分子生物學題庫(分子生物學復習題)
1.分子生物學復習題
編輯本段分子生物學（molecular biology）
在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學。研究生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）的結(jié) 構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。研究內(nèi)容包括各種生命過程如光合作用、發(fā)育的分子機制、神經(jīng)活動的機理、癌的發(fā)生等。
從分子水平研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學。自20世紀50年代以來，分子生物學是生物學的前沿與生長點，其主要研究領域包括蛋白質(zhì)體系、蛋白質(zhì)-核酸體系 （中心是分子遺傳學）和蛋白質(zhì)-脂質(zhì)體系（即生物膜）。
生物大分子，特別是蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)功能的研究，是分子生物學的基礎。現(xiàn)代化學和物理學理論、技術(shù)和方法的應用推動了生物大分子結(jié)構(gòu)功能的研究，從而出現(xiàn)了近30年來分子生物學的蓬勃發(fā)展。分子生物學和生物化學及生物物理學關系十分密切，它們之間的主要區(qū)別在于：①生物化學和生物物理學是用化學的和物理學的方法研究在分子水平，細胞水平，整體水平乃至群體水平等不同層次上的生物學問題。而分子生物學則著重在分子（包括多分子體系）水平上研究生命活動的普遍規(guī)律；②在分子水平上，分子生物學著重研究的是大分子，主要是蛋白質(zhì)，核酸，脂質(zhì)體系以及部分多糖及其復合體系。而一些小分子物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化則屬生物化學的范圍；③分子生物學研究的主要目的是在分子水平上闡明整個生物界所共同具有的基本特征，即生命現(xiàn)象的本質(zhì)；而研究某一特定生物體或某一種生物體內(nèi)的某一特定器官的物理、化學現(xiàn)象或變化，則屬于生物物理學或生物化學的范疇。
2.分子生物學考試大綱
《分子生物學》考試大綱
一、考試科目名稱：《分子生物學》
二、考試方式： 閉卷
三、考試時間：120分鐘
四、試卷結(jié)構(gòu)：總分100分，選擇題15分（單項選擇5個小題共5分；多項選擇5個小題共10分），判斷題12分（6個小題共12分）、名詞解釋題15分（共5個小題），簡答題42分（共6個），論述題16分（共1個）。
五、參考書目
《分子生物學》（第2版），鄭用璉，高教出版社，2012.02
《分子生物學實驗》（第1版），吳建祥，李桂新，浙江大學出版社，2014.07
六、考試的基本要求
分子生物學主要從生物大分子的水平尤其是核酸水平來闡述生命現(xiàn)象和規(guī)律，內(nèi)容包括核酸分子的分子結(jié)構(gòu)、遺傳信息的傳遞（DNA復制和突變修復等）、基因表達（DNA→RNA→Pr）、表達調(diào)控、基因重組及分子生物學技術(shù)等。本課程主要考察學生對分子生物學基本知識的理解和掌握程度及本學科知識在生命科學研究體系中的重要作用。
七、考試范圍
第1章 緒論
1、分子生物學的概念
2、分子生物學的研究內(nèi)容
第2章 基因的概念與結(jié)構(gòu)
1、名詞解釋：核小體、C值、C值矛盾、Tm值、C0t(1/2)值、衛(wèi)星DNA、Alu
序列、轉(zhuǎn)座、轉(zhuǎn)座子、斷裂基因、外顯子、內(nèi)含子、重疊基因、拓撲異構(gòu)酶、Hoogsteen氫鍵
2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點及影響穩(wěn)定性因素
3.分子生物學的基本內(nèi)容
蛋白質(zhì)的特殊性質(zhì)和生理功能與其分子的特定結(jié)構(gòu)有著密切的關系，這是形形色色的蛋白質(zhì)所以能表現(xiàn)出豐富多彩的生命活動的分子基礎。研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關系是分子生物學研究的一個重要內(nèi)容。
隨著結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，1962年已有幾千個蛋白質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)和幾百個蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)得到了闡明。70年代末以來，采用測定互補DNA順序反推蛋白質(zhì)化學結(jié)構(gòu)的方法，不僅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析條件不易得到滿足的蛋白質(zhì)化學結(jié)構(gòu)分析得以實現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)和鑒定具有新功能的蛋白質(zhì)，仍是蛋白質(zhì)研究的內(nèi)容。例如與基因調(diào)控和高級神經(jīng)活動有關的蛋白質(zhì)的研究很受重視。 生物體的遺傳特征主要由核酸決定。絕大多數(shù)生物的基因都由 DNA構(gòu)成。簡單的病毒，如λ噬菌體的基因組是由 46000個核苷酸按一定順序組成的一條雙股DNA（由于是雙股DNA，通常以堿基對計算其長度）。細菌，如大腸桿菌的基因組，含4*10^6堿基對。人體細胞染色體上所含DNA為3*10^9堿基對。
遺傳信息要在子代的生命活動中表現(xiàn)出來，需要通過復制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯。復制是以親代 DNA為模板合成子代DNA分子。轉(zhuǎn)錄是根據(jù)DNA的核苷酸序列決定一類RNA分子中的核苷酸序列；后者又進一步?jīng)Q定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列，就是轉(zhuǎn)譯。因為這一類RNA起著信息傳遞作用，故稱信使核糖核酸（mRNA）。由于構(gòu)成RNA的核苷酸是4種，而蛋白質(zhì)中卻有20種氨基酸，它們的對應關系是由mRNA分子中以一定順序相連的 3個核苷酸來決定一種氨基酸，這就是三聯(lián)體遺傳密碼。
基因在表達其性狀的過程中貫串著核酸與核酸、核酸與蛋白質(zhì)的相互作用。DNA復制時，雙股螺旋在解旋酶的作用下被拆開，然后DNA聚合酶以親代DNA鏈為模板，復制出子代 DNA鏈。轉(zhuǎn)錄是在RNA聚合酶的催化下完成的。轉(zhuǎn)譯的場所核糖核蛋白體是核酸和蛋白質(zhì)的復合體，根據(jù)mRNA的編碼，在酶的催化下，把氨基酸連接成完整的肽鏈。基因表達的調(diào)節(jié)控制也是通過生物大分子的相互作用而實現(xiàn)的。如大腸桿菌乳糖操縱子上的操縱基因通過與阻遏蛋白的相互作用控制基因的開關。真核細胞染色質(zhì)所含的非組蛋白在轉(zhuǎn)錄的調(diào)控中具有特殊作用。正常情況下，真核細胞中僅2~15%基因被表達。這種選擇性的轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)譯是細胞分化的基礎。 生物體內(nèi)普遍存在的膜結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為生物膜。它包括細胞外周膜和細胞內(nèi)具有各種特定功能的細胞器膜。從化學組成看，生物膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)通過非共價鍵構(gòu)成的體系。很多膜還含少量糖類，以糖蛋白或糖脂形式存在。
1972年提出的流動鑲嵌模型概括了生物膜的基本特征：其基本骨架是脂雙層結(jié)構(gòu)。膜蛋白分為表在蛋白質(zhì)和嵌入蛋白質(zhì)。膜脂和膜蛋白均處于不停的運動狀態(tài)。
生物膜在結(jié)構(gòu)與功能上都具有兩側(cè)不對稱性。以物質(zhì)傳送為例，某些物質(zhì)能以很高速度通過膜，另一些則不能。象海帶能從海水中把碘濃縮 3萬倍。生物膜的選擇性通透使細胞內(nèi)pH和離子組成相對穩(wěn)定，保持了產(chǎn)生神經(jīng)、肌肉興奮所必需的離子梯度，保證了細胞濃縮營養(yǎng)物和排除廢物的功能。
生物體的能量轉(zhuǎn)換主要在膜上進行。生物體取得能量的方式，或是像植物那樣利用太陽能在葉綠體膜上進行光合磷酸化反應；或是像動物那樣利用食物在線粒體膜上進行氧化磷酸化反應。這二者能量來源雖不同，但基本過程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。對于這兩種能量轉(zhuǎn)換的機制，P.米切爾提出的化學滲透學說得到了越來越多的證據(jù)。生物體利用食物氧化所釋放能量的效率可達70%左右，而從煤或石油的燃燒獲取能量的效率通常為20~40%，所以生物力能學的研究很受重視。對生物膜能量轉(zhuǎn)換的深入了解和模擬將會對人類更有效地利用能量作出貢獻。
生物膜的另一重要功能是細胞間或細胞膜內(nèi)外的信息傳遞。在細胞表面，廣泛地存在著一類稱為受體的蛋白質(zhì)。激素和藥物的作用都需通過與受體分子的特異性結(jié)合而實現(xiàn)。癌變細胞表面受體物質(zhì)的分布有明顯變化。細胞膜的表面性質(zhì)還對細胞分裂繁殖有重要的調(diào)節(jié)作用。
對細胞表面性質(zhì)的研究帶動了糖類的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究越來越受到重視。從發(fā)展趨勢看，寡糖與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)形成的體系將成為分子生物學研究的一個新的重要的領域。
4.分子生物學
蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位是α-氨基酸。
常見的氨基酸共20種。它們以不同的順序排列可以為生命世界提供天文數(shù)字的各種各樣的蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的組織形式可分為四個主要的層次。一級結(jié)構(gòu)，也叫化學結(jié)構(gòu)，是分子中氨基酸的排列順序。
首尾相連的氨基酸通過氨基與羧基的縮合形成鏈狀結(jié)構(gòu)，稱為肽鏈。 肽鏈主鏈原子的局部空間排列為二級結(jié)構(gòu)。
二級結(jié)構(gòu)在空間的各種盤繞和卷曲為三級結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子是由相同的或不同的亞單位組裝成的，亞單位間的相互關系叫四級結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)的特殊性質(zhì)和生理功能與其分子的特定結(jié)構(gòu)有著密切的關系，這是形形色色的蛋白質(zhì)所以能表現(xiàn)出豐富多彩的生命活動的分子基礎。 研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關系是分子生物學研究的一個重要內(nèi)容。
隨著結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有幾千個蛋白質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)和幾百個蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)得到了闡明。70年代末以來，采用測定互補DNA順序反推蛋白質(zhì)化學結(jié)構(gòu)的方法，不僅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析條件不易得到滿足的蛋白質(zhì)化學結(jié)構(gòu)分析得以實現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)和鑒定具有新功能的蛋白質(zhì)，仍是蛋白質(zhì)研究的內(nèi)容。例如與基因調(diào)控和高級神經(jīng)活動有關的蛋白質(zhì)的研究現(xiàn)在很受重視。
生物體的遺傳特征主要由核酸決定。絕大多數(shù)生物的基因都由DNA構(gòu)成。
簡單的病毒如噬菌體的基因組是由46000個核苷酸按一定順序組成的一條雙股DNA。 由于是雙股DNA，所以通常以堿基對計算其長度。
遺傳信息要在子代的生命活動中表現(xiàn)出來，需要通過復制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯。復制是以親代DNA為模板合成子代DNA分子。
轉(zhuǎn)錄是根據(jù)DNA的核苷酸序列決定一類RNA分子中的核苷酸序列；后者又進一步?jīng)Q定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列，就是轉(zhuǎn)譯。 因為這一類RNA起著信息傳遞作用，故稱信使核糖核酸。
基因在表達其性狀的過程中貫串著核酸與核酸、核酸與蛋白質(zhì)的相互作用。DNA復制時，雙股螺旋在解旋酶的作用下被拆開，然后DNA聚合酶以親代DNA鏈為模板，復制出于代DNA鏈。
轉(zhuǎn)錄是在RNA聚合酶的催化下完成的。 生物體內(nèi)普遍存在的膜結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為生物膜。
它包括細胞外周膜和細胞內(nèi)具有各種特定功能的細胞器膜。從化學組成看，生物膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)通過非共價鍵構(gòu)成的體系。
很多膜還含少量糖類，以糖蛋白或糖脂形式存在。生物體的能量轉(zhuǎn)換主要在膜上進行。
生物體取得能量的方式，或是像植物那樣利用太陽能在葉綠體膜上進行光合磷酸化反應；或是像動物那樣利用食物在線粒體膜上進行氧化磷酸化反應。 這二者能量來源雖不同，但基本過程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。
生物體利用食物氧化所釋放能量的效率可達70%左右，而從煤或石油的燃燒獲取能量的效率通常為20~40%，所以生物力能學的研究很受重視。對生物膜能量轉(zhuǎn)換的深入了解和模擬，將會對人類更有效地利用能量作出貢獻。
生物膜的另一重要功能是細胞問或細胞膜內(nèi)外的信息傳遞。在細胞表面，廣泛地存在著一類稱為受體的蛋白質(zhì)。
激素和藥物的作用都需通過與受體分子的特異性結(jié)合而實現(xiàn)。癌變細胞表面受體物質(zhì)的分布有明顯變化。
細胞膜的表面性質(zhì)還對細胞分裂繁殖有重要的調(diào)節(jié)作用。對細胞表面性質(zhì)的研究帶動了糖類的研究。
糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究越來越受到重視。從發(fā)展趨勢看，寡糖與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)形成的體系將成為分子生物學研究的一個新的重要的領域。
分子生物學的成就說明：生命活動的根本規(guī)律在形形色色的生物體中都是統(tǒng)一的。例如，不論在何種生物體中，都由同樣的氨基酸和核苷酸分別組成其蛋白質(zhì)和核酸。
遺傳物質(zhì)，除某些病毒外，都是DNA，并且在所有的細胞中都以同樣的生化機制進行復制。物理學的成就證明，一切物質(zhì)的原子都由為數(shù)不多的基本粒子根據(jù)相同的規(guī)律所組成，說明了物質(zhì)世界結(jié)構(gòu)上的高度一致，揭示了物質(zhì)世界的本質(zhì)，從而帶動了整個物理學科的發(fā)展。
分子生物學則在分子水平上揭示了生命世界的基本結(jié)構(gòu)和生命活動的根本規(guī)律的高度一致，揭示了生命現(xiàn)象的本質(zhì)。和過去基本粒子的研究帶動物理學的發(fā)展一樣，分子生物學的概念和觀點也已經(jīng)滲入到基礎和應用生物學的每一個分支領域，帶動了整個生物學的發(fā)展，使之提高到一個嶄新的水平。
過去生物進化的研究，主要依靠對不同種屬間形態(tài)和解剖方面的比較來決定親緣關系。隨著蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)測定方法的進展，比較不同種屬的蛋白質(zhì)或核酸的化學結(jié)構(gòu)，即可根據(jù)差異的程度，來斷定它們的親緣關系。
由此得出的系統(tǒng)進化樹，與用經(jīng)典方法得到的是基本符合的。 采用分子生物學的方法研究分類與進化有特別的優(yōu)越性。
首先，構(gòu)成生物體的基本生物大分子的結(jié)構(gòu)反映了生命活動中更為本質(zhì)的方面。其次，根據(jù)結(jié)構(gòu)上的差異程度可以對親繞關系給出一個定量的，因而也是更準確的概念。
第三，對于形態(tài)結(jié)構(gòu)非常簡單的微生物的進化，則只有用這種方法才能得到可靠結(jié)果。 分子生物學在生物工程技術(shù)中也起了巨大的作用，1973年重組DNA技術(shù)的成功，為基因工程的發(fā)展鋪平了道路。
80年代以來，已經(jīng)采用基因工程技術(shù)，把高等動物的一些基因引入單細胞生物。
