2019 年湖北武汉科技大学现代分子生物学考研真题及答案 一、名词解释(共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分) 1、（6 分）基因，基因组 2、（6 分）顺式作用元件，反式作用因子 3、（6 分）复制子，复制叉 4、（6 分）操纵子，操作基因 5、（6 分）不依赖ρ因子的终止，依赖ρ因子的终止 二、简答题(共 7 小题，每小题 10 分，共 70 分) 1、（10 分）什么是启动子？请描述典型的原核生物启动子的结构特点。 2、（10 分）请列举 RNA 的类型，并说明它们在细胞里的生物学功能。（至少列举 5 个） 3、（10 分）简述原核生物和真核生物在染色体结构、基因结构和基因表达方面的主要差异。 4、（10 分）简述 DNA 重组技术的概念，及其基本操作过程。 5、（10 分）简述真核生物核小体的结构特点。 6、（10 分）简述原核生物蛋白质合成的延伸过程。 7、（10 分）什么是 CAR-T 细胞免疫疗法？简述 CAR-T 疗法原理和操作过程。 三、论述题(共 1 小题，每小题 30 分，共 30 分) 1、（30 分）原核生物对外界环境的变化例如营养物质、温度等，会在基因水平上做出迅速 的响应。请以大肠杆菌色氨酸操纵子为例，详细阐述这一调控机制。 四、实验综合题(共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分) 1、（10 分）依据碱变性法提取质粒 DNA 实验，回答下列问题。 （1）溶液 I，溶液 II，溶液 III 的作用分别是什么？ （2）加入溶液 I，溶液 II，溶液 III 的操作要领是什么？会出现什么样的实验现象？ 2、（10 分）依据质粒 DNA 的琼脂糖凝胶电泳检测实验，回答下列问题。 （1）质粒 DNA 电泳时，一般会有三条条带，这三条带分别是什么形态的 DNA？电泳时，跑 在最前面的是什么形态的 DNA？ （2）电泳检测时，加入的溴化乙锭起什么作用？ （3）制备琼脂糖凝胶时，如何确定琼脂糖凝胶的浓度？ 答案 一、名词解释(共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分) 1、（6 分）基因，基因组 基因：能够表达和产生蛋白质或者 RNA 的一段 DNA 序列，是决定遗传性状的功能单位。 基因组：细胞或者生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总和。 2、（6 分）顺式作用元件，反式作用因子 顺式作用元件：能够原位发挥功能的 DNA 序列，能够被基因调控蛋白特异性识别和结合，进 而调控邻近 DNA 的活性。这类 DNA 序列包括启动子、增强子、上游启动子元件等。 反式作用因子：细胞内可扩散的产物，可以是蛋白质、tRNA 或者 rRNA 等，可以与顺式作用 元件结合，进而调控基因表达的一类物质。 3、（6 分）复制子，复制叉 复制子：可以作为独立复制单元的一段 DNA 片段，称为一个复制子，通常包含一个复制起点 

和一个复制终点。 复制叉：DNA 复制过程中，双链解旋，形成的 Y 字型结构，称为复制叉。 4、（6 分）操纵子，操作基因 操纵子：原核生物的基因表达单元，通常包含结构基因、调控基因、操作基因、启动子、以 及下游的转录终止信号，所转录的 RNA 为多顺反子。 操作基因：一段 DNA 序列，充当调控元件，阻遏蛋白可与之结合，进而阻止相邻启动子的转 录起始。 5、（6 分）不依赖ρ因子的终止，依赖ρ因子的终止 不依赖ρ因子的终止子：富含 GC 序列，能够互补配对形成茎环结构，在茎环结构末尾，紧 跟着一长串的 U 残基，具有这种结构的终止子，RNA 聚合酶进行到这里，由于一长串的 A：U 配对很不稳定，导致 RNA 从模板链上解离，RNA 聚合酶在此发生转录终止。 依赖ρ因子的终止子：富含 GC 序列，能够互补配对形成茎环结构，但在茎环结构末尾，缺 乏一长串的 U 残基，具有这种结构的终止子，RNA 聚合酶进行到这里，不能发生转录的终止， 需要ρ蛋白的帮助，ρ蛋白充当 DNA 和 RNA 的解旋酶，进而使得 RNA 聚合酶在此发生转录终 止。 二、简答题(共 7 小题，每小题 10 分，共 70 分) 1、（10 分）什么是启动子？请描述典型的原核生物启动子的结构特点。 答：启动子是 RNA 聚合酶结合并起始转录的 DNA 序列。（2 分） 典型的原核生物启动子包含-35 区和-10 区，-35 区的序列组成是 TTGACA，其中 TTG 在不同 的原核生物中高度保守；（2 分）往下游，相隔 16—18 个核苷酸的位置是-10 区，-10 区的 序列组成是 TATAAT，其中下划线标注的 TA 和 T 在不同的原核生物中高度保守；（2 分）再往 下游，相隔 5—8 个核苷酸的位置是转录起始位点+1 位，+1 位通常是一个嘌呤，G 或者 A， 转录时 RNA 聚合酶在+1 位整合上第一个核苷酸；（2 分）其中-35 区是 RNA 聚合酶的识别位 点，-10 区是 RNA 聚合酶的结合位点。（2 分） 2、（10 分）请列举 RNA 的类型，并说明它们在细胞里的生物学功能。（至少列举 5 个） 答：细胞里的 RNA 类型和生物学功能如下： （1）转运 RNA tRNA：蛋白质合成过程中，转运氨基酸； （2）信使 RNA mRNA：蛋白质合成过程，作为模板； （2 分） （3）核蛋白体 RNA rRNA：核蛋白体组成成 分；（2 分） （4）核酶 Ribozyme RNA：有酶活性的 RNA，参与 RNA 的剪接；（2 分） （5）核内不均一 RNA hnRNA：是成熟 mRNA 的前体；（2 分） （2 分） 3、（10 分）简述原核生物和真核生物在染色体结构、基因结构和基因表达方面的主要差异。 答：两者染色体结构的差异主要体现在：（3 分） （1）原核生物染色体 DNA 是一个闭合环状 DNA 分子，DNA 分子呈放射环状锚定在骨架蛋白 上，DNA 上有少量结合蛋白。 （2）真核生物染色体 DNA 有多条，而且是线状，DNA 与组蛋白结合包装成高度有序的核小 体、螺线管、染色体等结构。 两者基因结构的差异主要体现在：（3 分） （1）原核生物多个基因形成操纵子结构共表达，没有内含子。 （2）真核生物的基因单独表达，内含子和外显子间隔出现，形成割裂基因。 

两者基因表达的差异主要体现在：（4 分） （1）原核生物没有细胞核，基因组 DNA 裸露在细胞质中，位于细胞质中一个相对比较集中 的区域拟核，转录和翻译是相偶联的，即边转录边翻译。 （2）真核生物有细胞核，将细胞分为两部分：细胞核和细胞质，转录和翻译是时间和空间 上都分开了，转录发生在细胞核，翻译发生在细胞质，是先转录后翻译。 4、（10 分）简述 DNA 重组技术的概念，及其基本操作过程。 答：DNA 重组技术是指用在体外通过人工切割和连接，把不同来源的 DNA 分子组成一个重组 体，然后导入到宿主细胞进行扩增和表达的过程。（2 分） 具体过程如下： （1）目的基因的获得，载体的选择与构建；（2 分）（2）目的基因和 载体的酶切、纯化与回收；（2 分）（3）目的基因和载体的连接与转化；（2 分）（4）重组子 的筛选和鉴定。（2 分） 5、（10 分）简述真核生物核小体的结构特点。 答：核小体是构成染色体的基本结构单位，由 DNA 和组蛋白构成。（2 分） （1）每个核小体包括：200bp 左右的 DNA、一个组蛋白八聚体核心颗粒和一分子的 H1 组蛋 白；（2 分） （2）组蛋白八聚体核心颗粒由 H2A、H2B、H3、H4 各两分子组成；（2 分） （3）DNA 在组蛋白八聚体核心颗粒上缠绕 2 圈，共 166bp，相邻核小体之间由 linker DNA 相连；（2 分） （4）一分子的 H1 组蛋白与 DNA 结合，锁住核小体 DNA 的进出口，起到稳定核小体的作用； （2 分） 6、（10 分）简述原核生物蛋白质合成的延伸过程。 答：原核生物蛋白质合成分为起始、延伸、终止三个阶段，其中肽链延伸阶段又分为三步： （1 分） （1）负载 tRNA 的运送：延伸因子 EF-Tu 与氨酰-tRNA 形成复合体，GTP 水解提供能量，将 氨酰-tRNA 运送至核糖体的肽酰位点；（3 分） （2）肽键的形成：核糖体 50S 大亚基提供肽酰转移酶活性，催化氨酰位点和肽酰位点的相 邻氨基酸之间形成肽键；（3 分） （3）核糖体移位：由延伸因子 EF-G 提供移位酶活性，使得核糖体沿着 mRNA 向前滑动一个 密码，空载的 tRNA 被逐出核糖体。（3 分） 7、（10 分）什么是 CAR-T 细胞免疫疗法？简述 CAR-T 疗法原理和操作过程。 答：CAR-T：全称是 chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy，即嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法。（2 分）CAR-T 疗法的基本原理是：利用患者自身的免疫细胞来清除癌细胞， 即对患者自身的免疫细胞进行改造，进而达到识别和杀灭癌细胞的作用。（3 分） CRA-T 治疗分为 5 步： （1） T 细胞的获得：从癌症患者自己身上分离免疫 T 细胞；（1 分） 

（2）T 细胞的改造：利用基因工程技术对 T 细胞进行改造，将 T 细胞改造成一个既能识别 肿瘤细胞，又能同时激活 T 细胞杀死肿瘤细胞的嵌合体，这就是 CAR-T 细胞。（1 分） （3）CAR-T 细胞的体外培养：体外条件下，大量扩增 CAR-T 细胞，一般一个患者需要几十 亿，乃至上百亿个 CAR-T 细胞，往往患者体形越大，需要的细胞越多。（1 分） （4）CAR-T 细胞的回输：把扩增好的 CAR-T 细胞输回患者体内。（1 分） （5）患者的监护：严密监护患者，CAR-T 细胞的回输可能会引发细胞因子风暴，导致病人 高烧等副作用。（1 分） 三、论述题(共 1 小题，每小题 30 分，共 30 分) 1、（30 分）原核生物对外界环境的变化例如营养物质、温度等，会在基因水平上做出迅速 的响应。请以大肠杆菌色氨酸操纵子为例，详细阐述这一调控机制。 答：色氨酸操纵子从上游往下游依次是：一个调节基因的操纵子，编码阻遏蛋白，阻遏蛋白 可被色氨酸活化，进而与色氨酸操作子结合，阻碍转录的进行；启动子，RNA 聚合酶的结合 位点，开启转录；前导序列，在前导序列内部，靠近第一个结构基因的地方，有一个衰减子， 当色氨酸丰富的时候，会发生衰减，仅转录前导 RNA，下游的结构基因不会被转录；5 个结 构基因 EDCBA，用于合成色氨酸。（6 分） 前导序列转录得到前导 RNA，前导 RNA 包含 1、2、3、4 四个区，这四个区可以两两互补配 对，如果 1 区和 2 区互补配对，则 3 区和 4 区会互补配对，3 区和 4 区配是典型的不依赖ρ 因子的强终止子结构，RNA 聚合酶进行到这里，会自动发生转录的终止。如果 2 区和 3 区配 对，仅形成茎环结构，但在茎环结构末尾，缺乏一长串的 U 残基，故而 2 区和 3 区配对形成 抗终止子，RNA 聚合酶不会在此发生转录的终止。在 1 区内部第 10 位和第 11 位的地方是两 个连续的色氨酸密码，在 1 区和 2 区之间有终止密码。（6 分） 当色氨酸丰富的时候：阻遏蛋白与色氨酸结合，阻遏蛋白被活化，活化的阻遏蛋白结合到操 作子上，由于操作子与启动子存在序列上的重叠，因此阻遏蛋白与操作子的结合会妨碍 RNA 聚合酶对启动子的结合，使得转录不能进行，结构基因 EDCBA 不能被转录、翻译，因此不能 合成色氨酸。阻遏蛋白对操作子的结合是可逆的，也就是具有半衰期，当阻遏蛋白从操作子 上解离下来的时候，RNA 聚合酶结合到启动子上，起始转录，原核生物的转录和翻译是偶联 的，也就是边转录边翻译，核糖体结合到前导 RNA 上进行翻译，当翻译进行到 1 区第 10 位 和 11 位的地方，是 2 个连续的色氨酸密码，由于此时色氨酸丰富，核糖体顺利越过第 10 位和 11 位，到达 1 区和 2 区之间的终止密码并在这里停滞，此时核糖体占据 1 区和 2 区， 转录的 3 区和 4 区互补配对，形成强终止子，RNA 聚合酶在此发生转录的终止，下游的结构 基因 EDCBA 没有被转录，不能合成色氨酸。因此，当色氨酸丰富的时候，通过阻遏蛋白对操 作子的结合以及衰减子的衰减作用，这双重调控将色氨酸操纵子牢牢锁定在关闭状态。（10 分） 当色氨酸缺乏的时候，阻遏蛋白不能被活化，也就不能结合到操作子上，此时 RNA 聚合酶结 合到启动子上，起始转录，同样是边转录边翻译，当核糖体进行到 1 区的第 10 位和第 11 位两个连续的色氨酸密码处，由于缺乏色氨酸，核糖体会停留在第 10 位和第 11 位等待色胺 酰 tRNA 的到来，此时核糖体占据 1 区，转录出的 2 区和 3 区互补配对，2 区和 3 区配对形 成的是一个抗终止子结构，因此 RNA 聚合酶继续向下游转录，结构基因 EDCBA 统统被转录出 来，色氨酸可以被合成。（8 分） 四、实验综合题(共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分) 1、（10 分）依据碱变性法提取质粒 DNA 实验，回答下列问题。 （1）溶液 I，溶液 II，溶液 III 的作用分别是什么？ 答：溶液 I 是缓冲液，重悬菌体；溶液 II，由 SDS 和 NaOH 组成，起到破细胞和使蛋白、DNA 变性的作用。溶液 III，主要是乙酸钾或者乙酸钠，pH4.8，质粒 DNA 迅速复性，基因组 DNA 

来不及复性，与蛋白一起沉淀下来。（4 分） （2）加入溶液 I，溶液 II，溶液 III 的操作要领是什么？会出现什么样的实验现象？ 答：加入溶液 I，剧烈震荡，充分悬浮菌体；形成均匀的菌悬液； 加入溶液 II，迅速温和颠倒混匀；溶液变得澄清；加入溶液 III，迅速温和颠倒混匀；形成 白色絮状沉淀。（6 分） 2、（10 分）依据质粒 DNA 的琼脂糖凝胶电泳检测实验，回答下列问题。 （1）质粒 DNA 电泳时，一般会有三条条带，这三条带分别是什么形态的 DNA？电泳时，跑 在最前面的是什么形态的 DNA？ 答：这三条带分别是超螺旋 DNA、开环 DNA、线性 DNA。质粒电泳时，跑在最前面的是超螺 旋 DNA、其次是线性 DNA、跑在最后面的是开环 DNA。（4 分） （2）电泳检测时，加入的溴化乙锭起什么作用？ 答：溴化乙锭是一种高灵敏度的荧光染色剂，可以与质粒 DNA 结合，经紫外线照射后发出橙 色荧光，用于观察琼脂糖凝胶中 DNA 条带的位置。（3 分） （3）制备琼脂糖凝胶时，如何确定琼脂糖凝胶的浓度？ 答：质粒 DNA 带负电荷，在电场中会从负极向正极泳动，琼脂糖凝胶具有分子筛效应，质粒 DNA 泳动速率与 DNA 的大小和构象有关，构象相同的情况下，分子量越大，泳动越慢，琼脂 糖凝胶浓度要制备低一些；反之，分子量越小，泳动越快，琼脂糖凝胶浓度要制备高一些。 （3 分）