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2013分子生物学


中国科学院武汉病毒研究所

2013 年博士学位研究生入学考试试题 科目名称:分子生物学
考生须知:
1.本试卷满分为 100 分,全部考试时间总计 180 分钟。 2.所有答案必须写在答题纸上,写在试题纸上或草稿纸上一律无效。

一.

蛋白质的表达和功能的调控机制有哪些?(5 分)

二. 一个细菌中有两个分别转录的基因 A 和 B,其中 A 基因编码的蛋白质上存 在一个与已知 DNA 结合域(DNA binding domain)类似的功能域以及一个与已 知效应子结合域(effector binding domain)类似的功能域,基因 B 与编码 过氧化物酶( catalase )的基因同源。在野生株中,基因 B 能被过氧化氢 (hydrogen peroxide)诱导上调。请解释以下现象的可能原因:

a) 敲出基因 B 后的突变株对氧化应激(oxidative stress)敏感(sensitive)。 (3 分) b) 敲出基因 A 后的突变株对氧化应激耐受(resistant) 。(3 分) c) 在删除基因 A 的效应子结合域后,基因 B 不能被过氧化氢诱导上调表达。 (3 分) d) 简要解释下列有关基因表达的名词意思。 (3 分) i) Splicing ii) Wobble hypothesis iii) Shine-Dalgarno sequence

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三.

为了研究一个长 1kb 的线性 DNA 片段,用 DNA 限制性内切酶 BamHI, EcoRI 和 SalI 单独和一起来切割,分别得到以下的片段大小:

BamHI 700 bp, 300 bp EcoRI 600 bp, 400 bp SalI 500 bp, 450 bp, 50 bp BamHI + EcoRI 600 bp, 300 bp, 100 bp BamHI + SalI 500 bp, 250 bp, 200 bp, 50 bp EcoRI + SalI 500 bp, 350 bp, 100 bp, 50 bp a) 画一个该 1kb DNA 片段的示意图,标出 BamHI,EcoRI 和 SalI 酶切位点在 该 DNA 片段上的相对位置。 (3 分) b) 为了进一步研究该 DNA,你决定送到公司测序。测序公司拟采用 Sanger 测 序法进行测序,请简述 Sanger 测序的基本原理。 (3 分) c) 经过对该 1kb DNA 的序列进行分析,得出结论该 DNA 编码一个含有 300 个 氨基酸的蛋白质。请问依据序列上的什么特点可以得出该结论?(3 分) d) 该 DNA 序列的一部分为: 5'-GTTACAGATGTT-3' 3'-CAATGTCTACAA-5' 如果 RNA 聚合酶对该序列从左到右进行转录,所得到的 RNA 序列是什么? (3 分) e) 为了研究该 DNA 所编码蛋白质的功能,拟将其克隆到一个质粒载体上后, 再转到 E. Coli 菌中进行表达。 请列出一个质粒表达载体必需具备的组成元件。 (3 分) 四. 已 知 X 是 一 种 可 溶 性 细 胞 因 子 ( Cytokine ) ,它能够激活转录因子 (Transcription factor)A 从而促进细胞生长,但 X 的受体尚不清楚。请: a)设计实验克隆 X 的受体。(7 分) b)给出进一步研究其受体功能的实验方案。 (8 分) 五. 近年来,新型的锌指核酸酶技术在基因敲除中得到了广泛应用。锌指核酸 酶(Zinc Finger Nuclease,ZFN)是一种由锌指蛋白和 FokI 核酸内切酶剪切 结构域通过重组而形成的嵌合蛋白,其中锌指蛋白负责结合靶序列,FokI 核 酸内切酶则负责对 DNA 序列进行剪切。 (a) 请简要阐述锌指蛋白的结构和功能特点。 (3 分) (b) 结合锌指蛋白所识别的核酸原件的特性, 分析 ZFN 技术在应用中可能出 现的限制性。 (5 分) 科目名称:分子生物学 第2页 共4页

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(c)试分析基因组 DNA 被 FokI 剪切后所发生的分子事件,并讨论该事件如何 导致基因敲除这一结果。 (5 分) 六. 在和临床医生的合作中, 你发现在 120 个同一种疾病患者的组织中有蛋白 质 A 的高表达。 通过与临床资料对比发现蛋白质 A 的表达量和该疾病的恶性程 度相关。请问,你将采用哪些方法来研究蛋白质 A 是否对该疾病的发生、发展 和恶性化有作用?(12 分) 七. 用文字简述下列两种用于研究蛋白-核酸相互作用的传统实验方法的原理 并作图说明。 (a) Electrophoretic mobility shift assay (EMSA) (5 分) (b) DNase footprinting assay (5 分) 八. 下列实验中利用噬菌体 T7 的 RNA 聚合酶和化学合成的含有 T7 启动子的双 链 DNA(图 A)研究转录过程: 转 录 反 应 开 始 时 , [DNA]=0.2 ?M , [ 聚 合 酶 ]=0.25 ?M, [GTP]=[ATP]=[CTP]=[UTP]=400 ?M。反应温度为 37?C,反应时间为 10 min。反应 混合物中还加入了少量的 ?-32P-GTP 作为放射性标记的来源。 反 应 结 束 后 时 , 反 应 混 合 物 经 变 性 聚 丙 烯 酰 胺 凝 胶 电 泳 (20% polyacrylamide/7M Urea) 分离。放射性底物 GTP 和放射性标记的转录产物的显 影结果如图 B 所示。 显影结果的定量分析结果显示:图 B 所示泳道中放射性信号计数的总和为 40000;GTP 的计数为 30000;runoff 产物(20 nt)的计数 6000;6 nt 产物的计数 为 400。 请回答下列问题: (a)反应结束时,GTP 的浓度是多少?(假定反应过程中反应体系体积保持不 变,下同。 ) (3 分) (b)反应结束时,20 nt 产物和 6 nt 产物的浓度分别是多少?平均每一分子 双链 DNA 产生的 20 nt 产物分子数和 6 nt 产物的分子数分别是多少? (8 分) (c) 如图 B 所示,转录产物中,除 20 nt 为主要产物外,2-8 nt 的较短产 物(括号所示)产量也较高。试分析 2-8 nt 产物产生的主要原因? (7 分)

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