范六民 周 潔 楊 揚 張 立 張雁云

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

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題目

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

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01234分數(shù)0.00.00.00.51.0

2）有5個陳述的問題：

正確的陳述數(shù)量012345分數(shù)0.000.000.000.250.751.25

注意：沒有負分。嘗試回答盡可能多的問題。

生物化學與細胞生物學

1.連鎖：HapMap項目旨在估計不同個體的基因組之間的變異量。該項目的成果之一是鑒定人類基因組中的許多SNP（單核苷酸多態(tài)性）。目前觀察到的絕大多數(shù)（這里假設所有）SNP僅作為2個（不是4個）核苷酸中的一個存在。

因此，對于由n個SNP組成的基因組區(qū)域，可想到有2n中SNP組合。事實上，通過對數(shù)百人的SNP測序發(fā)現(xiàn)，通常存在更少數(shù)量的組合。實際上，在基因組的一個區(qū)域中觀察到的SNP組合被命名為該區(qū)域的SNP單倍型。下圖是這一發(fā)現(xiàn)的代表，顯示了來自全世界不同種群的20個個體的第5號染色體區(qū)域中的26個相鄰SNP的基因型。每個個體僅分離出1個第5號染色體的拷貝?；趯λ蠸NP具有相同的基因型組合（即具有相同的單倍型）對染色體進行分組。

判斷以下陳述是否正確。

A.預計重組事件不會影響種群中觀察到的單倍型數(shù)量

B.如果實際上所分析的26個SNP的所有可想到的單倍型都存在于人群中，則分析的20個染色體中的任何2個都不具有相同的單倍型

C.基于表中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，僅從新研究中來自同一群體的個體的第5號染色體SNP 19和SNP 23處核苷酸的信息，可預測那些個體的第5號染色體剩余24個SNP位置處存在的最可能的核苷酸

D.20條染色體上的數(shù)據(jù)表明，在4種主要單倍型中，單倍型IV具有最小數(shù)量的序列變異

2.Berk-Sharp作圖：有一個實驗方法可鑒定基因結構中外顯子和內(nèi)含子。該實驗流程包括：1段包含1個目的基因的雙鏈DNA片段的分離與變性；分離該目的基因的成熟mRNA；序列互補的單鏈核酸分子的雜交；3種類型的化學或酶促反應的表現(xiàn)；以及在非變性膠中的電泳。與化學或酶促反應有關的相關因素如下：

S1：降解單鏈（ss）核酸分子或單鏈區(qū)域的核酸酶。它不會降解雙鏈（ds）分子或雙鏈區(qū)域。

外切核酸酶VII：外切核酸酶，其在5′至3′和3′至5′方向上，降解單鏈核酸或單鏈末端的雜交核酸。它不會降解分子中的雙鏈分子或雙鏈部分。

堿性條件會降解RNA但不會降解DNA。

實驗與1個未經(jīng)歷選擇性剪接的基因有關，如下所示；適當大小的DNA標樣包括在電泳步驟中：

A.將變性的DNA與過量的mRNA雜交，然后進行S1處理，接著進行堿處理，再進行電泳。

B.變性DNA與過量mRNA雜交，然后進行S1處理，再進行電泳。

C.變性DNA與過量mRNA雜交，然后進行外切核酸酶VII處理，接著進行堿處理，再進行電泳。

判斷以下陳述是否正確。

A.在反應A的電泳模式中觀察到3條帶，表示目的基因具有3個外顯子

B.反應A的結果可預測在反應B電泳后可見的條帶數(shù)量和大小

C.反應B的結果可幫助估計目的基因的大小

D.反應A和B的組合結果可幫助預測目的基因內(nèi)含子的大小

E.3個反應A、B和C的組合結果將允許預測感興趣基因的ORF（open reading frame，開放閱讀框）的長度

3.mRNA剪接：在剪接方面，很久之前出現(xiàn)的一個問題是，在帶有多個內(nèi)含子的基因轉錄本中，去除內(nèi)含子的時間順序是否與內(nèi)含子的物理順序相同。

為了研究此問題，使用含有7個內(nèi)含子（A～G）的卵類粘蛋白編碼基因（5.6 Kbp）作為研究對象。從表達卵類粘蛋白的細胞的細胞核分離RNA，然后進行Northern印跡。Northern印跡中使用的探針是被標記的卵類粘蛋白編碼基因的DNA。Northern印跡的圖像如下所示。凝膠中的每個主要條帶代表提取的RNA，使用內(nèi)含子特異性探針尋找各種條帶的RNA分子中是否含有特定內(nèi)含子。最后，基于通過剪接去除的內(nèi)含子的數(shù)量對RNA分子進行分組，并且計算揭示在各種加工的RNA分子中丟失的內(nèi)含子的身份。這些計算結果也在下表中給出。

判斷以下陳述是否正確。

A.Northern印跡的圖像表明，從卵類粘蛋白初級轉錄物中去除內(nèi)含子的順序不是隨機的

B.表中的數(shù)據(jù)顯示，在移除內(nèi)含子G之前，內(nèi)含子E通常但不總是從初級轉錄物中被除去

C.表中的數(shù)據(jù)表明，內(nèi)含子A、B和C通常在內(nèi)含子D和G之前從初級轉錄物中被除去

D.所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)表明，在分析時，更高度處理的轉錄物的濃度通常逐漸增加

從卵類粘蛋白的細胞核RNA去除內(nèi)含子[單個內(nèi)含子的丟失頻率（%）]

4.炎癥性半胱天冬酶：微生物感染和應激信號會激活諸如半胱天冬酶1的炎癥性半胱天冬酶。當被激活時，它們在Asp275后切割人類體內(nèi)一種稱為gasdermin D（GSDMD）的蛋白，以產(chǎn)生N-末端切割產(chǎn)物（GSDMD-NT）和C-末端片段（GSDMD-CT）。GSDMD-NT殺死細菌并誘導人類細胞中稱為細胞凋亡的程序性細胞死亡形式。GSDMD-NT導致細胞死亡的機制的細節(jié)尚不清楚。2個進化上保守的帶正電荷的殘基突變?yōu)楸彼岙a(chǎn)生的一種稱為GSDMD-NT 2A的蛋白質的突變形式。4個保守帶正電荷的殘基的突變?yōu)楸彼岙a(chǎn)生的GSDMD-NT 4A的突變形式。圖1顯示非還原凝膠電泳的結果，即等量的野生型和突變形式的GSDMD的N-末端切割產(chǎn)物。

在一項實驗中，將大腸桿菌（E.coli）和金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）暴露于nM濃度的重組形式的GSDMD、GSDMD-NT、GSDMDCT、GSDMD-NT 4A和顆粒溶素（一種已知的細胞毒性淋巴細胞成孔蛋白），并通過測量菌落形成的減少[菌落形成單位（CFU）]評估這些分子的抗細菌效果（圖2）。其他實驗顯示了野生型和突變型對人類細胞中的細胞焦亡（炎癥性細胞程序性死亡）的影響是相同的。

判斷以下陳述是否正確。

A.數(shù)據(jù)顯示GSDMD-NT寡聚化參與了細胞焦亡

B.GSDMD-NT是比顆粒溶素更有效的抗菌劑

C.通過將進化上保守的堿性殘基突變?yōu)楸彼幔珿SDMD單體之間的二硫鍵數(shù)量不會改變

D.GSDMD-NT 2A突變體可能不如GSDMDNT那樣有效地誘導細胞焦亡

5.非整倍體：下圖中5個不同個體（1～5）中幾個染色體對（底部顯示的對）的PCR產(chǎn)物的電泳模式可幫助評估染色體數(shù)目是否異常。已知常染色體單體的單體型是致命的。每個框中峰的相對高度反映了該框中2條染色體的拷貝數(shù)比。橫軸表示遷移，縱軸表示熒光強度。

判斷以下陳述是否正確。

A.3個人表現(xiàn)出三體型

B.2個人表現(xiàn)出異常單體型

C.2個人的核型正常

D.不同染色體相關的PCR產(chǎn)物可具有不同的大小以允許拷貝數(shù)評估

6.中性粒細胞的分化：在全反式視黃酸（all trans retinoic acid，ATRA）存在下培養(yǎng)8 d后，HL-60細胞分化為中性粒細胞。siRNA是用于抑制基因表達的合成分子。在下面的實驗中，使用的是針對PTEN基因的siRNA。膜聯(lián)蛋白V是用于顯示細胞凋亡的標記物，CD11b是中性粒細胞表面標記物。細胞凋亡和分化細胞的百分比，以及二者的組合顯示在圖A、圖B和圖C中。在圖A和圖B中，星號表示統(tǒng)計學顯著性。

判斷以下陳述是否正確。

A.在PTENsiRNA存在時向中性粒細胞的分化水平在統(tǒng)計學上顯著低于在PTENsiRNA缺失時的水平

B.圖a和b顯示細胞凋亡的減少導致在所有時間點上活的嗜中性粒細胞數(shù)量的增加

C.圖c顯示在至少2個時間點細胞凋亡與分化的嗜中性粒細胞數(shù)量之間呈反向相關

D.在含全反式視黃酸的培養(yǎng)基上培養(yǎng)7 d后，與未分化細胞相比，PTENsiRNA的應用導致分化細胞中細胞凋亡極大減少

7.血型：在研究一個有1 290個個體的種群中，具有M、MN和N血型的個體數(shù)量分別為340、880和70個。

判斷以下陳述是否正確。

A.基于該數(shù)據(jù)，種群中M和N等位基因的頻率分別為0.7和0.3

B.就MN血型組的等位基因而言，上述種群處于Hardy Weinberg平衡狀態(tài)

C.在某個種群中，等位基因M的頻率為0.6，等位基因N的頻率為0.4，如果該種群中的個體間隨機交配，則后代中MN基因型的頻率將為0.16

D.在某個起始世代中，基因頻率M=0.6，N=0.4，經(jīng)過3代隨機交配后，第4代種群中由MN×MN交配所產(chǎn)生的后代中基因型為MM的頻率將小于10%

（待續(xù)）