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基因的分子生物学复习资料
基因的分子生物学复习资料（修订版）
武汉大大学生命科学双学位05级
一、名词解释：
1、Pormoter：
（启动子）：
是最初结合RNA聚合酶的DNA序列（在很多情况下是与转录起始因子一起结合的）。
启动子-聚合酶复合体一旦形成就发生结构变化，以使起始过程继续进行。
（theDNAsequencethatinitiallybindstheRNApolymerase）
2、E.coliHoloenzymeRNA：
（RNA聚合酶全酶）：
在细胞内，聚合酶只在启动子处起始转录。
是一个称为δ的起始因子的添加，使得核心酶转变为只在启动子处起始转录的形式。
该酶的这种形式称为RNA聚合酶全酶。
3、Isomerization：
（异构化作用）：
在闭合式复合体内RNA聚合酶与启动子DNA的结合使DNA仍处于双链状态，转录起始的下一个阶段要求聚合酶在开放式复合体中与启动子更紧密地结合在一起。
从闭合式复合体到开放式复合体的转变过程涉及聚合酶的结构变化，以及DNA双链的打开，从而暴露出模板链和非模板链。
相对于转录起始位点而言，这一“融化”发生在-11和+3之间的区域。
对于含有δ70因子的细菌聚合酶，这一转变常被称为异构化作用。
4、AbortiveInitiation：
（流产性起始）：
是指核酸进入了活性中心裂隙并且RNA开始合成，接下来就进入了称为流产性起始的时期，在这一阶段，聚合酶会合成一些长度小于10个核苷酸的RNA分子。
这些转录物不全延伸得更长，而是从聚合酶上脱离；聚合酶则并不从模板上脱离，而是重新开始合成RNA。
一旦一个聚合酶成功地合成了一条超过10个碱基的RNA，一个稳定的三重复合体就形成了。
5、Teminators：
（终止子）：
一段引发延伸聚合酶从DNA上脱离并且释放出它已经合成的DNA链的DNA序列。
（thesequencesthattriggertheelongationpolymerasetodissociatefromtheDNA）
6、ProofreadingbyRNAPolymerase：
（RNA聚合酶校对）：
校对分为两类：
一为焦磷酸化编辑，在这一情况下，聚合酶利用它的活性位点，在一个简单的逆向反应中，通过重新加入PPi，催化错误插入的核糖核苷酸的去除，然后聚合酶可以将另一个核糖核苷酸加入到增长中的RNA链的相应位置。
二为水解编辑，在这一情况下，聚合酶倒退一个或更多的核苷酸并切开RNA产物，去除掉错误的序列。
7、8、Exons（外显子）和Introns：
（内含子）
许多真核基因是嵌合的，由一段段编码区组成，它们被一段段非编码区分开，其中编码区为外显子（Exons），非编码区为内含子（Introns）。
9．RNAsplicing：
（RNA剪接）
从pre-mRNA中除去内含子的过程称为RNA剪接（RNAsplicing）。
这个过程将pre-mRNA转化为成熟的RNA，并且必须绝对准确，避免再外显子连接处缺少或增多哪怕是一个核苷酸。
10．Alternativesplicing：
（可变剪接）
有些pre-mRNA存在不止一种剪接方式，从而产生不同的mRNA。
例如，可以除去不同组合的内含子，这称为可变剪接（alternativesplicing）。
通过这种方式，一个基因可以产生多个多肽产物。
11．Trans-splicing：
反式剪接p388
在可变剪接途径中，某些外显子可以被跳过去，一个给定的外显子可以与其下游较远的外显子连接。
有时不同的RNA分子上的2个外显子能够在称为反式剪接（Trans-splicing）的过程中连接到一起。
12．Spliceosome：
（剪接体）p388-391
转酯反应是由一架叫作剪接体（spliceosome）的大型分子“机器”介导的。
这个复合体包含约150种蛋白质和5种RNA，大小和核糖体差不多。
13．Self-splicingintron：
（自剪接内含子）p393-396
一组内含子不需要剪接体就可以把自身从pre-mRNA上切下来，称为自剪接内含子（self-splicingintron）。
14．Group
intron：
自剪接机制为两步转酯反应，分支点为G的一类自剪接内含子。
其催化机器是内含子编码的核酶；分布在某些真核生物的细胞核rRNA、细胞器基因，以及少量原核基因。
15．RNAediting：
（RNA编辑）p385
RNA编辑是改变mRNA序列的另一种方法。
与RNA剪接一样，RNA编辑（RNAediting）可以在RNA转录之后改变其序列，因而翻译出来的蛋白质与根据基因序列所推导出来的不同。
介导RNA编辑的机制有两种：
位点特异性脱氨基作用和引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除。
16．snRNP：
（核内小RNA）
剪接体中的5种RNA（U1、U2、U4、U5和U6）统称为核内小RNA（smallnuclearRNA，snRNA）。
每种snRNA长100～300nt，与几种蛋白质形成复合物。
这些RNA－蛋白质复合物称作小核内核糖蛋白（smallnuclearribonuclearprotein，snRNP）。
17.gRNA:
（引导RNA）
分为锚定区，编辑区，用于指导尿嘧啶插入mRNA中。
18.primaryRNA:
刚完成转录还未进行剪接的RNA。
19.matureRNA:
经过剪接用于翻译的RNA。
20.recruitmentregulation:
RNApbindsmanypromotersweakly,activatorsthatcontaintwobindingsitestobindaDNAsequenceandRNApsimultaneouslycanenhancetheRNApaffinitywiththepromoters,andthusincreasesgenetranscription.Thisiscalledrecruitmentregulation.
21.allosteryregulation:
（变构调控）p90
结合于蛋白质某一位点的配体改变了这个蛋白质的外形，作为这种改变的结果，该蛋白其他部位的活性位点，或另一个结合位点将被改变以增加或减小其活性。
22.operon
:
一种原核基因的表达与调控单位，通常包括：
结构基因（用于合成某一代谢过程的酶），调控元件如操纵序列，和调控基因（其产物用于识别调控元件。
）
23.operator:
基因阻遏蛋白或激活蛋白与DNA的结合位点。
24.riboswtich:
调控RNA单元,作为小分子代谢物的直接感应器以调控基因转录和翻译。
25、attenuation：
衰减机制，一种在转录终止阶段的机制，一种辅助理论证实亮氨酸应保持在低溶度。
26、CHIP：
染色体免疫沉淀反应，该技术能揭示细胞内蛋白与DNA确定区域的结合时间。
27、enhancer：
增强基因表达的序列，不同的增强子与不同的调节基因结合并控制同一个基因的不同时刻的表达，对不同信号作出反应，远距离激活在真核生物中更常见。
28、insulator：
在增强子和启动子之间其他的调节序列，绝缘子通过活化子结合增强子而阻止启动子的结合。
29、combinatorycontrol：
活化子和抑制子不同组合的调控。
如在lac基因中，CAP同Lac抑制子共同作用，而在gal基因中，它又同Gal抑制子协作。
在真核生物中存在着更为广泛的联合控制。
30、signalintegration：
基因的调控需要多个信号，每个调节子向基因传递一个信号，当大量活化子共同作用时，起到协调作用，达到信号整合的目的。
31、siRNA：
短干涉RNA，大约23个核苷残基的双链片段，可以引起mRNA的破坏，抑制了其mRNA的翻译，促使启动子内的染色质的修饰，使得基因沉默。
32、miRNA:
一种不可编码的RNA.Dicer加工一种茎环结构的RNA前体而成，miRNA广泛在动植物细胞中表达，作用RNA-蛋白质复合体称为miRISCS,被应用于发育控制中
34.ribozyme核酶
有很多容易形成三级结构的RNA是一种生物催化剂，称为核酶。
具有酶典型的特性：
催化位点、底物结合位点和辅助因子结合位点。
35.nucleosmep116
真核细胞核中的DNA被包装成小颗粒，称为核小体。
核小体是染色体的基本单位，由8个组蛋白所形成的核组成，DNA缠绕在组蛋白核上
36.denaturation变性p116
当DNA溶液温度高于生理温度（接近100度）或者ph较高时，互补的两条链就可以分开，这一过程就是变性
37.hybridization（异种）杂交p114
互补的DNA和RNA链可以形成杂交分子的能力叫做杂交
38.annealing/renature复性p114
当变性DNA的热溶液缓慢降温，DNA的互补链又可以重新聚合，形成规则的双螺旋。
这种现象就是复性
39.absorbance光吸收值p116
DNA对紫外光的吸收率
40.hyperehromicity增色效应p116
当DNA溶液的温度升高到接近水的沸点时，光吸收值在206nm处明显增加，这种现象叫增色效应
41.Tm熔点p116
吸光度增加到最大值一半时的温度叫DNA的熔点，在熔点，DNA从高度有序的双螺旋结构向无规则的单链结构转变。
二、问答题
1．RNA与DNA的结构区别?
RNA与DNA相比有以下不同:
它的骨架构成是核糖而不是2`-脱氧核糖;尿嘧啶代替了胸腺嘧啶的位置;它通常以多核苷酸单链形式存在没有互补链.由于是单链RNA在自身互补区域可以自我折叠形成局部比螺旋.与DNA相比,RNA的碱基配对更宽,除了A:
U,C:
G外,还有U和G也可以配对。
2．RNA的功能有哪些?
1,有些RNA本身就是一种酶,具有调节功能;
2,RNA是一种遗传物质（主要为病毒的遗传物质）
3,RNA可以作为基因和蛋白质合成的中间体;
4,RNA可作识别子（如:
mRNA）;
5,RNA可以作为一种调节分子主要通过序列互补结合阻止蛋白质的翻译。
3．简述染色体的组装过程。
在DNA的复制过程中，核小体暂时解体，组蛋白H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体被随机分配到任一子代分子中，在DNA复制后，核小体立即被组装，这涉及到特定的组蛋白伴侣的功能，这些组蛋白伴侣护送H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体到达复制叉。
随后，在旧蛋白的“种子”作用下，发生相似修饰，一旦DNA包装成核小体，它有能力借助组蛋白的H1来进行进一步压缩DNA，开成染色质形式（30nm纤丝），在细胞分裂间期，染色质进一步浓缩成染色体。
4．DNA聚合酶中，手心、手指、拇指域的功能？
手心域由一个β折叠片构成，含有催化位点的基本元件，尤其是DNA聚合酶的这一区域结合2个二价金属离子（镁离子和锌离子），可以改变正确剪辑配对的dNTP和引物3’-OH周围的化学环境。
出来催化作用外，手掌域还负责检查最新加入的核苷酸碱基配对的准确性。
功能1）有两个催化位点，一个延长链，别一个是把错误的dNTP排除掉，起校对功能；
2）聚合位点有两个金属离子，它们有利于催化的进行；
3）检测配对的准确性。
手指域中的几个残基可与引入的dNTP结合。
一旦引入的dNTP与模板之间形成正确的碱基配对，手指域即发生移动，包围住dNTP。
功能：
1）结合运进来的dNTP，并带到正确的位子；
2）弯曲模板，让模板碱基与dNTP正确配对；
3）稳定PPi的功能。
拇指域与催化的关联不紧密，而是与最新近合成的DNA相互作用。
还有两个目的：
第一，维持引物以及活性部位的正确位置；第二，帮助维持DNA聚合酶与其底物之间的紧密连接。
功能：
不直接参与催化，但是可保持引物和活性位点处在正确的位置，还可帮助维持DNA聚合酶与其底物紧密连接，有助于添加许多dNTP的能力。
5．为什么真核生物染色体在一个周期中只能复制一次？
真核细胞分裂所需的事件发生在细胞周期的不同时期。
染色体DNA复制仅发生在细胞周期的S期。
在此期间，细胞中的所有DNA都必须精确地复制一次。
染色体任何部分复制的不完整都可造成染色体之间不适当的连接。
互联染色体的分离会引起染色体的断裂或缺失。
DNA的重复制也会造成严重后果，使基因组中特殊区域的拷贝数增加。
重要调控基因的拷贝数即使增加一个或两个也会导致基因表达、细胞分裂或对环境信号应答的灾难性缺陷。
所以，真核细胞每分裂一次，每条染色体中每个碱基对复制且只能复制一次，使极其重要的。
6．端粒酶如何实现端粒的复制？
端粒酶用其RNA成分与端粒单链DNA区域的3`端退火，随后用其反转录活性合成DNA至RNA模板末端。
这时端粒酶将RNA从DNA产物上移去，并重新结合到端粒的末端，重复上面的过程。
7．DNA损伤来源及对应的修复机制是什么？
损伤来源
修复机制
复制错误
错配修复
嘧啶二聚体
光复活作用
受损的碱基
碱基切除修复
嘧啶二聚体或碱基上的大加合物
核苷酸切除修复
双链断裂
双链断裂修复
嘧啶二聚体或脱嘌呤位点
移损DNA合成
8．RNA转录与DNA复制的区别？
答：
在DNA复制中，整个基因组被复制一次，而且每次分裂只复制一次，在转录过程中，基因组中只有一些区域得到转邓小平，而且这些选中的区域在不同的细胞中或同一细胞的不同时期都是不同，不同的区域可转录的程度也不同，即在单个细胞里，一个特定的区域可生成从一个到几千个转录物。
在各自的机制中也有不同点，用来生成一条新DNA链的核苷酸是脱氧核糖核苷酸，而在转录中则是核糖核苷酸，还有DNA聚合酶只能延伸已经存在的多聚核苷酸链，因而需要一段引物，而RNA聚合酶能够从头起始RNA的合成。
9.原真核生物RNAPol比较？
1．每个真核细胞有3种不同的酶RNAPol1,2,3，而细菌中只有一种。
2．Pol2的大亚基末端有一条尾巴，细菌的酶没有。
这条尾巴由许多七肽序列重复组成。
10.原真核生物promoter识别的比较？
区别：
细菌中，向开放式复合体转变的异构化作用是自发的，不需要ATP水解，而在真核细胞中这一步骤是需要ATP水解的。
在真核细胞中启动子逃离是由CTD尾巴的磷酸化状态调节的，这使得在前起始复合体中与启动子结合的有一个未磷酸化的CTD.
共性：
起始过程中，聚合酶在一个闭合式复合体中结合到启动子上，在
11.RNA翻译和分离所面临的最主要的挑战是什么？
1．MRNA中的基因信息不能被氨基酸所识别。
2．基因密码需要被转配器分子识别，而且这种转配器还需要正确地招募所对应的氨基酸。
12.复制机器4种元件的结构与功能？
复制机器包括mRNA,tRNA,氨酰tRNA合成酶与核糖体.
1.mRNA结构：
一段含有遗传密码子的单链核糖核苷酸序列，包含可读框，原核细胞还有核糖体结合位点。
功能：
1将特定氨基酸整合到合成中的多肽链。
2为后续的密码子确定可读框。
3真核细胞mRNA在5和3端被修饰以促进翻译。
2.tRNA结构：
通常都有三叶草型的二级结构和L状的三维结构。
功能：
是密码子及其所指定的氨基酸之间的转配器，将核苷酸序列的信息翻译成氨基酸。
3.氨酰tRNA合成酶为一种具有复杂结构的蛋白质，其作用是将氨基酸连接到tRNA3端的腺苷酸上使tRNA负载。
具体来说，氨酰tRNA合成酶通过识别同族tRNA的独特结构，分两步将一个氨基酸连接到tRNA上，并且氨酰tRNA的形成是非常精确的，某些氨酰tRNA合成酶还可利用编辑口袋来高精度的负载tRNA。
4.核糖体结构：
由RNA和蛋白质组成的大亚基和小亚基组成。
大亚基含有肽基转移酶中心，负责肽键的形成。
小亚基含有解码中心，负载氨基酸的tRNA在此阅读或解码mRNA的密码子单位.功能：
指导蛋白质合成。
具体来说，小亚基在翻译的每次循环过程中都经历结合与分离，新的氨基酸连接在延伸肽链的C端，并且穿过核糖体的通道可以使mRNA和多肽链进出核糖体，核糖体RNA是核糖体中的结构和催化决定因子。
13.“遗传密码是简并的”所表达的含义？
简并性的好处是什么？
密码子简并性:
一种氨基酸被超过一种密码子定义
密码子简并性对于生物的意义：
密码子以这种方式进化可以减小突变的不利影响。
密码子简并性可以作为一种安全机制来减小阅读密码时的错误。
14.摆动理论的内容是什么？
是否有结构上的证据？
摆动理论在反密码子上是如何作用的？
摆动理论：
反密码子5端的碱基在空间上不如其他2个位置上的碱基那么受限制，可以和密码子3端的几种碱基成氢键。
有如下配对规则anticode：
G-U，C；C-G；A-U；U-A，G；I-A，U，C。
结构上的证据：
摆动理论正确地预测到至少有3种tRNA存在以识别Ser的6种密码子。
其他两个由6种密码子编码的氨基酸也存在不同的tRNA以识别在第1个或者第2个位置上有不同核苷酸的密码子组。
作用于反密码子：
在tRNA的三维结构中，三个反密码子碱基都指向同一个方向，它的精确构象主要由碱基平面之间的堆叠作用所决定。
反密码子的第一个（5’）碱基位于碱基堆叠的末端，其运动比其他两个碱基相对自由些，因此在密码子的第三个（3”）碱基位置上摆动。
相反，不仅反密码子的第三个（3’）碱基位于碱基堆叠的中间，而且相邻的碱基总是庞大的修饰嘌呤残基。
15.大肠杆菌生活在培养基中：
1只有葡萄糖，2同时有葡萄糖和乳糖，3只有乳糖，叙述在这三种情况下lac操纵子的正负调控因子对转录的调控？
3个lac基因lacZ，lacY，lacA在大肠杆菌基因组中相邻排列合称lac操纵子。
LacZ编码半乳糖苷酶，该酶可将乳糖切割成半乳糖和葡萄糖，后两种均可作为细菌的能源lacY编码乳糖转移酶将乳糖运至细胞，lacA的产物可消除被转入的硫代半乳糖苷对细胞造成的毒性。
这些基因只有在乳糖存在，同时葡萄糖缺乏事才会被高水平地表达。
两种调控蛋白参与调控：
活化子CAP和Lac抑制子。
CAP只在没有葡萄糖的时候才结合DNA以激活lac基因，而Lac抑制子只在乳糖缺乏时才结合DNA从而抑制转录。
所以当只有葡萄糖存在时，抑制子将结合DNA的启动子或附近的特异位点，抑制lac基因的表达。
当只有乳糖存在时，抑制子没有活性，而CAP将结合DNA激活基因的表达。
同时有葡萄糖和乳糖时，抑制子和活化子都无活性，基因此时本底水平转录。
16.Trp操纵子在不同Trp浓度下如何受抑制子和衰减子的双重调控？
Trp浓度低时，Trp抑制子不结合其辅抑制子并退出其操纵子，允许trpmRNA从附近启动子起始合成；核糖体停在色氨酸密码子附近，使得序列2同序列3配对，阻止了3，4终止发卡的形成。
Trp浓度高时，辅助因子结合到Trp抑制子上，诱导该蛋白的构象变化，使其可以结合trp操纵子并阻止转录。
已经起始转录的RNA聚合酶在特异位点暂停，接着在到达trpE之前终止，称为衰减作用；序列3可以与序列4配对，形成转录终止发卡。
无蛋白质合成时，如果无核糖体起始先导肽的AUG翻译，序列1，2形成发夹，阻止了2，3发夹的形成，允许序列3，4形成发夹，酶不表达。
抑制和衰减二种方式对表达的控制对色氨酸水平精细调节，使细胞对逐渐增强的Try饥饿有二种状态的反应，最初的反应是解除抑制的结合，Try饥饿更严重时，则是放松衰减作用。
阻抑和衰减两种方式对表达的控制使得基因能精确地调节细胞内的色氨酸水平。
17.叙述原真核中基因调控的异同点。
相似点：
1核心调控原理相同，都是利用信号，激活蛋白和阻遏蛋白的招募，异构和协同结合发挥作用。
2调控过程中的基因表达步骤相似，主要发生在转录的起始阶段。
不同点：
1对于真核生物，mRNA前体的剪接是调控的重要阶段，而原核生物的调控过程无此阶段。
2真核生物的翻译机器比原核生物的更为复杂和精巧。
3真核生物中，核小体和其修饰体影响基因的可接近性，而原核生物没有这种机制。
4真核基因有更多的结合位点和更多的蛋白质进行调控。
18.真核调控蛋白的结合域及转录激发域有什么结构特征？
结合域：
1同型结合域：
是一种典型的螺旋-转折-螺旋DNA结合域，不同蛋白质中此结构域的结构非常相似，不仅识别螺旋相似，周边其他蛋白质结构也是一样的。
2含锌结合域：
包含锌原子的结合域，有各种不同的形式，包括典型的锌指蛋白和相关的锌簇域。
锌原子同半胱氨酸残基和组氨酸残基作用，起到保持结合域完整的作用。
DNA同样被嵌入大沟中的螺旋识别。
有些蛋白质拥有多个锌指域，每个域都以螺旋嵌入大沟，并同其他锌指域延伸以增加结合的亲和力。
还有一类域中，锌同4个半胱氨酸残基作用，稳定地形成一个识别域。
3亮氨拉链结构域：
在单一的结构单元内连接2聚结构和与DNA结合的表面。
两个长的螺旋形成一个嵌型结构，将DNA夹于其中。
二聚化是由同样两个螺旋内另一个区域介导，他们形成一个短的盘绕状结构结合到一起。
4螺旋-环-螺旋模体：
每个单体中延伸的螺旋区域嵌入DNA的大沟中，2聚体的表面由两个螺旋区域构成。
激活域：
1一直没有一个明确的结构，这种结构是受DNA结合诱导的，具有黏性表面，能同其他几种蛋白质相互作用。
2由许多重复的，有弱的活化能力的小单元组成，每个单元都是一端短的DNA序列。
这样的小单元越多，酸性越强，激活域的活化能力就越强。
这同激活域缺乏一个整体上的结构，只是简单的作为一种无差别的黏性表面在起作用这个概念是一致的。
19．siRNA研究和治疗上各有什么作用？
在研究上：
1被应用于反向遗传学中鉴定一个细胞的细胞学和生物学功能，2可以同基因组学结合，进行基因组范围的筛选，发现新的功能基因。
在治疗上：
1被应用于抵抗病毒的感染，通过摧毁病毒特异性mRNA的方式，如HIV，HBV;2被应用于抗癌，通过降低与致癌有关基因的表达作用
20．试论述生物的复杂性是miRNA调控的结果？
miRNA广泛存在于动植物细胞中，形成了RNA-protein复合体，控制动植物的发育过程，miRNA种类繁多，可以认为不同的miRNA控制了不同生物各个阶段的发育过程，据最新的研究所知，miRNA可以控制植物的表型特征；miRNA调控造血干细胞的分化；部分病毒也编码miRNA.
21．翻译的起始、延长和终止（具体过程和翻译因子的作用）？
1）起始：
3个重要事件：
第一，核糖体必须被募集到mRNA上；第二，负载tRNA必须置于核糖体的P位点；第三，核糖体必须精确地定位在起始密码子上，这一步最关键，它确定了mRNA的阅读框
原核细胞因子：
IF1防止tRNA结合到小亚基未来A位置上
IF2是GTP酶，它与起始过程的3个主要成分相互作用。
通过这种作用，催化fMet-tRNAi和小亚基的结合，阻止其他负载tRNA与小亚基结合
IF3结合于小亚基并阻止其与大亚基结合，或阻止其与负载tRNA结合。
，它与小亚基的结合对翻译的每一轮新的循环是十分重要的。
真核细胞因子：
起始tRNA和小亚基的结合总是发生在和mRNA结合之前。
eIF3和eIF1A因子的作用解离为游离的大小亚基。
两个GTP-结合蛋白——eIF2和eIF5B介导了（小亚基）和负载起始tRNA的结合。
并通过poly-A尾与mRNA的3’端紧密结合。
，这是通过eIF4F和包绕在poly-A尾的poly-A尾结合蛋白之间的相互作用实现的。
2）延长：
3个关键事件：
第一，在A位点上的密码子的指导下，正确的氨基酸tRNA置于A位点上；第二，A位点的氨基酰tRNA与P位点的肽酰tRNA上的肽链形成肽键，这一肽转移酶反应导致多肽链从P位点的tRNA上转移到A位点的负载tRNA
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