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1.阐述基因概念和你对基因定义的诠释。答：基因这一概念在过去几年中有很大的变化，根据目前所掌握的知识，从分子生物学的角度，可以把基因定义为“能够表达出一个有功能的多肽链或功能RNA分子的核酸序列”。这里，“RNA分子”是指rRNA和tRNA。“核酸序列”主要指DNA，对于RNA病毒来说则指染色体RNA。这个定义较确切地表述了基因的本质和功能，已经被绝大多数学者所接受。基因(gene)是约翰逊在1909年提出来的。他用基因这一名词来表示遗传的独立单位,相当于孟德尔在豌豆试验中提出的遗传因子。这只是提出了遗传因子的符号,没有提出基因的物质概念。摩尔根对果蝇的研究结果表明,1条染色体上有很多基因,一些性状的遗传行为之所以不符合孟德尔的独立分配定律,就是因为代表这些性状的基因位于同一条染色体上,彼此连锁而不易分离。这样,代表特定性状的特定基因与某一条特定染色体上的特定位置联系起来。基因不再是抽象的符号,而是在染色体上占有一定空间的实体,从而赋予基因以物质的内涵。早期的基因概念是把基因作为决定性状的最小单位、突变的最小单位和重组的最小单位,后来,这种“三位一体”的概念不断受到新发现的挑战。1953年在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构以后,人们普遍认为基因是DNA的片段,确定了基因的化学本质。1957年,本泽尔以T4噬菌体为材料,在DNA分子水平上研究基因内部的精细结构,提出了顺反子概念。顺反子是1个遗传功能单位,1个顺反子决定1条多肽链，顺反子此时也就是基因的同义词。现代对基因的理解表现在如下方面：（1）操纵子从分子水平来看,基因就是DNA分子上的一个个片段,经过转录和翻译能合成1条完整的多肽链。可是近年来的研究,认为这个结论并不全面,因为有些基因,如rRNA和tRNA基因只有转录功能而没有翻译功能。另外,还有一类基因,其本身并不进行转录,但可以对邻近的结构基因的表达起控制作用,如启动基因和操纵基因。从功能上讲,能编码多肽链的基因称为结构基因;启动基因、操纵基因和编码阻遏蛋白、激活蛋白的调节基因属于调控基因。操纵基因与其控制下的一系列结构基因组成1个功能单位,称为操纵子。（2）移动基因移动基因指DNA能在有机体的染色体组内从1个地方跳到另一个地方,它们能从1个位点切除,然后插入同一或不同染色体上的另一个位置。基因的跳动能够产生突变和染色体重排,进而影响其他基因的表达。移动基因的发现动摇了基因在染色体上有一固定位置的传统观念。（3）断裂基因过去人们一直认为,基因的遗传密码子是连续不断地并列在一起,形成1条没有间隔的完整基因实体。但后来通过对真核蛋白质编码基因结构的分析发现,在它们的核苷酸序列中间插入有与编码无关的DNA间隔区,使1个基因分隔成不连续的若干区段。这种编码序列不连续的间断基因被称为断裂基因。断裂基因先转录为核内不均一RNA,然后经过删除和连接,除去无关的DNA间隔序列的转录物,便形成了成熟的mRNA分子。（4）假基因这是一种核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同,但却不能合成出功能蛋白质的失活基因。（5）重叠基因长期以来,在人们的观念中一直认为同一段DNA序列内,是不可能存在重叠的读码结构的。但是,随着DNA核苷酸序列测定技术的发展,人们已经在一些噬菌体和动物病毒中发现,不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的。也就是说,它们的核苷酸序列是彼此重叠的,这样的2个基因被称为重叠基因。它修正了关于各个基因的多核苷酸链是彼此分立、互不重叠的传统观念。（6）染色体外基因这类基因存在于染色体外，它们的传递不符合孟德尔的分离和自由组合定律。如线粒体基因、叶绿体基因等。它们的基因编码细胞其专一的蛋白质并自我复制。由此可见,随着生物科学的不断发展,人们对基因概念的理解也不断深入。在世界科学技术日新月异的今天,生物科学将会有更多新的突破性进展,基因的概念不可避免的将会被赋予新的内容。2.举例解释蛋白质二级结构、超二级结构（MOTIF）、三级结构、DOMAIN和四级结构。答：蛋白质的二级结构：指多肽链借助氢键排列成自己特有的规则结构。如，α螺旋。α螺旋是蛋白质中最常见，最典型含量最丰富的二级结构元件，可以稳定存在。α螺旋是一种重复性结构，螺旋中每个α碳的φ和ψ分别在-57.8度和-47度附近。α螺旋的φ和ψ角度位于允许的拉氏构象图最小能量区的中央。每圈螺旋占3.6个氨基酸残基，两个螺旋之间的螺距为0.54nm。每个残基绕轴旋转100度，沿轴上升0.15nm。残基的侧链伸向外侧且交错排列，使空间位阻达到最小。如果侧链不计在内，螺旋的直径约为0.5nm。相邻螺圈之间形成氢键，氢键的取向与螺旋轴基本平行。从N-末端出发，氢键是由每个肽基的C=O与其前面第三个肽基的N-H之间形成的。由氢键封闭的环是13元环，因此α螺旋也称之为3.613-螺旋。超二级结构：在蛋白质分子中特别是球状蛋白质分子中经常可以看到由若干相邻的二级结构元件（主要是α螺旋和β折叠片）组合在一起，彼此相互作用，形成种类不多的、有规则的二级结构组合或二级结构串，在多种蛋白质中充当三级结构的元件，被称之为超二级结构，折叠单位或者折叠花式。αα：这是一种α螺旋束，它经常是由两股平行或者反平行的右手螺旋段互相缠绕而成的左手卷曲螺旋。卷曲螺旋是纤维状蛋白和原肌球蛋白的主要结构元件。氨基酸序列分析表明，这些多肽链中存在七残基重复序列，由2个疏水残基，2个极性残基，3个电荷残基组成。这是卷曲螺旋的结构特征。在卷曲螺旋中一股α螺旋链的非极性边缘与另一股链的非极性边缘彼此啮合形成疏水核心。而电荷残基组成的极性边缘位于卷曲螺旋的外侧，与溶剂相互作用，以此稳定卷曲螺旋。三级结构：由二级结构元件（α螺旋、β折叠片、无规卷曲等）构建成的总三维结构，也包括一级结构中相距较远的肽段之间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系。由氨基酸的非极性侧链之间的疏水作用或是一些蛋白中的二硫键使三级结构保持稳定。全α-结构蛋白质：这类蛋白质是α螺旋占极大优势的蛋白质。全α-结构又可以分为几个亚类，其中最简单也是最大的亚类是反平行螺旋束。相邻螺旋之间以环相连，形成近似筒形的螺旋束，最常见的是四螺旋束，如蚯蚓血红蛋白和TMV外壳蛋白。这类螺旋束不少呈现轻微左手扭曲（+15度），螺旋疏水面朝向内部，亲水面朝向外部。活性部位的残基位于螺旋束的一段，由不同螺旋上的残基构成。结构域：分子量大于15000的蛋白质三级结构通常被分成几个清晰的区域，被称之为结构域。结构上，结构域就是一个多肽的紧密折叠区域。对于大的蛋白质来说，在X射线形成的晶体或是电子显微镜的成像照片中，我们都可很清楚地看到蛋白质的结构域。虽然这些独立区域是彼此分离不连续，且容易分辨，但是可以由多肽链的中介片段连接到一起。结构域通常由100-200个残基组成，里面包含了许多超二级结构的组合。通常结构域有一些特征：某种氨基酸残基特别丰富，富含pro，gly的结构域。序列保守性，SH3和Src的同源区。有特殊的超二级结构，如锌指结构。结构域又时又被称为功能域，据观察蛋白的活性部位位于一个很小的区域内。例如，一个特定的区域也许和酶催化活性(激酶结构域)或是结合能力（DNA结合域，膜结合域）有关。NAD依赖的脱氢酶：比如乳糖脱氢酶。这个酶有一个二核苷结合区域，底物结合域。磷酸果糖激酶的不同功能由不同的域完成。磷酸果糖激酶的一个亚单位由两个域组成，一个是活性位点，另一个是异构效应物位点，可以结合活化剂和抑制剂。四级结构：由三级结构形成的，同一单体的或者多种单体形成聚合体。组成单体的亚基表面之间有范德华力的作用。亚基之间可以接触，但不会相互贯穿。由两个或者两个以上亚基组成的蛋白质统称为寡聚蛋白质，多聚蛋白质。寡聚蛋白质包括许多很重要的酶和转运蛋白。仅由一个亚基组成因此无四级结构的蛋白质如核糖核酸酶被称为单体蛋白。多聚蛋白质可以是由单一类型的亚基组成，称为同多聚蛋白质。如肝乙醇脱氢酶，酵母己糖激酶等。或由几种不同类型的亚基组成，称为杂多聚蛋白质。如，血红蛋白，天冬氨酸转甲酰酶等。3.解释λ噬菌体DNA复制的基本过程，分步列出答：a、λ噬菌体含有线性的双链DNA基因组。每个DNA的末端是单链的并且有黏性。两个黏性末端可以连接在一起，形成cos位点，有12个碱基长。单噬菌体把基因注入细胞内以后，染色体由粘性末端连接形成环状分子。b、λ噬菌体以θ中间体的形式开始复制。复制的起始位点是o基因，其产物这对复制是必须的。基因O产物的功能与DnaA相类似。它在起始位点与重复序列结合并且开始解开双链。P基因的产物对复制也是必须的。P基因产物的功能和DnaC相类似，帮助DnaB结合解开的DNA链。然后，细菌复制复合体的其他成分与链结合，复制随后开始。这个复制模型复制后还能存在5-15分钟。c、15分钟后，λ噬菌体转变为滚环复制机制。当连环体合成后，它们必须变成线性分子，d、末端酶可以使连环体变成线性分子。末端酶有两个蛋白亚基，分别由λA、Nu1基因编码。A基因编码74kDa的蛋白质，Nu1基因编码21kDa的蛋白质的蛋白质。e、末端酶识别cos位点，并从cos位点切开，形成新的粘性末端。4.简述大肠杆菌DNA聚合酶III各亚基的功能。DNA聚合酶III由α,β,γ,δ,ε,θ,τ,δ',χ,ψ10种不同的亚基组成，含有锌原子。α，ε和θ三种亚基组成全酶的核心酶。α具有5'→3'方向合成DNA的催化活性，但无校对活性。ε具有3'→5'外切核酸酶的校对功能，起校对作用，提高聚合酶III复制DNA的保真性。θ使核心酶相互连接，起组装作用。τ促使DNA核心酶二聚化。与模板连接，具有ATP酶活性。β功能犹如夹子，两个β亚基形成环状结构夹住DNA分子并可向前滑动，使聚合酶在完成复制前不再脱离DNA，从而提高酶的持续合成能力。γ是一种依赖DNA的ATP酶，两个γ亚基和另外四个亚基δδ'χψ形成γ亚基复合物γ2δδ'χψ，其主要功能是帮助β亚基夹住DNA，故称为夹子器装置。5.阐明端粒结构与端粒酶的功能。答:端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构，由端粒DNA和端粒DNA特异性结合蛋白组成的核蛋白复合物。端粒结构：由连续的重复序列组成，大约1000个拷贝。不同种类的细胞的重复序列不同。在人中这个重复序列是TTAGGG,在模式生物纤毛虫中是TTGGGG。在酵母中是TG1-3/C1-3A。该重复序列通常一条链上富含G，另一条链上富含C，TG链比AC链更长，形成3'单链末端。端粒酶功能：端粒酶是一种很特殊的酶，包括蛋白和RNA两部分。端粒可以稳定染色体的末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5'在消除RNA引物后造成的空缺。端粒酶上的RNA分子上的序列可以和端粒上的重复结构互补。端粒酶RNA的功能是作为端粒串联重复序列拷贝合成的模板。通过滑动机制来合成重复序列。当一个重复序列合成后，酶在端粒上发生移动，到一个新位置后重新开始重复序列的合成。另一条链可能是通过后随链机制合成。端粒酶是一种RNA指导的DNA聚合酶，并且是一种逆转录酶。酶的蛋白部分可以帮助端粒酶的聚集。没有端粒酶细胞只能进行非常有限的分裂，染色体的末端在没有合成之前就被降解。与之相反的是，如果端粒酶出现在了不该出现的地方，可能会导致细胞的过度分裂。6.阐述原核生物DNA修复的BER（碱基切除）,NER（核苷酸切除）,DNA-Mismatchrepairsystem,NHEJ（非同源性末端接合修复）,SOSRepair,TLR机制。答：BER（碱基切除）：碱基被烷化或者脱氨后，被特殊的DNA糖基化酶从DNA上移除。首先由DNA糖基化酶家族在碱基上滑动来识别特异性的核苷酸。核苷酸的每一种修饰都有一种对应的DNA糖基化酶，可以把修饰核苷酸的碱基切除，在DNA上形成脱嘌呤或者是脱嘧啶位点。这些位点可以被AP内切酶所识别，然后切除主链上的核糖磷酸。切除后所形成的缺口能够被DNA聚合酶I和DNA链接酶修复。NER（核苷酸切除）：移除一段在DNA双螺旋中已经变异的核苷酸链。包括由嘧啶二聚体引起的变异。这项修复途径需要uvrABC编码的内切酶，uvrD编码的