2023年研究生類研究生入學考試專業課中國科學院碩士分子遺傳學歷年高頻考題帶答案難題附詳解（圖片大小可自由調整）第1卷一.歷年考點試題黑鉆版(共50題)1.比較DNA復制和RNA轉錄的異同。2.DNA不連續復制3.反轉錄轉座子(retrotransposon)4.自私DNA(selfishDNA)5.形態標記(morphologicalmarker)和分子標記(molecularmarker)都可用于基因定位，簡要說明利用這兩種標記進行基因定位的基本步驟。6.扼要說明原核生物、真核生物啟動子(promoter)的結構和功能，并解釋什么叫共有序列(consensussequence)?7.DNA解鏈(熔解)溫度Tm決定于

a.A-T堿基對的比例；b.G-C堿基對的比例；c.A-T堿基對的比例和DNA變性條件；d.G-C堿基對的比例和DNA變性條件。8.BAC文庫9.噬菌體10.為什么操縱區(operator)和啟動子(promoter)突變總是順式顯性(cis-dominant)、反式隱性(trans-recessive)突變?而編碼阻抑蛋白(repressorprotein)的基因突變，則既是順式顯性、又是反式顯性呢?11.基因表達調控可以發生在諸如轉錄、翻譯等許多不同的層次上。請簡要說明發生在DNA水平上的基因表達調控方式。12.共抑制現象(cosuppression)13.反義RNA(antisenseRNA)14.穿梭載體(shuttlevector)15.依賴于DNA的DNA聚合酶所催化的反應的忠實性要比依賴于RNA的DNA聚合酶所催化的反應的忠實性要高得多。請說明其機理。16.突變率(mutationrate)17.半保留復制18.C基因和免疫球蛋白恒定區19.微衛星DNA(microsatellite)20.為什么細菌的RNA聚合酶能在恰當的區域停止轉錄?21.某一顯花植物的隱性矮桿突變體是由于基因缺失造成的。試設計一可操作的實驗方案克隆它的野生型基因。22.簡單敘述DNA、染色體、基因和基因組之間的關系。23.operator;operon24.為什么一個基因座(locus)forwardmutation的頻率，往往要比其backmutation的頻率高出幾個數量級?25.大腸桿菌K菌株同時被兩種不同的rⅡ突變體侵染，細菌裂解，釋放出正常數量的T4噬菌體。試問這是功能互補的結果還是重組的結果?如何把這兩種原因區分開來?26.內含子27.下面這些蛋白質，哪些起正控作用(促進基因表達)?哪些起反控作用(抑制基因表達)?哪些起正、反雙重控制作用?(在每種蛋白質名稱后面的括號內填“+”、“-”或“±”即可)

1．大腸桿菌

LacI(

)

2．大腸桿菌

AraC(

)

3．大腸桿菌

TrpR(

)

4．大腸桿菌

σ因子(

)

5．大腸桿菌

CRP(cAMPreceptorprotein)=CAP

(cataboliteactivatorprotein)

6．高等動物hormonereceptorprotein(

)

7．λ噬菌體

cI

8．λ噬菌體

Cro

9．高等真核生物homoeticgeneproducts

(

)

10．高等動物SP1蛋白質

28.何謂細菌的嚴緊型反應(stringentresponse)?是如何產生的?29.基因組工程的完成將使得模式生物的DNA序列被全部測定，從而使得分子遺傳學和分子生物學的研究真正進入基因功能鑒定的時代。請設計一種可以實際操作的系統性鑒定基因功能的實驗方法。30.hnRNA31.簡述質粒載體的結構與復制特征及其在分子生物學研究中的應用。32.反轉錄轉座子(retrotransposon)33.持家基因(housekeepinggene)34.什么叫DNA的黏性末端(cohesiveend或stickyend)?它對λ噬菌體完成生活史(lifecycle)起什么作用?在遺傳工程上有什么用處?35.E.coli的lac基因是典型的負調節操縱子，在適當的底物存在時可以合成其產物β-半乳糖苷酶。當培養基中存在IPTG(isopropylthiogalactoside)時

a.lacZ不表達；b.lacY不表達；c.lacA不表達；d.lacZ、lacY、lacA皆表達。36.雙螺旋DNA有A型、B型、C型以及Z型等結構形式，在正常生理條件下占優勢的形式是

a.A型；b.B型；c.C型；d.Z型。37.動原粒(kinetochore)38.primer;probe39.replicon40.在遺傳密碼體外翻譯系統中，多聚U(polyU)譯為多聚苯丙氨酸，多聚A(polyA)譯為多聚賴氨酸。試問在多聚U和多聚A的混合體系中，結果如何?41.“GC”box42.lysogeniestate43.Leu拉鏈(leucinezipper)44.細菌核糖體系統中S1蛋白的功能是

a.負責啟動30S亞基同mRNA的結合；b.負責肽基由P位至A位的移動；c.負責30S亞基與50S亞基的結合；d.參與上述各過程。45.順反試驗(cis/transtest)46.retrovirus47.E.coliDNApolymeraseⅠ具有3′→5′和5′→3′外切核酸酶活性，這兩種酶活性的區別在于

a．3′→5′活性只切割堿基配對處的二酯鍵；b．5′→3′活性只切割堿基不配對處的二酯鍵；

c．3′→5′活性只切割堿基不配對處的二酯鍵；

d．兩種活性對切割處的堿基配對與否無選擇，只是5′→3′活性一次只切除一個核苷酸。48.α-complementation49.外顯子50.交換固定(crossoverfixation)第1卷參考答案一.歷年考點試題黑鉆版1.參考答案：DNA復制和RNA轉錄在原理上是基本一致的，體現在：①這兩種合成的直接前體是核苷三磷酸，從它的一個焦磷酸鍵獲得能量促使反應走向合成；②兩種合成都是一個酶為四種核苷酸工作；③兩種合成都是以DNA為模板；④合成前都必須將雙鏈DNA解旋成單鏈；⑤合成的方向都是5′→3′。

DNA復制和RNA轉錄的不同點體現在：①復制和轉錄所用的酶是不同的，復制用的是DNA聚合酶，而轉錄用的是RNA聚合酶；②所用前體核苷三磷酸種類不同，DNA復制用四種脫氧核糖核苷三磷酸，即dATP、dGTP、dCTP、dTTP，而RNA轉錄用四種核糖核苷三磷酸，即ATP、GTP、CTP、UTP做前體底物；③在DNA復制時是A與T配對，而RNA轉錄是A與U配對；④DNA復制時兩條鏈均做模板，而RNA轉錄時只以其中一條鏈為模板；⑤DNA復制是半不連續的，可產生岡崎片段，而RNA轉錄是連續的；⑥DNA復制時需RNA做引物，而RNA轉錄無需引物；⑦DNA復制時需連接酶的參與，而RNA轉錄時不需要。2.參考答案：DNA不連續復制：在DNA復制中，先合成短片段(岡崎片段)，然后這些片段再連成完整的DNA分子，所以復制是不連續的。3.參考答案：反轉錄轉座子(retrotransposon)：真核的許多轉座子具有與反轉錄轉座子病毒基因組十分相似的結構，在其兩翼為LTR，編碼區包含有還原病毒反轉錄酶的同源序列。4.參考答案：自私DNA(selfishDNA)：現稱自在DNA，是一種DNA序列，它的存在與表達不受其他因素的影響，也不管細胞的生理狀態。為了自身的表達，可以關閉其他基因。其表達是自私的，稱為自在DNA。5.參考答案：基因在染色體上有其一定的位置。基因定位就是確定基因在染色體上的位置。確定基因的位置主要是確定基因之間的距離和順序。而它們之間的距離是用交換值來表示的。因此，只有準確地估算出交換值，并確定基因在染色體上的相對位置就可把它們標志在染色體上，繪制成圖，就構成連鎖遺傳圖。

1．利用形態標記進行基因定位的主要方法是兩點測驗和三點測驗。兩點測驗步驟為首先通過一次雜交和一次用隱性親本測交來確定兩對基因是否連鎖，然后再根據其交換值來確定它們在同一染色體上的位置。利用三點測驗來確定連鎖的三個基因在染色體的順序時，首先要在F2中找出雙交換類型，然后以親本類型為對照，在雙交換中居中的基因就是三個連鎖基因中的中間基因，它們的排列順序就被確定下來。

2．利用分子標記構建連鎖圖譜的理論基礎是染色體的交換與重組。兩點測驗和三點測驗是其基本程序。連鎖圖譜構建過程主要包括：(1)選擇和建立適合的作圖群體；(2)確立遺傳連鎖群；(3)基因排序和遺傳距離的確定。具體方法如下：以分子標記篩選DNA序列差異較大而又不影響育性的材料作為親本，用具有多態性的分子標記(雙親在等位區段表現不同的帶型)檢測該雙親的分離群體(如F2代群體、回交、重組自交系、加倍單倍體等)。如是共顯性標記，對同親本P1具有相同帶型的個體賦值為1，同親本P2具有相同帶型的個體賦值為3，具有P1和P2帶型的雜合個體賦值為2。如是顯性標記，因不能區分顯帶的純合體和雜合體，故對有譜帶的雜合個體賦值為1(AA、Aa或aa、aA)，譜帶缺失的賦值為3(aa或AA)。統計各種帶型的個體數，兩點測驗是否連鎖。利用X2檢驗時，那些兩點各自獨立遺傳而兩點同時檢驗時偏離孟德爾比例的位點，說明存在連鎖。或從第二個標記開始，檢驗是否與前一個標記協同分離。因為連鎖分析建立在分子標記協同分離的基礎上。根據分離材料，用最大似然法估計標記位點間的重組率并轉換成遺傳圖距(cM)。最后，同時考慮多個標記基因座的共分離，即多點分析對標記進行排列，形成線性連鎖圖譜。生物染色體數目是特定的，標記數較少時，其連鎖群可能比染色體數目多。隨標記的增加，一標記會與幾個連鎖群上的標記連鎖，而把它們連成一個連鎖群。當標記足夠多時，標記連鎖群的數目與染色體數目越趨接近，直至相等。6.參考答案：啟動子是在基因轉錄過程中，具有識別并結合RNA聚合酶的那段DNA序列，與基因轉錄的啟動有關。

(1)原核生物的基因啟動子區均位于基因轉錄起始點的上游，其啟動子可以分為兩部分，上游部分是CAP-cAMP結合位點，下游部分是RNA聚合酶進入位點，每個位點又可以分為兩部分。CAP-cAMP結合位點包括了位點Ⅰ和位點Ⅱ，RNA聚合酶進入位點包括結合位點和識別位點。

RNA聚合酶的結合位點，又稱為Pribnow框，存在于起始轉錄的上游10bp左右的一段核苷酸序列中，大多包含TATAAT序列，又稱為-10序列，是RNA聚合酶的牢固結合位點。它與RNA聚合酶形成開放性啟動子復合物，從而使RNA聚合酶定向，使之按順流方向移動而行使其轉錄功能。

RNA聚合酶識別位點，又稱為Sextama框，存在于起始轉錄的上游35bp左右的一段核苷酸序列中，大多包含TTGACA序列，又稱為-35序列，是RNA聚合酶的識別位點。這一序列的核苷酸結構在很大程度上決定了啟動子的強度。Pribnow框和Sextama框之間的堿基序列并不重要，而這兩段序列間的距離卻十分重要。

CAP-cAMP結合位點有兩個，一個是在-70到-50(位點Ⅰ)，另一個是在-50到-40(位點Ⅱ)。位點Ⅰ包含一個反向重復序列，位點Ⅱ是一個很弱的結合位點，但當cAMP-CAP復合物結合于位點Ⅰ時，位點Ⅱ結合cAMP-CAP復合物的能力便顯著提高。一旦位點Ⅱ被占據，RNA聚合酶就很快與-35序列結合，然后再與-10序列結合，并開動轉錄。

(2)真核生物有三種RNA聚合酶，每一種都有自己的啟動子類型。RNA聚合酶Ⅰ只轉錄rRNA，只有一種啟動子類型；RNA聚合酶Ⅱ負責蛋白質基因和部分snRNA基因的轉錄，其啟動子結構最為復雜；RNA聚合酶Ⅲ負責轉錄tRNA和5SrRNA，其啟動子位于轉錄的DNA序列之內，稱為下游啟動子。

RNA聚合酶Ⅱ的啟動子結構是多部位結構，主要有四個部位：

帽子位點：即轉錄起始位點，其堿基大多為A，兩側各有若干個嘧啶核苷酸。

TATA框：又稱Hogness或Goldberg-Hognessbox，其一致序列為TATAATAAT，基本上由AT堿基對組成，其兩側傾向于富含GC堿基對。TATA框一般位于-25附近，其結構和功能類似于原核生物的Pribnow框，TATA框決定了轉錄起始點的選擇。

CAAT框：其一致序列為GGCTCAATCT，一般位于-75附近，它可能控制著轉錄起始的頻率。

增強子：又稱遠上游序列，一般都在-100以上，能以組織特異性的方式來增強基因的表達，位置不固定。

RNA聚合酶Ⅲ的下游啟動子，位于轉錄區內，在轉錄起始點下游50bp之后。

RNA聚合酶Ⅰ的啟動子，可分為兩部分：-40到+5稱為近啟動子，其功能決定轉錄起始的精確位置；-165到-40稱為遠啟動子，其功能是影響轉錄的頻率。

所謂共有序列，是指一種理想化的序列，其中的每一個核苷酸在一系列可比較的實際序列中最常出現(保守)，并按一定位置排列。7.參考答案：D8.參考答案：BAC文庫(bacterialartificialchromosome，細菌人工染色體文庫)：以噬菌體為基礎構建的載體能裝載的外源DNA片段只有24kb左右。然而許多基因過于龐大，不能作為單一片段克隆于這些載體中，特別是人類基因組和水稻基因組的工作需要能容納更長DNA片段的載體，因此人們組建了一系列的人工染色體。BAC是人工染色體的一種，是以細菌F因子(細菌的性質粒)為基礎組建的細菌克隆體系。9.參考答案：噬菌體(bacteriophage或phage)：以細菌、真菌和藻類植物為寄主的病毒，可分為烈性噬菌體和溫和噬菌體。10.參考答案：所謂順式作用，是指對處于同一條染色體上的基因起作用的現象。反式作用是指通過產生可擴散的物質(RNA或蛋白質)來發生作用。

在順式作用的情況下，操縱區(現稱操縱基因)或啟動子的突變，使RNA聚合酶無法結合和進入該位點，導致轉錄不能進行，基因不能表達，其效應表現為顯性；在反式作用下，RNA聚合酶可選擇沒有突變的操縱基因和啟動子結合，使基因能夠轉錄和表達，此時突變的效應沒有表現出來，表現為隱性。

無論是順式作用還是反式作用，編碼阻抑蛋白基因的突變，都導致阻抑蛋白的失活。此時RNA聚合酶可以與操縱基因和啟動子結合，使基因能夠轉錄和表達，其突變效應均可表現出來，即既是順式顯性又是反式顯性。11.參考答案：DNA水平的調控是真核生物發育調控的一種形式，它包括了基因丟失、擴增、重排和移位等方式。通過這些方式可以消除或變換某些基因，并改變它們的活性。這些調控方式與轉錄及翻譯水平的調控是不同的，因為它從根本上使某些細胞的基因組發生了改變。

1．基因丟失。在細胞分化時，消除某個基因活性的方式之一就是從細胞中除去那個基因。某些原生動物、昆蟲及甲殼綱動物細胞分化過程中就發現有部分染色體丟失現象。研究在受精卵里只有一對染色體(2n=2)的馬蛔蟲，發現當個體發育到一定階段后，在將分化為體細胞的那些細胞中的這對染色體破碎成許多小染色體。有的小染色體具有著絲粒，在細胞分裂中得到保留，不具有著絲粒的小染色體因為在以后的細胞分裂中不能分配到下一代中而丟失，在將形成生殖細胞的那些細胞里卻沒有染色體破碎和丟失現象。因此，馬蛔蟲的生殖細胞核內保存著個體發育所必需的全部基因(完整的基因組)，而在體細胞核中卻失去了一部分基因。毫無疑問，這些基因的丟失決定了細胞的命運。原生動物和昆蟲(小麥癭蚊)在個體發育中也存在類似的部分染色體丟失現象。

因為在高等生物中目前還未觀察到基因丟失現象，所以一般認為這種調節方式可能僅存在于進化程度較低的生物中。當然也不能肯定高等生物中就不發生DNA的丟失，要從至少50000個基因中檢測出一個或數個基因的丟失實在不是件容易的事。用蛙卵所進行的實驗結果表明，至少發育過程中必需的基因是不丟失的。

2．基因擴增。基因擴增是指某些基因的拷貝數專一性大量增加的現象，它使得細胞在短期內產生大量的基因產物以滿足生長發育的需要，是基因活性調控的一種方式。例如，非洲爪蟾的卵母細胞中原有rRNA基因(rDNA)約500個拷貝，在減數分裂Ⅰ的粗線期，這個基因開始迅速復制，到雙線期它的拷貝數約為200萬個，擴增近4000倍，可以用來合成1012個核糖體，以滿足卵裂期間和胚胎期間合成大量蛋白質的需要。在基因擴增之前，整個rDNA區位于單個核仁中(人們發現大部分動物細胞中都有這種含rRNA的核內小體)。在此細胞前體發育成卵母細胞的過程中(約3周時間)，不但rDNA數量猛增，核仁數量也大大增加，每個核中可有幾百個這樣的小核仁。

擴增后新生的rDNA并不是一條長鏈，而是形成許多環狀的小分子，其中大部分含有2～4個甚至多達16個rDNA基因。rDNA擴增機制現在還不清楚，很可能像大腸桿菌質粒那樣進行滾環式復制。首先以某種方式把rDNA上的一個重復單位切割下來，被割離的這段rDNA隨即形成環狀封閉，然后結合在核基質上進行滾環式復制。那么，剪下來的單位環是如何變成多單位環的呢?研究證明，一個rDNA單位長約4.3μm，通過滾動環復制形成這個單位長度的側鏈大約需要1個半小時，基因擴增約進行72小時。在這段時間里，每個單位環可產生144個拷貝，而事實上rDNA大約被擴增了4000倍。所以為了合成更多的rDNA，至少有一部分被切下來的單位必須先被復制，以產生出進一步復制所需要的模板。

3．基因重排與變換。一個基因可以通過從遠離其啟動子的地方移到距它很近的位點而被啟動轉錄，這種方式稱基因重排。通過基因重排調節基因活性的典型例子是小鼠免疫球蛋白結構基因的表達。我們知道，免疫球蛋白的肽鏈主要是由可變區(V區)、恒定區(C區)以及兩者之間的連接區(J區)組成的，而且V基因、C基因和J基因在小鼠胚胎細胞中是相隔較遠的。當免疫球蛋白形成細胞(如淋巴細胞)發育分化時，能通過染色體內重組，把3個遠離的基因緊密地連接在一起，從而產生免疫球蛋白。

此外，日本人本庶佑還提出了一個“基因變換”模式。他認為Gurdon的實驗不能斷言生物體所有細胞中全部DNA在分化、發育過程中都不會發生變化，可能在一部分細胞里，DNA會發生微小的、不可逆的變化。例如，基因變換可能在細胞分化的決定性階段起著重要的調控作用。本庶佑認為，在細胞分化過程中，由于調節基因和受體基因的連接可形成“新”的基因，即調節啟動基因，這種連接是由DNA片段缺失造成的。

環境條件不僅能影響生物的表型，也能修飾其基因型，即引起遺傳物質的永久性變化。有人用栽培亞麻做實驗發現，當可塑型株系生長在高溫及特定的水分平衡和土壤pH條件下，根據養分供應情況，它可能轉變成大(L)或小(S)的營養遺傳型。L和S型在遺傳學上是穩定的，能傳遞給子代。研究指出，核內DNA總量及25S、18S和5SrRNA基因數量等的變化與上述表型變化有關系。這些由環境引起的穩定變異，很可能起因于某些DNA序列的不等復制、不等交換或者某些染色體外因子所導致的基因重排。12.參考答案：共抑制現象(cosuppression)：在轉基因的研究中，只要轉化基因與植物中已有的基因存在序列上的同源性(包括半同源)，則轉入的基因和內源基因都有可能受到抑制，這種現象稱為共抑制。它具有以下特點：共抑制可以發生在轉化基因及其同源的內源基因之間，對其他非同源基因表達不發生影響，即內外源基因間同源順序的存在是它產生的基礎。多拷貝外源基因的導入也發生共抑制。轉基因與內源基因經分離重組發生分離之后，共抑制現象消失。共抑制與啟動子來源無關。抑制基因在體細胞中的表達抑制是隨機發生的，并可逆進入正常的表達狀態。共抑制總是出現在植株的分枝點上，或者說，一個分枝長出白色花，另一個長出紫色花。13.參考答案：反義RNA(antisenseRNA)：1983年，Miztmo和Simon等人差不多同時發現了反義RNA對基因表達的調控作用，從而提示了一種新的基因表達調控的機制。反義RNA是指與被調控的RNA或DNA序列互補的RNA，它通過配對堿基之間的氫鍵作用與特定的RNA或DNA形成雙鏈復合物，影響RNA的正常修飾、翻譯等過程，封閉或抑制基因的正常表達，起到調控作用。14.參考答案：穿梭載體(shuttlevector)：指既能在真核細胞中繁殖，又能在原核細胞中繁殖的載體。它既含有原核細胞的復制原點，又含有真核生物的復制原點，而且又具備可資利用的酶切位點和合適的篩選指標。15.參考答案：DNA聚合酶的種類很多，它們在細胞DNA復制過程中起著重要的作用。DNA聚合酶有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，這些酶的共同特點在于它們都能夠把脫氧核糖核苷酸連續地加到雙鏈DNA分子引物鏈的3′-OH末端，催化核苷酸的聚合作用，這些酶作用時需要以DNA作模板，合成產物的序列與模板互補，所以這些酶又稱為依賴于DNA的DNA聚合酶。

反轉錄酶是以RNA為模板，按RNA中的核苷酸順序合成DNA，是與一般轉錄過程中遺傳信息流從DNA到RNA的方向相反，所以又可稱為依賴于RNA的DNA聚合酶。它最早在致瘤RNA病毒中首先發現，最普遍使用的則是來源于鳥類骨髓母細胞瘤病毒的反轉錄酶。

依賴于DNA的DNA聚合酶所催化的反應的忠實性要比依賴于RNA的DNA聚合酶所催化的反應的忠實性要高得多。其主要原因是依賴于DNA的DNA聚合酶具有3′→5′外切活性。

3′→5′外切活性可以刪除引物3′末端錯誤插入的核苷酸，稱為校正閱讀。這一功能對于提高DNA合成的真實性起著重要作用。缺失3′→5′外切活性的大腸桿菌聚合酶Ⅰ催化DNA合成時出現錯誤幾率增高5～50倍。因此，3′→5′外切活性可以使DNA真實性提高1～2個數量級。

大腸桿菌DNA聚合酶與DNA結合可有二種狀態：一種是聚合狀態，即引物3′末端在酶的聚合活性附近；另一種是刪輯狀態，引物3′末端位于3′→5′外切活性位點，當酶處于刪輯狀態時，引物3′末端拆開至少4bp，3′端才能結合到3′→5′外切活性位點。引物3′末端局部融開結合到外切活性位點而被水解。錯配對的末端核苷酸更容易融開，即使在0℃也被水解。因此DNA聚合酶的聚合狀態與刪輯狀態之間的轉換是酶與模板一引物相互作用的結果。Klenow片段的兩個結構域中，大結構域的直徑約2.2～2.4nm的帶正電荷的深溝，DNA結合在這個活性部位里并穿過，較小的結構域可能是底物dNTP結合區域。當DNA結合到酶深溝內，柔性很大的蛋白質的次結構域就可以合攏起來。DNA復制時DNA只能在溝內向前或向后穿滑過去。DNA模板一引物的3′末端如果含有錯配對，末端融化而DNA外形變形，使它不容易滑過直徑2.2～2.4nm的溝，造成阻塞，延長同3′→5′外切活性的校正接觸，將導致錯配對堿基切除。16.參考答案：突變率(mutationrate)：是指在一個世代中或其他規定的單位時間內，一個細胞發生某一突變的概率。自然狀態下，突變率通常是很低的。17.參考答案：半保留復制：DNA的復制主要是以半保留形式進行的。實際上Watson和Wrick提出的DNA模型已為復制方式奠定了基礎，他們認為DNA在復制過程中堿基間的氫鍵首先斷裂，雙螺旋解旋和分開，每條鏈分別作為模板合成新鏈，產生互補的兩條鏈。這樣新形成的兩個DNA分子與原來DNA分子的堿基順序完全一樣。在此過程中，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的，所以這種復制方式稱為半保留復制。18.參考答案：C基因和免疫球蛋白恒定區：C基因指編碼免疫球蛋白肽鏈恒定區的基因，所謂恒定區是指變異最小的區段(C端)，故可用此來鑒別免疫球蛋白的類型。19.參考答案：微衛星DNA(microsatellite)：微衛星DNA是指以少數幾個核苷酸(多數為2～4個)為單位多次串聯重復的DNA序列，人們也稱之為簡單序列重復、短串聯重復或簡單序列長度多態性。20.參考答案：RNA聚合酶能在恰當的區域停止轉錄，是因為終止信號存在于RNA聚合酶已經轉錄過的序列中，這種提供終止信號的序列就稱為終止子。終止子可以分為兩類：一類是不依賴蛋白質輔助因子而能實現終止作用；另一類是依賴蛋白質輔助因子才能實現終止作用，這種蛋白質輔助因子稱為釋放因子，通常又稱為p因子。

兩類終止子有共同的序列特征，在轉錄終止點之前都有一段回文序列。兩類終止子的不同點是：不依賴ρ因子的終止子的回文序列中富含GC堿基對，在回文序列的下游方向又常有6～8個AT堿基對；而依賴ρ因子的終止子回文序列中的GC堿基對含量較少，在回文序列下游方向的序列沒有固定特征，其AT堿基對含量比前一種終止子低。21.參考答案：可采用差別雜交法將其野生型基因克隆出來，具體方案如下：

1)構建野生型植株的基因文庫。

2)提取野生型和突變體的mRNA(或是它們的cDNA)作探針。

3)以這兩種探針進行平行雜交，對野生型植株的基因文庫進行篩選。

4)當使用野生型的mRNA探針時，所有包含著重組體的菌落都是陽性反應。

5)當使用突變型的mRNA探針時，除了含有目的基因的菌落外，其余的所有菌落都是陽性反應。

6)比較兩種結果，便可挑出含有目的基因的菌落，即得到目的基因。

(王永飛

馬三梅答)22.參考答案：DNA是由兩條脫氧核糖核苷酸長鏈，以相反的方向，按堿基互補配對的原則，形成的一種雙螺旋結構的生物大分子，它是遺傳信息的攜帶者。染色體是由DNA和組蛋白相結合形成核小體，并在此基礎之上，經過高度螺旋化以后所形成的遺傳物質，在光學顯微鏡可見。

基因則指一段能夠表達和產生產物(蛋白質或RNA)的DNA序列。根據產物的類別可分為蛋白質基因和RNA基因兩大類；根據產物的功能可以分為結構基因(酶和不直接影響其他基因表達的蛋白質)和調節基因(阻抑蛋白或轉錄激活因子)。

基因組則是指某一物種的單倍體細胞中所含有的遺傳信息的總和，即單倍體細胞中的所有染色體以及組成染色體的DNA分子，由幾條甚至幾十條組成。這四者之間的關系可概括如下：

不同的基因組成了DNA分子；DNA分子與組蛋白和非組蛋白組成了染色體；在單倍體細胞中的染色體組成了基因組。23.參考答案：operon：操縱子。是原核生物基因表達和調控的一個完整單元，其中包括結構基因、調節基因、操作子和啟動子。B.Lewin在Genes中這樣定義操縱子：“Operonisacompleteunitofbacterialgeneexpressionandregulation,includingstructuralgenes,regulatorgene(s),andcontrolelementsinDNArecognizedbyregulatorgeneproduct(s).”

operator：操作子。DNA分子上阻抑蛋白的結合位點，用以阻止相鄰的啟動子上轉錄的起始。B.Lewin在Genes中這樣定義操作子：“OperatoristhesiteonDNAatwhicharepressorproteinbindstopreventtranscriptionfrominitiatingattheadjacentpromoter.”24.參考答案：在遺傳學上，將自然界大量存在的或是實驗室中存在的一種標準品系的野生型等位基因的形式，作為研究生物體變化的一種標準類型或出發點。任何離開野生型等位基因的變化稱為正向突變(forwardmutation)；與正向突變概念相對應的是任何回復到野生型的變化，稱回復突變(backmutation)。

一個基因座正向突變的頻率比其回復突變的頻率高很多，至少有以下幾個原因：①并非所有正向突變都可以自發地回復到野生狀態；②對于雙重突變，其回復突變發生率是兩個單位點回復突變的乘積；③對于大片段的缺失突變，產生完全的回復突變，幾率幾乎為0，即基本上不可能有回復突變。25.參考答案：根據題意，無法斷定是功能互補的結果還是重組的結果，可做一個互補測驗將它們區分開。

先用一種突變體感染大腸桿菌K菌株，噬菌體和細菌在溫熱的瓊脂中混合，涂布在營養平板上，瓊脂凝固后，在平板上劃出一定位置，再滴加含有另一種突變體的培養基。在這一滴培養基的范圍之內，一些細菌就會被兩種突變體所感染。如果在這個范圍內形成噬菌斑，就證明這兩種突變體互補，相反就不是因為功能互補，而是因為重組造成的。26.參考答案：內含子(intron)：在成熟的mRNA上未反映出的DNA片段。27.參考答案：1．大腸桿菌

LacI(-)

2．大腸桿菌

AraC(±)

3．大腸桿菌

TrpR(-)

4．大腸桿菌

σ因子(+)

5．大腸桿菌

CRP(cAMPreceptorprotein)=CAP(cataboliteactivatorprotein)(+)

6．高等動物

horrmnereceptorprotein(+)

7．λ噬菌體

cI

(-)

8．λ噬菌體

Cro(+)

9．高等真核生物

homoeticgeneproducts(+)

10．高等動物SP1蛋白

(+)

(胡英考答)28.參考答案：當細菌在不良的營養條件下生長時，由于缺乏足夠的氨基酸，蛋白質合成受到抑制，并由此影響到細胞的許多生理生化活性，代謝水平下降，生長速度變慢。細菌對于不良的營養條件所產生的這一系列的反應叫做嚴緊反應(stringentresponse)。細菌為了渡過困難時期，在嚴緊反應中關閉許多生理活動。穩定RNA(tRNA和rRNA)的合成速度下降了10～20倍，從而使RNA合成水平下降到正常狀態下的5%～10%。部分種類的mRNA合成減少，但mRNA的總合成量減少約3倍。蛋白質降解速度增加，核苷酸、碳水化合物、脂類的合成均明顯減少。嚴緊反應不僅調控了蛋白質合成，而且也調控基因轉錄、DNA復制等許多細胞生理過程。

缺乏任何一種氨基酸或引起任何一種氨酰tRNA合成酶失活的突變都能導致嚴緊反應。這就說明嚴緊反應的觸發器是位于核糖體A位的無負載的tRNA。當這種無負載的tRNA進入A位以后，無法形成新的肽鏈，而GTP卻在不斷地消耗，這就是所謂空轉反應。細胞內出現空轉反應時，就發出一種報警信號，這就是鳥苷-5′-二磷酸-3′-二磷酸(ppGpp)和鳥苷-5′-三磷酸-3′-二磷酸(pppGpp)。人們很早就發現，當大腸桿菌處于氨基酸饑餓時，在體內出現了兩種異常的核苷酸，在薄層層析圖譜上的遷移率與常見的核苷酸不同，人們稱之為魔斑Ⅰ和魔斑Ⅱ。后來才知道，魔斑Ⅰ就是ppGpp，魔斑Ⅱ就是pppGpp。

ppGpp和pppGpp又是如何產生的呢?人們通過遺傳學方法分離到不表現嚴緊反應的突變體，即所謂松弛型突變體。各種松弛型突變位點分布在幾個不同的基因中，其中大部分分布在relA基因中。relA基因編碼一種蛋白質，稱為嚴緊因子。在正常情況下relA基因表達很少，大約200個以上的核糖體中才有一個核糖體結合有一個嚴緊因子。當氨基酸饑餓時，relA基因的表達反而增加。松弛型突變除了發生在relA基因以外，還可以出現在核糖體50S亞基蛋白質L11的基因中以及tRNA基因的TC相應位置。這就說明，生成魔斑的反應不僅需要relA基因產物，而且還需要核糖體蛋白L11和tRNA的TC區。relA-松弛型細胞提取液不能合成ppGpp和pppGpp，而只有加入嚴緊因子就能合成。人工合成的四核苷酸的TC能夠代替tRNA產生魔斑，而L11并不能代替核糖體，可能魔斑的合成需要核糖體的整體結構或涉及到L11以外的其他核糖體蛋白質。29.參考答案：鑒定基因功能的方法主要有以下幾種：

1．基于DNA芯片的基因功能分析。利用“反向Northern”技術，把對應于不同基因或cDNA的DNA片段或寡核苷酸固定在固相支持物上，使它們與來自總mRNA的探針雜交，每個點的雜交信號可進行自動化的定量分析，從而反映出對應的mRNA在總mR-NA中的相對豐度。利用這種技術，我們可以了解每個基因對不同病蟲害、逆境或其他環境條件的反應，哪些基因與激素、生長調節劑、除草劑或其他農用化學物質(如化肥和農藥)的作用有關等；還可以鑒定突變的基因表達情況，了解基因產物和代謝途徑的關系。因此，該技術為我們研究基因功能特別是預測基因的未知功能提供了新的途徑和方法。這種技術的基礎是認為控制相同生物過程的基因有相似的表達類型，基于在不同條件下基因表達的相對水平的相似性對基因進行分類，然后根據該類中其他基因的已知功能來預測基因的未知功能。

2．基因產物——蛋白質的表達分析。“蛋白質組(proteome)”指由基因組表達出的全套蛋白質，“蛋白質組學(proteomics)”即研究蛋白質組的學科。相對而言，蛋白質的表達分析比mRNA的表達分析更困難。雙向PAGE技術是目前廣泛使用的研究蛋白質豐度和翻譯后修飾的方法。最近，這個分離系統的分辨率和重復性均得到很大改善，同時還能自動進行點定量分析，用MS技術可以對N端和內部進行微測序(根據蛋白質酶處理后片段的分子量的大小測序)，與蛋白質數據庫中的數據進行比較，就可以知道該序列是哪一個蛋白質的片段，從而建立起一個生物特異的全蛋白質數據庫。

3．利用正向和反向遺傳學技術研究基因功能。

(1)用插入突變建立突變體庫，研究功能基因組學。分析基因功能最有效的方法之一是利用突變體。經典的化學/物理誘變使我們獲得了大量突變體，遺傳圖譜和物理圖譜的構建及全序列的測序使圖位克隆已比較容易，基于“作圖芯片(mappingchip)”的新作圖技術將加快該進程。另一種突變方法是利用插入突變，即用轉座子(主要是玉米的Ac/Ds、En/Spm或Mu轉座子)或根癌農桿菌的T-DNA隨機插入染色體，以獲得失去功能的突變體。由于插入序列是已知的，我們可以用各種克隆或PCR策略鑒定基因。與其他誘變策略一樣，插入突變策略的成功依賴于突變體的飽和程度，而飽和程度與基因組的大小和結構密切相關，若一個基因至少需要一個突變，在擬南芥上估計需要12萬個獨立插入的突變體才能保證95%的可能來分析每一個基因。

(2)應用反向遺傳學方法研究功能基因組學。研究基因功能最直接的方法是在獲得失去功能的突變體后研究該突變體的表型。但是利用同源重組方法(為反向遺傳學方法之一)來進行定點突變十分困難。由于大量的基因重復并且緊密連鎖，用遺傳重組技術產生雙突變體也不容易，這就要求我們尋求其他方法。在獲得插入突變體后，可以用寡核苷酸引物做PCR來檢測插入突變，在群體中大規模篩選突變體株系。其中一個主要策略是利用建池方法。另外，通過RNA-DNA雜種可能產生點突變，通過把終止密碼子引入重復基因的保守區域，可能產生多基因家族的若干個無義突變。對那些轉化技術還存在問題的植物來說，病毒誘導的基因沉默可能是抑制基因功能的有效方法之一。用含有植物基因一部分的重組病毒接種植株，則可能使內源基因快速沉默，這也可用于基因功能分析。

(王永飛

馬三梅答)30.參考答案：hnRNA

核內不均一RNA31.參考答案：質粒載體是以細菌質粒的各種元件為基礎組建而成的基因工程載體。細菌質粒是雙鏈閉合環狀DNA分子，其分子大小可從1kb到200kb。質粒的復制和遺傳獨立于細菌染色體，但其復制和轉錄依賴于宿主所編碼的蛋白和酶。質粒按其復制方式分為松弛型質粒和嚴緊型質粒。前者的復制不需要質粒編碼的功能蛋白，其復制完全依賴于宿主提供的半衰期較長的酶(如DNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ，依賴于DNA的RNA聚合酶以及宿主基因dnaB、C、D、Z的產物等)來進行。因此，在一定的情況下即使蛋白質合成并非正在進行，質粒的復制依然進行。當在抑制蛋白合成并阻斷細菌染色體復制的氯霉素或壯觀霉素等抗生素存在時，其拷貝數可達2000～3000。后者的復制則要求同時表達一個由質粒編碼的蛋白質，所以這類質粒的拷貝數不能通過諸如氯霉素等蛋白合成的抑制劑來增加。利用松弛型復制子組建的載體叫做松弛型載體(如pBR322，其復制區來源于ColE1質粒的復制子)；而利用嚴緊型復制子組建的載體叫做嚴緊型載體(如由pSC101為基礎組建的載體)。大多數基因工程工作使用松弛型載體，因為它們在單位體積的培養物中所得到的DNA收率更高，用這些載體組建的表達載體，外源基因產物的得率也高，然而嚴緊型載體可以用來表達一些其高表達可能使宿主細胞受毒害致死的基因。松弛型質粒(如pMBI或ColE1)的單向復制從特異的起點開始，由一個RNA引物所引導，而該引物的啟動子位于復制起始點上游大約550bp處。DNA模板鏈與新生的RNA間形成穩定的雜交體作為RNaseH的底物，由RNaseH切割前引物從而產生引導DNA合成的引物RNAⅡ。RNAⅡ的成熟則由另一個不翻譯的RNAⅠ來控制，RNAⅠ由編碼RNAⅡ的同一區段的DNA互補鏈轉錄而來，它可以與RNAⅡ結合，并阻止RNAⅡ折疊為三葉草結構，而這三葉草結構又是同DNA形成DNA-RNA雜交體所必需。一個由63個氨基酸組成的Rop蛋白的存在可以強化RNAⅠ對復制的負調控作用。

因此，要想增加帶有pMBI或ColE1的復制子載體的拷貝數，可以通過突變RNAⅠ或缺失Rop基因來減弱RNAⅠ對RNAⅡ的結合效率來實現。PUC質粒(復制子為pMBI)的拷貝數之所以高就是因為使RNAⅠ轉錄起始點產生G→A的突變所致。pKKH質粒拷貝數增加，外源基因表達效率的提高是由于rop基因缺失所致。值得指出的是，質粒上編碼的RNAⅠ、RNAⅡ和Rop蛋白的區段也決定兩個不同的質粒是否可以在同一細菌細胞中共存。把利用同一復制系統的不同質粒不能穩定的共存的現象，稱為質粒的不相容性。在基因工程的操作中要注意這一情況。32.參考答案：反轉錄轉座子(retrotransposon)：是指必須有反轉錄酶參入的一類轉座子，如還原病毒。其共同特點是：RNA在細胞質內進行的反轉錄和雙鏈DNA的合成，以及與細胞基因組的整合過程全部由反轉錄酶催化。反轉錄的雙鏈DNA可以作為細胞基因組的一部分，隨細胞基因組的復制而傳遞，也可以以它為模板轉錄產生新的RNA。如新的病毒RNA。33.參考答案：持家基因(housekeepinggene)：在各類不同的細胞中均在表達的一組相同的基因。高等真核生物中其數目約在10000左右。34.參考答案：黏性末端是指DNA分子在限制性內切核酸酶的作用下形成的、具有互補堿基的單鏈末端結構。它可以與同一D