[考研类试卷]1998年中国科学院硕士分子遗传学真题试卷及答案与解析.doc

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1、1998年中国科学院硕士分子遗传学真题试卷及答案与解析 一、名词解释 1 codon; anticodon 2 B-form DNA; Z-form DNA 3 centromere; telomere 4 TATA box; CAAT box 5 gene family; gene cluster 6 primer; probe 7 missense mutation; synonymous mutation 8 isoschizomer, isocandamer 9 cosmid; phagemid 10 leucine zipper; zinc finger 11 operator; o

2、peron 12 repressor; supressor 13 repressor; supressor 14 attB; attP 15 RecA； LexA 16 Okazaki fragments; Shine-Dalgarno(S-D)sequence 二、简答题 17 何谓依赖于 DNA的 DNA聚合酶 ?何谓依赖于 RNA的 DNA聚合酶 ?各举出一 例说明其在分子生物学实验中的应用。 18 请说明三种最主要的真核生物核基因转录的前体 mRNA的转录后修饰加工与涉及到的最主要酶类或作用因子。 19 真核生物中有三种依赖于 DNA的 RNA聚合酶，即 RNA聚合酶 、 RNA聚合酶

3、 与 RNA聚合酶 。其中， RNA聚合酶 主要负责 tRNA及 5S小分子 rRNA的合成。然而， 5.8S小分子 rRNA的合成却是由合成 18S、 28S大分子 rRNA的RNA聚合酶 完成的。为什么 ? 20 基因表达调控可以发生在诸如转录、翻译等许多不同的层次上。请简要说明发生在 DNA水平 上的基因表达调控方式。 21 真核生物中有些核基因的转录前体可以通过不同的拼接方式 (differential splicing)形成不同的蛋白质合成模板，从而指导合成不同的蛋白质产物。试解释这一现象的生物学意义。 22 何谓细菌的严紧型反应 (stringent response)?是如何产生

4、的 ? 23 某种细菌可以利用乙酰辅酶 A作为底物在一种酶的作用下合成一种十分重要的聚合物。拟通过高等植物基因工程大量生产这种聚合物。现已克隆了编码催化该聚合物生成的酶的基因，并使该基因处在一个组成型强启动子的控 制下，转化并整合到高等植物基因组中。对转基因植物的分析发现，所需的聚合物含量极低，而且还影响到转基因植物的正常生长发育。请分析产生这一结果的可能原因，并设计实验加以改进。 1998年中国科学院硕士分子遗传学真题试卷答案与解析 一、名词解释 1 【正确答案】 codon：密码子。 mRNA或 DNA上代表氨基酸或蛋白质合成或终止信号的三联体核苷酸。 anticodon：反密码子。在 t

5、RNA三叶草结构中， 3个碱基形成反密码子，在核糖体上进行蛋白质合成时，反密码子与 mRNA上相应的密码子对应。正是由于 tRNA的反密码子按一定规则与 mRNA密码子相对应，从而把特定的密码子转译为特定的氨基酸。 2 【正确答案】 B-form DNA： B型 DNA。为右手双股螺旋 DNA。每圈螺旋 10个碱基对，螺旋扭角为 36，螺距 34 ，每个碱基对的螺旋上升值为 3.4 ，碱基倾角 -2，碱基平面基本上与螺旋轴垂直，螺旋轴穿过碱基对，大沟宽而深，小沟窄而略浅。 Z-form DNA： Z型 DNA。为左手双股螺旋 DNA。每圈螺旋 12个碱基，螺旋扭角为 -51(G -C)和 -9

6、(C -G)，螺距 46 ，每个碱基对的螺旋上升值为3.5 (G-C)和 4.1 (C-G)，碱基倾角 9，即碱基平面不与螺旋垂直。螺旋轴不穿过碱基对，而是位于小沟中，大沟已不复存在，小沟狭而深，两条链上的磷酸基隔着狭窄的小沟面对面。在 B型 DNA中，苷键的构象都是反式。而在 Z型 DNA中，嘧啶核苷酸中的苷键为反式取向，嘌呤核苷酸的苷键为顺式取向。 3 【正确答案】 centromere：着丝粒。每一条染色体都有一个透明的缢缩区，是纺缍丝着生处，叫着丝粒。它是控制染色体运动的结构。在细胞分裂中期，当染色体其他部分高度收缩时，着丝粒因不收缩或收缩甚少，因而清楚可见，呈 透明缢缩状构造。 te

7、lomere：端粒。是指染色体的自然末端，不一定有明确的形态特征，只对染色体起到封口作用，使 DNA序列终止。 4 【正确答案】 TATA box：通过对大量的启动子进行分子遗传学分析，发现蛋白质基因启动子的一般模式：大多数启动子在 -25附近都有一个 TATA框。 TATA框又称 Hogness框或 Goldberg-Hogness，其一致序列为 TATA A/TAA/T，基本上都由A.T碱基组组成，只在很少的启动子中有 G.C碱基对的存在。 CAAT box：大多数启动子在 -75附 近处有一个 CAAT框，其一致序列为GG(C/T)CAATCT。虽然名为 CAAT框，但其中头两个 G的重

8、要性并不亚于 CAAT部分。如果缺失这两个 G，则兔子的 -珠蛋白基因的 CAAT框变为TTCCAATCT，其转录只有原来的 12%，该框中其他碱基的缺失也导致转录效率的急剧降低，这就说明， CAAT、框可能控制着转录起始的频率。 5 【正确答案】 gene family：基因家族。真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的一组基因称为基因家族。 gene cluster：基因簇。生物 体为了适应不同的环境条件而由同一祖先基因演化出来的基因家族，彼此靠近成串地排列在一起形成一个基因簇。 6 【正确答案】 primer：引物。在 DNA复制过程中，任何一种 DNA聚合酶都

9、不能从头起始合成一条新的 DNA链，而必须有一段引物 (primer)。迄今为止人们所发现的引物大多数为一段 RNA，其长度和序列随着基因组的种类而异。在大多数情况下为 1 10个核苷酸。引物与典型的 RNA不同，它们在合成以后并不与模板分离，而是以氢键与模板结合。这种引物是由一种性质独特的 RNA聚合酶 引发酶 (primase)所合 成。而在 PCR反应中，引物是指一段短的 DNA序列，它可与DNA分子一条链或 RNA分子配对结合，因其 3端有一游离的羟基 3-OH，所以在DNA聚合酶 (或逆转录酶 )作用下可延伸。 probe：探针。是一种标记的可以用检测目的基因的 RNA或 DNA分子

10、，并且它们只能同目的基因特定序列进行碱基配对。它们同目的基因杂交之后，可以通过放射自显影或其他技术检测出来，从而达到分离或检测的目的。 7 【正确答案】 missense mutation：错义突变。是指碱基序列的改变引起了产物氨基酸序列的改变。 synonymous mutation：同义突变。是指没有改变氨基酸序列的密码子变化，显然这是与密码子的简并性相关的。 8 【正确答案】 isoschizomer：同裂酶。有一些来源不同的限制酶识别的是同样的核苷酸序列，这类酶特称为同裂酶。同裂酶产生同样的切割，形成同样的末端。例如限制酶 Hpa 和 Msp 是一对同裂酶，共同的靶子序列是 CCGG。

11、 isocandamer：同尾酶。是指一类来源虽然各异，识别的靶子序列也各不相同，但都产生出相同的黏性末端的限制酶。 9 【正确答案】 eosmid： 黏粒。 “cosmid一词是由英文 “cos site-earrying plasmid”缩写而成的，其原意是指带有黏性末端位点 (cos)的质粒。因此我们说，所谓黏粒，乃是一类由人工构建的含有 DNA的 cos序列和质粒复制子的特殊类型的质粒载体。 phagemid：噬菌粒。是一类由质粒载体和单链噬菌体载体结合而成的新型载体系列。由于它们既具有质粒的复制起点，又具有噬菌体的复制起点，因此在大肠杆菌寄主细胞内，可以按正常的双链质粒 DNA分子形

12、式复制，形成的双链 DNA既稳定又高产，具有常规的质粒特征。而当存 在辅助噬菌体的情况时，又可产生单链的DNA，并在包装成噬菌体颗粒之后被挤压出寄生细胞，因此噬菌粒载体具有分子质量小、克隆能力大、能稳定遗传以及可用来制备单链或双链 DNA方面的优点。 10 【正确答案】 leucine zipper：亮氨酸拉链。是一类 DNA结合结构域的新花式，这类蛋白质的主要代表为酵母的转录激活因子 GCN4，癌蛋白 Jun、 Fos、Myc，增强子结合蛋白 C/EBP等。所有这些蛋白都含有 4或 5个亮氨酸残基，精确地相距 7个氨基酸残基。这样在 -螺旋的某一侧面每两圈就出现一个 Leu，这些Leu排 成

13、一排，两个蛋白质分子的两个 -螺旋之间依赖亮氨酸残基之间的疏水作用力形成一条拉链。尽管亮氨酸拉链对于蛋白质二聚体的形成十分重要，但参与DNA直接作用的序列不在拉链区域。不同的亮氨酸拉链蛋白都有一个相同保守的区域参与 DNA结合，通过亮氨酸拉链形成的二聚体可以与更广泛的基因片段相互作用，并且成为调控基因表达的一种模式。 zinc finger：锌指结构。在研究非洲爪蟾 RNA聚合酶 介导的 5S rRNA基因转录因子 TF A蛋白的氨基酸序列时，发现该蛋白含有一个接一个小的重复单元，每一个重复单元结合一个 Zn原子，形成一个独立的结构域，此后在 RNA聚合酶 转录基因的其他转录因子中也发现相似结

14、构单元，因为这类结构域含有 Zn原子，形状像指形，所以根据其结构特征将此类结构域称为锌指结构。 11 【正确答案】 operon：操纵子。是原核生物基因表达和调控的一个完整单元，其中包括结构基因、调节基因、操作子和启动子。 B. Lewin在 Genes中这样定义操纵子： “Operon is a complete unit of bacterial gene expression and regulation, including structural genes, regulator gene(s), and control elements in DNA recognized by re

15、gulator gene product(s).” operator：操作子。 DNA分子上阻抑蛋白的结合位点，用以阻止相邻的启动子上转录的起始。 B. Lewin在 Genes中这样定义操作子： “Operator is the site on DNA at which a repressor protein binds to prevent transcription from initiating at the adjacent promoter.” 12 【正确答案】 operon：操纵子。是原核生物基因表达和调控的一个完整单元，其中包括结构基因、调节基因、操作子和启动子。 B. Le

16、win在 Genes中这样定义操纵子： “Operon is a complete unit of bacterial gene expression and regulation, including structural genes, regulator gene(s), and control elements in DNA recognized by regulator gene product(s).” operator：操作子。 DNA分子上阻抑蛋白的结合位点，用以阻止相邻的启动子上转录的起始。 B. Lewin在 Genes中这样定义操作子： “Operator is the s

17、ite on DNA at which a repressor protein binds to prevent transcription from initiating at the adjacent promoter.” 13 【正确答案】 repressor：阻抑物。与操作子结合的调控蛋白质。对于可诱导操纵子来说，阻抑物本身就是与操作子结合的活性形式，而对于可阻抑的操纵子来说，阻抑物需要与辅阻抑物 (corepressor)结合后才能与操作子结合。 supressor：抑制基因。正向突变的无义突变、错义突变和移框突变都可为另一基因上的突变所抑制，这类抑制突变均发生在 tRNA基因或与

18、tRNA功能有关的基因上，这些基因又称为抑制基因。 14 【正确答案】 attB和 attP：附着点 B和附着点 P。 噬菌体侵入大肠杆菌细胞后，面临着裂解生长还是溶源生长的选择。进入溶源状态需要 XDNA整合进寄主DNA。由溶源状态进入裂解生长需要 DNA从寄主 DNA上切除下来。这里，整合和切除均通过细菌 DNA和 DNA上特定位点之间的重组而实现。这些特定位点叫做附着点 (attachment site)，简写为 att。 大肠杆菌 DNA上的 att位点叫做 att B(又叫做 att)，位于 bio和 gal操纵子之间，含有 B、 O和 B三个序列组分； 噬菌体 DNA上的 att位

19、点叫做 attP，由 P、 O和P三个序列组分构成。 attB和 attP中的 B、 B、 P、 P序列大不相同，而 O序列则完全一致，是位点特异性重组发生的地方。由于线状的 DNA在侵入细胞后不久就已经首尾连接成环了，所以在 att处的相互重组导致了整个 整合进寄主 DNA。在整合状态下， 噬菌体呈现线状，两边各有一个 att位点，这两个位点是重组的产物，不同于原来的 attB和 attP。原噬菌体左边的是 attL。由序列组分 BOP组成，右边的是 attR，由序列组分 POB组成。 15 【正确答案】 RecA和 LexA：在 SOS修复系统中， 牵涉到几个基因，其中最清楚的是 recA

20、基因和 lexA基因 (即对紫外线抗性基因 )。在正常细胞内， SOS系统是关闭的。生物在长期进化过程中，已经有了优良的校对功能以在复制中保持极高的准确性，因此必须使 SOS这个错误潜伏的复制过程关闭。这个作用是通过 lexA基因产物而实现的。 LexA蛋白是一种阻抑蛋白，结合于 SOS系统中各基因的操作子上，使得这些基因没有活性，很少产生转录产物，从转录水平上控制了这些基因。再说 recA基因，它的产物有三种主要的生物化学活性：一是重组活性，二是单链 DNA结合活性，三是蛋白酶活性。在细 胞内， DNA合成正常进行时， RecA蛋白是没有蛋白酶活性的。然而，当 DNA合成受到阻碍时，一部分已

21、经存在于细胞中的 RecA蛋白就转变成有活性的蛋白酶。这种活化作用需要单链 DNA，很可能与 RecA蛋白结合，因为 RecA蛋白有单链 DNA结合活性。 RecA蛋白酶活性仅作用于少数特定的蛋白质， LexA蛋白就是其中之一。 LexA蛋白被水解成两个片断，就不再阻止 SOS的基因的转录，因而就开启了 SOS系统。当修复完成时，DNA合成转入正常， RecA蛋白又失去了蛋白酶活性， LexA蛋白又得以控制 SOS系统的基因的转录，从而 使 SOS系统处于关闭状态。 16 【正确答案】 Okazaki fragments：冈崎片段。 DNA的复制是半连续的，即一模板上的 DNA合成是连续的，另

22、一模板上的合成是不连续的，在不连续合成中形成短的 DNA片段， 1968年冈崎首先发现了这些片段，因此这些短的 DNA片段又称冈崎片段。 Shine-Dalgarno(SD)sequence： SD序列。在 mRNA上起始密码子 AUG上游方向4 13核苷酸之前有一段富含嘌呤的序列，其一致序列为 AGGAGG，能够与16SrRNA3末端的富含嘧啶的序列相结合， 这段序列称为 SD序列。不同基因的 SD序列不完全相同，从而控制单位时间内起始复合物形成的数目，最终控制翻译产物的数量。 二、简答题 17 【正确答案】 DNA聚合酶的种类很多，它们在细胞 DNA复制过程中起着重要的作用。 DNA聚合酶

23、有 DNA聚合酶 、 、 三类，这些酶的共同特点在于它们都能够把脱氧核糖核苷酸连续地加到双链 DNA分子引物链的 3-OH末端，催化核苷酸的聚合作用。这些酶作用时需要以 DNA作模板，合成产物的序列与模板互补，所以这些酶又称为依赖于 DNA的 DNA聚合酶。 反转录酶是以 RNA为模 板，按 RNA中的核苷酸顺序合成。 DNA，是与一般转录过程中遗传信息流从 DNA到 RNA的方向相反，所以又可称为依赖于 RNA的DNA聚合酶。它最早在致瘤 RNA病毒中首先发现，最普遍使用的则是来源于鸟类骨髓母细胞瘤病毒的反转录酶。 例如大肠杆菌 DNA聚合酶 就是一种依赖于 DNA的 DNA聚合酶，在分子生

24、物学实验中其主要用途有： 用切口平移方法标记 DNA作杂交探针； 利用其53外切核酸酶活性降解寡核苷酸作为合成 cDNA第二链的引物； 用于对 DNA分子的 3突出尾巴进行末端标记，用于 DNA序列分析。 在分子生物学实验中，依赖于 RNA的 DNA聚合酶的主要用途是： 将 mRNA反转录成 cDNA，构建 cDNA文库，进行克隆实验； 对具有 5突出端的 DNA片段的 3端进行填补 (补平反应 )和标记，制备探针； 代替 Klenow大片段，用于DNA序列测定。 18 【正确答案】 真核基因转录的前体 mRNA(hnRNA)的转录后修饰加工主要有以下形式： 1 5帽子结构。在 mRNA的 5

25、端都具有一个称为 “帽子 ”的特殊结构，这就是在 5端的鸟嘌呤的 N-7位上被甲基化成 7-甲基鸟苷 (m7G)。不同的真核生物的 mRNA具 有不同的帽子，同一种真核生物也常具有不同的帽子。 N7-甲基鸟嘌呤核苷酸部分称为帽子 0，其符号为 m2GpppX。单细胞的真核生物 (如酵母 )只具有帽子 0。如果在原来转录物的第一个核苷酸的 2-O位上产生甲基化，则构成帽子 1(包括帽子 0部分 )，其符号为 m2 GpppXm。这是除了单细胞真核生物外的其余真核生物的主要帽子形式。在高等真核生物中，如果第一个核苷酸是 A的话，则在 A的 N-6位上还有一个甲基。在有些真核生物中，第二个核苷酸 (

26、可以为 A、 G、 C、 U中的任何一个 )的 2-O位上还可以再产生甲基化，构成帽子 2(包括 帽子 1部分 )，其符号为 m7 GpppXmpYm。帽子 2一般只占戴帽子 mRNA的 10% 15%以下。 mRNA的 5帽子结构是由一系列的酶促反应生成的。在这些反应中，甲基供体都为 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM)，失去甲基后变为 S-腺苷高半胱氨酸 (SAH)。反应 (2)中的 RNA鸟苷酸基转移酶常被称为戴帽酶 (capping enzyme)。 2多聚 (A)尾巴。大多数的真核 mRNA都具有 3末端的多聚 (A)尾巴。具有这种特征的 mRNA表示为 poly(A)+；不具这一特征的则写

27、作 poly(A)-。多聚 (A)尾巴大约为 200b。 多聚 (A)尾巴不是由 DNA编码的，而是在一个 300kDa的RNA末端腺苷酸转移酶催化之下，以 ATP为前体，一个一个地聚合到 mRNA的 3末端。其反应如下： 多聚核糖核苷酸多聚核糖核苷酸 (A)n+nppi。 催化这一反应的 RNA末端腺苷酸转移酶通常又称为 poly(A)聚合酶。其催化的反应是：将 ATP中的 AMP残基通过 3-5磷酸二酯键连接到多聚核糖核苷酸的 3末端。 3 mRNA前体内含子的剪接反应。转录初始产物 hnRNA中， RNA聚合酶 把基因的内含子和外显子一起转录成RNA序列，在细胞核内 hnRNA被剪接成成

28、熟的 mRNA。 hnRNA的剪接必须在特定位点上进行。剪接点有一定的结构特征，并且要有一套机构保证识别出内含子一外显子连接处的碱基序列。除去内含子的过程称为 RNA剪接，需要一组剪接加工因子组成的剪接体进行反应。 hnRNA的 3和 5剪接点具有保守的结构序列，在总结了数以百计真核基因初始转录产物的剪接点序列后，发现内含子总是有 GUAU 共同序列，这种保守序列提供了正确剪接的信号。 无论哺乳动物或酵母 mRNA的剪接只有在形成剪接体后才能进行。剪接体包括 mRNA前体在内的多组分复合物，由细胞核小 分子 RNA(snRNA)和蛋白因子组成。剪接体的亚单位是细胞核小分子核糖核蛋白颗粒 (sn

29、RNA)。每种 snRNP含有一种或二种 snRNA和数种蛋白因子。 19 【正确答案】 真核生物的转录机制要比原核生物复杂得多。在细胞中有三类RNA聚合酶，即 RNA聚合酶 、 、 ，每种酶都有复杂的亚基结构，负责转录不同种类的基因，现将三种 RNA聚合酶的一般特性总结如下页表： RNA聚合酶 有最大的 RNA合成活性，占 RNA相对活性的 50% 70%，位于核仁，与 rRNA合成有关，例如，其可负责合成 18S、 28S、 5.8S的 rRNA。 RNA聚合酶 也是合成 RNA的主要酶类，与 mRNA前体 hnRNA合成有关。活性最小的是酶 ，负责合成 5SrRNA、 tRNA和多数小分

30、子 RNA。 用转录抑制物可以区分不同的酶。真核生物 3种 RNA聚合酶之间对 -鹅膏蕈碱的敏感性有差别。动、植物、昆虫等不同来源的细胞， RNA聚合酶 的活性都可被低浓度的 -鹅膏蕈碱迅速抑制；酶 不受抑制；而酶 对 -鹅膏蕈碱的反应并不那么一致，动物细胞中的酶 受高浓度 -鹅膏蕈碱抑制，而酵母和昆虫的酶 不受抑制。 3种酶都是分子质量大于 500kDa以上的大分子 (14 15S)，亚基组分都很复杂。每种酶都有 2个大亚基，分子质量分别为 250kDa和 140kDa。还有约 10种小亚基，其分子质量在10 90kDa之间。不清楚不同酶的这些小亚基是否相同。 在研究真核 RNA聚合酶的转录

31、模板时发现，不同生物或细胞的 RNA聚合酶所识别的不同基因，其启动子结构在本质上没有大的差异，但又有明显差别，不同启动子有它的结构特异性。这些基因所显示出的转录上的差别，包括真核基因表达的时序、空间特异性，主要体现在一些蛋白质因子与基因调控区序列元件的识别以及亲和性的差异。不同类型的基因需要不同的蛋白因 子相互作用。所以真核生物转录机制的复杂性只能各个基因系统一一加以探讨，至于 RNA聚合酶的所有组分是否都有必要，或需要哪些蛋白因子，依然有待于研究。 20 【正确答案】 DNA水平的调控是真核生物发育调控的一种形式，它包括了基因丢失、扩增、重排和移位等方式。通过这些方式可以消除或变换某些基因，

32、并改变它们的活性。这些调控方式与转录及翻译水平的调控是不同的，因为它从根本上使某些细胞的基因组发生了改变。 1基因丢失。在细胞分化时，消除某个基因活性的方式之一就是从细胞中除去那个基因。某些原生动物、昆虫及甲壳纲动物 细胞分化过程中就发现有部分染色体丢失现象。研究在受精卵里只有一对染色体 (2n=2)的马蛔虫，发现当个体发育到一定阶段后，在将分化为体细胞的那些细胞中的这对染色体破碎成许多小染色体。有的小染色体具有着丝粒，在细胞分裂中得到保留，不具有着丝粒的小染色体因为在以后的细胞分裂中不能分配到下一代中而丢失，在将形成生殖细胞的那些细胞里却没有染色体破碎和丢失现象。因此，马蛔虫的生殖细胞核内保

33、存着个体发育所必需的全部基因 (完整的基因组 )，而在体细胞核中却失去了一部分基因。毫无疑问，这些基因的丢失决定了细胞的命运。原生动物和 昆虫(小麦瘿蚊 )在个体发育中也存在类似的部分染色体丢失现象。 因为在高等生物中目前还未观察到基因丢失现象，所以一般认为这种调节方式可能仅存在于进化程度较低的生物中。当然也不能肯定高等生物中就不发生 DNA的丢失，要从至少 50 000个基因中检测出一个或数个基因的丢失实在不是件容易的事。用蛙卵所进行的实验结果表明，至少发育过程中必需的基因是不丢失的。 2基因扩增。基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生

34、长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。例如，非洲爪蟾 的卵母细胞中原有 rRNA基因 (rDNA)约 500个拷贝，在减数分裂 的粗线期，这个基因开始迅速复制，到双线期它的拷贝数约为 200万个，扩增近 4000倍，可以用来合成1012个核糖体，以满足卵裂期间和胚胎期间合成大量蛋白质的需要。在基因扩增之前，整个 rDNA区位于单个核仁中 (人们发现大部分动物细胞中都有这种含 rRNA的核内小体 )。在此细胞前体发育成卵母细胞的过程中 (约 3周时间 )，不但 rDNA数量猛增，核仁数量也大大增加，每个核中可有几百个这样的小核仁。 扩增后新生的 rDNA并不是一条长链，而是形成许多环状的小 分

35、子，其中大部分含有 2 4个甚至多达 16个 rDNA基因。 rDNA扩增机制现在还不清楚，很可能像大肠杆菌质粒那样进行滚环式复制。首先以某种方式把 rDNA上的一个重复单位切割下来，被割离的这段 rDNA随即形成环状封闭，然后结合在核基质上进行滚环式复制。那么，剪下来的单位环是如何变成多单位环的呢 ?研究证明，一个 rDNA单位长约4.3m，通过滚动环复制形成这个单位长度的侧链大约需要 1个半小时，基因扩增约进行 72小时。在这段时间里，每个单位环可产生 144个拷贝，而事实上 rDNA大约被扩增了 4000倍。所以为了合成更 多的 rDNA，至少有一部分被切下来的单位必须先被复制，以产生出

36、进一步复制所需要的模板。 3基因重排与变换。一个基因可以通过从远离其启动子的地方移到距它很近的位点而被启动转录，这种方式称基因重排。通过基因重排调节基因活性的典型例子是小鼠免疫球蛋白结构基因的表达。我们知道，免疫球蛋白的肽链主要是由可变区 (V区 )、恒定区 (C区 )以及两者之间的连接区 (J区 )组成的，而且 V基因、 C基因和 J基因在小鼠胚胎细胞中是相隔较远的。当免疫球蛋白形成细胞 (如淋巴细胞 )发育分化时，能通过染色体内重组，把 3个远离的基因紧密地连接在 一起，从而产生免疫球蛋白。 此外，日本人本庶佑还提出了一个 “基因变换 ”模式。他认为 Gurdon的实验不能断言生物体所有细

37、胞中全部 DNA在分化、发育过程中都不会发生变化，可能在一部分细胞里，DNA会发生微小的、不可逆的变化。例如，基因变换可能在细胞分化的决定性阶段起着重要的调控作用。本庶佑认为，在细胞分化过程中，由于调节基因和受体基因的连接可形成 “新 ”的基因，即调节启动基因，这种连接是由 DNA片段缺失造成的。 环境条件不仅能影响生物的表型，也能修饰其基因型，即引起遗传物质的永久性变化。有人用栽培亚麻做实验发现 ，当可塑型株系生长在高温及特定的水分平衡和土壤 pH条件下，根据养分供应情况，它可能转变成大 (L)或小 (S)的营养遗传型。 L和 S型在遗传学上是稳定的，能传递给子代。研究指出，核内 DNA总量

38、及25S、 18S和 5S rRNA基因数量等的变化与上述表型变化有关系。这些由环境引起的稳定变异，很可能起因于某些 DNA序列的不等复制、不等交换或者某些染色体外因子所导致的基因重排。 21 【正确答案】 绝大多数真核基因的 mRNA前体 (pre-mRNA)，有时也叫核内不均一 RNA(hnRNA)，都含有许多间隔子。它们需要在 mRNA分子穿过核膜进入细胞质进行翻译之前，通过一种叫做两步机制的剪辑作用而被删除掉。 mRNA剪辑作用是在一种称为拼接体的特殊颗粒中发生的。这是一种高分子质量的颗粒，它含有 pre-mRNA和高密度的核内小核糖核蛋白 (snRNP)，如 U1、 U2、U4/6以

39、及各种剪辑因子。 两步剪辑的第一步是在剪辑位点发生切割反应，第二步涉及 3剪辑位点的切割及表达子的连接。在间隔子的两端总是具有 5GU和 3AG的二核苷酸结构。这类特异性的二核苷酸连同围绕它们的 25 30个核苷酸一起构成了表达子一间隔子的剪辑位 点，有时也叫做剪辑点，它是起始 RNA剪辑作用的一段特定的核苷酸序列。因剪辑作用而被释放或删除下来的间隔子形成套索 RNA，这是在真核基因 mRNA剪辑过程中形成的一种分支状中间体。有些基因的初级转录体，在不同的细胞类型当中或是在发育的不同阶段，可以按不同的途径剪辑形成不同的 RNA分子，编码不同的蛋白质。这种现象叫做 mRNA的差异剪辑或可变剪辑。

40、它首先是在腺病毒、多瘤病毒及 SV40病毒的 mRNA分子中发现的，随后研究表明在许多细胞基因中同样也存在着 mRNA的可变剪辑现象。 同一种蛋白质的 mRNA前体，经过可 变剪辑之后往往会产生出不同形式的蛋白质，即蛋白质的异形体，以满足生物体的不同发育阶段或不同细胞类型的特殊需求。因此，剪辑在发育过程中起到一种开关的作用。例如， IgM类的免疫球蛋白，有位于细胞表面的膜结合蛋白和分泌到血液中的可溶蛋白两种异形体。膜结合蛋白异形体是 B细胞发育期间首先表达的，其后随着 B细胞分化成血浆细胞，膜结合蛋白异形体便逐渐停止表达，而产生出可溶蛋白异型体。 目前尚不知道这种细胞类型特异的剪辑作用究竟是按

41、何种机理进行的。已经提出的一种模型认为，存在着特异的剪辑因子来指导优先使用 (优先选择使 用 )一组特殊的表达子组合。可变剪辑可能是十分复杂的。例如，编码 -原肌球蛋白的基因有14个表达子。在骨架肌肉、光滑肌肉和非肌肉细胞中，是使用不同的表达子组合形成成熟的原肌球蛋白 mRNA。这种复杂的过程，极可能涉及到形成具有特殊结构的、能满足每种细胞类型特殊需要的原肌球蛋白。虽然说每一种原肌球蛋白质的总体结构都是类似的，但其细胞类型特异的氨基酸序列则可能起到其他蛋白质结合位点的作用。 22 【正确答案】 当细菌在不良的营养条件下生长时，由于缺乏足够的氨基酸，蛋白质合成受到抑制，并由此影响到细胞的许多生理

42、生化 活性，代谢水平下降，生长速度变慢。细菌对于不良的营养条件所产生的这一系列的反应叫做严紧反应(stringent response)。细菌为了渡过困难时期，在严紧反应中关闭许多生理活动。稳定 RNA(tRNA和 rRNA)的合成速度下降了 10 20倍，从而使 RNA合成水平下降到正常状态下的 5% 10%。部分种类的 mRNA合成减少，但 mRNA的总合成量减少约 3倍。蛋白质降解速度增加，核苷酸、碳水化合物、脂类的合成均明显减少。严紧反应不仅调控了蛋白质合成，而且也调控基因转录、 DNA复制等许多细胞生理过程。 缺乏任何一 种氨基酸或引起任何一种氨酰 tRNA合成酶失活的突变都能导致严

43、紧反应。这就说明严紧反应的触发器是位于核糖体 A位的无负载的tRNA。当这种无负载的 tRNA进入 A位以后，无法形成新的肽链，而 GTP却在不断地消耗，这就是所谓空转反应。细胞内出现空转反应时，就发出一种报警信号，这就是鸟苷 -5-二磷酸 -3-二磷酸 (ppGpp)和鸟苷 -5-三磷酸 -3-二磷酸 (pppGpp)。人们很早就发现，当大肠杆菌处于氨基酸饥饿时，在体内出现了两种异常的核苷酸，在薄层层析图谱上的迁移率与常见的核苷酸不同，人们称之为魔斑 和魔斑 。后来才知道，魔斑 就是 ppGpp，魔斑 就是 pppGpp。 ppGpp和 pppGpp又是如何产生的呢 ?人们通过遗传学方法分离

44、到不表现严紧反应的突变体，即所谓松弛型突变体。各种松弛型突变位点分布在几个不同的基因中，其中大部分分布在 relA基因中。 relA基因编码一种蛋白质，称为严紧因子。在正常情况下 relA基因表达很少，大约 200个以上的核糖体中才有一个核糖体结合有一个严紧因子。当氨基酸饥饿时， relA基因的表达反而增加。松弛型突变除了发生在 relA基因以外，还可以出现在核糖体 50S亚基蛋白质 L11的基因 中以及 tRNA基因的 T C相应位置。这就说明，生成魔斑的反应不仅需要 relA基因产物，而且还需要核糖体蛋白 L11和tRNA的 T C区。 relA-松弛型细胞提取液不能合成 ppGpp和 p

45、ppGpp，而只有加入严紧因子就能合成。人工合成的四核苷酸的 T C能够代替 tRNA产生魔斑，而L11并不能代替核糖体，可能魔斑的合成需要核糖体的整体结构或涉及到 L11以外的其他核糖体蛋白质。 23 【正确答案】 造成这一结果的可能原因主要有以下几个方面： 1使用的启动子是组成型表达的启动子。所以该基因在转基因植株中的 任何组织及生长发育的任何时期都表达，造成转基因植株的能量和物质的过量消耗，影响转基因植株的代谢和生长，反过来又影响该聚合物的合成。 2该聚合物的底物为乙酰辅酶 A，而乙酰辅酶 A是植物呼吸作用所必需的中间产物。植物通过呼吸作用将贮存的能量转变为植物本身的成分和有效的能量，以满足植物的生长发育及各种生理活动。所以该基因的表达和植物竞争乙酰辅酶 A，这样造成所需的聚合物含量极低，而且还影响到转基因植物的正常生长发育。 3另外可能的原因是由于细菌和植物所使用的遗传密码子偏好性不同，造成该基因在植物体中表 达效率较低。 因此为了改进以上情况可从以下几个方面着手： (1)将组成型表达的启动子改变为组织特异表达的启动子。 (2)根据密码子简并性的原理，将该基因进行改造，使该基因的密码子改造成植物偏好性的密码子。