第1章
1、什么是生物材料？
答：目前认为：生物材料为一种与生物系统相互接触，用以诊治组织/器官疾患，替换病损组织/器官，或者改善其形态或增进其功能的材料，包括生物源性材料和生物医用材料。2、生物材料的类别
答：生物材料的类别如下：
（1）按材料属性：医用金属材料、医用无机材料、医用高分子材料、医用复合材料…（2）按材料功能：硬组织材料、软组织材料、血液相容性材料、生物降解材料…
（3）按材料来源：组织衍生材料、天然生物材料、人工合成材料
（4）按材料用途：骨科材料、心血管材料、血液透析材料、整形美容材料…
3、生物材料应用现状
答：生物材料应用现状如下：
（1）软组织植入材料：医用缝合线（蚕丝、尼龙、羊肠(胶原)、聚酯…）、止血海绵、人工乳房植入体（石蜡、硅酮油、聚丙烯酰胺、聚乙烯海绵体、硅胶袋（内装硅凝胶或生理盐水）…）、经皮植入体、皮肤植入体、颚面植入体、眼耳植入体、血管植入材料、人工心脏瓣膜…（2）硬组织修复与替代材料：接骨板、人工关节、金属丝、螺钉、髓内钉、脊柱固定器件、牙根植入体、齿科材料等…
（3）人工器官：人工肾(血液透析仪)、人工心脏、人工肺…
（4）组织工程产品：皮肤、骨、软骨、膀胱、神经（壳聚糖、聚乙醇酸）
第2章生物大分子
1、生物大分子概念和种类？
答：生物大分子概念：是生物体的重要组成成分，是一类具有生物功能、分子量较大、结构也比较复杂的天然高分子，同时也是一类非常重要的生物材料来源。
种类：蛋白质、核酸、高分子多糖及其复合物
2、胶原蛋白的特点及稳定构象，丝素蛋白的特点及稳定的构象？
答：（1）胶原蛋白：
特点：耐湿热，生物相容性良好，生物可降解，经过处理可消除抗原性，能促进组织恢复，无异物反应
稳定构象：三股螺旋和球形
（2）丝素蛋白
特点：来源广泛、生物相容性良好，力学性能优良，血液相容性相对较好，可以缓慢降解，溶解性（浓的中性盐溶液）
稳定构象：反平行折叠链构象
第三章&第十二章生物矿化和仿生材料
1、生物矿化的定义及主要分类是什么？
答：生物矿化定义：生物矿化是指在一定条件下，在生物体的不同部位，以各种作用方式，在有机基质和细胞的参与下，无机元素从环境中选择性的在特定的有机基质上形核、生长和相变而转变为结构高度有序的生物矿物的过程。
主要分类：无定形矿物；无机晶体；有机晶体；（P48）
2、请列举羟基磷灰石涂层的主要制备方法或简述耳石的各个自组装分级结构。
答：（1）羟基磷灰石涂层的主要制备方法：（P59）
1）固相反应法（固体-固体反应）：原料磨细混合；1000-1300℃高温；合成HA
2）水热合成电化学反应法（化合物）：以Ti合金为负极、石墨为正极，在由NH4H2PO4和CaCl2组成的电解质溶液下，经过一定的pH和沉积时间，120-200℃水蒸汽处理，合成HA
3)化学共沉淀法（沉淀剂-促沉淀）：
（2）耳石的各个自组装分级结构：以鲤鱼的微耳石为例（P74）
第1级分级结构：基本组成成分——文石纳米晶
第2级分级结构：纳米纤维——文石晶体具有c轴方向的择优取向，形成直径约60nm、长度1.5μm的纳米纤维，且每根纳米纤维都由一些蛋白包裹
第3级分级结构：纤维排列——文石纳米纤维在二维方向上彼此紧密的平行排列，形成纤维层结构。
第4级分级结构：文石棒——文石层在垂直于文石层面的方向堆积至2-3μm，形成三维的棒状聚集体，不同文石棒之间由蛋白质分割开。
第5级分级结构：取向畴——文石棒彼此平行，在一定区域内形成了具有一定取向的畴结构，各个畴大小不一，大致为数十个微米。
第6级分级结构：畴结构的排列——取向畴在微耳石日轮层内的排列，相邻晶体取向畴之间具有相似取向，夹角不超过20°。
第7级分级结构：微耳石的日轮——一个日轮由一条透明的增长带和一条暗色间歇带组成，两个带交替分布，每个亮区加暗区宽度约1-2μm，表明鲤鱼生长了一天。
3、碳酸钙调控机理包括哪几部分，并就其中的一种进行举例说明（P50）
答：碳酸钙调控机理包括以下内容
机理层面：1)Mg离子作为添加剂2）有机小分子作为添加剂3）生物大分子作为添加剂4）贝壳中提取蛋白质的体外模拟矿化5）耳石中中提取蛋白质的体外模拟矿化工艺层面：6)微印法实现结晶位点控制
举例说明：
1）Mg离子作为添加剂，影响：形貌、沉积动力学、稳定性、晶型转变
2）有机小分子作为添加剂，种类：氨基酸、表面活性剂等；影响：晶型、形貌、晶体取向；
4、仿生材料定义，并举例说明仿生材料在日常生活中（或者是你所接触到的）的应用情况答：仿生材料的定义：仿生材料是参照生命系统的式样和器官材料的规律而设计制造的人工材料。举例：模拟骨修复材料羟基磷灰石，模拟贝壳的结构制备层状有机-无机复合材料，模拟竹子的结构，在块状材料中添加纤维，增加韧性
第四章组织与器官的基本知识
1、细胞外基质的概念、组成、功能及其影响细胞生物学行为的机理
答：细胞质基质（ECM）的概念：由动物细胞合成并分泌到胞外，分布在细胞表面或细胞之间的大分子，主要是一些多糖和蛋白，或蛋白多糖，这些物质构成复杂的网架结构，支持并连接组织结构，调节组织的发生和细胞的生理活动。
组成：纤维（胶原和弹性体）；无定形纤维间基质（主要是蛋白多糖，还有非胶原糖蛋白、各种溶质、水等）
功能：机械支撑与细胞定位；决定细胞取向；控制细胞生长；维护细胞分化；支持组织更新；建立组织微环境；参与可溶性调节分子的螯合、贮存和呈现；支持并连接组织结构，调节组织的发生和细胞的生理活动
影响细胞生物学行为的机理（P101）：基质成份显著影响细胞形态的保持，影响细胞形状、
极性和分化功能。细胞利用表面受体，细胞膜蛋白质与不同的基质成份进行交流；在其他二级信使产生过程中细胞骨架结构的变化会调整基因。与此相反，细胞还产生并分泌基质分子。这些功能是通过细胞和基质间的交互作用完成的
2、骨的结构特点及生物力学特征（P104）
答：骨的结构特点：坚硬；血管丰富；钙库；造血器官。骨膜、骨质、骨髓。
骨膜是一层坚韧的结缔组织膜，覆盖在骨的表面；内含有丰富的血管、神经和成骨细胞
骨质有骨密质和骨松质两种。前者质地坚硬致密，布于骨的表层；后者呈海绵状，由许多片状的骨小梁交织而成，布于骨的内部。
骨髓填充在骨髓腔和骨松质的空隙内，分为红骨髓和黄骨髓，
生物力学特征：随着骨密度的增加，模量和强度均显著增加，皮质骨的力学性能具有明显的各向异性，沿骨干的轴向强度较高
3、实质性器官和空腔器官的结构特点（P113）
答：（1）实质性器官的结构特点：包括心、肝、脾、肺、肾，具有一个被密集的连接组织囊环绕的庞大连接组织系统，这种器官具有较厚的连接组织区或门，在这里血管和其他管道能进入器官，大批的连接组织从门外进入器官，将其分为小片，器官的其余部分具有一个精密的结构系统，包括支撑细胞、细胞外基质和脉管系统，共同组成了基质。
（2）空腔器官的结构特点：包括小肠、胆、胃、大肠、膀胱，在空心器官中，大的血管垂直穿过外表层，并平行于组织层构成分支，这些血管进一步向深分化穿过肌肉层，在连接组织处的血管分支又与组织层相平行，在连接组织处小的血管与其小血管有交叉点（吻合），这些交叉点可以提供间接路径使血液从障碍旁通过。
第五章细胞与材料的相互作用
1、材料表面蛋白质吸附的影响因素及其特点有哪些？（P121）
答：材料表面蛋白质吸附的影响因素：蛋白质(浓度、速度、分子大小、亲和性、结构重组）；材料表面(理化性质、疏水性、荷电特性、形貌、机械性质、电学性质)
特点：（1）蛋白质在表面的浓度比它以前所在的溶液中的浓度大得多。（2）蛋白质在表面和溶液中是完全不同的两种状态，在表面状态称为被吸附态。（3）吸附石不可逆的。（4）蛋白质吸附过程被认为是熵的变化驱动的。
2、当材料和机体组织相互接触时，细胞是如何粘附到材料上的？其影响因素有哪些？细胞粘附有何意义？（P129）
答：细胞粘附到材料的方法：
（1）焦点粘附：缝隙宽度10~20nm，在细胞铺展的细胞边界可以观察到细胞伪足与材料的锚接，这是一种非常强的粘附；
（2）直接接触：缝隙宽度30~50nm，围绕在焦点粘附周围；
（3）间接接触：缝隙宽度>100nm，细胞外基质材料或液体夹在膜与材料之间
影响因素：材料表面的拓扑结构，表面亲/疏水性，表面化学组成，多孔材料的孔隙，表面化学修饰
细胞粘附的意义：细胞吸附是衡量生物材料的生物相容性的依据之一，对细胞的迁移有重要作用，是构建工程化组织和器官的形成前提条件。（自己总结吧，骚年）
第六章生物医用材料
1、简述金属植入物的制备过程？P144
答：（1）从金属矿石到金属原材料：选矿、矿石破碎、提取金属、纯化金属、制作合金（2）从金属原材料到金属型材：铸造、锻造、轧制、粉末生产、热处理
（3）从金属型材到初步和最终的金属装置：通过铸造成型、表面处理、钝化等工艺制成金属装置。
2、生物降解和生物侵蚀的概念？（P172）
答：生物降解：强调生物因子（酶或细菌）在降解过程中的作用。生物侵蚀：强调在生理环境下，包括物理过程（如溶解等）或化学过程（如分子骨架断裂）的作用
3、植入组织的反应类型？
答：植入组织的反应类型如下：
（1）材料是有毒的，周围组织死亡；（2）组织无毒且无生物活性(近乎无活性)，形成厚度易变的纤维组织；（3）材料无毒且有生物活性(生物活性的)，形成界面联结；（4）材料无毒且可溶，周围组织会替代它。
4、纤维制备常用的三种技术及原理？
答：纤维制备常用的三种技术及其原理如下：
（1）电纺丝(静电纺丝)：原理：首先将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。
（2）熔体纺丝：原理：1）制备纺丝熔体；2）熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流；3）熔体细流冷却固化形成初生纤维；4）初生纤维卷绕。熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。
（3）湿法纺丝：原理：是化学纤维的主要纺丝方法之一，包括1）制备纺丝原液；2）将原液从喷丝孔压出形成细流；3）原液细流凝固形成初生纤维；4）初生纤维卷装或直接进行后处理。
第七章生物医用材料表面性质与改性
1、表面与界面的定义
答：表面的定义：与气体接触的界面。界面的定义：任意两相的接触面，有一定的厚度，(约为几个分子层厚度)，又称为为界面相
2、表面分析的主要原理和分类（P204）
答：表面分析原理：电磁辐射（X射线、紫外线等）或运动载能离子（电子、离子、中性粒子等）作用于待检测材料，形成反射、散射、及光电离（光子、电子、离子、中性粒子等），分析信息载体：强度、空间分布、能量分布、质荷比及自旋等，得出所需结果：表面的微观形貌、结构、化学组成、电子结构（电子能带结构和态密度、吸附原子、分子的化学态等）和原子运动（吸附、脱附、扩散等）
分类：依据表面性能特征和所要获取的表面信息分类：表面形貌分析（表面宏观形貌、显微组织形貌）；表面成分分析（表面元素组成分析、表面元素化学态分析、表面元素分布（横向分布和纵向深度分布)分析）；表面结构分析（晶体原子排列、晶胞大小和晶体取向；原子在晶胞中的位置；表面吸附和化学反应，扩散等）；表面电子态分析*；表面原子态分析3、表面改性的主要方法有哪些？主要表征方法有哪些？
答：表面改性的主要方法：1）材料的表面修饰2）等离子表面改性；3）离子注入表面改性；4）表面薄膜合成自组装单分子层等。（或者答：等离子体表面改性；离子注入表面改性；离子束辅助沉积；LB技术；硅烷化；自组装单层膜；钝化处理；激光涂覆。
主要表征方法：
4、表面生物分子固定的种类及其方法？
答：种类及其方法如下：
1）物理吸附法：范德瓦尔斯力、静电力、亲和力、吸附交联力
2）物理捕获法：栅栏系统、水凝胶、分散粘合
3）共价结合法：可溶高分子衍生物、固体表面、水凝胶
第八章材料的生物相容性
1、生物材料的生物相容性定义及应具有的条件?
答：生物材料的生物相容性定义：指生物材料与人体间相互作用产生各种复杂的生物、物理、化学反应，以及人体对这些反应的忍受程度。应具有的条件：“六无”—无毒，无致敏，无刺激，无遗传毒性，无致癌，对组织、血液、免疫系统无副作用
2、植入生物材料中哪些因素会导致凝血系统异常？目前有哪些改进方法？
答：导致凝血系统异常的因素：生物材料表面粗糙；生物材料表面正电荷；生物材料表面润湿性较差。目前改进方法：生物材料表面处理：肝素表面或光滑的生物学表面；负电荷表面（偏析金属、聚合物电解质）；惰性表面（羟乙基异丁酸、聚丙烯酸水凝胶）；溶液-透析表面（亲水性）
3、比较急性炎症和慢性炎症的差异。
答：（1）急性炎症：①起病急②持续时间短③以渗出病变为主要特征④炎C浸润以粒C 为主。（2）慢性炎症：①起病较缓慢②持续时间长（数月—数年）③以增生性病变为主④炎C以巨噬C和淋巴C 为主。
4、详述生物材料植入体内会引起宿主哪些反应？
答：（1）生物材料的界面现象：材料表面先吸附血浆蛋白，包括白蛋白、球蛋白、纤维蛋白（2）免疫成分的改变、补体的激活以及血小板受体、二磷酸腺苷和前列腺素的释放等分子水平的反映
（3）生物材料会引起血液改变：破坏血液中蛋白质和酶活性；引起补体系统激活；引起凝血系统或纤溶系统异常；破坏血细胞、引起血细胞数量或质量异常；血流动力学改变（主要指植入在血流通道上）
第9章生物材料的检测与评价
1、生物材料的生物相容性评价程序？
答：材料选择→产品生物学评价（与已上市产品对照）→确定材料分类→生物学试验项目选择→生物学试验→上市后重新评价。
2、生物材料的生物相容性评价原则？
答：生物材料的生物相容性评价原则如下：
（1）选择材料时要考虑到化学性能、物理学性能、电学性能、形态学性能、力学性能和其它性能等，同时考虑到生物学评价（生物学性能）。
（2）考虑一种材料与组织间的相互作用时，不能脱离整个生物材料的总设计，一般在材料满足其物理和化学性能后，再去评价它的生物性能。
（3）考虑到实验动物的3R原则和节约经费时间，一般先体外试验，后进行动物试验。（4）考虑到灭菌可能对生物材料的影响及可能伴随的毒性物质，应用最后灭过菌的产品作为试验样品或作为制备浸提液的样品，进行生物学评价。
（5）考虑到生物学评价的高要求和严标准，生物学试验均须在专业实验室中进行，并由经专业培训且有实践经验的人员操作，其试验结果应具有可重复性。
（6）当最终产品投入市场后，如其原料或技术发生变化，产品配方、工艺、初级包装或灭菌条件改变，贮存期内产品发生变化，产品用途发生变化，有迹象表明产品用于人体时会产生副作用等时，均需对产品重新进行生物学评价。
第十章材料在生物环境中的降解
1、简要叙述聚合物材料降解的几种机理？
答：聚合物材料降解的机理如下：
（1）物理机理：吸附作用、膨胀作用、软化、结晶化、去结晶化、应力开裂、疲劳断裂、冲撞挤压断裂
（2）化学机理：
1）热分解作用：自由基分离、解聚作用
2）氧化作用：化学氧化、热氧化
3）溶剂分解作用：水解、醇解、氨解等
4）光分解：可见光、紫外光
5）辐射降解：α-射线、X射线、电子束
6）断裂引起的自由基反应
2、简述金属腐蚀的基本原理？
答：水溶液腐蚀是金属生物材料的最常见的腐蚀方式，在电解液中，金属表面发生电化学反应时发生水溶液腐蚀，此过程存在两种反应：产生金属离子的阳极反应，比如金属失去电子，氧化变成阳离子，还有消耗电子的阴极反应，虽然阴极反应取决于电解液的性质，但是在水环境中最重要的反应是氢的还原反应和溶解的氧气在酸性溶液中的还原反应或在中性或碱性溶液中的还原反应，在所有的腐蚀过程中，阳极反应（氧化反应）的速度和阴极反应（还原反应）的速度相同。
组织工程
1、什么是组织工程？其要素、内容是什么?
答：组织工程的定义：应用生命科学和工程学的原理与方法，研究、开发生物替代物用于修复、增进或改善人体各种组织或器官损伤后功能和形态的一门交叉学科
组织工程的要素：生物材料支架；支持细胞/种子细胞；生长因子/调节因子
组织工程的内容：建立种子细胞库；制备生物材料支架；组织培养技术；体内/临床应用技术
2、对组织工程生物材料支架有哪些要求？常用哪些材料？
答：（1）对组织工程生物材料支架的要求：
1）具有三维多孔网络，有利于细胞生长、养分传输和代谢废物的排放；
2）良好的生物相容性和相匹配的可降解性能，降解速度和吸收速度可以调控，以适应细胞或组织的生长；
3）化学表面适合细胞的粘附、增殖和分化；
4）具有与自体组织相似的机械性
5）需具有可塑性，无污染处理(灭菌)
一、植物组织培养：狭义指对植物体组织或由植物器官培养产生的愈伤组织进行培养直至生成完整植株。广义：无菌操作分离植物体一部分(即外植体)接种到培养基，在人工条件下培养直至生成完整植株。生物技术中的一个基本技术。 MS：MS培养基是Murashige和Skoog于1962年为烟草细胞培养设计的，特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的离子平衡溶液，它的硝酸盐含量高，其营养丰富，养分的数量和比例合适，不需要添加更多的有机附加物，能满足植物细胞的营养和生理需要,因而适用范围比较广，多数植物组织培养快速繁殖用它作为培养基的基本培养基。 愈伤组织愈伤组织callus在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在植物体切面上产生。 cDNA文库：包含细胞全部的mRNA信息的反转录所得到的cDNA的集合体。 胚状体：是指植物在离体培养条件下，非合子细胞经过胚胎发生和发育的过程形成的胚状结构，又称体细胞胚。 体细胞杂交：体细胞杂交又称体细胞融合，指将两个GT不同的体细胞融合成一个体细胞的过程。融合形成的杂种细胞，兼有两个细胞的染色体。 分子标记：是指在分子水平上DNA序列的差异所能够明确显示遗传多态性的一类遗传标记。 基因工程原称遗传工程，亦称重组DNA技术，是指采用分子生物学手段，将不同来源的基因，按照人类的愿望，在体外进行重组，然后将重组的基因导人受体细胞，使原有生物产生新的遗传特性，获得新品种，生产新产品的技术科学。 细胞培养指动物、植物和微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长。过程：①取材和除菌；②培养基的配制；③接种与培养。 生物反应器是适用于林木细胞规模化培养的装置。 生物技术biotechmlogy：也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。 外植体explant：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。 植物细胞的全能性：植物每一个具有完整细胞核的体细胞，都含有植物体的全部遗传信息，在适当条件下，具有发育成完整植株的潜在能力。 再分化：脱分化的分生细胞（愈伤组织）在一定的条件下，重新分化为各种类型的细胞，并进一步发育成完整植株的过程。 器官发生organogenesis：亦称器官形成，一般指脊椎动物个体发育中，由器官原基进而演变为器官的过程。各种器官形成的时间有早有晚，通过器官发生阶段，各种器官经过形态发生和组织分化，逐渐获得了特定的形态并执行一定的生理功能 体细胞胚胎发生：单细胞或一群细胞被诱导，不断再生非合子胚，并萌发形成完整植株的过程。 PCR：聚合酶链式反应是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链，低温（经常是60°C左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度（72°C左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。Recombinant DNA重组DNA：是指采用分子生物学手段，将不同来源的基因，按照人类的愿望，在体外进行重组，然后将重组的基因导人受体细胞，使原有生物产生新的遗传特性，获得新品种，生产新产品的技术科学。 细胞融合：两个或多个细胞相互接触后，其细胞膜发生分子重排，导致细胞合并、染色体等遗传物质重组的过程称为细胞融合。 悬浮培养：悬浮培养是细胞培养的基本方法，不仅为研究细胞的生长和分化提供了一个
分子生物学：研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。 C值反常：也称c值谬误，指c值往往与种系进化复杂性不一致的现象，及基因组的大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些较低等的生物c值却很大。DNA重组技术：又称基因工程。将不同的DNA片段按照预先的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状的技术。 GU-AG法则：多数细胞核mRNA前体中内含子的5’边界序列为GU，3’边界为AG，因此，GU表示供体衔接点的5’端，AG 表示接纳点的3’端序列，习惯上，把这种保守序列模式称为GU-AG法则。 RNA干涉：是利用双链小RNA高效，特异性降解细胞内同源MRNA，从而阻断体内靶基因的表达，使细胞内出现靶基因缺失表性的方法。 摆动假说：crick为解释反密码子中子某些稀有成分的配对（如I）以及许多氨基酸中有两个以上密码子而提出的假设。编码链/有义链：在DNA双链中，与mRNA 序列（除t/u替换外）和方向相同的那条DNA，又称有义链 模板链：指双链DNA中能够作为模板通过碱基互补原则指导mRNA前体的合成的DNA链，又称反义链 操纵子：原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控原件组成的基因表达单元。 反式作用因子：能直接或间接识别或结合在各类顺式作用元件中核心序列上参与调控靶基因转录效率的pro。 基因定点突变：向靶DNA片段中引入所需的变化，包括碱基的添加，删除，或改变基因家族：在基因组进化中，一个基因通过基因重复发生了两个或更多的拷贝，这些基因即构成一个基因家族，是具有显著相似性的一组基因，编码相似的蛋白质产物 基因敲除技术：针对一个序列已知打包功能未知的基因，从DNA水平上设计实验，彻底破坏该基因的功能或消除其表达机制，从而推测该基因的生物学功能 基因组DNA文库：某一生物体全部或部分基因的集合，将某个生物的基因组DNA 或cDNA片段与适当的载体体外重组后，转化宿主细胞，所谓的菌落或噬菌体的集合即为…… 基因治疗：是将具有治疗价值的基因即“治疗基因“装配于带有在人体细胞中表达所必备元件的载体中，导入人体细胞，通过靶基因的表达来治疗遗传疾病 聚合酶链反应：指通过模拟体内DNA复制方式在体外选择性的将DNA某个特定区域扩增出来的 魔斑核苷酸：在应急反应过程中，由大量GTP合成的ppGpp和pppGpp，它们的主要作用可能是影响RNA聚合酶与启动子结合的专一性，诱发应急反应，帮助细菌度过难关 弱化子：原核生物操纵子中能明显减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列 同工tRNA：几个代表AA，能够被一个特殊的氨酰—tRNA合成酶识别的Trna 顺式作用元件：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，增强子等，本身不编码任何pro，仅提供一个作用位点，与反式作用因子相互作用参与基因表达调控 原位杂交技术：用标记的核苷酸探针，经放射自显影或非放射检测体系，在组织，细胞及染色体水平上对核苷酸进行定位和相对定量研究的手段 转座/移位：遗传信息从一个基因座转移至另一个基因座的现象，由可移问位因子介导的遗传物质的重排 管家基因：维持细胞正常生长发育的必需基因，所以细胞中均需表达的一类基因转座子：是存在染色体上的可自主复制和移位的基本单位，参与转座子易位及DNA 链整合的酶称为转座酶 原癌基因：正常细胞中与病毒癌基因具有显著同源性的基因，本身没有致癌作用，但是经过致癌因子的催化下激活成为致 癌基因，使正常细胞向恶性转化。 SP序列：mRNA中用于结合原核生物核糖 体的序列 无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个 核苷酸的改变可能是代表某个AA的密码 子变成终止密码子（UAG UGA UAA），使 pro合成提前终止，合成无功能或无意义 的多肽，这称— 错义突变：由于结构基因中某个核苷酸的 变化使一种AA的密码子变成另外一种AA 的密码 指导RNA：与已正确编码的RNA序列互补 的一小段RNA，被用来作为向未经编辑的 RNA中插入碱基的模板。 上游启动子元件：将TATA区上游的保守 序列称为— 启动子：与基因表达启动相关的顺式作用 原件，是结构基因的重要成分。它是一段 位于转录起始位点5’端上游区大约 100~200bp以内的具有独立功能的DNA序 列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA 准确地相结合并具有转录起始的特异性。 细菌转化：是一种细菌菌株由于捕获了来 自供体菌株的DNA而导致性状特征发生 遗传改变的过程，提供转化DNA的菌株叫 做供体菌株，接受转化DNA的菌株被称作 受体菌株。 实时定量PCR技术：利用带荧光检测的 PCR仪对整个PCR过程中扩增DNA的累积 速率绘制动态变化图。 基因工程：在体外将核算分子插入病毒， 质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新 组合，使之进入新的宿主细胞内并获得持 续稳定增殖能力和表达。 应答原件：能与某个（类）专一蛋白因子 结合，从而控制基因特异表达的DNA上游 序列。 增强子：是指能使与它连锁的基因转录频 率明显增加的DNA序列（1.5分）。它可 以在启动子的上游，也可以在启动子的下 游，绝大多数增强子具有组织特异性（1.0 分）。 分子伴侣：是结合其他不稳定蛋白质并稳 定其构象的一类蛋白质（1.0分）。通过 与部分折叠的多肽协调性地结合与释放， 分子伴侣促进了包括蛋白质折叠、寡聚体 装配、亚细胞定位和蛋白质降 负调控：阻遏蛋白结合在操作子位点，阻 止基因的表达。没有调节蛋白时操纵元内 结构基因是表达的，而加入调节蛋白后结 构基因的表达活性被关闭，这种调节称为 负调节。 应急因子：是指与核糖体相结合的蛋白质 RelA，当空载的tRNA进入A位时，它催 化GTP形成pppGpp或催化GDP形成 ppGpp。 信号肽：在蛋白质合成过程中N端有 15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质 的跨膜。 密码的简并性:由一种以上密码子编码同 一个氨基酸的现象称为密码的简并性 移码突变(frame-shift mutation)：在 mRNA中，若插入或删去一个核苷酸，就 会使读码发错误，称为移码，由于移码而 造成的突变、称移码突变 简答题 1原核生物与真核生物基因组的不同？ 答：原核基因组：常仅由一条环状双链DNA 分子组成，结构简单；基因组中只有一个复 制起点；具有操纵子结构，转录的RNA为多 顺反子；有重叠基因（1、基因内基因 2、部 分重叠基因 3、一个碱基重叠）;无内含子； 编码pro的DNA在基因组中所占比例较大； 结构基因为单贝 真核基因组：真核基因组庞大，一般都远 大于原核生物；真核基因组存在大量的重复 序列；真核基因组的大部分为非编码序列， 占整个基因组序列的90%以上；真核基因组的 转录产物为单顺反子；真核生物为断裂基因、 有内含子结构；真核基因组存在大量的顺式 作用原件；真核基因组中存在大量的DNA多 态性；真核基因组具有端粒结构。 2比较RNA转录与DNA复制的异同？ 答：相同：都以DNA链作为模板；合成方向 均为5’—3’；聚合反应均是通过核苷酸之间 形成的3’，5’—磷酸二酯建使核苷酸链延长 不同：复制转录 模板：两条链均复制；模板链转录（不对称 转录） 原料：dNDP ; NTP 酶：DNA聚合酶；RNA聚合酶 产物：子代双链DNA；mRNA,tENA,rRNA 配对：A---T ,G---C; A—U,T---A,G---C 引物：RNA引物；无 试比较转录与复制的区别。： 1，目的不同，所使用的酶、原料及其它辅助 因子不同，转录是合成RNA，复制是合成DNA； 2，方式不同：转录是不对称的，只在双链DNA 的一条链上进行，只以DNA的一条链为模板， 复制为半不连续的，分别以DNA的两条链为 模板，在DNA的两条链上进行；3，复制需要 引物，转录不需要引物；,4复制过程存在校 正机制，转录过程则没有；5转录产物需要加 工，复制产物不需要加工；6复制与转录都经 历起始、延长、终止阶段，都以DNA为模板， 新链按碱基互补原则，5'→3’方向合成。 3、 RNA转录的基本过程？ 转录的基本过程包括：模板识别、转录起始、 转录的延伸和终止。 模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互 作用并与之结合； 转录起始：RNA聚合酶结合在启动子上以后， 是启动子附近的DNA双链解旋并解链，形成 转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的 碱基配对，当RNA链上第一个核苷酸键产生 标志着转录的起始，一旦RNA聚合酶成功地 合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录 就进入正常的延伸阶段。 转录的延伸：RNA聚合酶释放因子离开启动子 后，核心酶沿模板DNA链移动并使新生成RNA 链不断伸长，在解链区形成RNA—DNA杂合物。 转录终止：当RNA链延伸到转录终止位点时， RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯建，DNA— RNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双 链状态，DNA聚合酶和RNA链都从模板上释放 出来，转录终止。 4.DNA复制的过程和机制? 答：分三个阶段：即复制的起始、延伸、终 止。 复制的起始：DNA解旋解链，形成复制叉，引 发体组装，然后在引发酶的催化下以DNA链 为模板合成一段短的RNA引物。 延伸：DNA链的延伸由DNA聚合酶催化以亲代 DNA链为模板引发体移动，从5’—>3’方向 聚合子代DNA链，前导键的合成以5’—>3’ 方向随着亲本双链体的解开而连续进行复 制，后随链在合成过程中，一段亲本DNA单 恋首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反 方向，按5’—>3’方向合成一系列冈崎片段。 终止：当子链延伸到终止位点时，DNA复制终 止，切除RNA引物，填充缺口，在DNA连接 酶的催化下将相邻的DNA片段连接起来形成 完整的DNA长链。 5、真核生物与原核生物在翻译的起始过程中 有哪些区别？ 答：真核生物的起始tRNA是met-tRNA met 原核是fmet-tRNA fmet； 真核生物核糖体小亚基识别mRNA的帽子结 构，而原核生物通过与mRNA的SD序列结合； 真核生物小亚基先与met-tRNAmet结合再与 mRNA结合，而原核生物小亚基先与mRNA结合 再与fmet-tRNAfmet结合；真核生物有较多 的起始因子参与，且核糖体较大为80S，而原 核生物有较少的起始因子参与，且核糖体较 小为70S 6.简述蛋白质生物合成过程。，以大肠杆菌为 例： (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。 (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 (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 f 或空载tRNA 仍留在P位．最后核糖体沿mRNA5’→3’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 (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。 7.试比较真核生物与原核生物mRNA转录的主 要区别。 答：转录单元：原核生物常为多顺反子转录， 真核生物常为单顺反子转录。酶：RNA聚合酶 核心酶加p因子，原核生物为RNA聚合酶Ⅱ 聚合酶加转录因子。转录产物：真核生物不 需加工与翻译相偶联真核生物需加工与翻译 分开。转录过程：无核小体的结局和组装的 过程，原核生物有核小体的结局和组成的过 程。转录终止“原核生物两种方式分别是依 赖P因子的终止和不依赖P因子的终止，真 核生物转录的终止加尾修饰同步进行。反应 部位：原核生物在类核，真核生物在核内。 8.比较原核和真核生物mRNA的区别？ 答：（1）、原核生物mRNA5’端无帽子结构，3’ 端没有或只少较短的polyA结构，真核生物 5’端存在帽子结构，3’端具有polyA尾巴. （2）、许多原核生物mRNA可能以多顺反子形 式存在，而真核生物几乎都是单顺反子(3)原 核生物mRNA的半衰期短，转录与翻译是紧密 相连的，两个过程不仅发生在同一细胞间里， 而且几乎是同步进行的，真核生物mRNA的录 翻译是发生在不同空间和时间范畴内的。(4) 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。 9.乳糖操纵子调控机理 答：是大肠杆菌中控制半乳糖苷酶诱导合成 的操纵子。包括调控元件P（启动子）和O（操 纵基因）阻遏子（I），以及结构基因lacZ（编 码半乳糖苷酶）、lacY（编码通透酶）和lacA （编码硫代半乳糖苷转乙酰基酶）。转录时 RNA聚合酶首先与启动子结合，通过操纵区向 右转录，转录从O区中间开始，按Z→Y→A 方向进行，每次转录出来的一条mRNA上都带 有这3个基因，转录的调控是在启动区和操 纵区进行的。 1、无乳糖时，调节基因lacI编码阻遏蛋白， 与操纵子基因O结合后抑制结构基因转录， 不产生代谢乳糖的酶。 2、只有乳糖存在时，乳糖可以与lac阻遏蛋 白结合，而使阻遏蛋白不与操纵基因结合， 诱导结构基因转录，代谢乳糖的酶产生以代 谢乳糖。 3、葡萄糖和乳糖同时存在时，葡萄糖的降解 产物能降低cAMP的含量，影响CAP与启动基 因结合，抑制结构基因转录，抑制代谢乳糖 的酶产生。 10、色氨酸操纵子及机制？ 答：负责色氨酸的生物合成，当培养基中有 足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺 乏时操纵子打开，trp基因表达，色氨酸或与 其代谢有关的某种物质在阻遏过程中起作 用。由于trp体系参与生物合成而不是降解， 它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。 弱化作用：当色氨酸达到一定浓度、但还没 有高到能够活化R使其起阻遏作用的程度时， 产生色氨酸合成酶类的量已经明显降低，而 且产生的酶量与色氨酸的浓度呈负相关。先 导序列起到随色氨酸浓度升高降低转录的作 用，这段序列就称为衰减子或弱化子。在trp 操纵元中，对结构基因的转录阻遏蛋白的负 调控起到粗调的作用，而衰减子起到细调的 作用。 11.原核生物和真核生物复制的差异？ 答：原核真核 复制起点：一般为单复制起点；一般为多复 制起点 主要的酶：DNA聚合酶Ⅲ；DNA聚合酶& 单链复制叉复制速度：快；慢 复制的延伸：无核小体的解聚及诚信组装； 有核小体…… 终止：两个复制叉相遇终止复制（环形DNA）； 端粒酶复制末端完成复制（线性DNA） 12原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的 起始过程有什么区别。 ．(1)起始因子不同：原核为IF-1，IF-2， IF-2，真核起始因子达十几种。 (2)起始氨酰-tRNA不同：原核为 fMet-tRNA f ，真核Met-tRNAi (3)核糖体不同：原核为70S核粒体， 可分为30S和50S两种亚基，真核为80S 核糖体，分40S和60S两种亚基
分子生物学试题及答案
分子生物学试题及答案一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。
除了5’ 3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1． DNA的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2． RNA酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1）、（ IF-2 ）和（IF-3 ）。4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。 5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（ DNA重组技术）三部分。 7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（ T2噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（ hnRNA在转变为mRNA 的过程中经过剪接，）、
1、分子生物学的定义。 从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。 2、简述分子生物学的主要研究内容。 a.DNA重组技术（基因工程） （1）可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽 ; （2）可用于定向改造某些生物的基因组结构 ; （3）可被用来进行基础研究 b.基因的表达调控 在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）。 c.生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） 一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两个前提： (1)拥有特定的空间结构（三维结构）； (2)发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。 结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。它包括3个主要研究方向： (1) 结构的测定 (2) 结构运动变化规律的探索 (3) 结构与功能相互关系 d.基因组、功能基因组与生物信息学研究 3、谈谈你对分子生物学未来发展的看法？ (1)分子生物学的发展揭示了生命本质的高度有序性和一致性，是人类认识论上的重大飞跃。生命活动的一致性，决定了二十一世纪的生物学将是真正的系统生物学，是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一。 (2)分子生物学是目前自然学科中进展最迅速、最具活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。
(3)分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，同时也推动这些学科的发展。 (4)分子生物学涉及认识生命的本质，它也就自然广泛的渗透到医学、药学各学科领域中，成为现代医药学重要的基础。 1、DNA双螺旋模型是哪年、由谁提出的?简述其基本内容。 DNA双螺旋模型在1953年由Watson和Crick提出的。 基本内容： (1) 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手双螺旋。 (2) 嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，3′,5′- 磷酸与核糖在外侧，彼此通过磷酸二酯键相连接，形成DNA分子的骨架。 (3) 双螺旋的平均直径为2nm,两个相邻碱基对之间相距的高度即碱基堆积距离 为0.34nm,两个核苷酸之间的夹角为36。。 (4) 两条核苷酸链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连系而结合在一起，A与T相配对形成两个氢键，G与C相配对形成3个氢键。 (5) 碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，但根据碱基互补配对原则，当一条多核苷酸的序列被确定后，即可决定另一条互补链的序列。
1.分子生物学的定义。 2.简述分子生物学的主要研究内容 广义：是研究蛋白质及核酸等生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 狭义：主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程 分子生物学的主要研究内容 生物大分子本质：一切生物体中的各类有机大分子都是由完全相同的单体，如蛋白质分子中的20种氨基酸、DNA及RNA中的8种碱基所组合而成的。 生物大分子结构功能(结构分子生物学) DNA重组技术(基因工程) 基因表达调控(核酸生物学) 基因组学 ?2章DNA双螺旋模型是哪年、由谁提出的?简述其基本内容。 ?1953 DNA的双螺旋结构有哪几种不同形式，各有何特点？细胞内最常见的是哪一类构象？ ?B-DNA构象： 相对湿度为92%时，DNA钠盐纤维为B-DNA构象。在天然情况下，绝大多数DNA 以B构象存在。最常见 ?A-DNA构象： 当相对湿度改变（75%以下）或由钠盐变为钾盐、铯盐，DNA的结构可成为A构象。它是B-DNA螺旋拧得更紧的状态。DNA-RNA杂交分子、RNA-RNA双链分子均采取A构象。
?Z-DNA构象： 在一定的条件下（如高盐浓度），DNA可能出现Z构象。Z-DNA是左手双螺旋，磷酸核糖骨架呈Z字性走向。不存在大沟，小沟窄而深，并具有更多的负电荷密度。Z-DNA的存在与基因的表达调控有关 第四节DNA的变性和复性 简述DNA的C-值、C-值矛盾（C Value paradox）；核小体、断裂基因 C-值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量 ?C-值矛盾（C-value paradox)： 形态学的复杂程度（物种的生物复杂性）与C-值大小的不一致，称为C值矛盾（C-值悖理） 核小体(nucleosome)定义：用于包装染色质的结构单位，是由DNA链缠绕一个组蛋白核心构成的 简述真核生物染色体上组蛋白的种类，组蛋白修饰的种类及其生物学意义 组蛋白：H1 H2A H2B H3 H4 如甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化等。修饰作用只发生在细胞周期的特定时间和组蛋白的特定位点上。 H3、H4的修饰作用较普遍。 所有这些修饰作用都有一个共同的特点，即降低组蛋白所携带的正电荷。这些组蛋白修饰的意义：一是改变染色体的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性 、
1.什么是转座? 转座因子在一个DNA分子内部或者两个DNA之间不同位置 间的移动。 2.病毒基因组有哪些特点?答：不同病毒基因组大小相差较大；不同病 毒基因组可以是不同结构的核酸；除逆转录病毒外，为单倍体基因组；病毒基因组有的是连续的，有的分节段；有的基因有内含子；病毒基因组大部分为编码序列；功能相关基因转录为多顺反子mRNA有基因重叠现象。 3.原核生物基因组有哪些特点?答：基因组由一条环状双链DNA组成； 只有一个复制起始点；大多数结构基因组成操纵子结构；结构基因无重叠现象；无内含子，转录后不需要剪接；基因组中编码区大于非编码区；重复基因少，结构基因一般为单拷贝；有编码同工酶的等基因；基因组中存在可移动的DNA序列；非编码区主要是调控序列。 4.真核生物基因组有哪些特点?答：每一种真核生物都有一定的染色 体数目；远大于原核基因组，结构复杂，基因数庞大；真核生物基因转录为单顺反子；有大量重复序列；真核基因为断裂基因；非编码序列多于编码序列；功能相关基因构成各种基因家族。 5.基因重叠有什么意义?答：利用有限的核酸储存更多的遗传信息，提 高自身在进化过程中的适应能力。 6.质粒有哪些特性? 答：在宿主细胞内可自主复制；细胞分裂时恒定地 传给子代；所携带的遗传信息能赋予宿主特定的遗传性状；质粒可以转移。 7.什么是顺式作用元件? 答：基因中能影响基因表达，但不编码RNA 和蛋白质的DNA序列。顺式作用元件主要包括启动子、增强子、负调控元件等。 8.简述原核基因表达的特点。答：(1)只有一种RNA聚合酶。(2)原核 生物的基因表达以操纵子为基本单位。(3)转录和翻译是偶联进行的。(4)mR
《分子生物学》期末试卷（C） 一、术语解释（20分，每题2分） 1、操纵子 2、增强子 3、启动子 4、内含子 5、外显子 6、顺式作用元件 7、反式作用因子 8、转录因子 9、单顺反子mRNA 10、多顺反子mRNA 二、选择题（20分） 1.指导合成蛋白质的结构基因大多数为: ( ) A.单考贝顺序 B.回文顺序 C.高度重复顺序 D.中度重复顺序 2. 下列有关Shine-Dalgarno顺序(SD-顺序)的叙述中错误的是: ( ) A.在mRNA分子的起始密码子上游7-12个核苷酸处的顺序 B.在mRNA分子通过 SD序列与核糖体大亚基的16s rRNA结合 C.SD序列与16s rRNA 3'端的一段富含嘧啶的序列互补 D. SD序列是mRNA分子结合核糖体的序列 3.原核生物中起始氨基酰-tRNA是: ( ) A.fMet-tRNA B.Met-tRNA C.Arg-tRNA D.leu-tRNA 4.下列有关TATA盒 (Hognessbox)的叙述,哪个是错误的: ( ) A. 保守序列为TATAAT B.它能和RNA聚合酶紧密结合 C. 它参与形成开放转录起始复合体 D.它和提供了RNA聚合酶全酶识别的信号 5. 一个mRNA的部分顺序和密码的编号是 140 141 142 143 144 145 146 CAG CUC UAU CGG UAG AAC UGA 以此mRNA为模板,经翻译生成多肽链含有的氨基酸为: ( ) A.141 B.142 C.143 D.144 6. DNA双螺旋结构模型的描述中哪一条不正确：( ) A.腺嘌呤的克分子数等于胸腺嘧啶的克分子数 B.同种生物体不同组织中的DNA碱基组成极为相似 C.DNA双螺旋中碱基对位于外侧 D. 维持双螺旋稳定的主要因素是氢键和碱基堆集力。 7． DNA聚合酶III的描述中哪条不对：( ) A.需要四种三磷酸脱氧核苷酸作底物 B.具有5′→3′外切酶活性 C. 具有5′→3′聚合活性 D. 是DNA复制中链延长反应中的主导DNA聚合酶
南昌大学分子生物学复习资料 杨光焱南昌大学生物科学141班 5601114030 一、名词解释 1）分子生物学：从分子水平上研究生命现象物质基础的学科。研究细胞成分的 物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等。 2）移动基因：又称转座子。由于它可以从染色体基因组上的一个位置转移到另一个位置，是指在不同染色体之间跃迁，因此也称跳跃基因。 3）假基因：有些基因核苷酸序列与相应的正常功能基因基本相同，但却不能合 成出功能蛋白质，这些失活的基因称为假基因。 4）重叠基因：所谓重叠基因是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。 5）基因家族：是真核生物基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基 因。 6）基因:能够表达和产生蛋白质和RNA的DNA序列,是决定遗传性状的功能单位. 7）基因组:细胞或生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总和. 8）端粒:以线性染色体形式存在的真核基因组DNA末端都有一种特殊的结构叫 端粒.该结构是一段DNA序列和蛋白质形成的一种复合体,仅在真核细胞染色体末端存在. 9）操纵子:是指数个功能上相关的结构基因串联在一起,构成信息区,连同其上游的调控区 (包括启动子和操纵基因)以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位,所转录的RNA为多顺反子. 10）顺式作用元件:是指那些与结构基因表达调控相关,能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA序列.包括启动子,上游启动子元件,增强子,加尾信号和一些反应元件等. 11）反式作用因子:是指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子. 12）启动子:是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列. 13）增强子:位于真核基因中远离转录起始点,能明显增强启动子转录效率的特殊DNA序列. 它可位于被增强的转录基因的上游或下游,也可相距靶基因较远. 14）转录因子：直接结合或间接作用于基因启动子、形成具有RNA聚合酶活性 的动态转录复合体的蛋白质因子。有通用转录因子、序列特异性转录因子、辅助转录因子等。
1↓参与复制所需要的酶和蛋白因子有哪些。 2↓ (1) RNA 指导的DNA 聚合酶活性； (2) DNA 指导的DNA 聚合酶活性； (3) RNase H 的活性是指它能够从5→'3'和3→'5'两个方向水解DNA-RNA 杂合分子中的RNA 。 ↓转录与复制的区别。 (1)转录只合成与模板互补的单链（不对称转录）。 (2)转录得到的链是由NTP 组成的，而不是dNTP 。 (3)RNA 聚合酶不需要引物，可以从头起始转录。 (4)RNA 产物不与模板保持互补状态。相反，RNA 聚合酶在NTP 添加处的几个核苷酸之后，便将正在延长的链从模板上置换下来。这一置换对于同步进行的翻译至关重要，同时也使得一个基因可以同时转录成多条RNA 。 (5)转录的精确度（10-4）不如复制（10-7），因为它缺乏广泛的校正机制。 ↓简述转录延长特点。 ① 核心酶负责RNA 链延长反应； ② RNA 链从5'-端向3' -端延长，新的核苷酸都是加到3'-OH 上； ③ 对DNA 模板链的阅读方向是3'-端向5'-端，合成的RNA 链与之呈反向互补，即酶是沿着模板链的3'向5'方向或沿着编码链的5'向3'方向前进的； ④ 合成区域存在着动态变化的8 bp 的RNA-DNA 杂合双链； ⑤ 模板DNA 的双螺旋结构随着核心酶的移动发生解链和再复合的动态变化。 ↓简述细菌的转录终止机制 称为终止子（terminator ）的序列引发RNA 聚合酶从DNA 上脱离并释放已合成的RNA 链。细菌有两种类型的终止子。 Rho 非依赖型终止子或称固有终止子，通过其转录产物形成的发夹结构而终止转录。 Rho 依赖型终止子需要一个称为Rho 的蛋白质来诱发终止反应。 ↓逆转录酶和逆转录过程； 逆转录酶：能催化以RNA 模板合成双链DNA 的酶，全称依赖RNA 的DNA 聚合酶； 逆转录过程：分三步：首先是逆转录酶以病毒基因组RNA 为模板，催化d ＮTP 聚合生成DNA 互补链，产物是RNA/DNA 杂化双链；然后，杂化双链中的RNA 被逆转录酶中有RNase 活性的组分水解，被感染细胞内的Rnase Ｈ（Ｈ＝Ｈybrid ）也可水解RNA 链。RNA 分解后剩下的单链DNA 再用做模板，由逆转录酶催化合成第二条DNA 互补链。 ↓原核生物的转录过程； 一、转录起始需要RNA 聚合酶全酶;1. RNA 聚合酶全酶(α2ββ'σ)与模板结合，形成闭合转录复合体；2. DNA 双链局部解开，形成开放转录复合体；3. 在RNA 聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物： 二、 RNA pol 核心酶独立延长RNA 链;1. σ亚基脱落，RNA –pol 聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA 模板前移；2. 在核心酶作用下，NTP 不断聚合，RNA 链不断延长。 三、原核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行; 四、原核生物转录终止分为依赖ρ(Rho)因子与非依赖ρ因子两大类;转录终止指RNA 聚合酶在DNA 模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA 链从转录复合物上脱落下来。 ↓真核生物的转录终止； 真核生物的转录终止和加尾修饰同时进行. 真核生物转录终止，和转录后修饰密切相关。转录不是在poly A 的位置上终止，而是超出数百个乃至上千个核苷酸后才停顿。在读码框架的下游，常有一组共同序列AATAAA ，再下游还有相当多的GT 序列。这些序列称为转录终止的修饰点。 ↓试述转录因子的分类及其作用特点。 一、通用转录因子，是RNA 聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种RNA(mRNA 、tRNA 及rRNA)转录的类别。 二、特异转录因子，为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达。 ↓细胞内信号转导分子种类。 （1）第二信使：在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+、DAG 、IP3、Cer 、cAMP 、 cGMP 、花生四烯酸及其代谢产物等。环核苷酸是重要的细胞内第二信使。 特点：①分子的浓度或分布在细胞外信号作用下发生迅速改变； ②类似物可模拟细胞外信号的作用； ③阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应。 ④作为别位效应剂在细胞内有特定的靶蛋白分子。 （2）许多酶可通过其催化的反应而传递信号，作为信号转导分子的酶主要有两大类。 ①催化小分子信使生成和转化的酶，如腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶、磷脂酶C 、 磷脂酶D （PLD ）等 ②蛋白激酶，作为信号转导分子的蛋白激酶主要是蛋白酪氨酸激酶和蛋白丝/苏氨酸 激酶。 ↓Ca2+在信息传递中如何发挥作用? 一、Ca 2+能与胞浆内的PKC 结合聚集至质膜，在DAG 和膜磷脂共同诱导下，PKC 被激活。 二、可激活钙离子／钙调蛋白依赖的蛋白激酶(Ca 2 ／ CaM-PK)。 三、可与细胞内其它钙结合蛋白结合，直接导致其构象改变，而表达其信息效应。 ↓试述cAMP 信息传递途径。 cAMP －PKA 途径-活化：①信号分子与受体结合，引起受体构象变化②受体活化G 蛋白（结合GTP ，α与βγ解离）③活化后的G 蛋白激活腺苷酸环化酶（AC ）④AC 催化ATP 生成cAMP ⑤cAMP 活化PKA （依赖cAMP 的蛋白激酶）⑥PKA 使目标蛋白磷酸化，调节代谢酶的活性或调节基因的表达 cAMP －PKA 途径-失活：信息分子与受体解离，受体失活→G 蛋白失活（GTP 被水解成GDP ，αβγ亚基重新聚合）→AC 失活→cAMP 被磷酸二酯酶水解→PKA 失活。 ↓IP3、DG 在信号转导中的作用； 由PIP2水解产生的IP3是水溶性的小分子物质，离开细胞膜后能在细胞质内很快地扩散， IP3与内质网膜上的特异Ca2+-通道结合后，就能使内质网腔里的Ca2+释放到细胞质，而且释放的Ca2+具有正反馈效应，即释出的Ca2+结合到Ca2+通道，再促进Ca2+释放。 DG 的重要作用是激活蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)，PKC 是一类Ca2+依赖的蛋白激酶，能使选择性的靶蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化。因IP3作用升高的细胞质内Ca2+能使PKC 从细胞质转移到细胞膜胞质面。在Ca2+，DG 和细胞膜磷脂成分中的磷脂酰丝氨酸的共同作用下激活PKC 。哺乳动物中脑细胞的PKC 浓度最高，其作用是使神经细胞的离子通道蛋白磷酸化，从而改变神经细胞膜的兴奋性。在许多细胞中，PKC 能通过激活磷酸化级联反应，最后使一些转录因子磷酸化并激活，从而调控相关基因的表达。 ↓酵母双杂交原理 酵母双杂交系统的建立得力于对真核细胞调控转录起始过程的认识。研究发现，许多真核生物的转录激活因子都是由两个可以分开的、功能上相互独立的结构域组成的。例如，酵母的转录激活因子GAL4，在N 端有一个由147个氨基酸组成的DNA 结合域(BD)，C 端有一个由113个氨基酸组成的转录激活域(AD)。GAL4分子的DNA 结合域可以和上游激活序列(UAS)结合，而转录激活域则能激活UAS 下游的基因进行转录。但是，单独的DNA 结合域不能激活基因转录，单独的转录激活域也不能激活UAS 的下游基因，它们之间只有通过某种方式结合在一起才具有完整的转录激活因子的功能。 ↓翻译机器的组成及其作用。 翻译机器由4种基本成分组成：mRNA 、tRNA 、氨基酰-tRNA 合成酶和核糖体。 在遗传信息传递中，翻译远比DNA 到RNA 的转录复杂，因为mRNA 不可能直接作为模板指导多肽链的合成。 (1)mRNA 的蛋白编码区由称为密码子的三核苷酸单位组成，密码子决定氨基酸的顺序。 (2)tRNA 介导氨基酸与密码子的相互作用。 (3)氨基酰-tRNA 合成酶使氨基酸与tRNA 结合起来。 (4)核糖体协调mRNA 与tRNA 的识别，并催化肽键的合成。 ↓叙述使翻译生成的新生多肽链成为有功能的蛋白质所需要经过的加工步骤。 加工步骤包括：化学修饰、折叠、亚基聚合等，其中最重要的是折叠。蛋白质合成后经靶向运输到达细胞的特异空间。 （1） 氨基酸残基的化学修饰：个别氨基酸可进行甲基化和乙酰化修饰；蛋白质糖 基化是一种复杂的化学修饰； 某些蛋白质加入异戊二烯基团；结合蛋白质加入辅基； 大多数蛋白质有二硫键的形成。 （2）肽链的折叠是按等级进行的： ① 在数毫秒内二级结构即沿多肽链形成。蛋白形成紧密但未折叠的结构，将其疏水基团置于内部，与水隔离； ② 其后的数秒或数分钟内，二级结构相互作用，通常经过一系列中间体构象，三级结构逐渐成形。 ③ 多肽链通过非极性残基间疏水作用的介导，自动折叠成一个称之为“熔球”的紧密结构。 ↓遗传密码的特点； 1.方向性:翻译时遗传密码的阅读方向是5'→3'，即读码从mRNA 的起始密码子AUG 开始，按5'→3'的方向逐一阅读，直至终止密码子。 2.连续性:编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间既无间隔也无交叉。 3.简并性:一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码子为其编码。这一特性称为遗传密码的简并性。 4.摆动性:反密码子与密码子之间的配对有时并不严格遵守常见的碱基配对规律，这种现象称为摆动配对; 5.通用性:从简单的病毒到高等的人类，几乎使用同一套遗传密码，因此，遗传密码表中的这套“通用密码”基本上适用于生物界的所有物种，具有通用性。 ↓试述（乳糖）操纵子的组成和功能。 大肠杆菌乳糖操纵子含Z 、Y 、A 三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵元件O ，一个启动子P 和一个调节基因I （是调节基因，编码产生阻遏蛋白）。 ↓试述乳糖操纵子的负性、正性调节机制。 一、阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I 基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O 处，抑制RNA 聚合酶与启动子结合，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。 二、CAP 的正性调节：lac 启动子是弱启动子，在启动子上游有CAP 结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP 浓度升高，与CAP 结合，使CAP 发生变构，CAP 结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP 结合位点，激活RNA 聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。 ↓以乳糖操纵子例，说明细菌基因表达的调控原理； 1、乳糖操纵子（lac operon ）的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z 、Y 、A 三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵元件O ，一个启动子P 和一个调节基因I （是调节基因，编码产生阻遏蛋白）。 2、阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I 基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O 处，抑制RNA 聚合酶与启动子结合，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。 3、CAP 的正性调节：lac 启动子是弱启动子，在启动子上游有CAP 结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP 浓度升高，与CAP 结合，使CAP 发生变构，CAP 结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP 结合位点，激活RNA 聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。 4、协调调节：乳糖操纵子中的I 基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP 的正调控两种机制，互相协调、互相制约。 ↓当培养基中葡萄糖和乳糖共同存在时，细菌先利用哪一种糖？为什么? 1）乳糖操纵子由启动子、操作基因和编码β-半乳糖苷酶、通透酶和乙酰基转移酶的结构基因组成(这三个酶参与乳糖代谢)。若葡萄糖和乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。 2）当葡萄糖存在时，其代谢产物使得cAMP 的浓度降低，使CAP 处于失活状态(其不能单独结合于CAP 位点)，RNA 聚合酶不能结合于乳糖操纵子上，使得三个酶的基因不能转录，从而细菌也不能利用乳糖。葡萄糖对Lac 操纵子的阻遏作用称为分解代谢阻遏。