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

第1頁共7頁中南大學2020—2021學年第1學期《現(xiàn)代分子生物學》考試試卷（A卷）院/系年級專業(yè)姓名學號考生答題須知所有題目答題答案必須做在考點發(fā)給的答題紙上，做在本試題冊上無效。請考生務必在答題紙上寫清題號。評卷時不評閱本試題冊，答題如有做在本試題冊上而影響成績的，后果由考生自己負責。答題時一律使用藍、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。答題時不準使用涂改液等具有明顯標記的涂改用品。單選題（共10題，每題2分，共20分。每題的備選項中，只有一個最符合題意）1．cDNA文庫包括該種生物（）。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．在起始位點與DnaG引發(fā)酶相互作用的一個寡聚酶B．一個防止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修飾對基因表達的影響途徑，最佳選擇是（）。A．改變?nèi)旧w的折疊精密度和局部構(gòu)象B．效應特異的DNA結(jié)合蛋白，改變調(diào)節(jié)模式C．保護自身不受外源不相容遺傳物質(zhì)的侵染D．以上所有都對9．下列敘述正確的是（）。A．癌基因是原癌基因的突變體B．原癌基因是原來存在于反轉(zhuǎn)錄病毒中的基因C．癌基因可以編碼生長因子、生長因子受體，甚至是轉(zhuǎn)錄因子D．原癌基因是癌基因的抑癌基因10．分化程度高的細胞比分化程度低的細胞對于外界因子的反應能力（）。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，每增加一個氨基酸要消耗______個高能鍵。4．差異基因表達分析是基因功能研究最重要的組成部分，目前已發(fā)展了多種基因表達分析技術(shù)，最為常用的包括_________、_________、_________、_________還有_________。5．蛋白質(zhì)組學研究某一物種、個體、器官、組織或細胞在特定條件、特定時間所表達的全部蛋白質(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?；?、甲基化和磷酸化）可以降低組蛋白所攜帶的正電荷。（）3．無義突變是指突變后對性狀或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)動能不發(fā)生明顯變化的無意義突變。（）4．所有高等真核生物的啟動子中都有TATA盒。（）5．哺乳動物某一類型細胞中，只有大約10％的mRNA是該類型細胞所特有的，這類基因稱為持家基因。（）。四、簡答題（共5題，每題6分，共30分）1．舉例說明什么是C值悖論。2．什么是cDNA文庫？同基因組文庫有何差別？3．何為安慰誘導物（gratuitousinducer），你知道有些什么安慰誘導物？應用安慰誘導物進行試驗比應用真正的誘導物有什么好處？4．為什么半乳糖操縱子需要兩個轉(zhuǎn)錄起始位點？5．以E.coli為例說明原核生物基因組結(jié)構(gòu)及基因結(jié)構(gòu)和表達的特點，并簡述這些特點對原核生物適應生存環(huán)境的意義。五、論述題（共2題，每題15分，共30分）1．說出PCR的原理、PCR實驗反應體系的組成成分和基本反應步驟。2．試說明真核細胞與原核細胞在基因轉(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2020—2021學年第1學期《現(xiàn)代分子生物學》考試試卷（A卷）標準答案單選題（共10題，每題2分，共20分。每題的備選項中，只有一個最符合題意）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，錯誤的用F表示）12345FTFFF四、簡答題（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)或組成的復雜性或生物在進化上所處地位的高低不一致的現(xiàn)象，C值與其進化復雜性之間無嚴格對應關(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，因此基因組大小會出現(xiàn)很大的變化，在長期的進化過程中，基因組的大小不能完全代表生物進化程度。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雜性越高。②兩棲類生物中最小的基因組不足，，最大的則達，家蠅和果蠅，二者的C值相差近6倍。則表明表現(xiàn)復雜度沒有明顯變化的一定物種中，C值卻有很大變化。2．（1）cDNA文庫cDNA文庫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?shù)妮d體（常用噬菌體或質(zhì)粒載體）連接后轉(zhuǎn)化受體菌，則每個細菌含有一段cDNA，并能繁殖擴增，這樣包含著細胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合稱為該組織細胞的cDNA文庫。（2）基因組文庫與cDNA文庫的差別①基因組文庫中包含了所有的基因，而cDNA文庫只包含表達的基因，缺乏內(nèi)元和調(diào)節(jié)序列，因此在研究基因結(jié)構(gòu)時沒有多大用處。②基因組文庫由于含有不表達序列，因此比cDNA文庫大。③cDNA文庫比基因組DNA文庫小得多，能夠比較容易從中篩選克隆得到細胞特異表達的基因。④從不同細胞類型制備的cDNA文庫包含一些共同序列和獨特序列，可用于分離差別表達的基因；基因組文庫則不能。⑤cDNA文庫代表了mRNA的來源，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文庫的在構(gòu)建時對于mRNA含量較少的就比較困難，而基因組文庫不存在這樣的問題。⑦對真核細胞來說，從基因組DNA文庫獲得的基因與從cDNA文庫獲得的不同，基因組DNA文庫所含的是帶有內(nèi)含子和外顯子的基因組基因，而從cDNA文庫中獲得的是已經(jīng)過剪接、去除了內(nèi)含子的cDNA。3．（1）安慰誘導物定義安慰誘導物是指一種與天然誘導物結(jié)構(gòu)相似的化合物與轉(zhuǎn)錄中實際誘導物相似，但不是該誘導酶的底物。（2）我知道的安慰誘導物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）應用安慰誘導物進行試驗比應用真正的誘導物的好處①真正的誘導物乳糖會被誘導合成的β-半乳糖苷酶所催化降解，從而使其濃度發(fā)生變化。②而安慰誘導物由于本身不被降解所以濃度不會發(fā)生變化，可以持續(xù)的誘導基因表達。4．半乳糖操縱子需要兩個轉(zhuǎn)錄起始位點與半乳糖在細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胞生長，而且與之相關(guān)的物質(zhì)——尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大腸桿菌細胞壁合成的前體。（2）生長過程中細胞必須隨時合成差向異構(gòu)酶，以保證尿苷二磷酸的供應。（3）在沒有外源半乳糖的情況下，細胞通過半乳糖差向異構(gòu)酶（galE產(chǎn)物）的作用由UDP-葡萄糖合成UDPgal。因為合成細胞壁過程中對異構(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是在沒有半乳糖的情況下合成的。（5）如果只有S1一個啟動子，那么由于這個啟動子的活性依賴于cAMP-CRP，當培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時就不能合成異構(gòu)酶。當加入唯一的啟動子是S2時，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狀態(tài)。（6）無論從必要性或經(jīng)濟性方面考慮，都需要一個不依賴于cAMP-CRP的啟動子（S2）進行本底水平的組成型合成，以及一個依賴于cAMP-CRP的啟動子（S1）對高水平合成進行調(diào)節(jié)。只有在S2活性完全被cAMP-CRP控制時，調(diào)控作用才是有效的。5．基因組是指一個細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)及其表達的特點①染色體數(shù)量少，一般只有一個染色體，即只有一個核酸分子（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)，操縱子是細菌的基因表達和調(diào)控的一個完整單位，包括結(jié)構(gòu)基因、調(diào)控基因和被調(diào)控基因產(chǎn)物所識別的DNA調(diào)控元件如啟動子等，如大腸桿菌的乳糖操縱子等。③基因組小，結(jié)構(gòu)簡單?；蚪M內(nèi)含有數(shù)百個至數(shù)千個基因?；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％是沒有功能的重復序列，其余11％是調(diào)節(jié)序列或具有其他功能。④無細胞核，基因轉(zhuǎn)錄翻譯無空間時間差異，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）這些特點對原核生物適應生存環(huán)境的意義①原核生物一般為自由生活的單細胞，只要環(huán)境條件合適，養(yǎng)料供應充分，它們就能無限生長、分裂。因此原核生物的調(diào)控系統(tǒng)就是要在一個特定的環(huán)境中為細胞創(chuàng)造高速生長的基礎(chǔ)，或使細胞在受到損傷時盡快得到修復②原核生物主要是通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控，以開啟或關(guān)閉某些基因的表達來適應環(huán)境條件，其中主要是營養(yǎng)水平的變化。③環(huán)境因子是調(diào)控的誘導物，群體中每個細胞對環(huán)境變化的反應都是直接和基本一致的。原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程幾乎發(fā)生在同一時間間隔內(nèi)，轉(zhuǎn)錄與翻譯相偶聯(lián)，所以翻譯有時可以直接對轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生影響。④影響過程所經(jīng)歷只需數(shù)分鐘，同時由于大多數(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，原核生物個體小，受外界環(huán)境影響大，要求及時調(diào)控基因表達以適應生存環(huán)境。⑤操縱子是原核生物基因表達的基本單位，操縱子的存在，使原核生物對自身基因表達調(diào)控達到最有效、最有利、最靈活、最經(jīng)濟，使原核生物的生命與環(huán)境達到最大的協(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來啟動合成，通過一個或兩個人工合成的寡核苷酸引物與單鏈DNA模板中的一段互補序列結(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，沿模板5′→3′方向延伸，合成一條新的DNA互補鏈。（2）PCR實驗反應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的基本反應步驟①解鏈，即DNA變性。通過加熱至95℃使模板DNA完全變性為單鏈，同時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復性。模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，將反應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，按堿基配對與半保留復制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復制鏈。上述三個步驟為一次反應循環(huán)，新合成的DNA分子又作為下一輪反應的模板。重復多次反應循環(huán)（一般25～30次）后，可使目的DNA片段的拷貝數(shù)擴增100萬倍以上。2．（1）真核生物與原核生物在基因轉(zhuǎn)錄上的差異①高等真核細胞DNA中很大部分是不轉(zhuǎn)錄的，真核細胞中有一部分有幾個或幾十個堿基組成的DNA序列，在基因組中重復上百次甚至數(shù)百萬次。另外，真核細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)錄起始位點上游不遠處，調(diào)控蛋白到調(diào)節(jié)位點上可直接促進或抑制RNA聚合酶對它的結(jié)合。在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)則大得多，它們可能遠離核心啟動子達幾百甚至上千堿基對。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子區(qū)對RNA聚合酶的接受程度，而是通過改變整個所控制基因5＇上游區(qū)DNA構(gòu)型來影響它與RNA聚合酶的結(jié)合能力。（2）真核生物與