分子生物学习题及答案345章.docx

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分子生物学习题及答案345章

第3章

一．名词解释（考试时，名词解释为英文，要写出中文并解释）

1、复制（replication）:

亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以每单链DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离的dNTP,合成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程。

2、复制子（replicon）：

也称复制单元，是基因组中具有一个复制起点（origin，ori）和一个复制终点（terminus，ter）并能在细胞中自主复制的基本单位。

3、半保留复制（Semi-ConservationReplication）：

DNA复制过程中亲代DNA的双链分子彼此分离，作为模板，按碱基互补配对原则，合成两条新生子链，这种方式称为半保留复制。

4、冈崎片段（Okazakifragment）

冈崎片段是相对比较短的DNA链（大约1000核苷酸残基），是在DNA的后随链的不连续合成期间生成的片段，这是ReijiOkazaki在DNA合成实验中添加放射性的脱氧核苷酸前体观察到的，因此DNA的复制是半不连续复制。

5、DNA复制的转录激活（transcriptionalactivation）：

RNA聚合酶使双链DNA分子局部开链，在合成10~12个核苷酸的RNA片段之后，再由DNA聚合酶完成前导链DNA的合成，在完成近1000~2000个核苷酸的DNA合成后，后随链才在引发酶的作用下开始启动冈崎片段的引物RNA的合成，将这一过程称为DNA复制的转录激活。

6、单链DNA结合蛋白（singlestrandDNAbindingprotein，SSB）:

在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整性。

7、复制体（replisome）：

DNA复制过程中的多酶复合体。

8、端粒（Telomere）：

是真核生物染色体末端的一种特殊结构，是为了保证染色体稳定的一段高度重复序列，呈现四股螺旋。

9、复制叉（replicationfork）:

复制开始，在复制起点形成的一个特殊的叉形结构，是复制有关的酶和蛋白质组装成复合物和新链合成的部位，这个部位称为复制叉。

10、半不连续复制（semi-discontinuousreplication）:

DNA双链复制时，一条链是连续合成的,另一条链是不连续合成的,这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制方式称DNA的半不连续复制。

11、先导链（leadingstrand）:

又称前导链，是在复制叉处从5'→3'进行连续合成的一条子链。

12、后随链（laggingstrand）:

又称滞后链，复制方向与复制叉的方向相反,后随链的合成要等前导开始合成从而将其模板链暴露出来后,才得以进行。

后随链上先合成了不连续的冈崎片段,然后在DNA聚合酶I的催化下切除RNA引物,同时填补切除RNA后的空隙,再在DNA连接酶的作用下,将冈崎片段连接成一条连续的DNA单链。

13、DNA连接酶:

是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来的酶。

若双链DNA中一条链有切口,一端是3′-OH,另一端是5′-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接的酶。

14、回环模型:

滞后链绕酶一圈形成的环形，使得滞后链和前导链朝着同一方向沿复制叉进行。

二、问答题

1．大肠杆菌被T2噬菌体感染，当它的DNA复制开始后提取噬菌体的DNA，发现一些RNA与DNA紧紧结合在一起，为什么？

答：

该DNA为双链并且正在进行复制。

RNA片段是后随链复制的短的RNA引物。

2．描述滚环复制过程及其特征。

答：

仅是特定环状DNA分子的复制方式。

（1）复制过程：

1）环状双链DNA的+链被内切酶切开；

2）以-链为模板，DNA聚合酶以+链的3'端作为引物合成新的+链，原来的+链DNA分子的5'端与-链分离；

3）+链的3'端继续延长；

4）引发酶以离开的+链为模板合成RNA引物，DNA聚合酶以+链为模板合成新的-链；

5）通常滚环复制的产物是一多聚物，其中大量单位基因组头尾相连。

（2）复制过程的特征：

1）复制是单方向不对称的；

2）产物是单链DNA，但可通过互补链的合成转变为双链；

3）子代DNA分子可能是共价连接的连环分子；

4）连环分子随后被切成与单个基因组相对应的片段。

3．简述E.ColiDNA复制起始的主要步骤。

⑴DNA合成在复制起点（oriC）的起始，Primase（引物酶）合成RNA引物。

⑵DNAhelicase（DNA解旋酶）打开DNA双链，SSB结合单链DNA,DNAGyrase（DNA促旋酶）引入负螺旋，减少正螺旋。

⑶在DNA聚合酶III作用下,5’-3’合成前导链和后随链前体片段（冈崎片段）。

⑷在DNA聚合酶I作用下，去除后随链前体片段5’端RNA引物，后随链前体片段间的缺口由DNAligase连接，形成完整的后随链。

4．比较原核生物和真核生物DNA复制的不同点。

共同点:

（1）DNA的半保留复制即在DNA复制过程中.碱基间氢键首先断裂.双螺旋解旋和分开.每条链分别作为模板.按碱基配对原则合成其互补链.从而形成两个新的双链分子.因新形成的DNA分子中.各保留一条亲代的DNA单链.故名半保留复制.也因此保证了遗传信息的稳定性.

（2）DNA的半不连续复制在DNA复制过程中一股模板上DNA的合成是连续的,另一模板上DNA链的合成是不连续的.是首先合成较短的DNA片段（即冈崎片段）.然后再由连接酶连成大片段.同时.不连续合成的这条链总是落后于连续合成的那条链.称为滞后链,连续合成的链称为前导链.前导链前进的方向与复制叉前进方向相同,滞后链合成方向与复制叉前进方向相反.因此.DNA聚合酶的反应方向始终保持5′-3′.

（3）DNA复制的起始.延伸和终止许多实验表明.DNA的半保留复制是从DNA分子的特定位点开始的.即复制原点（用ori或o表示）.现已证明.除fd组噬菌体外.许多生物的复制原点都是富含A-T的区段.由于此区段的键能较低.易于形成瞬时单链.便于单链结合蛋白与之结合.

不同点:

1）原核生物基因组DNA有1个复制子.真核生物有多个复制子

2）原核生物比真核生物DNA复制速度快

3）原核生物引物由引物酶催化合成的.真核生物引物由RNA聚合酶催化合成的

4）原核生物与真核生物DNA聚合酶不同

5）真核生物端粒DNA的合成由端粒酶催化合成的.原核生物不存在这种情况.

第4章

1、DNA转录区别于DNA复制的重要特点是什么？

不对称转录（asymmetrictranscription）

2、转录单位（transcriptionalunit）：

从启动子（promoter）到终止子（terminator）的一段序列。

终止子（terminator）：

是给予RNA聚合酶转录终止信号的特定DNA序列。

启动子（promoter）：

是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。

3、原核和真核生物转录单位的区别？

原核生物中的转录单位中包含多个基因，polycistron（多顺反子）

真核生物中的转录单位中仅含有一个基因，monocistron（单顺反子）

4、原核生物启动子的结构？

promoter的组成：

-70~-40（upelement）含有CAP—cAMPbindingsite基因表达调控的正控制位点

-35~-10corepromoterRNApol.bindingsite

‚Corepromoterregionincluding：

SextamaBox：

-35siteRNApol.looselybindingsite，RNApol.recognitionsite（Rsite）

TTGAC（conserved）——控制转录效率（表达量的高低）

PribnowBox：

-10siteRNApol.firmlybindingsite（Bsite）TATAAT（conserved）

——直接决定了转录强度和起始位点

Initiationsite：

+1siteRNAtranscriptionalstartpoint（Isite）A/G

5、NusA蛋白、终止Rho蛋白、抗终止N蛋白的作用？

在б亚基离开全酶分子后，一种酸性蛋白NusA替代б亚基，与核心酶结合，能促使RNA聚合酶在转录终止子处暂停，以等待终止Rho蛋白的到来，完成转录过程的终止。

或与抗终止N蛋白结合使RNA聚合酶迅速通过终止子，达到抗终止，转录通读的目的（形成发夹结构而通过终止子）

6、增强子的结构，作用特点和作用方式？

Enhancer（增强子）：

是真核生物中远距离的转录正调控位点。

Enhancer的结构：

（见书143）

----Enhancer由两个以上的增强子成分（EnhancerElement）组成；

----EnhancerElement必需由两个紧密相连，具有间距效应的增强子元（Enhanson）组成；

----各个Enhanson（cis-factor）与激活蛋白（trans-factor）结合，构成有活性的Enhancer，构成促进转录的复合体（然后+基本转录复合体（UPE+corepromoter）来增强特异性转录。

）

Enhancer的功能：

增强特异性转录。

Enhancer的作用特点：

---Enhancercomplex与近启动子的generaltranscriptionalcomplex（基本转录复合体）构型契合，而不与RNApolymerase直接结合；

---特化细胞内，具全部特异的激活蛋白（trans-factor）才能表现出增强效应，即增强子的组织特异性；

---远距离控制，无方向性；

---增强子的复合体，以正控制方式调节基因的表达。

Enhancer的作用方式：

不直接与RNA聚合酶发生相互作用，它们通过与基本转录复合体结合后，增强RNA聚合酶对结构基因的启动。

7、什么是沉默子，沉默子的作用方式？

沉默子（Silencer）：

位于结构基因附近，能抑制该基因转录表达的DNA序列称为Silencer，它是一种复性调控元件，其作用特征与enhancer类似

作用方式：

（1）介导染色质状态的变化，产生类似于异染色质的结构，阻止RNApol.与DNA相结合，抑制转录；

（2）与阻遏蛋白结合，阻遏转录：

直接阻遏，沉默子结合蛋白后，与基本转录复合体中的成员结合，将其固定，使基本转录复合体无法形成而无法转录；‚竞争阻遏，沉默子与增强子相邻或重叠，沉默子与阻遏蛋白结合后，使得邻近的增强子无法与激活蛋白结合，从而阻遏增强转录。

8、Insulator绝缘子：

属于一种基因边界元件，它可以阻止临近的调控元件，对它所调控的基因起到增强或者阻遏的作用。

9、转录因子（Transcriptionfactor,TF）：

是起正调控作用的反式作用因子。

10、什么是顺式元件和反式因子，他们之间靠哪些作用力结合？

反式作用因子（Trans-factor）：

是调控基因的产物（Pro或RNA），它可以在细胞内扩散，因此可以作用于任何合适的靶基因（具有细胞特异性）

顺式作用位点（Cis-element）：

通过反式作用因子识别并在原位发挥作用的序列，没有编码功能，并只能对空间上紧密相连的序列起调节作用。

Trans-factor与Cis-element结合的作用力：

特异性结合力：

位点专一性识别，并具特异位点的氢键结合力（Trans因子与Cis元件之间的识别与结合多发生在具有足够信息的DNA的大沟内，蛋白质氨基酸与DNA碱基结合的界面形成大量的氢键连接）

‚非特异性结合力：

蛋白质—静电—DNA磷酸骨架；

疏水作用力的挤压

11、原核生物的终止子（terminator）：

是给予RNA聚合酶转录终止信号的特定DNA序列。

种类：

Rho-independentterminator（不依赖Rho的终止子）

Rho-dependentterminator（依赖Rho的终止子）（此情况较少）

12、为何Rho-independentterminator不需要Rho的作用：

（1）转录终止上游富含GC，使转录速度减慢；

（2）富含GC序列形成发夹结构，使RNA聚合酶停止作用；

（3）富含GC序列后紧随AT重复序列，其碱基结合力较弱，使RNA聚合酶容易从模板链上解离，DNA/RNA异源双链也容易解离，从而致使转录终止。

13、什么是junctionsequence？

内含子有哪些类型？

RNA剪接的共性规律是什么？

junctionsequence（拼接序列）：

是内含子与外显子连接的地方，高度保守，成为剪接过程重要的识别序列。

根据junctionsequence将内含子分为三类：

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型intron

GroupIandIIintron——具有把自己从pre-mRNA中“自我剪接”出来的能力；

GroupIIIintron——需要依靠复杂的剪接复合体对其junctionseq进行识别，从pre-mRNA中剪切出来。

不同类型的RNA剪接的共性规律：

（转酯反应，酯键由一个位置转移到另一位置）

内含子合理有效的折叠，拉近外显子，激活剪接酶活性，完成磷酸二酯键的转移。

14、核酶的定义和生物学意义？

核酶（Ribozyme）：

泛指具有催化活性的RNA分子。

可分为剪接型核酶和剪切型核酶，催化机理——催化转酯反应

核酶的生物学意义：

发展了具有催化功能的大分子种类，可以不是蛋白质；

‚开启基因治疗的新途径→合成Ribozymegene→转化→降解自身的有害基因的RNA或者降解体外病毒的RNA，使其无法繁殖生长；

ƒ分子进化理论的发展，进一步支撑了RNA可能是生命起源的理论。

20、剪接体（spliceosome）：

是40~60S的核糖核蛋白复合物，由核内一种富含U的小分子RNA（UsnRNA）和若干剪接蛋白（splicingprotein）组成

15、RNA编辑及生物学意义？

RNA编辑：

是指在RNA水平上改变遗传信息的加工。

生物学意义：

●形成/删除AUG,UAA,UAG,UGA…

●改变编码信息

●扩大编码的遗传信息量

●mRNAediting较大程度地改变了DNA的遗传信息，使该基因的DNA序列仅是一串简略意义模糊的序列。

16、说明RNApol全酶各个亚基的主要功能。

（1）σ亚基：

转录起始时与核心酶结合全酶。

使全酶能识别启动子的SextamaBox（－35区）,并通过σ与模板链结合。

不同的σ因子与核心酶结合，可识别不同的启动子。

（2）α亚基：

核心酶的组建因子，促使RNApol与DNA模板链结合

前端α因子－－使模板DNA双链解链为单链

尾端α因子－－使解链的单链DNA重新聚合为双链

（3）β亚基：

DNA/RNA杂交链结合位点

•完成NMP之间的磷酸酯键的连接

•编辑功能（排斥与模板链不互补的碱基）

•与Rho（ρ）因子竞争RNA3’－end

•构成全酶后，β因子含有两个位点：

Isite（initiationsite.Rifs）:

该位点专一性地结合ATP或者GTP（需要高浓度的ATP或GTP）

Esite（elongationsiteRifR）:

对NTP非专一性地结合（催化作用和Editing功能）

（4）β’亚基：

参与RNA非模板链的结合，保护作用。

17、详述怎样加工才能使真核生物mRNA成熟

一、首、尾修饰

1、5’端加帽成熟真核生物mRNA,其结构5’端形成-m7GpppXpYp-帽子结构

2、3’端加尾多数真核生物mRNA3’端都有多聚（A）尾，长约50－200个核甘酸。

二、真核生物mRNA的剪接

剪接就是在细胞核中，除去hnRNA中的内含子，并在连接酶的作用下，将外显子各部分连接起来的过程。

此过程有如下特征性结构：

（1）mRNA前体的剪切部位是在内含子末端的特定部位。

已发现大多数内含子都以GU为5'端的起始，而其末端则为AG-OH-3’（Chambon法则）。

因此把5'GU.....AG-OH-3'称为剪接接口（splicingjunction）或边界序列。

剪接后，GU或AG不一定被剪除掉。

（2）套索结构的形成及剪接剪接过程分两步反应进行。

A、按AKlessing的模式，内含子弯曲成套索状，形成套索RNA（larialRNA）。

B、内含子以套索形式被剪切下来，外含子相连接。

（II，III型内含子）

（3）剪接体的形成剪接体（spliceosome）是由几种非特异小核核糖核蛋白（UsnRNP）与mRNA前体结合而成。

UsnRNP是一族snRNA,参与剪接作用的有多种UsnRNP。

（III型内含子）

第5章

1、tRNA的几个部位及其功能：

（tRNA在空间中是倒“L”形的结构）

（1）氨基酸承受臂：

由分子的5'端和3'端的7个碱基对形成的，氨基酸被连接到tRNA的3'端的一个高度保守的CCA序列的腺苷酸残基的3'—OH上。

（2）DHU环（Dloop）：

即环中含有修饰碱基——二氢尿嘧啶，非特异性识别氨基酰tRNA合成酶（AARS）。

（3）反密码子环：

含有能在翻译期间与mRNA三联体密码子进行碱基配对的反密码子（第34，第35，第36位核苷酸），担负识读密码的功能。

（4）额外环或可变环：

用于tRNA分类。

（5）TΨCloop：

与构成核糖体大亚基的5SrRNA结合，稳定蛋白质翻译装置。

（RNA上唯一含有T的54号位即属于TΨCloop）

2、Paracodon副密码子：

tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码。

tRNA中的这个特异序列与AARS的tRNAbindingsite的特异基团间的分子契合。

3、mRNA如何和核糖体小亚基结合？

核糖体结合位点：

位于mRNA5'端，被核糖体识别并结合的较为保守的核苷酸序列。

在原核生物中该序列称为SD序列。

原核（Prok.）中5'leadingseq.ofmRNA是含有GGAGG的Shine-Dilgarno（S.D.seq）。

真核生物（Euk.）中在mRNA的AUG上游存在CCACC核糖体scanningseq.成为核糖体识别第一个AUG的信号。

4、简并现象及机理？

简并现象：

一种氨基酸受2个以上codon编码的遗传现象。

简并现象的机理：

同工受体（Isoacceptor）：

负载同一氨基酸，但识别不同密码子的tRNA；

‚摇摆假说：

反密码子与密码子在一定范围内的可选择配对现象（由于tRNA上34号位的摇摆碱基）

5、为什么tRNA34号位具有摇摆性（摇摆性的本质/摇摆配的机理）？

（1）34th摇摆位点位于tRNA的拓扑空间结构的末端，碱基堆积力小，选择性配对的自由度大；

（2）34th摇摆位点被修饰的频率高，导致配对原则的改变，尤以A34→I（34th几乎无A）

6、合成多肽的方向N端→C端的原因？

由于起始密码子AUG编码的是甲硫氨酸（Met），而当起始tRNAMet上的甲硫氨酸被负载后，其氨基端（N端）立即发生甲酰化修饰，形成N—甲酰甲硫氨酸，这就意味着后续的肽键形成反应只能在甲硫氨酸的羧基端（C端）上进行，因此肽链的延伸只能使N→C方向。

7、什么是氨酰tRNA合成酶，他有哪些功能位点？

氨酰tRNA合成酶AARS（AminoacyltRNAsynthetase）：

催化特定的氨基酸准确负载于与其对应的tRNA上的专化性酶类。

AARS的位点：

氨基酸结合位点、tRNA结合位点和ATP结合位点。

8、核糖体的8个活性位点：

Psite（peptidylbindingsite）Asite（Aminoacylbindingsite）

Esite（ExitsiteoftRNA.）5srRNAsite（5srRNA+TΨCloop）

转位因子:

EF/GbindingsitemRNAbidingsite

peptididyltransferasebindingsite肽链转位位点

延伸因子复合体:

EF/Tu-aa-tRNAaabindingsite

其中的A、P、E位点的功能：

Asite——氨酰tRNA结合位点；

Psite——肽酰tRNA结合位点；

Esite——释放空载的tRNA

9、蛋白质翻译过程中错译率很高，为什么可以包容？

功能相同的蛋白质，氨基酸序列并非100%一致。

密码子中第二个核苷酸决定氨基酸性质，叫做广义密码子。

如果第二个核苷酸不变，翻译出来的蛋白质性质不变。

因此只要蛋白质功能不受影响，就可以包容一定的错译。

10、保证蛋白质准确翻译的机制？

（1）氨基酸与tRNA间的负载专一性：

a）AARS的aabindingsite对氨基酸的特异识别与结合（双筛效应）；

b）AARS中的tRNA副密码子对氨基酸负载影响；

（2）anti-codon对codon的准确识读；

（3）对第一个Met（AUG）的准确起译：

原核中的SDsequence，真核中的scanningsequence

（4）aa-tRNAaa进入A位点后，还有两次结构上的校正。

11、双筛效应（DoubleSieveeffect）：

AARS上的氨基酸结合位点具有结合位点和水解位点，并形成两个不同“筛孔”的“筛板”，从而保证氨基酸能准确进入并稳定结合到相应AARS的氨基酸位点，进而被准确负载于tRNA上的过程。

12、Prion朊病毒：

是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具感染性的因子，是疯牛病中央神经系统退化疾病的致病因子。

13、参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?

它们具有什么功能?

①mRNA：

蛋白质合成的模板；

②tRNA：

蛋白质合成的氨基酸运载工具；

③核糖体：

蛋白质合成的场所；

④辅助因子：

（a）起始因子—--参与蛋白质合成起始复合物形成；

（b）延长因子—--肽链的延伸作用；

（c）释放因子一--终止肽链合成并从核糖体上释放出来。

14、遗传密码有什么特点?

（1）密码无标点：

从起始密码始到终止密码止，需连续阅读，不可中断。

增加或删除某个核苷酸会发生移码突变。

（2）密码不重叠：

组成一个密码的三个核苷酸只代表一个氨基酸，只使用一次，不重叠使用。

（3）密码的简并性：

在密码子表中，除Met、Trp各对应一个密码外，其余氨基酸均有两个以上的密码，对保持生物遗传的稳定性具有重要意义。

（4）变偶假说：

密码的专一性主要由头两位碱基决定，第三位碱基重要性不大，因此在与反密码子的相互作用中具有一定的灵活性。

（5）通用性及例外：

地球上的一切生物都使用同一套遗传密码，但近年来已发现某些个别例外现象，如某些哺乳动物线粒体中的UGA不是终止密码而是色氨酸密码子。

（6）起始密码子AUG，同时也代表Met，终止密码子UAA、UAG、UGA使用频率不同。

（7）广义密码子，即密码中的密码，即密码子的第二个核苷酸，它决定氨基酸性质及密码子和反密码子之间的缔合能。

15、简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用。

（1）mRNA：

DNA的遗传信息通过转录作用传递给mRNA，mRNA作为蛋白质合成模板，传递遗传信息，指导蛋白质合成。

（2）