中南大學(xué)2020-2021學(xué)年第1學(xué)期生物技術(shù)《現(xiàn)代分子生物學(xué)》考試試卷(附答案)

第1頁(yè)共7頁(yè)中南大學(xué)2020—2021學(xué)年第1學(xué)期《現(xiàn)代分子生物學(xué)》考試試卷（A卷）院/系年級(jí)專業(yè)姓名學(xué)號(hào)考生答題須知所有題目答題答案必須做在考點(diǎn)發(fā)給的答題紙上，做在本試題冊(cè)上無(wú)效。請(qǐng)考生務(wù)必在答題紙上寫清題號(hào)。評(píng)卷時(shí)不評(píng)閱本試題冊(cè)，答題如有做在本試題冊(cè)上而影響成績(jī)的，后果由考生自己負(fù)責(zé)。答題時(shí)一律使用藍(lán)、黑色墨水筆或圓珠筆作答（畫圖可用鉛筆），用其它筆答題不給分。答題時(shí)不準(zhǔn)使用涂改液等具有明顯標(biāo)記的涂改用品。單選題（共10題，每題2分，共20分。每題的備選項(xiàng)中，只有一個(gè)最符合題意）1．cDNA文庫(kù)包括該種生物（）。A．某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因B．所有蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因C．所有結(jié)構(gòu)基因D．內(nèi)含子和調(diào)控區(qū)2．乳糖操縱子的安慰誘導(dǎo)物是（）。A．乳糖B．半乳糖C．異構(gòu)乳糖D．異丙基巰基半乳糖苷3．分子排阻色譜分離蛋白質(zhì)是根據(jù)（）。A．蛋白質(zhì)的電荷B．蛋白質(zhì)分子的大小C．蛋白質(zhì)的形狀D．蛋白質(zhì)的特異性4．生物體內(nèi)天然狀態(tài)的DNA幾乎都以（）形式存在。A．B-DNAB．Z-DNAC．A-DNAD．cDNA5．引發(fā)體的組成包括（）。A．在起始位點(diǎn)與DnaG引發(fā)酶相互作用的一個(gè)寡聚酶B．一個(gè)防止DNA降解的單鏈結(jié)合蛋白C．DnaB，n，n′，n′′，DnaC，DnaI和DnaG引發(fā)酶D．DnaB解旋酶，DnaG引發(fā)酶和DNA聚合酶Ⅲ6．原核生物基因轉(zhuǎn)錄終止子在終止點(diǎn)前均有（）。A．回文結(jié)構(gòu)B．發(fā)夾結(jié)構(gòu)C．TATA序列D．多聚T序列E．多聚A序列7．目前在轉(zhuǎn)基因小鼠中常用的基因敲除技術(shù)（geneknockout）的原理是（）。A．反義核苷酸的抑制作用B．離體定向誘變C．轉(zhuǎn)座成分的致突變作用D．同源重組8．染色體上5＇-mCpG修飾對(duì)基因表達(dá)的影響途徑，最佳選擇是（）。A．改變?nèi)旧w的折疊精密度和局部構(gòu)象B．效應(yīng)特異的DNA結(jié)合蛋白，改變調(diào)節(jié)模式C．保護(hù)自身不受外源不相容遺傳物質(zhì)的侵染D．以上所有都對(duì)9．下列敘述正確的是（）。A．癌基因是原癌基因的突變體B．原癌基因是原來(lái)存在于反轉(zhuǎn)錄病毒中的基因C．癌基因可以編碼生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)因子受體，甚至是轉(zhuǎn)錄因子D．原癌基因是癌基因的抑癌基因10．分化程度高的細(xì)胞比分化程度低的細(xì)胞對(duì)于外界因子的反應(yīng)能力（）。A．一樣B．下降C．上升D．前三者都有可能二、填空題（共5題，每題2分，共10分）1．研究蛋白質(zhì)相互作用可以采用______、______、______等方法。2．通常所講的轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的TATAAT及TTGACA區(qū)是指DNA的______上的序列，它們的方向是______。3．蛋白質(zhì)的生物合成中，每增加一個(gè)氨基酸要消耗______個(gè)高能鍵。4．差異基因表達(dá)分析是基因功能研究最重要的組成部分，目前已發(fā)展了多種基因表達(dá)分析技術(shù)，最為常用的包括_________、_________、_________、_________還有_________。5．蛋白質(zhì)組學(xué)研究某一物種、個(gè)體、器官、組織或細(xì)胞在特定條件、特定時(shí)間所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)圖譜。通常采用______方法將蛋白質(zhì)分離，然后采用______技術(shù)進(jìn)行鑒定。三、是非題（共5題，每題2分，共10分。正確的用T表示，錯(cuò)誤的用F表示）1．許多蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)是由其分子伴侶決定的。（）2．組蛋白上某些特定的氨基酸殘基上的修飾作用（乙?；⒓谆土姿峄┛梢越档徒M蛋白所攜帶的正電荷。（）3．無(wú)義突變是指突變后對(duì)性狀或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)動(dòng)能不發(fā)生明顯變化的無(wú)意義突變。（）4．所有高等真核生物的啟動(dòng)子中都有TATA盒。（）5．哺乳動(dòng)物某一類型細(xì)胞中，只有大約10％的mRNA是該類型細(xì)胞所特有的，這類基因稱為持家基因。（）。四、簡(jiǎn)答題（共5題，每題6分，共30分）1．舉例說(shuō)明什么是C值悖論。2．什么是cDNA文庫(kù)？同基因組文庫(kù)有何差別？3．何為安慰誘導(dǎo)物（gratuitousinducer），你知道有些什么安慰誘導(dǎo)物？應(yīng)用安慰誘導(dǎo)物進(jìn)行試驗(yàn)比應(yīng)用真正的誘導(dǎo)物有什么好處？4．為什么半乳糖操縱子需要兩個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)？5．以E.coli為例說(shuō)明原核生物基因組結(jié)構(gòu)及基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)的特點(diǎn)，并簡(jiǎn)述這些特點(diǎn)對(duì)原核生物適應(yīng)生存環(huán)境的意義。五、論述題（共2題，每題15分，共30分）1．說(shuō)出PCR的原理、PCR實(shí)驗(yàn)反應(yīng)體系的組成成分和基本反應(yīng)步驟。2．試說(shuō)明真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因轉(zhuǎn)錄，翻譯及DNA的空間結(jié)構(gòu)方面存在的主要差異，表現(xiàn)在哪些方面？ 中南大學(xué)2020—2021學(xué)年第1學(xué)期《現(xiàn)代分子生物學(xué)》考試試卷（A卷）標(biāo)準(zhǔn)答案單選題（共10題，每題2分，共20分。每題的備選項(xiàng)中，只有一個(gè)最符合題意）12345678910ADBAAADCAB二、填空題（共5題，每題2分，共10分）1．酵母雙雜交；免疫共沉淀；噬菌體展示2．啟動(dòng)子；5＇→3＇3．44．差異顯示PCR；代表性差異分析；抑制消減雜交；基因芯片；基因表達(dá)系列分析5．雙向電泳；質(zhì)譜三、是非題（共5題，每題2分，共10分。正確的用T表示，錯(cuò)誤的用F表示）12345FTFFF四、簡(jiǎn)答題（共5題，每題6分，共30分）1．C值即一種生物的單倍體基因組的DNA總量。它是每一種活生物的一個(gè)性質(zhì)。C值悖論指物種的C值與生物結(jié)構(gòu)或組成的復(fù)雜性或生物在進(jìn)化上所處地位的高低不一致的現(xiàn)象，C值與其進(jìn)化復(fù)雜性之間無(wú)嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系?；蚪M中編碼序列的選擇壓力大，而真核生物中不編碼蛋白的序列很多，發(fā)生變異的概率增加，因此基因組大小會(huì)出現(xiàn)很大的變化，在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，基因組的大小不能完全代表生物進(jìn)化程度。舉例如下：①人類和兩棲類有非常接近的C值，表明并非越高等的生物遺傳復(fù)雜性越高。②兩棲類生物中最小的基因組不足，，最大的則達(dá)，家蠅和果蠅，二者的C值相差近6倍。則表明表現(xiàn)復(fù)雜度沒(méi)有明顯變化的一定物種中，C值卻有很大變化。2．（1）cDNA文庫(kù)cDNA文庫(kù)是指含一種生物體所有基因編碼的cDNA分子的克隆群。以mRNA為模板，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄酶催化，在體外反轉(zhuǎn)錄成cDNA，與適當(dāng)?shù)妮d體（常用噬菌體或質(zhì)粒載體）連接后轉(zhuǎn)化受體菌，則每個(gè)細(xì)菌含有一段cDNA，并能繁殖擴(kuò)增，這樣包含著細(xì)胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合稱為該組織細(xì)胞的cDNA文庫(kù)。（2）基因組文庫(kù)與cDNA文庫(kù)的差別①基因組文庫(kù)中包含了所有的基因，而cDNA文庫(kù)只包含表達(dá)的基因，缺乏內(nèi)元和調(diào)節(jié)序列，因此在研究基因結(jié)構(gòu)時(shí)沒(méi)有多大用處。②基因組文庫(kù)由于含有不表達(dá)序列，因此比cDNA文庫(kù)大。③cDNA文庫(kù)比基因組DNA文庫(kù)小得多，能夠比較容易從中篩選克隆得到細(xì)胞特異表達(dá)的基因。④從不同細(xì)胞類型制備的cDNA文庫(kù)包含一些共同序列和獨(dú)特序列，可用于分離差別表達(dá)的基因；基因組文庫(kù)則不能。⑤cDNA文庫(kù)代表了mRNA的來(lái)源，其中一些特定的轉(zhuǎn)錄本豐富而另一些很少，所以存在豐度的差別；而基因組文庫(kù)在理論上均等地代表了所有基因序列。⑥mRNA在不同的組織之間存在豐度的差異，因此cDNA文庫(kù)的在構(gòu)建時(shí)對(duì)于mRNA含量較少的就比較困難，而基因組文庫(kù)不存在這樣的問(wèn)題。⑦對(duì)真核細(xì)胞來(lái)說(shuō)，從基因組DNA文庫(kù)獲得的基因與從cDNA文庫(kù)獲得的不同，基因組DNA文庫(kù)所含的是帶有內(nèi)含子和外顯子的基因組基因，而從cDNA文庫(kù)中獲得的是已經(jīng)過(guò)剪接、去除了內(nèi)含子的cDNA。3．（1）安慰誘導(dǎo)物定義安慰誘導(dǎo)物是指一種與天然誘導(dǎo)物結(jié)構(gòu)相似的化合物與轉(zhuǎn)錄中實(shí)際誘導(dǎo)物相似，但不是該誘導(dǎo)酶的底物。（2）我知道的安慰誘導(dǎo)物①含硫的乳糖類似物-異丙基巰基半乳糖苷（IPTG）。②巰甲基半乳糖苷（TMG）。③在酶的活性分析中，常用顯色底物O-硝基半乳糖苷（ONPG）。（3）應(yīng)用安慰誘導(dǎo)物進(jìn)行試驗(yàn)比應(yīng)用真正的誘導(dǎo)物的好處①真正的誘導(dǎo)物乳糖會(huì)被誘導(dǎo)合成的β-半乳糖苷酶所催化降解，從而使其濃度發(fā)生變化。②而安慰誘導(dǎo)物由于本身不被降解所以濃度不會(huì)發(fā)生變化，可以持續(xù)的誘導(dǎo)基因表達(dá)。4．半乳糖操縱子需要兩個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)與半乳糖在細(xì)胞代謝中的雙重功能有關(guān)。（1）半乳糖不僅可以作為唯一碳源供細(xì)胞生長(zhǎng)，而且與之相關(guān)的物質(zhì)——尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大腸桿菌細(xì)胞壁合成的前體。（2）生長(zhǎng)過(guò)程中細(xì)胞必須隨時(shí)合成差向異構(gòu)酶，以保證尿苷二磷酸的供應(yīng)。（3）在沒(méi)有外源半乳糖的情況下，細(xì)胞通過(guò)半乳糖差向異構(gòu)酶（galE產(chǎn)物）的作用由UDP-葡萄糖合成UDPgal。因?yàn)楹铣杉?xì)胞壁過(guò)程中對(duì)異構(gòu)酶的需要量很小，本底水平的組成型合成就能夠滿足生理需要。（4）galmRNA組成型合成水平已高于1ac操縱子所合成的lacrnRNA水平，顯然這部分mRNA是在沒(méi)有半乳糖的情況下合成的。（5）如果只有S1一個(gè)啟動(dòng)子，那么由于這個(gè)啟動(dòng)子的活性依賴于cAMP-CRP，當(dāng)培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時(shí)就不能合成異構(gòu)酶。當(dāng)加入唯一的啟動(dòng)子是S2時(shí)，那么，即使在有葡萄糖存在的情況下，半乳糖也將使操縱子處于充分誘導(dǎo)狀態(tài)。（6）無(wú)論從必要性或經(jīng)濟(jì)性方面考慮，都需要一個(gè)不依賴于cAMP-CRP的啟動(dòng)子（S2）進(jìn)行本底水平的組成型合成，以及一個(gè)依賴于cAMP-CRP的啟動(dòng)子（S1）對(duì)高水平合成進(jìn)行調(diào)節(jié)。只有在S2活性完全被cAMP-CRP控制時(shí)，調(diào)控作用才是有效的。5．基因組是指一個(gè)細(xì)胞或者生物體所攜帶的一套完整的單倍體序列，包括全套基因和間隔序列。（1）原核生物基因組結(jié)構(gòu)、基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)的特點(diǎn)①染色體數(shù)量少，一般只有一個(gè)染色體，即只有一個(gè)核酸分子（DNA或RNA）組成的，呈環(huán)狀或線性。②功能相關(guān)的基因大多以操縱子形式出現(xiàn)，操縱子是細(xì)菌的基因表達(dá)和調(diào)控的一個(gè)完整單位，包括結(jié)構(gòu)基因、調(diào)控基因和被調(diào)控基因產(chǎn)物所識(shí)別的DNA調(diào)控元件如啟動(dòng)子等，如大腸桿菌的乳糖操縱子等。③基因組小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。基因組內(nèi)含有數(shù)百個(gè)至數(shù)千個(gè)基因?；蚪M內(nèi)核苷酸大多數(shù)是編碼的，蛋白質(zhì)基因通常以單拷貝的形式存在。一般而言，為蛋白質(zhì)編碼的核苷酸順序是連續(xù)的，中間不被非編碼順序打斷。例如，大腸桿菌基因組共有bp，全序列中87.8％編碼蛋白質(zhì)，0.8％編碼穩(wěn)定RNA，0.7％是沒(méi)有功能的重復(fù)序列，其余11％是調(diào)節(jié)序列或具有其他功能。④無(wú)細(xì)胞核，基因轉(zhuǎn)錄翻譯無(wú)空間時(shí)間差異，是偶聯(lián)在一起的。⑤基因的編碼序列是連續(xù)的，存在重疊基因。（2）這些特點(diǎn)對(duì)原核生物適應(yīng)生存環(huán)境的意義①原核生物一般為自由生活的單細(xì)胞，只要環(huán)境條件合適，養(yǎng)料供應(yīng)充分，它們就能無(wú)限生長(zhǎng)、分裂。因此原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個(gè)特定的環(huán)境中為細(xì)胞創(chuàng)造高速生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，或使細(xì)胞在受到損傷時(shí)盡快得到修復(fù)②原核生物主要是通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控，以開(kāi)啟或關(guān)閉某些基因的表達(dá)來(lái)適應(yīng)環(huán)境條件，其中主要是營(yíng)養(yǎng)水平的變化。③環(huán)境因子是調(diào)控的誘導(dǎo)物，群體中每個(gè)細(xì)胞對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)都是直接和基本一致的。原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程幾乎發(fā)生在同一時(shí)間間隔內(nèi)，轉(zhuǎn)錄與翻譯相偶聯(lián)，所以翻譯有時(shí)可以直接對(duì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生影響。④影響過(guò)程所經(jīng)歷只需數(shù)分鐘，同時(shí)由于大多數(shù)原核生物的mRNA在幾分鐘內(nèi)就受到酶的影響而降解，因此就消除了外環(huán)境突然變化后所造成的不必要的蛋白質(zhì)的合成，與真核生物相比，原核生物個(gè)體小，受外界環(huán)境影響大，要求及時(shí)調(diào)控基因表達(dá)以適應(yīng)生存環(huán)境。⑤操縱子是原核生物基因表達(dá)的基本單位，操縱子的存在，使原核生物對(duì)自身基因表達(dá)調(diào)控達(dá)到最有效、最有利、最靈活、最經(jīng)濟(jì)，使原核生物的生命與環(huán)境達(dá)到最大的協(xié)調(diào)。五、論述題（共2題，每題15分，共30分）1．（1）PCR技術(shù)的原理根據(jù)堿基配對(duì)原理，在DNA聚合酶作用下，以單鏈DNA為模板，借助一小段雙鏈DNA來(lái)啟動(dòng)合成，通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)人工合成的寡核苷酸引物與單鏈DNA模板中的一段互補(bǔ)序列結(jié)合，形成部分雙鏈。在適宜的溫度和環(huán)境下，DNA聚合酶將脫氧單核苷酸加到引物3′—OH末端，并以此為起始點(diǎn)，沿模板5′→3′方向延伸，合成一條新的DNA互補(bǔ)鏈。（2）PCR實(shí)驗(yàn)反應(yīng)體系的基本組成成分模板DNA、特異性引物、耐熱性的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）、四種dNTP及含有Mg2＋的緩沖液。（3）PCR的基本反應(yīng)步驟①解鏈，即DNA變性。通過(guò)加熱至95℃使模板DNA完全變性為單鏈，同時(shí)引物自身和引物之間存在的局部雙鏈也得以消除。②退火，即DNA復(fù)性。模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，將反應(yīng)溫度下降至適宜溫度，使兩種引物分別與各自的單鏈模板DNA結(jié)合。③引物的延伸，即DNA新生鏈的合成。將溫度升至72℃，耐熱性的DNA聚合酶以dNTP為原料，靶序列為模板，按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈。上述三個(gè)步驟為一次反應(yīng)循環(huán)，新合成的DNA分子又作為下一輪反應(yīng)的模板。重復(fù)多次反應(yīng)循環(huán)（一般25～30次）后，可使目的DNA片段的拷貝數(shù)擴(kuò)增100萬(wàn)倍以上。2．（1）真核生物與原核生物在基因轉(zhuǎn)錄上的差異①高等真核細(xì)胞DNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，真核細(xì)胞中有一部分有幾個(gè)或幾十個(gè)堿基組成的DNA序列，在基因組中重復(fù)上百次甚至數(shù)百萬(wàn)次。另外，真核細(xì)胞的基因組中還存在不被翻譯的內(nèi)含子。②在原核生物中，轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)都很小，大都位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游不遠(yuǎn)處，調(diào)控蛋白到調(diào)節(jié)位點(diǎn)上可直接促進(jìn)或抑制RNA聚合酶對(duì)它的結(jié)合。在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)則大得多，它們可能遠(yuǎn)離核心啟動(dòng)子達(dá)幾百甚至上千堿基對(duì)。雖然這些調(diào)節(jié)區(qū)也能與蛋白質(zhì)結(jié)合，但并不是直接影響啟動(dòng)子區(qū)對(duì)RNA聚合酶的接受程度，而是通過(guò)改變整個(gè)所控制基因5＇上游區(qū)DNA構(gòu)型來(lái)影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。（2）真核生物與