生化问答题.doc

1999年1. 今有一蛋白质混合物，各组分基本性质如下： A: M=12,000 PI=10 B: M=62,000 PI=4 C: M=28,000 PI=7 D: M=9,000 PI=5若不考虑其它因素影响，当它们（A）流经象DEAE-纤维素这样的阴离子交换剂，用线性梯度洗脱时；（B）流经Saphadex G-50排阻层析时，这些蛋白质的洗脱顺序如何（A）流经象DEAE-纤维素这样的阴离子交换剂，用线性梯度洗脱时洗脱顺序是，B、D、C、A，因为使用阴离子交换剂说明蛋白质带负电荷，溶液的pH大于它们的等电点，即大于10，而溶液的pH值距蛋白质等电点越远，蛋白质的电荷越多，洗脱越困难。（B）流经Saphadex G-50排阻层析时，这些蛋白质的洗脱顺序是B、C、A、D，即根据分子量从大到小的顺序洗脱。2. 原核生物由30S小亚基和50S大亚基组成，但核糖体本身为70S而不是80S,说明理由。原核生物中大部分核糖体游离于细胞质中。70s是指核糖体的沉降系数为70S，由大亚单位（50S）与小亚单位（30S）组成，大亚单位含有23SrRNA，5SrRNA与30多种蛋白质，小亚单位含有16SrRNA与20多种蛋白质。30S的小亚单位对四环素与链霉素很敏感，50S的大亚单位对红霉素与氯霉素很敏感。 并不是说30s+50s就会是80s, 另外真核生物是80s(60s+40s)。3. 磺胺药物作为一种抗菌素可抑制微生物生长，对人体副作用比较小，有机磷农药不仅可杀死害虫，对人也有很大的毒性，为什么？磺胺类药物通过竞争性抑制二氢叶酸还原酶，干扰核酸合成，从而影响细菌生长繁殖，发挥其抑菌作用。由于竞争性抑制属于可逆抑制，能用物理方法除去抑制剂而使酶复活，故对人体的副作用较小。而有机磷农药如 605、敌百虫、DDV等，能抑制某些蛋白酶及酯酶活力，与酶分子活性部位的丝氨酸羟基共价结合，从而使酶失活。这类化合物强烈地抑制对神经传导有关的胆碱酯酶活力，使乙酰胆碱不能分解为乙酸和胆碱，引起乙酰胆碱的积累，使一些以乙酰胆碱为传导介质的神经系统处于过渡兴奋状态，引起神经中毒症状，因此这类有机磷化合物又称为神经毒剂，能杀死害虫，对人也有很大的毒性。4.1958年Sanger完成了胰岛素A链和B链氨基酸顺序列的分析，奠定了蛋白质一级结构测定的方法基础；1975年Sanger 又建立了DNA测序的快速方法，他前后提出的方法在战略上有什么不同？他用桑格试剂（Sangers reagent）（2,4-dinitrofluorobenzene），可附在氨基酸上，从而破坏蛋白质链，形成较小的片段，并可以用纸色层分析分析片段，如此一来就可以用简单又快速的方法来分析。因此Sanger成功的测出胰岛素的结构并在1958年为此获得他的第一座化学诺贝尔奖。5.肌红蛋白和血红蛋白的结构有何差异？试阐述其结构和功能的相关性。肌红蛋白由一条多肽链和一个辅基血红素构成，相对分子质量为16700，含153个氨基酸残基。除去血红素的脱辅基肌红蛋白称珠蛋白。血红蛋白由四个多肽亚基组成，两个是一种亚基，两个是另一种亚基。每个亚基都有一个血红素基和一个氧结合部位。6.生物膜主要有哪些生物功能？任举一例阐述膜结构和功能的相互关系。(1+1)生物膜的生物学功能可以概括如下：1）区域化或房室化2）物质的跨膜运输3）能量转换（氧化磷酸化）4）信息识别与传递由于生物膜的脂双层结构含有疏水区，它对被运输物质具有高度的选择通透性。一般来说，分子越小且疏水性和非极性较强，通过膜较易。不带电荷的极性小分子也能迅速地经扩散通过膜。例如Na+, K+的运输机制。7.稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法有什么异同？举例说明它们在代谢研究中的应用。根据同位素示踪所标记核素的稳定性和放射性，分为稳定性同位素示综，如15N、13C等和放射性同位素示综，如3H、14C、32P等。 稳定同位素示踪放射同位素示踪所利用的特性同位素质量差异射线灵敏度同常规高成本高高安全性安全不安全污染无有同位素效应低高应用：如Aruna等（1992）用65Zn研究了山羊日粮中锰含量对锌吸收串的影响；陈颂华等（1991）利用65研究了Zn在黄鳝血液及主要器官中的分布和代谢；陈堆松等（1991）利用55+59Fe研究了蛋氨酸铁饲喂妊母治后向仔猪体内的转移；楼洪章等（1991）利用32P研究了玉米螟精子的转移；Gislason等（1992）用59Fe研究了仔猪补铁的吸收利用；王中华等（2000）应用14C标记的丙酸和葡萄糖研究了不同瘤胃乙、丙酸比例对绵羊丙酸糖异生和葡萄糖周转速度的影响。8.试述遗传的分子基础。中心法则图示如下：从“中心法则”可以看出，遗传信息的一般流动方向（图中红线所示）是：遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。因此，在某些病毒中，遗传信息可以沿图中的蓝线方向流动。上述逆转录过程以及RNA自我复制过程的发现，补充和发展了“中心法则”，使之更加完整。这就是遗传的分子基础。9.核酸杂交技术的原理是什么？在分子生物学、分子遗传学研究中有什么应用？(1+1) 核酸由磷酸、碱基和戊糖组成，分DNA和RNA，分别有四种碱基，DNA为A、T、C、G，RNA为A、U、C、G。A与T、C与G、A与U配对，形成氢键，而且核酸具有变性和复性的性质，因此将不同来源的DNA放在试管里，经热变性后，慢慢冷却，让其复性。若这些异源DNA之间在某些区域又相同的序列，则在复性时，会产生杂交DNA分子。与互补的RNA之间也可能发生杂交。分子杂交是分子生物学研究的重要方法。例如重组体的筛选。DNA重组后，可以用核酸杂交技术将需要的重组体筛选出来，其方法是：将生长在平碟上的菌落转移到硝酸纤维素滤膜上，然后用NaOH处理膜上的菌落，使菌落裂解，使DNA变性并释放到纤维素膜上。将膜在80烘干46小时，使DNA牢固地吸附在膜上。将纤维素膜与放射性同位素标记的探针在封闭的塑料袋内进行杂交。杂交液中一个极重要的因素是盐的浓度。探针可以是一小段与所要筛选的DNA互补的DNA或RNA。杂交一般要维持一个晚上，然后用一定离子强度的溶液将非专一结合的，仅仅是吸附在膜上的放射性物质除去，再烘干纤维素膜，进行放射自显影。从显影后的底片上，可以显示出曝光的黑点，即代表杂交上的菌落。再按底片上菌落的位置找出培养基上相应的菌落，将它扩大培养后，制备出质粒DNA，作进一步分析。在分子遗传上，也可以利用分子杂交技术将目的DNA筛选出来。10.什么是同工酶？试述电泳法分离同工酶的原理，为什么用聚丙烯酰胺凝胶电泳可得到较好的分离效果？同工酶是能催化相同的化学反应但酶蛋白分子结构有所不同的一组酶。 有下列特点： a. 存在于同一种属或同一个体的不同组成或同一组织同一细胞中。 b. 一级结构不同，理化性质包括带电性质不同，免疫学性质不同，但空间结构中的活性中心相同或相似。c. 往往是四级结构的酶类。 d. 已发现一百多种酶具有同工酶性质。发现最早研究最多的是乳酸脱氢酶，它有五种同工酶。酶是蛋白质，是两性电解质，带有不同数目的电荷，且各个酶的大小、形状等都有差异。蛋白质的这些特征导致其在电场中的泳动速度和方向不同，电泳就是根据蛋白质的这些此特征而进行蛋白质的分离：带正电的蛋白质向负极移动，带负电的蛋白质向正极移动，大分子蛋白质移动速度小于分子量小的蛋白质。十二烷基磺酸钠聚丙稀酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）可以根据蛋白质的分子量大小对其进行分离，酶也是蛋白质，故可以用此方法。SDS-PAGE是在聚丙稀酰胺凝胶系统中加入阴离子去污剂十二烷基磺酸钠和少量巯基乙醇，前者破裂蛋白质分子中的氢键和疏水作用，后者能打开二硫键，使单体蛋白质或亚基（寡聚蛋白解离成亚基）的多肽链处于展开状态。此时SDS与蛋白质单体结合成复合体。由于SDS是阴离子，使多肽链覆盖上相同密度的负电荷，屏蔽了同工酶分子原有的电荷量，使各分子间的电荷差异消失，带上等量的负电荷，电泳时都以同样的电荷/酶质量比向正极移动。而且SDS蛋白质复合体在水溶液中形状都呈长椭圆棒状，改变了酶单体的分子构像，故电泳速度不受酶形状的影响，而只与其相对分子质量即酶的大小有关，这样就可以达到较好的分离效果。11. 什么是遗传密码？有何特点？试述一种遗传密码破译的方法。遗传密码是指DNA（或其他转录物mRNA）中碱基序列与蛋白质氨基酸顺序之间的关系。三个碱基编码一个氨基酸，此三联碱基组称为一个密码子。遗传密码有下列几个特征：1. 高度简并性。即一个氨基酸是由不止一种密码子编码。仅有色氨酸和甲硫氨酸是由一种三联体编码，其余18种氨基酸均由2种或多种三联体编码。代表同一种氨基酸的不同密码子，称为同义密码子。但每一种密码只代表一种氨基酸，没有双关密码。分析同义密码子发现它们之间仅在三联体的最后一个碱基有差异。2. 通用性。从病毒、细菌到高等动植物一般都共同使用遗传密码子。3. 改变性。在绝大多数情况下各种生物都是使用通用的标准密码，但许多生物的线粒体及一些原核生物的遗传系统中，遗传密码有改变。4.重叠基因和重叠密码。DNA （或Mrna）的密码子是连续的，密码子之间没有间隙，多数生物在阅读密码子时，都只用一个阅读框架，编码出一条多肽链。但在一些病毒中基因是重叠的，因此，同一DNA碱基顺序可以编码出两条或三条不同的多肽链。中心法则的主要内容是：遗传信息可以通过复制一直世代传递下去；也可以从DNA传递到RNA，又从RNA传递到蛋白质。但信息不能离开蛋白质再传递到其他分子。遗传密码破译的方法（以苯丙氨酸为例）：人工合成一定的RNA作为mRNA，用大肠杆菌的核糖体核其他可溶性提取物，再加一点ATP作细胞外蛋白质合成试验。先用多核苷酸磷酸化酶来合成RNA，这种酶把一种或几种二磷酸核苷酸聚合成多核苷酸，不需要模板，合成的多核苷酸顺序是随机的。如用一种二磷酸核苷酸PPU聚合而成的同质多聚体是多聚U。以此多聚U作为人工mRNA，看哪一种氨基酸能掺入核糖体（离心时随核糖体一起沉降），结果发现只有苯丙氨酸能掺入。因此知道苯丙氨酸的密码是UUU。用大肠杆菌无细胞体系，外加 20种标记氨基酸混合物及polyU，经保温反应后，发现在酸不溶性部分中（即多肽中）只有苯丙氨酸的多聚体。显然polyU起了信使RNA的作用。 所以UUU是编码丙氨酸的密码。2000年1. 试比较蛋白质、核酸各自结构与其功能的相互关系。 2. 试述激素的G蛋白信号转导系统的概念和作用机理。G 蛋白是一种与膜受体偶联的异三聚体结合蛋白，由、三个亚基组成，充当细胞膜上受体和靶酶之间的信号传递体。G激素蛋白信号转导系统的作用机理有两种：一使各种含氮激素作为第一信使与靶细胞膜中的特异受体结合，使G蛋白活化，进而再使cAMP酶活化，催化ATP形成cAMP，作为第二信使的cAMP经一系列的相关反应级联放大，即先激活细胞内的蛋白激酶，再进一步诱发各种功能单位产生相应的反应，cAMP起着信息的传递和放大作用。二是激素通过结合到细胞表面的激素受体上，激活G蛋白，G蛋白开启磷酸肌醇酶的催化活性，通过导致磷酸肌醇的级联放大而起作用，从而在许多种细胞种引起广泛的不同反应。在磷酸肌醇酶催化下先产生二酰基甘抽（DAG）和肌醇三磷酸（IP3）。DAG进一步活化蛋白激酶c，促使靶蛋白质中的苏氨酸残基与丝氨酸残基磷酸化，最终改变一系列酶的活性；IP3则打开Ca2+通道，升高细胞质内Ca2+浓度，改变钙调蛋白和其他的钙传感器的构象，使之变得更易于与其靶蛋白质结合改变。3. DNA半保留复制的机理是通过哪些重要的实验证明的？该复制方式的揭示有何重要意义？1958年Meselson和Stahl利用氮的同位素15N标记大肠杆菌DNA，首先证明了DNA的半保留复制，1963年，Cairns用放射自显影的方法第一次观察到完整的正在复制的大肠杆菌染色体DNA。DNA的半保留复制机制可以说明DNA在代谢上的稳定性。经过许多代的复制，DNA的多核苷酸链仍可保持完整，并存在于后代而不被分解掉。DNA与细胞其他成分相比要稳定得多，这和它的遗传功能是相符合的。但是这种稳定性是相对的，DNA在代谢上并不是完全惰性的物质。在细胞内外各种物理、化学和生物因子的作用下，DNA会发生损伤，需要修复；在复制和转录过程中DNA也会有损耗，而必须更新。4. 为什么分子筛层析和SDS-PAGE都可用于蛋白质分子量的测定，其原理和操作上有何不同？分子筛层析，又称凝胶层析、排阻凝胶层析、凝胶过滤，利用凝胶把物质按分子大小不同进行分离的一种方法。由于被分离物质的分子大小（直径）和形状不同，洗脱时，大分子物质由于直径大于凝胶网孔而不能进入凝胶内部，只能沿着凝胶颗粒间的孔隙，随溶剂向下移动，因此流程短，首先流出层析柱，而小分子物质，由于直径小于凝胶网孔，能自由进入胶粒网孔，使之洗脱时流程增长，移动速度变慢而后流出层析柱。可用于测定氨基酸，脱盐和浓缩，分离提纯生物大分子，除去热源物质。SDS-PAGE，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的原理是当SDS与蛋白质结合后，蛋白质分子即带有大量的负电荷，并远远超过了其原来的电荷，从而使天然蛋白质分子间的电荷差别就降低乃至消除了，与此同时蛋白质在SDS作用下结构变得松散，形状趋向一致，所以各种SDS-蛋白质复合物在电泳时产生的脉动率差异，就反映了分子量的大小。可用于测PH值和蛋白质的亚基数。2001年1试从tRNA在蛋白质合成中的作用来讨论其结构和功能的统一性。tRNA是核酸的一种，其一级结构为3-5走向的四种核糖核苷酸组成；二级结构呈三草叶形，由氨基酸臂、二氢尿嘧啶环、反密码环、额外环和TC 环组成；三级结构为倒L形。tRNA的结构决定了其主要功能在蛋白质的合成中转运氨基酸。氨基酸臂结合氨基酸，反密码环有三个密码子，与模板mRNA配对。氨酰tRNA合成酶被认为是结合在倒L形侧背上。2试述激素的G蛋白与磷脂酶C偶联的双信使信号转导系统的概念和作用机理。 通过G蛋白偶联受体介导的磷脂酰肌醇双信使信号通路，其信号转导是通过效应酶磷脂酶C完成的。信号被质膜受体接收后,以G蛋白为中介，由质膜中的磷酸酯酶C（PLC）水解PIP2产生肌醇-3-磷酸（IP3）和甘油二酯（DG）两种信号分子，又可称双信使系统。IP3通过调节Ca2+变化、DG通过激活蛋白激酶C（PKC）进行信息传导。激素通过结合到细胞表面的膜受体上，激活G蛋白，G蛋白开启磷酯酶C（PLC）的活性，从而使磷酸酰肌醇（PIP2）分解为肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油（DG）。1）DG进一步活化PKC，促使靶蛋白中的Thr和Ser残基磷酸化，最终改变一系列酶的活性，引起生理生化反应。2）IP3则作用于内质网膜受体，打开Ca2+离子通道，升高胞质内Ca2+；a. Ca2+的释放改变CaM和其他钙传感器的构象，使之变得更容易与靶蛋白结合，改变靶蛋白的生物活性，从而完成激素的联级放大作用，在多种细胞内引起广泛的生理效应。b. Ca2+的释放也活化了PKC，从而改变一系列酶的活性，引起生理生化反应。3简述人类基因组计划（HGP）的概况，结合自己的专业阐述其对生命科学带来的影响。HGP计划是美国科学家在1985年率先提出，旨在阐明人类基因组DNA所具有的3109核苷酸的序列，发现所有的人类基因并阐明其在染色体上的位置，破译人类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。完成人类基因组DNA全序列测定的意义是十分明显的，人类对自己遗传信息的认识将有益于人类健康、医疗、制药、人口、环境等诸多方面，并且对生命科学也将有极大贡献。中国是在1999年加入的，承担了1的测序任务。全序列的测定现已基本完成。一些低等生物的DNA全序列也已陆续被测定。生命科学已经进入了后基因组时代。在后基因组时代，科学家们的研究重心已从揭示基因组DNA的序列转移到在整体水平上对基因组功能的研究。这种转向的第一个标志就是产生了一门称为功能基因组学的新学科；但是，生物功能是通过蛋白质来体现的，蛋白质有其自身活动规律，显然仅仅从基因角度来研究是远远不够的。因此，在功能基因组学的基础上产生了蛋白质组学。蛋白质组学是在整体水平上研究细胞内蛋白质组分及其活动规律的新学科。“蛋白质组”这一概念是于1994年澳大利亚的学者MWilkins和KWilliams首先提出来的，是指细胞内基因组表达的所有蛋白质。这两位学者认为，生命科学的研究重点将转移到在蛋白质组水平上揭示细胞的生命活动规律。人类基因组中编码蛋白质的基因总数超过3万，能够产生蛋白质的数目是基因数的10倍，通常细胞内只有部分基因表达，合成的肽链需经加工修饰才成为有活性的蛋白。所以细胞基因组的转录谱，mRNA或cDNA谱并不代表蛋白质组。另一方面蛋白质的许多性质和功能，不仅要在蛋白质的一级结构和表达水平的差异上来认识，而且还必须从蛋白质空间结构、动态变化以及分子间相互作用来加以阐明。自从1997年举行第一次国际“蛋白质组学”会议以来，在这个研究领域内基础研究和实际应用都得到了迅速发展。 由于生物功能是由结构决定的，功能基因组学需要从测定基因产物的结构人手进行研究，因此产生了结构基因组学这一新的研究领域。结构基因组学的任务是系统测定基因组所代表全部大分子的结构，目前它仅关注于蛋白质的结构。然而RNA也是基因组产生的重要功能分子。近年来不断发现新的RNA功能和新的RNA基因，RNA结构与功能的研究是功能基因组学的一个重要方面。与蛋白质组学和蛋白质结构基因组学相对应，形成了RNA组学或核糖核酸组学，以研究细胞全部功能RNA的结构和作用。RNA结构基因组学的任务是研究所有编码RNA以及与其作用的分子和形成复合物的结构特征。随着人类基因组研究的迅速进展，生物技术产业也获得了空前规模的发展。据统计，信息技术对世界经济的贡献比率达到18%，而生物技术对世界经济的推动作用将不亚于信息技术。4画出肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（Hb）的氧合曲线，并讨论其氧和曲线与功能的相关性。肌红蛋白的氧结合曲线呈双曲线，而血红蛋白呈S形曲线。这是因为每个肌红蛋白分子仅有一个O2的结合位置，因此每一肌红蛋白分子和O2的结合均是独立的，和其他肌红蛋白分子无关。而血红蛋白分子是由四个亚基所组成，每一亚基均有一个O2的结合位置，血红蛋白分子对O2的结合是四个亚基的协同作用的结果。这也反映了两种蛋白质的生理功能是不同的。肌红蛋白的功能是储备氧，只有当剧烈活动时血液输氧不足以补偿肌肉消耗而致局部氧分压很低的情况下，才放出氧来应急。而血红蛋白的功能是运输氧，所以它既能在肺筛泡的高氧分压条件下充分结合氧，又能在周围组织的低氧分压条件下将大部分氧释放出来。5分离纯化酶时应收集哪些数据才能对方法的合理性进行评价？试举例加以说明。大分子物质（如蛋白质、核酸、酶）分离纯化方案设计的基本原则是在分离纯化过程中即要得到高纯度的产品，又要使大分子物质活性损失最小。基本路线是前处理，粗分级分离，细分级分离。在执行具体方案时应收集电泳酶谱分析、分子量测定、选择性抑制和激活实验、亚基分离、末端分析、一级结构分析和动力学分析等相关数据才能对方案的合理性进行评价。 例如对同工酶类型的生化鉴定，其分析步骤为：粗酶样 电泳酶谱分析 酶带分子量测定 选择性抑制和激活实验酶谱带热稳定性分析 同工酶分离纯化 分子量测定 动力学分析 免疫化学分析 亚基分离 重组和杂交末端分析 氨基酸分析肽谱分析一级结构分析6试述核酸分离纯化的基本原理和方法。假如你从一新发现的病毒中提取了核酸，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？核酸分为两大类：一类为核糖核酸（RNA），另一类为脱氧核糖核酸（DND）。核酸的分子量极大，数万至亿万。核酸是两性化合物，在一定的等电点溶于水，其水溶液呈酸性，不溶于乙醇等有机溶剂。细胞内的核酸常和蛋白质结合成核蛋白。核糖核蛋白和脱氧核糖核蛋白在不同浓度的电解质溶液中的溶解度有显著区别，有一定浓度范围的氯化钠溶液中，脱氧核糖核蛋白的溶解度随着氯化钠浓度增加而逐渐下降，当氯化钠浓度为0.14mol/L时，其溶解度仅为水中溶解度的1/100，但当氯化钠浓度再增加时，脱氧核糖核蛋白的溶解度重新增加，氯化钠浓度增加到0.5mol/L时，其溶解度与水中溶解度相似，当氯化钠浓度增加到1mol/L时，它的溶解度比在水中大2倍。核糖核蛋白在0.14mol/L氯化钠溶液中仍有相当大的溶解度，因此常用0.14mol/L氯化钠溶液提取核糖核蛋白，而提取脱氧核糖核蛋白时，则用1mol/L氯化钠溶液。两种核糖核蛋白的溶解度与溶液的pH也有关。当pH为4.2时，脱氧糖核蛋白的溶解度最低，而pH为2.02.5时，核糖核蛋白的溶解度最低。所以调节氯化钠溶液的浓度和pH值，可使核糖核蛋白和脱氧核糖核蛋白分离开来。吖啶橙对DNA和RNA均有很强的亲和力。在0.01 吖啶橙液氩激光激发波488nm，红色荧光为DNA(F600nm),绿色荧光为RNA或单链DNA(F530nm)单链和双链密度和沉降速率不同用Cs-Cl密度梯度离心可以将它们区分开来。2002年1、试阐述为什麽只有DNA适合作为遗传物质? 举例说明DNA分子结构和功能的深入研究对生命科学带来的划时代的影响.遗传物质必须能够携带遗传信息；自我复制、传递遗传信息；让遗传信息得到表达以控制细胞活动；能够突变并保留突变；这4点缺一不可。蛋白质虽然携带了大量遗传信息，但是按照中心法则，蛋白质不能自我复制，因此不适合作为遗传物质。RNA也携带了大量遗传信息，但是它因为RNA聚合酶缺乏外切核酸校对功能因此其错误率约10-5，远低于DNA聚合酶全酶的精确性，不能精确地传递遗传信息，因此也不适合作为遗传物质。DNA由于4种碱基的不同组合贮存了大量遗传信息；且可以以半保留的方式进行精确的自我复制以传递遗传信息；DNA可转录为RNA并进一步翻译为蛋白质以发挥功能；DNA复制时有10-9-10-10的突变率，并能将突变传递。因此DNA适合作为遗传物质。DNA双螺旋结构的发现开启了分子生物学时代。它使生物大分子的研究进入一个崭新的阶段，使遗传的研究深入到分子层次，“生命之谜”被打开，人们清楚地了解遗传信息的构成和传递的途径。50年来，分子遗传学、分子免疫学、细胞生物学等新学科如雨后春笋般出现，一个又一个生命的奥秘从分子角度得到了更清晰的阐明，DNA重组技术更是为利用生物工程手段的研究和应用开辟了广阔的前景。2、简述胞间信号跨膜转导各种方式及其机理。 cAMP信号转导系统：活化的受体通过G蛋白偶联到腺苷酸环化酶，由G蛋白引起该酶的兴奋或抑制，从而决定cAMP浓度的升高或降低.cAMP的信使作用是通过依赖cAMP的蛋白激酶(PKA)来发挥生理效应的，PKA可促使酶蛋白磷酸化，从而改变酶活性水平或改变酶与周围的蛋白质核酸的相互作用。 GMP信号转导系统：cGMP在不同类细胞中，可分别通过依赖cGMP蛋白激酶（PKG）、cGMP门控的阳离子通道、cGMP调控的环核苷酸磷酸二酯酶（PDE）、ADP-核糖环化酶等介导的途径来调控多种细胞功能。醇磷脂信号转导系统：磷酯酰肌醇在激酶的作用下可转变为磷酯酰肌醇4，5-二磷酸（PIP2）PIP2可降解为二酰甘油（DG）和肌醇1，4，5-三磷酸（IP3），DG单独或与Ca2+一起促使质膜上PKC活化，进而启动多种细胞效应，IP3使细胞内质网内贮存的Ca2+以及细胞外Ca2+通过Ca2+通道进入细胞内使胞浆内Ca2+浓度升高，即具有钙动员作用。Ca2+信号转导系统：Ca2+与Ca2+受体蛋白相互作用而发挥各种生理效应，其中最为重要的是钙调素（CaM）。CaM与Ca2+组成复合物后便被激活，再通过其依赖性蛋白激酶发挥效应。与酪氨酸蛋白激酶（TPK）直接相连的信号转导系统：配体与保密观念体膜外结合部位结合后，其信息传递以及膜内TPK的激活可能是由受体之间寡聚化介导，从而使相邻的膜内结构域之间产生稳定的相互作用，由分子间的这种相互作用最终导致酶的活化。3、阐述1963年Michell提出的化学渗透假说的主要内容，该领域的研究近年来有什麽进展？化学渗透假说是解释氧化磷酸化作用（见氧化磷酸化）机理的一种假说，1由英国生物化学家米切尔（P.Mitchell）提出。他认为电子传递链像一个质子泵，电子传递过程中所释放的能量，可促使质子由线粒体基质移位到线粒体内膜外膜间空间形成质子电化学梯度，即线粒体外侧的H+浓度大于内侧并蕴藏了能量。当电子传递被泵出的质子，在H+浓度梯度的驱动下，通过F0-F1ATP酶中的特异的H+通道或“孔道”流动返回线粒体基质时，则由于H+流动返回所释放的自由能提供F0-F1ATP酶催化ADP与Pi偶联生成ATP。此假说假设在电子传递驱动下，H+循环出、进线粒体，同时生成ATP，虽能解释氧化磷酸化过程的许多性质，但仍有许多问题未能完全阐明。4、画出肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（Hb）的氧合曲线，并讨论其氧合曲线与功能的相关性。5、和非酶催化剂相比，酶在结构上和催化机理上有什麽特点？请介绍一种酶的活性中心的研究方法。（1） 酶具在高度的专一性：一般地说，酶只能作用于一种或一类化学底物，催化一种或一类化学反应；而化学催化剂对于反应物没有这样严格的选择性。（2） 酶具有很高的催化效率：一般地说，酶催化的反应速度比化学催化剂催化的反应速度要高106-1013倍。（3） 化学催化剂催化化学反应，一般需要剧烈的反应条件，但是酶催化反应一般是在常温常压、中性酸碱度等温和的反应条件下进行的。（4） 酶易变性失活：化学催化剂在一定条件下，会因中毒而失去催化能力；而酶比化学催化剂更加脆弱，更易失去活性。（5） 体内酶的活性是受调控的。（6） 酶分子的结构特征：酶分子球形结构表面除了与催化有关的区域如活性中心外还有其他一些与催化功能直接或间接相关的功能区域。酶活性中心的研究方法有化学修饰法、动力学分析法、X-射线衍射分析法及蛋白质工程的方法。化学修饰法是应用最广泛的方法。原则上，酶分子侧链上的各种基团，如羧基、羟基、巯基和咪唑基等均可由特定的化学试剂共价修饰，当它被某一化学试剂修饰后，若酶的活性显著下降或丧失，则可初步推断该基团为酶的必需基团。6、试述核酸分离纯化的基本原理和方法。假如你从一新发现的病毒中提取了核酸，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？2003年1.谈谈你对遗传密码的认识和中心法则的主要内容。确定遗传信息的三联体（碱基）密码，称遗传密码。特点：无标点符号，即两个密码子之间无任何标点符号加以隔开；不重叠性；简并性，大多数氨基酸都具有剂组不同的密码子。密码子中第三位碱基的摇摆性，密码子的专一性由前两位碱基决定，第三位碱基的重要性不大；有三组密码子不编码氨基酸，是多肽链的终止密码子；密码子是近乎完全通用的。遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。因此，在某些病毒中，遗传信息可以沿图中的蓝线方向流动。上述逆转录过程以及RNA自我复制过程的发现，补充和发展了“中心法则”，使之更加完整。2.简述蛋白质可逆磷酸化在信号转导中的特点和意义。蛋白质的可逆磷酸化是信号传导蛋白从一个状态到另一个状态转换的开关，使靶蛋白在活化和失活之间转换，是生物信息在细胞内传递的主要方式。而操纵开关的就是蛋白激酶和蛋白磷酸酶。在细胞的信号传导中，磷酸化主要体现在信号的启动、传导和放大上，而去磷酸化则主要与信号的终止和失活有关，但也有相反的情况。蛋白质可逆磷酸化在信号传导中的特点和意义主要有：（1）在胞内介导胞外信号时具有专一应答的特点；与信号传递有关的蛋白激酶类主要受控于胞内信使cAMP,cGMP,DG,IP3,Ca2+等，这种共价修饰的调节方式显然比变构调节较少受胞内代谢产物的影响，能比较专一的催化与外界刺激有关的生化反应，使细胞对这些胞外信号做出准确的应答。（2）磷酸化和脱磷酸化可以控制细胞内已存在酶的“活性酶量”，使应答反应更有效；一个典型的例子是糖分解中糖原磷酸化酶活性的调节，被磷酸化得酶具有活性，脱磷酸化的酶无活性，这种共价修饰使得细胞内已存在酶的活性被激活或冻结，从而调节了活性酶的含量，与酶的重新合成与分解相比，使细胞对外界刺激做出迅速反应更为有效（3）对外界信号具有级联放大作用；因为它是以酶调节反应为基础的。胞外即使有很微弱的信号也可以通过一系列连锁反应得到充分的放大。（4）蛋白质磷酸化与脱磷酸化几乎涉及所有的生理过程，功能上具有多样性。磷酸化与脱磷酸化在细胞对外界信号的持续反应中具有重要作用。如细胞的分裂、分化等过程，虽然信号分子的寿命可以很短，但蛋白激酶一旦被激活，其活性却可通过某些方式（如自身磷酸化作用）维持较长的时间，更重要的是，被它们磷酸化所调节的蛋白质或酶类，其效应可能维持更长的时间，直到被蛋白磷酸酶脱去磷酸根为止。3.阐明核酸杂交的特点及以此特点为分子生物学研究提供的实验方法及可能解决的问题。核酸分子杂交技术主要有以下几种：Southern 杂交 Northern 杂交 原位杂交（ISH） 荧光原位杂交（FISH） 芯片杂交（属于固一液相杂交）每一种杂交技术都有其特点，因探针的选择不同又可以衍生出许多相关的技术，在不同领域发挥着重要作用。特点：(1)灵敏度高、特异性强；(2)用于 DNADNA和RNARNA的定性、定量检测。用途：(1）检测特异 DNADNA序列的拷贝数、特定DNADNA区域的限制性内切酶图谱，判定基因的缺失、插入、重排现象；(2）特异基因克隆的筛选；(3) 核酸序列的初略分析；(4) PCR技术的分子基础。4.举例说明蛋白质天然构象的信息存在于氨基酸顺序中。蛋白质的氨基酸序列包含了其构象的全部信息,即新生肽链在细胞内可在一级结构的基础工业上，自动地折叠成天然构象，而不需要其他分子或能量的支持。如烟草花叶病毒外壳蛋白与核糖核酸在体外生理条件下能自组装成感染活性的病毒；变性牛胰核糖核酸酶在除去变性剂和还原剂后，能自动折叠成天然构象，形成正确的四对二硫键，并恢复几乎全部的生物活性。（但从目前的研究来看，细胞内新生肽的折叠从一般意义上说是需要分子伴侣和酶帮助的，而不是自发进行的。）5.如何运用DNA序列分析方法确定DNA序列中与蛋白质结合的区域。用足迹法就可以！ 又称为足印法（footprinting）是一种用来测定DNA-蛋白质专一性结合的方法。用于检测与特定蛋白质结合的DNA序列的部位,可展示蛋白质因子同特定DNA片段之间的结合区域。其原理为：DNA和蛋白质结合以后便不会被DNAase分解，在测序时便出现空白区(即蛋白质结合区)，从而了解与蛋白质结合部位的核苷酸对数目。在用酶移出与蛋白质结合的DNA后，又可测出被结合处DNA的序列。6.有一酶的粗提液，其中含有分子量和带电荷状况都不同的几种酶，请设计两种不同的方法将它们分离纯化，并简述各方法的原理。分子筛层析：也称凝胶过滤法， 其原理是：当不同分子大小的蛋白质流经凝胶层析柱时，比凝胶孔径大的分子不能进入珠内网状结构，而被排阻在凝胶珠之外随着溶剂在凝胶珠之间的孔隙向下移动并最先流出柱外；比网孔小的分子能不同程度地自由出入凝胶珠的内外。这样由于不同大小的分子所经的路径不同而得到分离，大分子物质先被洗脱出来，小分子物质后被洗脱出来。SDS-PAGE，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的原理是当SDS与蛋白质结合后，蛋白质分子即带有大量的负电荷，并远远超过了其原来的电荷，从而使天然蛋白质分子间的电荷差别就降低乃至消除了，与此同时蛋白质在SDS作用下结构变得松散，形状趋向一致，所以各种SDS-蛋白质复合物在电泳时产生的脉动率差异，就反映了分子量的大小。离子交换层析：是一种以离子交换树脂作支持剂的层析法，离子交换树脂具有酸性或碱性基团，当溶液中含有酸性或碱性的离子时，就可以与离子交换树脂上的酸性或碱性基团“结合”而挂在树脂上，例如用带酸性基团的离子交换树脂，在分离时，先处理成钠型，当溶液PH值为2-3时，蛋白质主要以阳离子形式存在，在洗脱时，由于静电吸引的不同，洗脱顺序大致为酸性蛋白质，中性蛋白质，碱性蛋白质。亲和层析：是把待纯化的某一蛋白质的特异配体通过适当的化学反应共价地连接到载体表面的功能基上，当蛋白质混合物加到填有亲和介质的层析柱时，待纯化的某一蛋白质则被吸附在含配体的载体表面而其它蛋白质则不被吸附，它们通过洗脱即可除去，被特异结合的蛋白质可用含游离的相应配体溶液把它从柱上洗脱下来。在分离酶时，用亲和层析最为理想，因为酶与配体结合具有特异性、亲和性，此法经常只需要一步的处理就可以将蛋白质（酶）从复杂的混合物中分离出来，并且纯度高，酶是具有活性的物质，步骤多会降低酶的活性，因此，用用亲和层析分离酶最为理想。2004年1、试述为什么只有DNA适合作为遗传物质？举例说明DNA分子结构与功能的深入研究对生命科学带来的划时代的影响。2、简述G蛋白在细胞跨膜信号传导中的作用。G蛋白偶联受体的信号转导途径由四部分组成：G蛋白、细胞膜受体、第二信使、效应物。其中G蛋白的作用很重要。G蛋白：（GTP binding proteins）所有能与GTP结合的蛋白质都可以称为G蛋白，并不是都参与细胞信号传递。所有的GTP结合蛋白都具有水解GTP生成GDP的能力，既具有GTP酶的特性，所以把所有GTP结合蛋白都归属于G蛋白超家族（GTP-binding protein superfamily）。在研究信号传递时特指与细胞表面受体偶联的异三聚体G蛋白（heterotrimeric GTP binding protein）G蛋白在结构上没有跨膜蛋白的特点，它们能够固定于细胞膜内侧，主要是通过对起亚基上氨基酸残基的脂化修饰作用，这些修饰作用把G蛋白锚定在细胞膜上。能够激活腺苷酸环化酶的G蛋白称为Gs,对该酶有抑制作用的称为Gi。当Gs处于非活化态时，为异三聚体，亚基上结合着GDP，此时