元件，如：假尿嘧啶和5—甲基胞嘧啶；同时应具有可以形成发夹环的反向重复序列。如果是mRNA则应有AUG起始密码子、一段相应的氨基酸密码子和一个相应的终止密码子构成
的可读框。 (2)所有的真核生物mRNA在5’端都含有一个7—甲基鸟苷，而且大多数还在3’端有一个长的po1yA尾巴。这些都是原核生物mRNA所不具有的，但是原核生物mRNA靠近5’端有—个核糖体结合序列(SD序列)。
第七章 蛋白质的生物合成——翻译
1．参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?它们具有什么功能?
（1）mRNA：蛋白质合成的模板；（2）tRNA：蛋白质合成的氨基酸运载工具；（3）核糖体：蛋白质合成的场所；（4）辅助因子：a.起始因子——参与蛋白质合成起始复合物形成；b.延长因子——肽链的延伸作用；c.释放因子——终止肽链合成并从核糖体上释放出来。
2．遗传密码是如何破译的?
三个突破性工作 (1)体外翻译系统的建立；(2)核糖体结合技术；(3)核酸的人工合成。
3．蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性?
(1)氨基酸与tRNA的专一结合，保证了tRNA携带正确的氨基酸；(2)携带氨基酸的tRNA对mRNA的识别，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子的相互识别，保证了遗传信息准确无误地转译；(3)起始因子及延长因子的作用，起始因子保证了只有起始氨酰-tRNA能进入核糖体P位与起始密码子结合，延伸因子的高度专一性，保证了起始tRNA携带的fMet不进入肽链内部；
(4)核糖体三位点模型的E位与A位的相互影响，可以防止不正确的氨酰-tRNA进入A位，从而提高翻译的正确性；(5)校正作用：氨酰-tRNA合成酶和tRNA的校正作用；对占据核糖体A位的氨酰-tRNA的校对；变异校对即基因内校对与基因间校对等多种校正作用可以保证翻译的正确。
4. 蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容?
(1)水解修饰；(2)肽键中氨基酸残基侧链的修饰；(3)二硫键的形成；(4)辅基的连接及亚基的聚合。
5．蛋白质的高级结构是怎样形成的?
蛋白质的高级结构是由氨基酸的顺序决定的，不同的蛋白质有不同的氨基酸顺序，各自按一定的方式折叠而成该蛋白质的高级结构。折叠是在自然条件下自发进行的，在生理条件下，它是热力学上最稳定的形式，同时离不开环境因素对它的影响。对于具有四级结构的蛋白质，其亚基可以由一个基因编码的相同肽链组成，也可以由不同肽链组成，不同肽链可以通过一条肽链加工剪切形成，或由几个不同单顺反子mRNA翻译，或由多顺反子mRNA翻译合成。
第八章 原核生物的基因表达调控
1. 影响大肠杆菌系统外源基因表达的因素？
（1）启动子的强弱；（2）基因的剂量；（3）影响RNA转录和翻译效率的因素：SD序列、mRNA；（4）外源基因密码子的选择；（5）表达产物的大小；（6）表达产物的稳定性。
2. 大肠杆菌系统表达外源基因必须具备的条件？
（1）要求外源基因的编码区不能含有内含子；（2）表达的外源片段要位于大肠杆菌启动子的下游，并形成正确的阅读框架；（3）转录出的mRNA必须有与大肠杆菌16S rRNA3‘末端相匹配的SD序列，才能被有效的翻译成蛋白质；（4）蛋白产物必须稳定，不易被细胞内蛋
白酶快速降解，且对宿主无害。
3. 乳糖操纵子的作用机制？
（1）乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透过酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。（2）阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。（3）CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。（4）协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。
4. 解释为什么操纵子和启动子是反式隐性、顺式显性的，而编码阻碍蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。
操纵基因和启动子突变只影响顺式基因的表达(反式隐性的)，这是因为它们是调控序列，仅仅调节相同DNA分子上的相邻基因的表达。 阻遏物基因编码可以扩散的基因产物，因此既能影响顺式又能影响反式基因的表达。
5. 什么是安慰诱导物?
安慰诱导物是一种与天然诱导物结构相似的化合物，它虽然能诱导操纵子表达，但是它不能被操纵子基因产生的酶分解。在lac操纵子中异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)是乳糖的类似物能代替异乳糖作为诱导物，但不能作为β-半乳糖苷酶的底物进入代谢途径。
6. 概括细菌细胞内的转录过程。
答： 转录是通过RNA聚合酶(RP)的作用，以一条DNA链为模板产生一条单链RNA的过程。步骤如下：(1)与RP全酶的结合：一个RP全酶分子与待转录的DNA编码序列上游的启动 子序列松弛地结合。(2)起始：RP往下游移动了几个核苷酸到达启动子的另一段短序列——Pribnow框，紧密地与DNA结合。 DNA上的启动子区域解链，RNA便从Pribnow框下游的几个核苷酸处开始合成，通常是DNA的反义链作为模板。合成几个核苷酸后，σ因子被释放并被循环使用，以下的步骤不再需要σ因子(3)延伸：四核心酶沿着DNA模板移动，使DNA解链，与DNA模板的下一碱基互补的核苷三磷酸聚合到链上。RP继续在DNA上移动，RNA链从模板链被释放出来，DNA双螺旋重新形成(4)终止：当所有编码序列被转录后，RP移到一个终止序列，即终止子。转录复合体解体，RP和新合成的RNA从DNA模板脱落下来。
7. 请解释酵母的交配型系统为什么可以作为DNA重组、染色质结构对基因表达的调控、染色体结构域的保持、转录元件间的蛋白互作、基因表达的细胞类型特异性以及信号传递激活基因的例子。
交配型体系通过DNA重排把交配型基因从沉默基因座(HMT和HML)转移到表达基因座
(MAT)。沉默基因座由HMT和HML的染色体结构控制而没有转录活性。 E和I沉默子区域是产生不活动染色体结构的分界。一些转录因子的活性受到蛋白—蛋白相互作用的调节，如PRTF转录因子。PRTF能单独激活“α-特异基因，与α-蛋白结合时能激活。α-特异基因。当α2
出现时，它抑制α-特异基因。细胞类型特异表达基因的表达以HO基因为例，它具有一个复杂的启动子，该启动子只在单倍体细胞中有活性，在双倍体细胞中没有活性。HO启动子还受到细胞周期的调节，它只在G1期的后期有活性。最后，交配型体系还采用一种信号传递级联作用来控制基因的表达。交配型外激素与细胞表面受体的结合激活了一系列将信 号传递到核内并改变基因表达的蛋白激酶。
8. 当lacZ-或lacY-突变体生长在含乳糖的培养基上时，lac操纵子中剩余的基因没有被诱导，解释是何原因。
异乳糖是乳糖操纵子的天然诱导物，它是乳糖经过末诱导细胞中的少量β-半乳糖苷酶代谢产生的。在lac突变中完全不存在β-半乳糖苷酶，乳糖不能被代谢，在lacZ-中完全没有透性酶，因此乳糖不能进入细胞。这样，两种突变体中都不能产生异乳糖，因此操纵子中的其余基因都不能被培养基中的乳糖诱导表达。但是其它的基因能被像IPTG这样的安慰诱导物诱导，因为IPTG既能作为诱导物，又不需透性酶的帮助就能进入细胞。
9. 概括典型原核生物启动子的结构和功能，并解释什么是保守序列。
答： 启动于是与RP结合和转录起始的特殊序列。典型的原核生物启动子大约长40个核苷酸并有两个重要的序列 (1)-35区 位于复制起点(+1)上游35个核苷酸处的6核苷酸序列，能被RNA聚合酶全酶识别并结合。其中σ亚基在识别中起关键作用。因为没有σ亚基的核心酶只能随机地结合到DNA上。(2)Pribnow或-10区另一个位于-10处的6核苷酸序列。RP松散地结合到-35区后，它沿着DNA移动几个核苷酸使Pribnow框区域内约10bp解链，形成一个紧密结合的RP-DNA复合体。-10区使RP能够识别DNA双链中的反义链，确保转录的链和方向无误。于是，RP在反义链的+1碱基的相对处插入一个核糖核苷三磷酸，起始RNA的合成。-10区具有的保守序列: 5’-TATAAT-3’有义链 3’-ATATTA-5’反义链，通常简写为TATAAT。保守序列指所有启动子的该部位都有这一序列或十分相似的序列,仅在极少启动子中，-10区有1个或2个核苷酸不同。与此相似，-35区有nGAcA的保守序列。
10.区别可诱导和可阻遏的基因调控。
在可诱导的系统中，操纵子只有在诱导物存在时才开放，没有诱导物时阻碍物结合 在操纵子上阻止结构基因的转录。存在诱导物时，它与阻遏物结合，使之变构不再与操纵子结合，打开操纵子。酶的诱导是分解途径特有的，诱导物就是酶的底物或者底物的类似物。在可阻碍系统中操纵子被终产物所关闭。不存在终产物时，阻碍物不能结合到操纵子上，因此操纵子开放；存在终产物时，它结合到阻碍物上，改变后者的构象，使其能结合到操纵子上，关闭操纵子。酶阻碍是合成代谢的特点。
第九章 真核生物的基因表达调控
1. 真核细胞表达外源基因的条件？
首先必须具备哺乳动物细胞表达的功能元件。要求哺乳动物细胞表达载体带有能在真核细胞中表达外源基因的真核转录调控元件；其次注意选择转染的受体细胞，不同类型的细胞具有不同的特性；最后要注意选择适当的选择标记。
2. 简述真核生物转录水平的调控机制？
真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的，主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程。
（1）转录起始复合物的形成：真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形成的蛋白质-DNA复合物，只有当一个或多个转录因子结合到DNA上，形成有功能的启动子，才能被RNA聚合酶所识别并结合。转录起始复合物的形成过程为：TFⅡD结合TATA盒；RNA聚合酶识别并结合TFⅡD-DNA复合物形成一个闭合的复合物；其他转录因子与RNA聚合酶结合形成一个开放复合物。在这个过程中，反式作用因子的作用是：促进或抑制TFⅡD与TATA盒结合；促进或抑制RNA聚合酶与TFⅡD-DNA复合物的结合；促进或抑制转录起始复合物的形成。（2）反式作用因子：一般具有三个功能域（DNA识别结合域、转录活性域和结合其他蛋白结合域）；能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件；对基因的表达有正性或负性调控作用。（3）转录起始的调控：1）反式作用因子的活性调节：a.表达式调节——反式作用因子合成出来就具有活性；b.共价修饰——磷酸化和去磷酸化，糖基化；c.配体结合——许多激素受体是反式作用因子；d.蛋白质与蛋白质相互作用——蛋白质与蛋白质复合物的解离与形成。2）反式作用因子与顺式作用元件的结合：反式作用因子被激活后，即可识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守性序列，对基因转录起调节作用。⑶反式作用因子的作用方式——成环、扭曲、滑动、Oozing。（4）反式作用因子的组合式调控作用：每一种反式作用因子结合顺式作用元件后虽然可以发挥促进或抑制作用，但反式作用因子对基因调控不是由单一因子完成的而是几种因子组合发挥特定的作用。
4. cAMP信号转导途径？
（1）组成：胞外信息分子（主要是胰高血糖素、肾上腺素和促肾上腺皮质激素），受体G蛋白，AC，cAMP , PKA。（2）途径：1）信号分子与受体结合，引起受体构象变化；2）受体活化G蛋白；3）活化后的G蛋白激活腺苷酸环化酶（AC）；4）AC催化ATP生成cAMP；5）cAMP活化PKA，PKA使目标蛋白磷酸化，调节代谢酶的活性或调节基因的表达。
第十章 分子生物学技术
1. 基因敲除的基本程序？
通过DNA同源重组，使得胚胎干细胞特定的内源基因被破坏而造成功能丧失，然后通过胚胎干细胞介导得到该基因丧失的小鼠模型的过程称为基因敲除。
（1）打靶载体的构建：同源序列要足够长，要含有筛选用的标志基因。（2）胚胎干细胞的体外培养（3）打靶载体导入胚胎干细胞（4）同源重组胚胎干细胞的筛选（5）基因敲除胚胎干细胞注射入胚泡（6）胚泡植入假孕小鼠的子宫中（7）杂交育种获得纯合的基因敲除动物
2. 分子克隆中常用的工具酶及良好载体的条件？
常用的工具酶：（1）限制性核酸内切酶：是细菌产生的一类能识别和切割双链DNA分子内特定的碱基顺序的核酸水解酶。（2）DNA连接酶：将两段DNA分子拼接起来的酶。（3）DNA聚合酶：催化单核苷酸链延伸。（4）逆转录酶：依赖于RNA的DNA聚合酶，这是一种有效的转录RNA成为DNA的酶，产物DNA又称互补DNA。（5）末端脱氧核糖核酸转移酶：将脱氧核糖核酸加到DNA的3’末端。（5）碱性磷酸酶：催化去除DNA、RNA等的5磷酸基团。（7）依赖DNA的RNA聚合酶：识别特异性启动子，RNA转录。
良好载体的条件：（1）必须有自身的复制子；（2）载体分子上必须有限制性核酸内切酶的酶切位点，即多克隆位点，以供外源DNA插入；（3）载体应具有可供选择的遗传标志，以区别阳性重组子和阴性重组子；（4）载体分子必须有足够的容量；（5）可通过特定的方法导入细胞；（6）对于表达载体还应具备宿主细胞相适应的启动子、前导顺序、增强子、加尾信号等DNA调控元件。
3. SANGER双脱氧链终止法的原理？
DNA链中核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接，合成DNA所用的底物是2’-脱氧核苷三磷酸。2’,3’ddNTP与普通dNTP不同，它们在脱氧核糖的3’位置缺少一个羟基。在DNA聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的DNA链中，但由于没有3’羟基，不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键，因此，正在延伸的DNA链不能继续延伸。在DNA合成反应混合物的4种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP，链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争，产物是一系列的核苷酸链，其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在4组独立酶反应中分别采用4种不同的ddNTP，结果将产生4组寡核苷酸，它们将分别终止于模板链的A、C、G或T位置。
4. 影响杂交的因素？
（1）核酸分子的浓度和长度：核酸浓度越大，复性速度越快。探针长度应控制在50-300个碱基对为好；（2）温度：温度过高不利于复性，而温度过低，少数碱基配对形成的局部双链不易解离，适宜的温度是较TM值低25度；（3）离子强度：在低离子强度下，核酸杂交非常缓慢，随着离子强度的增加，杂交反应率增加。高浓度的盐使碱基错配的杂交体更稳定，所以进行序列不完全同源的核酸分子杂交时必须维持杂交反应液中的盐浓度和洗膜液中的盐浓度；（4）杂交液中的甲酰胺：甲酰胺能降低核酸杂交的TM值。它有以下优点：在低温下探针更稳定；能更好地保留非共价结合的核酸；（5）核酸分子的复杂性：是指存在于反应体系中的不同顺序的总长度。两个不同基因组DNA变性后的相对杂交速率取决于样品浓度绝对一致时的相对复杂性（即DNA中的碱基数）；（6）非特异性杂交反应：在杂交前应对非特异性杂交反应位点进行封闭，以减少其对探针的非特异性吸附作用。
5. 探针的标记法？
（1）缺口平移法：此法是利用适当浓度的DNase Ⅰ在DNA双链上随机切割单链，造成单链切口。切口处产生一个5’末端和3’末端，3末端就可以作为引物，在大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的催化下，以互补的DNA单链为摸板，依次将dNTP连接到切口的3’末端的羟基上，合成新的DNA单链；同时DNA聚合酶Ⅰ的5’→3’的核酸外切酶活性在切口处将旧链从5’末端逐步切除，新合成链不断延伸，从而使原DNA分子上的部分核苷酸残基被标记的核苷酸所取代。（2）随机引物法：随机引物是人工合成的长度为6个寡核苷酸残基的寡聚核苷酸片段的混合物。对于任何一个用作探针的DNA片段，随机引物混合物中都会有一些六核苷酸片段可以与之结合，起到DNA合成引物的作用。将这些引物与变性的DNA单链结合后，以4种dNTP（其中一种是标记物标记的dNTP）为底物，合成与探针DNA互补的切带有标记物的DNA探针。（3）PCR标记法：在PCR反应底物中，将一种dNTP换成标记物标记的dNTP， 这样标记的dNTP就在PCR反应的同时掺入到新合成的DNA链上。（4）末端标记法：只是将DNA片段的一端进行标记。
6. PCR的基本原理？
PCR是在试管中进行的DNA复制反应，基本原理是依据细胞内DNA半保留复制的机理，以及体外DNA分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系统的温度，以促使双链DNA变成单链，单链DNA与人工合成的引物退火，然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA的合成，即高温变性、低温退火、中温延伸3个步骤构成PCR反应的一个循环，此循环的反复进行，就可使目的DNA得以迅速扩增。DNA模板变性：模板双链DNA解链形成单链DNA，94℃。退火：引物
＋单链DNA杂交链，引物的Tm值。引物的延伸：温度至70℃左右，Taq DNA聚合酶以4种dNTP为原料，以目的DNA为模板，催化以引物3’末端为起点的5’→3’DNA链延伸反应，形成新生DNA链。新合成的引物延伸链经过变性后又可作为下一轮循环反应的模板PCR，就是如此反复循环，使目的DNA得到高效快速扩增
现代分子生物学部分课后习题及答案
第一章 绪论
1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？
分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、 生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改 造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2. 分子生物学发展前景如何？
21世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。
3. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？
社会意义：人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有重大科学意义、经济效益和社会效益。（1）极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化（2）促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业（3）基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。 科学意义：（1）确定人类基因组中约5万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能（2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录与转录后调节（3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录及表达调控中的影响与作用（4）研究空间结构对基因调节的作用（5）发现与DNA复制、重组等有关的序列（6）研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据（7）确定人类基因组中转座子，逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质（8）研究染色体和个体之间的多态性
第二章 核酸结构与功能
1．碱基对间在生化和信息方面有什么区别？
从化学角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。从信息方面看，储存在DNA中的信息是指碱基的顺序，而碱基不参与核苷酸之间的共价连接，因此储存在DNA的信息不会影响分子结构，来自突变或重组的信息改变也不会破坏分子。
2．真核基因组的哪些参数影响C0t1/2值？
C0t1/2值受基因组大小和基因组中重复DNA的类型和总数影响。
3．哪些条件可促使DNA复性（退火）？
降低温度、pH和增加盐浓度。
4．为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要？
形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需。
5．曾经有一段时间认为，DNA无论来源如何，都是4个核苷酸的规则重复排列（如
ATCG、ATCG、ATCG、ATCG„），所以DNA缺乏作为遗传物质的特异性。第一个直接推翻该四核苷酸定理的证据是什么？
在1949-1951年间，E Chargaff发现：（1）不同来源的DNA的碱基组成变化极大（2）A和T、C和G的总量几乎是相等的（即Chargaff规则）（3）虽然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各种生物之间变化极大
6．为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对？
（1）C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T碱基对太小，核苷酸间的空间空隙太大无法形成氢键。（2）A和T通常形成两个氢键，而C和G可形成三个氢键。正常情况下，可形成两个氢键的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。
7．为什么只有DNA适合作为遗传物质？
是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性，DNA的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式多样而复杂
第三章 基因与基因组结构
1．一个基因如何产生两种不同类型的mRNA分子？
第一种是，一个原初产物含有一个以上的多聚腺苷化位点，能产生具不同3‘端的mRNA。第二种是，如果一个原初转录产物含有几个外显子，发生不同的剪接，产生多种mRNA。
2．被加工的假基因与其他假基因有哪些不同？它是如何产生的？
已加工过的假基因具有明显的RNA加工反应的印迹。如缺少内含子，有些在3‘端已经经过加工。推测已加工过的假基因是在基因转录成前体mRNA、RNA加工后，又经反转录形成DNA，再将反转录出的DNA重新整合进基因组。
3．非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置？转录间隔区与内含子有何区别？
rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的18SRNA基因与28S RNA基因之间。
4．请描述C值矛盾，并举一个例子说明。
C值矛盾是真核生物单倍体组DNA总量与编码基因信息DNA总量差异大。对高等真核生物而言，生物体基因组的大小与其复杂性没有直接关系。亲缘关系相近的生物DNA含量可能差
异很大。如一些两栖动物比其它两栖动物的DNA相差100倍。
5．在一个基因复制后，外显子发生突变的概率比内含子小。但是，所有DNA的突变率是相同的。请解释原因。
外显子发生突变使功能丧失而个体被淘汰，因此外显子受选择压力的作用。
6．跳跃复制的结果是什么？
产生串联的DNA序列。
7．20世纪70年代提出的“内共生假说”，现已被接受为一种理论。有哪些分子生物学证据有力支持了该理论？
（1）线粒体与叶绿体具有自身的基因组，并独立核基因组进行复制；
（2）类似于原核DNA，线粒体与叶绿体基因组不组装为核销小体结构；
（3）线粒体基因利用甲酰甲硫氨酸作为起始氨基酸；
（4）一些抑制细菌蛋白质翻译成的物质也抑制线粒体中蛋白质的翻译过程。
第4章 DNA复制
1．请列举可以在线性染色体的末端建立线性复制的三种方式。
（1）染色体末端的短重复序列使端粒酶引发非精确复制。
（2）末端蛋白与模板链的5'端共价结合提供核苷酸游离的3'端
（3）通过滚环复制，DNA双链环化后被切开，产生延伸的3'-OH端
2．在DNA聚合酶III催化新链合成以前发生了什么反应？
DnaA（与每9个碱基重复结合，然后使13个碱基解链）、DnaB(解旋酶)和DnaC（先于聚合酶III与原核复制起点相互作用。后随链复制需要引发体完成的多重复制起始，引发体由DnaG引发酶与多种蛋白质因子组成。
3．DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响？
亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。在复制之后，两模板-复制体双链DNA是半甲基化的。半甲基化DNA对膜受体比对DnaA有更高的亲和力，半甲基化DNA不能复制，从而防止了成熟前复制。
4．请指出在oriC或ΦX型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。
oriC起点起始的DNA复制引发体只含有DnaG。ΦX型起点起始的DNA复制需要额外的蛋白质—Pri蛋白的参与。Pri蛋白在引物合成位点装配引发体
5．描述Matthew和Franklin所做的证明DNA半保留复制的实验。
（1）将大肠杆菌在15N培养基中培养多代，得到的DNA两条链都被标记，形成重链；（2）细胞移到14N培养基中培养，提取DNA；（3）将DNA进行氯化铯密度梯度离心，；（4）经过一定时间后，DNA在离心管聚集成带，每个带的密度均与该点的氯化铯溶液的密度相同；（5）照相决定每条带的位置和所含的DNA量。
6．描述滚环复制过程及其特征。
复制过程：（1）环状双链DNA的+链被内切酶切开；（2）以-链为模板，DNA聚合酶以+链的3'端作为引物合成新的+链，原来的+链DNA分子的5'端与-链分离；（3）+链的3'端继续
延长；（4）引发酶以离开的+链为模板合成RNA引物，DNA聚合酶以+链为模板合成新的-链；
（5）通常滚环复制的产物是一多聚物，其中大量单位基因组头尾相连。
特征：（1）复制是单方向不对称的；（2）产物是单链DNA，但可通过互补链的合成转变为双链；（3）子代DNA分子可能是共价连接的连环分子；（4）连环分子随后被切成与单个基因组相对应的片段。
第五章 DNA损伤与修复
1.诱变剂的作用机制？
（1）碱基的类似物诱发突变；（2）改变DNA的化学结构；（3）结合到DNA分子上诱发移码突变；（4）紫外线及其他射线引起的DNA分子的变化
2.突变类型及其遗传效应？
突变类型：（1）点突变NA大分子上一个碱基的变异。分为转换和颠换。（2）缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。（3）插入：一个原来没有的碱基或一段原来没有的核苷酸链插入到DNA大分子中间。（4）倒位NA链内重组，使其中一段方向倒置。
突变的遗传效应：（1）遗传密码的改变：错义突变、无义突变、同义突变、移码突变（2）对mRNA剪接的影响：一是使原来的剪接位点消失；二是产生新的剪接位点。（3）蛋白质肽链中的片段缺失：
3.典型的DNA重组实验通常包括哪些步骤？
（1）提取供体生物的目的基因（或称外源基因），酶接连接到另一DNA分子上（克隆载体），形成一个新的重组DNA分子。（2）将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存，这个过程称为转化。（3）对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定。（4）对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外援基因是否表达。
4.什么是增效与减效突变？
顺式作用的启动子等调控序列的突变不是阻碍相对应的转录单元转录所必需的。然而，转录启动的效率可能会因此而下降，相邻基因的转录会减弱，这样的突变称为减效突变。若改变启动子序列的突变能提高转录启动的效率，则这样的突变称为增效突变。
7.列出病毒和非病毒超家族反转录转座子之间的4种差异.
病毒超家族成员含有长末端重复序列LTR、编码反转录酶或整合酶的可读框以及内含子，但非病毒反转录转座子并不含有这些序列。同样，病毒反转录转座子的整合会在靶位点产生一段4-6个核苷酸的短重复序列，而非病毒反转录转座子则产生7-21个核苷酸重复序列。
8.简述大肠杆菌的插入序列，并指出它们对自发突变的重要性。
插入序列(IS)是可以转座的遗传元件，它们只插入自我复制的DNA。中，如细菌和噬菌体的染色体及质粒。大肠杆菌中，有几种不同的IS元件，长度都是0.7—1.5kb. 每种都有特定核苷酸序列，有的编码转座酶，负责启动特定IS的转座。一般来说，每个IS的两端都有一对短的反向重复，长约9-41bp(图A8.1)，转座酶似乎就是通过识别这些反向重复序列起始转座的;也就是说，特异的转座酶和反向重复序列对转座都很重要。转座的另一个性质是每个IS的两端都与宿主DNA的短正向重复序列(3—13bp)相连；这是宿主DNA上的靶位点，在转座过程中该位点被复制。转座时，IS向基因组中新的位置随机地移动。通常，它插入一个结构基因产生突变表型，有时是因为编码序列受到阻断，有时则因为IS元件含有多种转
录或翻译的终止信号。另外,IS可插入操纵子的操纵基因-启动子区域，导致整个操纵子被关闭，但偶尔操纵子的表达也会变为组成型。当IS含有一个正确定向的启动子时，可以转录细菌操纵子.因为这个启动子不受调节细菌操纵子的正常调控蛋白调控，产生的效果类似于操纵基因组成型突变。所以，IS元件的转座是自发突变的一个重要来源。必须意识到这些突变不能被碱基类似物或移码突变诱变剂诱导和回复。大肠杆菌中有几种不同的IS元件，拷贝数在1—5。
9.分析比较细菌转座子的结构与特点。
1974年，随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色体之间转移，科学家发现了转座子。转座子比IS元件大很多(一般为2—20kb)，它们至少含有一个基因，给宿主带来可遗传的标记，一般是对一种或多种抗生素的抗性。这是一种非常有用的性质，因为每种质粒可以用一种转座子“标记”，这样通过对药物的抗性表型可以简单地检测质粒的存在和转移；同样，可以轻易地观察到转座。转座子Tn5长5.7kb，是一种结构最简单的转座子;它由三个成分组装而成：一个长中心区(2—7kb)，含有卡那霉素的抗性基因，两端为一对IS元件，每个长1.5kb，方向相反。其他的转座子两端为不同的IS元件，有时两个IS同向。这些转座子的转座类似IS元件，转座过程中宿主的一个序列或DNA靶位点被复制。发生转座首先是因为任意一个IS序列或两个IS序列同时起作用，编码一个转座酶(在某些元件中，如Tn5，一个IS只有部分功能，不能编码一个有活性的转座酶)；其次，转座子两端通常有一对与IS特异相应的反向重复序列：无论IS元件是正向还是反向的，这些末端重复序列都存在。 还有一种可能性：任一对IS元件可以相互作用使它们之间的任意序列转座，这样任一个基因都可以在两端连上两个同样的IS元件成为转座子，这个性质已被用构建重组DNA分子。 Tn5因为其组件的组成被称为集成转座子。其他转座子，如复杂的转座子的结构是不同的，它们两端不是一对IS而是一对反向重复，编码转座所需蛋白的基因位于转座子的中心区。
10.表面抗原的变异和哺乳动物免疫多样性都是DNA重排的结果。锥虫通过DNA重 排选择表达所携带的一千多个不同的VSG基因中的一个。而哺乳动物细胞则通过 DNA重排产生成百上千个不同的抗体，包括与VSG蛋白反应的抗体，尽管抗体在数量上的优势，锥虫仍然能够成功地逃避宿主的免疫系统，为什么?
锥虫因为细胞分裂周期短而取胜。当锥虫感染哺乳动物时，它在血流中以快速的倍增时间复制。在感染开始后不久，识别锥虫VSG的B细胞从休眠状态被激活并开始膨大，而哺乳动物细胞的分裂比锥虫慢得多。当B细胞膨大到足以杀死锥虫时，一些锥虫的VSG已经发生了改变，使B细胞不再能识别它。这样就起始了新一轮的感染，直到免疫系统能识别它时就已改变成能逃得过免疫系统的变体，于是又开始了新的循环。
第六章 RNA的转录与转录后加工
1. 简述tRNA的二级结构特征并指明作用与作用机制。
（1）tRNA携带AA，是一种酶促反应，也称AA的活化（2）氨基酰是tRNA 是AA参与蛋白合成的活化形式。AA的活化：氨基酸+ATP-E=氨基酸-AMP-E+PPi（3）每活化一分子AA需消耗ATP的2个高能磷酸键。 AA的转移：氨基酸+ AMP-E+ tRNA =氨基酸-tRNA+AMP+E（4）氨基酰tRNA合成酶是高度专一性，既能高度特异性识别AA，又能高度特异性识别相应，这两点是保证翻译准确进行的基本条件之一。（5）氨基酰AMP-E复合体：作为中间产物，利于酶分别对AA和tRNA两种底物特异辨认，如有错配，合成酶有校正活性，水解磷酸酯键，与正确底物结合。
2. 列举一个已知的DNA序列编码一种以上蛋白质的三种方法。
给定的一段DNA序列可以以下述方式编码两种或两种以上的蛋白质： (1)可读框中在核糖体结合位点之后含有多重起始位点； (2)以一两个碱基的移码方式出现重叠的可读框；(3)不同的剪接方式，例如，选择不同的外显子组合成不同的mRNA。
3. 为什么说信使RNA的命名源自对真核基因表达的研究，比说源自对原核基因表达的研究更为恰当?
真核基因表达过程是被区室化的。 mRNA的合成与成熟是在细胞核中完成的，翻译则发生在细胞质中，转录“信息”被传递到细胞核外的核糖体中。由于真核细胞 mRNA的半衰期比原核细胞mRNA长而且可以通过多种实验方法干扰转录“信息”的传递，因此可分离出真核细胞的mRNA。
4. 说明为什么mRNA仅占细胞RNA总量的一小部分(3％一5％)。
mRNA只占总RNA的3％一5％，这主要是有以下两个原因：①由于需要大量的核糖体和稳定的tRNA群，因此mRNA合成量比其他RNA的量要少；②由于对内切酶与外切核酸酶敏感，mRNA容易自发地降解，所以在原核细胞中mRNA的半衰期只有2一15分钟，真核细胞中也只有4—24小时。
5. 为何rRNA和tRNA分子比mRNA稳定?
mRNA游离存在于细胞之中，并且被特异的单链RNA核酸酶所降解。tRNA和rRNA
是部分双链的，所以能够免遭核酸酶的攻击。另外，rRNA不是游离存在的，通常同蛋白质结合形成核糖体。
6. 简要说明证明信使的存在及其本质为RNA的证据。
(1)科学家观察到生物，尤其是真核生物中，染色体DNA只存在于核中，而蛋白质合成则完全在细胞质中进行。因此，提出一定存在某种化合物(信使)在核与细胞质之间传递遗传信息。1957年，E11iot Volkin和Lazlrus Astrachan注意到用噬菌体T2感染E.coli细胞后细菌的RNA和蛋白质合成迅速停止，而T2的RNA和蛋白质迅速合成。此外，这一RNA的碱基比例与T2 DNA碱基比例一致，而不是细菌DNA.他们的发现第一次证明了信使为RNA。(2)1961年Bernard Hall和So1 Spiegelman用杂交实验更令人信服地证明了mRNA假说。他们用噬菌体T2感染E.coli后，马上分离出现的RNA(假定为信使)，再将E.coli和噬菌体T2 DNA温热变性，成为单链DNA，把RNA和单链DNA混合后缓慢冷,发现：①双链DNA分子重新形成；②当单链的DNA和RNA的碱基互补时，形成DNA-RNA杂合双链分子。他们发现噬菌体T2感染后出现的RNA不能与E.coli 的DNA杂交，但至少能与T2双链DNA中的一条链互补。
7. 列举4种天然存在的具有催化活性的RNA。
I型内含子、II型内含子、RnaseP、锤头型核酶。
8. I型内含子发生改变后，可以产生其他酶的活性吗?如果可以，是哪些活性?这意味着I型内含子的催化中心有什么特点？
可以。这些活性包括：RNA聚合酶、内切核酸酶、磷酸酶、连接酶的活性。将I 型内含子转变成这些酶的能力表明它能结合于RNA的糖—磷酸骨架并能催化在它前后的几个不同反应。例如，连接是剪切的相反反应。
9. 转录涉及模板链和编码链的分离，解释在转录中单链DNA是怎样被保护的。
转录过程中控板与编码链分离时，聚合酶覆盖了整个转录泡——从解旋位点到螺旋重新形成位点，因此单链的DNA被保护起来。与复制不同，转录不需要单链结合蛋白的参与。
10. 反转录病毒怎样获得像onc基因这样的细胞基因?获得此类基因会对反转录病毒基因产生影响吗?一个反转录病毒怎样才会丢失如pol和env这样的重要的基因而复制?
当整合的原病毒和邻近细胞基因之间出现缺失，反转录病毒可获得细胞基因。原病毒启动子起始的转录产生一个融合mRNA，剪接之后被包装进病毒颗粒。当病毒获得宿主DNA时可丢失诸如pol或env等反转录病毒基因，但这样的病毒不能自身进行复制，必须依赖于野生型病毒的辅助。
11.(1)如何区分由启动子起始转录的RNA片段与5’端被加工过的RNA片段； (2)证明多肽是从氨基端到羧基端方向合成的。
(1)转录中，5’核苷三磷酸聚合到RNA链的3’-0H端，这过程包括释放焦磷酸（即两个磷酸基)和形成磷酸二酯键。因此，只有5’端第一个核苷酸会有三磷酸基团。若RNA被加工，则
145’端的核苷酸会被取代，剩下核苷单磷酸末端。 (2)让E.coli细胞与C标记的甲硫氨酸(或
其他标记氨基酸)共培养，—该氨基酸只被掺人延伸中多肽的末端。提取多肽进行检测，标记物能显示最后合成的区域。研究发现羧基端往往有很高浓度的标记，而氨基端很低。
12.非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置?转录间隔区与内含子有何区别?
rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的18SrRNA基因和28SrRNA基因之间。内含子位于基因的编码区域。相反，转录间隔区不间断基因，而是存在于一个转录单位的基因之间。内含子通过剪接加工过程而去除，转录间隔区通过一系列细胞内溶核切除过程而去除。
13.试证明一个基因中只有一条DNA链作为模板被转录。
若基因两条链均被转录，而RNA聚合酶只能以5’→3’方向合成，所以两条DNA链会以相反方向转录。两信使携带着彼此互补的反向核苷酸序列，编码不同的多肽。虽然某些DNA顺序能被双方向转录，但这不是常见现象。最早的明确证据是通过研究噬菌体SP8感染枯草杆菌(Bacillus subtilis)得到的。 SP8的DNA很特别：一条链(重链)富含嘌呤，另一链(轻链)则富含嘧啶。若把双链DNA温和加热，两条链分离(即DNA变性)，可用密度梯度离心分离两条链。 1963年，Julius Marmur和Paul Doty用SP8感染枯草杆菌细胞后提取RNA，发现它只能与噬菌体DNA的“重”链杂交(即互补配对形成DNA-RNA杂合分子)。而不会与轻链杂交。显而易见，信使只可以与一条DNA链(重链)互补，因而DNA双链中只有一条链作为转录的模板。Marmur和Doty很幸运地选用SP8做实验，因为它的全部基因都是同一条DNA链中转录而来。而另一些噬菌体，包括T4和λ噬菌体，部分基因由一条链转录而其他基因则由另一条链转录；因此若用这些噬菌体而不是SP8做实验，则不能成功地说明问题。
14.有一个被认为是mRNA的核苷酸序列，长300个碱基，你怎样才能： (1)证明此RNA是mRNA而不是tRNA或rRNA。 (2)确定它是真核还是原核mRNA。
根据序列组成进行判断： (1)此序列太长不可能是tRNA。如果它是rRNA，应该含有许多特殊元件，如：假尿嘧啶和5—甲基胞嘧啶；同时应具有可以形成发夹环的反向重复序列。如果是mRNA则应有AUG起始密码子、一段相应的氨基酸密码子和一个相应的终止密码子构成
的可读框。 (2)所有的真核生物mRNA在5’端都含有一个7—甲基鸟苷，而且大多数还在3’端有一个长的po1yA尾巴。这些都是原核生物mRNA所不具有的，但是原核生物mRNA靠近5’端有—个核糖体结合序列(SD序列)。
第七章 蛋白质的生物合成——翻译
1．参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?它们具有什么功能?
（1）mRNA：蛋白质合成的模板；（2）tRNA：蛋白质合成的氨基酸运载工具；（3）核糖体：蛋白质合成的场所；（4）辅助因子：a.起始因子——参与蛋白质合成起始复合物形成；b.延长因子——肽链的延伸作用；c.释放因子——终止肽链合成并从核糖体上释放出来。
2．遗传密码是如何破译的?
三个突破性工作 (1)体外翻译系统的建立；(2)核糖体结合技术；(3)核酸的人工合成。
3．蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性?
(1)氨基酸与tRNA的专一结合，保证了tRNA携带正确的氨基酸；(2)携带氨基酸的tRNA对mRNA的识别，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子的相互识别，保证了遗传信息准确无误地转译；(3)起始因子及延长因子的作用，起始因子保证了只有起始氨酰-tRNA能进入核糖体P位与起始密码子结合，延伸因子的高度专一性，保证了起始tRNA携带的fMet不进入肽链内部；
(4)核糖体三位点模型的E位与A位的相互影响，可以防止不正确的氨酰-tRNA进入A位，从而提高翻译的正确性；(5)校正作用：氨酰-tRNA合成酶和tRNA的校正作用；对占据核糖体A位的氨酰-tRNA的校对；变异校对即基因内校对与基因间校对等多种校正作用可以保证翻译的正确。
4. 蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容?
(1)水解修饰；(2)肽键中氨基酸残基侧链的修饰；(3)二硫键的形成；(4)辅基的连接及亚基的聚合。
5．蛋白质的高级结构是怎样形成的?
蛋白质的高级结构是由氨基酸的顺序决定的，不同的蛋白质有不同的氨基酸顺序，各自按一定的方式折叠而成该蛋白质的高级结构。折叠是在自然条件下自发进行的，在生理条件下，它是热力学上最稳定的形式，同时离不开环境因素对它的影响。对于具有四级结构的蛋白质，其亚基可以由一个基因编码的相同肽链组成，也可以由不同肽链组成，不同肽链可以通过一条肽链加工剪切形成，或由几个不同单顺反子mRNA翻译，或由多顺反子mRNA翻译合成。
第八章 原核生物的基因表达调控
1. 影响大肠杆菌系统外源基因表达的因素？
（1）启动子的强弱；（2）基因的剂量；（3）影响RNA转录和翻译效率的因素：SD序列、mRNA；（4）外源基因密码子的选择；（5）表达产物的大小；（6）表达产物的稳定性。
2. 大肠杆菌系统表达外源基因必须具备的条件？
（1）要求外源基因的编码区不能含有内含子；（2）表达的外源片段要位于大肠杆菌启动子的下游，并形成正确的阅读框架；（3）转录出的mRNA必须有与大肠杆菌16S rRNA3‘末端相匹配的SD序列，才能被有效的翻译成蛋白质；（4）蛋白产物必须稳定，不易被细胞内蛋
白酶快速降解，且对宿主无害。
3. 乳糖操纵子的作用机制？
（1）乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透过酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。（2）阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。（3）CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。（4）协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。
4. 解释为什么操纵子和启动子是反式隐性、顺式显性的，而编码阻碍蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。
操纵基因和启动子突变只影响顺式基因的表达(反式隐性的)，这是因为它们是调控序列，仅仅调节相同DNA分子上的相邻基因的表达。 阻遏物基因编码可以扩散的基因产物，因此既能影响顺式又能影响反式基因的表达。
5. 什么是安慰诱导物?
安慰诱导物是一种与天然诱导物结构相似的化合物，它虽然能诱导操纵子表达，但是它不能被操纵子基因产生的酶分解。在lac操纵子中异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)是乳糖的类似物能代替异乳糖作为诱导物，但不能作为β-半乳糖苷酶的底物进入代谢途径。
6. 概括细菌细胞内的转录过程。
答： 转录是通过RNA聚合酶(RP)的作用，以一条DNA链为模板产生一条单链RNA的过程。步骤如下：(1)与RP全酶的结合：一个RP全酶分子与待转录的DNA编码序列上游的启动 子序列松弛地结合。(2)起始：RP往下游移动了几个核苷酸到达启动子的另一段短序列——Pribnow框，紧密地与DNA结合。 DNA上的启动子区域解链，RNA便从Pribnow框下游的几个核苷酸处开始合成，通常是DNA的反义链作为模板。合成几个核苷酸后，σ因子被释放并被循环使用，以下的步骤不再需要σ因子(3)延伸：四核心酶沿着DNA模板移动，使DNA解链，与DNA模板的下一碱基互补的核苷三磷酸聚合到链上。RP继续在DNA上移动，RNA链从模板链被释放出来，DNA双螺旋重新形成(4)终止：当所有编码序列被转录后，RP移到一个终止序列，即终止子。转录复合体解体，RP和新合成的RNA从DNA模板脱落下来。
7. 请解释酵母的交配型系统为什么可以作为DNA重组、染色质结构对基因表达的调控、染色体结构域的保持、转录元件间的蛋白互作、基因表达的细胞类型特异性以及信号传递激活基因的例子。
交配型体系通过DNA重排把交配型基因从沉默基因座(HMT和HML)转移到表达基因座
(MAT)。沉默基因座由HMT和HML的染色体结构控制而没有转录活性。 E和I沉默子区域是产生不活动染色体结构的分界。一些转录因子的活性受到蛋白—蛋白相互作用的调节，如PRTF转录因子。PRTF能单独激活“α-特异基因，与α-蛋白结合时能激活。α-特异基因。当α2
出现时，它抑制α-特异基因。细胞类型特异表达基因的表达以HO基因为例，它具有一个复杂的启动子，该启动子只在单倍体细胞中有活性，在双倍体细胞中没有活性。HO启动子还受到细胞周期的调节，它只在G1期的后期有活性。最后，交配型体系还采用一种信号传递级联作用来控制基因的表达。交配型外激素与细胞表面受体的结合激活了一系列将信 号传递到核内并改变基因表达的蛋白激酶。
8. 当lacZ-或lacY-突变体生长在含乳糖的培养基上时，lac操纵子中剩余的基因没有被诱导，解释是何原因。
异乳糖是乳糖操纵子的天然诱导物，它是乳糖经过末诱导细胞中的少量β-半乳糖苷酶代谢产生的。在lac突变中完全不存在β-半乳糖苷酶，乳糖不能被代谢，在lacZ-中完全没有透性酶，因此乳糖不能进入细胞。这样，两种突变体中都不能产生异乳糖，因此操纵子中的其余基因都不能被培养基中的乳糖诱导表达。但是其它的基因能被像IPTG这样的安慰诱导物诱导，因为IPTG既能作为诱导物，又不需透性酶的帮助就能进入细胞。
9. 概括典型原核生物启动子的结构和功能，并解释什么是保守序列。
答： 启动于是与RP结合和转录起始的特殊序列。典型的原核生物启动子大约长40个核苷酸并有两个重要的序列 (1)-35区 位于复制起点(+1)上游35个核苷酸处的6核苷酸序列，能被RNA聚合酶全酶识别并结合。其中σ亚基在识别中起关键作用。因为没有σ亚基的核心酶只能随机地结合到DNA上。(2)Pribnow或-10区另一个位于-10处的6核苷酸序列。RP松散地结合到-35区后，它沿着DNA移动几个核苷酸使Pribnow框区域内约10bp解链，形成一个紧密结合的RP-DNA复合体。-10区使RP能够识别DNA双链中的反义链，确保转录的链和方向无误。于是，RP在反义链的+1碱基的相对处插入一个核糖核苷三磷酸，起始RNA的合成。-10区具有的保守序列: 5’-TATAAT-3’有义链 3’-ATATTA-5’反义链，通常简写为TATAAT。保守序列指所有启动子的该部位都有这一序列或十分相似的序列,仅在极少启动子中，-10区有1个或2个核苷酸不同。与此相似，-35区有nGAcA的保守序列。
10.区别可诱导和可阻遏的基因调控。
在可诱导的系统中，操纵子只有在诱导物存在时才开放，没有诱导物时阻碍物结合 在操纵子上阻止结构基因的转录。存在诱导物时，它与阻遏物结合，使之变构不再与操纵子结合，打开操纵子。酶的诱导是分解途径特有的，诱导物就是酶的底物或者底物的类似物。在可阻碍系统中操纵子被终产物所关闭。不存在终产物时，阻碍物不能结合到操纵子上，因此操纵子开放；存在终产物时，它结合到阻碍物上，改变后者的构象，使其能结合到操纵子上，关闭操纵子。酶阻碍是合成代谢的特点。
第九章 真核生物的基因表达调控
1. 真核细胞表达外源基因的条件？
首先必须具备哺乳动物细胞表达的功能元件。要求哺乳动物细胞表达载体带有能在真核细胞中表达外源基因的真核转录调控元件；其次注意选择转染的受体细胞，不同类型的细胞具有不同的特性；最后要注意选择适当的选择标记。
2. 简述真核生物转录水平的调控机制？
真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的，主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程。
（1）转录起始复合物的形成：真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形成的蛋白质-DNA复合物，只有当一个或多个转录因子结合到DNA上，形成有功能的启动子，才能被RNA聚合酶所识别并结合。转录起始复合物的形成过程为：TFⅡD结合TATA盒；RNA聚合酶识别并结合TFⅡD-DNA复合物形成一个闭合的复合物；其他转录因子与RNA聚合酶结合形成一个开放复合物。在这个过程中，反式作用因子的作用是：促进或抑制TFⅡD与TATA盒结合；促进或抑制RNA聚合酶与TFⅡD-DNA复合物的结合；促进或抑制转录起始复合物的形成。（2）反式作用因子：一般具有三个功能域（DNA识别结合域、转录活性域和结合其他蛋白结合域）；能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件；对基因的表达有正性或负性调控作用。（3）转录起始的调控：1）反式作用因子的活性调节：a.表达式调节——反式作用因子合成出来就具有活性；b.共价修饰——磷酸化和去磷酸化，糖基化；c.配体结合——许多激素受体是反式作用因子；d.蛋白质与蛋白质相互作用——蛋白质与蛋白质复合物的解离与形成。2）反式作用因子与顺式作用元件的结合：反式作用因子被激活后，即可识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守性序列，对基因转录起调节作用。⑶反式作用因子的作用方式——成环、扭曲、滑动、Oozing。（4）反式作用因子的组合式调控作用：每一种反式作用因子结合顺式作用元件后虽然可以发挥促进或抑制作用，但反式作用因子对基因调控不是由单一因子完成的而是几种因子组合发挥特定的作用。
4. cAMP信号转导途径？
（1）组成：胞外信息分子（主要是胰高血糖素、肾上腺素和促肾上腺皮质激素），受体G蛋白，AC，cAMP , PKA。（2）途径：1）信号分子与受体结合，引起受体构象变化；2）受体活化G蛋白；3）活化后的G蛋白激活腺苷酸环化酶（AC）；4）AC催化ATP生成cAMP；5）cAMP活化PKA，PKA使目标蛋白磷酸化，调节代谢酶的活性或调节基因的表达。
第十章 分子生物学技术
1. 基因敲除的基本程序？
通过DNA同源重组，使得胚胎干细胞特定的内源基因被破坏而造成功能丧失，然后通过胚胎干细胞介导得到该基因丧失的小鼠模型的过程称为基因敲除。
（1）打靶载体的构建：同源序列要足够长，要含有筛选用的标志基因。（2）胚胎干细胞的体外培养（3）打靶载体导入胚胎干细胞（4）同源重组胚胎干细胞的筛选（5）基因敲除胚胎干细胞注射入胚泡（6）胚泡植入假孕小鼠的子宫中（7）杂交育种获得纯合的基因敲除动物
2. 分子克隆中常用的工具酶及良好载体的条件？
常用的工具酶：（1）限制性核酸内切酶：是细菌产生的一类能识别和切割双链DNA分子内特定的碱基顺序的核酸水解酶。（2）DNA连接酶：将两段DNA分子拼接起来的酶。（3）DNA聚合酶：催化单核苷酸链延伸。（4）逆转录酶：依赖于RNA的DNA聚合酶，这是一种有效的转录RNA成为DNA的酶，产物DNA又称互补DNA。（5）末端脱氧核糖核酸转移酶：将脱氧核糖核酸加到DNA的3’末端。（5）碱性磷酸酶：催化去除DNA、RNA等的5磷酸基团。（7）依赖DNA的RNA聚合酶：识别特异性启动子，RNA转录。
良好载体的条件：（1）必须有自身的复制子；（2）载体分子上必须有限制性核酸内切酶的酶切位点，即多克隆位点，以供外源DNA插入；（3）载体应具有可供选择的遗传标志，以区别阳性重组子和阴性重组子；（4）载体分子必须有足够的容量；（5）可通过特定的方法导入细胞；（6）对于表达载体还应具备宿主细胞相适应的启动子、前导顺序、增强子、加尾信号等DNA调控元件。
3. SANGER双脱氧链终止法的原理？
DNA链中核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接，合成DNA所用的底物是2’-脱氧核苷三磷酸。2’,3’ddNTP与普通dNTP不同，它们在脱氧核糖的3’位置缺少一个羟基。在DNA聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的DNA链中，但由于没有3’羟基，不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键，因此，正在延伸的DNA链不能继续延伸。在DNA合成反应混合物的4种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP，链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争，产物是一系列的核苷酸链，其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在4组独立酶反应中分别采用4种不同的ddNTP，结果将产生4组寡核苷酸，它们将分别终止于模板链的A、C、G或T位置。
4. 影响杂交的因素？
（1）核酸分子的浓度和长度：核酸浓度越大，复性速度越快。探针长度应控制在50-300个碱基对为好；（2）温度：温度过高不利于复性，而温度过低，少数碱基配对形成的局部双链不易解离，适宜的温度是较TM值低25度；（3）离子强度：在低离子强度下，核酸杂交非常缓慢，随着离子强度的增加，杂交反应率增加。高浓度的盐使碱基错配的杂交体更稳定，所以进行序列不完全同源的核酸分子杂交时必须维持杂交反应液中的盐浓度和洗膜液中的盐浓度；（4）杂交液中的甲酰胺：甲酰胺能降低核酸杂交的TM值。它有以下优点：在低温下探针更稳定；能更好地保留非共价结合的核酸；（5）核酸分子的复杂性：是指存在于反应体系中的不同顺序的总长度。两个不同基因组DNA变性后的相对杂交速率取决于样品浓度绝对一致时的相对复杂性（即DNA中的碱基数）；（6）非特异性杂交反应：在杂交前应对非特异性杂交反应位点进行封闭，以减少其对探针的非特异性吸附作用。
5. 探针的标记法？
（1）缺口平移法：此法是利用适当浓度的DNase Ⅰ在DNA双链上随机切割单链，造成单链切口。切口处产生一个5’末端和3’末端，3末端就可以作为引物，在大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的催化下，以互补的DNA单链为摸板，依次将dNTP连接到切口的3’末端的羟基上，合成新的DNA单链；同时DNA聚合酶Ⅰ的5’→3’的核酸外切酶活性在切口处将旧链从5’末端逐步切除，新合成链不断延伸，从而使原DNA分子上的部分核苷酸残基被标记的核苷酸所取代。（2）随机引物法：随机引物是人工合成的长度为6个寡核苷酸残基的寡聚核苷酸片段的混合物。对于任何一个用作探针的DNA片段，随机引物混合物中都会有一些六核苷酸片段可以与之结合，起到DNA合成引物的作用。将这些引物与变性的DNA单链结合后，以4种dNTP（其中一种是标记物标记的dNTP）为底物，合成与探针DNA互补的切带有标记物的DNA探针。（3）PCR标记法：在PCR反应底物中，将一种dNTP换成标记物标记的dNTP， 这样标记的dNTP就在PCR反应的同时掺入到新合成的DNA链上。（4）末端标记法：只是将DNA片段的一端进行标记。
6. PCR的基本原理？
PCR是在试管中进行的DNA复制反应，基本原理是依据细胞内DNA半保留复制的机理，以及体外DNA分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系统的温度，以促使双链DNA变成单链，单链DNA与人工合成的引物退火，然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA的合成，即高温变性、低温退火、中温延伸3个步骤构成PCR反应的一个循环，此循环的反复进行，就可使目的DNA得以迅速扩增。DNA模板变性：模板双链DNA解链形成单链DNA，94℃。退火：引物
＋单链DNA杂交链，引物的Tm值。引物的延伸：温度至70℃左右，Taq DNA聚合酶以4种dNTP为原料，以目的DNA为模板，催化以引物3’末端为起点的5’→3’DNA链延伸反应，形成新生DNA链。新合成的引物延伸链经过变性后又可作为下一轮循环反应的模板PCR，就是如此反复循环，使目的DNA得到高效快速扩增