周 潔 楊 揚 張 立 張雁云 范六民

（1華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué) 湖北武漢 430223 2清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100084 3北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875 4北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100871）

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題目

1～16題：生物化學(xué)與細胞生物學(xué)；17～31題：動物生理學(xué)與解剖學(xué)；32～40題：植物生理學(xué)；41～51題：生態(tài)學(xué)與進化。

將采用以下計分方案：

1）有4個陳述的問題：

正確的陳述數(shù)量0 1 2 3 4分數(shù)0.0 0.0 0.0 0.5 1.0

2）有5個陳述的問題：

正確的陳述數(shù)量0 1 2 3 4 5分數(shù)0.00 0.00 0.00 0.25 0.75 1.25

注意：沒有負分。嘗試回答盡可能多的問題。

8.酪氨酸激酶受體：將編碼細胞表面酪氨酸激酶受體（RTK）基因的2種不同突變形式分別插入載體中。一個突變體編碼具有非功能性激酶結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，另一個突變體缺乏功能性配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域。將每種載體分別引入可從其內(nèi)源基因表達出野生型RTK的正常細胞中。

已知所用細胞在其表面具有較高的RTK受體結(jié)合能力。該配體與受體蛋白的單體形式結(jié)合，且異源二聚體受體在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中無活性。下圖描繪了4種已鑒定的細胞類型。每個圖顯示了在各細胞類型上觀察到的僅有的受體形式，以及觀察到的比例。

實驗在添加非飽和濃度的配體條件下進行。

判斷以下陳述是否正確。

A.在1型細胞中，具有非功能性激酶結(jié)構(gòu)域的突變體受體將通過細胞的正常RTK干擾信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

B.在2型細胞中，缺乏功能性配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域的突變體RTK對信號轉(zhuǎn)導(dǎo)無活性，但不會干擾細胞自身酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的正常信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

C.3型和4型細胞將體現(xiàn)相同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)水平

D.2型細胞和3型細胞的突變體RTK對細胞自身正常RTK的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)水平的影響將是相同的

9.ErbB-2蛋白的運輸：ErbB-2是在哺乳動物細胞膜上發(fā)現(xiàn)的受體，可從細胞膜移動至細胞核。由于在細胞質(zhì)與細胞核之間穿梭的大多數(shù)蛋白質(zhì)是可溶的而不是整合的膜結(jié)合蛋白，因此，ErbB-2運輸至細胞核的機制是特別令人感興趣的。進行了下面描述的3個實驗以闡明潛在的機制。

實驗1：siRNA敲低靶細胞輸入蛋白β1的表達。用輸入蛋白β1的siRNA（Imp）、非功能性siRNA對照（N.S.）或僅緩沖液（-）轉(zhuǎn)染細胞。Western blot用于檢測細胞裂解物中的細胞核和細胞質(zhì)部分的蛋白。蛋白的檢測，使用輸入蛋白β1、ErbB-2、α微管蛋白和組蛋白H3的抗體。

實驗 2：用野生型 ErbB-2（WT）、缺少核定位信號ErbB-2突變體（ΔNLS）或載體對照（-），轉(zhuǎn)染缺乏ErbB-2編碼基因的突變細胞。然后通過Western blot分析來自細胞質(zhì)組分和細胞核組分的蛋白質(zhì)，使用ErbB-2、輸入蛋白β1、α微管蛋白和組蛋白H3的抗體。

實驗3：用抗ErbB-2抗體或小鼠IgG（mIgG）免疫沉淀細胞裂解物。然后通過Western blot分析沉淀的免疫復(fù)合物和細胞裂解物，使用網(wǎng)格蛋白、輸入蛋白β1和ErbB-2的抗體。

判斷以下陳述是否正確。

A.圖a中的數(shù)據(jù)表明，ErbB-2需要輸入蛋白β1才能進入細胞核

B.預(yù)計輸入蛋白β1的抗體不會沉淀ErbB-2（ΔNLS）

C.所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)表明，組蛋白到細胞核的定位是由一種不同于運輸ErbB-2的不同的機制介導(dǎo)的

D.與其他膜結(jié)合受體一樣，ErbB-2通過胞吞作用進入細胞質(zhì)

10.酵母分泌物捕獲：植物病原體利用其分泌的蛋白質(zhì)“分泌蛋白組”攻擊植物宿主。酵母分泌物捕獲（yeast secretion trap，YST）功能篩選是用于分離和鑒定這些分泌蛋白質(zhì)的方法。該方法涉及構(gòu)建載體文庫，包括利用突變的釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）suc2報告基因融合的植物病原體RNA的cDNA（含有5′非編碼序列）。

Suc2編碼的蛋白質(zhì)是酵母菌用于催化蔗糖降解的唯一轉(zhuǎn)化酶。降解發(fā)生在細胞外。該基因的突變形式（suc2-sp）編碼的轉(zhuǎn)化酶氨基末端缺乏分泌信號肽。融合文庫用于轉(zhuǎn)染轉(zhuǎn)化酶缺陷型酵母菌株，隨后將細胞接種在蔗糖選擇培養(yǎng)基上。預(yù)期每個恢復(fù)的細胞含有重組載體，其cDNA編碼嵌合蛋白的信號肽。分離載體并對其cDNA進行測序以鑒定分泌的蛋白質(zhì)。

圖1是載體的示意圖，圖2總結(jié)了上述實驗流程。

圖1 GAATTC：EcoRI識別位點；GCGGCCGC：NotI識別位點

圖2

判斷以下陳述是否正確。

A.為實現(xiàn)該篩選，oligo-dT引物可用于合成cDNA

B.載體中NotI位點后可變數(shù)目的胞苷核苷酸可確保獲得正確的閱讀框

C.融合蛋白中信號肽的存在不一定能確保酵母在選擇培養(yǎng)基上的生長

D.為了將EcoRI和NotI位點引入cDNA分子的末端，連接子（linker，其為短雙鏈寡核苷酸；實例如下所示）優(yōu)于適配子（adpter，其具有單鏈末端；實例如下所示）。

EcoRI連接子的實例：

-GAATTC-

-CTTAAG

NotI適配子的實例：

-G- 和-AATTC-

-CTTAA- -G-

11.酶-輔酶相互作用：許多引起酶編碼基因突變的疾病會影響酶與其輔酶相互作用的相關(guān)參數(shù)，從而降低反應(yīng)速率。稱為TPP-或硫胺素依賴性酶（例如，轉(zhuǎn)酮酶）的一組酶的輔酶是硫胺素焦磷酸（thiamine pyrophosphate，TPP）。

分別從患者及正常個體組織分離出TPP依賴性酶，并在底物飽和的條件下，比較二者的動力學(xué)性質(zhì)。制備無TPP形式的酶并用于酶動力學(xué)測量。Lineweaver-Burk樣圖如下圖所示。

判斷以下陳述是否正確。

A.A與病人的酶有關(guān)

B.B的最大速率高于A的最大速率

C.可得出結(jié)論，A中的酶對其底物具有較低的親和力

D.向患者施用硫胺素預(yù)期可恢復(fù)酶活性

12.F?rster共振能量轉(zhuǎn)移：F?rster共振能量轉(zhuǎn)移（F?rster resonance energy transfer，F(xiàn)RET）是一種依賴于距離的過程，來自被激發(fā)的熒光分子（供體）的能量被轉(zhuǎn)移至其附近的第2個非激發(fā)分子（受體）。FRET效率取決于供體發(fā)射光譜和受體吸收光譜的光譜重疊。各種形式的FRET中的受體在從供體接收能量后可能會或可能不會發(fā)出熒光。

量子點（quantum dots，QD）是熒光納米粒子，可作為FRET供體，用于生物傳感器系統(tǒng)。一些分子與QD的結(jié)合增強了QD的發(fā)射性質(zhì)。在該研究中，使用560 nm發(fā)射的QD（QD-560）。麥芽糖結(jié)合蛋白（maltose binding protein，MBP）-結(jié)合的QD-560比未結(jié)合的QD-560具有更高的發(fā)射強度。

在一系列蛋白質(zhì)∶QD比率下，測試了天然MBP或 5-組 氨 酸 標 記 的 MBP（MBP-5His）與QD-560結(jié)合對熒光強度的影響（圖1）。組氨酸殘基可結(jié)合QD顆粒表面的鋅離子。

圖1 與MBP或MBP-5His結(jié)合的QD在560 nm下的熒光測量

為了構(gòu)建麥芽糖檢測生物傳感器，每個與QD配合的MBP-5His的糖結(jié)合口袋預(yù)加載一個麥芽糖類似物，即β-環(huán)糊精。β-環(huán)糊精（β-CD）與QSY9結(jié)合，形成β-CD-QSY9。QSY9成分吸收光線。圖2顯示了這個生物傳感器。

圖2 麥芽糖檢測生物傳感器的示意圖

圖3 各種分子的吸收光譜（A）和發(fā)射光譜（B）

判斷以下陳述是否正確。

A.麥芽糖在生物傳感器上置換β-CD-QSY9將導(dǎo)致熒光強度降低

B.在沒有麥芽糖的情況下，生物傳感器中不會發(fā)生FRET

C.預(yù)計在以下條件下的相對熒光強度水平是C＞B＞A

A：QD與MBP-5His和β-CD-QSY9染料一起

B：QD與MBP-5His和游離QSY9染料一起

C：QD與MBP-5His一起

D.預(yù)裝有β-CD-QSY9的MBP孵育的QD不顯示FRET

13.產(chǎn)熱基因的表達：通過β-腎上腺素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑實現(xiàn)的棕色脂肪組織（brown adipose tissue，BAT）的激活，與產(chǎn)熱基因的表達和產(chǎn)熱過程有關(guān)。糖原合成酶激酶-3（glycogen synthase kinase-3，GSK3）作為棕色脂肪細胞中β-腎上腺素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)節(jié)劑。ISO也是BAT激活的化學(xué)刺激劑，下面的Western blot結(jié)果顯示其對GSK3的作用（p-GSK3是GSK3的磷酸化形式）。SB216763是GSK3的抑制劑。這2種試劑對產(chǎn)熱基因（Fgf21、Ucp1、Dio2和Ppargc1a）表達的影響如下圖所示。

基于這些結(jié)果，判斷以下陳述是否正確。

A.GSK3充當棕色脂肪細胞中β-腎上腺素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的負調(diào)節(jié)因子

B.GSK3的磷酸化導(dǎo)致Fgf21的表達降低

C.SB216763可防止飲食導(dǎo)致的肥胖

*顯示與對照（H2O）相比有顯著性差異

D.SB216763和ISO一起施加導(dǎo)致Ppargc1a mRNA轉(zhuǎn)錄本數(shù)量比Fgf21mRNA轉(zhuǎn)錄本數(shù)量更高

14.瘧原蟲（Plasmodium）中的抗氧化防御：瘧原蟲是一種寄生原生動物，在熱帶國家很普遍。一旦寄生蟲侵入宿主紅細胞，它們會在24 h內(nèi)繁殖。紅細胞中的Fe2+可與游離的O2及H2O2反應(yīng)，形成可破壞寄生蟲細胞的自由基。

與宿主細胞不同，寄生蟲缺乏抗氧化防御系統(tǒng)的酶?？茖W(xué)家使用二維凝膠電泳分析寄生蟲細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)（見下圖）。

然后，用質(zhì)譜和肽質(zhì)量指紋識別鑒定了對應(yīng)于人類過氧化物還原酶的6種蛋白質(zhì)（蛋白點1～6），以及一種蛋白質(zhì)（點7）對應(yīng)于瘧原蟲的過氧化物還原酶。

判斷以下陳述是否正確。

A.基于所提供的數(shù)據(jù)，瘧原蟲過氧化物還原酶是多聚體蛋白質(zhì)

B.所有人類的過氧化物還原酶蛋白在生理pH條件下具有正的凈電荷

C.凝膠過濾色譜適用于分離和純化6種人類過氧化物還原酶蛋白

D.免疫親和層析可用于從其他瘧原蟲胞質(zhì)蛋白中分離瘧原蟲過氧化物還原酶

（待續(xù)）