生物化学答疑库
1.糖类化合物有哪些生物学功能？
[答]（1）作为生物体的结构成分：植物的根、茎、叶含有大量的纤维素、半纤维素和果胶等，这些物质是构成植物细胞壁的主要成分。肽聚糖属于杂多糖，是构成细菌细胞壁的结构多糖。（2）作为生物体内的主要能源物质：糖在生物体内分解时通过氧化磷酸化放出能量，供生命活动需要。生物体内作为能源贮存的糖类有淀粉、糖原等。（3）在生物体内转变为其他物质：有些糖是重要的代谢中间物，糖类物质通过这些中间代谢物合成其他生物分子例如氨基酸、核苷酸等。（4）作为细胞识别的信息分子:：糖蛋白是一类生物体内分布极广的复合糖，其中的糖链在分子或细胞的特异性识别过程中可能起着信息分子的作用。与免疫保护、发育、形态发生、衰老、器官移植等均与糖蛋白有关。
2.葡萄糖溶液为什么有变旋现象？
[答] D-吡喃葡萄糖在乙醇溶液或吡啶溶液中可以形成结晶，得到两种比旋光度不同的D-葡萄糖，前者的比旋光度为+113o，后者的比旋光度为+19o。如果把这两种葡萄糖结晶分别溶解在水中，并放在旋光仪中观察，前者的比旋光度由+113o降至+52o，后者由+19o升到+52o，随后稳定不变。葡萄糖溶液发生比旋光度改变的主要原因是葡萄糖具有不同的环状结构，当葡萄糖由开链结构变为环状结构时，C1原子同时变成不对称碳原子，同时产生了两个新的旋光异构体。一个叫α-D-吡喃葡萄糖，另外一个叫β-D-吡喃葡萄糖，这两种物质互为异头物，在溶液中可以通过开链式结构发生相互转化，达到最后的平衡，其比旋光度为+52 o。
3.什么是糖蛋白？有何生物学功能？
[答] 糖蛋白是广泛存在与动物、植物和微生物中的一类含糖基（或糖衍生物）的蛋白质，糖基与蛋白质的氨基酸以共价键结合。糖蛋白中的寡糖链大小不一，小的仅为1个单糖，复杂的有10~20个单糖分子或其衍生物组成的。有的寡糖链是直链，有的为支链，组成寡糖链的单糖主要有葡萄糖、甘露糖、木糖、岩藻糖、N-乙酰-氨基葡萄糖、N-乙酰-氨基半乳糖、葡萄醛酸和艾杜糖醛酸等。糖蛋白的主要生物学功能：（1）激素功能：一些糖蛋白属于激素，例如促滤泡激素、促黄体激素、绒毛膜促性腺激素等均属于糖蛋白。（2）保护机体：细胞膜中的免疫球蛋白、补体也是糖蛋白。（3）凝血和纤溶作用：参与血液凝固和纤溶的蛋白质例如凝血酶原、纤溶酶原均为糖蛋白。（4）具有运输功能：例如转运甲状腺素的结合蛋白、运
1 输铜元素的铜蓝蛋白、运输铁元素的转铁蛋白等均属于糖蛋白。（5）决定血液的类型：决定血型的凝集原A,B,O以糖蛋白和糖脂的形式存在。（6）与酶的活性有关：糖蛋白在酶的新生肽链折叠、转运和保护等方面普遍起作用。（7）一些凝集素属于糖蛋白。
4.纤维素和糖原都是由D-葡萄糖经1→4连接的大分子，相对分子质量相当，是什么结构特点造成它们的物理性质和生物学功能上有很大的差异？
[答]糖原结构与支链淀粉的结构很相似，糖原的分支较多，平均每8~12个残基发生一次分支。糖元高度的分支结构一则可以增加分子的溶解度，二则将有更多的非还原端同时接受到降解酶的作用，加速聚合物转化为单体，有利于及时动用葡萄糖库以供生物体代谢的急需。 纤维素是线性葡聚糖，残基间通过β（1→4）糖苷键连接的纤为二糖单位。纤维素链中的每一个残基相对前一个翻转1800，使链采取完全伸展的构象。相邻、平行的伸展链在残基环面的水平向通过链内和链间的氢键网形成片层结构。若干条链聚集成周期性晶格的分子束，称微晶或胶束。多个胶束形成微纤维，在植物细胞中，纤维素包埋在果胶、半纤维素、木质素、伸展蛋白等组成的基质中。纤维素与基质粘合在一起增强了细胞壁的抗张强度和机械性能，以适应植物抵抗高渗透压和支撑高大植株的需要。
5.天然脂肪酸在结构上有哪些共同特点？
[答] 来自动物的天然脂肪酸碳骨架为线性，双键数目一般为1~4个，少数为6个。细菌所含的脂肪酸大多数是饱和的，少数为单烯酸，多于一个得极少，有些含有分支的甲基。天然脂肪酸的碳骨架原子数目几乎都是偶数，奇数碳原子的脂肪酸在陆地生物中极少，但在海洋生物有相当的数量。天然脂肪酸碳骨架长度为4~36个，多数为12~24个，最常见的为
16、18碳，例如软脂酸、硬脂酸和油酸，低于14碳的主要存在于乳脂中。大多数单不饱和脂肪酸中的双键位置在C9和C10之间。在多不饱和脂肪酸中通常一个双键也为于△9，其余双键位于△9和烃链的末端甲基之间，双键一般为顺式。
6.为什么多不饱和脂肪酸容易受到脂质过氧化？
[答] 多不饱和脂肪酸分子中与两个双键相连接的亚甲基（-CH2-）上的氢比较活泼，这是因为双键减弱了与之连接的碳原子与氢原子之间的C-H键，使氢很容易被抽去。例如羟基自由基从-CH2-抽去一个氢原子后，在该碳原子上留下一个未成对电子，形成脂质自由基L?。后者经分子重排、双键共轭化，形成较稳定的共轭二烯衍生物。在有氧的条件下，共轭二烯自由基与氧分子结合生成脂质过氧自由基LOO?。LOO?能从附近的另外一个脂质分子LH抽氢生
2 成新的脂质自由基L?。这样就形成了链式反应，导致多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化
7.人和动物体内胆固醇可能转变为哪些具有重要生理意义的类固醇物质？
[答] 激素类：雄激素、雌激素、孕酮、糖皮质激素和盐皮质激素。非激素类：维生素D、胆汁酸（包括胆酸、鹅胆酸和脱氧胆酸）。牛磺胆酸和甘氨胆酸。
8.判断氨基酸所带的净电荷，用pI-pH比pH-pI更好，为什么？
[答] 当一种氨基酸的净电荷用q=pI-pH表达时，若q为正值，则该氨基酸带正电荷；若q为负值，则该氨基酸带负电荷。q值的正与负和该氨基酸所带电荷的种类是一致的。如果采用q=pH-pI来表达，则会出现相反的结果，即q为负值时，氨基酸带正电荷；q为正值时，氨基酸带负电荷。因此，用pI-pH更好。
9.甘氨酸是乙酸甲基上的氢被氨基取代生成的，为什么乙酸羧基的pKa是4.75，而甘氨酸羧基的pKa是2.34？
[答] 当甘氨酸溶液的pH低于6.0时，氨基以带正电荷的形式存在，带正电荷的氨基通过静电相互作用（诱导效应）使羧基更容易失去质子，成为更强的酸。
10.（1）Ala，Ser，Phe，Leu，Arg，Asp，Lys 和His的混合液中pH3.9进行纸电泳，哪些向阳极移动？哪些向阴极移动？（2）为什么带相同净电荷的氨基酸如Gly和Leu在纸电泳时迁移率会稍有差别？
[答]（1）Ala ,Ser,Phe和Leu的pI在6左右。在PH3.9时，都带净正电荷，所以向阴极移动，但彼此不能分开；His和Arg的pI分别是7.6和10.8，在pH3.9时，它们亦带净正电荷向阴极移动。由于它们带的正电荷多，所以能和其他向阴极移动的氨基酸分开；Asp的pI是3.0,在PH3.9时，它带负电荷，向阳极移动。（2）电泳时若氨基酸带有相同电荷，则相对分子质量大的移动速度较慢。因为相对分子质量大的氨基酸，电荷与质量的比小，导致单位质量受到的作用力小，所以移动慢。
11.（1）由20种氨基酸组成的20肽，若每种氨基酸残基在肽链中只能出现1次，有可能形成多少种不同的肽链？（2）由20种氨基酸组成的20肽，若在肽链的任一位置20种氨基酸出现的概率相等，有可能形成多少种不同的肽链？
[答]（1）可能的种类数为20！≈ ；（2）可能的种类数为2020≈ 。
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12.在大多数氨基酸中， -COOH的pKa都接近2.0， -NH 的pKa都接近9.0。但是，在肽链中， -COOH的pKa为3.8，而 -NH3＋ 的pKa值为7.8。你能解释这种差别吗？
[答] 在游离的氨基酸中，带正电荷的 使带负电荷的-COO-稳定，使羧基成为一种更强的酸。相反地，带负电荷的羧酸使 稳定，使它成为一种更弱的酸，因而使它的pKa升高。当肽形成时，游离的 -氨基和 -羧基分开的距离增大，相互影响降低，从而使它们的pKa值发生变化。
13.螺旋的稳定性不仅取决于肽链内部的氢键，而且还与氨基酸侧链的性质相关。室温下，在溶液中下列多聚氨基酸哪些能形成 螺旋？哪些能形成其他有规则的结构？哪些能形成无规则的结构？并说明其理由。（1）多聚亮氨酸pH7.0；（2）多聚异亮氨酸pH7.0；(3) 多聚精氨酸pH7.0；(4) 多聚精氨酸pH13.0；（5）多聚谷氨酸pH1.5； (6) 多聚苏氨酸pH7.0； (7) 多聚羟脯氨酸pH7.0。
[答]（1）多聚亮氨酸的R基团不带电荷，适合于形成 -螺旋。（2）异亮氨酸的 -碳位上有分支，所以形成无规则结构。（3）在pH7.0时，所有精氨酸的R基团带正电荷，由于静电斥力，使氢键不能形成，所以形成无规则结构。（4）在pH13.0时，精氨酸的R基团不带电荷，并且 -碳位上没有分支，所以形成 -螺旋。（5）在pH1.5时，谷氨酸的R基团不带电荷，并且 -碳位上没有分支，所以形成 -螺旋。（6）因为苏氨酸 -碳位上有分支，所以不能形成 -螺旋。（7）脯氨酸和羟脯氨酸折叠成脯氨酸螺旋，这是一种不同于 -螺旋的有规则结构。
14.球蛋白的相对分子质量增加时，亲水残基和疏水残基的相对比例会发生什么变化？ [答] 随着蛋白质相对分子质量（Mr）的增加，表面积与体积的比率也就是亲水残基与疏水残基的比率必定减少。为了解释这一点，假设这些蛋白质是半径为r的球状蛋白质，由于蛋白质Mr的增加，表面积随r2增加而增加，体积随r3的增加而增加，体积的增加比表面积的增加更快，所以表面积与体积的比率减少，因此亲水残基与疏水残基的比率也就减少。
15.血红蛋白亚基和亚基的空间结构均与肌红蛋白相似，但肌红蛋白中的不少亲水残基在血红蛋白中被疏水残基取代了，这种现象能说明什么问题。
[答] 肌红蛋白以单体的形式存在，血红蛋白以四聚体的形式存在，血红蛋白分子中有更多的亲水残基，说明疏水作用对于亚基之间的结合有重要意义。
16.简述蛋白质溶液的稳定因素，和实验室沉淀蛋白质的常用方法。
4 [答] 维持蛋白质溶液稳定的因素有两个：（1）水化膜：蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶液中蛋白质的沉淀析出。（2）同种电荷：在pH≠pI的溶液中，蛋白质带有同种电荷。若pH＞pI，蛋白质带负电荷；若pH 沉淀蛋白质的方法，常用的有：（1）盐析法，在蛋白质溶液加入大量的硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等中性盐，去除蛋白质的水化膜，中和蛋白质表面的电荷，使蛋白质颗粒相互聚集，发生沉淀。用不同浓度的盐可以沉淀不同的蛋白质，称分段盐析。盐析是对蛋白质进行粗分离的常用方法。（2）有机溶剂沉淀法：使用丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液的体积，蛋白质被丙酮沉淀时，应立即分离，否则蛋白质会变性。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。此外，还可用加重金属盐，加某些有机酸，加热等方法将样品中的蛋白质变性沉淀。 20.蛋白质变性后，其性质有哪些变化？ [答] 蛋白质变性后，氢键等次级键被破坏，蛋白质分子就从原来有秩序卷曲的紧密结构变为无秩序的松散伸展状结构。即 二、三级以上的高级结构发发生改变或破坏，但一级结构没有破坏。变性后，蛋白质的溶解度降低，是由于高级结构受到破坏，使分子表面结构发生变化，亲水基团相对减少，容易引起分子间相互碰撞发生聚集沉淀，蛋白质的生物学功能丧失，由于一些化学键的外露，使蛋白质的分解更加容易。 22.凝胶过滤和SDS-PAGE 均是利用凝胶，按照分子大小分离蛋白质的，为什么凝胶过滤时，蛋白质分子越小，洗脱速度越慢，而在SDS-PAGE中，蛋白质分子越小，迁移速度越快？ [答] 凝胶过滤时，凝胶颗粒排阻Mr较大的蛋白质，仅允许Mr较小的蛋白质进入颗粒内部，所以Mr较大的蛋白质只能在凝胶颗粒之间的空隙中通过，可以用较小体积的洗脱液从层析柱中洗脱出来。而Mr小的蛋白质必须用较大体积的洗脱液才能从层析柱中洗脱出来。SDS- PAGE分离蛋白质时，所有的蛋白质均要从凝胶的网孔中穿过，蛋白质的相对分子质量越小，受到的阻力也越小，移动速度就越快。 40.如何看待RNA功能的多样性? [答] RNA有五方面的功能： 5 （1)控制蛋白质合成；(2)作用于RNA转录后加工与修饰；(3)参与细胞功能的调节；(4)生物催化与其他细胞持家功能；(5)遗传信息的加工和进化；关键在于RNA既可以作为信息分子又可以作为功能分子发挥作用。 44.如何区分相对分子质量相同的单链DNA与单链RNA？ [答]（1）用专一性的RNA酶与DNA酶分别对两者进行水解。（2）用碱水解，RNA能够被水解，而DNA不被水解。（3）进行颜色反应，二苯胺试剂可以使DNA变成蓝色； 苔黑酚（地衣酚）试剂能使RNA变成绿色。（4）用酸水解后，进行单核苷酸的分析（层析法或电泳法），含有U 的是RNA，含有T的是DNA。 45.什么是DNA变性？DNA变性后理化性有何变化？ [答] DNA双链转化成单链的过程成变性。引起DNA变性的因素很多，如高温、超声波、强酸、强碱、有机溶剂和某些化学试剂（如尿素，酰胺)等都能引起变性。 DNA变性后的理化性质变化主要有：（1）天然DNA分子的双螺旋结构解链变成单链的无规则线团，生物学活性丧失；（2）天然的线型DNA分子直径与长度之比可达1：10，其水溶液具有很大的黏度。变性后，发生了螺旋-线团转变，黏度显著降低；（3）在氯化铯溶液中进行密度梯度离心，变性后的DNA浮力密大大增加；（4）沉降系数S增加；（5）DNA变性后，碱基的有序堆积被破坏，碱基被暴露出来，因此，紫外吸收值明显增加，产生所谓增色效应。（6）DNA分子具旋光性，旋光方向为右旋。由于DNA分子的高度不对称性，因此旋光性很强，其[ a ]=150。当DNA分子变性时，比旋光值就大大下降。 57.试述G蛋白参与信号传递在细胞代谢调节中的意义。 [答] G蛋白在激素、神经递质等信息分子作用过程中，起信号传递、调节和放大的作用。由于G蛋白家族结构的相似性（指β、γ-亚基）和多样性（指α-亚基），所以它的参与使激素和许多神经递质对机体的调节更复杂、更具多层次，更能适应广泛的细胞功能变化。G蛋白种类很多，它的介入使激素、受体更能适应不同细胞反应和同一细胞反应的多样性，使机体对外界环境变化的应答更灵敏、更准确、更精细。一些毒素如霍乱毒素和百日咳毒素等都是通过G-蛋白的α-亚基ADP核糖基化而失去正常调节功能，导致一系列病理反应。 6 58.简述cAMP的生成过程及作用机制。 [答] 胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素等与靶细胞膜上的特异性受体结合，形成激素-受体复合物而激活受体，通过G蛋白介导，激活腺苷酸环化酶，腺苷酸环化酶催化ATP转化成cAMP和焦磷酸，cAMP在磷酸二酯酶作用下水解为5＇-AMP而丧失作用。cAMP作为激素作用的第二信使对细胞的调节作用是通过激活cAMP依赖性蛋白激酶（蛋白激酶A）来实现的。蛋白激酶A由两个调节亚基和两个催化亚基组成的四聚体别构酶，当四分子cAMP与调节亚基结合后，调节亚基与催化亚基解离，游离的催化亚基催化底物蛋白磷酸化，从而调节细胞的物质代谢和基因表达。活化的蛋白激酶A一方面催化胞质内一些蛋白磷酸化调节某些物质的代谢过程，如使无活性的糖原磷酸化酶激酶b磷酸化，转变成无活性的糖原磷酸化酶激酶α，后者催化糖原磷酸化酶b磷酸化成为有活性的糖原磷酸化酶α，调节糖原的分解。活化的蛋白激酶A另一方面进入细胞核，可催化反式作用因子-cAMP应答元件结合蛋白磷酸化，与DNA上的cAMP应答元件结合，激活受cAMP应答元件调控的基因转录。另外活化的蛋白激酶还可使核内的组蛋白、酸性蛋白及膜蛋白、受体蛋白等磷酸化，从而影响这些蛋白的功能。 59.介绍两条Ca++介导的信号传导途径。 [答] Ca++是体内许多重要激素作用的第二信使，作为第二信使Ca++可通过不同的途径来调节体内的物质代谢过程。 ①Ca++-磷脂依赖性蛋白激酶途径：乙酰胆碱、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素等信号分子作用于靶细胞膜上的特异受体，通过G蛋白激活磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C而水解膜组分磷脂酰肌醇4，5-二磷酸而生成DG和IP3。IP3从膜上扩散至胞质，与内质网和肌浆网上的IP3受体结合，促进Ca++释放使胞质内Ca++浓度升高。DG在磷脂酰丝氨酸和Ca++的配合下激活蛋白激酶C，对机体的代谢、基因表达、细胞分化和增殖起作用。 ②Ca++-钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径：钙调蛋白有四个Ca++结合位点，当胞浆Ca++升高时，Ca++与钙调蛋白结合，使其构象发生改变而激活Ca++-钙调蛋白依赖性蛋白激酶，后者可使许多蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，引起蛋白质活性升高或降低，影响机体的代谢过程。如活化的Ca++-钙调蛋白依赖性蛋白激酶能激活腺苷酸环化酶而加速cAMP的生成，也能激活磷酸二酯酶而加速cAMP的降解；它还能激活胰岛素受体的酪氨酸蛋白激酶。 7 72.简述血糖的来源和去路，人体如何维持血糖水平的恒定？ [答]（1）血糖的来源：食物淀粉的消化吸收，为血糖的主要来源；贮存的肝糖原分解，是空腹时血糖的主要来源；非糖物质如甘油、乳酸、大多数氨基酸等通过糖异生转变而来。 （2）血糖的去路：糖的氧化分解供能，是糖的主要去路；在肝、肌肉等组织合成糖原，是糖的贮存形式；转变为非糖物质，如脂肪、非必需氨基酸等；转变成其他糖类及衍生物如核糖、糖蛋白等；血糖过高时可由尿排出。 （3）人体血糖水平的稳定：主要靠胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等激素来调节。血糖水平低时，刺激胰高血糖素、肾上腺素的分泌，促进糖原分解和糖异生作用、抑制葡萄糖的氧化分解，使血糖水平升高。当血糖水平较高时，刺激胰岛素分泌，促进糖原合成、抑制糖异生作用，加快葡萄糖的氧化分解，从而使血糖水平下降。 89.单克隆抗体是通过杂交瘤技术制备的。杂交瘤细胞是经抗原免疫的B细胞和肿瘤细胞的融合细胞。为便于筛选融合细胞，选用次黄嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷（HGPRT-）的肿瘤细胞和正常B细胞融合后在HAT（次黄嘌呤、氨甲蝶呤、胞苷）选择培养基中培养，此时只有融合细胞才能生长和繁殖。请解释选择原理。 [答] 细胞内核苷酸合成有两条途径，一是从头合成途径，另一条是补救途径。对于B细胞，由于不能在培养基上繁殖，所以未融合的B细胞不能在培养基上繁殖。对于肿瘤细胞，因为是HGPRT缺陷型，因而它不能通过补救途径合成核苷酸；又因为选择性培养基HAT中含氨甲蝶呤，它是叶酸的拮抗剂，叶酸是嘌呤和嘧啶核苷酸从头合成途径中转移一碳单位的辅酶（四氢叶酸）的来源，所以氨甲蝶呤抑制了核苷酸的从头合成途径，这样未融合的肿瘤细胞也不能在选择性培养基上生长和繁殖，只有融合细胞具有了双亲的遗传性，才能在HAT选择性培养基中利用补救途径合成核苷酸，从而生长和繁殖。 90.怎样确定双向复制是DNA复制的主要方式，以及某些生物的DNA采取单向复制？ [答] 通过放射自显影方法，在复制开始时，先用低放射性的3H-胸腺嘧啶核苷标记大肠杆菌。经数分钟后，再转移到含有高放射性的3H -胸腺嘧啶核苷的培养基中继续标记。这样在放射自显影图上，复制起始区的放射性标记密度比较低，感光还原的银颗粒密度就较低；继续合成区标记密度较高，银颗粒密度也较高。对于枯草杆菌、某些噬菌体和高等真核细胞的染色体等许多DNA来说，都是双向复制，所以银颗粒的密度分布应该是中间密度低，两端密度高；而对于大肠杆菌噬菌体P 2、质体和真核细胞线粒体等某些DNA来说，复制是单向的，则银颗粒的密度分布应该是一端高、一端低。 8 94.DNA和RNA各有几种合成方式，各由什么酶催化新链的合成？ [答]（1）DNA → DNA， 其中DNA半不连续复制需要DNA聚合酶III、DNA聚合酶I和DNA连接酶；DNA修复合成需要DNA聚合酶I、DNA连接酶。 （2）RNA → DNA， RNA指导下反向转录合成DNA需要逆转录酶。 （3）RNA合成包括：DNA → RNA，以DNA为模板转录合成RNA需要RNA聚合酶；RNA → RNA，以RNA为模板合成RNA需要RNA复制酶； RNA → DNA → RNA需要RNA转录酶和RNA聚合酶。 95.真核生物DNA聚合酶有哪几种？它们的主要功能是什么？ [答] 真核生物的DNA聚合酶有α、β、γ、δ、ε五种，均具有5′→ 3′聚合酶活性，DNA聚合酶γ、δ和ε有3′→5′外切酶活性，DNA聚合酶α和β无外切酶活性。DNA聚合酶α用于合成引物，DNA聚合酶δ用于合成细胞核DNA，DNA聚合酶β和ε主要起修复作用，DNA聚合酶γ用于线粒体DNA的合成。 96.要说明原核生物的转录过程。 [答] 原核生物大肠杆菌转录过程大致可以模板的识别、转录的起始、转录的延伸和终止4个阶段。RNA聚合酶在ζ亚基引导下，识别并结合到启动子上，然后在与RNA聚合酶结合的部位，DNA双链局部被解开。在转录的起始阶段，酶继续结合在启动子上催化合成RNA链最初2～9个核苷酸。随后ζ亚基即脱离核心酶，并离开启动子，起始阶段至此结束，转录进入延伸阶段。在延伸阶段核心酶一直沿着DNA分子向前移动，解链区也跟着移动，新生RNA链得以延长，直至RNA聚合酶识别DNA上的终止子，转录终止，酶与RNA链离开模板。核心酶具有基本的转录功能，对于转录的全过程都是需要的，而识别启动子和起始转录还需要ζ亚基，识别转录终止信号和终止转录还需要终止因子Nus A 参与。 97.原核生物RNA聚合酶是如何找到启动子的？真核生物RNA聚合酶与之相比有何异同？ [答] 大肠杆菌RNA聚合酶在ζ亚基引导下识别并结合到启动子上。单独的核心酶也能与DNA结合，ζ因子的存在对核心酶的构象有较大影响，极大降低了RNA聚合酶与DNA一般序列的结合常数和停留时间。RNA聚合酶可通过扩散与DNA任意部位结合，这种结合是松散的，并且是可逆的。全酶不断变化与DNA结合部位，直到遇上启动子序列，随即有疏松结合转变为牢固结合，并且DNA双链被局部解开。真核生物基因组远大于原核生物，它们的RNA聚合酶也更为复杂。真核生物RNA聚合酶主要有三类：RNA聚合酶I 转录45SrRNA前体，经转录后 9 加工产生5.8SrRNA，18SrRNA和28SrRNA。RNA聚合酶II转录所有的mRNA前体和大多数SnRNA。RNA聚合酶III转录所tRNA，5SrRNA等小分子转录物。真核生物RNA聚合酶的转录过程大体于细菌相似，所不同的是真核生物RNA聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，而需要在启动子上有转录因子和RNA聚合酶装配成活性转录复合物才能起始转录。 98.真核生物三类启动子各有何结构特点？ [答] 真核生物三类启动子分别由RNA聚合酶I、II、III进行转录。类别I启动子包括核心启动子和上游控制元件两部分，需要UBF1和SL1因子参与作用。类别II启动子包括四类控制元件：基本启动子、起始子、上游元件和应答元件。识别这些元件的反式作用因子由通用转录因子、上游转录因子和可诱导的因子。类别III启动子有两类：上游启动子和基因内启动子，分别由装配因子和起始因子促进转录起始复合物的形成和转录。 99.细胞内至少要有几种tRNA才能识别64个密码子？ [答] 在遗传密码被破译后，由于有61个密码子编码氨基酸，人们曾预测细胞内有61种tRNA，但事实上绝大多数细胞内只有50种左右，Crick因此提出了摇摆假说，并合理解释了这种情况。根据摇摆性和61个密码子，经过仔细计算，要翻译61个密码子至少需要31种tRNA，外加1个起始tRNA，共需32种。但是，在叶绿体和线粒体内，由于基因组很小，用到的密码子少，因此叶绿体内有30种左右tRNA，线粒体中只有24种。 101.简述原核细胞和真核蛋白质合成的主要区别（青岛海洋大学2001年考研题）。 [答] 原核生物蛋白质合成与真核生物蛋白质合成的主要差别有：（1）原核生物翻译与转录是偶联的，真核生物要将细胞核内转录生成的mRNA转运到细胞质才能进行蛋白质合成，因此，转录和翻不可能偶联。（2）原核生物肽链的合成是从甲酰甲硫氨酰-tRNA开始的，真核生物的肽链合成是从甲硫氨酰-tRNA开始的。（3）原核生物肽链合成的起始依赖于SD序列，真核生物肽链合成的起始依赖于帽子结构。（4）原核生物的mRNA与核糖体小亚基的结合先于起始tRNA与小亚基的结合，而真核生物的起始tRNA与核糖体小亚基的结合先于mRNA与小亚基的结合。（5）在原核生物蛋白质合成的起始阶段，不需要消耗ATP，但真核生物需要消耗ATP。（6）参与真核生物蛋白质合成起始阶段的起始因子比原核生物复杂，释放因子则相对简单。（7）原核生物与真核生物在密码子的偏爱性上有所不同。（8）真核细胞的翻译后加工比原核细胞复杂。 10 102.在原核细胞中高效表达真核细胞的基因要注意哪些问题？ [答] 要想在原核细胞中高效地表达真核生物的基因必须注意以下几点：（1）对于含有内含子的基因不能直接从基因组中获取，可以通过人工合成的方法或者从cDNA库中获取。（2）需要在真核生物基因的上游加入SD序列。（3）使用原核生物的强启动子。（4）如果人工合成某一蛋白质的基因，需要考虑原核生物对密码子的偏爱性。（5）为了防止原核生物分解目的蛋白，可以考虑分泌表达和融合表达等方法。（6）需要较复杂翻译后加工的蛋白质最好不用原核细胞表达。 107.原核生物与真核生物翻译起始阶段有何异同？ [答] 相同之处：（1）都需生成翻译起始复合物；（2）都需多种起始因子参加；（3）翻译起始的第一步都需核糖体的大、小亚基先分开；（4）都需要mRNA和氨酰- tRNA结合到核糖体的小亚基上；（5）mRNA在小亚基上就位都需一定的结构成分协助。（6）小亚基结合mRNA和起始者tRNA后，才能与大亚基结合。（7）都需要消耗能量。不同之处：（1）真核生物核糖体是80S（40S+60S）；eIF种类多（10多种）；起始氨酰- tRNA是met- tRNA（不需甲酰化），mRNA没有SD序列；mRNA在小亚基上就位需5′端帽子结构和帽结合蛋白以及eIF2；mRNA先于met-tRNA结合到小亚基上。（2）原核生物核糖体是70S（30S+50S）；IF种类少（3种）；起始氨酰- tRNA是fmet- tRNA（需甲酰化）；需SD序列与16S-tRNA配对结合，rps-1辩认识别序列；小亚基与起始氨酰-tRNA结合后，才与mRNA结合。 114.在基因表达的转录水平调控中，为什么真核生物多为正调控，而原核生物多为负调控？ [答]（1）真核生物以正调控为主的必要性与优越性如下： a.真核生物基因组大，某一种cis-factor（顺式作用位点）出现的几率高，可与多种trans-factor（反式作用因子）结合，体现调控的灵活性。b.真核生物的调控一般有大于或等于5组trans-factor-cis-factor参与，随机出现5组完全相同的几率小，体现调控的严谨性。C．真核生物中特异基因表达导致细胞分化。如果10%基因表达，即90%基因关闭，若采用负调控，则需要表达90%基因的阻遏蛋白；若采用正调控，只需要合成10%基因的反式作用因子，这显然是经济合理的调控方式。（2）原核生物为负调控的必要性与优越性如下：原核生物基因组小，基因少，简单，生命繁殖快；所以一般用一种调节蛋白调节一组功能相关的基因（即操纵子）一开俱开，一关俱关，减少不必要的环节。即使调节蛋白失活，酶系统可照样合成，只不过有点浪费而已，而决不会使细胞因缺乏该酶系统而造成致命的后果。 115.一个基因如何产生多种不同类型的mRNA分子？ 11 [答] 一个基因产生一种以上mRNA的方式主要有两种。第一种是：一个原初转录物含有一个以上的多腺苷化位点，就能产生一种以上的具有不同3ˊ末端的mRNA。第二种是：如果一个原初转录物含有几个外显子，那么，会发生不同的剪接，就会产生多种mRNA。此外，RNA编辑可以通过某些核苷酸的修饰，插入或缺失，产生不同类型的mRNA。 120.概述原核生物基因表达调控的特点。 [答] 原核基因表达调控与真核存在很多共同之处，但因原核生物没有细胞核和亚细胞结构，其基因组结构要比真核生物简单，基因表达的调控因此而比较简单。虽然原核基因的表达也受转录起始、转录终止、翻译调控及RNA、蛋白质的稳定性等多级调控，但其表达开、关的关键机制主要发生在转录起始。其特点包括以下3方面：（1）ζ因子决定RNA聚合酶的识别特异性：原核生物只有一种RNA聚合酶，核心酶催化转录的延长， 亚基识别特异启动序列，即不同的 因子协助启动不同基因的转录。（2）操纵子模型的普遍性：除个别基因外，原核生物绝大数基因按功能相关性成簇地连续排列在染色体上，共同组成一个转录单位即操纵子，如乳糖操纵子等。一个操纵子含一个启动序列及数个编码基因。在同一个启动序列控制下，转录出多顺反子mRNA。（3）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性：在很多原核操纵子系统，特异的阻遏蛋白是控制启动序列活性的重要因素。当阻遏蛋白与操纵基因结合或解离时，结构基因的转录被阻遏或去阻遏。 121.概述真核生物基因组的特点。 [答]（1）基因组结构庞大：哺乳动物基因组DNA由约 bp的核苷酸组成。大约有3万个左右的基因，90%以上的DNA不为蛋白质编码。真核细胞DNA与组蛋白结合形成复杂的染色质结构，基因表达调控机制更加复杂。（2）单顺反子：真核基因转录产物为单顺反子，即一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链。许多蛋白质由几条不同的多肽链组成，因此存在多个基因的协调表达。（3）重复序列：重复序列在真核DNA中普遍存在，重复序列长短不一，短的在10个核苷酸以下，长的达数百，乃至上千个核苷酸。据重复频率不同分为高度重复序列、中度重复序列及单拷贝序列。（4）基因的不连续性：结构基因的两侧有不被转录的非编码序列，往往是基因表达的调控区。在编码基因内部有一些不为蛋白质编码的间隔序列，称内含子，而编码序列称外显子，因此真核基因是不连续的。 122.简答真核生物基因表达的调控方式。 [答]（1）DNA水平的调控：a.基因丢失，即DNA片段或部分染色体的丢失，如蛔虫胚胎发育 12 过程有27%的DNA丢失。b.基因扩增，即特定基因在特定阶段的选择性扩增，如非洲爪蟾卵母细胞中的rDNA是体细胞的4000倍 。c.DNA序列的重排，如哺乳动物免疫球蛋白各编码区的连接。d.染色质结构的变化，通过异染色质关闭某些基因的表达。e.DNA的修饰，如DNA的甲基化关闭某些基因的活性。（2）转录水平的调控 。a.染色质的活化，如核小体结构的解开、非组蛋白的作用等。b.转录因子的作用，转录因子与RNA聚合酶及特定的DNA序列（启动子、增强子）相互作用实现对转录的调控。（3）转录后水平的调控 。a.mRNA前体的加工，如5′端加帽、3′端加尾、拼接、修饰、编辑等。B.mRNA的选择性拼接，如抗体基因的选择性拼接。（4）翻译水平的调控。a.控制mRNA的稳定性，如5′端的帽子结构、3′端polyA尾巴和mRNA与蛋白质的结合有利于mRNA的稳定。b.反义RNA的作用，反义RNA可以选择性抑制某些基因的表达。c.选择性翻译，如血红素缺乏时，通过级联反应使eIF2磷酸化。d.抑制翻译的起始。（5）翻译后水平的调控。a.多肽链的加工和折叠，如糖基化、乙酰化、磷酸化、二硫键形成、蛋白质的降解。b.氨基酸的重排，如合成伴刀豆蛋白A时，氨基酸序列大幅度地被剪接重排。c.通过肽链的断裂等的加工方式产生不同的活性多肽。 124.在基因克隆中，目的基因有哪些主要来源？ [答]（1）从染色体DNA中直接分离：主要针对原核生物。（2）化学合成法：由已知多肽的氨基酸序列，推得编码这些氨基酸的核苷酸序列，利用DNA合成仪人工合成其基因。（3）从基因组DNA文库中筛选分离组织/细胞染色体DNA：利用限制性核酸内切酶将染色体DNA切割成片段，与适当的克隆载体连接后转入受体菌扩增，即获得基因组DNA文库，用核酸探针将所需目的基因从基因文库中“钓”取出来。（4）从文库中筛选cDNA：提取mRNA，利用反转录酶合成与其互补的DNA（cDNA）分子，再复制成双链cDNA片段，与适当载体连接后转入受体菌，即获得cDNA文库，然后采用适当方法从cDNA文库中筛选出目的cDNA。（5）用PCR从基因组DNA或cDNA中扩增目的基因。 126.什么是DNA重组（基因克隆）？简述DNA重组的步骤及其用途。 [答] 基因克隆（gene cloning）是指含有单一DNA重组体的无性系或指将DNA重组体引进受体细胞中，建立无性系的过程。一个完整的基因克隆过程包括：（1）选择合适的目的基因和栽体；（2）用限制性内切酶处理目的基因和栽体；（3）连接目的基因与栽体；（4）将重组体导入受体细胞。（5）筛选转化细胞并扩大培养。基因克隆技术可用于构建基因组文库和cDNA文库，也可以用于克隆某一特定的基因，对其进行序列分析和功能研究。 13 127.原核表达载体应具备哪些基本的结构元件？ [答] （1）有适宜的选择标志；（2）具有能调控转录、产生大量mRNA的强启动子，如lac启动子或其他启动子系列；（3）含适当的翻译控制序列，如核糖体结合位点和翻译起始点等；（4）含有合理设计的多接头克隆位点，以确保目的基因按一定方向与载体正确衔接。 128.概述筛选和鉴定DNA重组体的常用方法。 [答] 在转基因操作以后，载体只能进入部分宿主细胞，即使含有载体的细胞，也并非都含有目的基因，有些宿主细胞可能含有自身连接成环的载体分子或非目的基因与载体形成的重组体。因此，须在不同层次不同水平上进行筛选和鉴定，以确定哪一菌落所含的重组DNA分子确实带有目的基因，这一过程为筛选。根据载体体系、宿主细胞特性及外源基因在受体细胞表达情况的不同，可采用：（1）直接选择法：针对载体携带某种或某些标志基因和目的基因，直接测定该基因或基因表型的方法。a.抗药标志的筛选：载体具有某种抗生素的抗性基因，在转化后只有含载体的细菌才能在含该抗生素的培养平板上生长并形成单菌落，而未转化细胞则不能生长，这样即可将转化菌与非转化菌区别开来。b.插入失活法：将目的基因插入载体某一耐药基因内使该基因失活，可区分单纯载体或重组载体（含目的基因）的转化菌落。如pBR322含ampr、Tetr双抗药基因，若将目的基因插入载体的Tetr基因中，则含目的基因的转化细胞只能在含Amp的培养液中生长，而不能在含Tet的培养液中生长。c.标志补救：若克隆的基因能在宿主菌表达，且表达产物与宿主菌的营养缺陷互补，那么就可以利用营养突变菌株进行筛选，这称为标志补救。如重组体为亮氨酸自养型（Leu+），将重组子导入亮氨酸异养型（Leu-）的宿主细胞后，在不含Leu的培养液中可生长，而不含重组体的细胞则不能生长。 -互补法筛选（见43题）也是一种标志补救选择方法。d.酶切图谱筛选：分别挑取独立的菌落，培养后快速提取重组体DNA，用重组时所采用的限制酶切割后，进行琼脂糖凝胶电泳，可以从DNA片段的大小和有无判断所选的菌落是否为阳性克隆。e.核酸杂交筛选：将转化子DNA或克隆的DNA分子片段转移至合适的膜上，利用标记探针进行杂交，直接选择并鉴定目的基因。f.原位杂交筛选：是将待选菌在平板上培养成菌落，按相应位置（原位）转移至合适的膜上，经变性使膜上的DNA成单链，再与标记的探针（与目的基因互补）杂交，找出平板上的菌落位置，即为重组的阳性菌落。（2）免疫学方法筛选：利用特异抗体与目的基因表达产物的特异相互作用进行筛选。这种方法不直接鉴定基因，属非直接筛选法。分为免疫化学方法及酶联免疫检测分析等。基本的工作原理是将琼脂培养板上的转化子菌落经氯仿蒸汽裂解、释放抗原，再将固定有抗血清的膜覆盖在裂解菌落上，在膜上得到抗原抗体复合物，最后用合适的方法检出阳性反应菌落。 14 130.将重组DNA导入细胞内有哪些方法？ [答] （1）将重组质粒导入原核细胞称转化，通常用氯化钙法使大肠杆菌细胞处于感受态，从而将外源DNA导入细胞。另一个常用方法是用脉冲高压电瞬间处理，使外源DNA高效导入细胞，称为电穿孔法。(2)将重组体DNA包装成噬菌体，使外源基因导入宿主细胞称转导，在适宜条件下使转化率提高。（3）将外源基因导入动物细胞常用方法有磷酸钙转染技术，电穿孔转染技术，脂质体载体法，DEAE-葡聚糖转染技术，显微注射法等。将外源基因导入植物细胞常用方法是用Ti质粒将外源基因导入植物的外植体，也可将植物细胞的细胞壁消化，再用将外源基因导入动物细胞常用方法将外源基因导入原生质体，再诱导产生细胞壁。还有一个方法，是用基因枪将外源DNA射入植物组织或细胞。 131.分析蛋白质融合表达和非融合表达的利弊。 [答] （1）外源基因的活性蛋白质第一个氨基酸可能不是甲硫氨酸，表达融合蛋白有利于肽链合成的起始。（2）蛋白质的N端序列对其合成和折叠有较大影响，如外源基因在宿主细胞内表达量过低，将其与宿主细胞表达基因N端序列融合，可以提高表达水平。（3）外源蛋白在宿主细胞内往往不稳定，易被宿主细胞蛋白酶降解，含有宿主蛋白N端序列的融合蛋白则比较稳定。（4）融合蛋白不影响某些表位结构，可用于抗体工程。（5）某些融合蛋白易于分离纯化和检测。 132.概述基因定点诱变的常用方法。 [答] 目前常用的定位诱变方法主要有：（1）酶切诱变：先选择合适的限制酶将基因切开，然后插入或删除有关序列，可以在切点处改造基因序列。（2）寡核苷酸指导的诱变：a.制备单链DNA模板；b.合成诱变寡核苷酸；c.寡核苷酸与模板退火并合成异源双链DNA；d.将异源双链DNA插入合适的载体；e.转染宿主细胞；f.筛选和鉴定突变体。（3）PCR诱变：在引物中引入非配对碱基，通过PCR引物可以在扩增产物中引入点突变，嵌套式PCR还可以在基因内部或在一次PCR中同时在多处引入变异。各种变异，包括插入、删除、置换和重组，都可用PCR的方法来进行。
