14年生物學(xué)綜合考博真題和答案四川大學(xué)

1、一：必答題1. 在你的研究領(lǐng)域或你感興趣的領(lǐng)域中，請簡述你認(rèn)為的二個重大的科學(xué)突破和一個最有希望突破的科學(xué)問題，并說明其對生物科學(xué)研究的作用和影響。在此領(lǐng)域中，哪些科學(xué)問題你愿意以畢生精力去解決。2. 在你親自參加的研究課題中，請敘述一組令你特別興奮或標(biāo)志性的實驗（可簡圖幫助說明）包括：1. 實驗?zāi)康?. 實驗設(shè)計和手段3. 試驗中所遇到的具體問題和解決方法4. 實驗結(jié)果對該領(lǐng)域的貢獻5. 下一步實驗設(shè)計和想法二：選答三題1. 請闡述宏基因組學(xué)在微生物領(lǐng)域的研究策略與應(yīng)用 答： 宏基因組學(xué)（Metagenomics）又叫微生物環(huán)境基因組學(xué)、元基因組學(xué)。它通過直接從環(huán)境樣品中提取全部微生物的DN

2、A,構(gòu)建宏基因組文庫，利用基因組學(xué)的研究策略研究環(huán)境樣品所包含的全部微生物的遺傳組成及其群落功能。它是在微生物基因組學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種研究微生物多樣性、開發(fā)新的生理活性物質(zhì)（或獲得新基因）的新理念和新方法。其主要含義是：對特定環(huán)境中全部微生物的總DNA（也稱宏基因組）進行克隆，并通過構(gòu)建宏基因組文庫和篩選等手段獲得新的生理活性物質(zhì)；或者根據(jù)rDNA數(shù)據(jù)庫設(shè)計引物，通過系統(tǒng)學(xué)分析獲得該環(huán)境中微生物的遺傳多樣性和分子生態(tài)學(xué)信息。 策略是從特定環(huán)境中直接分離所有微生物DNA , 將大片段的DNA克隆到受體菌中表達 , 然后根據(jù)某些生物活性篩選有應(yīng)用價值的克隆。包括 兩個方面: 宏基因組文庫的構(gòu)

3、建 : 宏基因組文庫的構(gòu)建沿用了分子克隆的基本原理和技術(shù)方法 , 并根據(jù)具體環(huán)境樣品的特點和建庫目的采用了一些特殊的步驟和對策。一般包括樣品總D N A 的提取、與載體連接 和在宿主細胞建立中克隆 宏基因組文庫的篩選: 根據(jù)其研究目的,宏基因組文庫篩選通常有功能篩選和序列篩選兩種方法。宏基因組學(xué)在基礎(chǔ)微生物學(xué)研究中的應(yīng)用 1.發(fā)現(xiàn)新基因 由于自然界中大多數(shù)微生物物種及其生物量是未知的 , 其中存在大量不可培養(yǎng)的微生物。通過構(gòu)建宏基因組文庫 , 而且從中鑒定出的大多數(shù)基因?qū)⒍际切碌幕颉?即使是對一個相對較小的宏基因組文庫進行篩選 , 所獲得的序列與已公布的數(shù)據(jù)庫中的序列的相似性也很低 。 如利

4、用宏基因組文庫 , 已發(fā)現(xiàn)的新基因主要有 :生物催化劑基因 、抗生素抗性基因以及編碼轉(zhuǎn)運蛋白基因等 。2.開發(fā)新的微生物活性物質(zhì) 在地球各種環(huán)境中,多達99%的微生物因為不能培養(yǎng)而無法了解。宏基因組學(xué)則為新微生物活性物質(zhì)的開發(fā)提供了新思路。目前通過采用土壤、海水、海洋浮游生物、海綿、甲蟲、人唾液等環(huán)境樣品,成功構(gòu)建了宏基因組文庫,篩選到多種新的活性物質(zhì)如各種酶類及一些次生代謝產(chǎn)物等,將宏基因組文庫篩選和基因改組等基因工程技術(shù)結(jié)合起來 , 在開發(fā)新的微生物活性物質(zhì)方面具有巨大潛力。3.研究微生物群落結(jié)構(gòu)及其功能 宏基因組學(xué)為認(rèn)識由可培養(yǎng)和不可培養(yǎng)微生物所構(gòu)成的復(fù)雜生境及其功能提供了可能,且必將在

5、研究生物多樣性中發(fā)揮重要作用。運用宏基因組技術(shù)對海洋病毒已有較深入的研究,為探尋復(fù)雜微生物群落中的感應(yīng)信號分子及其基因調(diào)節(jié)機制,探知微生物物種在群落中的功能打下基礎(chǔ)！宏基因組是指某一特定生境中全部微生物遺傳物質(zhì)的總和,包括可培養(yǎng)的和尚不能培養(yǎng)的微生物基因組。在微生物領(lǐng)域研究策略：宏基因組學(xué)以基因組技術(shù)為基礎(chǔ)，基本程序包括：環(huán)境樣品中宏基因組的提?。粚?DNA 克隆到載體中；載體轉(zhuǎn)化宿主細菌建立環(huán)境基因組文庫；環(huán)境基因組文庫分析和篩選。近年來， 隨著新一代高通量、低成本測序儀的問世，宏基因組的研究可對特定生境中的基因組片段直接進行測序而不用構(gòu)建文庫，從而避免了在文庫構(gòu)建過程中利用細菌 對樣品進行

6、克隆以及克隆中引起的偏差，簡化了宏基因組研究的基本操作，提高了測序效率，極大地促進了宏基因組學(xué)發(fā)展。應(yīng)用：醫(yī)學(xué)的應(yīng)用人體微生物群落 結(jié)構(gòu)和功能的研究 1.宏基因組學(xué)可以對處于疾病狀態(tài)下的人體微生境進行研究 , 比較分析正常和疾病狀態(tài)下、疾病不同進程中人體微生物群落的結(jié)構(gòu)和功 能變化。2.宏基因組學(xué)還可以對處于疾病狀態(tài)下的人體微生境進行研究，比較分析正常和疾病狀態(tài)下、 疾病不同進程中人體微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能變化。3. 新基因、新活性物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。1 宏基因組學(xué)在農(nóng)業(yè)微生物研究中的應(yīng)用 近年來發(fā)展起來的宏基因組學(xué)利用分子生物學(xué)的研究方法繞過培養(yǎng)方法來研究微生物的多樣性及功能 , 為土壤微生物研究開

7、辟了新的道路 。 土壤中多數(shù)微生物不可培養(yǎng) , 這限制了微生物資源的開發(fā)利用 。 宏基因組學(xué)方法在開發(fā)和利用不可培養(yǎng)微生物資源方面有巨大潛力 , 可以將其運用到土壤微生物學(xué)研究中 , 也可以用于改造土壤 、 提供有機肥料和改進糧食品種等領(lǐng)域 。 隨著微生物宏基因組研究的不斷深入 , 宏基因組技術(shù)也在土壤 、 海水微生物等 研究領(lǐng)域中成 功應(yīng)用, 預(yù)示著在不久的將來 , 宏基因組技術(shù)必將會在更廣泛的關(guān)鍵領(lǐng)域取得重大突破 。2 基因組文庫構(gòu)建DNA 提取，獲得高質(zhì)量的總 DNA 是宏基因組文庫構(gòu)建的關(guān)鍵因素之一，DNA 提取方法主要有 2 種：一種是直接裂解法，直接裂解環(huán)境樣品中的微生物細胞進行

8、DNA 抽提另一種是間接裂解法，即先采用差速離心等物理手段，將微生物細胞從環(huán)境樣品中分離出來，再用較溫和的方法來對 DNA 進行抽提3 宏基因組文庫的篩選，目前用于宏基因組文庫的篩選方法主要有功能篩選法 ，序列篩選法，化合物結(jié)構(gòu)篩選法和底物誘導(dǎo)基因表達篩選法 4 種4 宏基因組學(xué)應(yīng)用研究隨著近年來研究的深入，宏基因組學(xué)研究已滲透到各個研究領(lǐng)域，包括食品科學(xué) 微生物活性篩選新基因挖掘醫(yī)藥領(lǐng)域替代能源環(huán)境修復(fù)生物降解農(nóng)業(yè)生物防御海洋土壤熱泉人體口腔及胃腸道等各方面顯示了重要的價值因研究涉及領(lǐng)域較多，僅例舉在食品和微生物活性物質(zhì)篩選基因組學(xué)進行介紹2. 請闡述如何利用微生物生產(chǎn)生物柴油，以及微生物生

9、產(chǎn)生物柴油的優(yōu)點和可能存在的問題？答：構(gòu)建一種能夠合成生物柴油的重組微生物，通過改造該微生物體內(nèi)代謝途徑或表達外源 基因，在細胞內(nèi)同時合成制備生物柴油的原料油脂、乙醇和催化劑(脂肪酶)，這樣在微生物 細胞內(nèi)即可催化油脂和乙醇合成生物柴油，實現(xiàn)利用微生物自身生命活動直接合成生物柴油 的目的。優(yōu)點：1.可以避免燃料與食物之間的競爭，降低生產(chǎn)成本;2.采用微生物油脂作為原 料，具有繁殖速度快、生產(chǎn)周期短、所需勞動力少且同時不受場地、季節(jié)和氣候變化影響等 優(yōu)勢。缺點：1.雖然構(gòu)建的基因工程菌能夠產(chǎn)長鏈或中鏈生物柴油，但是產(chǎn)量不高3. 請闡述引種與生物入侵的關(guān)系及其現(xiàn)實指導(dǎo)意義。闡述引種與生物入侵的關(guān)系

10、:某一生物由原生地經(jīng)過自然或人為途徑進入某一適宜其生存和繁衍的地區(qū)，種群數(shù)量不斷增加分布區(qū)域穩(wěn)步擴展，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成損害或生態(tài)災(zāi)難的過程，就稱為生物入侵。近些年來，隨著旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展和交通工具的更新，以及人類出于各種目的而越來越多的引種，許許多多的物種跨越了曾經(jīng)難以逾越的地理屏障如高山、海洋、沙漠等，不斷擴大其分布區(qū)域，對本地原有物種構(gòu)成威脅，損害了生物多樣性，并且造成了一定的經(jīng)濟損失，漸漸成為了世界范圍的經(jīng)濟問題和環(huán)境問題人類現(xiàn)在所面對的生物入侵難題在很大程度上來說是人類自己有意識引入外來種不恰當(dāng)?shù)膼汗?，在我國目前已知的外來有害植物里，超過一半以上的物種是由人類有意識引入造成的。

11、其實，有意識地引入外來生物恰當(dāng)?shù)脑捠怯幸欢ê锰幍?，張騫通西域時便從西域地區(qū)引入了很多新的農(nóng)作物及水果，對我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展也起了不小的作用。引種是改進品種、發(fā)展生產(chǎn)的重要措施和手段中國社會的進一步開放, 促進了外來物種的大量引入,特別是我國加入WTO、西部開發(fā)中的退耕還林( 還草) , 以及城市綠化出現(xiàn)了新的引種高潮。但引入外來物種時也必須慎重，可能你只是看到了它的有利方面，卻忽視了它的不利方面。幾乎每種有意識引入的外來物種都是因為人們看到有利之處，卻忽視其不好的方面而造成的。例如，19世紀(jì)的澳洲本來是沒有兔子的，后來英國人引入了24只兔子，出于狩獵目的，放生了13只，由于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)中沒有兔子的

12、天敵，以至于現(xiàn)在其種群已達到數(shù)億只之巨，曾一度造成了嚴(yán)重的生態(tài)危機；空心蓮子草作為牧草和飼料被引入而造成入侵；原產(chǎn)于委內(nèi)瑞拉的風(fēng)眼蓮，俗稱水葫蘆，由于其外觀美麗，被各國引入后，也造成了不小的生態(tài)危機，其滋生蔓延甚至阻塞河道，每年用于清理河道的費用就是很大的一筆投入；美洲商陸作為藥用植物引進而入侵，互米花草作為環(huán)境植物被引入而實現(xiàn)入侵。此外，植物園逃逸、人造物種放生、動物野化等也會造成生物入侵，如圓葉牽牛等，又如1513 年,山羊被引入大西洋中部的圣赫勒拿島之后,很快成為半野生狀態(tài),導(dǎo)致島上的植物區(qū)系的完全改變和至少7種植物的滅絕；我國西沙群島上野化的牛大量繁殖,達200頭以上,它們大量啃噬植被

13、,破壞海鳥棲息地;而野化的貓、狗等直接捕食落地的鳥類,致使島上紅腳鰹鳥、小軍艦鳥種群迅速減少。這些例子都警示人們在引進新物種時必須用審慎的態(tài)度去對待，仔細衡量其利弊?，F(xiàn)實指導(dǎo)意義:一、生物入侵的概念及危害生物入侵是指某一生物由原生地經(jīng)過自然或人為途徑進入某一適宜其生存和繁衍的地區(qū)由于失去了制衡獲得了廣闊的生存空間生長迅速，占據(jù)湖泊、陸地、森林，而原地區(qū)的物種則紛紛凋零甚至滅絕的過程。破壞生態(tài)系統(tǒng)和損害人類健康。 外來有害生物侵入適宜生長的新區(qū)后，其種群會迅速繁殖，并逐漸發(fā)展成為當(dāng)?shù)匦碌摹皟?yōu)勢種”，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全，具體而言其危害主要有以下幾項第一、生物入侵造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，危害經(jīng)濟的發(fā)

14、展。第二、生物入侵造成嚴(yán)重的生物污染，破壞生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。比如，原產(chǎn)南美洲的水葫蘆現(xiàn)已遍布華北、華東、華中、華南的河湖水塘，瘋長成災(zāi)，嚴(yán)重破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致大量水生動植物的死亡。更可怕的是許多入侵物種，在新的環(huán)境中可能出現(xiàn)基因突變，造成嚴(yán)重的生物污染。第三、生物入侵直接威脅到人類的健康與安全。如紫莖澤蘭的莖葉可引起人的手腳皮膚發(fā)炎，豚草所產(chǎn)生的花粉是引起人類花粉過敏癥的主要病原因，可導(dǎo)致“枯草熱”癥。源于東亞的“荷蘭榆樹病”曾入侵歐洲，并于兩次引起大多數(shù)歐洲國家的榆樹死亡。瘋牛病、口蹄疫、鼠疫、禽流感等病毒嚴(yán)重威脅人類的健康和安全。第四、影響遺傳多樣性。每一種物種的遺傳基

15、因都不同，外來生物入侵會導(dǎo)致被侵入地的原有物種的遺傳基因變異，使得侵入的生物的遺傳基因變異，同時外來物種中的動植物與本地種雜交，也會改變當(dāng)?shù)氐倪z傳多樣性與完整性。第五、生物入侵導(dǎo)致生物多樣性的喪失。在外來生物入侵時還有可能是原有物種面臨種族滅絕的危險。入侵物種破壞了復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，降低了生物多樣性， 使瀕危動植物受到侵害，參加第五屆生物多樣化公約締約國大會的專家們警告說，外來物種給生物多樣化造成的破壞，其嚴(yán)重程度僅次于生物生存環(huán)境的縮小和喪失。二、引種的概念、目的及引種不當(dāng)造成的危害引種的概念有狹義和廣義之分，廣義的引種，是指把外地或國外的新作物、新品種或品系，以及研究用的遺傳材料引入當(dāng)?shù)?。狹

16、義的引種是指生產(chǎn)性引種，即引入能供生產(chǎn)上推廣栽培的優(yōu)良品種。引種的簡便易行且見效快。同時具有較強的經(jīng)濟利益和生態(tài)效益。是解決生產(chǎn)者、消費者對品種需求的好方法；可增加我國的種質(zhì)資源種類，為新品種培育奠定物質(zhì)基礎(chǔ)；是作物育種的有效途徑；擴大栽培區(qū)域，建立穩(wěn)定的生產(chǎn)基地；野生變家種，保護瀕危作物。保持生物多樣性和生態(tài)平衡。可以使人們的生活變得豐富多彩，如引進一些物種，用于觀賞、藥用等。如，澳大利亞的昆士蘭州從美國引進兩種仙人掌，作為牧場四周的綠籬柵，幾顆仙人掌沒過多久就成了一片“帶刺從林”十年時間吞沒了幾千公頃牧場。而后科學(xué)家們進行科學(xué)的觀察研究，發(fā)現(xiàn)昆蟲是仙人掌的天敵，于是就從南美洲的阿根廷引進了

17、夜蝴蝶，夜蝴蝶在哪里迅速繁殖，掃蕩這仙人掌世界，使得被仙人掌吞沒的土地又重新成了農(nóng)耕地和牧場。引種簡單易行，但是引種不當(dāng)如盲目引種就會造成嚴(yán)重的危害。如果盲目引種也會帶來生物入侵。生物入侵的危害是不可小覷的。三、正確處理引種與生物入侵的關(guān)系，促進生態(tài)平衡生物入侵主要通過自然和人為兩種途徑進入入侵地。其中人為途徑中又有無意識傳入和有意引入。在有意識的引種之時如果未考慮到引種的規(guī)范化及注意事項就會造成外來生物入侵。外來生物入侵的一個重要原因就是因為盲目引種造成的。正確的科學(xué)的引種可以加快經(jīng)濟的發(fā)展，促進物種多樣性，保護生態(tài)安全。但是盲目的引種會就會造成生物入侵。在遭受了生物入侵的地方可以有多種措施

18、來防治生物入侵。比如：化學(xué)防治，采用藥品等方式，但這種方法會威脅到人體健康及生態(tài)環(huán)境。機械防治，如人工的去減少入侵物種的數(shù)量，但是有些生物用機械防治的方法是沒有用的，而且防治成本高，浪費大量的人力、物力。生物防治，通過引種等一系列的安全生態(tài)的防治方法。無論是從生態(tài)角度還是經(jīng)濟角度，生物防治被認(rèn)為是繼化學(xué)防治和機 械防治之后最有吸引力的方法?，F(xiàn)在我國泛濫的水葫蘆，生物學(xué)家也找到了一種水葫蘆的天敵象甲。專家在實驗室中發(fā)現(xiàn)：被放置了象甲的水蘆，植株明顯變小、葉子變小、莖干變細、分支減少，水葫蘆的整個生長過程受到抑制。從而可以說明用引種的方式可以防治生物入侵，同時在引種的同時也有可能造成生物入侵，兩者

19、之間緊密聯(lián)系著，密不可分。貓爪藤，可以入藥，可用于治療關(guān)節(jié)炎、濕疹、哮喘，甚至是癌癥等。以當(dāng)我們在引進物種的時候，一定要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，對所引物種進行全面的分析尤其是起生存環(huán)境，并對所引進地的生態(tài)環(huán)境進行分析，以免造成生物入侵。在已有生物入侵的地方，可以通過科學(xué)的、合理的引種來防治生物入侵，達到生態(tài)平衡和保持生態(tài)安全。在處理引種與生物入侵的關(guān)系上，我們需要以科學(xué)態(tài)度對待，在引種前, 對引種對象要進行申報, 有關(guān)部門要組織專家對其進行評估和預(yù)測；在引種過程中, 對引種材料進行科學(xué)而嚴(yán)格的檢疫, 避免無意間帶入有害生物；引入后要對引種材料先進行觀測，觀測引進植物當(dāng)前的生態(tài)學(xué)表現(xiàn)、預(yù)測將來可能出現(xiàn)

20、的各種變化，只有當(dāng)確定不會引發(fā)生態(tài)災(zāi)害后才能應(yīng)用和推廣。在正確處理引種與生物入侵的關(guān)系上，公民素質(zhì)是一大要點，當(dāng)公民責(zé)任心和素質(zhì)都提高了，對引種和生物入侵有了一定的認(rèn)識和了解后，生物入侵才能從根源上被防治，也只有這樣才能真正阻止生物入侵的腳步。4. 對于轉(zhuǎn)基因爭論談?wù)勀愕目捶ɑ蚋形颉４穑簡渭儚募夹g(shù)理論上來看，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是安全的。轉(zhuǎn)基因的基本原理與常規(guī)雜交育種有相似之處。即雜交是將整條的基因鏈 (染色體) 轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)基因是選取最有用的一小段基因轉(zhuǎn)移。因此，轉(zhuǎn)基因比雜交具有更高的選擇性。無論是雜交育種，還是后來發(fā)明的細胞質(zhì)融合技術(shù)、誘變育種技術(shù)，都是通過改變生物體的遺傳物質(zhì)，培育出新的后代，然后從

21、中篩選出具有最優(yōu)性狀的新品種。傳統(tǒng)育種過程其實是相當(dāng)盲目的，育種學(xué)家們并不知道什么新的基因被引入給了植物新品種，因此需要經(jīng)過長時間、反復(fù)的實驗才能最終得到他們想要的雜交新品種。 而現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)相比，則打破了動物、微生物、植物等不同物種間的界限。但不同物種的DNA分子的化學(xué)性質(zhì)其實都是一樣的，轉(zhuǎn)基因的DNA分子與普通食物和飼料中的 DNA分子并沒有本質(zhì)的區(qū)別，所以現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因技術(shù)所創(chuàng)造的新品種并不會違背自然規(guī)律。從技術(shù)層面上來說，轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)是傳統(tǒng)育種方法的發(fā)展和完善，相比之下，現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因技術(shù)則更為精確和可控。傳統(tǒng)的育種技術(shù)會同時改變受體植株的許多基因，在實驗過程中我們根本無法控

22、制某個基因不應(yīng)該在哪里、某個基因應(yīng)該在哪里、基因應(yīng)如何表達和表達效果如何。而現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因技術(shù)則可以準(zhǔn)確地控制基因的排列、基因的表達和表達效果。事實是，同樣是基因的轉(zhuǎn)換，同樣是人為的選擇，我們卻并不擔(dān)心傳統(tǒng)雜交育種技術(shù) 會造成危害。 轉(zhuǎn)基因作物能更好地抗病蟲害、抗干旱、抗寒冷、抗鹽堿、抗除草劑、提高 產(chǎn)量，營養(yǎng)成分高。目前被批準(zhǔn)大規(guī)模種植的轉(zhuǎn)基因作物主要是抗除草劑和抗蟲害的品種。轉(zhuǎn)入抗蟲害基因的作物會制造一種毒性蛋白，能殺死某些特定的害蟲，但對其他生物無毒。相比于同類非轉(zhuǎn)基因作物，抗蟲害的轉(zhuǎn)基因作物它們能不用、少用或僅需使用低濃度、低毒害的農(nóng)藥，因而減少或消除農(nóng)藥對食品的污染。目前所有的關(guān)于轉(zhuǎn)基因

23、食品安全性的數(shù)據(jù)都是從實驗室里得來的，人畢竟不同于小白鼠，轉(zhuǎn)基因食品對人體的安全性，目前尚缺乏時間的說明。而人對于雜交作物的信任，實際上源于幾百年來時間的驗證。但目前，基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)給社會和人類的現(xiàn)在及未來帶來的及可預(yù)期的益處，十分顯著的知識價值、經(jīng)濟價值 和社會價值，我們應(yīng)該本著科學(xué)的態(tài)度看待轉(zhuǎn)基因食品。美國人已食用 10 余年的轉(zhuǎn)基因食品，盡管目前在世界范圍內(nèi)對轉(zhuǎn)基因食品的安全性有很多爭議，但這不影響轉(zhuǎn)基因食品的迅速發(fā)展，人類不能因噎廢食。當(dāng)然，從純技術(shù)方面來說，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是中性的，對人體不存在利弊問題，但是轉(zhuǎn)基因食品可能存在潛在的危險，所以要把轉(zhuǎn)基因食品的安全問題放到一個重要的位置。因此

24、，要進一步加強和完善對轉(zhuǎn)基因食品的監(jiān)管和立法管理，使轉(zhuǎn)基因食品很好地服務(wù)于人類。一味質(zhì)疑轉(zhuǎn)基因作物的安全性或是強調(diào)轉(zhuǎn)基因食品不可阻擋的趨勢都有失 偏頗，我們既不應(yīng)該視轉(zhuǎn)基因作物如洪水猛獸，我們更不應(yīng)該忽略這背后的努力 反復(fù)試驗和論證、信息公開、公共論戰(zhàn)、政治程序、嚴(yán)格監(jiān)管等。5. 細胞毒性T淋巴細胞通過分泌Fasl誘導(dǎo)靶細胞發(fā)生凋亡是人體清除癌變。重要途徑之一。通過對35位原發(fā)肺癌和結(jié)腸癌患者的檢查發(fā)現(xiàn)，有一半患者體內(nèi)過量表達了一種能與Fasl結(jié)合的分泌蛋白。你認(rèn)為這種過量表達的分泌蛋白是如何保護癌細胞逃脫細胞凋亡的命運。6. 2013年的若貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的內(nèi)容是細胞蛋白質(zhì)分選的膜泡運輸調(diào)

25、節(jié)機制。請回答細胞內(nèi)蛋白質(zhì)分選的主要路徑有哪些？7. 植物激素在調(diào)節(jié)生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用，舉例一種激素，詳細闡明其生理功能及其作用機制。答：植物激素是植物本身所產(chǎn)生的對代謝進行調(diào)節(jié)的特殊而微量的代謝物質(zhì)。在植物中發(fā)現(xiàn)的激素不少，明確在植物體內(nèi)普遍存在的有五類：生長素、赤雷素、細胞分裂素、乙烯和脫落酸。新的天然激素還在不斷的發(fā)現(xiàn)。此外，在模擬滅然激素的基礎(chǔ)上，人工會成了許多化學(xué)物質(zhì)，它們在植物體內(nèi)本一定存征，但也具有調(diào)節(jié)植物生長發(fā)有的作用，統(tǒng)稱為人工合成植物激素或稱為植物生長調(diào)節(jié)劑，如增產(chǎn)靈、石油助長劑、乙烯列、矮壯素等。 生長素是植物佟內(nèi)產(chǎn)生的一種能促進生長的化學(xué)物質(zhì)在高等植物中普遍存

26、在的一種業(yè)長素就是四噪乙酸。它在植物體內(nèi)一般分布征植株的動嫩部分，t11名的尖端、芽和根的4：長點、幼嫩種子。干種子的生長素含量較少，但征萌發(fā)后就大量增加。所以，JH生長素類物質(zhì)處理種子或塊莖，有促進發(fā)芽的效果。植物對小長素的反應(yīng)規(guī)律一般是低濃度促進生良，高濃度有抑制生長的作用。低濃度的生氏親對假!內(nèi)的作用主要是促進細胞仰長，許多生長現(xiàn)象都受它支例如，植物被風(fēng)劉例在地時，莖往往會宜倉起來，這是受生長素影響的結(jié)果。當(dāng)莖躺在地面1：時，莖內(nèi)生長素在重力影響下較多地集巾到接近地面的一側(cè)，促進靠近地面的部分細胞生長，使莖向上彎曲，這便是莖的負(fù)向地性。小長素有刺激果實膨大和防止花、果脫落的作用。受精前，

27、子房內(nèi)很難測出生長素，花粉內(nèi)生長素的含量也很少，一旦受精后，子房內(nèi)生長素大大增加，刺激于房迅速膨大。因此，在植物開花期班川牛良親類藥劑，有促進受精的效應(yīng)，能加快果實生長或產(chǎn)生天籽果實。 乍長素還可以促進扦括枝條的基部生根，以及促進花芽的形成和防止脫落等作州c 出十對天然生長素化學(xué)結(jié)構(gòu)的了解，以后又經(jīng)化學(xué)合成f結(jié)構(gòu)相近的物質(zhì)，如p5I哄1“酸、結(jié)乙酸等，都與生良素毛4K似的效果。 赤富素是引起水稻惡苗病的一種赤霉菌分泌的物質(zhì)，在高等植物體內(nèi)也普通存在。它忌·類化合物的總稱。到目前為止已發(fā)現(xiàn)有51種，其小43種存在于高等植物中。最常見的是冰雷酸(簡稱GA3)。 在高等植物中所與的組織、器

28、官都含有赤雷素，但并不是植物體的所有部位都能合成赤霉素。通常認(rèn)為植物體合成赤雷素的部位一般是幼芽、幼根、末成熟種子、胚等功嫩組織。它在植物體內(nèi)的運輸，通過木質(zhì)部向亡運輸以及通過韌皮部向下運輸，它和生長素運輸不同，是沒有極性的。 赤雷素的生理作用是多方面的。 1打破休眠、促進萌發(fā) 赤雷素是打破休眠的特效藥。在種子內(nèi)它能誘導(dǎo)多種水解酶的合成或增加其活性，促化肥藏蛋白質(zhì)水解，以及促進色氨酸轉(zhuǎn)化為生長素。它的作用濃度很低，在2xlo”，克分子gL時就能促進大麥胚乳內(nèi)的淀粉水解，故用低濃度的赤雷素可以打破馬鈴薯塊莖的休眠，用于馬鈴薯的二李栽培。 另外，赤雷素還可以促進種子或果樹休眠芽的萌發(fā)。 2促進伸長

29、生長 赤霉素有顯著地促進莖葉伸長的效應(yīng)，比生長素的作用更加突t9。可用于葉菜類的生產(chǎn)中。例如用50一100ppm赤霉素處理芹菜，植株高度增加，莖稈也增粗，產(chǎn)量可增加50。 赤雷素對矮生植物的伸良效果特別明顯，矮生玉米經(jīng)處理后棟高和正常玉米的株高相同。 3促進抽苔和開花 某些二年生植物如甜菜、甘藍、蘿r等，要求長日照和低溫才能抽昔開花，當(dāng)外界條件不具備時，就處在蓮座狀態(tài)不開花，施用辦雷素可以代替良日照和低溫在短日照的條件下開花。赤霉素處理還可使另一些長日植物(如天仙子、金光菊等)在短日陽條件下開花，但對執(zhí)日照植物(如大豆、煙草等)就沒有誘導(dǎo)開花的作用。 赤霉素可以促進結(jié)無籽的果實，如用在葡萄的生

30、產(chǎn)4P，有促進果實增大、無核以及糖分增多的效果。 赤雷素對黃肚的雌蛀分化也有影響，瓜類植物雖是雌戰(zhàn)異花，促其花照簇在開始分化的初期卻且雌雄不分的，赤霉出與屹長素4；同，生長素能促進雌花的分懶隨赤雹素促進雄花的分化。 細胞分型素是對綱胞分別有特殊作用的一種物質(zhì)，它是幾種相近的物質(zhì)的統(tǒng)稱，把具有和激動素扣司生理活性的所；5天然的和人工會戍的化合物都叫做細胞分裂素。最初發(fā)現(xiàn)的“種細胞分裂素是青色精液內(nèi)的DNA的降解產(chǎn)物，稱為激動素。后來才從未成熟的玉米種子內(nèi)分離出天然的細胞分裂棠一玉米素。它的作Jn效率比激動素大100倍。 天然細胞分裂素在高等植物個普遍存征，特別是進行著細胞分裂的器官(莖尖、根尖、

31、術(shù)成熟的種子、蔭發(fā)的種子和屹長者的果實等)。 細胞分裂素的生理作用，主要是促進細胞分裂，也可以使細胞體積加：尺，但和生江案1i同的是它的作用主要是使細胞擴大而不是伸長。 細胞分裂素還有防袁與保綠的作用，離體的D子會逐漸衰老，外觀L表現(xiàn)出葉綠素破壞，時侖出綠變黃，細胞分裂素可以延遲離體葉子展老。共原因是細胞分裂素可以促進蛋白質(zhì)的合成，問時還抑制核酸ii資白質(zhì)的水解酗的活性，使細胞內(nèi)的核酸川蛋白質(zhì)含量維持征定的水平，防止葉綠體解體；出此，細胞分裂素又名“防衰素”。另一個原因是細胞分裂親不僅阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)問外流動，而是可以使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)向8. 試述植物抗病的生理及分子生物學(xué)基礎(chǔ)9. 物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的基

32、本功能之一，簡述碳循環(huán)過程，并闡述。其與全球化氣候變化有什么重要的聯(lián)系，以及提倡低碳的重要意義。10. 為進一步協(xié)調(diào)我國河流水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系，目前。電開發(fā)的指導(dǎo)思想確定為：生態(tài)優(yōu)先，統(tǒng)籌考慮，適度開發(fā)，保底線的方針。談?wù)勀銓Υ说恼J(rèn)識。11. 比較原核與真核細胞基因表達及調(diào)控在那些水平上存在差異。答：一.轉(zhuǎn)錄1.RNA聚合酶原核生物的RNA聚合酶是一種多聚體蛋白質(zhì)（ 2 ' ）；真 核生物的RNA聚合酶有三種（RNA聚合酶、），分別轉(zhuǎn)錄不同種類的RNA。2.轉(zhuǎn) 錄過程原核生物的轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄全過程均需RNA聚合酶催化。起始過程需核心酶，由 亞基辨認(rèn)起始點，被辨認(rèn)的 DNA 區(qū)段

33、是-35 區(qū)。在這一區(qū)段酶與模板的結(jié)合松弛，酶移 向-10 區(qū)并跨入轉(zhuǎn)錄起始點。延長過程的核苷酸聚合僅需核心酶催化。終止分依賴 因 子的和不依賴 因子的轉(zhuǎn)錄終止。a.依賴 因子的轉(zhuǎn)錄終止：結(jié)合后 因子和 RNA 聚合酶 都可發(fā)生構(gòu)象變化，從而使RNA聚合酶停頓，解螺旋酶的活性使DNA/RNA雜環(huán)雙鏈拆離， 利于產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放。b.不依賴 因子的轉(zhuǎn)錄終止：DNA 模板上靠近終止出有些 特殊堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3'-末端， 常發(fā)現(xiàn)有多個連續(xù)的U。連續(xù)的 U區(qū)5'-端上游的一級結(jié)構(gòu)可形成莖環(huán)或發(fā)卡形式的二級結(jié) 構(gòu)。真核生物的轉(zhuǎn)

34、錄過程轉(zhuǎn)錄起始前的-25bp 區(qū)段多有典型的 TATA 序列，稱為 TATA box，通常認(rèn)為這就是啟動子的核心序列。此外 DNA 分子上還具有其他可影響轉(zhuǎn)錄的順式 作用元件，以及能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段的蛋白質(zhì)反式作用因子，其中直 接或間接結(jié)合RNA聚合酶的為轉(zhuǎn)錄因子。真核生物RNA聚合酶不與DNA分子直接結(jié)合， 而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。真核生物的轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似。真核生物 mRNA 有 polyA 尾巴結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)錄后才加進去的。轉(zhuǎn)錄不是在 polyA 位置上終止，而是超 過數(shù)百甚至上千核苷酸后才停頓。 二.翻譯1.原核生物與真核生物核蛋白體的組成不同 2 真核生物肽

35、鏈合成起始過程與原核生 物相似但更復(fù)雜。真核生物有不同的翻譯起始成分，起始因子種類更多，起始甲硫氨酸不需 甲基化等。成熟的真核mRNA有5'帽子和3'polyA尾結(jié)構(gòu)。3.真核生物肽鏈合成的延長過程 與原核生物基本相似，只是有不同的反應(yīng)體系和延長因子。4.真核生物的翻譯終止過程與原 核生物相似。 三.表達調(diào)控原核基因表達調(diào)控與真核存在很多共同之處。但因原核生物沒有細胞核，亞細 胞結(jié)構(gòu)及其基因組結(jié)構(gòu)要比真核簡單得多。1.原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)特點 因子識別特異啟動 序列，不同的 因子決定特異基因的轉(zhuǎn)錄激活，決定mRNA,rRNA 和tRNA基因的轉(zhuǎn)錄。 除個別基因外，原核生物絕大多數(shù)基

36、因按功能相關(guān)性成簇的串聯(lián)、密集于染色體上，共同組 成一個轉(zhuǎn)錄單位操縱子。一個操縱子只含一個啟動序列及數(shù)個可轉(zhuǎn)錄的編碼基因。2. 真核細胞結(jié)構(gòu)及基因組結(jié)構(gòu)遠比原核復(fù)雜，其基因表達調(diào)控機制發(fā)生在染色體活化、基因轉(zhuǎn) 錄激活、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯及翻譯后加工等水平的調(diào)節(jié)事件也要復(fù)雜的多12. 蛋白質(zhì)有哪些結(jié)構(gòu)層次維持作用力是什么？分別舉例闡述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可劃分為4個層次，即一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)。其中，一級結(jié)構(gòu)即基本結(jié)構(gòu)，二級、三級、四級屬于空間結(jié)構(gòu)。維持的力：一級：主要是肽鍵，還有二硫鍵；二級：是氫鍵 ；三級：是次級鍵，包括：二硫鍵、氫鍵、鹽鍵、范德華力、疏水作用

37、（主要）；四級：是非共價鍵，包括：氫鍵、鹽鍵、范德華力、疏水作用。13. 哪些研究手段和方法對遺傳學(xué)的研究有重要促進作用？14.答：表觀遺傳學(xué)是研究基因的核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達了可遺傳的變化的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科。表觀遺傳的 現(xiàn)象很多，已知的有 DNA 甲基化（DNA methylation），基因組印記（genomic impriting），母體效應(yīng)（maternal effects）， 基因沉默（gene silencing），核仁顯性，休眠轉(zhuǎn)座子激活和RNA 編輯（RNA editing）等。 表觀遺傳學(xué)是與遺傳學(xué)(genetic)相對應(yīng)的概念。遺傳學(xué)是指基于基因序列改變所

38、致基因表達水平變化，如基因突變、基因雜合 丟失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等；而表觀遺傳學(xué)則是指基于非基因序列改變所致基因表達水平變化，如 DNA 甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象變化等； 表觀基因組學(xué)(epigenomics)則是在基因組水平上對表觀遺傳學(xué)改變的研究。 一、 DNA 甲基化 所謂 DNA 甲基化是指在 DNA 甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下，在基因組CpG 二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共價鍵結(jié)合一個甲基基團。 正常情況下，人類基因組“垃圾”序列的 CpG 二核苷酸相對稀少，并且總是處于甲基化狀態(tài)，與之相反，人類基因組中大小為 1001000 bp 左右且富含CpG 二核苷酸的CpG 島則總是處于未甲基化狀態(tài)，

39、并且與 56%的人類基因組編碼基因相關(guān)。人 類基因組序列草圖分析結(jié)果表明，人類基因組 CpG 島約為28890 個，大部分染色體每 1 Mb 就有515 個CpG 島，平均值 為每Mb 含 105 個CpG 島，CpG 島的數(shù)目與基因密度有良好的對應(yīng)關(guān)系9。由于 DNA 甲基化與人類發(fā)育和腫瘤疾病的密 切關(guān)系，特別是CpG 島甲基化所致抑癌基因轉(zhuǎn)錄失活問題，DNA 甲基化已經(jīng)成為表觀遺傳學(xué)和表觀基因組學(xué)的重要研究內(nèi)容。 表觀遺傳學(xué)重塑： 依賴的染色質(zhì)重塑與人類疾病 染色質(zhì)重塑復(fù)合物依靠水解 ATP 提供能量來完成染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，根據(jù)水解 ATP 的亞基不同，可將復(fù)合物分為 SWI/SNF 復(fù)

40、 合物、ISW 復(fù)合物以及其它類型的復(fù)合物。這些復(fù)合物及相關(guān)的蛋白均與轉(zhuǎn)錄的激活和抑制、DNA 的甲基化、DNA 修復(fù)以及 細胞周期相關(guān)。 ATRX、ERCC6、SMARCAL1 均編碼與 SWI/SNF 復(fù)合物相關(guān)的 ATP 酶。ATRX 突變引起 DNA 甲基化 異常導(dǎo)致數(shù)種遺傳性的智力遲鈍疾病如：X 連鎖-地中海貧血綜合征、Juberg-Marsidi 綜合征、Carpenter-Waziri 綜合征、 Sutherland-Haan 綜合征和 Smith-Fineman-Myers 綜合征，這些疾病與核小體重新定位的異常引起的基因表達抑制有關(guān)。 ERCC6 的突變將導(dǎo)致Cerebro-

41、Oculo-Facio-Skeletal 綜合征和B 型Cockayne 綜合征。前者表現(xiàn)為出生后發(fā)育異常、神經(jīng) 退行性變、進行性關(guān)節(jié)攣縮、夭折；后者表現(xiàn)出紫外線敏感、骨骼畸形、侏儒、神經(jīng)退行性變等癥狀。這兩種病對紫外誘導(dǎo)的 DNA 損傷缺乏修復(fù)能力，表明 ERCC6 蛋白在 DNA 修復(fù)中有重要的作用。SMARCAL1 的突變導(dǎo)致 Schimke 免疫性骨質(zhì)發(fā)育 異常，表現(xiàn)為多向性T細胞免疫缺陷，臨床癥狀表明SMARCAL1蛋白可能調(diào)控和細胞增殖相關(guān)的基因的表達。BRG1、SMARCB1 和BRM 編碼 SWI/SNF 復(fù)合物特異的 ATP 酶，這些酶通過改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)使成細胞纖維瘤蛋白(

42、Retinoblastoma protein, RB 蛋白)順利的行使調(diào)節(jié)細胞周期、抑制生長發(fā)育以及維持基因失活狀態(tài)的功能，這三個基因的突變可導(dǎo)致腫瘤形成。 DNA 復(fù)制相關(guān)：組蛋白乙?；⑷ヒ阴；c人類疾病 組蛋白乙酰化與基因活化以及 DNA 復(fù)制相關(guān)，組蛋白的去乙酰化和基因 的失活相關(guān)。乙?；D(zhuǎn)移酶(HATs)主要是在組蛋白 H3、H4 的N 端尾上的賴氨酸加上乙?；ヒ阴；?HDACs)則相反， 不同位置的修飾均需要特定的酶來完成。乙?；讣易蹇勺鳛檩o激活因子調(diào)控轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)細胞周期，參與 DNA 損傷修復(fù)，還可 作為DNA 結(jié)合蛋白。去乙?；讣易鍎t和染色體易位、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、基因沉默、

43、細胞周期、細胞分化和增殖以及細胞凋亡相關(guān)。 CREB 結(jié)合蛋白(CREB binding protein,CBP)、E1A 結(jié)合蛋白 p300(E1A binding protein p300,EP300)和鋅指蛋白 220(zinc finger 220,ZNF220)均為乙?；D(zhuǎn)移酶。CBP 是cAMP 應(yīng)答元件結(jié)合蛋白的輔激活蛋白，通過乙?；M蛋白使和 cAMP 應(yīng)答元件作用的啟動子開始轉(zhuǎn)錄，它的突變導(dǎo)致Rubinstein Taybi 綜合征，患者智力低下、面部畸形、拇指和拇趾粗大、 身材矮小。CBP 和 EP300 均可抑制腫瘤的形成，在小鼠瘤細胞中確定了CBP 的突變，在結(jié)腸和乳房

44、瘤細胞系中確定了 EP300 的突變，另外 ZNF220 異常和人的急性進行性髓性白血病相關(guān)。 如果突變導(dǎo)致錯誤的激活去乙?；富蝈e誤的和去乙酰 化酶相互作用，將可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生。甲基化 CpG-結(jié)合蛋白-2(methyl cytosine binding protein-2,MeCP2)可募集去乙 酰化酶到甲基化的 DNA 區(qū)域，使組蛋白去乙?；瘜?dǎo)致染色質(zhì)濃縮，MeCP2 的突變導(dǎo)致 Rett 綜合征，患者出生即發(fā)病、智力 發(fā)育遲緩、伴孤獨癥。若阻礙去乙?；傅墓δ埽瑒t可抑制癌細胞的增殖和分化，可用于急性早幼粒細胞性白血病, 急性淋巴細 胞性白血病和非何杰金氏淋巴瘤的治療。 染色質(zhì)重塑異常

45、引發(fā)的人類疾病是由于重塑復(fù)合物中的關(guān)鍵蛋白發(fā)生突變，導(dǎo)致 染色質(zhì)重塑失敗，即核小體不能正確定位，并使修復(fù) DNA 損傷的復(fù)合物，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄裝置等不能接近 DNA，從而影響基因的正 常表達。如果突變導(dǎo)致抑癌基因或調(diào)節(jié)細胞周期的蛋白出現(xiàn)異常將導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。乙酰化酶的突變導(dǎo)致正?；虿荒鼙磉_， 去乙?；傅耐蛔兓蛞恍┖腿ヒ阴；赶嚓P(guān)的蛋白的突變使去乙?；稿e誤募集將引發(fā)腫瘤等疾病。 基因組印記 基因組印記是指來自父方和母方的等位基因在通過精子和卵子傳遞給子代時發(fā)生了修飾，使帶有親代印記的等位基因具有 不同的表達特性，這種修飾常為 DNA 甲基化修飾，也包括組蛋白乙酰化、甲基化等修飾。在生殖細胞形成早

46、期，來自父方和母 方的印記將全部被消除，父方等位基因在精母細胞形成精子時產(chǎn)生新的甲基化模式，但在受精時這種甲基化模式還將發(fā)生改變； 母方等位基因甲基化模式在卵子發(fā)生時形成，因此在受精前來自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。目前發(fā)現(xiàn)的印 記基因大約 80%成簇，這些成簇的基因被位于同一條鏈上的順式作用位點所調(diào)控，該位點被稱做印記中心(imprinting center, IC)。印記基因的存在反映了性別的競爭，從目前發(fā)現(xiàn)的印記基因來看，父方對胚胎的貢獻是加速其發(fā)育，而母方則是限制胚胎 發(fā)育速度，親代通過印記基因來影響其下一代，使它們具有性別行為特異性以保證本方基因在遺傳中的優(yōu)勢。 印記基因的異常表達引發(fā)伴有復(fù)雜突變和表型缺陷的多種人類疾病。研究發(fā)現(xiàn)許多印記基因?qū)ε咛ズ吞撼錾蟮纳L發(fā) 育有重要的調(diào)節(jié)作用，對行為和大腦的功能也有很大的影響，印記基因的異常同樣可誘發(fā)癌癥。 非編碼RNA 在表觀遺傳學(xué)中的作用 功能性非編碼RNA 在基因表達中發(fā)揮重要的作用，按照它們的大小可分為長