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第 1 页 共 5 页姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2017 年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：分子细胞生物学（A 卷 B 卷）科目代码：850 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 题，每小题 4 分，共 20 分）1. 转录因子: 指真核细胞中，能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质（2 分） ，这些蛋白质能直接或间接结合 RNA聚合酶进而调控该基因的转录（2 分） 。2. 细胞凋亡：又叫程序性细胞死亡。细胞为维持内环境稳定，由基因控制的自主的有序的死亡（2 分） 。与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程（2 分） 。3. 分子伴侣：指一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质（1 分） ，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装（1 分） ，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份（2 分） 。4. 主动运输：主动运输是指物质逆浓度梯度，在载体的协助下，在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程（2 分） 。Na+、K+和 Ca2+等离子，都不能自由地通过磷脂双分子层，它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量（2 分） 。5. 操纵子：是阻遏蛋白识别与结合的一小段 DNA序列，转录过程存在阻遏调控机制的基因中均含有这样的序列（2 分） 。操纵子紧接在启动子下游，通常与启动子有部分重叠（2 分） 。二. 简答（共 5 题，每小题 20 分，共 100 分）1. 试比较原核和真核细胞的 mRNA的异同. 答：1). 真核生物 5端有帽子结构大部分成熟没 mRNA 还同时具有 3多聚 A尾巴，原核一般没有；（4 分）第 2 页 共 5 页2). 原核细胞的 mRNA 可以编码几个蛋白，真核细胞只能编码一个; （4分）3). 原核生物以 AUG作为起始密码有时以 GUG，UUG 作为起始密码，真核几乎永远以 AUG作为起始密码; （4 分）4). 原核生物 mRNA半衰期短，真核生物相对比较长;（4 分）5). 原核生物以多顺反子的形式存在，真核生物以单顺反子形式存在。 （4分）2. 什么是 RNA干扰？简述其作用机制。 （20 分）答：RNA 干扰：生物体内通过双链 RNA分子在 mRNA水平上诱导具有特异性序列的基因沉默的过程。 （3 分）RNAi作用机制模型包括起始阶段和效应阶段：1). 起始阶段：dsRNA 进入细胞的方式可以是外源导入或者转基因、病毒感染等。引入的 dsRNA被核酸酶 RNase家族中特异识别 dsRNA的 Dicer酶,以一种 ATP依赖的方式逐步切割成长约 21-23nt的由正反义链组成的双链小分子干扰 RNA(siRNA)，且每条单链的 3端都带有 2个突出的非配对碱基（多数是UU） 。siRNA又被称为引导 RNA（guide RNA） ，是识别靶 RNA的标志。siRNA 的生成启动了 RNAi反应。 （7 分）2). 效应阶段：siRNA 结合一个核酶复合物，形成所谓的 RNA诱导的沉默复合物（RNA-induce silencing complex,RISC） 。这个核酶复合物由内切核酸酶、外切核酸酶、解旋酶和同源 RNA搜索活性蛋白四种成分组成。激活该复合物需要一个 ATP依赖的将 siRNA解双链的过程，活化以后的 RISC定位到与siRNA中的反义链互补的靶 mRNA转录本上，并在距离 siRNA 3端 12个碱基的位置切割mRNA。 （10 分）3. 如何实现目的基因的克隆。 （20 分） 答：基因克隆即是在体外通过人工剪、接，将不同来源的 DNA分子组成一个重组体，然后进入宿主细胞进行扩增或表达。 （4 分）疾病基因克隆通常包括如下步骤： 第 3 页 共 5 页1). 目的基因的提取：疾病基因的提取；（2 分） 2). 基因载体（克隆载体）的选择与构建；（2 分） 3). 限制性酶切：将疾病基因切成不同大小的片段；（2 分） 4). 连接到另一个 DNA分子上（克隆载体） ； （2 分）5). 转化：将这个重组 DNA分子转入受体细胞； （2 分）6). 筛选和鉴定：对吸收了重组 DNA的受体细胞进行筛选和鉴定；（3 分）7). 基因表达：对含有重组 DNA的细胞进行大量培养，检测外源基因是否表达。 （3 分）4. PCR的原理和引物设计原则。答：PCR 的基本原理：PCR 的原理与细胞内 DNA复制相似，但反应体系较简单。是根据 DNA半保留复制原理，DNA 在不同温度下变性、复性的特性，以待扩增的目的 DNA分子为模板，以一对分别与模板 5末端和 3末端互补配对的寡核苷酸片段为引物，在 4种 dNTP和耐热的 TaqDNA聚合酶及合适的缓冲体系中，通过人为控制温度（高温变性、低温退火、中温延伸）发生依赖 DNA聚合酶的酶促合成反应，循环多次后可使模板上介于两个引物之间的目的 DNA片段得到扩增。其特异性取决于引物与模板结合的特异性。 （8 分） PCR引物设计原则：1). 引物长度一般为 1530 个核苷酸。 （2 分）2). 引物中的碱基尽可能随机分布，避免出现 G/C堆积现象。 。引物中 G+C的含量在 4555%左右。设计引物时要考虑 3和 5端引物具有相似的 Tm值。引物长度要确保解链温度不低于 54 。 （2 分）3）引物自身内部不应存在互补序列以避免折叠成发夹结构。 （2 分） 4）两个引物之间不应存在互补序列，尤其应避免 3端的互补重叠。 （1分）5）引物的碱基序列不应与非扩增区域有同源性。 （2 分）6）引物 3端是引发延伸的起点，因此一定要与模板 DNA配对。 （1 分）7）引物与模板结合时，引物的 5端最多可以游离十几个碱基而不影响 PCR反应的进行。引物的 5端可以修饰，因而可以改变几个碱基，以引入酶切位点。 （2 分）第 4 页 共 5 页5. 简述蛋白质生物合成过程（以大肠杆菌为例） 。 答：蛋白质合成可分四个步骤：1). 氨基酸的活化：游离的氨基酸必须经过活化以获得能量才能参与蛋白质合成，由氨酰-tRNA 合成酶催化，消耗 1分子 ATP，形成氨酰-tRNA。 （5 分）2). 肽链合成的起始：由起始因子参与，mRNA 与 30S小亚基、50S 大亚基及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成 70S起始复合物，整个过程需 GTP水解提供能量。 （5 分） 3). 肽链的延长：起始复合物形成后肽链即开始延长。首先氨酰-tRNA 结合到核糖体的 A位，然后，由肽酰转移酶催化与 P位的起始氨基酸或肽酰基形成肽键，tRNA 或空载 tRNA仍留在 P位最后核糖体沿 mRNA53方向移动一个密码子距离，A 位上的延长一个氨基酸单位的肽酰-tRNA 转移到 P位，全部过程需延伸因子 EF-Tu、EF-Ts，能量由 GTP提供。 （5 分） 4). 肽链合成终止，当核糖体移至终止密码 UAA、UAG 或 UGA时，终止因子RF-1、RF-2 识别终止密码，并使肽酰转移酶活性转为水解作用，将 P位肽酰-tRNA水解，释放肽链，合成终止。 （5 分）三. 论述题（共 1 题，每小题 30 分，共 30 分）何为操纵子？试述述乳糖操纵子的调控原理。 （30 分）答：操纵子指包含结构基因、操纵基因以及启动基因的一些相邻基因组成的DNA片段，其中结构基因的表达受到操纵基因的调控（3 分） 。乳糖操纵子的结构大肠杆菌的乳糖操纵子含 Z、Y 及 A三个结构基因，分别编码 -半乳糖苷酶、透酶、乙酰基转移酶，此外还有一个操纵序列 O、一个启动序列 P及一个调节基因。基因编码一种阻遏蛋白，后者与 O序列结合，使操纵子受阻遏而处于转录失活状态。在启动序列 P上游还有一个分解（代谢）物基因激活蛋白 CAP结合位点，由 P序列、O 序列和 CAP结合位点共同构成 LAC操纵子的调控区，三个酶的编码基因即由同一调控区调节，实现基因产物的协调表达（5分） 。大肠杆菌的 lac操纵子受到两方面的调控：一是对 RNA聚合酶结合到启动子上去的调控（正调控） ；二是对操纵基因的调控（负调控） （2 分） 。在含葡萄糖的培养基中大肠杆菌不能利用乳糖，只有改用乳糖时才能利用。第 5 页 共 5 页乳糖的调控机理是：当在培养基中只有乳糖时，由于乳糖的代谢产物异乳糖是lac操纵子的诱导物，它可以结合在阻遏蛋白的变构位点上，使构象发生改变，破坏了阻遏蛋白与操纵基因的亲和力，不能与操纵基因结合，于是 RNA聚合酶结合于启动子，并顺利地通过操纵基因，进行结构基因的转录，产生大量分解乳糖的酶，这就是当大肠杆菌的培养基中只有乳糖时利用乳糖的原因。 （10 分）在含乳糖的培养基中加入葡萄糖时，不能利用乳糖的原因，即在 lac操纵子的调控中，有降解物基因活化蛋白（CAP） ，当它特异地结合在启动子上时，能促进 RNA聚合酶与启动子结合，促进转录（由于 CAP的结合能促进转录，称为阳性调控方式） 。但游离的 CAP不能与启动子结合，必须在细胞内有足够的cAMP时，CAP 首先与 cAMP形成复合物，此复合物才能与启动子相结合。葡萄糖的降解产物能降低细胞内 cAMP的含量，当向乳糖培养基中加入葡萄糖时，造成 cAMP浓度降低，CAP 便不能结合在启动子上。此时即使有乳糖存在，RNA聚合酶不能与启动子结合，虽已解除了对操纵基因的阻遏，也不能进行转录，所以仍不能利用乳糖。 （10 分）
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