分子生物學(xué)習(xí)題與答案

1、第0章 緒論一、名詞解釋1.分子生物學(xué)2.單克隆抗體二、填 空1分子生物學(xué)的研究內(nèi)容主要包含（ ）、（ ）、（ ）三部分。三、是非題1、20世紀(jì)60年代，Nirenberg建立了大腸桿菌無細(xì)胞蛋白合成體系。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)poly(U)指導(dǎo)了多聚苯丙氨酸的合成，poly(G)指導(dǎo)甘氨酸的合成。（ ×）四、簡答題1. 分子生物學(xué)的概念是什么？2. 你對現(xiàn)代分子生物學(xué)的含義和包括的研究范圍是怎么理解的？3. 分子生物學(xué)研究內(nèi)容有哪些方面？ 4. 分子生物學(xué)發(fā)展前景如何？5. 人類基因組計劃完成的社會意義和科學(xué)意義是什么？6簡述分子生物學(xué)發(fā)展史中的三大理論發(fā)現(xiàn)和三大技術(shù)發(fā)明。7. 簡述分子生物

2、學(xué)的發(fā)展歷程。8. 二十一世紀(jì)生物學(xué)的新熱點(diǎn)及領(lǐng)域是什么？9. 21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)。20世紀(jì)后葉分子生物學(xué)的突破性成就，使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的位置起了革命性的變化。試闡述分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的三大基本原則，三大支撐學(xué)科和研究的三大主要領(lǐng)域？答案：一、名詞解釋1.分子生物學(xué)：分子生物學(xué)就是研究生物大分子之間相互關(guān)系和作用的一門學(xué)科，而生物大分子主要是指基因和蛋白質(zhì)兩大類；分子生物學(xué)以遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，從分子水平上對生物體的多種生命現(xiàn)象進(jìn)行研究。2.單克隆抗體：只針對單一抗原決定簇起作用的抗體。二、填 空1. 結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)，基因表達(dá)與調(diào)控，DNA重組技術(shù)三、是非題四

3、、簡答題1. 分子生物學(xué)的概念是什么？ 答案： 有人把它定義得很廣：從分子的形式來研究生物現(xiàn)象的學(xué)科。但是這個定義使分子生物學(xué)難以和生物化學(xué)區(qū)分開來。另一個定義要嚴(yán)格一些，因此更加有用：從分子水平來研究基因結(jié)構(gòu)和功能。從分子角度來解釋基因的結(jié)構(gòu)和活性是本書的主要內(nèi)容。2. 你對現(xiàn)代分子生物學(xué)的含義和包括的研究范圍是怎么理解的？分子生物學(xué)是從分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學(xué)科，它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細(xì)胞信息傳遞中的作用為研究對象，是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快并正在與其它學(xué)科廣泛交叉與滲透的重要前沿領(lǐng)域。狹義：偏重于核酸的分子生物學(xué)，主要研究基因或DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表

4、達(dá)和調(diào)節(jié)控制等過程，其中也涉及與這些過程有關(guān)的蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)與功能的研究。分子生物學(xué)的發(fā)展為人類認(rèn)識生命現(xiàn)象帶來了前所未有的機(jī)會，也為人類利用和改造生物創(chuàng)造了極為廣闊的前景。所謂在分子水平上研究生命的本質(zhì)主要是指對遺傳、 生殖、生長和發(fā)育等生命基本特征的分子機(jī)理的闡明，從而為利用和改造生物奠定理論基礎(chǔ)和提供新的手段。這里的分子水平指的是那些攜帶遺傳信息的核酸和在遺傳信息傳遞及細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間通訊過程中發(fā)揮著重要作用的蛋白質(zhì)等生物大分子。這些生物大分子均具有較大的分子量，由簡單的小分子核苷酸或氨基酸排列組合以蘊(yùn)藏各種信息，并且具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)以形成精確的相互作用系統(tǒng)，由此構(gòu)成生物的多樣化和生物

5、個體精確的生長發(fā)育和代謝調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。闡明這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是分子生物學(xué)的主要任務(wù)。3. 分子生物學(xué)主要包含以下三部分研究內(nèi)容：A.核酸的分子生物學(xué)，核酸的分子生物學(xué)研究核酸的結(jié)構(gòu)及其功能。由于核酸的主要作用是攜帶和傳遞遺傳信息，因此分子遺傳學(xué)（moleculargenetics）是其主要組成部分。由于50年代以來的迅速發(fā)展，該領(lǐng)域已形成了比較完整的理論體系和研究技術(shù)，是目前分子生物學(xué)內(nèi)容最豐富的一個領(lǐng)域。研究內(nèi)容包括核酸/基因組的結(jié)構(gòu)、遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯，核酸存儲的信息修復(fù)與突變，基因表達(dá)調(diào)控和基因工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用等。遺傳信息傳遞的中心法則（centraldogma

6、）是其理論體系的核心。B.蛋白質(zhì)的分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的分子生物學(xué)研究執(zhí)行各種生命功能的主要大分子蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。盡管人類對蛋白質(zhì)的研究比對核酸研究的歷史要長得多，但由于其研究難度較大，與核酸分子生物學(xué)相比發(fā)展較慢。近年來雖然在認(rèn)識蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其與功能關(guān)系方面取得了一些進(jìn)展，但是對其基本規(guī)律的認(rèn)識尚缺乏突破性的進(jìn)展。4. 分子生物學(xué)發(fā)展前景如何？21世紀(jì)是生命科學(xué)世紀(jì)，生物經(jīng)濟(jì)時代，分子生物學(xué)將取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)、功能基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)、信號跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)成為新的熱門領(lǐng)域，將在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域帶來新的變革。5. 社會意義：人類基因組計劃與曼哈頓原子計劃、阿波羅登

7、月計劃并稱為人類科學(xué)史上的三大工程，具有重大科學(xué)意義、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。1）.極大地促進(jìn)生命科學(xué)領(lǐng)域一系列基礎(chǔ)研究的發(fā)展，闡明基因的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系、生命的起源和進(jìn)化、細(xì)胞發(fā)育、生產(chǎn)、分化的分子機(jī)理，疾病發(fā)生的機(jī)理等，為人類自身疾病的診斷和治療提供依據(jù)，為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)帶來翻天覆地的變化；2）.促進(jìn)生命科學(xué)與信息科學(xué)、材料科學(xué)和與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，刺激相關(guān)學(xué)科與技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，帶動起一批新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)；3）.基因組研究中發(fā)展起來的技術(shù)、數(shù)據(jù)庫及生物學(xué)資源，還將推動對農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)（轉(zhuǎn)基因動、植物）、能源、環(huán)境等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，改變?nèi)祟惿鐣a(chǎn)、生活和環(huán)境的面貌，把人類帶入更佳的生存狀態(tài)。 科學(xué)意義

8、：1）.確定人類基因組中約5萬個編碼基因的序列基因在基因組中的物理位置，研究基因的產(chǎn)物及其功能2）.了解轉(zhuǎn)錄和剪接調(diào)控元件的結(jié)構(gòu)和位置，從整個基因組結(jié)構(gòu)的宏觀水平上了解基因轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)3）.從總體上了解染色體結(jié)構(gòu)，了解各種不同序列在形成染色體結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制、基因轉(zhuǎn)錄及表達(dá)調(diào)控中的影響與作用4）.研究空間結(jié)構(gòu)對基因調(diào)節(jié)的作用5）.發(fā)現(xiàn)與DNA復(fù)制、重組等有關(guān)的序列6）.研究DNA突變、重排和染色體斷裂等，了解疾病的分子機(jī)制，為疾病的診斷、預(yù)防和治療提供理論依據(jù)7）.確定人類基因組中轉(zhuǎn)座子，逆轉(zhuǎn)座子和病毒殘余序列，研究其周圍序列的性質(zhì)8）.研究染色體和個體之間的多態(tài)性 6三大理論發(fā)現(xiàn) DNA

9、是遺傳物質(zhì) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 中心法則三大技術(shù)發(fā)明 限制性內(nèi)切酶 載體 逆轉(zhuǎn)錄酶7. 簡述分子生物學(xué)的發(fā)展歷程。 答案： 從1847年施旺和施萊登提出細(xì)胞學(xué)說證明動植物是由細(xì)胞組成的，到今天人們對生物大分子細(xì)胞的化學(xué)組成確有了深刻地認(rèn)識。孟德爾的遺傳規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產(chǎn)生了理性認(rèn)識，而Morgan的基因?qū)W說則進(jìn)一步將“性狀”與“基因”相偶聯(lián)，成為現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基石。隨著核酸化學(xué)研究的進(jìn)展，Watson和Crick又提出了脫氧核糖核酸的雙螺旋模型，為充分揭示遺傳信息的傳遞規(guī)律鋪平了道路。在蛋白質(zhì)化學(xué)方面，繼Sumner在1936年證實酶是蛋白質(zhì)之后，Sanger利用紙電泳及層析技術(shù)于195

10、3年首次闡明胰島素的一級結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了蛋白質(zhì)序列分析的先河。而Kendrew和Perutz利用X射線衍射技術(shù)解析了肌紅蛋白及血紅蛋白的三維結(jié)構(gòu)，論證了這些蛋白質(zhì)在輸送分子氧過程中的特殊作用，成為研究生物大分子空間立體構(gòu)型的先驅(qū)。 20世紀(jì)40年代被認(rèn)為是分子生物學(xué)的孕育時期。1941年，曾在摩爾根實驗室工作過的美國遺傳學(xué)家比德爾同美國生物化學(xué)家塔特姆合作，把生物化學(xué)引進(jìn)了遺傳學(xué)，推導(dǎo)出“一個基因一種酶”的新概念（后來有所修改），40年代中期被普遍承認(rèn)，從而建立了生物化學(xué)、遺傳學(xué)。 有兩項研究成果促進(jìn)了分子生物學(xué)的發(fā)展。一項是由德國移居美國的物理學(xué)家M.德爾布呂克和其同事們在1946年發(fā)現(xiàn)不同種的

11、噬菌體在一定條件下能進(jìn)行基因交換重組。另一項是，19461947年，美國微生物學(xué)家J.萊德伯格同E.L.塔特姆合作，以大腸桿菌為材料，也發(fā)現(xiàn)了基因分離和重組現(xiàn)象。這兩項突破以及他們對噬菌體和大腸桿菌的一些基本研究，對分子生物學(xué)的發(fā)展起了十分重要的作用。 1944年，美國細(xì)菌學(xué)家O.T.埃弗里發(fā)現(xiàn)DNA是不同種的肺炎雙球菌之間的轉(zhuǎn)化因子。第一次證明 DNA攜帶著遺傳信息。這一十分重要的成果卻引起很大爭論，一方面受傳統(tǒng)思想的影響，很多人懷疑他所分離出的DNA不純，可能還是混雜的蛋白質(zhì)在起作用；但是這一成就無疑地也刺激了人們對DNA化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)的研究。 1953年4月25日在英國的自然雜志上刊

12、登了美國的J.D.沃森和英國的F.H.C.克里克在英國劍橋大學(xué)合作的結(jié)果DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型。這一成就后來被譽(yù)為20世紀(jì)以來生物學(xué)方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，也被認(rèn)為是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。 50年代在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析方面也取得了重要成果。英國生物化學(xué)家F.桑格第一次分析出含有51個氨基酸的胰島素的氨基酸順序。這一成果對準(zhǔn)確地研究蛋白質(zhì)本身結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系，以及蛋白質(zhì)的人工合成和蛋白質(zhì)的生物合成都是必要的基礎(chǔ)。到1973年已有300多種蛋白質(zhì)的氨基酸被分析清楚。1977年F.桑格又建立了DNA堿基順序的分析方法并完成了分析174噬菌體DNA的全部約5400個堿基的順序，促進(jìn)了基因調(diào)節(jié)控制的研

13、究。至于蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析，則建立在英國的布口刺格父子及他們的學(xué)生創(chuàng)立并發(fā)展的X射線晶體衍射技術(shù)的基礎(chǔ)上。該實驗室的M.F.佩魯茨自30年代末開始，就系統(tǒng)地研究了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)。 1969年完成了全部64種密碼的破譯。至此，基因控制蛋白質(zhì)合成之謎得到了初步解答。遺傳密碼的破譯，被認(rèn)為是分子遺傳學(xué)發(fā)展史上最輝煌的成果之一。1961年法國細(xì)胞遺傳學(xué)家F.雅各布和J.莫諾德共同合作，提出了乳糖操縱子理論，以后被證實為在原核細(xì)胞中基因控制的普遍方式。美國分子生物學(xué)家H.M.特明和D.巴爾的摩長期從事腫瘤病毒研究的基礎(chǔ)上，于1970年分別獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒和白血病病毒都是RNA病毒。在此基礎(chǔ)上他們發(fā)現(xiàn)

14、了依賴于RNA的DNA聚合酶即反轉(zhuǎn)錄酶。反轉(zhuǎn)錄酶能使RNA鏈上的遺傳密碼反轉(zhuǎn)錄給DNA。這一發(fā)現(xiàn)不僅對某些腫瘤的病因作了分子生物學(xué)的闡明，而且動搖了中心法則的不可逆性，成為中心法則的重要補(bǔ)充。真核細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控機(jī)制要復(fù)雜得多，也是當(dāng)前生物學(xué)家重點(diǎn)探索的問題之一。在此基礎(chǔ)之上，分子生物學(xué)發(fā)展的速度越來越快。8. 二十一世紀(jì)生物學(xué)的新熱點(diǎn)及領(lǐng)域是什么？ 答案： 結(jié)構(gòu)生物學(xué)是當(dāng)前分子生物學(xué)中的一個重要前沿學(xué)科，它是在分子層次上從結(jié)構(gòu)角度特別是從三維結(jié)構(gòu)的角度來研究和闡明當(dāng)前生物學(xué)中各個前沿領(lǐng)域的重要學(xué)科問題，是一個包括生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和計算數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉的，以結(jié)構(gòu)（特別是三維結(jié)構(gòu)）測定為手段，以

15、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究為內(nèi)容，以闡明生物學(xué)功能機(jī)制為目的的前沿學(xué)科。這門學(xué)科的核心內(nèi)容是蛋白質(zhì)及其復(fù)合物、組裝體和由此形成的細(xì)胞各類組分的三維結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和相互作用，以及它們與正常生物學(xué)功能和異常病理現(xiàn)象的關(guān)系。 分子發(fā)育生物學(xué)也是當(dāng)前分子生物學(xué)中的一個重要前沿學(xué)科。 人類基因組計劃，被稱為“21世紀(jì)生命科學(xué)的敲門磚”。“人類基因組計劃”以及“后基因組計劃”的全面展開將進(jìn)入從分子水平闡明生命活動本質(zhì)的輝煌時代。目前正迅速發(fā)展的生物信息學(xué)，被稱為“21世紀(jì)生命科學(xué)迅速發(fā)展的推動力”。尤應(yīng)指出，建立在生物信息基礎(chǔ)上的生物工程制藥產(chǎn)業(yè)，在21世紀(jì)將逐步成為最為重要的新興產(chǎn)業(yè)；從單基因病和多基因病研究現(xiàn)狀可

16、以看出，這兩種疾病的診斷和治療在21世紀(jì)將取得不同程度的重大進(jìn)展；遺傳信息的進(jìn)化將成為分子生物學(xué)的中心內(nèi)容”的觀點(diǎn)認(rèn)為，隨著人類基因組和許多模式生物基因組序列的測定，通過比較研究，人類將在基因組上讀到生物進(jìn)化的歷史，使人類對生物進(jìn)化的認(rèn)識從表面深入到本質(zhì)；研究發(fā)育生物學(xué)的時機(jī)已經(jīng)成熟。在21世紀(jì)，遺傳信息的進(jìn)化研究成果，將成為解決發(fā)育問題的基礎(chǔ)，發(fā)育問題這一難題可望獲得突破性進(jìn)展；在21世紀(jì)，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的趨勢將不斷加劇。基因工程技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因治療技術(shù)等將對21世紀(jì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 當(dāng)前，生命科學(xué)基礎(chǔ)研究中最活躍的前沿主要包括：分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、生態(tài)學(xué)，并由這些活躍的前沿引伸出諸如：基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、人類基因組計劃、后人類基因組計劃、克隆羊、克隆魚、“腦的十年”、生物的多樣性等時髦的名詞和熱門話題。相應(yīng)的應(yīng)用研究或技術(shù)研究也正趨成熟并逐漸普及，如生物工程，即基因工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵工程、酶工程、細(xì)胞工程、胚胎工程等。由于生命科學(xué)與人類生存、人們健康、社會發(fā)展密切相關(guān)，必將成為21世紀(jì)全球關(guān)注的領(lǐng)域。9. 21世紀(jì)是生命科