生物化学与分子生物学考博历年真题及答案

生物化学与分子生物学考博历年真题及答案 2012 生化分子 壱、 名词解释 1. 氧化磷酸化 【答案】伴随电子从底物到氧的传递，ADP 被磷酸化形成 ATP 的酶促过程即是氧化磷酸化作用(oxidativeoxidative phosphorylation))。 氧化磷酸化的全过程可用方程式表示如下： NADH+H++3ADP+3Pi+1/2 O2 NAD+ + 4H2O + 3ATP 2. 操纵子 【答案】操纵子即基因表达的协调单位(oxidativecoordin)ation) un)it), 它们有共同的控制区(oxidativecon)trol region)) 和调节 系统(oxidativeregulation) system))。 操纵子包括在功能上彼此有关的结构基因和控制部位，后者由启动子(oxidativeprom)oter, P) 和 操纵基因(oxidativeoperator, O)所组成。 一个操纵子的全部基因都排列在一起，其中虽然包括若干个结构基因，可是通过转录形成的确是一条多顺反 子 m)RNA (oxidativepolycistron)ic m)RNA)。 操纵子中的控制部位可接受调节基因产物的调节。 3. 非编码 RNA 【答案】非编码 RNA（Non)-codin)g RNA）是指不编码蛋白质的是指不编码蛋白质的 RNA。 其中包括 rRNA，tRNA，sn)RNA，sn)oRNA 和 m)icroRNA 等多种已知功能的 RNA，还包括未知功能的 RNA。 这些 RNA 的共同特点是都能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在 RNA 水平上就能行使各自的生物 学功能了。 非编码 RNA 从长度上来划分可以分为 3 类：小于 50 n)t，包括 m)icroRNA，siRNA，piRNA；50 n)t 到 500 n)t，包括 rRNA，tRNA，sn)RNA，sn)oRNA，SLRNA，SRPRNA 等等；大于 500 n)t，包括长的 m)RNAlike 的非编码 RNA，长的不带 polyA 尾巴的非编码 RNA 等等。 4. 表观遗传调控 【答案】表观遗传学（epigen)etics）是指不编码蛋白质的则是指在基因的 DNA 序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可 遗传的变化，并最终导致了表型的变化。 调节机制包括： DNA 修饰 指 DNA 共价结合一个修饰基团，使具有相同序列的等位基因处于不同修饰状态 非编码 RNA 调控 非编码 RNA 调控是通过某些机制实现对基因转录的调控，如 RNA 干扰 组蛋白修饰 真核生物 DNA 被组蛋白组成的核小体紧密包绕，组蛋白上的许多位点都可以被修饰，尤其是赖 氨酸。组蛋白修饰可影响组蛋白与 DNA 双链的亲和性，从而改变染色质的疏松和凝集状态，进而影响转录因 子等调节蛋白与染色质的结合，影响基因表达 染色质重塑 染色质重塑是由染色质重塑复合物介导的一系列以染色质上核小体变化为基本特征的生物学过程 核小体定位 核小体是基因转录的障碍，被组蛋白紧密缠绕的 DNA 是无法与众多转录因子以及活化因子结合 的。因此，核小体在基因组位置的改变对于调控基因表达有着重要影响。 5. 代谢组 【答案】代谢组是指生物体内源性代谢物质的动态整体。 而传统的代谢概念既包括生物合成，也包括生物分解，因此理论上代谢物应包括核酸、蛋白质、脂类生物大 分子以及其他小分子代谢物质。 代谢组学(oxidativem)etabon)om)ics/m)etabolom)ics)是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢 物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研究 对象大都是相对分子质量 1000 以内的小分子物质。 弐、 单选 1. 蛋白质的二级结构包括：α 螺旋 β 折叠 β 转角和 β 凸起 无规卷曲 2. 鉴别精氨酸常用坂口反应 精氨酸与 α-萘酚在碱性次溴酸钠(oxidative或次溴酸钾)中发生反应，得到红色产物 3. G+C 含量越高，Tm) 值越高的原因是： G 与 C 配对，形成 3 个氢键。 4. 仅一个手性碳原子的构型不同的非对映异构体成为差向异构体 （epim)er）是指不编码蛋白质的， 如葡萄糖和甘露糖， 葡萄 糖和半乳糖 5. 多糖根据是由一种还是多种单糖单位组成可分为同多糖和杂多糖。同多糖包括 淀粉，糖原， 右旋糖酐， 菊粉， 纤维素， 壳多糖； 杂多糖包括 果胶，半纤维素，琼脂，角叉聚糖， 藻酸或褐藻酸， 树胶或胶质 6. 外周蛋白可以用高浓度尿素或盐溶液从生物膜上分离下来。 这是因为外周蛋白通过与膜脂的极性头部或内在膜蛋白的离子相互作用和形成氢键与膜的内、外表面弱 结合的膜蛋白。（氢键结合力较弱且在外侧易分离。）是指不编码蛋白质的 而整合蛋白是部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧，以非极性氨基酸与脂双分子层的非极性疏水区相 互作用而结合在质膜上（镶嵌在细胞膜中或内外两侧，较难分离）是指不编码蛋白质的 跨膜蛋白是以疏水区跨越脂双层的疏水区，与脂肪酸链共价结合，而亲水的极性部分位于膜的内外表面。 这种蛋白质跨越脂双层，也称跨膜蛋白（共价结合，较难分离）是指不编码蛋白质的 共价结合的糖类是以共价键结合于细胞膜外侧，由于是共价键所以结合比较牢固，不易分离 7. 酶促反应中决定酶专一性的部分是酶蛋白。 8. 在人体内可由胆固醇转化来的维生素是维生素 D 9. 泛酸是辅酶 A 的一种成分，参与转酰基作用。 10. 胰岛素对肌肉，脂肪，肝脏，皮肤等组织的各类细胞都有直接作用，在胰岛素的生理浓度条件下，引起 了糖异生作用的减弱。（糖异生是提高了血糖的含量）是指不编码蛋白质的 11. 位于线粒体内膜上酶系统是电子传递呼吸链 12. 辅酶 Q 又称泛醌，以不同的形式在电子传递链中起传递电子的作用。在电子传递链中处于中心地位。 13. 在糖酵解中，决定酵解速度关键反应的步骤是其单独具有的不可逆反应，即关键步骤，就是磷酸果糖激 酶催化的由果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸的反应。 14. 柠檬酸 TCA 循环共有四个脱氢步骤，其中 3 对电子经 NADH 转递给电子传递链，最后和氧结合生成水。 每循环一次形成 10 个 ATP 分子。 15. 在脂肪酸的合成中，碳链的延长需要丙二酸单酰辅酶 A 16. 细菌和人共有的代谢途径是嘌呤核苷酸的合成，糖的有氧氧化，脂肪酸的 β 氧化 17. 紫外光照射可以使 DNA 分子中同一条链两相邻胸腺嘧啶碱基之间形成二聚体 18. 逆转录是以 RNA 为模板合成 DNA，逆转录酶是多功能酶，既能利用 RNA 为模板合成互补的 DNA 链， 还可以在新合成的 DNA 链上合成另一条互补的 DNA 链，并且除了聚合酶活力外，它尚具有水解 RNA 的 活力。当以其自身病毒类型的 RNA 作为模板时，逆转录酶表现出最大的逆转录酶活力，但是带有适当引 物的任何种类 RNA 都能作为合成 DNA 的模板。 19. 在糖酵解途径中，由己糖激酶，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应实际上都是不可逆反应，因此， 这三种酶都具有调节糖酵解途径的作用。它们的活性受到变构效应物（ allosteric effectors）是指不编码蛋白质的可逆地结 合以及酶共价修饰的调节 20. 顺式作用元件(oxidativecis-actin)g elem)en)t)存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。包括 启动子，增强 子，调控序列和可诱导元件等，它们的作用是参与基因表达的调控。 参、 是非判断题 1. 蛋白质在其水溶液中表现出溶解度最小时的 pH 值通常就是它的等电点。 2. 重复二、中的第 19 题 3. 三羧酸循环本身不需要氧气参与，但是循环过程中需要还原型辅酶（如 NADH, FADH2 等）是指不编码蛋白质的，而这些辅 酶会在呼吸进入三羧酸循环前通过电子传递链被氧化，所以三羧酸循环被认为是一个耗氧途径。 4. 生物膜的流动性，既包括膜脂，也包括膜蛋白的运动状态。流动性是生物膜结构的主要特征。膜脂的基 本组分是磷脂。膜脂运动的方式主要有 a 磷脂分子在膜内作侧向扩散或侧向移动。b 磷脂分子在脂双层 中作翻转运动。c 磷脂烃链围绕 C-C 键旋转导致异构化运动。d 磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴左右摆 动。e 磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴作旋转运动。 5. 物质从高浓度的一侧，通过膜运输到低浓度的一侧，即顺浓度梯度的方向跨膜运输的过程称为被动运输。 如一些离子或分子通过简单的扩散作用进入或出膜。 凡物质逆浓度梯度的运输过程称为主动运输。其特点是专一性，运输速度可以达到饱和，方向性，选择 性抑制，需要提供能量。主动运输过程的进行，需要两个体系的存在，一是参与运输的传递体（多肽或 蛋白质构成的载体或通道）是指不编码蛋白质的，二是由酶或酶系组成的能量传递系统。 6. 在有催化剂参与反应时，由于催化剂能瞬时地与反应物结合成过渡态，因而降低了反应所需的活化能。 7. 为区别传统的蛋白质催化剂的酶，具有催化活性的 RNA 定名为 ribozym)e。、 8. 酶抑制剂分不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用。前者抑制剂与酶以共价键结合，后者以非共价键结合。 可逆抑制又分为三种，竞争性抑制 使酶的活性部位不能同时既与底物结合又与抑制剂结合， 非竞争性抑 制 底物和抑制剂同时与酶结合但三元复合物不能进一步分解为产物，反竞争抑制 酶与底物结合后，才能 与抑制剂结合。 9. 核酸的紫外吸收与溶液的 pH 值有关。在不同 pH 溶液中嘌呤、嘧啶碱基互变异构的情况不同,紫外吸收 光也随之表现出明显的差异,它们的摩尔消光系数也随之不同.所以,在测定核酸物质时均应在固定的 pH 溶 液中进行. 10. 花椰菜花叶病毒是典型的植物病毒，属于植物双链 DNA 病毒。 11. 维生素 B1 维持人体正常的新陈代谢和神经系统的正常生理功能。缺乏会引起神经炎，食欲不振，消化不 良和脚气病。 12. 生物素(oxidative维生素 H):由噻吩环和尿素结合而成的一个双环化合物。 生理功能:生物素在种种酶促羧化反应中 作为活动羧基载体。 13. 当溶液的 PH 值升高时，ATP 水解释放的自由能明显增高。在 pH 为 6 时,磷酸基团比在 pH 为 5 时更容易 离子化,结果增强了它们的静电排斥,因此增加了水解的 ΔG(G(oxidative即释放的自由能更多) 14. 化学中“键能”的含义是指断裂一个化学键所需要提供的能量。生物化学中所说的高能键是指该键水解时所 释放出的大量自由能。 15. PH 值下降时，氢离子对磷酸果糖激酶的活性有抑制作用。 16. 乙醛酸循环在植物和微生物中替代了柠檬酸循环。乙醛酸循环主要出现在植物和微生物。乙醛酸循环和 三羧酸循环中存在着某些相同的酶类和中间产物.但是,它们是两条不同的代谢途径.乙醛酸循环是在乙醛 酸体中进行的,是与脂肪转化为糖密切相关的反应过程.而三羧酸循环是在线粒体中完成的,是与糖的彻底 氧化脱羧密切相关的反应过程。油料植物种子发芽时把脂肪转化为碳水化合物是通过乙醛酸循环来实现 的.这个过程依赖于线粒体、乙醛酸体及细胞质的协同作用。 17. 脂肪酸 β 氧化酶系存在于细胞之中，降解始发于羧基端第二位碳原子。 18. 动物细胞中的脂肪酸合成发生在细胞质内，其合成途径不同于氧化途径。脂肪酸合成的原料是乙酰 CoA，它是通过柠檬酸转运系统由线粒体转运到细胞质中。柠檬酸转运系统和戊糖磷酸途径提供脂肪酸 生物合成所需要的 NADPH。 19. 在细菌中，天冬氨酸氨基甲酰转移酶(oxidativeATCase)是嘧啶核苷酸从头合成的主要调节酶。在大肠杆菌中 ATCase 受 ATP 的变构激活，而 CTP 为其变构抑制剂。而在许多细菌中、UTP 是 ATCase 的主要变构抑 制剂。 20. DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶的催化作用都需要模板和引物。 相同点：都能以 DNA 为模板，从 5'向 3'进行核苷酸或脱氧核苷酸的聚合反应。 不同点： 1、作用底物不同。RNA 聚合酶底物是 NTP；DNA 聚合酶底物是 dNTP。 2、RNA 聚合酶作用不需要引物，而 DNA 聚合酶作用需要引物。 3、RNA 聚合酶本身具有一定的解旋功能，而 DNA 聚合酶没有，当需要解开双链的时候要解旋酶和拓扑异构 酶的帮助。 4、RNA 聚合酶只具有 5‘到 3’端的聚合酶活性，而 DNA 聚合酶不仅有 5‘到 3’端的聚合酶活性，还具有 3‘到 5’端的外切酶活性。保证 DNA 复制时候校对，所以复制的忠实性高于转录的。 5、RNA 聚合酶通常作用于转录过程；DNA 聚合酶通常作用于 DNA 复制过程 21. 真核生物的 tRNA 前体的 3’端不含 CCA 序列，成熟分子中的是后来加上去的。 22. 氨基酸的极性通常由密码子的第二位碱基决定，而简并性由第三位碱基决定。 23. 嘌呤霉素（Purom)ycin)）是指不编码蛋白质的结构与酪氨酰-tRNA 相似，从而取代一些氨基酰 tRNA 进入核糖体的 A 位，当 延长中的肽转入此异常 A 位时，容易脱落，终止肽链合成。由于嘌呤霉素对原核和真核生物的翻译过程 均有干扰干扰作用，故难于用做抗菌药物，有人试用于肿瘤治疗。 24. 信号肽序列通常在被转运多肽链的 N 端，这些序列在 10-40 个氨基酸残基范围，氨基酸至少含有一个带 正电荷的氨基酸，在中部有一段长度为 10-15 个氨基酸残基的由高度疏水性的氨基酸组成的肽链。 25. 细胞代谢途径具有单向性，即分解代谢和合成代谢各有其自身的途径，因而有利于代谢调节机制。 26. 与乳糖代谢有关的酶合成常常被阻遏，只有当细菌以乳糖为唯一碳源时，这些酶才能被诱导合成。 27. 逆转录酶和 DNA 聚合酶一样，都以 4 种 d NTP 为底物，合成 DNA 时需要引物，都具有校对功能。 28. 基因表达的调节可以再不同水平上进行,在转录水平（包括转录前、转录和转录后）是指不编码蛋白质的,或在翻译水平（包括 翻译和翻译后）是指不编码蛋白质的. 原核生物和真核生物的基因表达调控是不同的.原核生物的基因表达调控主要发生在转录水平上.最主要的 机制是 Jacob 和 Mon)od 提出的操纵子模型.而在翻译水平上的调节主要有：不同 m)RNA 翻译起始频率和 速度差异,翻译阻遏,反义 RNA 的作用等. 真核生物基因不组成操纵子,不形成多顺反子 MRNA.真核生物的基因表达受到多级调控系统的调节.转录 前：DNA 断裂、删除、扩增、重排、修饰和异染色质化等改变基因结构和活性.转录水平：染色质的活化 （组蛋白修饰使染色质疏松化）是指不编码蛋白质的和基因的活化（顺式作用原件,反式作用因子）是指不编码蛋白质的.转录后：转录产物的加工 和转运调节.翻译水平：控制 m)RNA 的稳定性和有选择地进行翻译.翻译后：控制多肽链的加工和折叠. 29. 增强子能大大增强启动子的活性。增强子有别于启动子处有两点:[1]增强子对于启动子的位置不固定，而 能有很大的变动;[2]它能在两个方向产生相互作用。一个增强子并不限于促进某一特殊启动子的转录，它 能刺激在它附近的任一启动子。 30. 高等动物的基因表达具有更加精细的调节，其中，可变剪切和翻译后修饰不是其特异的调节方式。表观 遗传和蛋白质翻译后修饰在细菌耐药中的作用。 四、 简答题 1. 简述所有的顺式调控元件及其功能 在真核基因中存在很多的顺式调控序列，这些 DNA 序列被称为顺式作用元件（Cis-actin)g elem)en)ts）是指不编码蛋白质的,指与 结构基因表达调控相关，能够被调控蛋白特异性识别和结合的 DNA 序列，包括启动子、增强子、上游启动子 元件、反应元件、加尾信号等。 顺式作用元件通过与反式作用因子（tran)s-actin)g factors）是指不编码蛋白质的的相互作用来调节基因转录活性，但并非都位于 转录起始点上游。 2. 转录因子的几种结构基序(oxidativem)otif)? 锌指基序组成 DNA 结合域：锌指包含约 23 个氨基酸残基组成的环，它伸出锌结合位点，该结合位点由半胱 氨酸和组氨酸组成。锌指蛋白常有多个锌指，锌指的 C 端形成 α 螺旋，它结合一圈 DNA 大沟。 类同醇受体，是一组功能相关的蛋白质，每个受体都通过与一个特定的类固醇结合而被激活。它们的通用模 式是：在结合小分子配体之前，这些蛋白质都处于失活状态。 亮氨酸拉链包括一连串氨基酸，其中每第七个为一个亮氨酸，两条肽链通过亮氨酸拉链相互作用，形成二聚 体，拉链相邻的是一段参与结合 DNA 的正电残基。 3. 如何看待 RNA 功能的多样性，它们的核心作用是什么？ RNA 的功能主要有： 遗传信息的加工；控制蛋白质的合成；作用于 RNA 转录后加工与修饰；参与细胞功能的调节；生物催化与其 他细胞持家功能；可能是生物进化时比蛋白质和 DNA 更早出现的生物大分子。 其核心作用是既可以作为信息分子，又可以作为功能分子。 4. 某一个基因的编码序列中发生了一个碱基的突变，那么这个基因的表达产物在结构上，功能上可能发生哪些 改变？ 1）是指不编码蛋白质的. 突变后的编码序列仍然编码同一个氨基酸。没有任何变化 2）是指不编码蛋白质的. 突变形成终止密码，产物在变异处中断，产生一个缩短的产物，失去功能 3）是指不编码蛋白质的. 突变后编码了一个氨基酸。根据氨基酸的性质，可以有不同的变化。如果非极性氨基酸变为极性氨基酸，或 者相反，那么得到的氨基酸结构就会被破坏。有可能没有功能。如果是同一性质的氨基酸，而且又不在蛋白活性 的中心，那该产物还会保持原有的活性。 5. 简述柠檬酸循环的概况及其作用 柠 檬 酸 循 环 （ citric acid cycle ）是指不编码蛋白质的 ： 也 称 为 三 羧 酸 循 环 （ tricarboxylic acid cycle ， TCA 循 环 ， TCA）是指不编码蛋白质的，Krebs 循环。是将乙酰 CoA 中的乙酰基氧化成二氧化碳和还原当量的酶促反应的循环系统，该循环 的第一步是由乙酰 CoA 与草酰乙酸缩合形成柠檬酸。反应物乙酰辅酶 A(oxidativeAcetyl-CoA)是糖类、脂类、氨基酸 代谢的共同的中间产物，进入循环后会被分解最终生成产物二氧化碳并产生 H，H 将传递给辅酶 I--尼克酰胺 腺嘌呤二核苷酸(oxidativeNAD+) （或者叫烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）是指不编码蛋白质的和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）是指不编码蛋白质的，使之成为 NADH + H+和 FADH2。 NADH + H+ 和 FADH2 携带 H 进入呼吸链，呼吸链将电子传递给 O2 产生水，同时 偶联氧化磷酸化产生 ATP，提供能量。 真核生物的线粒体基质和原核生物的细胞质是三羧酸循环的场所。它是呼吸作用过程中的一步，之后高能电 子在 NAHD+H+和 FADH2 的辅助下通过电子传递链进行氧化磷酸化产生大量能量。 伍、 问答题 1. 重组 DNA 的基本步骤 一个典型的 DNA 重组包括五个步骤： （1）是指不编码蛋白质的目的基因的获取 目前，获取目的基因的方法主要有三种：反向转录法、从细胞基因组直接分离法和人工合成法。 反向转录法是利用 m)RNA 反转录获得目的基因的方法。从细胞基因组中直接分离目的基因常用，因为这 种方法犹如用散弹打鸟,所以又称"散弹枪法"。用分离目的基因，具有简单、方便和经济等优点。许多病毒和 原核生物、一些真核生物的基因，都用这种方法获得了成功的分离。 化学合成目的基因是 20 世纪 70 年代以 来发展起来的一项新技术。应用化学合成法，可在短时间内合成目的基因。科学家们已相继合成了人的生长 激素释放抑制素、胰岛素、干扰素等蛋白质的编码基因。 （2）是指不编码蛋白质的DNA 分子的体外重组 体外重组是把载体与目的基因进行连接。例如，以质粒作为载体时，首先要选择出合适的限制性内切酶， 对目的基因和载体进行切割，再以 DNA 连接酶使切口两端的脱氧核苷酸连接，于是目的基因被镶嵌进质粒 DNA，重组形成了一个新的环状 DNA 分子（杂种 DNA 分子）是指不编码蛋白质的。 （3）是指不编码蛋白质的DNA 重组体的导入 把目的基因装在载体上后，就需要把它引入到受体细胞中。导入的方式有多种 ， 主要包括转化、转导、显微注射、微粒轰击和电击穿孔等方式。转化和转导主要适用于细菌一类的原核生物 细胞和酵母这样的低等真核生物细胞，其他方式主要应用于高等动植物的细胞。 （4）是指不编码蛋白质的受体细胞的筛选 由于 DNA 重组体的转化成功率不是太高，因而，需要在众多的细胞中把成功转入 DNA 重组体的细胞挑选出来。应事先找到特定的标志，证明导入是否成功。 （5）是指不编码蛋白质的基因表达 目的基因在成功导入受体细胞后，它所携带的遗传信息必须要通过合成新的蛋白质才能表 现出来，从而改变受体细胞的遗传性状。 目的基因在受体细胞中要表达，需要满足一些条件。例如，目的基因是利用受体细胞的核糖体来合成蛋白质 ， 因此目的基因上必须含有能启动受体细胞核糖体工作的功能片段。 2. 真核基因表达调控的特点