(答案必须写在考点提供的答题纸上)

科目代码: 2607 总分值: 100 科目名称: 生物化学与分子生物学

一、名词解释(任选10题，多答不给分，每题4分，共40分)

1. Aerobic oxidation of glucose

葡萄糖有氧氧化（Aerobic oxidation of glucose）：是指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成二氧化碳和水，并生成大量ATP的过程，是糖氧化的主要方式。

2. Protein renaturation

蛋白质复性（protein renaturation）：在一定条件下变性的蛋白质恢复成原来的构象、性质和生物学功能的过程，称为复性。

3. Isoenzyme

同工酶（Isozyme）：是指能催化相同的化学反应，其蛋白分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在着明显差异的一组酶，他们不仅存在于同一个体的不同组织中，甚至可以存在于同种组织同一细胞的不同亚细胞结构中。

4. 0xidative phosphorylation

氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation）：是指在代谢物脱氢氧化，经呼吸链传递给氧，生成水的过程中消耗了氧，消耗了无机磷酸，使ADP磷酸化生成ATP的过程称为电子传递水平磷酸化，通常称之为氧化磷酸化，常发生在线粒体内膜上。

5. Amino acid metabolic pool

氨基酸代谢池（Amino acid metabolic pool）：是指食物蛋白经消化而被吸收的氨基酸，与体内组织蛋白降解产生的氨基酸混在一起，分布于体内，参与代谢，称之为氨基酸代谢池。

6. DNA replication

DNA复制（DNA replication）：是指在亲代DNA双链儿的每一条链上，按碱基配对而准确的形成一条新的互补链，结果生成两个与亲代相同的DNA双链，在病毒中，RNA的复制则是由单链RNA先产生互补链（负链），然后由负链儿复制成病毒的RNA正链。

7. Ribosomal RNA

核糖体RNA（Ribosomal RNA, rRNA）：是作为核糖体组成成分的一类RNA。rRNA是细胞内最丰富的RNA。

8. Gene expression .

基因表达（gene expression）：是指基因转录及翻译的过程，rRNA、tRNA编码基因转入合成RNA的过程，也属于基因表达。

9. Alternative splicing

选择性剪接（Alternative splicing）：是指高等真核生物中的内含子通常是有序的或组成性地从mRNA前体中被剪接，但在个体发育或细胞分化不同时期，也可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点进行选择性剪接，产生出组织或发育阶段特异性的mRNA。一个基因的初始转录产物，在不同的分化细胞、不同的发育阶段乃至不同的生理状态下，可以有不同的剪接方式，得到不同成熟的mRNA和蛋白产物，称为选择性剪接。

10. Signal peptide

信号肽（signal peptide）：是由mRNA链上的5’端的一段儿信号密码编码的肽段，一般为长16到30个氨基酸残基的序列，含有到15个带正电荷的非极性氨基酸，信号肽的作用是它经由SRP携带将游离核糖体引导到内质网膜的表面，并与之结合，继续蛋白质的合成。

11. Essential fatty acid

必需脂肪酸（Essential fatty acids）：是指维持哺乳动物正常生长所需的，而动物又不能合成的脂肪酸，例如亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。

12. DNA Ligase

二、简答题(共40分)

1.在运动时，肌组织分解肌糖原或其他物质获取能量，试分析在短跑和长跑时，肌组织获取能量的方式有何不同? (8 分)

答：一、短跑时，肌组织耗氧剧烈，出现供氧不足现象。肌组织主要以糖无氧氧化提供能量。肌组织进行无氧氧化时，产生乳酸，乳酸增多，进而导致肌肉酸痛。二、长跑时，由于肌组织内ATP含量很低，只要肌收缩几秒即可靠近，这时虽不缺氧，但葡萄糖通过有氧氧化供能的反应过程和所需时间较长，来不及满足。而通过无氧氧化可以迅速得到ATP，故长跑时机体也通过无氧氧化功能。

2.何为蛋白质的两性解离?利用此性质分离纯化蛋白质的常用方法有哪些? (6 分)

答：蛋白质分子中带有可解离的氨基和羧基，这些基团在不同的PH溶液中可解离成正离子或负离子，因此蛋白质分子既可带有正离子又可带有负离子，这种性质称为蛋白质的两性解离。利用此性质分离纯化蛋白质的常用方法有电泳法和离子交换层析法。

3.核酸分为哪两大类?从组成、结构和功能角度分析二者的不同。(8 分)

答：核酸分为脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA。

答：碱基置换突变是指DNA错配碱基再复制后被固定下来，由原来的一个碱基对被另一碱基对所取代又称为点突变。移码突变是指由于一个或多个非三整倍数的核苷酸对插入或缺失。而使编码区该位点的三联体密码子阅读框架改变，导致后向氨基酸都发生错误。通常该基因产物会完全失活。如出现终止密码子则使翻译提前结束。

后果：生物学告诉我们，DNA通过复制将基因信息代代相传，而DNA复制的保真性是维持物种相对稳定的主要因素，不过这种保真性是相对的，在一定的条件下，DNA分子会发生损伤或者说突变，这样的结果有两种，一种是导致复制或转录障碍，一种就是导致复制后，基因突变，使DNA序列发生永久性的改变，通常我们容易把突变误解为都是危害生命的，诚然，某些基因突变会导致遗传疾病和肿瘤疾病的产生，但是DNA突变消极的一面，也有积极的一面。从长远的生物进化史看，物种进化的根本原因就是基因突变的不断发生所造成的。没有突变就不可能有现在的生物世界。而通常人们认为突变是有害的。主要是指某些突变会产生一些疾病包括遗传病、肿瘤及有遗传倾向的病，少数已经知道其遗传缺陷在哪里，比如，血友病是凝血因子基因的突变，地中海贫血是血红蛋白基因突变。有遗传倾向的疾病，如高血压，糖尿病，肿瘤等，可以肯定和生活环境有关，但也有证据表明，某些基因发生了变异，不过，涉及的基因不是少数几个，而是众多基因与生活环境因素共同作用的结果。遗传学家认为没有突变就不会有遗传学，突变也被视为物种的推动力，不理想的突变会经自然选择过程淘太而对物种有利的突变则会被累积下去。

5.简述双脱氧末端终止法测定DNA序列的原理和主要步骤。(可 以用图示法表示) (6 分)

答：原理：在体外合成DNA的同时，加入使链合成中止的试剂与四种脱氧核苷酸按一定比例混合，参与DNA的合成，产生长短不一具有特定末端的DNA片段。由于二脱氧核苷酸没有3’—OH不能进一步延伸产生3’，5’—磷酸二酯键，合成反应就在此处停止。

方法：

（1）选取待测DNA的一条链，为模板用5’端标记的短引物与模板3’端互补。

（2）将样品分为四等份。每份中添加4种脱氧核苷三磷酸和相应其中一种的双脱氧核苷酸。

（3）加入DNA聚合酶引发DNA合成。由于双脱氧核苷酸与脱氧核苷酸的竞争作用，合成反应在双脱氧核苷酸掺入处中止，结果合成出一套长短不同的片段。

（4）将四组片段进行聚乙烯酰胺凝胶电泳分离，根据所得条带，读出待测DNA的碱基序列。

6.简述基因芯片的原理及其在生物学研究中的应用。(6 分)

答：原理：基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法一致。都是应用已知核苷酸序列作为靶基因与互补的探针核苷酸序列杂交。通过随后的信号检测进行定性和定量分析。具体讲既是将许多特定的寡核苷酸片段或cDNA基因片段作为靶基因，有规律的排列在固定的支持物上，样品DNA /RNA通过PCR扩增。体外转录等技术插入荧光标记分子或放射性同位素作为探针。然后按照碱基配对原理将两者进行杂交再通过荧光或同位素检测系统对芯片进行扫描，由于计算机系统对每一探针上的信号检测和比较，从而得出所需要的信息。

生物学研究中的应用或意义：

（1）用于绘制基因缺失图谱和进行基因表达分析。

（2）用于基因突变的研究。

（3）用于病毒病原体的检测和基因分型

（4）用于细菌检测。

（5）用不同细胞周期发育阶段的cDNA作为探针，系统性的研究细胞中任意时期特异表达的基因。

（6）能了解某些基因对特定生长发育阶段的重要性。

（7）基因芯片还可用于基因诊断，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。

（8）用病人的可疑cDNA作探针，与之杂交检测哪些基因的表达受抑制或激活。

三、分析题(共20分)

2019年爆发了新型冠状病毒COVID-19感染,我国科学家围绕病毒特征和疾病的特征开展了大量研究,为疾病防控打下了坚实的基础。

(1)请从分子生物学角度，谈谈如何进行该病毒溯源分析?(10分)

(2)请从生物化学与分子生物学角度设计两类灵敏、快速的病毒检测方法，并写出其基本原理(可结合图示)。(10|分)

答：对于未知病原病毒溯源，至少要分两步走：第一步先找到致病的病原体；第二步确定到底是哪种动物被最先感染（或者就是天然携带者），即病毒的天然宿主，在这一步上，还需要探寻病毒从天然宿主到感染人，再在人际传播的过程及其机制。病毒溯源需要证据，是科学举证的过程。其证据主要有两大类，一类是生物学证据，包括病因学、临床医学和流行病学等证据，其优点是“真实世界”的显像，但也存在获取过程中可能有人为因素干扰，以及实验过程困难等问题；另一类是分子生物学证据，包括基因组测序、抗体检测等，它的优势是“确切”，但要与生物学证据建立联系，不那么容易。以找病原体来说，需要满足科赫法则。中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所武桂珍研究员介绍，科赫法则由德国细菌学家罗伯特·科赫提出，它是指确定一种病毒为致病的病原微生物需要4个标准：在每一病例中都出现相同的微生物，且在健康者体内不存在；要从宿主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养；用这种微生物的纯培养物接种健康而敏感的宿主，同样的疾病会重复发生；从试验发病的宿主中能再度分离培养出这种微生物来。

1.培养细胞的显微镜学观察

材料和仪器

细胞生长培养基:含10% FBS眙牛血清), 4-6 mM Glutamine谷氨酰胺)的高葡萄糖DMEM,

若有需要可加入青霉素，链霉素，庆大霉素，两性霉素等

维持培养基:.上述新 鲜的细胞培养基，但血清FBS 浓度减少至为2%

宿主细胞:铺满单层细胞的8孔培养腔室玻片( chamber slides)

PBS磷酸缓冲液

Bouin's固定液

吉姆萨(Giemsa) 缓仲液

吉姆萨(Giemsa) 染色液

丙酮，丙酮:二甲苯(2:1)，丙酮:二甲苯(1:2)， 二甲苯

中性树胶

移液头(10到100微升)

移液管

生物安全柜( 超净台)

二氧化碳培养箱

倒置显微镜

实验方案

接种宿主细胞至Chamber Slides选择合适的细胞接种密度(比如8-孔L Chamber Slides

接种30,000细胞/孔)，培养基为细胞生长培养基( 10%FBS-DMEM)。轻轻地前后左右摇晃

chamberslides使细胞分布均匀。将细胞置培养箱培养过夜，第二=天，显微镜下观察细胞确

认细胞是否分布均匀并达到80%以上的融合度。

制备不同稀释度的病毒液:标记6支无菌离心管,第1管加入990 μ 1细胞生长培养基,

剩下5管加入900μ I细胞生长培养基。按以下方法进行梯度稀释:在第1管中加入10 μ 1

病毒原液(稀释度1:100)充分混匀，然后从第1管吸100 μ 1至第2管中混匀，依次类推，

进行10倍梯度稀释。管1至管6的稀释度分别为10-3 到10-7。

感染细胞:吸去培养孔中的培养液，每孔加入0.5 mL维持培养液( 2%FBS-DMEM)，再

加入100 μ 1不同稀释度(10-2 至10-7 稀释)的病毒液至其中一-孔，留一孔不加作为空白.

对照。将细胞置=氧化碳培养箱37oC或34oC培养1-4周,追踪观察致细胞病变效应(CPE)

发生情况。

吉姆萨染色: - -旦观察到细胞病变效应，轻轻地用PBS 将细胞洗3次，每次5min,然

后加入Bouin's固定液固定10 minb 用吉姆萨缓冲液洗3次,然和加入Giemsa染液染色1 h

再用吉姆萨缓冲液清洗后依次用丙酮处理15s,2:1的丙酮-二甲苯处理30s,1:2的丙酮-二甲

苯处理30s,最后用二甲苯处理10 min紧接着用中性树胶封片。显微镜下观察CPE,包涵体，

细胞融合及病毒空泡形成情况。病毒感染细胞后形成的CPE图片范例可以在很多图谱，网站

和博客.上找到，例如ASM Microbe Library

2免疫荧光(IF检测方法

材料和仪器

细胞生长培养基:含10%FBS(胎牛血清), 4-6mM Glutamine 谷氨酰胺)的高葡萄糖DMEM,

若有需要可加入青霉素，链霉素，庆大霉素，两性霉素等

宿主细胞:铺满单层细胞的8孔培养腔室玻片( chamber slides)

PBS磷酸缓冲液

一抗

FITC标记的二抗

细胞核染料DAPI

5-4 %哆聚甲醛(PFA， pH7.4)， 或者甲醇

移液头(10 到100微升)

离心管

生物安全柜(超净台)

二氧化碳培养箱.

荧光显微镜

实验方案

接种宿主细胞至Chamber Slides 选择合适的细胞接种密度(比如8-孔Chamber Slides

接种30,000 细胞/孔)，培养基为细胞生长培养基( 10%FBS-DMEM)。轻轻地前后左右摇晃

chamber slides 使细胞分布均匀。将细胞置培养箱培养过夜，第二天，显微镜下观察细胞确.

认细胞是否分布均匀并达到80%以上的融合度。

病毒感染:每孔细胞加0.1 mL病毒储存液，留一-孔不加作为阴性对照。将细胞放回CO2

培养箱，37°C或34° C培养48h。下载本文