2014年第廿五屆國際生物奧林匹亞競賽一理論試題(4)

(1)

一理論試題 (4)

中華民國生物奧林匹亞競賽代表團

理論試題 :8 卷

總分:“分，總操作時間: 180 分鐘

細胞與分子生物學 CELL

AND MOLECULAR BIOLOGY

1.諾貝爾醫學獎得主 Guenther Blobel 與其同僚，為研究 P 蛋白與 Q 蛋白(兩者都為單體) 的轉譯與易位，在試管中進行下列實驗。以下是各種製備液的說明: ﹒製備液 I(A) :含有P 蛋白 mRNA 附著且具功能性的核糖體 ﹒製備液 I(B) :含有 Q 蛋白 mRNA 附著且具功能性的核糖體 ﹒製備液11: 不具mRNA 與核糖體的微小體 (來自ER) ﹒製備液III :含轉譯歐始因子的核糖體次單位將上述製備液的不同組合分別如下衰，依序配置在試管 1-4 號中，並且讓蛋白質合成進行。產物經 SDS-PAGE 分離後，在以放射顯影法觀察實驗結果。

Test

Tu

be [TT) No.

有』

1

2

3

4

R

Preparation 1 (A)

+

Preparation 1 (B)

+

Preparation 11

司

.

+

Preparation 111

+

經放射線物質標定的氧基酸，與轉譯所需因子

+

蛋白酪

₊

(2)

放射顯影法結果如下

T

Tl

TT2

TT3

TT4

一一

Q

I

:

...…; • • • • •

請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤 A. Q 蛋白有轉譯後修飾

Fa1se

B.

P 蛋白有訊息陸做序列

True

C

.

Q 蛋白為細胞內蛋白

True

D

.

P 蛋白可能為外泌型蛋白

True

2. 螺旋輪投影模型可以用來解釋蛋白質 α 螺旋結構域。此模型可觀察到氯基酸分子上的 R 團基沿著螺庭結構分佈而顯現出疏水性的特性。從頂端重直鳥轍此結構，會呈現出環形。氯基酸分子上的 R 團基如圖 2.1 中朝外排列。螺旋結構的每一個環是由 3.6 個氯基酸構成。三個由 18 個氯基酸構成的蛋白 (protein

A-C) 其氯基酸序列分別如下，有關各個氯基酸的結構則參考圖 2.2 。

Protein

A: MLQSMVSLLQSLVSSIIQ

Protein B:

TGAAAYAVVLFIMAYYMS

Protein

C: KSSRKTPKKATARKSQRT

(3)

日 _立₃ []圖

【】圖

問團咽lIIiJ

Side view Topview

No. of amino ac叫 residue

↓帥…d

!.../

Helix wheel projec討 on 團 2. 1. α 螺旋蛋白結構的側視，鳥轍與螺旋輪投影團

(4)

你將拿到一張額外的試卷，這試卷上會有關於蛋白 A-C 的空白螺旋輪投影。請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤有關各蛋白的 α 螺旋:

A.

A 蛋白可以在水通道蛋白的穿膜區域處被發現，如 aquaponns

True

B.

C 蛋白能在細胞質蛋白表面被發現

True

c.

C 蛋白是兼真親水性與疏水性

False

D

.

B 蛋白能在受體的穿膜區域中被發現

True

3. 研究者想評估分別來自三家供應商 (Antigen

Co.

,

Genomics

Co.

,

and

Expression

Co.) 所

提供的 EcoRI 限制醋的純度，因為有時裝有 EcoRI 的試管會有核酸外切酪與磷酸醋的污染。核酸外切酪會切掉經由 EcoRI 作用後裸露出來的懸基(單股)結構，磷酸酪則會在 DNA 片段的 5' 端移除磷酸根。評估將分別經由以下三個步驟進行。 ﹒ 步聽 1

:

X 質體有兩個 EcoRI 限制切位，分別與三家供應商的 EcoRI 作用後，露出 5' 端的懸基，如下圍:

5 -

-G

3 -

-CTT

AA5

-5 -

-AATTC-

3 -G-5

-﹒ 步驟 II: 將上述切割過的 X質體，以DNA 連接晦進行連接。 ﹒ 步驟 III :將連接後的質體，再以各家供應商的 EcoRI 進行限制臨切割測試者確信所有的結果都已經完全切割，這 ι 片段分別以電泳進行槍測，如下圍所月三

Ecof司 Iproducts of Antigen Co EcoR I products of Genomics Co EcoRI products of Expression Co

K 1 2 3 K 1 2 3 K 2 3

- - -

_-

-

_-

-

_-

(5)

-_ = DNA band (DNA 帶)

K = Control, plasmid X without cu倒曙 byEcoRI ( 對照組，未經 EcoRI 切割的 X 質體) 1 = DNA fragment from results of Step 1 (步聽 I 的 DNAJ:í段電泳結果)

2 =DNA 企agmentfrom results of Step II (步聽 II 的 DNAJ:í段電泳結果〉

3 = DNA fragment from results of St中 III (步聽血的 DNAJ:í段電泳結果) 請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤

A. Expression Co. 的 EcoRI 受到核酸外切醋的污染 False

B.

DNA 連接晦只參與具有懸基的 DNA 端的連接

False

C. Antigen Co. 的 EcoRI 受到磷酸臨的污染 False

D. Genomics Co. 的 EcoRI 沒有受到核酸外切聽與磷酸醋的污染 True

4. 下圖為三個含有抗生素耐受基因 R 的 DNA 載體示意圖

Vector 1 Vector2 Vector3

R.Antlblotlc re到S個n 個 geneR

航空主黨耐受~因 R 。=。旬inof repli個世on 被製原點 C

.

Centrornere 著絲點 T- Telomere

t 溺粒

• UnearDNA 例如『個ckbone) 綠俊 DNA (數值骨，拿) 由以下三個步驟，分別將他們轉殖進人酵母菌中， ﹒步聽 I :分別準備三批勝任細胞 ﹒步驟 II: 每批細胞混入單一種載體，並進行轉殖 ﹒步驟 III: 轉殖後的酵母細胞培養於含有抗生素的液體培養基中，並計算細胞濃度 (cell/mL) 。未轉殖的細胞則作為對照組。所有的細胞濃度在實驗開始時都調整為相

(6)

JEhEO3 」主意。'。」 Time Tr回.formIInt2 Time 」 E=-ggJ T，..科:MIMIIt1 」 E=-sgJ Time Control Time Tr...formant 3 請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤 A. Transformant 2 在細胞分裂時，載體未能平均分配。僅含有 Vector 2 的子細胞才能生存與生長 True Transformant 3 子細胞較親代細胞含有較多複製套數的 Vector 3 。 False B. Transformant 1 所舍的 Vector 1 只能在培養初期分配到子細胞中 False C. Vector 3 因為有著絲點與端粒，因此能夠協助載體由親代細胞遺傳到子細胞中 D. True 5. 五種細胞內分子 A ， B ， C ， D 與 E' 在細胞中具有相同且正常的合成速率 1000 molecules /second' 但是他們各自的壽命(或存活速率)並不相同。本題中個別的存活速率分別為

molecule A= 30缸， B=200s, C=100s, D=50s, and E=10s 。此時，有一個特 X 訊號刺激後，

會影響這些分子的合成速率，但是並不會改變他們的存活速率。

請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤

E 在恆定狀態有最高的細胞內濃度

False A.

(7)

B. 在恆定狀態的數目為 200 ， 000

True

C.

X 信號刺激後 'A 的濃度增加最大

Fa!se

D. X 信號刺激後一秒鐘 'E 的數量是小於恆定狀態的兩倍

True

6. 排斥作用經常發生在器官移植後。因為存在器官上的外來抗原所引發的排斥，使得捐贈者的器官受到接受者的免疫反應而損傷。然而，很少有因同血型輸血而發生的排斥現象。講分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤 A. 紅血球能被接受者的自然殺手細胞 (NK)辨識，但是因為紅血球表面具有抑制因子，故無法為 NK 細胞所殺死

True

B. 大部份的紅血球表面蛋白在個體間非常相似

True

C. 紅血球缺乏 MHCI 蛋白

True

D. 輸血過程中，主要是細胞含量較多，血漿含量較少

Fa!se

7. 幽門螺旋桿菌為一種致病性的格蘭氏陰性菌，國染後能引發胃炎，胃部與十二指腸潰傷。它能長期存在宿主的胃腔中，並產生多種毒力因子。當受到幽門螺漩桿菌廠染時，在初期細菌會分泌尿素醋，尿素酪會扮演 pH 緩衝物質讓細菌能存活於酸性的環境下。同時，尿素酪也會幫忙修飾胃的黏膜層，降低黏調度以便加速細菌穿透到胃部的上皮細胞。另一種毒力因子會由細菌的第四型分泌系統產生，這種結構會讓細菌的毒素注射到宿主的上皮細胞中。請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤 A. 幽門螺旋桿菌是一種耐酸細菌，而非嗜酸細菌

True

(8)

C. 幽門螺隨桿菌在注射毒素前，能準確的辨識出上皮細胞

True

D. 幽門螺旋桿菌第四型分泌系統與草履蟲的纖毛同源

False

8.Tobi 教授自不同的細菌培養中，成功地分離出兩種新型抗生素，分別為 tobicin 與 edeine。

為 7 研究蛋白質合成的影響，他使用來自網織紅細胞裂解液(無細胞轉譯系統)中具放射線活性標定的球蛋白、球蛋白的 mRNA 與具放射線活性氯基酸進行實驗。下圖為兩種抗生素抑制蛋白質合成的結果。箭號處為添加 10μM 濃度的抑制劑。對照組則不添加任何抑制劑。 c 一。。 -oz Add inhibitor Edeine b 一〉酒 ωmw 。一。何 WL Tobicin

。

2

4

6

8

Time (minutes) 請根據實驗結果，分別回答下列有關結論，是正確或錯誤 A. Tobicin 抑制轉譯的延長 True B. Edeine 是一種競爭型抑制劑，它對核糖體的競爭性低於 tobicin

False

C. Edeine 與 tobicin 同屬於廣效型抗生素，對格蘭氏陽性細菌與陰性細菌都有效

False

D. Edeine 在轉譯歐始便產生抑制效果 True 9. 神經管形成過程，會出現明顯地腹側彎曲，過程如下圍所示。這種彎曲會涉及模形細胞在“樓承板"的形成有關。如下圖所示，樓承板位於脊索的上方。

(9)

(lb)

t2)

檔，“... I U) 請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤 A. 移除脊索，神經外胚層內陷仍會持續進行

False

Ep

id

m

nb;

(10)

C. 添加一種抑制肌球蛋白功能的化學藥品 "blebbistatin" ，樓承板發育與模形細胞形成不受影響

False

D. 添加 EDTA 會阻擾神經管形成

True

10. 兩株對溫度敏感的酵母菌在非適當溫度時，無法進入有絲分裂前期。這兩株酵母菌都是突變株，而且在不同基因上發生突變。經分析後發現，一株突變株 A 蛋白表達被抑制，另一株突變株則是 B 蛋白表達被抑制。下圖為兩種蛋白 (A 、 B )在野生型衰達的結果。 _... p陶"'A -p開岫﹒ 空洞-...，

mitosis

野生型中 'A 蛋白是一種激醋，會磷酸他其他蛋白。當 B 蛋白濃度超過 A 蛋白濃度時， A 蛋白才會活忱。請分別回答下列有關敘述，是正確或錯誤 A. 蛋白能被磷酸他

True

B. 假設細胞週期進展需要有激酷的活性 'A 蛋白突變株會出現 G2-M 停滯現象

True

C.

B 蛋白高表達突變株，每個世代的細胞會越來越小

True

D. 在真實的細胞中 'A 蛋白與 B 蛋白複合物會被腫瘤抑制因子去活他