分子生物作业

1、请你谈谈PLA的原理和应用

【原理】

PLA技术全称为Proximity Ligation Assay，国内翻译为邻位连接或者邻近连接技术。PLA技术是一种特殊的免疫分析方法，可用于检测目标蛋白，蛋白相互作用等等。该方法通过一对标记有一段寡聚脱氧核苷酸(单链DNA)的单克隆或者多克隆抗体（）的探针，即PLA probe（PLA探针），识别目的蛋白，当这两个探针识别同一个蛋白时，两个探针之间的距离靠近，产生了所谓的邻近效应（proximity）。此时，通过加入一段分别与连接在抗体上的DNA互补的连接寡聚脱氧核苷酸（connector oligonucleotides），PLA probe上的DNA就会通过配对互补作用，与该段DNA互补，然后在连接酶的作用下，PLA probe 上的连段DNA被连接在一起形成一条新的DNA片段。通过荧光PCR可以扩增并对该新的DNA片段进行定量，从而对应的定量目标蛋白。

【应用】

1）PLA可分为：Solution phase PLA （液相PLA）这是PLA最初应用的形式；Solid phase PLA （固相PLA）在液相PLA的基础上引入了一个捕获抗体，该捕获抗体被固定在固相载体上（磁珠、微孔板等），当目标蛋白被捕获后，通过Proximity Probe进行识别和定量。可直接检测蛋白、蛋白磷酸化、蛋白质间相互作用等。

①用于生物标记因子的检测

ＰＬＡ技术最早即用于细胞因子的检测，近几年在检测生物标记因子方面的应用发展尤为迅速。Ｙａｎｇ等［２０］应用ＳＥＬＥＸ技术筛选出一对核苷酸配基探针，分别针对凝血酶蛋白的两个不同表位，且３′端互补。荧光ＰＣＲ结果表明，应用该对探针检测凝血酶，聚合酶反应初速度与样品中凝血酶的浓度在一定范围内呈线性正相关，检测限达６．９ｐｍｏｌ／Ｌ，检测灵敏度高。

②用于蛋白质间相互作用研究

多数蛋白质的生物活性需要通过二次修饰或与其他蛋白反应进行调控，而蛋白质复合物功能的发挥需要其所有组成蛋白共同参与，因此，开发一种用于研究蛋白质间相互作用的检测技术相当重要。Ｊａｒｖｉｕｓ采用ＬＩＳＡ检测经过血小板衍生生长因子ＢＢ刺激后细胞的血小板衍生生长因子受体β磷酸化的程度。首先分别选择抗鼠、抗兔免疫球蛋白（一抗）的抗体（二抗）与ＤＮＡ单链偶联制备成二抗探针。细胞的ＰＤＧＦＲβ分子受到ＰＤＧＦ?ＢＢ刺激后形成二聚体并发生磷酸化，分别以抗磷酸化Ｔｙｒ７５１残基的鼠源一抗和抗ＰＤＧＦＲβ的兔源一抗与之结合，则同一ＰＤＧＦＲβ分子二聚体上会有两种一抗紧密相邻，加入二抗探针后，每对探针的ＤＮＡ单链紧密相邻，在连接酶作用下可利用带有荧光标记的ＤＮＡ短序列形成环状ＤＮＡ分子；而未受刺激的ＰＤＧＦＲβ分子不发生磷酸化，则只能结合兔源一抗，从而不能继续反应，通过荧光显微镜观察不到荧光。Ｇｕｓｔａｆｓｄｏｔｔｉｒ等运用ＰＬＡ分析血管上皮生长因子Ａ与其两种受体ＶＥＧＦＲ?１和ＶＥＧＦＲ２的作用，检测结果与受体磷酸化分析结果一致，而检测操作简单，时间仅需３小时，并且可以建立剂量响应曲线，根据曲线计算蛋白间亲和能力（半数最高抑制浓度，ＩＣ５０）。

③用于蛋白ＤＮＡ相互作用研究

Ｇｕｓｔａｆｓｄｏｔｔｉｒ根据ＰＬＡ技术原理，建立了一种新的体外检测方法，可以准确灵敏地分析细胞核内蛋白和核酸的相互作用，弥补凝胶阻滞分析等方法的不足。他们首先设计了一对不同的ＰＬＡ亲和探针：一条是以多抗或单抗为识别分子的ＰＬＡ探针，另一条则一端为双链ＤＮＡ的ＤＮＡ核酸配基。探针的抗体或双链ＤＮＡ端可以分别特异性地识别待测的ＤＮＡ结合蛋白

（或者两个相互作用的蛋白质与ＤＮＡ分子）相关位点，另一端则可以和连接互补序列杂交。一旦这对特异性探针同时结合到ＤＮＡ结合蛋白上，探针的游离端便在连接酶的作用下形成

一段序列特异性模板，通过实时荧光ＰＣＲ即可分析待测ＤＮＡ结合蛋白与双链ＤＮＡ之间的相互作用。应用此技术检测人类疾病相关转录因子ｐ５３，ＨＮＦ４α，ＵＳＦ１，结果证明该方法操作简单，无需特殊设备，对试剂与样品的消耗量小，检测灵敏度极高，可以精确到１～１０个细胞，且检测结果重复性好，与ＥＭＳＡ方法以及模体预测软件得出的结论一致。因此，可将该方法用于深入分析ＤＮＡ结合蛋白的序列特异性和评估转录因子结合位点多态性效应。

④用于疾病诊断研究

目前传染性疾病诊断的主要手段之一是检测微生物病原蛋白和病原核酸。但由于感染时产生的蛋白抗原的种类和数量远远多于病原核酸，检测病原蛋白将比检测病原核酸更灵敏、更重要。然而，目前虽然有一些可以监测进行性感染的蛋白质诊断方法，但其检测灵敏度相对很低。而ＰＬＡ技术可以非常灵敏地检测复杂生物样品中的蛋白质，监测细菌和病毒相关蛋白，检测灵敏度高，操作简便快速。Ｇｕｓｔａｆｓｄｏｔｔｉｒ建立了检测劳森氏胞内菌和猪细小病毒的固相ＰＬＡ和液相ＰＬＡ方法，并与ＥＬＩＳＡ法和定量ＰＣＲ法进行比较，结果证明：ＰＬＡ法可以直接检测复杂生物样品（如胎儿组织、粪便）而无需前处理，检测灵敏度能比常规检测方法提高３～４个数量级。液相ＰＬＡ可以一步法检测样品，无需洗涤或分离，样品量仅需要１μｌ，而常规ＥＬＩＳＡ法检测的样品量至少是其１０００倍；固相ＰＬＡ方法可以极其灵敏地分析复杂组分样品中的微生物病原量，由于低浓度特异性抗体的加入，大大降低了探针的非特异性结合，且加入的过量连接序列也使得探针的未结合末端被“封闭”，最终ＰＬＡ检测的非特异性范围远远小于定量ＰＣＲ方法，甚至可以精确到１个或几个病原微生物。田间试验表明ＰＬＡ方法检测结果与ＥＬＩＳＡ法及ＨＡ法的结果有良好的相关性。Ｐａｉ根据细菌芽孢表面蛋白性质，合成多价短肽ＤＮＡ藻红蛋白复合物作为ＰＬＡ探针“ｂｕｒｒ”，通过实时ＰＣＲ检测细菌芽孢可以精确检测到１００个炭疽杆菌、１０个枯草芽孢杆菌、１个蜡状芽孢杆菌的芽孢。Ｎｏｒｄｅｎｇｒａｈｎ等［２７］应用此方法进行口蹄疫病毒（ＦＭＤＶ）野毒感染的诊断，结果表明，该ＰＬＡ方法可以区别诊断７种ＦＭＤＶ血清型，检测病毒的灵敏度很高，是抗原捕获ＥＬＩＳＡ方法的１００余倍；该方法可以检测到５ＴＣＩＤ５０的病毒，其灵敏度与实时ＲＴ?ＰＣＲ相近。

总之，ＰＬＡ技术作为一项新的蛋白质分析工具，具有很高的特异性和灵敏度，可以用于炎症、肿瘤疾病等病理生理过程研究，甚至可用于细胞表面蛋白功能状态的观察，以及病毒和细菌等感染因子的检测，在基础研究和疾病诊断等研究领域中具有重大意义。

2、请你谈谈p38与RARa之间的相互调控关系

RA对RARα的经典作用是在其他共调节因子的作用下通过后者调控相应基因的表达

但是，RA对RARα还有一种快速诱导作用。当受到RA刺激时，细胞的RARα库中的一部分RARα迅速转位到细胞膜表面的脂筏上，与Gαq形成复合物，而这一复合物能够使p38快速磷酸化，从而实现了RA对p38的调控。

另一方面，RA快速激活的p38通路的级联激酶反应又能够控制RARα调控的基因表达。激活的p38可进入细胞核内通过MSK1磷酸化RARα的S369（位于配体结合域），从而使核内的RARα能够与配体TFⅡH（即BTF2，属于基本转录因子，是一种多亚基的蛋白复合物，使DNA解旋，故存在于转录起始复合物中）结合，从而在CDK7的作用下磷酸化了其N端。另外，MSK1还能够磷酸化组蛋白H3的S10。P38除了通过磷酸化MSK1来直接影响RARα的配体结合活性外，还能够通过磷酸化RARα的共激活因子（SRC-3）来影响其转录，SRC-3被RARα磷酸化后能够改变SRC-3与RARα相互作用的动力学性质从而增加其转录起始阶段的活性。然后，磷酸化的持续作用又使得SRC-3降解，从而抑制了转录的继续进行。

3.Please explain the relationship among genomics, proteomics, metabolomics, epigenomics and phosphomics in cellular apoptosis

【genomics】

基因组学是研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学，和工业领域的重大问题。基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)，又被称为后基因组（postgenome）研究，成为系统生物学的重要方法。

【proteomics】

蛋白质组学（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识，这个概念最早是在1995年提出的。蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。【metabolomics】

代谢组学(metabonomics/metabolomics)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。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。【epigenomics】

几十年来，ＤＮＡ一直被认为是决定生命遗传信息的核心物质，但是近些年新的研究表明，生命遗传信息从来就不是基因所能完全决定的，比如科学家们发现，可以在不影响ＤＮＡ序列的情况下改变基因组的修饰，这种改变不仅可以影响个体的发育，而且还可以遗传下去。这种在基因组的水平上研究表观遗传修饰的领域被称为“表观基因组学”。表观基因组学使人们对基因组的认识又增加了一个新视点：对基因组而言，不仅仅是序列包含遗传信息，而且其修饰也可以记载遗传信息

【phosphomics】

磷酸化组学的概念没有查到，但根据以上组学的概念可推断出是研究一个生物体或其特定细胞结构的全部蛋白质的磷酸化情况及其对应功能与相互变化。通过磷酸化组学的研究，可以从蛋白质的修饰角度找到信号通路、细胞生化变化的原因。由于细胞的级联反应多涉及激酶活性的改变，所以磷酸化的研究就是对激酶的定位、活性和相互关系的研究，从而揭示细胞信号转到及代谢改变的上下游关系和各通路联系。

【their relationship in cellular apoptosis】

细胞凋亡的发生是多机制多阶段的。

从最初的染色体异常，可以用基因组学的方法进行检测，而在基因转录翻译及其后的修饰过程中有很多变化的可能性，不能单纯的从基因水平解释细胞凋亡，引发细胞凋亡的蛋白也不能简单的从基因水平一一对应，因此需要蛋白质组学应用二维电泳和生物质谱对蛋白质进行定量，定性及结构关系和相互作用的分析。磷酸化或去磷酸化作为蛋白质发挥功能的主要形式，直接反映着蛋白质的功能状态，所以磷酸化组学的研究能够有助于发现细胞凋亡相关分子机制的方向和层次。细胞在凋亡发生时，有多种或多重的代谢变化，如自由基产生增加、兴奋性氨基酸释放增多、钙离子超载等，这些生化指标的检测有利于从更直观的角度解释细

胞凋亡的发生。而表观基因组学是在基因序列不变的情况下，由于其修饰的改变，如DNA 甲基化和组蛋白修饰，而引起的基因表达的差异，这些改变可以通过核受体调控转录活性从而调控细胞凋亡。

4、简述表皮生长因子信号转导通路及在癌症等疾病中的作用。

【信号通路】

在EGFR的信号转导通路中，经典的主要有两条。

一是有丝分裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase,MAPK）途径：配体→EGFR→接头蛋白（Grb2等）→SOS(ras的鸟苷酸交换因子)→r as蛋白→raf(MAPK kinase kinase, MAPKKK)→MEK(MAPK kinase,MAPKK)→MAPK，最后经cjun、cfos传到核内，激活核内激活蛋白1（activator protein1, AP1）；

二是磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidyl inositol3kinase, PI3K）途径：配体→EGFR→PI3K→蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)→κB抑制蛋白激酶（inhibitorkappa B protein kinase, IKK），使κB 抑制蛋白（inhibitorkappa B protein，IκB）磷酸化后导致核因子κB（nuclear factorkappa B,NFκB）移位至核内。

AP1、NFκB是重要的转录因子，这种信号转导的级联反应最终引起核内DNA合成、转化，从而影响细胞的增殖、分化及播散

【疾病中作用】

近年来大量的基础和临床研究表明，针对EGFR的信号转导进行干预，抑制EGFR的活性，就能逆转肿瘤的恶性表型，抑制肿瘤的进展［5］。目前最有前景的EGFR抑制剂主要有两类：一是EGFR单克隆抗体（monoclonal antibody,MAb）,主要作用在EGFR的胞外区，竞争性抑制配体与EGFR结合，阻止EGFR活化；二是可特异性抑制EGFR激酶活性的小分子酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor,TKI）,能直接作用于EGFR胞内区的酪氨酸激酶区域，干扰ATP的结合，抑制自身磷酸化，从而阻断EGFR通路的信号转导，另外TKI具有可口服给药，直接进入细胞内抑制靶酶等优点，因而倍受关注。

2.1 EGFR单克隆抗体目前进入临床研究的EGFR单抗主要有cetuximab(IMCC225)和ABXEGF［6］。cetuximab是一种人鼠嵌合型IgG1抗体，其抗瘤机制包括抑制细胞周期进程、促进凋亡、抗血管生成以及抗体依赖的细胞毒作用（antibody dependent cellmediated cytotoxicity,ADCC）等。Ⅱ期临床试验显示cetuximab与顺铂+长春瑞滨联合，作为一线药物治疗晚期NSCLC能起到协同作用，并能增进化疗药物的活力［7］；另外在与FOLFOX4方案合用一线治疗转移性结直肠癌过程中也证明是有效和安全的［8,9］。最近cetuximab联合高剂量放射治疗进展期鳞状细胞癌Ⅲ期临床试验表明，此疗法能延长患者整体生存时间，且毒副作用小［10］。

ABXEGF是一种完全人类IgG2单抗，有着较强的EGFR结合力，且人体不易对其产生免疫反应。临床试验发现ABXEGF联合卡铂+紫杉醇治疗Ⅲb、Ⅳ期NSCLC［11］，以及单药治疗转移性肾癌具有良好的耐受性和一定的疗效［12］。在传统化疗方案失效时，ABXEGF单药所表现出来的抗肿瘤活性也是令人振奋的［13］。

2.2 EGFR激酶小分子抑制剂gefitinib(Iressa, ZD1839)最引人瞩目，并于2003年5月通

过美国食品与药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）审批投入临床使用，这是基于日本、美国及多个欧洲国家组成的多中心研究小组所进行的gefitinib单药治疗晚期NSCLC 的两项Ⅱ期临床试验（IDEAL1和2），IDEAL1选择以前应用铂类化疗药物治疗失败的209例患者，IDEAL2则选择至少接受2个以上铂类药物或紫杉醇化疗失败的216例患者。在这Ⅱ期试验中，gefitinib疗效显著，两组的肿瘤缩小均达80%，在服药4周后可观察到快速的部分有效，生存率和症状改善率也得到较大的提高。可后来，一直受国际肿瘤学界关注的全球多中心Ⅲ期临床试验Intact1和Intact2,对2 130例NSCLC患者进行gefitinib联合顺铂+吉西他滨，或卡铂+紫杉醇的治疗，其疗效却令人失望［14~16］。结果表明，此EGFR靶向药物和化疗联用，与单纯化疗相比，未能延缓肿瘤进展时间，无提高生存率、使患者获得改善生存的优势［17,18］。

5、Describe translocation and orientation of membrane proteins at ER

从核糖体新产生的细胞膜的蛋白需要先进入内质网，并且属于共翻译转运的方式。具体过程就是在产生的肽链达到80个左右时，暂停翻译，它的信号肽就形成并暴露了出来，可以结合上信号识别颗粒SRP(由蛋白和RNA构成，有GTP酶活性)，在SRP的带领下，达到内质网膜外，SRP与内质网膜外的锚定蛋白DP即SRP的受体结合。当SRP受体水解两个GTP后，SRP得以释放入细胞基质重新利用。而核糖体则靠近蛋白质转移通道，蛋白质转移通道主要由sec61复合体（α、β、γ）以及TRAM 组成，调控蛋白质进入ER。易位子的plug移开，肽链得以进入内质网。蛋白在进入乃至网的过程中翻译是继续进行的。当新生成的肽链进入内质网后其信号肽被信号肽酶切除，翻译继续进行，进入内质网之一过程是一个耗能过程。膜蛋白主要分为四种：

I 型：N-端在细胞器的内腔，C段在细胞质(signal sequence)

II 型：N-端在细胞质，羧基端C-段在细胞器的内腔(no signal sequence)

III 型：N-端在细胞器的内腔，C-段在细胞质( no signal sequence)，如细胞色素P450

IV型：有多个跨膜基团(A, B)

其他：蛋白质与脂肪酸连共价连接，通过脂肪酸结合到膜上

信号肽相当于一个开始转移序列，如果肽链中部还有停止转移序列（疏水的），那么就会只有一部分肽链进入内质网腔内，从而形成跨膜蛋白，如果新生成的肽链上有多个开始和停止转移序列，那么就会形成多次跨膜蛋白。对于第二和第三种跨膜蛋白，他们的方向性是由所带正电荷决定的，带正电荷越多的那一段将留在胞质侧，即二型膜蛋白N端带正电荷多，而三型膜蛋白C端带正电荷多。由于易位子的plug会排斥正电荷，所以一型膜蛋白信号序列前的N端氨基酸，由于带了正电荷所以即使很短也会被排斥在胞质侧。而如果信号肽前面的N端氨基酸序列过长，则由于三维空间构象的阻碍，信号肽也无法通过易位子进入内质网。

在内质网中进行蛋白质的翻译后加工以后，就要进入高尔基体实现分选，细胞膜上的蛋白质主要是通过膜泡运输实现的，其实质就是质膜的选择性融合，选择性融合是保证细胞内定向膜流的因素之一。膜泡运输是所有真核细胞都具有的，其中几个重要的概念有：COPⅡ、COP Ⅰ、SNARE、回收信号序列、KEDL、网格蛋白、结合素等。其中，COPⅡ是在选择性跨膜蛋白的帮助下，结合v-SNARE包裹住所运输的蛋白到达高尔基体的顺面，这是v-SNARE与高尔基体的顺面分布的t-SNARE特异性结合的作用实现的，然后在snarl的作用下脱去COPⅡ，运输蛋白进入高尔基体。然后通过高尔基体囊膜的直接运输达到高尔基体的反面。由于COP

Ⅱ在形成小泡出来时，会包裹入一些本应该驻留在内质网的蛋白，如构成内质网的蛋白，而错误的使这些驻留蛋白到达了高尔基体，不用担心，所有的驻留蛋白都带有特定的C端回收信号序列，如内质网的驻留蛋白就是KDEL，不同的质膜有不同的回收信号序列，从而实现对逃逸蛋白的回收，因此内质网也被成为开放的监狱。KDEL能使COPⅠ发挥作用，在ARF 的作用下特异性。

从高尔基体到达细胞膜主要是通过网格蛋白有被小泡实现的，在高尔基体的TGN，ARF1能够募集接合素，而接合素又能引发网格蛋白的组装，然后驱动膜的出芽。网格蛋白有被小泡的膜分为外层的网格蛋白和内层的接合素，另外还需要发动蛋白的作用使形成小泡。还有“货物，即细胞膜上的蛋白”、整合货物蛋白、接合素、网格蛋白的小泡最终融合到细胞膜上。

生物信息学作业

生物信息学试题 1、构建分子系统树得主要方法有哪些？并简要说明构建分子进化树 得一般步骤。（20分） 答：（1）构建进化树得方法包括两种：一类就是序列类似性比较，主要就是基于氨基酸相对突变率矩阵（常用PAM250）计算不同序列差异性积分作为它们得差异性量度（序列进化树）；另一类在难以通过序列比较构建序列进化树得情况下，通过蛋白质结构比较包括刚体结构叠合与多结构特征比较等方法建立结构进化树 (2)序列比对——选取所需序列——软件绘制 具体如下： a测序获取序列或者在NCBI上搜索所需得目得序列 b在NCBI上做blast：比对相似度较高得基因，并以fast格式下载，整合在*txt文档中。 c比对序列，比对序列转化成*meg格式 d打开保存得*meg格式文件，构建系统进化树 2、氨基酸序列打分矩阵PAM与BLOSUM中序号有什么意义？它们各自 得规律就是什么？（10分） （1）PAM矩阵：基于进化得点突变模型，如果两种氨基酸替换频繁，说明自然界接受这种替换，那么这对氨基酸替换得分就高。一个PAM就就是一个进化得变异单位, 即1%得氨基酸改变。 BLOSUM矩阵：首先寻找氨基酸模式，即有意义得一段氨基酸片断，分别比较相同得氨基酸模式之间氨基酸得保守性（某种氨基酸对另一种氨基酸得取代数据），然后，以所有60％保守性得氨基酸模式之间得比较数据为根据，产生BLOSUM60；以所有80％保守性得氨基酸模式之间得比较数据为根据，产生BLOSUM80。

（2）PAM用于家族内成员相比，然后把所有家族中对某种氨基酸得比较结果加与在一起，产生“取代”数据（PAM-1 ）；PAM-1自乘n次，得PAM-n。 PAM-n中，n 越小，表示氨基酸变异得可能性越小；相似得序列之间比较应该选用n值小得矩阵，不太相似得序列之间比较应该选用n值大得矩阵。PAM-250用于约 20%相同序列之间得比较。 BLOSUM-n中，n越小，表示氨基酸相似得可能性越小；相似得序列之间比较应该选用 n 值大得矩阵，不太相似得序列之间比较应该选用n值小得矩阵。BLOSUM-62用来比较62％相似度得序列，BLOSUM-80用来比较80％左右得序列。 3、蛋白质三维结构预测得主要方法有哪些？试选择其中得一种方 法，说明蛋白质三维结构预测得一般步骤。（10分） （1） a同源建模（序列相似性低于30%得蛋白质难以得到理想得结构模型 b折叠识别(已知结模板得序列一致率小于25%) c从头预测得方法(无已知结构蛋白质模板)。 （2） 4、您所熟悉得生物信息学软件有哪些？请选择其中得至少一种软 件，结合自己得研究课题，谈谈您所选择软件得基本原理，使用

分子生物学作业

分子生物学作业 一、名词解释 1.断裂基因 真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区相互间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因成为断裂基因。 2.单核苷酸多态性 单核苷酸多态性是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA 序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。单核苷酸多态性被认为是一种能稳定遗传的早期突变。 一、简答题 1.简述真核生物基因组的结构与功能特点。 ①真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核 内，除配子细胞外，体细胞内基因组是双份的（即双倍体），有两份同源的基因组。 ②真核生物的基因转录产物为单顺反子。即一个结构基因经过转 录生成一个mRNA分子，再翻译生成一条多肽链。 ③真核生物基因组存在重复序列，重复次数可达百万次以上。 ④真核生物基因组中不编码的区域多于编码的区域。 ⑤真核生物的大部分基因都含有内含子，因此，基因是不连续的

（断裂基因）。 ⑥真核生物基因组远远大于原核生物的基因组，具有多复制起始 点，而每个复制子的长度较小。 2.试述双向凝胶电泳技术的基本原理。 双向凝胶电泳技术是指第一向的固相pH梯度等电聚焦电泳与第二向SDS-PAGE组成的分离系统，也称双向聚丙烯酰胺凝胶电泳，简称2-DE。等电聚焦电泳是基于蛋白质等电点（pI）的差异进行分离，SDS-PAGE则是根据蛋白质分子量（Mw）的不同进行分离。 其中等电聚焦指：在电场中电泳基质形成一个从正极到负极不断增大的PH梯度，由于蛋白质为两性电解质，带负电荷的蛋白质分子向正极移动，待正电荷的蛋白质分子向负极移动，当蛋白质分子运动到各自的PI处时，所带净电荷变为零，于是停止迁移而留在该位置上，这种不同的蛋白质分别聚焦在各自的PI处，形成一条狭窄稳定的区带而彼此分开的现象就称为等电点聚焦。 SDS-PAGE是在PAGE系统中加入SDS和还原剂后所组成的电泳系统。SDS是一种阴离子去垢剂，疏水端能插入蛋白质分子内，破坏蛋白质分子内的氢键及疏水作用，改变蛋白质分子的三级和四级结构；还原剂则断裂蛋白质分子内的二硫键，使蛋白质分子去折叠，结构变得舒展。蛋白质分子与SDS充分结合后，形成带负电荷的蛋白质-SDS复合物，所带负电荷大大超过蛋白质分子原有的电荷量，消除了不同分子间原有电荷的差异。蛋白质-SDS复合物在聚丙烯酰胺凝胶电泳系统中的迁移率不再与电荷相关，而主

西南大学1166 《分子生物学》第五次作业及参考答案

西南大学1166 《分子生物学》第五次作业及参考答案 论述题： 1. 基因与多肽链有什么关系? 2. hnRNA转变成mRNA的加工过程包括哪几步? 3. 作为蛋白质生物合成模板的mRNA有何特点? 4. 原核基因表达调控有什么特点? 5. 真核基因表达调控与原核生物相比有什么异同点。 6. 简述分子生物学在医药工业中的应用。 参考答案： 1.基因与多肽链有什么关系? 多肽链是基因的编码产物，基因的碱基序列与蛋白质分子中氨基酸的序列之间的对应关系是通过遗传密码实现的。 2. hnRNA转变成mRNA的加工过程包括哪几步? hnRNA转变成mRNA的加工过程包括：①5`端形成特殊的帽子结构（m7G5`ppp5`N1mpN2p-）；②在链的3`端切断并加上多聚腺苷酸（polyA）；③通过剪接除去由内含子转录而来的序列；④链内部的核苷被甲基化。 3. 作为蛋白质生物合成模板的mRNA有何特点? 信使核糖核酸具有以下特点：①其碱基组成与相应的DNA的碱基组成一致，即携带有来自DNA的遗传密码信息；②mRNA链的长度不一，因为其所编码的多肽链长度是不同的；③在肽链合成时mRNA应与核糖体作短暂的结合；④mRNA的半衰期很短，因此mRNA的代谢速度很快。 4.原核基因表达调控有什么特点? 原核生物大都为单细胞生物，没有核膜，极易受外界环境的影响，需要不断地调控基因的表达，以适应外界环境的营养条件和克服不利因素，完成生长发育和繁殖的过程。原核生物基因的表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中。这种调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达，既经济有效，又保证其生命活动的需要。调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制。在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相偶联。

(完整版)分子生物学试题及答案(整理版)

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。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。 10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TATA、-35区的TGACA 及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源DNA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。18．Klenow酶：DNA聚合酶I大片段，只是从DNA聚合酶I全酶中去除了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，）、 （mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴）。 9．蛋白质多亚基形式的优点是（亚基对DNA的利用来说是一种经济的方法）、（可以减少蛋白质合成过程中随机的错误对蛋白质活性的影响）、（活性能够非常有效和迅速地被打开和被关闭）。 10．蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11．半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP—CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP—CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。有G时转录从（ S2）开始，无G时转录从（ S1）开

生物信息学作业1实验2

上海师范大学实验报告 实验二 一、实验原理 答：利用Blast全球联网数据库，对输入的序列进行生物信息学分析，给出与输入序列相关性最大的对应的基因信息，比较两者的同源性。 二、操作步骤 答：（1）先打开网址https://www.wendangku.net/doc/00709409.html,/ （2）点击右边的Blast链接，打开Blast数据库，进入Blast界面 （3）在Basic Blast中选择nucleotide blast （4）在对话框中输入核苷酸序列，在choose search set下的Database选项中选择Others (nr etc.) （5）把网页拉到最下方，点击Blast按钮 （6）在Descriptions 栏下找到Max ident 百分率最高的序列名称 （7）再往下拉，找到Alignments项下第一个序列，可以找到输入序列相关信息 （8）点击Accession，即能找到更多输入序列的相关信息。 1. tttcactcca tagttactcc ccaggtga 1.1它属于哪类生物? 答：属于Hepatitis C virus （丙型肝炎病毒） 1.2它属于哪类基因？ 答：属于non-structural protein 5B gene 1.3它在该基因的什么位置？ 答：它在该基因的第749-776这个位置。 1.4它与你搜索到的序列的同源性（Identities）是多少？ 答：同源性100% 2．（1）ccacccactg aaactgcaca gacaaatttg tacataagag 1.1它属于哪类生物? 答：属于Influenza A virus (A/chicken/Iran261/01(H9N2)) hemagglutinin (HA) gene （A型流感病毒，A型伊朗型261鸡流感病毒，H9N2病毒，血细胞凝集素抗原基因为依据） 1.2它属于哪类基因？ 答：属于ssRNA negative-strand viruses Orthomyxoviridae （单链RNA，负义链病毒，正粘病毒科） 1.3它在该基因的什么位置？ 答：它在该基因的第1-40这个位置 1.4它与你搜索到的序列的同源性（Identities）是多少？

现代分子生物学第六章作业

现代分子生物学第六章作业 09级一班芮世杭222009317011027 1，列举两种研究基因表达模式的方法并简述其原理。 （1）基因表达序列分析技术（SAGE）是一种以DNA序列测定为基础定量分析全基因组表达模式的技术能够直接读出任何一种细胞类型或组织的基因表达信息在转录组水平上，任何长度超过9—10个碱基的核苷酸片段都可能代表一种特异性核苷酸的转录产物，因此，用特定限制性核酸内切酶分离转录产物中具有基因特异性的9—10个碱基的核苷酸序列并制成标签。将这些序列标签连接，克隆，测序后，根据其占总标签数的比例即可分析其对应编码基因的表达频率。 （2）原位杂交技术（ISH）是用标记的核酸探针，经放射自显影或非放射检测体系，在组织，细胞，间期核及染色体上对核酸进行定位和相对定量研究的一种手段，分为RNA和染色体原位杂交两大类。RNA原位杂交用放射性或非放射性标记的特异性探针与被固定的组织切片反应。若细胞中存在与探针互补的mRNA分子，两者杂交产生双链RNA，课通过反射性标记或经酶促免疫显色，对该基因的表达产物做出定性定量分析。 （3）基因芯片技术（FISH）对寡核苷酸探针做特殊的修饰和标记，用原位杂交与靶染色体或DNA上特定的序列结合，再通过与荧光素分子相耦联的单克隆抗体来确定该DNA序列在染色体上的位置。 2，简述基因芯片技术对分子生物学研究的意义。 解某些基因对特定生长发育阶段的重要性；基因芯片还可用于进行基因诊断，可建立正常人特定组织、器官的基因芯片，给出标准杂交信号图。用可疑病人的cDNA做探针与之杂交，检查哪些基因的表达受抑制或激活，另可研究表达基因的生物学特性。 3，比较酵母双杂交技术和免疫共沉淀技术在研究蛋白质相互作用方面的优缺点？ （1）酵母双杂交技术称Two-hybrid system也叫interaction trap（相互作用陷井），是90年代初发展起来的分离基因的新方法，可用于分离能与已知靶蛋白质（target protein）相互作用的基因。 基本原理： 真核生物的转录因子大多是由两个结构上分开、功能上独立的结构域组成的。如GAL4的N端1-147aa是DNA结合域（BD），其C端768-881aa是转录激活域（AD）。一般情况下，AD能与GAL4效应基因启动子上游的特定DNA区段（UAS）相结合，而此时，AD 则推动了转录起始。 若用基因工程的方法，将GAL4 AD和BD分别克隆到不同的载体上，导入同一细胞株中表达，效应基因无法被激活,但可把来自不同转录因子的AD或BD区域连成一个功能基因。 主要实验过程： a. 选择缺失GAL4编码基因的酵母寄主菌株-SFY526或HF7c； b. 构建带有GAL1 UAS-启动子-lac Z（His3）的转化载体; c. 把已知的靶蛋白质编码基因克隆到pGBT9的多克隆位点上，把所有cDNA都克隆到pGAD424载体上，构成cDNA表达文库。 d. 从大肠杆菌中分别提取这两种重组质粒DNA，共转化感受态酿酒酵母菌株。 e. 将共转化的酵母菌株涂布于缺少Leu，Trp和His的培养基上，筛选表达相互作用的杂种蛋白的阳性菌落。

分子生物学习题集及答案

第一章绪论 1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或 DNA 的复制、转录、表达和 调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利 用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。 2. 分子生物学研究内容有哪些方面？ 分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组 成部分。由于 50 年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存 储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。 B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3. 分子生物学发展前景如何？ 21 世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因 组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。 4. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？ 社会意义：人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有 重大科学意义、经济效益和社会效益。 1）.极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化； 2）.促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业； 3）.基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。 科学意义： 1）确定人类基因组中约 5 万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能 2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录与转录后调节 3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA 复制、基因转录及表达调控中 的影响与作用 4）研究空间结构对基因调节的作用

生物信息学课程作业

生物信息学作业 1. Align the leghemoglobin protein from soy bean and myoglobin from human with global and local alignment software (ex. needle and water) respectively and interpret the results. ANSWER: (1)Use Needle to Align the two sequence： Aligned_sequences: 2 # 1: CAA38024.1 # 2: NP_001157488.1 # Matrix: EBLOSUM62 # Gap_penalty: 10.0 # Extend_penalty: 0.5 # Length: 203 # Identity: 43/203 (21.2%) # Similarity: 58/203 (28.6%) # Gaps: 90/203 (44.3%) # Score: 30.0 (2)Use Water to Align the two sequence： Aligned_sequences: 2 # 1: CAA38024.1 # 2: NP_001157488.1 # Matrix: EBLOSUM62 # Gap_penalty: 14 # Extend_penalty: 4 # Length: 32 # Identity: 11/32 (34.4%) # Similarity: 15/32 (46.9%) # Gaps: 0/32 ( 0.0%) # Score: 35 两种软件虽然使用同一罚分标准但得分不同。因为Needle程序实现标准pairwise全局比对，而Water则是局部比对。全局比对因为是比对全长序列，所以空位罚分多，得分较局部比对低。

现代分子生物学第四章作业【修订版】

现代分子生物学第四章作业（5-13题） 222009317011128 牛旭毅2011.10.15 5，比较原核与真核的核糖体组成？ 答：相同点：核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为两个亚基，每个亚基都含有一个相对分子质量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子。 不同点：（1）原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。真核生物核糖体中RNA占3/5，蛋白质占2/5。（2）大肠杆菌核糖体小亚基由21种蛋白质组成，分别用S1……S21表示，大亚基由33种蛋白质组成，分别用L1……L33表示。真核生物细胞核糖体大亚基含有49种蛋白质，小亚基有33种蛋白质。 6，什么是SD序列？其功能是什么？ 答：定义：因澳大利亚学者夏因(Shine)和达尔加诺(Dalgarno)两人发现该序列的功能而得名。信使核糖核酸(mRNA)翻译起点上游与原核16S 核糖体RNA或真核18S rRNA 3′端富含嘧啶的7核苷酸序列互补的富含嘌呤的3～7个核苷酸序列(AGGAGG)，是核糖体小亚基与mRNA结合并形成正确的前起始复合体的一段序列。 功能：此序列富含A-G，恰与16SRNA3’端富含T-C的序列互补，因此mRNA 与核蛋白体sRNA容易配对结合。因此SD序列对mRNA的翻译起重要作用。 7，核糖体有哪些活性中心？ 答：核糖体有多个活性中心，即mRNA结合部位、结合或接受AA- tRNA部位（A 位）、结合或接受肽酰-tRNA的部位（P位）、肽基转移部位及形成肽键的部位（转肽酶中心），此外还应有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。 8，真核生物与原核生物在翻译起始过程中有什么区别？ 答：原核生物的起始tRNA是fMet-tRNA(fMet上角标），30s小亚基首先与mRNA 模板相结合，再与fMet-tRNA(fMet上角标）结合，最后与50s大亚基结合。 真核生物的起始tRNA是Met-tRNA(Met上角标），40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标）相结合，再与模板mRNA结合，最后与60s大亚基结合生成起始复合物。真核生物蛋白质生物合成的起始机制与原核生物基本相同，其差异主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与，其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，Met-tRNA （Met上角标）不甲酰化，mRNA分子5' 端的“帽子”参与形成翻译起始复合物。9，链霉素为什么能预制蛋白质合成？ 答：链霉素是一种碱性三糖，干扰fMet-tRNA与核糖体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，并导致mRNA的错读。若以poly（U）作模板，则除苯丙氨酸（UUU）外，异亮氨酸（AUU）也会掺入。链霉素的作用位点在30S亚基上。

分子生物学作业(完整版)

分子生物学作业 第一次 1、Promoter：（启动子）一段位于结构基因5…端上游、能活化RNA聚合酶的DNA序列，是RNA聚合酶的结合区，其结构直接关系转录的特异性与效率。 2、Cis-acting element：（顺式作用元件）影响自身基因表达活性的非编码DNA序列，组成基因转录的调控区包括：启动子、增强子、沉默子等 一、简述基因转录的基本特征。（作业）P35 二、简述蛋白质生物合成的延长过程。P58 肽链的延伸由于核糖体沿mRNA5 ′端向3′端移动，开始了从N端向C端的多肽合成。 起始复合物，延伸AA-tRNA，延伸因子，GTP,Mg 2+，肽基转移酶 每加一个氨基酸完成一个循环，包括: 进位：后续AA-tRNA与核糖体A位点的结合 起始复合物形成以后，第二个AA-tRNA在EF-Tu作用下，结合到核糖体A位上。 通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu?GTP复合物，参与下一轮循环。 需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子。 转位：P位tRNA的AA转给A位的tRNA,生成肽键； 移位：tRNA和mRNA相对核糖体的移动； 核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子，二肽酰－tRNA2进入P位，去氨酰-tRNA 被挤入E位，空出A位给下一个氨酰-tRNA。移位需EF-G并消耗GTP。 三、真核细胞mRNA分子的加工过程有哪些？P40 1、5’端加帽 加帽指在mRNA前体刚转录出来或转录尚未完成时，mRNA前体5’端在鸟苷酸转移酶催化下加G,然后在甲基转移酶的作用下进行甲基化。 帽子的类型 0号帽子(cap1) 1号帽子(cap1) 2号帽子(cap2) 2、3’端的产生和多聚腺苷酸花 除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3?末端都有poly(A)序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般为40～200个A 。 大部分真核mRNA有poly(A)尾巴，1/3没有。 带有poly(A)的mRNA称为poly(A)+， 不带poly(A)的mRNA称为poly(A)－。 加尾信号： 3?末端转录终止位点上游15～30bp处的一段保守序列AAUAAA。 过程： ①内切酶切开mRNA3?端的特定部位； ②多聚A合成酶催化加poly(A)。 3、RNA的剪接

分子生物学每章作业及其答案

二简答题-1)DNA的一级、二级和三级结构；2)原核和真核生物基因组的特点；3) DNA 的半保留复制机制；4) DNA复制精确性的分子机理; (1)DNA一级结构：是指4种核苷酸的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。DNA的二级结构：是指两条脱氧多核苷酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。 DNA的三级结构：是指DNA中单链与双链、双链之间的相互作用形成的三链或四链结构。 (2) 原核生物基因组的特点：基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。只有一个复制起点。有操纵子结构。编码蛋白质的结构基因是单拷贝的，但rRNA基因往往是多拷贝的。非编码的DNA所占比例很少，类似病毒基因组。基因组DNA具有多调控区。与真核生物类似，具有可移动的DNA序列 真核生物基因组的特点：1.基因组较庞大：2.大量重复顺序3.大部分为非编码序列4. 转录产物是单顺反子5.真核基因是断裂基因，有内含子结构6.存在大量的顺式作用元件。7．存在大量的DNA多态性8.具有端粒结构 3) DNA的半保留复制机制； DNA在进行复制的时候链间氢键断裂，双链解旋分开，每条链作为模板在其上合成互补链，经过一系列酶（DNA聚合酶、解旋酶、链接酶等）的作用生成两个新的DNA分子。子代DNA分子其中的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种方式称半保留复制。 4) DNA复制精确性的分子机理; 1.严格的碱基配对 2.DNA聚合酶对碱基的选择 3.DNA聚合酶的校读功能 4.修复（错配修复、切除修复、重组修复、直接修复、SOS） 第三章生物信息的传递(上)—从DNA到RNA 简答题-1)原核与真核生物mRNA的区别；2)RNA转录的基本过程及加工方式；3)列举几个RNA转录的顺式作用元件(如TATA box)及其作用方式。 （1）原核生物mRNA的特征 1) 半衰期短：转录与翻译同步，翻译没有完成可能mRNA 5’端就开始降解； 2) 多顺反子形式：操纵子-功能相关的几个基因一起转录为一条mRNA分子； 3) 无5’帽结构，3’没有或很短polyA尾巴 真核生物mRNA的特征 mRNA前体长5-10倍以上，加工为成熟mRNA的结构与DNA序列有差异： 1) 5’端存在帽结构2) 3’端polyA尾巴 真核细胞mRNA结构为：5’cap-5’UTR-coding region-3’UTR-polyA tail，病毒mRNA 亦是单顺反子结构。UTR为DNA转录没有加工的不翻译区。 2)RNA转录的基本过程及加工方式 转录的基本过程包括模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。 1.模板识别阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。转录起始前，启动子附近的DNA双链分开形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。 2、转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。 3、转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动子阶段，通过启动子的时间越短，该基因转录起始的频率也越高。 4、RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程就是转录的延伸。 5、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键，RNA-DNA杂合物分离，这就是转录的终止。

《生物信息学》上机作业

《生物信息学》上机作业 题目：对人血红蛋白（HBA1）编码基因序列的生物信息分析

目录 引言 .............................................................................................................................................. - 1 -1 正文......................................................................................................................................... - 2 - 1.1 NCBI上对相关核苷酸序列的查找............................................................................ - 2 - 1.2 BLAST运行及其结果.................................................................................................. - 2 - 1.3 BLASTX运行及其结果................................................................................................ - 6 - 2 其他软件的运行及其结果..................................................................................................... - 8 - 2.1 Clustal W运行及其结果 ............................................................................................. - 9 - 2.2 MEGA4.0运行及其结果............................................................................................. - 10 -结论 ............................................................................................................................................ - 10 -

现代分子生物学作业

现代分子生物学与基因工程作业 姓名________________班级_____________学号________________ 1、绝大多数的真核生物染色体中均含有HI、H2A、H2B、H3和H4五种组蛋白，在不同物种之间它们的保守性表现在（） A．H3和H4具有较高的保守性，而H2A和H2B的保守性比较低 B. H2A和H2B具有较高的保守性，而H3和H4的保守性比较低 C. H1和H4具有较高的保守性，而H3和H2B的保守性比较低 D. H1和H3具有较高的保守性，而H4和H2B的保守性比较低 2、下列叙述哪个是正确的（） A. C值与生物体的形态学复杂性成正相关 B. C值与生物体的形态学复杂性成负相关 C. 每个门的最小C值与生物体的形态学复杂性是大致相关的 C值指一种生物单倍体基因组DNA的总量。不同物种的C值差异很大，随着生物体的进化 3、真核DNA存在于（） A. 线粒体与微粒体内 B. 线粒体与高尔基体内 C. 线粒体与细胞核内 D.细胞核与高尔基体内 E. 细胞核与溶酶体内 4、在核酸分子中核苷酸之间的连接方式是（） A. 2‵-3‵磷酸二酯键 B. 2‵-5‵磷酸二酯键 C. 3‵-5‵磷酸二酯键 D.糖苷键 5、所有生物基因组DNA复制的相同之处是（） A. 半保留复制 B. 全保留复制 C. 嵌合型复制 D. 偶联型复制 6、复制子是（） A. 细胞分离期间复制产物被分离之后的DNA片段 B. 复制的DNA片段和在此过程中所需的酶和蛋白 C. 任何自发复制的DNA序列（它与复制起始点相连） D. 复制起点和复制叉之间的DNA片段 7、在原核生物复制子中，下列哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核酸（） A.DNA聚合酶I B.DNA聚合酶II C.DNA聚合酶III D. 连接酶

生物信息学作业

CDK2基因和蛋白质序列的生物信息学分析 姓名： 学号： 专业： 1前言 细胞周期蛋白依赖激酶2(cyclin-dependent kinase 2,CDK2)，又名细胞分裂激酶2(cell division kinase 2)或p33蛋白激酶(p33 protein kinase)，其基因定位于人类基因组的12号染色体上的q13染色带上。CDK2基因全长6013bp，这部分中有7个外显子和6个内含子，7个外显子的长度依次为353bp、78bp、121bp、171bp、102bp、204bp、1264bp(可依次记为外显子1-7)。在翻译过程中，该基因转录成的mRNA的外显子1的前137bp和外显子7的后1159bp不进行翻译，属于调控序列。mRNA上只有中间的部分编码蛋白质。 CDK2基因可以转录为两种mRNA。其中，变体1长度为2325bp，编码298个氨基酸；变体2长度为2223bp，编码264个氨基酸。这两种蛋白质为CDK2的同型蛋白，功能相同，具有调控细胞分裂的功能，主要在G1期到S期和S期到G2期这两个阶段起作用。CDK2广泛分布在生物体的各种细胞的胞质溶胶和细胞核质中，但只在进行分裂的细胞中行使功能，这是因为CDK2只有与不同的细胞周期蛋白(cyclin)结合后才具有活性。CDK2可以与细胞周期蛋白A、B1、B3、E等结合后，参与细胞周期调控。由于CDK2在细胞内的数量变化有可能导致细胞周期异常而产生癌症，故CDK2基因可以被看作癌基因，其活性和表达量可以作为衡量癌症的指标。CDK2与周期蛋白E的复合体不仅能直接参与中心体复制的起始调控，还能与类Rb蛋白p107或转录因子E2F结合，促进细胞从G1期向S期转化或调控DNA复制有关的基因转录。而CDK2与周期蛋白A的复合体可以增强DNA复制因子RF-A的活性。 在CDK2分子中，被称为T环的氨基酸环阻断了活性部位，妨碍激酶履行它的酶功能，而且活性部位的氨基酸形成一种难于为蛋白质结合的形状。CDK2与周期蛋白结合时，周期蛋白将T环转出2nm以上，又将CDK2中的PSTAIRE螺旋部分转了, 并把活性部位氨基酸变成能与底物蛋白结合的正确构象。CDK2的活性不仅与周期蛋白有关，还与其上的Thr-15、Tyr-15、Thr-160三个位点是否磷酸化有关。一般情况下，与周期蛋白结合的CDK2的上述三个位点被Wee/Mik1和CAK激酶磷酸化，但此时复合体还没有活性，只有当Cdc25c将Thr-15、Tyr-15两个位点去磷酸化后，复合体才有活性。细胞中存在多种因子对CDK2进行修饰调节，此外还存在对其活性起负性调控的蛋白质，即CDK激酶抑制物，例如p21CIP/WAF1、p27KIP2等。 前面提到，CDK2基因转录的产物有两种。这两种mRNA的不同之处在于变体1由全部7个外显子组成，而变体2缺失外显子5，由剩余的6个外显子组成。这样翻译成的两种同型蛋白的长度就相差34个氨基酸。 2 材料和方法： 2.1序列数据来源 采用蛋白质名称对NCBI非冗余蛋白质数据库进行检索，CDK2蛋白的记录有1013个。而采用基因名称对NCBI非冗余核酸数据库进行检索，CDK2蛋白的记录有680个。 采用人(Homo sapiens)的CDK2蛋白序列进行BLAST搜索。 2.2序列分析方法

分子生物学第7章作业与答案

第七章作业 一、名词解释 操纵子 弱化子 二、选择题 1. 在调控乳糖操纵子表达中，乳糖的作用是（） A. 与RNA聚合酶结合诱导结构基因的表达 B. 与RNA聚合酶结合抑制结构基因的表达 C. 与抑制物结合诱导结构基因的表达 D. 与抑制物结合抑制结构基因的表达 2. 关于乳糖操纵子学说描述正确的是（） A．乳糖操纵子学说是典型的负控诱导转录系统 B．cAMP-CRP是一个重要的负调节物 C．乳糖及其类似物可以与阻遏基因的编码产物结合启动结构基因的转录 D．在无葡萄糖存在情况下，cAMP-CRP增加，结构基因转录下降 3. 乳糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是（） A. 与DNA结合 B．与启动子结合 C．与RNA聚合酶结合影响其活性 D．与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNA 三．判断题 1. 1953年Watson和Crick提出了操纵子学说。（）2．原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平上，真核生物基因表达的调控可以发生在各个水平上，但主要也是在转录水平上。（）

四．简答题 1、下图是乳糖操纵子的调节模式图，图A是在有充足葡萄糖情况下的示意图，图B是在缺乏葡萄糖，但有乳糖的情况下的示意图。简述其调节机制。 答：a,乳糖操纵子的组成：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，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。 b，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，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 c,CAP的正性调节：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。 d,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。

分子生物学第四章练习题

假定你从一新发现的病毒中提取了核苷酸，请用最简单的方法确定：（1）它是DNA还是RNA？（2）它是单链还是双链？--类型：分析题 答：确定碱基比率。如果有胸腺嘧啶，为DNA，如果有尿嘧啶，则为RNA。如果为双链分子，那么A与T(或U)的量以及G与C的量应相等。 RNA 是由核糖核酸通过（）键连接而成的一种（）。几乎所有的RNA都是由（）DNA（）而来，因此，序列和其中一条链（）。--类型：填空题 --答案：磷酸二酯；多聚体；模板；转录；互补 多数类型的RNA是由加工（）产生的，真核生物前体tRNA的（）包括（）的切除和（）的拼接。随着（）和（）端的序列切除，3’端加上了序列（）。在四膜虫中，前体TRNA 的切除和（）的拼接是通过（）机制进行的。--类型：填空题 --答案：前体分子；加工；内含子；外显子；5’；3’；CCA；内含子；外显子；自动催化 Rnase P 是一种（），含有（）作为它的活性部位，这种酶在（）序列的（）切割（）。--类型：填空题 --答案：内切核酸酶；RNA；tRNA；5’端；前体RNA C0t1/2实验测定的是（）。--类型：填空题 --答案：41 RNA的复性程度 假定摆动假说是正确的，那么最少需要（）种TRNA来翻译61种氨基酸密码子。--类型：填空题 --答案：32 写出两种合成后不被切割或拼接的RNA：（）和（）。--类型：填空题 --答案：.真核生物中的5SrRNA；原核生物中的mRNA 原核细胞信使RNA含有几个其功能所必需的特征区段，它们是：( ) --类型：选择题--选择：(a)启动子，SD序列，起始密码子，终止密码子，茎环结构(b)启动子，转录起始位点，前导序列，由顺反子间区序列隔开的SD序列和ORF 尾部序列，茎环结构(c)转录起始位点，尾部序列，由顺反子间区序列隔开的SD序列和0RF，茎环结构(d)转录起始位点，前导序列，由顺反子间区序列隔开的SD序列和0RF，局部序列 --答案：d