【考研类试卷】研究生入学考试专业课现代分子生物学-4及答案解析.doc
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1、研究生入学考试专业课现代分子生物学-4 及答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、论述题(总题数:24,分数:100.00)1.简述代谢物对基因表达调控的两种方式。 (分数:4.00)_2.什么是操纵子学说? (分数:4.00)_3.简述乳糖操纵子的调控模型。 (分数:4.00)_4.什么是葡萄糖效应? (分数:4.00)_5.什么是弱化作用? (分数:4.00)_6.简述抗终止子的调控机制。 (分数:4.00)_7.简述反义 RNA 的调控机制。 (分数:4.00)_8.简述原核基因转录后调控的不同方式。 (分数:4.00)_9.基因家族的分类及其主要表达调控模式。 (分数:
2、4.00)_10.何谓外显子,内含子及其结构特点和可变调控? (分数:4.00)_11.DNA 甲基化对基因表达的调控机制。 (分数:4.00)_12.真核生物转录元件组成及其分类。 (分数:4.00)_13.增强子的作用机制。 (分数:4.00)_14.反式作用因子的结构特点及其对基因表达的调控? (分数:4.00)_15.如何确定拟南芥基因组 T-DNA 插入位点。 (分数:4.00)_16.如何确定影响某表型的相关基因? (分数:4.00)_17.如何通过实验的方法分析 CTD 上 S2 和 S5 不同磷酸化模式的功能? (分数:4.00)_18.如何鉴定 activation tagg
3、ing 的转基因植物中是哪个基因的表达上调而导致所观测的表型? (分数:4.00)_19.举例说明蛋白质磷酸化如何影响基因表达。 (分数:4.00)_20.简述组蛋白乙酰化和去乙酰化影响基因转录的机制。 (分数:4.00)_21.简述激素影响基因表达的基本模式。 (分数:5.00)_22.简述分子伴侣的分类及其影响基因表达的机理。 (分数:5.00)_23.癌症已经成为威胁人类健康的主要杀手,根据你所了解的知识,简述癌症为何具有如此大的危害?对于癌症的防治为何如此困难? (分数:5.00)_24.如果你是一家生物技术公司的 CEO 或者负责技术的高层人员,有人向你推荐一种治疗癌症的特效药,寻求
4、与你们公司合作。你将在哪些方面对这种药物进行评价? (分数:5.00)_研究生入学考试专业课现代分子生物学-4 答案解析(总分:100.00,做题时间:90 分钟)一、论述题(总题数:24,分数:100.00)1.简述代谢物对基因表达调控的两种方式。 (分数:4.00)_正确答案:()解析:根据调控机制的不同可分为负转录调控和正转录调控。 在负转录调控系统中,调节基因的产物是阻遏蛋白。阻止基因的转录包括: (1)负控诱导:阻遏蛋白不与效应物结合时基因不转录。 (2)负控阻遏:阻遏蛋白与效应物结合时,基因不转录。 在正转录调控系统中,调节基因的产物是激活蛋白。包括: (1)正控诱导:有效应物时,
5、激活蛋白处于活性状态基因转录。 (2)正控阻遏:有效应物时,激活蛋白处于无活性状态基因不转录。2.什么是操纵子学说? (分数:4.00)_正确答案:()解析:Jacob 和 Monod 通过大量实验及分析提出来的,其内容如下:Z、Y,A 基因产物由同一条多顺反子mRNA 分子所编码,该 mRNA 分子的启动区(P)位于阻遏基因(I)与操纵区(0)之间,不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达。操纵区是 DNA 上的一小段序列(仅为 26bp),是阻遏物的结合位点。当阻遏物与操纵区相结合时,lac mRNA 的转录起始受到抑制;诱导物通过与阻遏物结合,改变其三维构象,使之不能与操纵区相结合,
6、诱发 lac mRNA 的合成。3.简述乳糖操纵子的调控模型。 (分数:4.00)_正确答案:()解析:乳糖操纵子模型中依次排列着启动子、操纵基因和三个结构基因,它们分别编码 -半乳糖苷酶、半乳糖苷透性酶和 -硫半乳糖苷转乙酰基酶三种酶,三个基因受同一个控制成分控制。 当没有乳糖存在时,lac 操纵子处于阻遏状态。阻遏蛋白阻碍 RNA 聚合酶与启动子 P 的结合,阻止启动基因上的 RNA 聚合酶进行转录,这是一种负调节作用。 当有乳糖存在时,乳糖与阻遏蛋白的变构位点结合,使之发生变构而失去活性,因而不能与操纵基因结合,于是 RNA 聚合酶能够进行转录,产生上述三种酶,使大肠杆菌能利用乳糖。 当
7、培养基中有葡萄糖存在,葡萄糖的降解产物能降低细胞内 cAMP 含量,影响 CAP 与启动基因结合,也影响 RNA 聚合酶与启动基因结合,因此,-半乳糖苷酶等三个酶也不能产生。这是一种正调控作用。4.什么是葡萄糖效应? (分数:4.00)_正确答案:()解析:葡萄糖效应是指在有葡萄糖存在的情况下,即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物,与其相对应的操纵子也不会启动,产生出代谢这些糖的酶来,这种葡萄糖的存在阻止了其他糖类的利用的现象,也称为降解物阻抑(catabolite repression)。5.什么是弱化作用? (分数:4.00)_正确答案:()解析:弱化作用(atte
8、nuation)是一种翻译调控机制。在该机制中,核糖体沿着。mRNA 分子的移动的速率决定转录是进行还是终止。在大肠杆菌色氨酸操纵子中,细菌的转录和翻译几乎同步进行,RNA 聚合酶在转录前导序列时,核糖体和相应的 tRNA 紧随其后翻译前导肽。当介质中 Trp 浓度很低时,tRNA-trp 相应短缺,核糖体移至重叠区两个 Trp 密码子时因缺少相应 tRNA-trp 而停滞不前,使 1 区不能和 2 区配对,所以 2 区和 3 区配对,结果不能形成 3-4 区配对的终止子结构,因此 RNA 聚合酶能继续转录下去,操纵子得以表达。当介质中 Trp 浓度高时,核糖体与足量的 tRNA-trp 紧随
9、聚合酶后迅速合成前导肽,并在位于1 区和 2 区之间的终止密码子处停止,不影响 1 区和 2 区的配对,所以 3 区可以和 4 区配对,形成终止子结构,使 RNA 聚合酶在此终止,从而阻止操纵子酶基因的转录和翻译。当所有氨基酸都不足时,核糖体翻译移动的速度就更慢,甚至不能占据 1 的序列,结果有利于 1、2 和 3、4 发夹结构的形成,于是 RNA 聚合酶停止转录。6.简述抗终止子的调控机制。 (分数:4.00)_正确答案:()解析:抗终止子是能够在特定位点阻止转录终止的一类蛋白质。依赖 因子的终止子上游有抗终止信号(靠近 PL 的 nutL,靠近 tR1 的 nutR),在 RNApol 到
10、达终止子之前,抗终止蛋白和 nut 位点的结合,等待RNApol 经过时修饰 RNApol 的构象,拮抗寄主编码的终止蛋白 的活性,使 RNApol 通过那些依赖 的终止子,转录得以继续进行。7.简述反义 RNA 的调控机制。 (分数:4.00)_正确答案:()解析:反义 RNA(anti sense RNA)是指 mRNA 互补的 RNA 分子。这种反义 RNA 通过序列互补与特定的 mRNA结合,从而抑制 mRNA 的翻译。其调控机制有:(1)与前 mRNA 结合,影响 mRNA 的成熟和在胞浆内转运;(2)与相应的靶 RNA 结合从而激活 RNase,加速靶 RNA 的降解;(3)直接与
11、起始密码子 AUG 结合而阻止转录的启动;(4)互补作用于 sD 编码区的反义 RNA 可阻止核糖体在 mRNA 上的移动。8.简述原核基因转录后调控的不同方式。 (分数:4.00)_正确答案:()解析:基因表达的转录调控是生物最经济的调控方式,但转录生成 mRNA 以后,再在翻译或翻译后水平进行“微调”,是对转录调控的补充,它使基因表达的调控更加适应生物本身的需求和外界条件的变化。主要有: (1)mRNA 自身结构元件对翻译起始的调控:起始密码子 AUG 上游的一段非翻译区的结合强度取决于 SD 序列的结构及其与起始密码 AUG 之间的距离,SD 与 AUG 之间距离一般以 410 个核苷酸
12、为佳,9 个是最佳的。mRNA 的二级结构影响核糖体与 mRNA 的结合,从而造成了蛋白质合成效率上的差异。 (2)mRNA 稳定性对转录水平的影响:降解 mRNA 的酶都是 3“-5“外切核酸酶,但 mRNA 的二级结构具有阻遏这些酶的作用。IR(反向重复顺序)的存在可以防止 3“-5“外切核酸酶的降解作用,有利于转录产物的积累。(3)蛋白质的调控作用:有些 mRNA 编码的蛋白质,本身也可以对相应的 mRNA 的翻译过程产生调节作用,这是一种自身翻译调控作用。如,核糖体蛋白质是每个操纵子的调控蛋白质。自体调控物 r-蛋白与 rRNA上结合位点结合的程度比其他 mRNA 上结合位点的程度强,
13、所以当存在游离 rRNA 时,最新合成的 r-蛋白与 rRNA 结合开始装配核糖体,此时没有游离的 r-蛋白与 mRNA 的结合,mRNA 的翻译继续;一旦 rRNA 合成减慢或停止,游离 r-蛋白富集,就能与他们的 mRNA 结合,阻止其继续翻译;只要相对于 rRNA 有多余的r-蛋白,r-蛋白的合成就会被阻止。蛋白质合成的自体调控保证了核糖体蛋白质与 rRNA 在数量上的平衡。(4)反义 RNA 的调节作用:反义 RNA 通过互补的碱基与特定的 mRNA 结合(结合位点通常是 mRNA 上的 SD 序列,起始密码子 AUG 和部分 N 端的密码子)来抑制 mRNA 的翻译。 (5)稀有密码
14、子对翻译的影响:细胞内对应于稀有密码子的 tRNA 较少,不易获得,这样就延长了核糖体在mRNA 上行经的时间,从而降低了翻译的速度;高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻,影响了蛋白质的总量。 (6)重叠基因(overlapping gene)对翻译的影响:正常情况下,色氨酸操纵子 5 个基因产物是等量的,这是由于其相邻两基因之间有重叠现象,翻译出现偶联。偶联翻译可能是保证两个基因产物在数量上相等的重要手段。 (7)翻译的阻遏:在大肠杆菌 RNA 噬菌体 QB 中发现复制酶可以作为翻译阻遏物来调控蛋白质的合成。纯化的复制酶可以和外壳蛋白的翻译起始区结合,阻止了核糖体与起始区的结合,不能重
15、新起始翻译。但已经起始的翻译仍能继续下去,直至完毕。 (8)魔斑核苷酸水平对翻译的影响:魔斑核苷酸是指 pppGpp 分子,当细胞缺乏氨基酸时产生魔斑核苷酸,可在很大范围内做出如抑制核糖体和其他大分子合成的应急反应,活化某些氨基酸操纵子的转录表达,抑制与氨基酸转运无关的系统,活化蛋白水解酶等,以节省或开发能源,以渡过难关。9.基因家族的分类及其主要表达调控模式。 (分数:4.00)_正确答案:()解析:真核细胞中许多相关的基因长按功能成套组合,被称为基因家族。同一家族的成员有时紧密排列在一起,成为一个基因簇;更多时候,分散在同一染色体不同部位,甚至位于不同染色体上,具有各自不同的表达调控模式。
16、 (1)简单多基因家族:如各种 rRNA 和部分 tRNA,通过对转录产物进行特异性酶切而成。 (2)复杂多基因家族:如海胆组蛋白家族,基因家族之间由间隔序列隔开,每个基因能够作为单独的转录单位进行转录。 (3)发育调控的复杂多基因家族:如珠蛋白基因家族。在不同的发育阶段,通过不同的亚基发挥作用。10.何谓外显子,内含子及其结构特点和可变调控? (分数:4.00)_正确答案:()解析:(1)定义:外显子是指真核基因中能够编码蛋白质的序列。内含子则是指存在于原始转录物或基因组 DNA 中,但不存在于成熟 mRNA、rRNA 或 tRNA 中的那部分核苷酸序列。大多数真核基因都是由外显子和内含子两
17、部分交替排列而成的。 (2)结构特点:外显子-内含子连接区有高度保守性和特异性碱基序列。序列分析表明,几乎每个内含子5“端起始的两个碱基都是 GT,而 3“端最后两个碱基总是 AG,由于这两个碱基的高度保守性和广泛性,有人把它称为 GT-AG 法则,即 5“GTAG 3“。 (3)外显子与内含子的可变调控:真核基因的原始转录产物可通过不同的剪接产生不同的 mRNA,翻译成不同的蛋白质;有些基因选择了不同的启动子,或者选择了不同的多聚位点而使原始转录物具有不同的二级结构,产生不同的 mRNA 分子。11.DNA 甲基化对基因表达的调控机制。 (分数:4.00)_正确答案:()解析:DNA 甲基化
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