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1、武汉科技大学 2022 年现代分子生物学考研真题与答案解析武汉科技大学 2022 年现代分子生物学考研真题与答案解析一、名词解释一、名词解释1、基因，基因组2、顺式作用元件，反式作用因子3、复制子，复制叉4、操纵子，操作基因5、不依赖因子的终止，依赖因子的终止二、简答题二、简答题1、什么是启动子？请描述典型的原核生物启动子的结构特点。2、请列举 RNA 的类型，并说明它们在细胞里的生物学功能。（至少列举 5 个）3、简述原核生物和真核生物在染色体结构、基因结构和基因表达方面的主要差异。4、简述 DNA 重组技术的概念，及其基本操作过程。5、简述真核生物核小体的结构特点。6、简述原核生物蛋白质合
2、成的延伸过程。7、什么是 CAR-T 细胞免疫疗法？简述 CAR-T 疗法原理和操作过程。三、论述题三、论述题1、原核生物对外界环境的变化例如营养物质、温度等，会在基因水平上做出迅速的响应。请以大肠杆菌色氨酸操纵子为例，详细阐述这一调控机制。四、实验综合题四、实验综合题1、依据碱变性法提取质粒 DNA 实验，回答下列问题。（1）溶液 I，溶液 II，溶液 III 的作用分别是什么？（2）加入溶液 I，溶液 II，溶液 III 的操作要领是什么？会出现什么样的实验现象？2、依据质粒 DNA 的琼脂糖凝胶电泳检测实验，回答下列问题。（1）质粒 DNA 电泳时，一般会有三条条带，这三条带分别是什么形
3、态的 DNA？电泳时，跑在最前面的是什么形态的 DNA？（2）电泳检测时，加入的溴化乙锭起什么作用？（3）制备琼脂糖凝胶时，如何确定琼脂糖凝胶的浓度？答案解析答案解析一、名词解释一、名词解释1、基因，基因组基因：能够表达和产生蛋白质或者 RNA 的一段 DNA 序列，是决定遗传性状的功能单位。基因组：细胞或者生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总和。2、顺式作用元件，反式作用因子顺式作用元件：能够原位发挥功能的 DNA 序列，能够被基因调控蛋白特异性识别和结合，进而调控邻近 DNA 的活性。这类 DNA 序列包括启动子、增强子、上游启动子元件等。反式作用因子：细胞内可扩散的产物，可以是蛋白质、t
4、RNA 或者 rRNA 等，可以与顺式作用元件结合，进而调控基因表达的一类物质。3、复制子，复制叉复制子：可以作为独立复制单元的一段 DNA 片段，称为一个复制子，通常包含一个复制起点和一个复制终点。复制叉：DNA 复制过程中，双链解旋，形成的 Y 字型结构，称为复制叉。4、操纵子，操作基因操纵子：原核生物的基因表达单元，通常包含结构基因、调控基因、操作基因、启动子、以及下游的转录终止信号，所转录的 RNA 为多顺反子。操作基因：一段 DNA 序列，充当调控元件，阻遏蛋白可与之结合，进而阻止相邻启动子的转录起始。5、不依赖因子的终止，依赖因子的终止不依赖因子的终止子：富含 GC 序列，能够互补
5、配对形成茎环结构，在茎环结构末尾，紧跟着一长串的 U 残基，具有这种结构的终止子，RNA 聚合酶进行到这里，由于一长串的 A：U 配对很不稳定，导致 RNA 从模板链上解离，RNA 聚合酶在此发生转录终止。依赖因子的终止子：富含 GC 序列，能够互补配对形成茎环结构，但在茎环结构末尾，缺乏一长串的 U 残基，具有这种结构的终止子，RNA 聚合酶进行到这里，不能发生转录的终止，需要蛋白的帮助，蛋白充当 DNA 和 RNA 的解旋酶，进而使得 RNA 聚合酶在此发生转录终止。二、简答题二、简答题1、什么是启动子？请描述典型的原核生物启动子的结构特点。答：启动子是 RNA 聚合酶结合并起始转录的 D
6、NA 序列。典型的原核生物启动子包含-35 区和-10 区，-35 区的序列组成是 TTGACA，其中 TTG 在不同的原核生物中高度保守；往下游，相隔 1618 个核苷酸的位置是-10 区，-10 区的序列组成是 TATAAT，其中下划线标注的 TA 和 T 在不同的原核生物中高度保守；再往下游，相隔 58 个核苷酸的位置是转录起始位点+1 位，+1 位通常是一个嘌呤，G 或者 A，转录时 RNA 聚合酶在+1 位整合上第一个核苷酸；其中-35 区是 RNA 聚合酶的识别位点，-10 区是 RNA 聚合酶的结合位点。2、请列举 RNA 的类型，并说明它们在细胞里的生物学功能。（至少列举 5
7、个）答：细胞里的 RNA 类型和生物学功能如下：（1）转运 RNA tRNA：蛋白质合成过程中，转运氨基酸；（2）信使 RNA mRNA：蛋白质合成过程，作为模板；（3）核蛋白体 RNA rRNA：核蛋白体组成成 分；（4）核酶 Ribozyme RNA：有酶活性的 RNA，参与 RNA 的剪接；（5）核内不均一 RNA hnRNA：是成熟 mRNA 的前体；3、简述原核生物和真核生物在染色体结构、基因结构和基因表达方面的主要差异。答：两者染色体结构的差异主要体现在：（1）原核生物染色体 DNA 是一个闭合环状 DNA 分子，DNA 分子呈放射环状锚定在骨架蛋白上，DNA 上有少量结合蛋白。（
8、2）真核生物染色体 DNA 有多条，而且是线状，DNA 与组蛋白结合包装成高度有序的核小体、螺线管、染色体等结构。两者基因结构的差异主要体现在：（1）原核生物多个基因形成操纵子结构共表达，没有内含子。（2）真核生物的基因单独表达，内含子和外显子间隔出现，形成割裂基因。两者基因表达的差异主要体现在：（1）原核生物没有细胞核，基因组 DNA 裸露在细胞质中，位于细胞质中一个相对比较集中的区域拟核，转录和翻译是相偶联的，即边转录边翻译。（2）真核生物有细胞核，将细胞分为两部分：细胞核和细胞质，转录和翻译是时间和空间上都分开了，转录发生在细胞核，翻译发生在细胞质，是先转录后翻译。4、简述 DNA 重组
9、技术的概念，及其基本操作过程。答：DNA 重组技术是指用在体外通过人工切割和连接，把不同来源的 DNA 分子组成一个重组体，然后导入到宿主细胞进行扩增和表达的过程。具体过程如下：（1）目的基因的获得，载体的选择与构建；（2）目的基因和载体的酶切、纯化与回收；（3）目的基因和载体的连接与转化；（4）重组子的筛选和鉴定。5、简述真核生物核小体的结构特点。答：核小体是构成染色体的基本结构单位，由 DNA 和组蛋白构成。（1）每个核小体包括：200bp 左右的 DNA、一个组蛋白八聚体核心颗粒和一分子的 H1 组蛋白；（2）组蛋白八聚体核心颗粒由 H2A、H2B、H3、H4 各两分子组成；（3）DNA
10、 在组蛋白八聚体核心颗粒上缠绕 2 圈，共 166bp，相邻核小体之间由 linker DNA 相连；（4）一分子的 H1 组蛋白与 DNA 结合，锁住核小体 DNA 的进出口，起到稳定核小体的作用；6、简述原核生物蛋白质合成的延伸过程。答：原核生物蛋白质合成分为起始、延伸、终止三个阶段，其中肽链延伸阶段又分为三步：（1）负载 tRNA 的运送：延伸因子 EF-Tu 与氨酰-tRNA 形成复合体，GTP 水解提供能量，将氨酰-tRNA 运送至核糖体的肽酰位点；（2）肽键的形成：核糖体 50S 大亚基提供肽酰转移酶活性，催化氨酰位点和肽酰位点的相邻氨基酸之间形成肽键；（3）核糖体移位：由延伸因子
11、 EF-G 提供移位酶活性，使得核糖体沿着 mRNA向前滑动一个密码，空载的 tRNA 被逐出核糖体。7、什么是 CAR-T 细胞免疫疗法？简述 CAR-T 疗法原理和操作过程。答：CAR-T：全称是 chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy，即嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法。CAR-T 疗法的基本原理是：利用患者自身的免疫细胞来清除癌细胞，即对患者自身的免疫细胞进行改造，进而达到识别和杀灭癌细胞的作用。CRA-T 治疗分为 5 步：（1）T 细胞的获得：从癌症患者自己身上分离免疫 T 细胞；（2）T 细胞的改造：利用基因工程技术对 T 细胞
12、进行改造，将 T 细胞改造成一个既能识别肿瘤细胞，又能同时激活 T 细胞杀死肿瘤细胞的嵌合体，这就是 CAR-T 细胞。（3）CAR-T 细胞的体外培养：体外条件下，大量扩增 CAR-T 细胞，一般一个患者需要几十亿，乃至上百亿个 CAR-T 细胞，往往患者体形越大，需要的细胞越多。（4）CAR-T 细胞的回输：把扩增好的 CAR-T 细胞输回患者体内。（5）患者的监护：严密监护患者，CAR-T 细胞的回输可能会引发细胞因子风暴，导致病人高烧等副作用。三、论述题三、论述题1、原核生物对外界环境的变化例如营养物质、温度等，会在基因水平上做出迅速的响应。请以大肠杆菌色氨酸操纵子为例，详细阐述这一调
13、控机制。答：色氨酸操纵子从上游往下游依次是：一个调节基因的操纵子，编码阻遏蛋白，阻遏蛋白可被色氨酸活化，进而与色氨酸操作子结合，阻碍转录的进行；启动子，RNA 聚合酶的结合位点，开启转录；前导序列，在前导序列内部，靠近第一个结构基因的地方，有一个衰减子，当色氨酸丰富的时候，会发生衰减，仅转录前导 RNA，下游的结构基因不会被转录；5 个结构基因 EDCBA，用于合成色氨酸。前导序列转录得到前导 RNA，前导 RNA 包含 1、2、3、4 四个区，这四个区可以两两互补配对，如果 1 区和 2 区互补配对，则 3 区和 4 区会互补配对，3 区和4 区配是典型的不依赖因子的强终止子结构，RNA 聚
14、合酶进行到这里，会自动发生转录的终止。如果 2 区和 3 区配对，仅形成茎环结构，但在茎环结构末尾，缺乏一长串的 U 残基，故而 2 区和 3 区配对形成抗终止子，RNA 聚合酶不会在此发生转录的终止。在 1 区内部第 10 位和第 11 位的地方是两个连续的色氨酸密码，在 1 区和 2 区之间有终止密码。当色氨酸丰富的时候：阻遏蛋白与色氨酸结合，阻遏蛋白被活化，活化的阻遏蛋白结合到操作子上，由于操作子与启动子存在序列上的重叠，因此阻遏蛋白与操作子的结合会妨碍 RNA 聚合酶对启动子的结合，使得转录不能进行，结构基因EDCBA 不能被转录、翻译，因此不能合成色氨酸。阻遏蛋白对操作子的结合是可逆
15、的，也就是具有半衰期，当阻遏蛋白从操作子上解离下来的时候，RNA 聚合酶结合到启动子上，起始转录，原核生物的转录和翻译是偶联的，也就是边转录边翻译，核糖体结合到前导 RNA 上进行翻译，当翻译进行到 1 区第 10 位和 11位的地方，是 2 个连续的色氨酸密码，由于此时色氨酸丰富，核糖体顺利越过第10 位和 11 位，到达 1 区和 2 区之间的终止密码并在这里停滞，此时核糖体占据1 区和 2 区，转录的 3 区和 4 区互补配对，形成强终止子，RNA 聚合酶在此发生转录的终止，下游的结构基因 EDCBA 没有被转录，不能合成色氨酸。因此，当色氨酸丰富的时候，通过阻遏蛋白对操作子的结合以及衰
16、减子的衰减作用，这双重调控将色氨酸操纵子牢牢锁定在关闭状态。当色氨酸缺乏的时候，阻遏蛋白不能被活化，也就不能结合到操作子上，此时RNA 聚合酶结合到启动子上，起始转录，同样是边转录边翻译，当核糖体进行到 1 区的第 10 位和第 11 位两个连续的色氨酸密码处，由于缺乏色氨酸，核糖体会停留在第 10 位和第 11 位等待色胺酰 tRNA 的到来，此时核糖体占据 1 区，转录出的 2 区和 3 区互补配对，2 区和 3 区配对形成的是一个抗终止子结构，因此RNA 聚合酶继续向下游转录，结构基因 EDCBA 统统被转录出来，色氨酸可以被合成。四、实验综合题四、实验综合题1、依据碱变性法提取质粒 DNA 实验，回答下列问题。（1）溶液 I，溶液 II，溶液 III 的作用分别是什么？答：溶液 I 是缓冲液，重悬菌体；溶液 II，由 SDS 和 NaOH 组成，起到破细胞和使蛋白、DNA 变性的作用。溶液 III，主要是乙酸钾或者乙酸钠，pH4.8，质粒 DNA迅速复性，基因组 DNA 来不及复性，与蛋白一起沉淀下来。（2）加入溶液 I，溶液 II，溶液 III 的操作要领是什么？会出现什么样
