分子生物學習題與答案

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

2、發(fā)展歷程。8. 二十一世紀生物學的新熱點及領域是什么9. 21 世紀是生命科學的世紀。20 世紀后葉分子生物學的突破性成就，使生命科學在自然科學中的位置起了革命性的變化。試闡述分子生物學研究領域的三大基本原則，三大支撐學科和研究的三大主要領域答案：一、名詞解釋1. 分子生物學：分子生物學就是研究生物大分子之間相互關(guān)系和作用的一門學科， 而生物大分子主要是指基因和蛋白質(zhì)兩大類；分子生物學以遺傳學、生物化學、 細胞生物學等學科為基礎，從分子水平上對生物體的多種生命現(xiàn)象進行研究。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，基因表達與調(diào)控，DNA組技術(shù)三、是非題四

3、、簡答題1. 分子生物學的概念是什么答案：有人把它定義得很廣：從分子的形式來研究生物現(xiàn)象的學科。但是這個定義使分子生物學難以和生物化學區(qū)分開來。另一個定義要嚴格一些，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)代分子生物學的含義和包括的研究范圍是怎么理解的分子生物學是從分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學科，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胞信息傳遞中的作用為研究對象，是當前生命科學中發(fā)展最快并正在與其它學科廣泛交叉與滲透的重要前沿領域。狹義：偏重于核酸的分子生物學，主要研究基因或 DNA勺復制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)

4、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。分子生物學的發(fā)展為人類認識生命現(xiàn)象帶來了前所未有的機會，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理的闡明，從而為利用和改造生物奠定理論基礎和提供新的手段。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胞內(nèi)、細胞間通訊過程中發(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藏各種信息，并且具有復雜的空間結(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個體精

5、確的生長發(fā)育和代謝調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。闡明這些復雜的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是分子生物學的主要任務。3. 分子生物學主要包含以下三部分研究內(nèi)容：A.核酸的分子生物學，核酸的分子生物學研究核酸的結(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(moleculargenetics )是其主要組成部分。由于50 年代以來的迅速發(fā)展，該領域已形成了比較完整的理論體系和研究技術(shù)，是目前分子生物學內(nèi)容最豐富的一個領域。研究內(nèi)容包括核酸/ 基因組的結(jié)構(gòu)、遺傳信息的復制、 轉(zhuǎn)錄與翻譯，核酸存儲的信息修復與突變，基因表達調(diào)控和基因工程技術(shù)的發(fā)展和應用等。遺傳信息傳遞的中心法則( centraldog

6、ma ) 是其理論體系的核心。B. 蛋白質(zhì)的分子生物學蛋白質(zhì)的分子生物學研究執(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，與核酸分子生物學相比發(fā)展較慢。近年來雖然在認識蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其與功能關(guān)系方面取得了一些進展，但是對其基本規(guī)律的認識尚缺乏突破性的進展。4. 分子生物學發(fā)展前景如何21 世紀是生命科學世紀，生物經(jīng)濟時代，分子生物學將取得突飛猛進的發(fā)展，結(jié)構(gòu)基因組學、功能基因組學、蛋白質(zhì)組學、生物信息學、信號跨膜轉(zhuǎn)導成為新的熱門領域，將在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生領域帶來新的變革。5. 社會意義：人類基因組計劃與曼哈頓原子計

7、劃、阿波羅登月計劃并稱為人類科學史上的三大工程，具有重大科學意義、經(jīng)濟效益和社會效益。1) . 極大地促進生命科學領域一系列基礎研究的發(fā)展，闡明基因的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系、生命的起源和進化、細胞發(fā)育、生產(chǎn)、分化的分子機理，疾病發(fā)生的機理等，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) . 促進生命科學與信息科學、材料科學和與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，刺激相關(guān)學科與技術(shù)領域的發(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

8、佳的生存狀態(tài)?？茖W意義：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復制、基因轉(zhuǎn)錄及表達調(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制、重組等有關(guān)的序列6) .研究DN頗變、重排和染色體斷裂等，了解疾病的分子機制，為疾病的 診斷、預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

9、究染色體和個體之間的多態(tài)性6三大理論發(fā)現(xiàn)DNA 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. 簡述分子生物學的發(fā)展歷程。答案：從 1847 年施旺和施萊登提出細胞學說證明動植物是由細胞組成的， 到今天人們對生物大分子細胞的化學組成確有了深刻地認識。 孟德爾的遺傳規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產(chǎn)生了理性認識，而Morgan的基因?qū)W說則進一步將“性狀”與“基因”相偶聯(lián)，成為現(xiàn)代遺傳學的奠基石。隨著核酸化學研究的進展，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)化學方面，繼Sumner在1936年證實酶是蛋

10、白質(zhì)之后， Sanger 利用紙電泳及層析技術(shù)于1953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 40 年代被認為是分子生物學的孕育時期。1941 年，曾在摩爾根實驗室工作過的美國遺傳學家比德爾同美國生物化學家塔特姆合作，把生物化學引進了遺傳學，推導出“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，從而建立了生物化學、遺傳學。有兩項研究成果促進了分子生物學的發(fā)展。一項是由德

11、國移居美國的物理學家M.德爾布呂克和其同事們在1946年發(fā)現(xiàn)不同種的噬菌體在一定條件下能進行 基因交換重組。另一項是，19461947年，美國微生物學家J.萊德伯格同.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，對分子生物學的發(fā)展起了十分重要的作用。1944年，美國細菌學家.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 DNAf

12、c學組成和晶體結(jié)構(gòu) 的研究。1953 年 4 月 25 日在英國的自然雜志上刊登了美國的. 沃森和英國的克里克在英國劍橋大學合作的結(jié)果 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型。這一成就后來被譽為 20 世紀以來生物學方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，也被認為是分子生物學誕生的標志。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。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 DNAg基順序的分析方法并完成了分

13、析小x 174噬菌體DNA勺全部約 5400 個堿基的順序，促進了基因調(diào)節(jié)控制的研究。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生創(chuàng)立并發(fā)展的X射線晶體衍射技術(shù)的基礎上。該實驗室的. 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，被認為是分子遺傳學發(fā)展史上最輝煌的成果之一。1961 年法國細胞遺傳學家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胞中基因控制的普遍方式。美國分子生物學家. 特明和D.巴爾的摩長期從事月中瘤病毒研究的基礎

14、上，于1970年分別獨立地發(fā)現(xiàn)雞肉瘤病毒和白血病病毒都是 RNA病毒。在此基礎上他們發(fā)現(xiàn)了依賴于RNA的DNA聚合酶即反轉(zhuǎn)錄酶。反轉(zhuǎn)錄酶能使 RNAS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充。真核細胞內(nèi)的調(diào)控機制要復雜得多，也是當前生物學家重點探索的問題之一。在此基礎之上，分子生物學發(fā)展的速度越來越快。8. 二十一世紀生物學的新熱點及領域是什么 答案： 結(jié)構(gòu)生物學是當前分子生物學中的一個重要前沿學科，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前生物學中各個前沿領域的重要學科問題，是一

15、個包括生物學、物理學、化學和計算數(shù)學等多學科交叉的，以結(jié)構(gòu)（特別是三維結(jié)構(gòu)）測定為手段，以結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究為內(nèi)容，以闡明生物學功能機制為目的的前沿學科。這門學科的核心內(nèi)容是蛋白質(zhì)及其復合物、組裝體和由此形成的細胞各類組分的三維結(jié)構(gòu)、運動和相互作用，以及它們與正常生物學功能和異常病理現(xiàn)象的關(guān)系。分子發(fā)育生物學也是當前分子生物學中的一個重要前沿學科。人類基因組計劃，被稱為“21 世紀生命科學的敲門磚”。 “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，被稱為“21 世紀生命科學迅速發(fā)展的推動力” 。 尤應指出，建立在生物信

16、息基礎上的生物工程制藥產(chǎn)業(yè)，在 21 世紀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)狀可以看出，這兩種疾病的診斷和治療在21 世紀將取得不同程度的重大進展；遺傳信息的進化將成為分子生物學的中心內(nèi)容”的觀點認為，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化的歷史，使人類對生物進化的認識從表面深入到本質(zhì)；研究發(fā)育生物學的時機已經(jīng)成熟。在 21 世紀，遺傳信息的進化研究成果，將成為解決發(fā)育問題的基礎，發(fā)育問題這一難題可望獲得突破性進展；在21 世紀，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的趨勢將不斷加劇?；蚬こ碳夹g(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因治療技術(shù)等將對21 世紀的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠的影響。當前，生命科學基礎研究中最活躍的前沿主要包括：分子生物學、細胞生物學、神經(jīng)生物學、生態(tài)學，并由這些活躍的前沿引伸出諸如：基因組學、蛋白質(zhì)組學、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。相應的應用研究或技術(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、細胞工程、胚胎工程等。由于生命科學與人類生存、人們健康、社會發(fā)展密切相關(guān)，必將成為 21 世紀全球關(guān)注的領域。9. 21 世紀是生命科