第一章 蛋白质的结构和功能

1、（2019级期末）何为分子病？请以镰状红细胞贫血为例说明其发病的分子机制。

（1）分子病为蛋白质一级结构发生改变而导致的疾病，通常为基因突变所致。

（2）镰状细胞贫血的发病机制是：由于基因突变，镰状细胞贫血病人的血红蛋白β亚基第6位的谷氨酸变成了缬氨酸，即酸性氨基酸被中性氨基酸替代，使得原是水溶性的血红蛋白聚集成丝、相互黏着，导致红细胞变形位镰刀状而易破碎，产生贫血。因此，镰状细胞贫血是一种蛋白质一级结构发生改变而导致的分子病。

2、（2017级期末）举例说明两种由于蛋白质一级结构成高级结构的改变而导致的人类疾病，并指出蛋白质结构的改变如何引发疾病。

（1）镰状细胞贫血的发病机制是：由于基因突变，镰状细胞贫血病人的血红蛋白β亚基第6位的谷氨酸变成了缬氨酸，即酸性氨基酸被中性氨基酸替代，使得原是水溶性的血红蛋白聚集成丝、相互黏着，导致红细胞变形位镰刀状而易破碎，产生贫血。因此，镰状细胞贫血是一种蛋白质一级结构发生改变而导致的分子病。

（2）疯牛病（牛海绵状脑病）是一种由朊病毒蛋白（PrP）引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的PrP水溶性强，对蛋白酶敏感，二级结构为多个α-螺旋，称为$PrP^C$。富含α-螺旋的$PrP^C$在某种未知的蛋白质的作用下可转变成为分子中大多数为β-折叠的PrP，称为$PrP^{Sc}$。外源或新生的$PrP^{Sc}$可以作为模板，通过复杂的机制诱导含α-螺旋的$PrP^C$重新折叠成为富含β-折叠的$PrP^{Sc}$，并可形成聚合体。$PrP^{Sc}$对蛋白酶不敏感、水溶性差，而且对热稳定，可以相互聚集，最终形成淀粉样纤维沉淀而致病。因此，疯牛病是一种蛋白质折叠发生错误而导致的蛋白质构象疾病。

（3）蛋白质一级结构是空间构象的基础，重要蛋白质的氨基酸序列改变即可引起疾病。这种蛋白质分子发生变异所导致的疾病被称为分子病。

（4）若蛋白质的折叠发生错误，即蛋白质的构象发生改变，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变，这类疾病称为蛋白质构象病。

第二章 核酸的结构和功能

1、（2021级期末）试述siRNA和miRNA的区别。

① 来源不同：miRNA是内源性RNA，是生物体的固有因素；而siRNA是人工体外合成的外源性RNA，通过转染进入人体内，是RNA干涉的中间产物。

② 结构不同：miRNA为单链RNA，而siRNA是双链RNA

③ Dicer酶对二者的加工位置不同。miRNA是不对称加工，仅剪切pre-miRNA的一个侧壁，其他部分降解；而siRNA对称来源于双链RNA前体的两侧臂。

④ 作用位置不同：miRNA主要作用于靶标基因3’-UTR区，而siRNA可以作用于mRNA的任何部位。

⑤ 作用方式不同：miRNA从转录后水平和翻译水平发挥作用，既可抑制靶标mRNA的翻译，也可导致其降解；siRNA只能从转录后水平发挥作用，只能导致靶标mRNA的降解。

⑥ miRNA主要在发育过程中起作用，调节内源性基因的表达，而siRNA则不参与生物的生长调控，其为RNAi的产物，原始作用是抑制转座子的活性和病毒的感染。

2、（2019年期末）请问在基因表达过程及其调控中，有哪些重要的非编码RNA分子参与（至少写出5种）？这些RNA分子各自的功能是什么？

（1）催化性小RNA：亦称核酶，是细胞内具有催化功能的一类小分子RNA，具有催化特定RNA降解的活性，在RNA的剪接修饰中具有重要作用。

（2）核仁小RNA（snoRNA）：定位于核仁，主要参与rRNA的加工修饰，如rRNA中核糖C-2的甲基化修饰和假尿嘧啶化修饰。

（3）核小RNA（snRNA）：位于细胞核内，参与真核细胞mRNA的成熟过程。snRNA有五种，分别为U1、U2、U4、U5、U6，它们与多种蛋白组成了细胞的核小核糖核蛋白（1：20），作用是识别hnRNA上的外显子和内含子的结合位点，切除内含子。

（4）胞质小RNA（scRNA）：存在于细胞质中，形成信号识别颗粒，引导含有信号肽的蛋白质进入内质网进行合成。

（5）微RNA（miRNA）：微RNA对基因表达的调控作用表现在转录后水平上，对机制的选择取决于miRNA与mRNA的互补程度，参与细胞的生长、分化、衰老、凋亡、自噬、侵袭等多种过程。

（6）干扰小RNA（siRNA）：这些siRNA可以和AGO蛋白结合并诱导其降解，此外还有抑制转录的功能

（7）piRNA：主要存在于哺乳动物生殖细胞和干细胞中，通过与PIWI蛋白家族成员结合形成piwi复合物来调控基因沉默。

第三章 酶与酶促反应

1、（2020级期末）患者，女性，35岁，因与丈夫争吵服下敌敌畏约80ml，出现头晕、恶心、呕吐、视物模糊等，被家人送往当地医院诊断为急性中毒，请根据所学的关于酶的知识回答：

（1）该患者的中毒机制是什么？

（2）这个患者需要进行怎么样的处理，所采取的药物的解毒机制是什么？

（3）酶除了这种抑制方式之外，还有哪几种方式？任举一种说明其作用机制。

（1）敌敌畏属有机磷农药，是胆碱酯酶的不可逆性抑制剂，可特异性地与胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基共价结合，使胆碱酯酶失活，导致乙酰胆碱堆积，进而使胆碱能神经持续兴奋，从而使病人出现头晕、恶心、呕吐、视物模糊等急性中毒症状。

（2）可予乙酰胆碱拮抗剂阿托品及胆碱酯酶复活剂解磷定治疗。解毒机制如下：

  1. 阿托品可与乙酰胆碱竞争突触后膜上的M受体，从而抑制乙酰胆碱发挥作用。
  2. 解磷定可以和磷酸化的乙酰胆碱酶反应，生成磷酸化解磷定及游离羟基的乙酰胆碱酶，从而恢复乙酰胆碱酶的活性，进而缓解中毒症状。

（3）除了不可逆性抑制之外，仍有可逆性抑制，其中包括竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。

  1. 竞争性抑制：抑制剂和酶的底物在结构上相似，可与底物竞争结合酶的活性中心，从而阻碍酶与底物形成中间产物。
  2. 非竞争性抑制：抑制剂与酶活性中心外的结合位点相结合，不影响酶与底物的结合，底物也不影响酶与抑制剂的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系。但酶-底物-抑制剂复合物(ESI)不能进一步释放出产物。
  3. 反竞争性抑制：抑制剂仅与酶－底物复合物结合，使中间产物ES的量下降。没有底物结合时，游离的酶并不能与抑制剂结合，当底物与酶结合后，酶才能与抑制剂结合。

2、（2018级期末）应用所学的酶与酶促反应的知识，解释磺胺类药物抑制细菌生长的作用机制。另外，服用药物时血液药物浓度应保持高还是低？磺胺类药物为什么对人体细胞没有这样的抑制生长作用？

（1）磺胺类药物与对氨基甲酸的化学结构相似，竞争性地与二氢蝶酸合酶结合，抑制FH₂以至于FH₄合成，干扰一碳单位代谢，进而干扰核酸合成，使细菌的生长受到抑制。

（2）应保持高浓度。在竞争性抑制中，抑制剂浓度越大，则其抑制效果越显著，而增加底物浓度可以解除抑制剂的抑制作用。因此，服用药物时需保持高浓度抑制。

（3）由于人体可以直接利用食物中的四氢叶酸，因此磺胺类药物不会对人体细胞有抑制生长作用。

第四章 聚糖的结构与功能

1、（2020级期末） 蛋白质合成过程中的模板是什么？有何特点？原核生物、真核生物的模板在功能上有何差异？

（1）蛋白质合成模板为mRNA。

（2）特点：

① mRNA是细胞内合成蛋白质的模板，以DNA为模板生成，在生物体内丰度最小、种类最多，大小也各不相同、寿命最短。

② 真核细胞mRNA的初级产物为核不均一RNA(hnRNA)，含有内含子和外显子，hnRNA经过剪切后成为成熟的mRNA。

③ 真核细胞在5’-端有帽结构，真核生物及一些原核生物的3’-端有多聚腺苷酸尾结构。

（3）差异：

① 蛋白质编码上：原核生物的mRNA为多顺反子，转录后少有加工；转录和翻译可以同时进行；真核生物的mRNA为单顺反子，在核内转录后进行首尾修饰和剪接，再转运入胞液，作为翻译模板指导蛋白质肽链的合成。

② 结合的核糖体上：原核生物结合的核糖体为70S，由30S的小亚基和50S的大亚基组成；真核生物结合的核糖体为80S，由40S的小亚基和60S的大亚基组成。

③ 翻译的起始阶段：

  1. 原核生物起始密码子所对应的氨酰-tRNA为$fMet-tRNA^{fMet}_i$，真核生物起始密码子对应的氨酰-tRNA为$Met-tRNA^{Met}_i$。
  2. 原核生物中核蛋白体先与mRNA相结合，再与$fMet-tRNA^{fMet}_i$结合；真核生物核蛋白体先与$Met-tRNA^{Met}_i$结合，再与mRNA结合。
  3. 在原核生物中，mRNA的S-D序列与核糖体的小亚基结合，真核生物的mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合物结合。
  4. 原核生物中有三种IF参与翻译起始复合物的形成，真核生物中有至少10种参与翻译起始复合物的形成。

④ 翻译的延长阶段：原核生物的延长因子为EF-Tu、EF-Ts和EF-G，真核生物的延长因子有eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2。

⑤ 翻译的终止阶段：原核生物有三种RF，真核生物只有一种eRF。

⑥ 原核生物中蛋白质合成和mRNA转录耦连，而真核生物则不耦连。

第五章 糖代谢

1、（2021级期末）试述胰高血糖素升高血糖的机制，任举1例详述其调控的信号通路。

（1）胰岛素升高血糖的机制：

① 抑制糖原合酶而激活磷酸化酶，抑制肝糖原的合成、促进肝糖原的分解。

② 抑制磷酸果糖激酶-2、激活果糖二磷酸酶-2，减少F-2,6-BP的合成。由于后者是磷酸果糖激酶-1的最强别构激活剂和果糖二磷酸酶-1的别构抑制剂，从而抑制糖酵解、促进糖异生。

③ 抑制肝内丙酮酸激酶的活性，阻止磷酸烯醇式丙酮酸继续糖酵解；同时促进磷酸烯醇式丙酮酸的合成，使糖异生增强。

④ 激活脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，促进脂肪分解供能，以节约血糖。

（2）信号通路：

胰高血糖素作用于肝组织细胞上的G蛋白耦连受体后，促使G蛋白与GDP解离，从而激活G蛋白。活化的G蛋白激活腺苷酸环化酶（AC），使cAMP生成增加。cAMP能激活蛋白激酶A（PKA），催化无活性的磷酸化酶b激酶磷酸化为有活性的磷酸化酶b激酶。后者催化无活性的磷酸化酶b磷酸化为磷酸化酶，从而促进糖原的分解，提高血糖水平。

2、（2020级期末）什么是磷酸戊糖途径？试述其基团转移的重要性。并说明高糖饮食或饥饿后进食后，6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性增高的意义。

（1）磷酸戊糖途径是指糖酵解的中间产物G-6-P通过氧化、基团转移两个阶段生成F-6-P和3-磷酸甘油醛，从而返回糖酵解的代谢旁路。

（2）基团转移的重要性：在氧化阶段生成的NADPH和磷酸戊糖可以作为体内诸多合成代谢的原料，但由于细胞对于NADPH的需求大于对磷酸戊糖的需求，多余的磷酸戊糖会通过基团转移重新返回糖酵解途径再次利用，从而避免了磷酸戊糖的积累。

（3）6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶，其活性主要受$NADPH/NADP^+$比值的调节。高糖饮食或饥饿后进食后，脂肪酸大量合成，NADPH需求增大、含量降低，因此肝内6-磷酸葡萄糖脱氢酶的含量增加、活性增高，以适应脂肪酸合成时对NADPH的需要。

3、（2018级期末）请归纳葡萄糖-6-磷酸在糖代谢中的来源和去路，并分析不同生理情况下如何选择不同的代谢途径。

（1）葡糖-6-磷酸的来源：

① 在己糖激酶或葡糖激酶的作用下，葡萄糖磷酸化形成葡糖-6-磷酸。

② 糖原分解产生的葡糖-1-磷酸转变为葡糖-6-磷酸。

③ 非糖物质经过糖异生由果糖-6-磷酸异构成葡糖-6-磷酸。

（2）葡糖-6-磷酸的去路：

① 低氧环境下，经过糖酵解生成丙酮酸后，在乳酸脱氢酶的作用下生成乳糖。

② 有氧环境下，经过糖酵解生成丙酮酸后脱氢生成乙酰辅酶A，后者进入三羧酸循环彻底氧化分解。

③ 在磷酸葡萄糖异构酶的催化下生成葡糖-1-磷酸，随后在糖原合酶和分支酶的作用下合成糖原。

④进入磷酸戊糖途径，生成戊糖和NADPH，参与核酸合成和脂肪酸的合成等。

第六章 生物氧化

1、（2020级期末）请叙述化学渗透假说的要点。

（1）电子经呼吸链传递时释放的能量，通过复合体的质子泵功能，转运$H^+$从线粒体基质到内膜的胞质侧；

（2）质子不能自由穿过线粒体内膜返回基质，从而形成跨线粒体内膜的质子电化学梯度（$H^+$浓度梯度和跨膜电位差），储存电子传递释放的能量；

（3）质子的电化学梯度转变为质子驱动力，促使质子从膜间隙侧顺浓度梯度回流至基质、释放储存的势能，用于驱动ADP与Pi结合生成ATP。

第七章 脂质代谢

1、（2017级期末）为什么减肥的人也要限制糖原的摄入量？试从营养物质代谢的角度加以解释。

因为糖能为脂肪的合成提供原料，即糖能转变为脂肪。

（1）葡萄糖经过糖酵解分解成丙酮酸；

（2）丙酮酸在线粒体中经丙酮酸脱氢酶复合体催化合成乙酰CoA，后者与草酰乙酸在柠檬酸合酶催化下生成柠檬酸，再经柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体，在细胞质中裂解成乙酰CoA，后者作为合成脂酸的原料；

（3）细胞质的乙酰CoA转化成丙二酸单酰CoA，再经脂酸合成酶系催化合成软脂酸；

（4）细胞质中经糖酵解生成的磷酸二羟丙酮还原成α-磷酸甘油，后者与脂酰CoA在脂酰转移酶催化下生成脂肪

第八章 蛋白质消化吸收和氨基酸代谢

1、（2021级期末）肝昏迷又称肝性脑病，是由于严重的肝脏功能障碍引起的以代谢紊乱为基础的中枢神经功能失调的综合病症，其主要临床表现是意识障碍、行为失常和昏迷。试从氨代谢的角度，分析血氨增高导致肝昏迷的可能机制。

① 脑内正常氨代谢：在肝内合成尿素是氨的主要出路。正常情况下，α-酮戊二酸除参与三羧酸循环外，还有一部分结合等摩尔的氨形成谷氨酸，后者再结合等摩尔氨在谷氨酰胺合成酶的作用下生成谷氨酰胺，氨由此以谷氨酰胺的形式从脑组织运往肝组织，在肝细胞的线粒体和胞液中通过鸟苷酸循环合成尿素后随尿液排出。

② 肝脏功能发生严重障碍时，体内氨含量升高，脑组织中有更多的α-酮戊二酸转化成为谷氨酰胺，导致参与三羧酸循环的α-酮戊二酸减少，造成ATP生成减少，导致脑供能不足，因而产生意识障碍、行为失常和昏迷。

③ 谷氨酸和谷氨酰胺可以改变细胞渗透压，其含量的增加使脑组织的渗透压增高而造成脑水肿，从而导致脑组织功能障碍。

④ Tyr、Phe 经肠道细胞脱羧产生酪胺、苯乙胺，不在肝及时转化，易进入脑组织，在 β-羟化酶作用下，生成β-羟酪胺和苯乙醇胺，此二者结构类似儿茶酚胺，称为假神经递质，可竞争性干扰儿茶酚胺，阻碍神经冲动的传递，使大脑发生异常抑制。

⑤ 氨可激活神经细胞膜上的$Na^+,K^+-ATP$酶，并和$K^+$有竞争作用，因此氨含量的升高可影响脑组织的离子分布和神经传导。

⑥ 谷氨酸是重要的兴奋性的神经递质，氨含量的升高会导致谷氨酸更多地转变为谷氨酰胺，可能导致谷氨酸的含量减少，进而抑制了脑组织神经的兴奋性。

2、（2019年期末）请说明什么是一碳单位？其代谢特点与生理功能是什么？

（1）一碳单位是指一些氨基酸在分解代谢中产生的只含有一个碳原子的基团，包括甲基、亚甲基、次甲基、羟甲基、甲酰基和亚氨甲基等，是合成核苷酸的重要材料。

（2）代谢特点：

① 不能在生物体中以游离的形式存在；

② 必须以四氢叶酸（$FH_4$）为载体。

（3）生理功能：

① 作为合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的重要原料，在核酸的合成中发挥重要作用；

②$N_5-CH_3-FH_4$所带甲基通过SAM提供甲基，参与体内多种重要化合物的合成和修饰，如儿茶酚胺类、胆碱、核酸等。

3、（2018级期末）请简述血氨的来源和去路，并分析肝性脑病（肝昏迷）的生化机制。

（1）来源：

① 氨的主要来源是氨基酸的脱氨基作用和胺类的分解。

② 胃肠道的菌群的分解和吸收作用；

③ 肾小管上皮细胞也可产生一定量的氨进入血液。

（2）去路：

① 血氨的最主要出路是在肝细胞中合成尿素。

② 合成非必须氨基酸和其他含氮化合物。

③ 在谷氨酰胺合成酶的作用下，和谷氨酸结合形成谷氨酰胺。

④ 在酸性环境中生成铵盐，并随尿排出。

第九章 核苷酸代谢

第十章 代谢的整合和调节

1、（2019年期末）为什么说乙酰辅酶A是三大营养物质代谢的枢纽型中间代谢物？

（1）葡萄糖经过糖酵解和丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A在线粒体中参与三羧酸循环从而完成氧化。

（2）脂质分解产生的脂肪酸通过β氧化，经过脱氢-加水-再脱氢-硫解产生乙酰辅酶A，后者进入三羧酸循环完成氧化。

（3）氨基酸脱氨基生成α-酮酸，其代谢过程中也会产生中间产物乙酰辅酶A和丙酮酸等三羧酸循环所需的中间产物，从而进入三羧酸循环被彻底氧化。

（4）三大营养物质通过乙酰辅酶A在一定程度上可以相互转变，糖可以转变为脂质和非必需氨基酸，氨基酸也可以转变为糖和脂质。

第十一章 真核基因与基因组

第十二章 DNA的合成

1、（2019年期末）何为半保留复制？DNA复制过程中如何保证基因信息传递的准确性？

（1）半保留复制：是指以DNA的两条链单独为模板，按照碱基互补配对原则合成互补链，所形成的子代DNA中一条链来自亲代，另一条则为新合成，碱基序列与亲代DNA保持一致。

（2）保证基因信息传递的准确性：

① 半保留复制确保亲代和子代的DNA之间信息传递的绝对保真性；

② DNA的复制总以母链为模板，严格按照碱基互补配对原则进行复制；

③ 聚合酶对碱基的选择作用亦可保证遗传的保真性；

④ 聚合酶中的核酸外切酶活性可在复制的过程中识别并切除错配碱基，并加以纠正。复制后的修复系统亦可以修复错配的碱基。

第十三章 DNA损伤与损伤修复

第十四章 RNA的合成

第十五章 蛋白质的合成

1、（2021级期末）请简述多肽链的生物合成过程。

（1）原核生物蛋白质生物合成过程分为起始、延长和终止三个阶段。

① 起始阶段：主要是形成起始复合物。

  1. 在$IF$的帮助下，核糖体大小亚基分离，为结合$mRNA$和$fMet-tRNA^{fMet}$做好准备。
  2. mRNA在小亚基定位结合：16S rRNA通过碱基互补配对识别S-D序列，并将核糖体小亚基精准定位于mRNA的核糖体结合位点上。
  3. 起始酰胺-tRNA的结合：$fMet-tRNA^{fMet}$与结合了GTP的IF2一起识别并结合对应小亚基P位对应的mRNA的起始AUG处。此时A位被IF1占据，不能结合氨酰-tRNA。
  4. 翻译起始复合物形成。与IF2结合的GTP水解，3种IF释放，核糖体大小亚基结合，形成翻译起始复合物。

② 延长阶段：是肽链在核糖体上循环进行的进位、成肽、转位的过程。

  1. 进位：延长因子EF-Tu与氨酰-tRNA、GTP形成三元复合物，后者按照mRNA上的密码子进入核糖体A位。
  2. 成肽：在转肽酶作用下，P位上的肽酰-tRNA与A位的氨酰-tRNA形成肽键，P位上是卸载的tRNA。
  3. 转位：核糖体向下游移动一个密码子的距离，导致成肽时A位的肽酰-tRNA移至P位，成肽时P位的空载tRNA进入E位，A位则空出并对应下一个密码子，准备下一轮的循环。

③ 终止阶段：核糖体A位出现终止密码子，肽链合成停止，释放因子识别终止密码子而进入A位，并触发核糖体构象的改变，转肽酶活性转变为酯酶活性，水解肽酰-tRNA，释放肽链，并促使mRNA解离。

（2）真核生物蛋白质的生物合成过程。

① 起始阶段：

  1. 43S前起始复合物的形成：多种起始因子与核糖体小亚基结合，形成43S的前起始复合物。其中eIF1A和eIF3与原核起始因子IF1和IF3功能类似。
  2. mRNA与核糖体小亚基结合：在eIF4F复合物的介导下，mRNA与43S前起始复合物结合，形成48S起始复合物。
  3. 核糖体大亚基的结合：48S起始复合物扫描并定位起始密码子，随后大亚基加入，起始因子释放，翻译起始复合物由此形成。

②延长阶段：与原核生物基本相同，但亦有差异，如所需延长因子不同。此外，在真核生物，一个新的氨酰-tRNA进入A位后会产生别构效应，致使空载tRNA从E位排出。

③终止阶段：与原核生物基本相同，但原核生物有三种RF，而真核生物只有一种eRF。

第十六章 基因表达调控

1、（2018级期末、2020级期末）利用两种培养基培养大肠杆菌，二者的差异为碳源不同，培养基A仅含葡萄糖，培养基B含等量葡萄糖＋乳糖，A和B的碳源总量相同，大肠杆菌在这两种培养基种的生长情况如图，请解释该差异产生的生化机制。

（1）大肠杆菌乳糖代谢酶基因的表达由乳糖操纵子调控，受到阻遏蛋白的负性调节和CAP的正性调节。

（2）无乳糖时，阻遏蛋白与操纵序列结合，阻碍RNA聚合酶与启动子结合，抑制转录，操纵子关闭。当阻遏蛋白从操纵序列上解离时，若无CAP-cAMP结合到CAP结合位点，操纵子亦不能转录。

（3）当葡萄糖为唯一碳源时，细菌可直接利用葡萄糖，表现为持续生长直至平台期营养耗竭。

（4）葡萄糖是大肠杆菌的优势碳源。当环境中葡萄糖和乳糖同时存在时，细菌优先利用葡萄糖，此时cAMP浓度降低，CAP-cAMP形成受阻，lac操纵子表达抑制，细菌持续生长。随着葡萄糖的消耗，生长逐渐放缓。

（5）当环境中葡萄糖浓度很低而乳糖浓度很高时，阻遏蛋白会从操纵序列上解离，发生去阻遏，同时CAP-cAMP复合物形成并发挥转录增强作用，lac操纵子表达，细菌利用乳糖继续生长，直至平台期营养耗竭。

2、（2019年期末）在原核表达体系中利用DNA重组技术表达目的基因时，常用IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）作为基因表达诱导剂，请解释其工作原理。

（1）Lac阻遏物是一种具有4个相同亚基的四级结构蛋白，都有一个与诱导剂结合的位点。在没有乳糖存在时，Lac操纵子处于阻遏状态，阻遏蛋白与操纵基因O结合，阻碍RNA聚合酶与P序列结合，阻止了转录的路径，从而抑制转录启动。

（2）当有诱导剂存在时，诱导剂可与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白构象发生变化，导致阻遏物从操纵基因O上解离下来，RNA聚合酶不再受阻碍，启动子P开始转录。

（3）在这个操纵子体系中，真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖经过通透酶催化、转运进入细胞，再经原先存在于细胞中的少数β-半乳糖苷酶催化，转变为半乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白，使蛋白质的构象发生变化。

（4）IPTG为别乳糖类似物，是一种作用极强的诱导剂，不被细菌代谢而工作稳定，因此广泛应用。

第十七章 细胞信号转导的分子机制

1、（2021级期末）试述胰高血糖素升高血糖的机制，任举1例详述其调控的信号通路。

（1）胰岛素升高血糖的机制：

① 抑制糖原合酶而激活磷酸化酶，抑制肝糖原的合成、促进肝糖原的分解。

② 抑制磷酸果糖激酶-2、激活果糖二磷酸酶-2，减少F-2,6-BP的合成。由于后者是磷酸果糖激酶-1的最强别构激活剂和果糖二磷酸酶-1的别构抑制剂，从而抑制糖酵解、促进糖异生。

③ 抑制肝内丙酮酸激酶的活性，阻止磷酸烯醇式丙酮酸继续糖酵解；同时促进磷酸烯醇式丙酮酸的合成，使糖异生增强。

④ 激活脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，促进脂肪分解供能，以节约血糖。

（2）信号通路：

胰高血糖素作用于肝组织细胞上的G蛋白耦连受体后，促使G蛋白与GDP解离，从而激活G蛋白。活化的G蛋白激活腺苷酸环化酶（AC），使cAMP生成增加。cAMP能激活蛋白激酶A（PKA），催化无活性的磷酸化酶b激酶磷酸化为有活性的磷酸化酶b激酶。后者催化无活性的磷酸化酶b磷酸化为磷酸化酶，从而促进糖原的分解，提高血糖水平。

第十八章 血液的生物化学

第十九章 肝的生物化学

第二十章 维生素

第二十一章 钙、磷和微量元素

第二十二章 癌基因和抑癌基因

1、（2018级、2021级期末）请叙述pRB蛋白和p53蛋白调节细胞周期进程的作用原理。

（1）pRB蛋白的作用原理：

① RB蛋白的磷酸化状态及其与其他蛋白质结合的状态，和它的功能密切相关。RB蛋白的去磷酸化为其活性形式，能促进细胞分化，抑制细胞增殖。

② RB的磷酸化程度受细胞周期中增殖调控蛋白质的直接控制，这些蛋白质包括随着细胞周期不同时相的转换，其浓度也随之变化的细胞周期蛋白，以及受到这些蛋白质调节的蛋白激酶。这些蛋白激酶称为细胞周期蛋白依赖性激酶。

③ 细胞进入$G_1$期时RB处于低磷酸化状态，而低磷酸化状态的RB使细胞无法通过$G_1/S$检查点。只有在细胞增值信号通过$cyclin D1$的激酶CDK4的活化导致RB磷酸化后，高磷酸化的RB才允许细胞跨国$G_1/S$检查点。因此低磷酸化的RB在$G_1$期特异的磷酸化是细胞从$G_1$期进入$S$期的关键。

④低磷酸化RB对细胞周期的负调节作用是通过与转录因子$E2F-1$的结合而实现的。低磷酸化RB的口袋结构域能结合$E2F-1$并使之失活，S期必需的基因产物如二氢叶酸还原酶、胸苷激酶、DNA聚合酶α等的合成因而受限，细胞周期的进展受到抑制。而高磷酸化的RB不能与E2F-1结合，将导致这些基因的开放，促使细胞通过$G_1/S$关卡。

（2）p53蛋白的作用原理：

①p53蛋白具有转录因子活性，当细胞受到电离辐射或化学试剂等作用导致DNA损伤时，p53表达水平迅速升高，同时p53蛋白中包含的一些丝氨酸残基被磷酸化修饰而活化。

②活化的p53从细胞质移位到细胞核内，调控下游靶基因的转录从而发挥其生物学功能。例如，p53的靶基因之一p21可以阻止细胞通过$G_1/S$检查点，使其停滞于$G_1$期；另一靶基因GADD45的产物是DNA修复蛋白。这就使受损的细胞停止分裂、修复损伤，以维持基因组的稳定性。如果修复失败，p53蛋白就会通过激活一些靶基因例如BAX的转录从而启动细胞凋亡，组织有癌变倾向突变细胞的生成。

第二十三章 DNA重组和重组DNA技术

1、（2018级期末、2020级期末）在动物体内研究某种蛋白质的功能需要大量的重组蛋白，现将目的基因和载体进行重组，实验室只有氨苄青霉素和X-gal两种试剂，请问：

（1）这种情况下选用以上哪个质粒进行重组可以确保重组质粒筛选的阳性率较高？请说明理由。

（2）对于所选择的质粒能否继续表达出重组蛋白？如果可以，请解释具体的机制。

第二十四章 常用分子生物学技术的原理及其应用

1、（2021级期末）请叙述：

（1）什么是PCR？

（2）描述其反应体系成分、过程和原理。

（3）请列举三项以上的PCR衍生技术。

（1） PCR又称聚合酶链式反应，是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及中温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时的特点，可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究和基因诊断等应用。

（2）反应体系成分、过程和原理：

① 反应体系成分：模板DNA、特异引物、耐热性DNA聚合酶、dNTP、含有$Mg^{2+}$的缓冲液。

② 过程：

  1. 变性：将反应体系加热至95%，使模板DNA完全变性为单链，同时引物自身以及引物之间存在的局部双链也得以消除。
  2. 退火：将温度下降到适宜温度（一般较$T_m$低5℃），是引物与模板DNA结合；
  3. 延伸：将温度升至72℃，DNA聚合酶以dNTP为底物催化DNA的合成反应。
    上述三个步骤成为1个循环，新合成的DNA分子继续作为下一轮合成的模板，经多次循环（25~30次）后即可达到扩增DNA片段的目的。

③ 原理：在体外模拟体内DNA复制的过程。以待扩增的DNA分子作为模板，用两条寡核苷酸片段作为引物，分别在拟扩增片段的DNA两侧与模板DNA链互补结合，提供3’-OH末端，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸直至完成两条新链的合成。不断重复这一过程，即可使目的DNA片段扩增。

（3）PCR衍生技术：逆转录PCR、原位PCR、实时PCR、RDA技术、mRNA-DD等。

第二十五章 基因结构功能分析和疾病相关基因鉴定克隆

第二十六章 基因诊断和基因治疗

第二十七章 组学与系统生物医学

综合篇

1、（2017级期末）请写出人体主要物质代谢过程中至少4个循环，并阐述每个循环的生理意义。（循环只要求写出名称）

（1）三羧酸循环：

① 是三大营养物质分解产能的共同通路；
② 是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。

（2）乳酸循环：

① 避免损失乳酸，防止乳酸堆积引起酸中毒；
② 无氧呼吸生成乳糖在短时间内提供大量能量；
③ 乳糖的再利用，避免营养流失。

（3）柠檬酸-丙酮酸循环：为脂肪酸合成提供足够的乙酰CoA，在苹果酸→丙酮酸时产生少量的NADPH，为脂肪酸的合成等还原型的生化反应提供NADPH。

（4）丙氨酸-葡萄糖循环：肌肉与肝间氨的转运形式。使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运送至肝，肝也为肌肉提供了合成丙酮酸的葡萄糖

（5）甲硫氨酸循环：将其他来源的一碳单位转变为活性甲基。再经转甲基作用可生成多种含甲基的、具有重要生理活性的物质

（6）鸟氨酸循环：将体内蛋白质代谢产生的较高毒性的氨转化为低毒的尿素，进而排出体外

（7）嘌呤核苷酸循环：氨基酸在心肌和骨骼肌中脱氨基的途径

（8）胆汁酸的肠肝循环：使有限的胆汁酸库存循环利用

（9）胆素原的肠肝循环