现代分子生物学期末复习题.docx

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现代分子生物学期末复习题

现代分子生物学复习知识点

1．现代分子生物学研究内容：

DNA重组技术（基因工程），基因表达调控研究，生物大分子的结构与功能研究，基因组、功能基因组与生物信息学研究。

2．人类基因组研究包括遗传图（GeneticMap）绘制、物理图（PhysicalMap）构建、测序、转录图（ExpressionProfiling）绘制和人类基因组的序列图及基因鉴定等方面的工作。

3．DNA的双螺旋模型特点：

螺旋直径2nm，相邻碱基平面垂直距离0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对（basepair,bp）重复一次，间隔为3.4nm。

其意义：

该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。

该模型的提出是20世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。

4．一级结构的表示法：

结构式，线条式，字母式

5．双螺旋DNA的松开导致负超螺旋，而拧紧则导致正超螺旋。

负超螺旋是细胞内常见的DNA高级结构形式。

正超螺旋是过度缠绕的双螺旋，目前仅在一种嗜热菌内发现了活体内的正超螺旋。

超螺旋DNA的性质：

结构紧密，粘度较低，浮力密度大，沉降速度快。

6．复制子（replicon）：

从复制原点到终点，组成一个复制单位，称为复制子。

7．复制眼（Replicationeye）：

在一个长的未复制区域内DNA已经复制的区域

8．复制叉（Replicationfork）:

双螺旋DNA两条亲本链分开使复制能进行的部位。

9．半保留复制（semiconsertivereplication）：

由于子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。

10．半不连续复制（semidiscontinuousreplication）：

DNA复制时前导链合成是连续的；而后随链合成是不连续的。

11．核小体（nucleosome）：

染色质的基本结构亚基，由约200bp的DNA和组蛋白八聚体所组成。

每个核小体含有约200bp的DNA，核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4各2份拷贝，1份拷贝的H1组蛋白位于核小体外侧。

H1组蛋白不同组织和物种之间有明显的差异（在酵母中不存在）。

微球菌核酸酶（micrococcalnuclease）处理染色体可得到单个核小体。

每个核小体有2圈DNA。

染色体作为遗传物质的特征：

分子结构相对稳定；能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；能指导蛋白质合成，从而控制整个生命过程；能产生遗传的变异。

12．染色质（chromatin）：

是指细胞周期间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的复合结构，因其易被碱性染料染色而得名。

13．染色体（chromosome）：

是指在细胞分裂期出现的一种能被碱性染料强烈染色，并具有一定形态、结构特征的物体。

携带很多基因的分离单位。

只有在细胞分裂中才可见的形态单位。

14．染色体的组成：

组蛋白，非组蛋白，DNA，少量RNA

15．组蛋白的特性（组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4）：

（1）进化上的极端保守性

（2）无组织特异性（3）肽链上AA分布的不对称性（4）组蛋白的修饰作用（5）富含赖氨酸的组蛋白H5。

16．原核生物基因组结构特点：

（1）基因组小；大多只有一条染色体，且DNA含量

（2）结构简练；不转录部分很少且常是控制基因表达的序列（3）存在转录单元；多顺反子mRNA，这些功能相关的RNA和蛋白质基因协同表达。

（4）有重叠基因；同一段DNA能携带两种一同的蛋白质信息，主要是：

一个基因完全存在于另一个基因内。

部分重叠：

两个基因只有一个碱基对的重叠。

17．真核生物基因组结构特点：

（1）含有大量重复序列；

（2）功能DNA序列大多被非功能DNA所隔开；（3）存在C值矛盾。

18．C值（C-value）：

单倍体基因组中DNA的总量.在真核生物中，每种生物的单倍体，基因组的DNA总量总是恒定的，称为C-值

19．C值矛盾（C-valueparadox）：

一个有机体的C值与它的编码能力缺乏相关性称为C值矛盾。

20．C值是每种生物的一个特征，不同生物之间差别很大

21．细胞在每次分裂的过程中，整个基因组都必须精确地复制一次。

如何保证这一点？

两个原则：

（1）DNA复制的启动决定了细胞的进一步分裂；

（2）复制过程完成前，细胞是不会发生分裂的。

22．一个DNA分子可能含多个复制子。

在复制的启动位点具有起始点（origin），在复制的终止位点具有终点（terminus）。

起始点仅作用于所在复制子。

23．在每个细胞周期中，每个复制子发生一次复制，且只发生一次。

24．质粒一般是一个自主环状的DNA基因组，构成一个独立复制子；原核生物基因组中一般只含一个复制子，在唯一的起始点启动就会引起整个基因组复制；真核生物基因组含多个复制子（一般40-100kb/个）。

25．复制叉移动方向的确定：

放射性自显影法；单向复制；双向复制。

26．线性DNA复制时末端问题的解决方案：

（1）通过将线性复制子转变为环状或多聚分子。

（2）某种蛋白质可能会介入，在真正的末端上启动。

（3）DNA可形成特殊的结构，如在末端形成发夹。

使分子没有游离末端。

（4）末端是可变的，而不是精确确定的。

27．端粒（telomere）是真核细胞内染色体末端的蛋白质-DNA结构，其功能是完成染色体末端的复制，防止染色体免遭融合、重组和降解.从单细胞的有机体到高等的动植物，端粒的结构和功能都很保守。

28．端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白,自身携带模板的反转录酶，催化端粒DNA的合成，能够在缺少DNA模板的情况下,能够以自身携带的RNA为模板，逆转录合成端粒DNA并添加于染色体末端，从而维持了端粒长度的稳定。

29．环状DNA的复制：

θ-复制；滚环复制；D-环复制。

30．拓扑异构酶的种类分为Ⅰ型和Ⅱ型。

原核拓扑构酶Ⅰ：

切断一条DNA链，形成酶-DNA共价中间物而使超螺旋DNA松弛，然后再将切断的单链DNA连接起来。

每次改变一个连环数；拓扑异构酶Ⅱ：

使DNA的两条链同时发生断裂和再连接，使正超螺旋转化为负超螺旋，每次改变两个连接数。

31．原核生物（大肠杆菌）DNA聚合酶的种类及其功能：

（1）DNA聚合酶I：

103kDa的单链多肽，可以被蛋白酶切成两段，C端的2/3区域，又称为Klenow片段，同时具有DNA聚合酶活性和3’－5’核酸外切酶活性（校正错配核苷酸），既可合成DNA链，又能降解DNA；N端的1/3具有5’－3’核酸外切酶活性（切除RNA引物）。

（2）DNA聚合酶II：

具有3’－5’核酸外切酶活性，目前认为主要是起修复DNA的作用。

（3）DNA聚合酶III：

具有DNA聚合酶活性和3’－5’核酸外切酶活性，是大肠杆菌DNA复制中链延长反应的主导聚合酶。

32．真核生物DNA聚合酶的种类及其功能：

真核生物DNA聚合酶与细菌DNA聚合酶基本性质相同。

但真核生物DNA聚合酶一般都不具有核酸外切酶活性，推测一定有另外的酶在DNA复制中起校正作用。

33．DNA聚合酶造成的复制错误可分为两类：

移码【frameshift指一个核苷酸的插入或缺失】和替换【substitution指掺入错误核苷酸（不正确配对）】。

34．真核生物DNA的复制：

a、多个复制元（multiplereplicon），双向复制；b、复制元相对较小（13-900kb）,复制速度较慢,大约500~5000bp/min（3000bp/min）冈崎片段100～200NT；c、复制终止通过复制叉的相遇而终止。

35．自发突变（spontaneousmutation）：

由于正常的细胞活动，或细胞与环境的随机相互作用，这些过程所引起的生物DNA序列的改变。

36．诱发突变（inducedmutation）:

特定的化学或物理因素引起的DNA序列改变。

37．下降突变（downmutation）大多数突变是使启动子的功能减弱或消失。

这种突变称为下降突变;

38．上升突变（upmutation）少数突变能使启动子的功能增强，称为上升突变。

39．DNA突变的具体表现：

1、碱基对的置换（substitution：

转换【（Transition）最普通的一种点突变，指一种嘧啶被另一种嘧啶代替，一种嘌呤被另一种嘌呤代替。

使GC对被AT对替换，或者相反。

】和颠换【（Transversion）另一种不常见的点突变，嘌呤被嘧啶代替或者相反，因此AT对变成了TA、GC对。

】；2、移码突变（frameshiftmutation）由碱基的缺失或插入造成。

40．DNA的损伤修复：

错配修复；切除修复；DNA直接修复；重组修复；SOS反应诱导的修复。

错配修复（Mismatchrepair）：

原核细胞内存在Dam甲基化酶，能使位于5`GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。

复制后DNA在短期内（数分钟）为半甲基化的GATC序列，一旦发现错配碱基，即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列，并以甲基化的链为模板进行修复。

DNA直接修复（directrepair）：

生物体内存在多种DNA损伤以后而并不需要切除碱基或核苷酸的机制，把损伤的碱基回复到原来状态的一种修复方式称为DNA的直接修复。

重组修复（Recombinationrepair）：

又被称为“复制后修复”，它发生在复制之后。

机体细胞对在复制起始时沿未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复，即先跳过该损伤部位，在新合成链中留下一个对应于损伤序列的缺口，该缺口由DNA重组来修复。

即从同源DNA的母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再用新合成的序列来补上母链的空缺。

切除修复（excisionrepair）：

碱基切除修复（base-excisionrepair）【糖苷水解酶：

细胞中的各种，能特异切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键，在DNA链上形成AP位点（去嘌呤或去嘧啶位点）。

AP核酸内切酶：

能在AP位点附近（5`或3`位置）将DNA链切开。

核酸外切酶：

移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA。

DNA聚合酶I：

合成新片段。

DNA连接酶：

连接切口而修复。

】和核苷酸切除修复（nucleotide-excisionrepair）【当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除掉，并以完整的那一条链为模板，合成出切去的部分，然后使DNA恢复正常结构的过程。

】

SOS反应诱导的修复（SOSresponse）SOS反应：

细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求得生存而出现的应急效应。

SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式。

留下的错误较多，故又称为错误倾向修复（error-pronerepair），使细胞有较高的突变率。

41．DNA的转座（transposition），或称移位，是由可移位因子（transposableelement）介导的遗传物质重排现象。

是存在于染色体DNA上可自主位移（非复制性）和复制位移（复制性）的基本单位。

42．两种不同类型的转座：

复制型转座（replicativetransposition）【作为自身移动的一个部分，转座子被复制，所移动和转位的仅仅是原转座子的拷贝，这样转座过程伴随着转座子拷贝数的增加。

】和非复制型转座【原始转座子作为一个可移动的实体直接由一个部位转移到另一个部位】

43．转座子是基因组的正常组成成分，不以独立的形式存在（如噬菌体或质粒DNA）。

转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性，在基因组内由一个部位直接转移到另一个部位。

转座以很低的频率发生，而且转座子的插入是随机的。

转座子有时插入到一个结构基因或基因调节序列内，引起基因表达的改变。

转座子也可以引起基因组序列的重排，它们的移动也和进化有关。

44．转座子（transposon或transposableelement,Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。

转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁，所以转座子又称跳跃基因（jumpinggene）。

45．转座子的分类：

插入序列和复合型转座子（Tn）。

46．转座作用的遗传学效应：

转座引起插入突变；

转座产生新的基因；

转座产生染色体畸变；

转座引起生物进化。

47．转录（transcription）：

从DNA到RNA的过程，基因表达的核心步骤。

48．翻译（translation）：

从RNA到蛋白质的过程，基因表达的最终目的。

49．不对称转录（asymmetrictranscription）双链DNA分子上分布着很多基因，并不是所有基因的转录均在同一条DNA单链上，而是一些基因在这条单链转录，另一些基因的转录在另一条单链上，DNA双链一次只有一条链（或某一区段）可作为模板转录，称之为不对称转录。

50．转录产物类型：

信使RNA;转移RNA；核糖体RNA；其他一些小RNA。

51．基因表达盒结构组成：

RNA聚合酶（RNApolymerase）;启动子（Promoter）;转录起始点（startpoint）;终止子（Terminator）;上游（Upstream）;下游;近端;远端。

52．由启动子到终止子之间的序列称为转录单位（transcriptionunit）

53．原核生物RNA聚合酶：

有四种不同类型的亚基α2ββ'ωσ；在不同的菌种之间，α、β和β`亚基的大小相似，但σ亚基的变化较大。

α亚基可能参与核心酶的组装及启动子的识别。

并参与RNA聚合酶与一些转录调控因子间的作用。

β亚基具有与底物（NTP及新生的RNA链）结合的能力。

β’亚基可能与模板结合。

β亚基和β’亚基提供了RNA聚合酶的活性中心，其一级结构与真核生物RNA聚合酶大亚基有同源性。

σ亚基的功能是帮助全酶识别启动子并与之结合。

σ亚基也可被看作一种辅助因子，因此又可称为σ因子（sigmafactor）。

54．有关RNA聚合酶的几个知识点：

只有全酶才能在正确位置起始转录。

核心酶能在DNA模板上合成RNA，但不能在正确位置起始转录。

σ亚基与核心酶结合疏松，很容易与核心酶分离。

σ因子仅能保证细菌RNA聚合酶稳定地结合到启动子上，它通常在RNA链合成8~9个碱基后释放。

在某些细胞内含有能识别不同启动子的σ因子。

55．真核生物RNA聚合酶:

但在细菌中，一种RNA聚合酶几乎负责所有mRNA、tRNA和rRNA的合成

56．启动子（Promoter）：

位于转录起始点附近，且为转录起始所必需的序列元件。

能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。

57．启动子的作用特点:

（1）一个基因可同时拥有一个及以上启动子

（2）启动子位置不定，一般在转录起始点上游。

（3）可与增强子共同控制转录起始和强度。

（4）发挥功能时除需RNA聚合酶外，还需转录调控因子与启动子区各种调控元件相互作用

58．增强子（Enhancer）:

位于离转录起始点较远的位置上，具有参与激活和增强转录起始功能的序列元件。

一类能增强真核生物启动子功能的顺式作用元件（DNA序列）。

【增强子、启动子交错覆盖/连续；（没有增强子，启动子不表现活性；没有启动子，增强子无法发挥作用；）增强子作用不受序列方向的制约；有组织特异性。

】

59．增强子的作用特点:

①可提高相应基因转录效率，可远距离起作用，在基因的上游或下游都可；②作用与其序列的正反方向无关；③要有启动子才能发挥作用；④必须与特定蛋白质因子结合后才能发挥增强转录的作用；⑤一般具有组织或细胞特异性。

60．原核生物启动子的结构:

在原核生物的启动子中有4个区域：

转录起始点、－10区又称Pribnowbox[TATAAT区]、－35区[TTGACA区]、－10与－35之间的序列。

61．转录起始点:

转录起始点在多数情况下为嘌呤，常见的序列为CAT，A为转录起始点。

62．RNA转录的基本过程:

转录的起始;RNA链延伸;转录的终止

63．三元复合物（ternarycomplex）的组成：

RNA聚合酶、DNA和新生RNA

64．大肠杆菌的两类终止子:

不依赖ρ因子型终止子（二级结构中的发夹（长度7-20bp）;发夹靠近基部通常有一个G-C富集区；转录单位最末端的连续约6个U残基组成的片段。

这两个特点都是终止所必需的。

）;ρ-依赖型终止子（ρ因子是大肠杆菌的一种基本蛋白质，只在终止阶段发挥作用，由6个相同亚基组成。

作为RNA聚合酶的辅助因子行使功能。

大肠杆菌中的ρ-依赖型终止子占所有终止子的一半左右。

）

65．RNA合成的抗终止的两种作用方式①抗终止蛋白作用于RNA聚合酶。

②破坏终止点RNA的茎-环结构，即破坏mRNA终止子特定的二级结构。

66．原核生物与真核生物mRNA的特征比较:

转录发生的区域化部位:

细菌mRNA的转录和翻译发生在单一的细胞区域化部位；其转录、翻译、降解间隔时间很短，甚至有时是偶联在一起。

真核生物mRNA合成与成熟完全在细胞核内发生，而翻译在细胞质中完成；其转录、翻译、降解三者间间隔时间较长。

结构特征：

原核生物mRNA

（1）许多是以多顺反子形式存在；

（2）5`端无帽子结构；（3）3`端没有或只有较短的poly（A）。

/真核生物mRNA结构特征：

（1）许多是以单顺反子形式存在；

（2）真核生物mRNA的5`端存在“帽子”结构；（3）绝大部分真核生物mRNA3`端含poly（A）尾巴（4）真核生物mRNA中常含有内含子

生命周期：

原核生物mRNA寿命较短，通常只能翻译几分钟；真核生物mRNA寿命较长，可持续翻译几小时。

67．mRNA5`末端帽子特征的生物学功能：

使mRNA免遭核酸酶的破坏，保持其结构的稳定性；

利于蛋白质起始因子的识别，从而促进翻译的起始。

3`端含poly（A）尾巴生物学功能：

保持mRNA的稳定性，防止被降解；

与翻译起始有关。

68．基因（gene）:

指能编码独立产物序列的特有DNA序列，基因表达的过程可以终止于RNA或蛋白质。

69．顺反子（cistron）:

指由编码一种蛋白质的DNA单位组成Or编码单条多肽链的一个遗传功能单位，即转录单位。

70．断裂基因（interruptedgene）:

对一个可表达为蛋白质的基因，如果其初始转录产物（前体mRNA）与有生物学功能的成熟mRNA相比，如其间含有不能编码为蛋白质的间隔序列，则这个基因称为断裂基因。

71．内含子（intron）：

断裂基因中，转录但通过将两端的序列（外显子）剪接在一起而被去除的转录产物所对应的DNA片段。

72．外显子（exon）:

断裂基因中，在成熟mRNA产物中存在的任何片段。

73．真核生物mRNA的加工、修饰：

mRNA5`端的加帽；mRNA3`端的多聚腺苷酸化；前体mRNA内含子的删除

74．核酶（ribozyme）：

具有酶促活性的RNA称为核酶。

意义：

核酶的发现，对中心法则作了重要补充；核酶的发现是对传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人工核酶。

75．遗传密码（geneticcode）:

DNA（或mRNA）中核苷酸序列与蛋白质中氨基酸序列之间的对应关系。

76．密码子（codon）：

mRNA上每3个相邻核苷酸编码多肽链中一个氨基酸，这三个核苷酸称一个密码子或三联体密码

77．三种终止密码子：

UAA（赭石ochre密码）、UGA（蛋白石opal密码）和UAG（琥珀amber密码）并不代表任何氨基酸，它们是终止密码子，不能与tRNA的反密码子配对，但能被终止因子或释放因子识别，终止肽链的合成。

78．遗传密码的性质：

简并性与兼职性；

普遍性与特殊性；

密码子-反密码子识别的摆动性；

读码的连续性。

79．摆动假说（wobblehypothesis）是由Crick.F（1966年）提出的。

即当tRNA的反密码子与mRNA的密码子配对时，密码子的前两对严格遵守碱基互补配对法则，但第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码的摆动性或变偶性。

80．RNA的编辑（RNAediting）:

某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，它导致了DNA所编码的遗传信息的改变。

81．tRNA的基本结构：

是三叶草型的二维结构；各种tRNA均含有70~80个碱基，其中22个碱基是恒定的。

具五臂四环结构。

tRNA的稀有碱基含量非常丰富。

tRNA“L”构型的结构力：

碱基堆积力和氢键。

82．tRNA的加工内容：

①在核酸内切酶RNaseP作用下，从5′末端切除多余的核苷酸。

②在核酸外切酶RNaseD作用下，从3′末端切除多余的核苷酸。

③核苷酸转移酶催化，3′末端加CCA-OH，为tRNA加工特有反应。

④核酸内切酶催化进行剪切反应，剪掉内含子，由连接酶连接外显子部分。

⑤化学修饰，如甲基化、脱氨基、还原反应

83．一个tRNA究竟能识别多少个密码子是由反密码子的第一位碱基的性质决定的。

84．tRNA特异性只取决于反密码子,与携带的氨基酸无关。

模板mRNA只能识别特异的tRNA而不是氨基酸。

85．tRNA的功能：

运输的工具，运载氨基酸；

解读mRNA上的遗传信息。

86．tRNA的分类：

起始tRNA和延伸tRNA

同工tRNA；

校正tRNA。

87．无义突变（nonsensemutation）:

指DNA上任何代表氨基酸的密码子变为终止密码子的改变。

88．核糖体的大、小亚基的功能：

小亚基：

与模板mRNA和起始tRNA结合位点。

通过密码子与反密码子的配对，识别并结合模板mRNA，蛋白质合成中A位、P位、E位的一部分等

大亚基：

（1）具有三个不同的tRNA结合点；结合多肽链，催化肽键形成、蛋白质合成中A位、P位、E位的一部分等【A位（aminoacylsite）：

又称受位或氨酰基基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；P位（peptidylsite）：

又称给位或肽酰基部位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。

E位（exitsite）：

又称排出位，空载tRNA脱离核糖体前的结合位点.】

（2）具有转肽酶活性：

将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键。

（3）具有GTPase活性，水解GTP，获得能量（4）具有起始因子、延长因子及释放因子的结合位点。

89．核糖体发挥生物学功能的5个基本部位：

①mRNA结合部位；②结合AA-tRNA部位（A位）③结合肽基tRNA部位（P位）；④空载tRNA移出部位（E位）；⑤形成肽键的部位。

此外，还有用于起始和延伸的各种蛋白质因子结合部位。

90．氨酰-tRNA合成酶会引入两种错误：

一种是将错误的氨基酸加在tRNA上；另一种是将氨基酸加在错误的tRNA上。

前者现错的可能性更大。

91．蛋白质的生物合成包括五个阶段：

氨基酸活化；肽链的起始；肽链的伸长；肽链的终止；新合成多肽链的折叠和加工。

92．氨基酰-tRNA的写法：

原核生物（Prokaryote）：

fMet-tRNAfMet；fMet-tRNAfMet；fMet-tRNAifMe；真核生物（Eukaryote）：

Met-tRNAiMet；Met-tRNAeMet。

原核生物的起始tRNA是fMet-tRNAfMet；真核生物的起始tRNA是Met-tRNAMet。

93．真核生物中，任何一个多肽合成都是从生成甲硫氨酰-tRNAiMet开始的。

94．原核生物的启始因子（initiationfactor,IF）：

IF-1：

作