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现代生物大题题库及答案

一、分子生物学（总分：40分）

1.简答题（共20分，每题5分）

1.1简述DNA复制的过程及其主要特点。

答案：DNA复制是一个半保留、半不连续的过程，主要包括以下步骤和特点：

1.起始阶段：在特定的DNA序列（复制起点）处，解旋酶打开DNA双链，形成复制叉。单链结合蛋白(SSB)稳定单链DNA，防止其重新形成双链。

2.引物合成：引物酶合成短的RNA引物，为DNA聚合酶提供3-OH末端。

3.延伸阶段：

-DNA聚合酶III以DNA单链为模板，按照碱基互补配对原则（A-T，G-C）合成新的DNA链。方向为5→3。

-前导链是连续合成的，而滞后链是不连续合成的，形成冈崎片段。

-DNA聚合酶I移除RNA引物并填补空缺。

-DNA连接酶将DNA片段连接起来。

4.终止阶段：当复制叉到达特定终止区域或两个复制叉相遇时，复制过程结束。

主要特点：

-半保留复制：每个子代DNA分子包含一条亲代DNA链和一条新合成的链。

-半不连续复制：前导链连续合成，滞后链不连续合成。

-需要引物：DNA聚合酶需要3-OH末端才能开始合成。

-高保真性：具有校对功能，错误率低。

-复制起点特定：原核生物通常从一个固定起点开始，真核生物有多个复制起点。

1.2解释中心法则及其在现代分子生物学中的扩展。

答案：中心法则最初由克里克(FrancisCrick)于1958年提出，描述了遗传信息在生物大分子之间的流动方向：

1.经典中心法则：

-DNA→DNA：DNA通过复制传递遗传信息。

-DNA→RNA：DNA通过转录将信息传递给RNA。

-RNA→蛋白质：RNA通过翻译指导蛋白质合成。

-克里克最初认为信息不能从蛋白质流向核酸。

2.现代扩展：

-RNA→RNA：某些病毒(如RNA病毒)的RNA可以作为模板复制RNA。

-RNA→DNA：逆转录酶可以将RNA逆转录为DNA，如逆转录病毒。

-蛋白质→蛋白质：朊病毒(Prion)可以通过改变蛋白质构象来影响其他蛋白质的构象，表明蛋白质间可以传递信息。

3.其他发现：

-RNA干扰：小RNA分子可以调控基因表达。

-非编码RNA功能：发现大量不编码蛋白质的RNA具有重要的调控功能。

-表观遗传学：DNA甲基化、组蛋白修饰等不改变DNA序列但可遗传的修饰影响基因表达。

中心法则的扩展反映了分子生物学的发展，但仍然遵循信息从核酸流向蛋白质的基本原则，只是在特定情况下存在例外。

1.3比较原核生物和真核生物基因表达调控的主要差异。

答案：原核生物和真核生物在基因表达调控方面存在显著差异：

1.调控层次：

-原核生物：主要在转录水平进行调控，少数在翻译水平。

-真核生物：多层次调控，包括染色质水平、转录水平、转录后加工、翻译水平和翻译后修饰。

2.调控机制：

-原核生物：

操纵子模型：多个功能相关的基因由同一启动子控制，形成转录单元。

激活子和阻遏物直接结合到DNA上调控转录。

调控快速响应环境变化。

-真核生物：

增强子和沉默子通过远程调控影响基因表达。

转录因子复杂，形成调控网络。

染色质重塑和表观遗传修饰参与调控。

转录和翻译在时间和空间上分离。

3.调控响应速度：

-原核生物：响应迅速，几分钟内可完成调控。

-真核生物：响应较慢，通常需要小时或天。

4.环境响应：

-原核生物：主要响应营养、温度等环境因素。

-真核生物：除环境因素外，还响应发育阶段、激素信号等。

5.调控蛋白：

-原核生物：调控蛋白相对简单，数量较少。

-真核生物：调控蛋白复杂，数量众多，形成复杂的调控网络。

这些差异反映了原核生物和真核生物在细胞结构、基因组大小和复杂性上的不同，以及它们适应不同生存环境的需求。

1.4描述PCR技术的基本原理及其应用领域。

答案：PCR（聚合酶链式反应）技术是一种体外DNA扩增技术，由KaryMullis于1983年发明，基本原理如下：

1.基本原理：

-模板变性：高温（通常94-98°C）使双链DNA解离成单链。

-引物退火：较低温度（通常50-65°C）使特异性引物与模板DNA互补序列结合。

-链延伸：适宜温度（通常72°C）下，DNA聚合酶以引物为起点，沿模板合成新的DNA链。

-重复循环：以上三个步骤反复进行，每轮循环DNA量理论上增加一倍，形成指数级扩增。

2.关键组分：

-模板DN