核酸的生物学功能.docx

1、核酸的生物学功能第九章 核酸的生物学功能A型题一、名词解释1半保留半不连续复制2冈崎片段3引物酶4拓扑异构酶5反转录6PCR7内含子8外显子9编码链10核心酶11启动子12Pribnow box13“转录鼓泡”14TATA盒15帽子结构16poly（A）尾巴17核不均一RNA18RNA自我剪切19Ribozyme20剪接体21密码子22同义密码子23增强子24多核糖体25S.D序列26信号肽27信号识别蛋白28停靠蛋白29基因表达30操纵子31衰减子32反义RNA33基因治疗34转座子35限制性内切酶36克隆37转化38RFLP39DNA指纹图谱40RAPD二、填空题1将以冈崎片段合成的子链称

2、为 ，连续合成的子链称为先导链。2DNA复制中出现的RNA片段由一种特异的RNA聚合酶催化合成，此酶称为 。3拓扑异构酶能够使DNA产生拓扑学上的种种变化，最常见的是产生 和消除超螺旋。4紫外线引起DNA分子中同一条链上相邻的两个嘧啶核苷酸以共价键连接生成环丁烷结构，即 。5暗修复通过3种不同的机理来完成修复即切除修复、重组修复和 。6RNA指导的DNA聚合酶又称为 。 7PCR反应的每一个循环都要经过高温变性 和中温延伸3个阶段。8DNA顺序测定技术最适用的是Sanger提出的 末端终止法。9 修复允许子链DNA复制合成时越过亲链上受损伤的片段而不形成缺口。10DNA中有些基因是重复的，称为

3、 。11把基因中不编码的序列称为 ，把被间隔的编码蛋白质的基因部分称为 。12基因中仅一股链被转录，把被转录的一股链称为 ，另一股链称为 。13大肠杆菌RNA聚合酶的亚基组成是 ，没有亚基的RNA聚合酶称为 。14原核生物的启动子顺序存在两个共同的顺序，即 和 。15细菌及病毒DNA的转录终止顺序有两个明显的特点：其一是富含GC，转录产物极易形成 ，其二是紧接GC之后有一串 。16从大肠杆菌中获得的RNA聚合酶在转录时要求有二价金属离子，主要是 和 。 17转录合成的RNA第一个核苷酸常常是 或 。18以mRNA为模板合成蛋白质的过程称为 ，或称为 。 19原核生物完整的核糖体为 s，由1个

4、s和1个 s亚基组成。20真核生物的核糖体大约是 s，由1个 s和1个 s两个亚基组成。 21蛋白质合成的肽链延长阶段包括：进位、肽键形成和 3步。22将mRNA上的AGGAGGU区域称为 序列。23当代基因工程中一种生物的基因能在另一种生物中表达的基础是 。24每个tRNA的碱基顺序都能排列折叠成一个 状的构象。25操纵子包括调节基因、启动基因、 和 。26转录调控蛋白通常有独立结合DNA的结构域，这种结构域中与DNA接触的结构单元有 和 。27转录调控蛋白有与蛋白质结合的结构域，此结构域含有的结构单元有 和 。 28真核生物mRNA 5 端 序列可与30s核糖体小亚基中16s rRNA 3

5、端的序列互补。29在某一基因指导下蛋白质的合成过程称 。30基因表达的调控有两个层次： 的调控和 的调控。31设计 ，抑制靶基因的表达，达到治疗疾病的目的，称为基因治疗。32一类有特定结构的DNA顺序，这些顺序不断地改变它们在细胞基因组内的位置，或从一个基因组移动到另一个基因组上，称为 。33 与核酸结合后在紫外灯照射下可发出很强的橙色荧光（50ng的DNA即可）。34可以用凝胶电泳分离RNA，将特殊片段转移到硝酸纤维素膜上，之后用杂交法来鉴定它，此法称为 。35可以用 法产生一个氨基酸被替换的突变蛋白质。36目的基因的获得目前普遍采取3种方法： 、 、 。37有些质粒当细菌停止繁殖时，自身还

6、能复制扩增，称为 ；有的随着细菌停止繁殖，复制也停止，称为 。38只要选用与所需（目的）基因互补的DNA片段作探针，通过 、 等即可从基因文库中筛出所需要的目的基因。39用来生产某些蛋白类药物的转基因动物又称 。三、简答题1说明DNA复制时，随后链复制的基本过程。2说明DNA切除修复的基本过程。 3说明DNA重组修复的基本过程。4说明DNA SOS修复的基本过程。5说明光修复的基本过程。6真核生物RNA转录生成后，是如何进行加工修饰的？7蛋白质生物合成后的加工修饰方式有哪些？8写出中心法则路线图。9结合锌指的结构，说明锌指的作用。10结合亮氨酸拉链的结构，说明亮氨酸的作用。11表达载体具有哪些

7、特点？12简要说明摆动学说的主要内容。13简要说明Southern杂交的基本过程。 14简要说明Nouthern杂交的基本过程。15简要说明 Western blot杂交的基本过程。16说明DNA聚合酶的功能。17简要说明原位杂交的基本过程。18简述遗传密码的特点。19说明氨基酸与tRNA分子的连接方式、密码子与反密码子的相互作用特点。四、论述题1说明DNA的复制过程。2与原核生物相比，真核生物的转录有何特点？3简要说明PCR的原理、反应过程和应用。4说明RNA的转录生成过程。5简要说明原核生物蛋白质的生物合成过程。6说明乳糖操纵子的调控。7说明DNA重组技术的基本过程。8真核生物的蛋白质合成

8、有何特点？9DNA模板上的启动子结构有何特点？10DNA重组技术中，获得目的基因的方法都有那些？B型题1简要说明四膜虫的核糖体前体的自我剪切过程。2如何实现蛋白质工程。3说明蛋白质信号肽转运的一般过程。4说明色氨酸衰减子的调控。5写出Sanger法DNA测序的基本原理和过程。6常见的DNA指纹技术有哪几种，简要说明其基本原理和主要用途？7在DNA复制过程中，随后链是如何保持复制方向和前导链一致的？8说明RNA延长的转录鼓泡模型。9真核细胞的基因表达调控与原核细胞有何异同？答 案A型题一、名词解释1半保留半不连续复制：DNA复制时子链双链中有一条链来源于母链，故称半保留复制。以DNA母链双链为模

9、板合成子链时，其中一条子链的合成是不连续的，而另一条链的合成是连续的，故称半不连续复制，合称半保留半不连续复制。2冈崎片段：1968年冈崎发现DNA的53 链合成是先合成一些约l 000个核苷酸的片段称为冈崎片段。随着复制的进行，这些片段再连成一条子代DNA链。3引物酶：所有的DNA聚合酶都要求一个有自由3OH的引物来起始DNA的合成。现已知复制合成先导链或随后链冈崎片段的引物是一段510个核苷酸的RNA。这段RNA由一种特异的RNA聚合酶催化合成，此酶称为引物酶。4拓扑异构酶：能够使DNA产生拓扑学上的种种变化。最常见的是产生负超螺旋和消除超螺旋。在大肠杆菌中，是一种DNA促旋酶，它能切开正

10、超螺旋双链DNA的一条链让另一条链通过这一切口消除螺旋，然后再将DNA切口封好。从而消除复制过程中所产生的正超螺旋，转变为负超螺旋。此酶作用需水解ATP供能。5反转录：以RNA为模板合成DNA的过程，称为反转录。6PCR：多聚酶链式反应，是一种快速的DNA特定片段体外合成扩增的方法。它的反应过程包括高温变性、低温退火和中温延伸3个阶段。 7内含子：真核生物的基因许多是不连续的，即一个完整的基因被一个或更多个插入的片段所间隔。这些插入片段可有几百乃至上千上碱基对长，它们不编码任何蛋白质分子或成熟的RNA。把这些插入而不编码的序列称为内含子。8外显子：把被间隔开的编码蛋白质的基因部分称为外显子。9

11、编码链：在双链DNA中，把被转录的一股链称为模板链，另一股链称为编码链。10核心酶：大肠杆菌的RNA聚合酶是一个非常大的（450Ku）极其复杂的酶分子。它由4种亚基组成。整个酶的亚基组成是2，称为全酶。没有亚基的RNA聚合酶称为核心酶（2）。11启动子：转录起始，RNA聚合酶结合在被转录的DNA区段上，结合的特定部位称为启动子，它是20至200个碱基的特定顺序。12Pribnow box：原核生物的启动子顺序中存在两个共同的顺序，即-10顺序和-35顺序，-10顺序也称为Pribnow box。13“转录鼓泡”：当转录起始步骤完成后，亚基离开聚合酶，形成的核心酶更牢固的结合于模板上，开始转录的

12、延长。延长是在含有核心酶DNA和新生RNA的一个区域里进行的，由于在这个区域里含有一段解链的DNA“泡”，所以称为转录鼓泡。14TATA盒：已知真核生物的启动子与原核生物的很相似，也位于转录起始部位的5 端，但存在着几个重要的区域。距起始部位最近的一个是在-25处，称为TATA盒（Hogness盒）。它与原核的-10顺序（TATAAT）极为相似。它是启动子活性所必需的。15帽子结构：真核生物的mRNA在5 和3 两个末端都要受到修饰。5 末端要形成一种称作帽子的复杂结构。它是在mRNA5 末端的核苷酸上通过焦磷酸键连接一个7甲基鸟苷。此外，连接帽子的头两个核苷酸的核糖也被不同程度的甲基化。16

13、poly（A）尾巴：在mRNA3末端则要加上一段多聚腺嘌呤核苷酸poly（A）：（AAAAAAAAA）的顺序，长度可达20至200个核苷酸。17核不均一RNA：在细胞内任何时候都存在着大量正在加工似乎无用的RNA分子，这些分子总称为核不均一RNA。18RNA自我剪切：只需核苷酸存在，RNA就能剪接自身或自我剪切，即RNA分子本身具有高度的专一性和催化活性。 19Ribozyme：具有酶催化活性的RNA，称为Ribozyme（核酸性酶）。20剪接体：真核的酵母和真菌线粒体中的mRNA的成熟过程中也发现RNA具有剪接作用。由细胞核的小分子RNA与特异的蛋白质结合形成的小核糖核蛋白复合体颗粒（SnR

14、NP）发挥剪接作用，首先mRNA前体与SnRNP形成剪接体，其中的SnRNA发挥剪接作用，而不是蛋白质部分。21密码子：3个碱基编码1个氨基酸，此三联碱基组称为一个密码子。22同义密码子：代表同一种氨基酸的不同密码子，称为同义密码子或“同义词”，均属简并密码。23增强子：真核转录中，除调控蛋白外，在DNA上还有一些序列对转录有显著影响，最突出的是增强子。它的特点是：与启动子的相对位置无关。无论在启动子的上游或下游，以至相隔上千个碱基对，只要存在于同一DNA分子上都能发挥作用。但删除这段序列会显著降低转录活性。增强子还具有组织特异性，它优先或只在某种细胞中表现功能。24多核糖体：蛋白质合成过程中

15、，一个mRNA的分子上不只结合一个核糖体而是多个核糖体，称多核糖体。多个核糖体同时翻译一个mRNA分子，这显著提高了mRNA的利用率。一条mRNA的最大利用率可达每80个核苷酸结合一个核糖体。25S.D序列：作为起始密码子的AUG通常距离mRNA5末端约2030个碱基，在这段前导顺序中，具有一段特殊顺序，位于起始AUG之前的固定位置上。这段顺序与核糖体小亚基30s内的16s rRNA的3末端顺序能形成稳定的碱基对，是mRNA上的起始识别信号，将mRNA上的此区域称为ShineDalgarno顺序或S.D序列。26信号肽：除了少数外几乎所有分泌蛋白都在N末端含有一段信号序列或称为信号肽，其长度一

16、般为1535个氨基酸残基。信号肽的中部多含有疏水氨基酸组成的片段（约1420个氨基酸残基）。27信号识别蛋白：细胞内还存在一种信号识别蛋白（SRP），它是一种核糖核酸蛋白复合体，含有6种多肽和300个核苷酸的7s RNA。SRP能识别正在合成并将要通过内质网膜的多肽的核糖体。SRP与这类核糖体合成的多肽的信号肽相结合，形成SRP信号肽核糖体复合物，并暂停多肽链的合成。随即SRP将复合体从细胞质引向内质网膜。 28停靠蛋白：内质网膜上有SRP的受体，也称为停靠蛋白（DP）。DP与复合体相结合，SRP释放出来，SRP可再用于另一个核糖体的转运。29基因表达：基因表达是指在某一基因指导下蛋白质的合成

17、过程。30操纵子：所谓操纵子是指原核生物基因组的一个表达调控序列，它包括参与同一代谢途径几个酶的基因，编码在一起形成一个特殊的转录单位（统称为结构基因）及在结构基因前面的调节基因（R）操纵基因（O）和启动基因（P）。31衰减子：色氨酸操纵子中存在一个辅助调控结构，可用以终止和减弱转录，这个调控结构称为衰减子。 32反义RNA：反义RNA是一种与mRNA互补的RNA分子，它是正义基因和/或基因的正义链转录的产物。它与mRNA结合后即阻断mRNA的翻译，从而调节基因的表达，是一种翻译水平的调控。33基因治疗：设计人工反义RNA，抑制靶基因的表达，达到治疗疾病的目的，称为基因治疗。 34转座子：基因

18、中还发现另外一类有特定结构的DNA顺序，这些顺序不断地改变它们在细胞基因组内的位置，或从一个基因组移动到另一个基因组上，起着多方面基因表达调控作用，称为可转座的遗传因子或简称转座子。 35限制性内切酶：一类核酸内切酶，可以将外源DNA在特定位点进行切割。 36克隆：DNA重组的产物称为重组体。因转入活细胞后能复制增殖，所以是一种无性繁殖体系，英文称为克隆（Clone），因而重组体也称为克隆。有时把DNA重组的操作过程也称为“克隆”。37转化：由质粒做载体形成的克隆，转入细菌的过程称为转化。转化前，细菌预先要在低温条件下用氯化钙处理，增加细胞膜的通透性，形成“感受态”细胞。 38RFLP：当用一

19、种限制性内切酶去切DNA时，DNA分子会降解成许多长短不等的片段，个体间这些片段是特异的，可以作为某一DNA（或含这种DNA的生物）所特有的标记，这种方法就称为限制性片段长度多态性。 39DNA指纹图谱：用某一小卫星DNA做探针，可以同时与同一物种或不同物种的众多酶切基因组DNA片段杂交，获得具有高度个体特异性的杂交图谱，其特异性像人的指纹一样因人而异，故称为DNA指纹图谱。40RAPD：l990年Williams以随机序列（910核苷酸）作引物，用基因组DNA为模板进行PCR扩增，获得的产物可见多条清晰的图谱带，不同个体内图谱带差异明显，有如DNA指纹图谱一样，这种方法称为随机引物PCR，后

20、称为随机扩增多态性DNA。 二、填空题1随后链2引物酶3负超螺旋4嘧啶二聚体5SOS修复6反转录酶7低温退火8双脱氧9SOS 10重复基因11内含子、外显子12模板链、编码链132、核心酶14-10顺序，也称为Pribnow box、-35顺序15二重对称性结构、A（大约6个）16Mg2+ 、Mn2+17pppA、pppG18翻译、蛋白质的生物合成1970、30、502080、40、6021移位22S.D23密码的通用性24三叶草25操纵基因、结构基因26锌指基元、螺旋转角螺旋基元。27螺旋环螺旋、亮氨酸拉链28S.D29基因表达30转录水平、翻译水平31人工反义RNA32转座子 33溴化乙锭

21、34Northern杂交35寡聚核苷酸定点突变36以mRNA为模板，用反转录酶合成DNA、构建基因文库、人工合成基因37复制松弛型控制、严紧型控制38原位杂交、Southern杂交39“生物反应器”三、简答题1答：随后链是指以冈崎片段合成的子链。随后链的模板是通过聚合酶全酶二聚体的一亚基，形成一个环，使随后链的方向与另一个亚基中的先导链模板的方向相同。DNA聚合酶全酶合成先导链的同时也合成随后链。当大约1 000个核苷酸加在随后链上之后，随后链的模板就离开，然后再形成一个新的环，引物酶再合成一段RNA引物，另一冈崎片段再开始合成，这样使两条链同时同方向合成。已合成的冈崎片段由DNA聚合酶I发挥

22、5 3 核酸外切活性从5 端除去RNA引物，并用脱氧核苷酸填满形成的缺口，最后由DNA连接酶将各片段连接起来，形成完整的随后链。2答：切除修复发生在DNA复制之前，故称为复制前修复。它是一种多酶的催化过程，包括4个步骤，可以概括为切补切封。以胸腺嘧啶二聚体为例：（1）由特异的内切核酸酶识别嘧啶二聚体，并在嘧啶二聚体前的糖磷酸骨架上切开一个裂口。裂口处有3OH 和含有嘧啶二聚体的5 端。（2）DNA聚合酶以3OH为引物，以另一条完好的互补链为模板进行修复，合成一段新片段。（3）嘧啶二聚体区被DNA聚合酶的5 3 外切酶活性作用切除。（4）新合成的DNA片段和原存在的DNA部分由连接酶催化相连。在

23、大肠杆菌中，修复时合成与切除均由DNA聚合酶I 来完成。在真核细胞中DNA聚合酶没有外切酶活性，切除由另外的酶来完成。3答：重组修复是指复制后通过分子内重组或称为姐妹链交换，从完整的亲代链上把相应碱基顺序的片段移至子代链缺口处，使之成为完整的分子。亲链上的缺口由聚合酶I 和连接酶填补完整。4答：SOS修复是指允许子链DNA复制合成时越过亲链上受损伤的片段而不形成缺口，这种修复以牺牲复制的忠实性为代价。SOS修复的详细机理还不十分清楚。5答：光修复也称光复活，它是由可见光（300400nm）激活光复活酶，该酶能分解胸腺嘧啶二聚体。已从细菌和动物的细胞中分离出一种光复活酶。此酶与DNA形成的复合物

24、以一种尚未了解的方式吸收光，并利用光能裂解二聚体中环丁基的CC键，以达到复活胸腺嘧啶。哺乳动物和人体内缺乏此酶。6答：真核生物的mRNA在5 和3 两个末端都要受到修饰，分别是加“帽子”和“尾巴”的修饰；真核生物mRNA前体物的剪切加工，包括内含子的剪除、留下的片段拼接成成熟mRNA等过程。真核生物所有的rRNA转录物都需要加工，过程与原核相似，即剪切5 、3 末端和切除转录物中不需要的区域。真核生物的tRNA也是一个大转录物（tRNA前体转录物），这些转录物可能含有一个或多个tRNA的顺序。成熟的tRNA也是在转录后经剪切加工而成。7答：蛋白质加工包括修饰和折叠。蛋白质修饰包括N端修饰、多肽

25、链的水解和切开、氨基酸侧链的修饰和糖基化修饰。8答：9答：锌指基元是指在保守的半胱氨酸和组氨酸残基形成的四面体结构中镶着一个锌原子，本身由约23个氨基酸组成，在含锌指的蛋白中锌指通常是成串的重复排列。锌指间的联接物通常是78氨基酸，不同蛋白质的锌指数目不同。含有锌指的调控蛋白在与DNA结合时，是锌指的尖端进入到DNA的大沟或小沟，以识别它特异结合的DNA序列并与之结合。10答：亮氨酸拉链基元是在蛋白质的螺旋一侧集中了许多疏水氨基酸，一般约每7个氨基酸残基出现一个亮氨酸。即亮氨酸都出现在螺旋的疏水一侧，呈直线排列。当蛋白质蛋白质相互作用时亮氨酸残基是肩并肩地排列起来有如拉链，因而称为亮氨酸拉链。

26、相互作用的两个螺旋还彼此缠绕在一起，形成螺旋的再螺旋。亮氨酸拉链区的氨基端还有约30个残基的碱性区（富含赖氨酸和精氨酸），作用是与DNA结合。两个亮氨酸拉链蛋白形成二聚体时构成Y字型，螺旋的再螺旋是Y字的干，碱性区成为臂。每个碱性区形成螺旋，并发生弯曲以便缠绕在DNA的大沟中。11答：表达载体是适于在受体细胞中表达外源基因的载体，保留了转化和感染活细胞的能力，又具有多处携带外源DNA的酶切位点，并含有特殊的筛选标记。可使外源基因复制、转录和翻译出基因的蛋白质产物。12答：密码子反密码子相互作用，首先要求前两个碱基对是标准型的碱基互补，以保证结合有最大限度的稳定性，第三个碱基则要求不那么严格，可

27、以允许结构上有小小的波动（即摆动），并允许有某些特异碱基的参与。13答：将混合在一起的限制性酶切DNA片段，用琼脂糖电泳分开，变性为单链DNA，再转移到一张硝酸纤维素膜上。在膜上的这些DNA片段可以用32P标记的单链DNA探针杂交。再用放射自显影方法显示出与探针顺序互补的限制性酶切DNA片段的位置。用这个方法能很容易地将上百万片段中的一个特殊片段鉴定出来，像用磁铁从一堆干草中寻找出一颗针一样，十分灵敏有效。14答：用凝胶电泳分离RNA，将其转移到硝酸纤维素膜上，之后用杂交法来鉴定它，此法称为Northern杂交或称Northern印迹法。15答：是用化学免疫法鉴定蛋白质的技术。用凝胶电泳分离蛋

28、白质，将其转移到硝酸纤维素膜上，之后用特殊的抗体与对应的蛋白质（抗原）结合染色来鉴定它。这项技术是鉴定基因表达产物所不可缺少的。16答：（1）DNA聚合酶I是一个模板指导酶，具有53聚合的功能。（2）3 5 外切活性：DNA复制过程中如果掺入的是一个错误的核苷酸时，将抑制DNA聚合酶I的聚合作用而引发3 5 的外切活性，于是就从3 端切除最后面错配的核苷酸，聚合酶再发挥聚合作用，用正确的互补核苷酸取代已被清除的核苷酸，这种修复称为“校对”。（3）5 3 外切活性：在随后链复制中，由于每一段冈崎片段都含有一段RNA引物，只有将它除去，并代之以脱氧核苷酸才能将冈崎片段连接成为连续的 DNA分子。聚

29、合酶的5 3 核酸外切酶活性就担负着从5 端切去引物RNA的功能。17答：即将长在培养皿上的菌落或噬菌斑转移到硝酸纤维素膜上用标记探针进行分子杂交检测。18答：（1）高度简并性；（2）通用性；（3）变异性；（4）具有重叠基因和重叠密码。19答：结合氨基酸是tRNA的重要功能之一，这个过程也称为氨基酸的活化。当氨基酸结合于tRNA以后，就称为氨酰化的tRNA或氨基酰tRNA。反应式为：氨基酸 + tRNA + ATP氨基酰tRNA + AMP + PPi蛋白质合成过程中，每个氨基酸在肽链中的位置与tRNA所带的氨基酸无直接关系，只取决于密码子与tRNA反密码子的相互作用。当tRNA携带着氨基酸去

30、识别mRNA上的密码子并结合时，实际上是两条走向相反的RNA分子的结合。四、论述题1答：（1）复制起始：原点Oric上有4个dnaA蛋白结合的部位。当大肠杆菌dna基因表达的dnaA蛋白结合于Oric的4个部位上后，dnaB和dnaC也结合上来，DNA部分解链，复制开始，引物酶加入，合成一段RNA引物。（2）复制的延伸：复制从原点起始，DNA聚合全酶进入已形成的复制叉上，在此它利用已合成的引物RNA开始复制，延伸子链。在聚合酶全酶的前头，还有一个rep蛋白，它像起始部位的dnaB蛋白一样是一个解螺旋酶使复制叉得以推进，SSB再次保持解链的DNA单链处于伸展状态而使之起模板作用，DNA促旋酶则同时引入负超螺旋，以避开拓扑学上的危机，利于聚合酶全酶在两条模板不断延伸，两条链同时同方向合成。（3）复制的终止：复制具有终止位置。在大肠杆菌，由于基因组是一环型DNA，其复制终止位点大约在起始原点，但详细机理尚不清楚。2答：真核生物的转录比原核生物复杂，其主要差别如下：（1）真核