分子生物學復習題(基本完整版)知識講解

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分子生物學復習題

第一章

1、蛋白質的三維結構稱為構象(conformation)，指的是蛋白質分子中所有原子在三

維空間中的排布，并不涉及共價鍵的斷裂和生成所發(fā)生的變化。

2、維持和穩(wěn)定蛋白質高級結構的因素有共價鍵(二硫鍵)和次級鍵，次級鍵有4種

類型，即離子鍵、氫鍵、疏水性相互作用和范德瓦力。

3、蛋白質的二級結構是指肽鏈中局部肽段的構象，它們是完整肽鏈構象(三級結構)

的結構單元，是蛋白質復雜的立體結構的基礎，因此二級結構也可以稱為構象單元。α螺旋、β折疊是常見的二級結構。

4、一些肽段有形成α螺旋和β折疊兩種構象的可能性(或形成勢)，這類肽段被稱為

兩可肽。

5、兩個或幾個二級結構單元被連接肽段連接起來，進一步組合成有特殊幾何排列

的局域立體結構，稱為超二級結構（介于二、三級結構間）。超二級結構的基本組織形式有αα，βαβ和ββ等3類

6、蛋白質家族(family)：一類蛋白質的一級結構有30％以上同源性，或一級結構

同源性很低，但它們的結構和功能相似，它們也屬于同一家族。例如球蛋白的氨基酸序列相差很大，但屬于同一家族。超家族(superfamily)：有些蛋白質家族之間，一級結構序列的同源性較低，但在許多情況下，它們的結構和功能存在一定的相似性。這表明它們可能存在共同的進化起源。這些蛋白質家族屬于同一超家族。

7、結構域是一個連貫的三維結構，是可互換并且半獨立的功能單位，在真核細胞

中由一個外顯子編碼，由至少40個以上多至200個殘基構成最小、最緊密也

最穩(wěn)定的結構，作為結構和功能單位，會重復出現(xiàn)在同一蛋白質或不同蛋白質中。

8、蛋白質一級結構所提供的信息有哪些？α螺旋、β折疊各自的特點？

第二章

1、DNA是由脫氧核糖核苷酸組成的長鏈多聚物，是遺傳物質。具有下列基本特

性：①具有穩(wěn)定的結構，能進行復制，特定的結構能傳遞給子代；②攜帶生命的遺傳信息，以決定生命的產(chǎn)生、生長和發(fā)育；③能產(chǎn)生遺傳的變異，使進化永不枯竭。

2、DNA鏈的方向總是理解為從5’—P端到3’—OH端。DNA的一級結構實際上就

是DNA分子內堿基的排列順序。

3、DNA是雙螺旋結構：主鏈由脫氧核糖和磷酸基團以3’，5’—磷酸二酯鍵交互連

接構成的，在雙螺旋的外側，堿基在內側，堿基必須配對。一條鏈繞著另一條鏈旋轉、盤繞，一條鏈上的嘌呤與另一條鏈上的嘧啶相互配對，嘌呤與嘧啶以氫鍵保持在一起。

4、雙螺旋DNA熔解成單鏈的現(xiàn)象稱為DNA變性。已經(jīng)變性的DNA在一定條件

下重新恢復雙鏈的過程稱為復性。

5、染色質是以雙鏈DNA為骨架，與組蛋白(histon)、非組蛋白(non-histon)以及少

量的各種RNA等共同組成絲狀結構。在染色質中，DNA和組蛋白的組成非常穩(wěn)定，非組蛋白和RNA隨細胞生理狀態(tài)不同而有變化。

6、常染色質是在細胞間期核內染色體折疊壓縮程度較低，處于伸展狀態(tài)，堿性染

性著色較淺而均勻的那些染色質。主要是單一拷貝和中度重復序列。異染色

質是在細胞間期核內染色質壓縮程度較高，處于凝集狀態(tài)，堿性染料著色較深的部分。

7、核小體是構成真核生物染色質的基本結構單位，是DNA和蛋白質構成的緊密

結構形式。

8、RNA的種類及其各自的特點？

第三章基因和基因組

1、基因被定義為轉錄功能單位，是編碼一種可擴散產(chǎn)物的一段DNA序列，其產(chǎn)

物可以是蛋白質或RNA。一個完整的基因應該由兩部分組成，即編碼區(qū)和調控區(qū)。

2、基因組是一種生物染色體內全部遺傳物質的總和，包括構成基因和基因之間區(qū)

域的所有DNA。所謂總和，還應該指該物種的不同DNA功能區(qū)域在DNA分子上結構分布和排列的情況?；蚪M以及基因一般以DNA的長度和序列表示。

3、病毒基因組的結構特點：

（１）與細菌相比較，病毒的基因組很小，所含遺傳信息量較小，只能編碼少數(shù)的蛋白質。（２）病毒基因組由DNA或RNA組成。核酸的結構可以是單鏈或雙鏈、閉合環(huán)狀或線狀分子。（３）常有基因重疊現(xiàn)象，即同一DNA分子序列可以編碼2種或3種蛋白質分子。

4、細菌基因組的一般特點

1）基因組通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成。但現(xiàn)發(fā)現(xiàn)有越來越多的線形基因組。2）只有一個復制起始點。3）有操縱子的結構。數(shù)個相關（參與一個生化過程）的結構基因串聯(lián)在一起，受同一調控區(qū)調節(jié)，合成多順反子

mRNA。4）編碼蛋白質的結構基因是單拷貝的，但rRNA基因往往是多拷貝的。5）非編碼的DNA所占比例少，類似病毒基因組。6）基因組DNA具有多種調控區(qū)，如復制起始區(qū)、復制終止區(qū)、轉錄啟動子、轉錄終止區(qū)等特殊序列。7）與真核生物類似，具有可移動的DNA序列。

5、真核生物基因組特點

（1）基因組的分子量大。低等真核生物大約107-108bp,而高等真核生物為5×108-1010bp（2）真核生物細胞往往有很多染色體，一般呈線狀。每個染色體DNA有很多復制起始點。（3）細胞核DNA與蛋白質穩(wěn)定地結合成染色質的復雜結構。染色質內除了含有DNA和組蛋白外，還有大量非組蛋白。（4）由于存在核膜，細胞被分隔成細胞核和細胞質，因此，在基因表達中，轉錄和翻譯在時間和空間上是分隔的，不偶聯(lián)的。（５）基因組的大量序列是非編碼序列，有大量重復序列。（6）真核生物的蛋白質基因往往是單拷貝存在，轉錄產(chǎn)物是單順反子mRNA。（7）存在一些可移動的DNA序列。（8）絕大多數(shù)真核生物基因含有內含子，因而基因編碼區(qū)是不連續(xù)的。（9）真核生物基因內部也可能含有大量的重復序列。

6、基因家族：一組功能類似、結構具有同源性的基因稱為基因家族?；蚣易宓?/p>

分類有多種方式?；蚣易甯鞒蓡T在結構上非常類似，具有保守性，如rRNA基因家族，但基因之間的間隔區(qū)可以有很大的長度差異和序列差異。重要的基因家族：rRNA基因家族、5SrRNA基因、組蛋白基因家族、珠蛋白基因家族、生長激素基因家族、超基因。

7、超基因(supergene)是指一組由多基因和單基因組成的更大的基因家族。在高等

真核細胞中，一個基因簇內含有數(shù)百個功能相關的基因，它們可能是由基因

擴增后結構上輕微變化而產(chǎn)生的，這些基因的結構有程度不等的同源性，功能上仍保持原始基因的基本功能，或者進化成具有相關而不同的新功能，這樣的一簇基因稱為超基因家族。有免疫球蛋白超基因家族、核受體超基因家族、細胞因子超基因家族等。

8、在初始轉錄產(chǎn)物hnRNA加工產(chǎn)生成熟的mRNA時，被切除的非編碼序列稱為

內含子(intron)。在成熟的mRNA或蛋白質中存在的序列稱為外顯子(exon)。

基因的不連續(xù)性是真核生物基因所特有的，但不是所有真核生物基因都一定具有這種不連續(xù)性。

9、內含子的功能：(1)含有可閱讀框架(ORF)，內含子的ORF可能編碼酶或蛋白

質，其中包括逆轉錄酶、成熟酶。(2)含有各種剪接信號碼，內含子編碼的成熟酶直接參與內含子本身的剪接功能。(3)對基因表達有影響，內含子對基因表達在多個水平上施加影響。內含子中的增強子序列增加了基因轉錄的起始反應。

10、人類基因組計劃(humangenomicproject，HGP)的總體目標是要完成人類全部

24條染色體3×109bp序列的分析。具體包括：①人類基因組作圖(遺傳學圖譜、物理圖譜)。②對基因組DNA進行切割和克隆。③測定基因組的全部

DNA序列。④基因的鑒定。⑤信息系統(tǒng)的建立、信息的儲存和處理以及相應軟件的開發(fā)。

11、結構基因組學(structualgenomics)以全基因組測序為目標的基因結構研究，闡

述基因組中基因的位置和結構，為基因功能的研究奠定基礎。

12、功能基因組學(functionalgenomics)是利用結構基因組學提供的信息，以大規(guī)模

實驗方法及統(tǒng)計與計算機分析，全面系統(tǒng)地分析全部基因的功能。

13、蛋白質組(proteome)是一個基因組在特定細胞內所表達的蛋白質。對于一種生

物來說，它的基組DNA基本上是恒定的，但蛋白質組是動態(tài)的。也就是不同組織的細胞中蛋白質組是不同的，在同一細胞的不同生長狀態(tài)、病理狀態(tài)下也是不一樣的。蛋白質組只指某一特定時間內的蛋白質集合體。

14、生物信息學是用數(shù)理和信息科學的觀點、理論和方法去研究生命現(xiàn)象，組織

和分析呈指數(shù)增長的生物學數(shù)據(jù)的一門學科。生物信息學位于生物、計算

機、數(shù)學等多個領域的交叉點上，其研究目標是揭示“基因組信息結構的復雜性及遺傳語言的根本規(guī)律”。生物信息學包含了基因組信息學、蛋白質結構模擬和藥物設計等3個組成部分。目前的研究包括下面幾個方面：

①相關信息的收集、儲存、管理與提供。

②新基因的發(fā)現(xiàn)和鑒定。③非編碼區(qū)的信息結構分析。

④大規(guī)?；蚬δ鼙磉_譜的分析。

⑤蛋白質分子空間結構預測、模擬和分子設計。

⑥藥物開發(fā)。

第四章生物大分子的相互作用

1、生物大分子之間特異性地、可逆解離地形成復合物的能力是生命活動的基礎，

這種特異性的、可逆的相互作用被稱為生物分子的識別。

2、參與大分子相互作用的非共價鍵類型(1)疏水性相互作用，(2)范德瓦力，(3)氫

鍵，(4)靜電相互作用。

3、參與蛋白質相互作用的結構域有：BRCT(breastcancersusceptibilitygeneC

terminus)結構域、Lim結構域、SH3結構域、SH2結構域、Bromo結構域、

POZ結構域、WW結構域、錨蛋白重復序列(ankyrinrepeat，ANK)的結構域、PH結構域、環(huán)指結構域(ringfingerdomain)。

4、蛋白質與RNA的識別以“間接讀出”(indirectreadout)機制為主。所有的RNA結

構，包括線狀序列、發(fā)夾、膨泡、內環(huán)、假結、雙螺旋等都可以作為蛋白質專一性識別的靶結構。

5、各種DNA結合蛋白，特別是轉錄因子(transcriptionfactors)都含有與DNA相互

作用的區(qū)域，稱為DNA結合結構域(DNA-bindingdomain)，簡稱結合域。6、對基因進行調節(jié)、控制的蛋白質，如各種普遍性(或基礎)轉錄因子、基因調控

因子，相對于作用于它的靶位點DNA序列而言，廣義地稱為反式作用因子(trans-actingfactors)。

7、鋅指結構蛋白質是自然界中廣泛分布的一類含鋅蛋白質，構成了一個超家族。

鋅指結構家族蛋白，以其形狀和結合鋅的復雜性，特別是鋅指四面體結構，可以分為C2H2，C4和C6等幾種類型。

8、亮氨酸周期重復不在于形成一個疏水面，而在于兩個蛋白質的兩個α螺旋之

間，依靠亮氨酸周期性側鏈交錯相插，螺旋靠攏，在疏水作用之下形成一個穩(wěn)定的非共價結合的拉鏈結構，即所謂的亮氨酸拉鏈(leucinezipper)。

第五章基因工程原理

1、基本概念

（1）基因工程：是用酶學方法，把天然的或人工合成的、同源或異源的DNA片段與具有復制能力的載體分子（如質粒、噬菌體、病毒等）形成重組DNA分子，再導入不具有這種重組分子的宿主細胞內，進行持久而穩(wěn)定的復制、表達，使宿主細胞產(chǎn)生外源DNA或其蛋白質分子。

（2）基因組DNA文庫（P157）：是某一生物體的染色體全部DNA序列被隨機切割成適當大小的片段后，插入到載體內構成的DNA文庫。

（3）cDNA基因文庫（P160）：一群含有重組DNA的細菌，質粒或噬菌體的克隆，來自某細胞類型全部的mRNA。

（4）扣除文庫（P163）：將兩重不同組織來源的mRNA進行比較，用扣除雜交排除相同部分，即共同表達的那部分mRNA，選出剩余有差異的、特異表達的mRNA，構建成cDNA文庫，稱為cDNA扣除文庫。

（5）分子雜交（P171）：指具有一定同源性的兩條核酸單鏈在一定條件下（適宜的溫度和離子強度）可按堿基配對的原則退火形成雙鏈的過程。

（6）PCR技術原理：PCR技術是利用兩種寡核苷酸引物，分別與雙鏈DNA片段的兩端互補，形成DNA聚合酶反應中的模板和引物的關系。

（7）物理圖譜：DNA片段上限制性內切酶酶切位點的圖譜，表示各種限制性內切酶識別位點在DNA序列上的線性排列。

（8）Southern雜交：用于檢測DNA片段混合物中存在特定序列的技術。又稱Southern印跡。檢驗的目的DNA通常用一種或一種以上的限制性內切酶酶切，得到各種特定長度的片段，在凝膠電泳中依長度分成條帶，DNA片段原位地轉移到NC膜或尼龍膜上。然后，膜上的DNA片段與標記的探針DNA進行雜交，已雜交的DNA片段可通過標記的探針進行放射性或顯色反應定位。

（9）Northern雜交（P156）：從真核生物的特定組織或發(fā)育階段的細胞分離出全部RNA或mRNA，用變性凝膠電泳分離后轉移到NC膜上。用變性的探針DNA對NC膜上的RNA進行雜交。從顯影或顯色反應判斷陽性雜交的存在。

（10）亞克?。≒156）：當載體中插入的外源DNA片段太大，難以作某些操作或分析時，需要對該克隆片段作些再切割，將大的DNA片段酶切成較小的片段，然后再與另外的新載體重組，并進行轉化程序，這個過程稱為亞克隆。

2、思考題

（1）、PCR技術原理的是什么？179

答：PCR技術是利用兩種寡核苷酸引物，分別與雙鏈DNA片段的兩端互補，形成DNA聚合酶反應中的模板和引物的關系，這是PCR技術的核心。PCR聚合酶反應體系的一些重要條件包括：模板、一對寡核苷酸引物、4種底物dNTP和TapDNA聚合酶。反應分為3步：雙鏈模板DNA變性、退火和鏈的延伸。

（2）基因工程中工具酶的種類？P141

答：限制性內切酶、DNA連接酶、DNA聚合酶、逆轉錄酶、RNA聚合酶。

（3）DNA聚合酶的特點？P142

答：①需要提供合成模板；

②不能起始新的DNA鏈，必須要有引物提供3'－OH；

③合成的方向都是5'→3';

④除聚合DNA外還有其它功能;

⑤以脫氧核苷酸三磷酸(dNTP)為前體催化合成DNA。

（4）熟悉基因工程的載體的種類和特點？

答：①種類：質粒載體，λ噬菌體載體，M13噬菌體載體，柯斯質粒載體，細菌人工染色體，酵母人工染色體，動物病毒載體

②特點：◆載體DNA是單個復制單元，在宿主細胞內應具有獨立復制能力；

◆分子量盡可能的小，便于細胞中分離純化，離體條件下操作；◆含有多種

限制行內切酶的單一切點；◆載體內有不影響其復制，生長的非必要區(qū)域；

◆具有多種選擇行標記。

（5）基因工程載體的基本要求和特點P142

①基本要求：

◆載體能夠獨立復制,具有復制起點。

◆應具有靈活的克隆位點和方便的篩選標記。

◆應具有很強的啟動子，能為大腸桿菌RNA聚合酶所識別。

◆應具有阻遏子，使啟動子受到控制，只有當誘導時才能進行轉錄。

◆應具有很強的終止子，只轉錄克隆的基因，所產(chǎn)生的mRNA較為穩(wěn)定。

②特點：

1.載體DNA是單個復制單元，在宿主細胞內應具有DNA獨立復制能力；

2.分子量盡可能的小，以便容易從細胞中分離純化，便于離體條件下操作；

3.含有多種限制性內切酶的單一切點。在切點內可以與外源DNA進行連接、重組；

4.載體內有不影響其復制、生長的非必要區(qū)域，在此區(qū)域內可以插入、接受外源DNA，外源DNA與載體分子一起復制、擴增；

5.具有多種選擇性標志，如營養(yǎng)缺陷型、抗藥性、形成噬菌斑的能力、外源性蛋白的產(chǎn)生等，作為區(qū)分重組的轉化子與非重組轉化子的指標。

③基因工程的基本步驟P140

1.目的DNA的獲得；

2.載體的選擇與構建；

3.目的DNA與載體的重組；

4.重組DNA的轉化或轉染等，從而導入宿主細胞；

5.篩選含有重組DNA分子的宿主細胞，獲得克隆。

（6）DNA文庫構建的基本步驟？P158

1.λ載體DNA和雙臂的制備

2.提取大分子DNA和制備大片段

3.載體與外源DNA重組

4.重組DNA的離體包裝

5.重組DNA的轉化

第六章

1、名詞解釋

DNA半保留復制：在DNA復制時，子代雙鏈DNA中，一條鏈來自親代，而另一條鏈是新合成的。

復制叉：復制起始點要形成一個特殊的叉形結構，是復制有關的酶和蛋白質組裝成復合物和新鏈合成的部位。

復制子：從復制起始點到終止點的區(qū)域為一個復制子。

半不連續(xù)復制：在復制叉上發(fā)生一條新鏈為連續(xù)合成，另一條新鏈為不連續(xù)合成的復制機制，稱為半不連續(xù)復制。

前導鏈：在DNA復制時，復制叉上一條連續(xù)合成的鏈。

后滯鏈：在DNA復制時，復制叉上一條不連續(xù)合成的鏈。

岡崎片段：DNA復制時后滯鏈所合成的短片段。

2、思考題

1.DNA復制的特征？P195

答：①核酸生物合成的一般規(guī)則；

②半保留復制；

③以復制子為單位進行；

④復制的起