13第十四章RNA生物合成及答案.docx

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13第十四章RNA生物合成及答案

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13第十四章RNA生物合成作业及参考答案

复制是将亲代的遗传信息全部无私地传给子代，而转录是活细胞内生活所需的部分遗传信息的表达。

在DNA双链中，指导转录的单链为模板链，相对的一股单链为编码链。

催化转录的酶为RNA聚合酶，原核生物RNA聚合酶依其亚基组成不同有核心酶和全酶之分。

真核生物的DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别转录不同的RNA。

原核生物转录起始点前的-35和-10区DNA的保守序列，可被RNA聚合酶辨认结合。

转录过程可分起始、延长和终止三个阶段。

原核生物的RNA聚合酶以全酶结合到模板启动子上即起始转录，由全酶-DNA和四磷酸二核苷酸组成起始复合物，σ因子随即脱落。

转录的延长过程，DNA双链只是局部的解开，形成转录空泡，产物RNA向外延伸，3ˊ-端一小段仍和模板链形成RNA/DNA杂化双链。

已转录的DNA区段容易复合为双链，是由于DNA/DNA比RNA/DNA杂化链相对稳定。

原核生物转录未结束，就可以开始翻译。

原核生物的转录终止可以依赖Rho因子或不依赖Rho因子，后者是靠RNA本身的茎环结构及随后的一串寡聚U而起终止作用的。

真核生物的TATA盒是启动子核心，此外还有多种顺式作用元件。

和RNA-pol直接或间接结合的反式作用因子称为转录因子TF。

转录起始前复合物是由各种TF相互结合再结合到TATA区上并和RNA-pol结合生成的。

转录终止伴随有RNA的加尾修饰。

转录的初级产物需要加工修饰。

真核生物mRNA则是由经剪接后的外显子连接而成。

tRNA的转录后加工是需酶的剪接过程，还包括各种稀有碱基的生成。

45S-rRNA是rRNA基因的主要初级转录产物，经剪接成为5.8s、18S和28S三种rRNA。

核酶即有催化功能的RNA。

核酶研究在酶学生物进化上有重大理论价值。

人工核酶的设计和应用，成为基因治疗中一种重要策略

一、选择题

（单选）

1转录终止因子为A．σ因子B．α因子C．β因子D．ρ因子E．γ因子

2转录的含义是A以DNA为模板合成DNA的过程B以DNA为模板合成RNA的过程

C以RNA为模板合成RNA的过程D以RNA为模板合成DNA的过程

E以DNA为模板合成蛋白质的过程

3关于DNA指导的RNA聚合酶，下列说法错误的是

A以DNA为模板合成RNAB是DNA合成的酶C以四种NTP为底物

D催化3’,5’–磷酸二酯键的形成E没有DNA时，不能发挥作用

4关于DNA聚合酶和RNA聚合酶，下列说法正确的是

A都以dNTP为底物B都需要RNA引物C都有3’→5’核酸外切酶活性

D都有5’→3’聚合酶活性E都有5’→3’核酸内切酶活性

5关于DNA复制和转录，下列说法错误的是

A都以DNA为模板B都需核苷酸作原料C遵从A—T配对，G—C配对

D都需依赖DNA的聚合酶E产物都是多核苷酸链

6原核生物识别转录起点的是Aρ（Rho）因子Bα亚基Cσ因子D核心酶Eβ亚基

7DNA指导的RNA聚合酶的核心酶组成是

A．α2ββ’σB．α2ββ’C．αββ’D．α2βE．ββ’

8下列关于复制和转录的描述错误的是

A.DNA两条链同时复制，一条链转录B．向都是5’→3’C．都需RNA引物

D．DNA聚合酶Ⅰ和RNA聚合酶都需要Mg2+E．转录后的产物多需加工和修饰

9DNA上某段碱基顺序为5’-ATCAGTCAG-3’，转录后RNA上相应的碱基顺序为

A5’-CUGACUGAU-3’B5’-CTGACTGAT-3’C5’-UAGUCAGUC-3’

D5’-ATCAGTCAG-3’E5’-UTGUCAGUG-3’

10下列对转录的描述错误的是

ARNA链延伸方向5’→3’B．转录多以一条DNA链为模板C．合成的RNA都是前体

D转录延长过程中RNA聚合酶是全酶E真核生物的结构基因是断裂的,有些基因的顺序不表达在相应的mRNA中

11RNA合成的部位是A细胞质B线粒体C细胞核D核糖体E微粒体

12有一个DNA片段，它的顺序是5’–GCAGTA–3’，3’–CGTCAT–5’，从左到右进行转录，转录后mRNA

碱基顺序是

A．5’–AUGACG–3’B．5’–GCAGUA–3’C．5’–CGUCAU–3’

D．5’–UACUGC–3’E．5’–GCAGTA–3’

13关于大肠杆菌的RNA聚合酶，下列说法错误的是

A由四种亚基组成的α2ββ’σ蛋白质Bσ亚基辨认特定的转录起始点

C核心酶在转录的延长阶段起催化作用D鹅膏蕈碱是其特异性抑制剂

E转录起始时，需要RNA聚合酶全酶发挥作用

14原核生物参与转录起始的酶是A核心酶BRNA聚合酶全酶CDNA聚合酶ⅠD解链酶E引物酶

15关于真核生物的RNA聚合酶，下列说法错误的是

ARNA聚合酶Ⅰ的转录产物是45S–rRNABRNA聚合酶Ⅱ转录生成hnRNA

C利福平是其特异性抑制剂D真核生物的RNA聚合酶是由多个亚基组成

ERNA聚合酶催化转录时，还需要多种蛋白质因子

16在真核生物中，RNA聚合酶Ⅲ催化的转录产物是

AtRNA、5s–rRNA和snRNABhnRNAC28s–rRNAD5.8s–rRNAEsnRNA

17转录生成的RNA,其5’端常是A．pppG或pppAB．pppC或pppUC．G或AD．C或UE．A

18下列关于转录延长阶段错误的叙述是

A．σ因子从转录起始复合物上脱落B．RNA聚合酶全酶催化此过程

C．RNA聚合酶与模板结合松驰D．RNA聚合酶与模板的结合无特异性

E．转录过程未终止时，即开始翻译

19下列碱基序列中能形成发夹结构的是

A．AAATTTCGCGACGB．GGTGATTTTCACCC．CCCCAAATTTAGG

D．TAGAGCTAGCCAAE．GCGCATATGCATA

20真核生物mRNA的转录后加工有

A．3’末端加上CCA-OHB．把内含子拼接起来C．脱氨反应D．去除外显子E．首、尾修饰和剪接

21关于真核生物mRNA的聚腺苷酸尾巴，错误的说法是

A是在细胞核内加工接上的B其出现不依赖DNA模板

C维持mRNA作为翻译模板的活性D先切除3’末端的部分核苷酸然后加上去的

E直接在转录初级产物的3’末端加上去的

22关于外显子和内含子叙述错误的是

A外显子是基因中编码序列，并表达为成熟RNA的核酸序列B外显子能转录，内含子不能转录

C去除内含子，连接外显子的过程叫拼接D基因中外显子加内含子的长度相当于hnRNA的长度

E基因中外显子和内含子相互间隔排列

23下列关于mRNA的叙述正确的是

A3’末端含有CCA—OHB在三种RNA中寿命最长C5’末端有“帽子”结构

D含许多稀有碱基E二级结构呈三叶草型

24关于tRNA叙述错误的是

A在真核细胞核内，由RNA聚合酶Ⅲ催化合成其初级产物B二级结构呈三叶草型

C3’末端有CCA—OHD含有许多稀有碱基E5’末端有多聚A尾巴

25下列哪种反应不属于转录后修饰

A5’端加上帽子结构B3’端加聚腺苷酸尾巴C脱氨反应D外显子去除E内含子去除

26催化合成hnRNA的酶是

A．DNA聚合酶B．反转录酶C．RNA聚合酶ⅠD．RNA聚合酶ⅡE．RNA聚合酶Ⅲ

27下列哪个属于内含子A．不被转录的序列B．编码序列C．被翻译的序列D．被转录的序列E．以上都不是

28参与RNA剪接的是A．mRNAB．tRNAC．45SrRNAD．snRNAE．hnRNA

29参与RNA－pol全酶组成的是A．δ因子B．ρ因子C．σ因子D．γ因子E．ε因子

30真核生物结构基因包括A．外显子和内含子B．内含子C．外显子D．两者都不是E．操纵序列

31真核生物转录终止修饰点序列是

A．TATAboxB．AATAAA和其下游GT序列C．GCboxD．AAUAAAE．Pribnow盒

325’-ATCGTACGGCTA-3’为结构基因模板链，其转录产物为

A．5’-TAGCATGCCGAT-3’B．5’-TAGCCTACGAT-3’

C．5’-UAGCCGUACGAU-3’D．5’-AUCGUACGGCUA-3’E．5’-UACGAUGCCGAU-3’

33在真核细胞中，下列哪种杂交能完全配对

A．DNA-hnRNAB．DNA-mRNA

C．DNA-成熟的tRNAD．DNA-18S-rRNAE．DNA-28S-rRNA

34真核细胞mRNA5’一端的帽子结构为A．GpppmCB．CpppmGC．CpppmCD．GpppmGE．GpppmT

35E.coli的转录过程

A．有冈崎片段形成B．需RNA引物C．不连续合成同一链D．与翻译过程几乎同时进行

E．以RNA聚合酶的核心酶结合到DNA的启动区作为转录的开始

E．RNA聚合酶覆盖的全部DNA均打开

36转录起始阶段，转录的复合物不包括

A．RNA引物B．RNA聚合酶C．DNAD．pppGpN-OH或ppp-ApN-OHE．pN一OH

（多选）

1RNA转录时碱基配对原则是A．A-UB．A-TC．G-CD．G-AE．G-U

2RNA合成时

A．以四种NTP为原料B．σ因子辨认转录起始点C．转录延长阶段由RNA聚合酶核心酶催化

D．转录终止后，开始翻译E．需RNA聚合酶

3不对称转录的含义是

A．对于某个基因DNA分子中一条链转录B．DNA分子中两条链同时转录

C．模板链和编码链在一条链上互相交替D．模板链总是在同一条DNA链上E．模板链并非永远在一条单链上

4原核生物的RNA聚合酶

A．由五个亚基（α2ββ’σ）组成全酶B．利福平是其抑制剂C．β亚基在转录的全过程均起作用

D．对鹅膏蕈碱极敏感E．σ亚基辨认转录起始点

5真核生物的RNA聚合酶

A．聚合酶Ⅰ催化合成45S-rRNAB．聚合酶Ⅱ催化合成hnRNAC．聚合酶Ⅲ催化合成tRNA及5S-rRNA

D．聚合酶Ⅱ对鹅膏蕈碱极敏感E．聚合酶Ⅲ对鹅膏蕈碱极敏感

6与原核生物转录有关的物质是

A．δ因子B．ρ因子C．NTPD．RNA聚合酶E．σ亚基

7原核生物的转录起始区

A．是RNA聚合酶辨认和结合的区域B．-10区有Pribnow盒C．-35区有TTGACA序列

D．与RNA聚合酶结合松驰E．σ亚基辨认转录起始点

8转录的延长过程中

A．核心酶沿模板链3’→5’方向滑动B．σ因子从RNA聚合酶全酶上脱落

C．RNA链的合成方向是5’→3’D．5’端的pppG—结构脱落E．RNA链的合成方向是3’→5’

9原核生物转录终止时

A．ρ因子与RNA－pol发生构象变化，使RNA－pol停顿B．ρ因子与单股RNA结合，促使新生的RNA链释放

C．DNA模板上靠近终止处有密集G—C配对D．σ因子识别转录的终止信号

E．ρ因子有ATP酶和解螺旋酶活性

10关于真核生物mRNA，下列叙述正确的是

A．更新最快B．合成时需要加工和修饰C．5’末端形成帽子结构时需要甲基化酶催化

D．在细胞核内合成，在细胞质内发挥作用E．3’端的修饰主要是加上聚腺苷酸尾巴

二、填空题

1．转录主要生成3种RNA，即mRNA、tRNA、rRNA，其功能分别是______、______、______。

2．原核生物的RNA聚合酶全酶组成是______，与转录启动有关的亚基是______，核心酶的组成是______。

3．RNA的转录过程分为______、______、______三个阶段。

4．mRNA转录后的加工包括______、______和除去______。

5．原核生物RNA聚合酶的抑制剂是______，真核生物RNA聚合酶的抑制剂是______。

6．DNA分子中可作为模板转录成RNA的一股称______，相对的一股称______。

7．真核生物转录起始点上游–30bp处，有共同的5’TATA，称为______。

8．原核生物的转录起始复合物是______。

9．45S-rRNA是______、______、______的前体。

10．hnRNA转变为成熟mRNA的过程包括______和______。

11．tRNA转录后通过______、______、______、______等生成各种稀有碱基。

12．真核生物RNA聚合酶Ⅱ的转录产物是______，对鹅膏蕈碱的敏感度为______。

三、名词解释

1．转录2．三联体密码3．不对称转录4．模板链5．编码链6．Pribnow盒7．断裂基因8．外显子9．内含子10．核酶11．启动子12．逆转录13．E.coliRNA聚合酶14．真核生物RNA聚合酶

四、简答题

1．一条DNA单链3’……ACATTGGCTAAG……5’试写出：

（1）复制后生成的DNA单链碱基顺序；

（2）转录后生成的mRNA链的碱基顺序。

2．简述真核生物mRNA转录后加工过程。

五、论述题

1．比较复制与转录异同点。

2．试述原核生物转录过程。

3．试述RNA转录体系的组成及各成分的作用。

参考答案

一、选择题

（单选）1D2B3B4D5C6C7B8C9A10D11C12B13D14B15C16A17A18B19B20E21E22B23C24E25D26D27D28D29C30A31B32C33A34D35D36A

解析：

27．D内含子是真核生物断裂基因中被转录的DNA序列，但不为蛋白质编码，也叫非编码序列。

答案B和C是外显子。

36．A在转录起始阶段，RNA聚合酶全酶分子结合到模板链的启动区域，并将DNA双螺旋解开近一个螺距。

当RNA聚合酶进入合成起始位点后，便开始转录，即按模板碱基顺序选择第一个和第二个核苷三磷酸，并形成RNA链的第一个磷酸二酯键，同时释放焦磷酸。

不论真核还是原核细胞，RNA的头一个总是嘌呤核苷酸。

RNA的合成并不需要RNA引物。

（多选）1AC2ABCE3ACE4ABCE5ABCD6BCDE7ABCE8ABC9ABCE10ABCDE11D12ABCE13AC14BC15AC16AB17ABCE18ADE19AB20BD21AD22ACD23ABD24ABC25AC

解析20．BD1982年Cech从四膜虫rRNA前体的加工研究中发现rRNA前体有自我剪接作用，即RNA本身也有催化作用，提出了核酶（ribozyme）一词，当从四膜虫的细胞核提取液分离出6.4kb大小的rRNA前体（26srRNA前体），去除杂蛋白后，发现rRNA前体迅速地进行剪接作用，此时并没有酶的存在，rRNA前体就可进行“自我剪接”变为成熟的rRNA。

所以核酶的催化特点是B、D

22．ACD因为转录的不对称性，DNA的两条链可作为不同基因的模板链。

当RNA聚合酶与DNA结合开始转录时，酶分子的空间构象改变，形成转录泡，内有小段RNA—DNA杂交体。

空出的启动子可结合新的RNA聚合酶，同时开始合成多条RNA，而在原核细胞，新合成的mRNA即可开始翻译。

23．ABDPribnow盒只存在于原核细胞基因的启动区，可结合RNA聚合酶，为A—T丰富区；因为是RNA聚合酶的结合点，故碱基排列顺序高度保守。

二、填空题

1．作为模板；转运氨基酸；构成核糖体

2．α2ββ’σ；σ；α2ββ’

3．起始；延长；终止

4．加帽子；加尾巴；内含子

5．利福平；鹅膏蕈碱

6．模板链；编码链

7．TATA盒

8．RNA聚合酶全酶—DNA—pppGpN—OH

9．18S-rRNA；5.8S-rRNA；28S-rRNA

10．内含子切除；外显子拼接

11．甲基化；还原反应；转位反应；脱氨反应

12．hnRNA；极度敏感

三、名词解释

1．以DNA为模板，以四种三磷酸核糖核苷酸为原料，将DNA分子的遗传信息传递给RNA的过程，称为转录。

2．在mRNA分子上每相邻三个碱基为一组，决定一种氨基酸，这一组碱基称为三联体密码。

3．在DNA分子双链上，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；同时模板链并非永远在同一单链上。

转录的这种选择性称为不对称转录。

4．DNA分子中可作为模板转录生成RNA的一股链称为模板链。

5．DNA分子中与模板链相对的不能转录生成RNA的一股链称为编码链。

6．原核生物转录起始区的-10bp附近，有一组5’－TATAAT序列，是Pribnow首先发现的，称为Pribnow盒。

7．真核生物的结构基因，由若干个编码区被非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，因此真核生物的基因称为断裂基因。

8．真核生物的结构基因中编码氨基酸的核苷酸序列称为外显子。

9．真核生物的结构基因中的非编码序列称为内含子。

10．以RNA发挥催化作用的酶，称为核酶。

11．启动子：

RNA聚合酶与模板结合的部位，也是控制转录的关键部位，由起始部位、结合部位、识别部位组成。

启动子的核苷酸序列具有特殊性，在DNA上开始转录的第一个碱基定为＋l，为起始部位，沿转录方向顺流而下的核苷酸序列均用正值表示；逆流而上的核苷酸序列均用负值表示。

在－10区的一致序列是TATAAT，是RNA聚合酶的结合位点，又称为结合部位或Pribnow盒；在－35区是TTGACA，是RNA聚合酶的识别位点，为识别部位。

12．以RNA为模板，以dNTPs为原料，由逆转录酶催化，按照RNA中核苷酸序列合成DNA链的过程称为逆转录。

13．E.coliRNA聚合酶有全酶和核心酶两种存在形式。

全酶是由4种亚基α、β、β’、σ组成的五聚体（α2ββ’σ），σ亚基（又称σ因子）辨认转录起始点；α2ββ’（去掉σ亚基的部分）称为核心酶，催化转录的延长。

14．真核生物RNA聚合酶有三种：

①RNA聚合酶I：

存在于核仁中，合成大多数rRNA前体，对α-鹅膏蕈碱不敏感；②RNA聚合酶Ⅱ：

存在于核质中，合成hnRNA，对α-鹅膏蕈碱极敏感；③RNA聚合酶Ⅲ：

存在于核质中，合成tRNA、snRNA、5S-rRNA，对α-鹅膏蕈碱中度敏感。

四、简答题

1.

（1）复制后生成的DNA链为：

5’–TGTAACCGATTC–3’

（2）转录后生成的mRNA链为:

5’–UGUAACCGAUUC–3’

2．mRNA转录后的加工包括:

（1）hnRNA的剪接：

hnRNA是mRNA的前体，通过多种核酸酶的作用将hnRNA中由DNA内含子转录的部分切去，将基因的外显子转录的部分拼接起来。

（2）在mRNA3’端加上聚腺苷酸尾巴（polyA）。

这一过程在细胞核内完成，在加入polyA之前，先由核酸外切酶切去3’末端一些过剩的核苷酸，然后在多聚腺苷酸聚合酶催化下，在3’末端加上polyA。

（3）5’末端形成帽子结构。

转录产物第一个核苷酸常是5’-三磷酸鸟苷pppG。

mRNA在成熟过程中，先由磷酸酶把5’-pppG水解生成5’-ppG（即脱去1个磷酸基），然后5’起始部位与另一个三磷酸鸟苷GTP（或写成pppG）反应，生成5’,5’-三磷酸相连的键（即三磷酸双鸟苷）。

最后在甲基化酶作用下以S-腺苷蛋氨酸进行甲基化反应，形成帽子结构（参见P269图12-27）。

五、论述

1．比较复制与转录异同点。

答：

（1）复制与转录不同点：

①目的不同，复制是合成DNA，转录是合成RNA，所以两者所需的酶、原料、辅助因子等都不同。

②方式不同，复制是对称的，以两条DNA链为模板合成子链DNA，转录是不对称的，只以一条DNA链为模板合成RNA链。

③对引物的要求不同，复帛需要引物，转录不需要引物。

④对产物的加工要求不同，复制产物不需要加工，转录产物大多需要加工。

⑤过程不同，复制过程存在校正机制，转录则没有。

虽两者都经历起始、延长和终止三阶段，但具体过程有所不同。

复制

转录

方式

半保留复制

不对称转录

模板

单链DNA

模板链

原料

4×dNTP

4×NTP

主要酶和蛋白质因子

依赖DNA的DNA聚合酶、解螺旋酶类、连接酶、引物酶、拓扑异构酶

依赖DNA的RNA聚合酶、ρ因子等

引物

一段RNA

无

碱基配对

A-T、G-C

A-U、G-C、T-A

产物

子代DNA

3种RNA

产物加工

无

剪接、修饰等

（2）复制与转录相同点：

①以DNA为模板；②以核苷酸为原料；③合成方向5'→3'；④遵循碱基配对原则；

⑤依赖DNA的聚合酶；⑥产物都是多核苷酸链。

2．试述原核生物转录过程。

答：

分起始、延长、终止三个阶段。

（1）起始：

①在原核生物中，当RNA聚合酶的σ亚基发现其识别位点时，全酶就与启动子的一35区序列结合形成一个封闭的启动子复合物。

②由于全酶分子较大，其另一端可到－10区的序列，在某种作用下，整个酶分子向－10序列转移并与之牢固结合，在此处发生局部DNAl2-17bp的解链，形成全酶和启动子的开放性复合物。

③在开放性启动子复合物中，起始位点和延长位点被相应的核苷酸前体充满，在RNA聚合酶β亚基催化下形成RNA的第一个磷酸二酯键。

RNA合成的第一个核苷酸总是GTP或ATP，以GTP常见。

前面9个核苷酸的合成不需要RNA聚合酶移动。

④σ亚基从全酶解离下来，靠核心酶在DNA链上向下游滑动，而脱落的σ亚基与另一个核心酶结合成全酶反复利用。

（2）延长：

RNA链的延长靠核心酶的催化，RNA链的合成方向是5’→3’。

（3）终止：

当核心酶沿模板3’→5’滑至终止信号区域，转录终止。

DNA模板上的转录终止信号有两类：

一类是不依赖于蛋白质因子而实现的终止作用；另一类是依赖蛋白质辅因子才能实现终止作用，这种蛋白质辅因子称为释放因子，通常又称ρ因子。

3．试述RNA转录体系的组成及各成分的作用。

答：

（1）DNA是转录模板：

双链DNA分子中只有一条链作为转录模板，指导转录生成RNA，此链称为模板链，其方向为3’→5’。

另一条链无指导转录功能，称为编码链。

对不同基因而言，模板链并非永远在同一单链上。

RNA转录为不对称转录。

（2）原料：

四种NTP（ATP、GTP、UTP、CTP）是合成RNA的原料。

各核苷酸之间通过3’，5’－磷酸二酯键相连聚合。

聚合方向5’→3’。

（3）RNA聚合酶：

①大肠杆菌的RNA聚合酶：

四种亚基（α、β、β’、σ）组成。

亚基的功能：

α亚基：

决定基因转录的特异性；β亚基：

参与转录的全过程；β’亚基：

与DNA模板结合的组分；σ亚基：

识别DNA模板上转录起始点。

四种亚基构成两种RNA聚合酶形式：

全酶（α2ββ’σ），具有识别转录起始点的作用，转录起始由全酶催化；核心酶（α2ββ’），是转录延长阶段所需的酶，能沿模板由3’→5’方向移动，RNA从5’→3’方向延长。

原核生物只有一种RNA聚合酶，催化三种RNA的合成。

②真核生物的RNA聚合酶：

有三种，称为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，专一性地转录不同基因，相应转录产物分别为：

45S-rRNA（5.8S、18S、28S-rRNA的前体）；hnRNA（mRNA前体）；RNA聚合酶Ⅲ的产物为snRNA、tRNA及5S-rRNA。

（4）ρ（Rho）因子：

是参与原核生物转录终止的蛋白质