2019年武汉科技大学考研专业课2019-626现代分子生物学A卷及答案.doc

1、姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：现代分子生物学（A卷B卷）科目代码：626考试时间：3小时 满分150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共5小题，每小题6分，共30分)1、（6分）基因，基因组2、（6分）顺式作用元件，反式作用因子3、（6分）复制子，复制叉4、（6分）操纵子，操作基因5、（6分）不依赖因子的终止，依赖因子的终止二、简答题(共7小题，每小题10分，共70分)1、（10分）什么是启动

2、子？请描述典型的原核生物启动子的结构特点。2、（10分）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、（10分）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、（10分）简述DNA重组技术的概念，及其基本操作过程。5、（10分）简述真核生物核小体的结构特点。6、（10分）简述原核生物蛋白质合成的延伸过程。7、（10分）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(共1小题，每小题30分，共30分)1、（30分）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

3、，详细阐述这一调控机制。四、实验综合题(共2小题，每小题10分，共20分)1、（10分）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、（10分）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？ 2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题参

4、考答案科目名称：现代分子生物学（A卷B卷）科目代码：626注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共5小题，每小题6分，共30分)1、（6分）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、（6分）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

5、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、（6分）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、（6分）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、（6分）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，能够互补配对

6、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(共7小题，每小题10分，共70分)1、（10分）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DNA序列。（

7、2分）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；（2分）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；（2分）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；（2分）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分）2、（10分）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）答：细胞里的RNA类型和生物

8、学功能如下：（1）转运RNA tRNA：蛋白质合成过程中，转运氨基酸；（2分）（2）信使RNA mRNA：蛋白质合成过程，作为模板；（2分）（3）核蛋白体RNA rRNA：核蛋白体组成成分；（2分）（4）核酶Ribozyme RNA：有酶活性的RNA，参与RNA的剪接；（2分）（5）核内不均一RNA hnRNA：是成熟mRNA的前体；（2分）3、（10分）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：（3分）（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。（2）真核生物

9、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：（3分）（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：（4分）（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、（10分）简述DNA重

10、组技术的概念，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。（2分）具体过程如下：（1）目的基因的获得，载体的选择与构建；（2分）（2）目的基因和载体的酶切、纯化与回收；（2分）（3）目的基因和载体的连接与转化；（2分）（4）重组子的筛选和鉴定。（2分）5、（10分）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。（2分）（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分）（2）组蛋白八聚体核心颗粒由H2A

11、、H2B、H3、H4各两分子组成；（2分）（3）DNA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；（2分）（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；（2分）6、（10分）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分）（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；（3分）（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

12、的相邻氨基酸之间形成肽键；（3分）（3）核糖体移位：由延伸因子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。（3分）7、（10分）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。（2分）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。（3分）CRA-T 治疗分为 5 步：（1） T细胞的获得：从癌症患者自

13、己身上分离免疫 T 细胞；（1分）（2）T细胞的改造：利用基因工程技术对T细胞进行改造，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。（1分）（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。（1分）（4）CAR-T 细胞的回输：把扩增好的 CAR-T 细胞输回患者体内。（1分）（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。（1分）三、论述题(共1小题，每小题30分，共30分

14、)1、（30分）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。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。（6分）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

15、，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。（6分）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

16、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

17、结合以及衰减子的衰减作用，这双重调控将色氨酸操纵子牢牢锁定在关闭状态。（10分）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。（8分）四、实验综合题(共2小题，每小题10分，共20分)1、（10分）依据碱变性法提

18、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。（4分）（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？答：加入溶液I，剧烈震荡，充分悬浮菌体；形成均匀的菌悬液；加入溶液II，迅速温和颠倒混匀；溶液变得澄清；加入溶液III，迅速温和颠倒混匀；形成白色絮状沉淀。（6分） 2、（10分）依据质粒DNA的琼脂糖凝胶电泳检

19、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态的DNA？电泳时，跑在最前面的是什么形态的DNA？ 答：这三条带分别是超螺旋DNA、开环DNA、线性DNA。质粒电泳时，跑在最前面的是超螺旋DNA、其次是线性DNA、跑在最后面的是开环DNA。（4分）（2）电泳检测时，加入的溴化乙锭起什么作用？ 答：溴化乙锭是一种高灵敏度的荧光染色剂，可以与质粒DNA结合，经紫外线照射后发出橙色荧光，用于观察琼脂糖凝胶中DNA条带的位置。（3分）（3）制备琼脂糖凝胶时，如何确定琼脂糖凝胶的浓度？ 答：质粒DNA带负电荷，在电场中会从负极向正极泳动，琼脂糖凝胶具有分子筛效应，质粒DNA泳动速率与DNA的大小和构象有关，构象相同的情况下，分子量越大，泳动越慢，琼脂糖凝胶浓度要制备低一些；反之，分子量越小，泳动越快，琼脂糖凝胶浓度要制备高一些。（3分）第 10 页 共 10 页