朱玉贤现代分子生物学考研真题答案解析试卷

19简述原核生物与真核生物启动子的主要差别。[宁波大学2019研]

答：原核生物与真核生物启动子的主要差别体现在以下几个方面：

（1）真核生物的启动子和原核生物的启动子的结构序列不同：原核生物启动子序列明显一致；真核不同启动子间不像原核那样有明显共同一致的序列，而且单靠RNA聚合酶难以结合DNA而起动转录，而是需要多种蛋白质因子的相互协调作用。

（2）真核生物的启动子和原核生物的启动子的结构长度不同：原核生物的启动子的结构长度较短；真核启动子一般包括转录起始点及其上游100～200bp序列，包含有若干具有独立功能的DNA序列元件，每个元件约长7～30bp。

（3）真核生物的启动子和原核生物的启动子的终止结构不同：原核生物启动子一般在基因或操纵子的终末往往具有特殊的终止顺序，它可使转录终止和RNA聚合酶从DNA链上脱落。

20何为DNA重组技术？其主要步骤为何？[浙江海洋大学2019研]

答：（1）DNA重组技术的定义

DNA重组技术是指将不同的DNA片段（如某个基因或基因的部分）按照预先的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状的技术。

（2）DNA重组技术的主要步骤

①目的基因的获得，载体的选择与构建。

②目的基因和载体的酶切、纯化与回收。

③目的基因和载体的连接与转化。

④重组子的筛选和鉴定。

21何为RNA干扰？其作用机制怎样？[暨南大学2019研]

答：（1）RNA干扰的定义

RNA干扰是指利用双链小RNA高效、特异性降解细胞内同源mRNA，从而阻断体内靶基因表达，使细胞出现靶基因缺失的表型。

（2）RNA干扰的作用机制

RNA干扰是一个多步骤反应过程，包括对触发物的加工、与目标mRNA的结合以及目标mRNA的降解。

①双链RNA是RNA干扰的触发物，引发与之互补的单链RNA的降解。经过Dicer(一种具有RNAaseⅢ活性的核酸酶)的加工，细胞中较长的外源双链RNA首先被降解形成21～25个核苷酸的小分子干扰核糖核酸，并有效地定位目标mRNA。

②较短的双链RNA不能被有效地加工为siRNA，因而不能介导RNA干扰。

③siRNA具有特殊的结构特征，即5′端磷酸基团和3′端的羟基，其两条链的3′端各有两个碱基突出于末端。由siRNA中的反义链指导合成一种被称为RNA诱导的沉默复合体的核蛋白体，再由RISC介导切割目的mRNA分子中与siRNA反义链互补的区域，从而实现干扰靶基因表达的功能。

④siRNA还可作为特殊引物，在依赖于RNA的RNA聚合酶的作用下，以目的mRNA为模板合成dsRNA，后者又可被降解为新的siRNA，重新进入上述循环。

⑤在哺乳动物细胞内，较长的dsRNA会导致非特异性基因沉默，只有21～25个核苷酸的siRNA才能有效地引发特异性基因沉默。

⑥非哺乳动物细胞可以利用较长的双链RNA直接诱导产生RNA干扰而无须合成siRNA。

22试述什么是SUMO及SUMO化修饰的生物学意义。[扬州大学2019研]

答：（1）SUMO概述：

①SUMO的中文名称是小泛素相关修饰物。小泛素相关修饰物是泛素类蛋白家族的重要成员之一，由98个氨基酸组成，在进化上高度保守。

②SUMO与泛素之间具有18%的同源性，并且两者都具有典型的ββαββαβ折叠，但两者表面电荷分布不同，暗示其功能不同。

③小泛素相关修饰物经由一系列酶介导的生化级联反应共价结合于底物蛋白的赖氨酸残基上。与泛素相类似，SUMO也以前体形式被合成，并且在羧基端水解酶的作用下加工为成熟的SUMO。

（2）SUMO化修饰是指SUMO转移到底物的赖氨酸残基上，稳定靶蛋白使其免受降解的过程。其具有重要的生物学意义：

①SUMO阻碍泛素对底物蛋白的共价修饰，提高了底物蛋白的稳定性。

②它能修饰许多在基因表达调控中发挥重要作用的蛋白质，包括转录因子、转录辅助因子以及染色质结构调控因子。

③SUMO化修饰影响蛋白质亚细胞定位和蛋白质构象，广泛参与细胞内蛋白质与蛋白质相互作用、DNA结合、信号转导、核质转运、转录因子激活等重要过程。

23RecA蛋白是怎样调节SOS反应？[浙江海洋大学2019研]

答：SOS修复系统是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施。RecA在其中的调节机制如下：

（1）当细胞内出现过长的单链DNA时，细胞内的RecA蛋白识别并与之结合形成一种特殊的RecA-ssDNA复合体；

（2）RecA具有蛋白酶水解活性，可以与作为基因转录阻遏物的LexA相互作用，促进LexA的切割反应，以解除LexA对基因转录的阻遏作用；

（3）被LexA阻遏的大多是与DNA损伤修复相关的蛋白组分，当LexA的阻遏作用解除后，DNA损伤修复相关的蛋白质开始发挥功能。

24简述Sanger双脱氧链终止法的原理。[武汉科技大学2019研]

答：Sanger双脱氧链终止法的原理如下：

（1）采用核苷酸链终止剂双脱氧核苷酸终止DNA的延长。由于它缺少形成3′，5′-磷酸二脂键所需要的3′-OH，一旦参入到DNA链中，此DNA链就不能进一步延长。

（2）根据碱基配对原则，每当DNA聚合酶需要dNMP参入到正常延长的DNA链中时，就有两种可能性：①参入ddNTP，结果导致脱氧核苷酸链延长的终止；②参入dNTP，使DNA链仍可继续延长，直至参入下一个ddNTP。根据这一方法，就可得到一组以ddNTP结尾的长短不一的DNA片段。

（3）分成四组分别为ddAMP、ddGMP、ddCMP、ddTMP反应后，聚丙烯酰胺凝胶电泳按泳带可读出DNA序列。

25简述基因表达载体的主要构成元件及作用。[暨南大学2018研]

答：表达载体（Expression vectors）是在克隆载体基本骨架的基础上增加表达元件（如启动子、RBS、终止子等），使目的基因能够表达的载体。表达载体的主要构成元件及作用为：

（1）结构基因：即提取的目的基因核苷酸序列，负责编码目标蛋白。

（2）启动子：位于编码蛋白质结构基因前的一段特殊结构的DNA片段，是RNA聚合酶的识别部位和结合部位。

（3）终止子：位于编码蛋白质结构基因末端一段特殊结构的DNA片段，具有终止基因转录过程的作用。

（4）复制原点：能够自我复制保证目的基因在受体细胞中复制遗传和表达。

（5）遗传标记基因：检测受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

26简述一代测序技术和二代测序技术原理和特点。[宁波大学2019研]

答：（1）一代测序技术是指Sanger的双脱氧法测序，原理是由于ddNTP的2′和3′都不含羟基，其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键，因此可以用来中断DNA合成反应，在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP，通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列，其特点如下：

①测序读数长，可达100bp。

②准确率高，可达99.99%。

③测序成本高，通量低，无法大规模地应用。

（2）二代测序技术也被称为高通量测序技术，原理是将基因组DNA的随机片段附着到固相基底上，这些DNA片段经过延伸和桥式PCR扩增后，在固相基底上形成数以亿计的簇，每个簇是具有数千份相同模板的单分子簇；然后利用带荧光基团的四种特殊脱氧核糖核苷酸，通过可逆性末端终止、边合成边测序技术对待测的模板DNA进行测序。特点如下：

①测序片段为几百bp的小片段。

②通量高，成本低，可大规模使用。

③由于序列被随机打断成小片段，最后通过重叠区域进行拼接，这就导致有些序列会被测好几次。

④第二代测序技术需要使用PCR对序列进行扩大，在PCR的过程中会产生错配的现象，导致测序的准确率降低。

27简述真核基因表达载体的特征及构建流程。[暨南大学2019研]

答：（1）真核基因表达载体的特征

①原核质粒的序列：包括在大肠杆菌中起作用的复制起始序列以及能用在细菌中筛选克隆的抗药性基因标志等，以便插入真核基因后能先在方便操作的大肠杆菌系统中筛选获得重组目的基因的克隆。

②在真核宿主细胞中表达重组基因所需要的原件：包括启动子、增强子、转录终止和加poly-A信号序列，mRNA剪接信号序列，以及能在宿主细胞中复制或增殖的序列，能用在宿主细胞中筛选的标志基因，和供外源基因插入的单一限制性内切酶识别位点等。

（2）载体的构建流程

①目的基因的获得和加工：密码子偏爱性的加工；研究酶活时采用定点突变确定活性位点；方便与载体的连接在目的片段两端加上不同的粘性末端。

②载体的选择和加工：根据目的片段的大小，宿主的差异，是否需要表达，是否需要组织特异性表达或者诱导表达和宿主对抗性标记的敏感程度进行载体的选择；通过限制性酶切产生粘性末端，去磷酸化减少载体自连，加入特殊的启动子，改造成特异表达载体，末端转移酶催化产生同聚尾等方法对载体进行加工。

③载体与目的基因的连接。

④将重组子导入受体细胞：通常将重组DNA导入大肠杆菌感受态中进行扩增和筛选，以期得到大量的单一重组子，便于利用。

⑤阳性克隆的筛选与鉴定：在载体中加入特异的筛选基因，例如抗生素基因，通过此种抗生素基因可以利用不同的抗生素来筛选带有目的基因的载体；后期可通过PCR跑胶初步鉴定是否存在目的基因。

⑥将带有目的基因载体的大肠杆菌扩大培养抽提质粒。

28真核生物的DNA分子长近1m，而其细胞核直径的大小仅为数微米，请解释DNA分子是如何装配到这么小的空间里的？[浙江海洋大学2019研]

答：DNA分子是经过几次折叠装配在细胞内微小空间的，折叠过程如下：

（1）第一层折叠组装是DNA分子围绕着组蛋白组装成核小体，此时DNA体积减小了6倍。

（2）第二次折叠是每6个核小体盘旋为一圈，形成直径为30nm的染色质丝，此时致密程度增加40倍。

（3）第三层折叠是染色质丝折叠成柱状的染色体，致密程度增加约1000倍。

29简述蛋白质的生物合成过程。[暨南大学2018研]

答：蛋白质生物合成是细胞最为复杂的活动之一。参与细胞内蛋白质生物合成的物质除原料氨基酸外，还需要mRNA作为模板、tRNA作为特异的氨基酸“搬运工具”、核糖体作为蛋白质合成的装配场所、有关的酶与蛋白质因子参与反应、ATP或GTP提供能量。翻译过程包括起始、延长和终止三个阶段。生物合成过程如下：

（1）起始：该过程是指mRNA、起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物。

（2）延长：翻译起始复合物形成后，核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，依据密码子顺序，从N端开始向C端合成多肽链。这是一个在核糖体上重复进行的进位、成肽和转位的循环过程，每完成1次，肽链上即可增加1个氨基酸残基。该过程也被称为核糖体循环（ribosomal cycle）。这一过程除了需要mRNA、tRNA和核糖体外，还需要数种延长因子以及GTP等参与。

（3）终止：终止密码子不被任何氨基酰-tRNA识别，释放因子RF能识别终止密码子而进入A位，这一识别过程需要水解GTP。RF的结合可触发核糖体构象改变，将肽基转移酶活性转变为酯酶活性，水解肽链与结合在P位的tRNA之间的酯键，释出合成的肽，促使mRNA、tRNA及RF从核糖体脱离。mRNA模板和各种蛋白质因子、其他组分都可被重新利用。

30蛋白质合成后的加工修饰内容有哪些？[浙江海洋大学2019研]

答：蛋白质合成后的加工修饰包括：

（1）N端fMet或Met的切除：原核生物的肽链N端不保留fMet，其甲酰基由肽脱甲酰化酶水解，多数情况下甲硫氨酸由氨肽酶水解而除去；真核生物中甲硫氨酸全部被切除。

（2）切除新生肽链中的非功能片段：有些多肽类激素和酶的前体需要经过加工切除多余的肽段，才能成为有活性的蛋白质或酶。例如胰岛素的成熟和酶原的激活过程。

（3）二硫键的形成：mRNA上没有胱氨酸的密码子，蛋白质中的二硫键是在肽链合成后，由两个半胱氨酸残基通过氧化作用而形成。

（4）特定氨基酸的修饰：

①磷酸化：蛋白激酶将ATP的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸（丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸）残基上，或者在信号作用下结合GTP。

②糖基化：糖基化是在内质网中在糖基化酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键。蛋白质经过糖基化作用形成糖蛋白。

③甲基化：甲基化主要是由细胞质基质内的N-甲基转移酶催化完成的，一般指精氨酸或赖氨酸在蛋白质序列中的甲基化。甲基化包括发生在Arg、His和Gln的侧基的N-甲基化以及Glu和Asp侧基的O-甲基化。在组蛋白转移酶的催化下，S-腺苷甲硫氨酸的甲基转移到组蛋白。

④乙酰化：乙酰化是由N-乙酰转移酶催化多肽链的N端，发生在Lys侧链上的ε-NH2。

⑤泛素化：泛素化是指泛素分子在泛素激活酶、结合酶、连接酶等作用下，将细胞内的蛋白质分类，选中靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异修饰的过程。

⑥其他修饰：胶原蛋白上的脯氨酸和赖氨酸的羟基化、羧基化等。

31简述翻译的主要过程及特点。[武汉科技大学2019研]

答：（1）翻译的主要过程如下：

①起始：起始核糖体与mRNA结合并与氨酰-tRNA形成翻译起始复合物。

②延长：每加一个氨基酸经过进位、成肽和转位，使肽链从N端向C端延长。

③终止：当mRNA分子中的终止密码子出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离。

（2）翻译的特点如下：

①每生成一个肽键，要消耗2个高能磷酸键。

②氨基酸活化要消耗2个高能磷酸键。

③整个过程可能多于4个高能磷酸键。