分子生物重点.docx
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分子生物重点
分子生物的考试重点
二、简答题
1.原核生物基因组
(1)、原核生物的基因组比较小,DNA量低;具有类核结构。
类核中,染色体DNA成分占80%,其余为RNA和蛋白质。
(2)、结构简练:
原核DNA分子只有非常小的一部分不转录。
(3)、存在转录单元(操纵子operon):
原核生物功能相关的几个结构基因表达和调控的一个完整单位。
包括结构基因、调节基因、操纵基因(operator)和启动子(promoter)。
(4)、有重叠基因(overlappinggene):
定义:
核苷酸序列彼此重叠的2个基因为重叠基因,或称嵌套基因nestedgenes。
类型:
①完全包含②部分重叠③末端密码子相互重叠。
实质:
两个基因虽共用一段核苷酸序列,但其读码结构互不相同,编码不同的蛋白质。
意义:
使DNA的利用率提高,是基因表达调控的方式之一。
(5)、plasmid(质粒):
1)抗性质粒2)致育因子3)Col质粒4)降解质粒5) 侵入性质粒质粒(Plasmid):
独立于染色体外的,能自主复制且稳定遗传的遗传因子。
是一种环状的双链DNA分子。
存在于细菌、放线菌、真菌以及一些动植物细胞中,在细菌细胞中最多。
2、真核生物的基因组特点
(真核生物基因组分两个部分,细胞核基因组和细胞器基因组。
原核生物的质粒,由于不是其生命活动所必须的,因而不包含在基因组的概念中。
)
(1)、真核基因组庞大,一般都远大于原核生物的基因组。
(2)、真核基因组存在大量的重复序列。
(3*)真核基因组的大部分为非编码序列,占整个基因组序列的90%以上,该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。
(4)、真核生物的转录产物多是单顺反子。
(5)、真核基因是断裂基因,有内含子结构。
(6*)真核基因组存在大量的顺式作用元件,包括启动子,增强子,沉默子等。
(7*)真核基因存在大量的DNA多态性。
分为:
单核苷酸多态性,串联重复序列多态性两类。
(8*)真核基因组具有端粒结构。
3、DNA序列、DNA一级结构的特点;意义
DNA序列:
长链高分子多聚体,指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序,DNA序列是这一概念的简称。
特点:
a、DNA分子极其稳定,其脱氧核糖是根本原因;
b、主链是亲水的,侧链(碱基)是疏水的,
c、磷酸呈四面体构型,脱氧核糖呈折叠的五元环,碱基是平面的。
这些特点保证了多核苷酸链可形成稳定的构象。
意义:
a、蕴藏了大量的遗传信息
B、决定了DNA的高级结构。
C、高级结构又决定和影响着一级结构的信息功能,即基因启动和关闭
D、碱基的排列顺序,构成了DNA分子的多样性。
4、双螺旋结构的多态性:
原因:
多核苷酸链的骨架含有许多可转动的单键,磷酸二酯键的两个P-O键、糖苷键、戊糖环各个键
多态性:
DNA的构象现已知有:
A,B,C,D,E,T,Z。
7种。
双螺旋类型
每螺旋内碱基对数
每对碱基的转角
每碱基对的间距(
)
直径(nm)
存在的条件
沟型
相对湿度
盐的种类
大沟
小沟
A
11
34.7°
(右旋)
2.56
2.3
75%
Na+,K+,Cs+
窄深
宽深
B
10
34.0°(右旋)
3.38
1.9
92%
Na+低盐
宽中等深
窄中等深
C
9.33
38.6°(右旋)
3.32
1.9
66%
Li+
宽中等深
窄中等深
Z
12
-30°(左旋)
3.71
1.8
43%
Na+,Mg+高盐
平浅
窄深
5、Z-DNA的结构特点;存在的条件;生物学意义
1)Z-DNA存在的条件:
A、高盐:
NaCl>2Mol/L,MgCl2>0.7Mol/L
B、Pu,Py相间排列:
CGCGCG
C、体内多胺化合物,和磷酸基因结合,可使B-DNA转变成Z-DNA。
D、负超螺旋的存在
2)生物学意义
A、可能提供某些调节蛋白的识别。
B、在SV40的增强子中有三段8bp的Z-DNA存在。
C、原生动物纤毛虫,大核DNA有Z-DNA的存在,可能和转录有关。
特点:
Z-DNA螺旋细长,每圈螺旋含12对碱基,大沟平坦,小沟深而窄,核苷酸构象顺反相间,螺旋骨架呈Z字形。
6、超螺旋的意义
A、DNA超螺旋的程度的改变介导DNA构象的变化。
Z-DNA
B、超螺旋引入提高了B-DNA的能量水平。
37681J/mol
C、DNA特定区域的超螺旋的增加有助于DNA的结构转化。
氢键断裂
D、超螺旋是复制和转录的需要
E、超螺旋能使DNA形成高度致密的状态从而得以容纳在有限的空间内。
7、DNA复制的特点
A、半保留复制
B、有一定的复制起始点
C、复制方向(双向复制)
D、需要引物
E、半不连续复制
8、DNA复制的条件
A、底物
B、模板(template)
C、引发体和RNA引物
D、DNA复制酶系
9、复制起始点:
DNA复制是丛DNA分子的特定位置开始的,这一位置叫复制原点(复制起始点)(用ori表示)。
是由一些具有特定核苷酸排列顺序的片段组成。
富含A-T。
10、DNA聚合酶的共同特点是
(1)需要提供合成模板;
(2)不能起始新的DNA链,必须要有引物提供3'-OH;
(3)合成的方向都是5‘→3’
(4)除聚合DNA外还有其它功能。
11、DNA复制的忠实性:
A.遵守严格的碱基配对规律;
B.DNA聚合酶在复制时对碱基的正确选择;
C.对复制过程中出现的错误及时进行校正。
12、DNA连接酶
所需条件:
a、切刻的3’-OH和5’-P相邻
b、切刻各自碱基处于配对状态
c、需要能量。
原核(ATP、NAD)、真核(ATP)
用途:
复制过程中,5’端RNA引物被置换后切刻的连接、重组.
13、单链结合蛋白(SSB蛋白)
又称双螺旋去稳定蛋白,在E.coli中以四聚存在
结合DNA单链,稳定单链DNA,使DNA保持伸展的构像,可以重复使用。
保护单链DNA,避免核酸酶的降解。
在原核中SSB与DNA结合表现出协同效应。
1)SSB之间的相互作用;
2)第一个SSB和DNA的结合改变了DNA的结构。
14、哪些DNA进行滚环复制
A、真核rDNA的扩增,
B、F因子DNA的转移,
C、λ噬菌体裂解途经的复制,
D、φX174,M13,G4等。
E、单链环状DNA噬菌体第二阶段复制都是进行滚环复制的.
15、酵母的自主复制区(ARS)50bp
ARS分为A,B,C三个功能区。
A区为15bp,其中11个保守,称ACS。
起始蛋白的结合位点
B区约为80bp,含B1,B2,B3三个功能区,富含AT,是DNA溶解区。
B3是ABF1(转录因子)结合区,
16、真核生物DNA聚合酶:
α(alpha).β(beta).γ(gamma).δ(delta)。
ε(epsilon)
αβδεY
位置核内核内核内核内线绿体
合成功能与引发酶结合修复前导链合成后随链合成,修复复制
3’-5校NONOYesYesYes正活性
17、原核生物和真核生物DNA复制的比较
1).复制起点(单、多)酵母中约含400个复制子,每一个约36kb
2).复制子的大小Mammals平均100kbProkaryoticDNA:
>1000kb
3).复制叉移动速度EukaryoticDNA:
(50bp/sec)ProkaryoticDNA:
(900bp/sec)、
4).冈崎片段的大小ProkaryoticDNA:
1000-2000ntEukaryoticDNA:
100-200nt
5).DNA聚合酶PolymerasesEukaryotic:
多种Prokaryotic:
3种
6).真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制;而在快速生长的原核生物中,复制起点可以连续开始新的复制(多复制叉)。
真核生物快速生长时,往往采用更多的复制起点。
7).端粒和端粒酶
8).复制起始的许多因子的控制(复制周期的重叠与否)
18、DNA修复系统有哪些?
1)错配修复:
恢复错配;
2)切除修复(碱基、核苷酸切除修复):
切除突变的碱基和核苷酸片段
3)重组修复:
复制后的修复,重新启动停滞的复制叉
4)DNA直接修复:
修复嘧啶二体或甲基化DNA
5)SOS系统:
DNA的修复,导致变异
19、细菌中的三种转座子类型:
插入序列(insertionalsequence,IS);复合转座子(compositetransposon);TnA家族
20、细菌的RNA聚合酶
这是一种不同于引物酶的依赖DNA的RNA聚合酶。
该酶在双链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下,
不需要引物,即可从5'→3'聚合RNA。
两种酶的形式:
a.核心酶(CoreEnzyme):
b.全酶(HoloEnzyme);σ(sigma)+核心酶
21、原核生物启动子结构:
1)-10序列Pribnow框盒(Pribnowbox:
-10序列,也称为Pribnow框盒(Pribnowbox)。
保守序列为T80A95T45A60A50T100;因此又称TATABox
特点:
A、在-6--13bp之间,位于-10bp左右,A.T较丰富,易于解链。
B、RNA聚合酶的牢固结合位点(B位点),在转录方向上解开双链形成开放型起始结构。
其功能是:
(1)RNApol紧密结合;
(2)形成开放启动复合体;(3)使RNApol定向转录。
2)-35序列Sextama盒(Sextamabox):
-35序列又称为Sextama盒(Sextamabox),其保守序列为(T82T84G78A65C54A45)是RNA聚合酶起始识别区,这一识别过程与s因子有关。
RNA聚合酶的松弛(初始)结合位点,RNA聚合酶依靠其σ亚基识别该位点—识别位点(R位点)
重要性:
很大程度上决定了启动子的强度
其功能是:
为RNApol的识别位点。
σ亚基识别-35序列,为转录选择模板
22、真核生物启动子结构:
23、原核生物转录终止子分为两种:
强终止子-内部终止子;弱终止子-需要辅助ρ因子(rhofactor),又称为ρ依赖性终止子
23、强终止子的终止机制
强终止子的结构特点:
茎的区域富内含G-C,呈回文结构;强终止子3′端上有6个U
发夹开始形成;与RNApol发生作用,阻止RNA链的释放;造成高度延宕(典型的有60秒左右);RNA-DNA之间的rU-dA结合力弱;DNA-RNA杂合体分开;转录终止
24、遗传密码的特点
1)读码的连续性:
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码间既不重叠、无间隔。
2)密码具有简并性:
由一种以上密码子编码同一个氨基酸的遗传现象称为密码的简并性(degeneracy)
3)密码子的普遍性与特殊性
4)摆动性—密码子与反密码子的相互作用
5)方向性:
密码子的阅读方向为5`-3`。
25、tRNA的种类
(1)起始tRNA和延伸tRNA;
(2)同工tRNA;3)校正tRNA
26、氨酰tRNA合成酶特点功能
27、rRNA的结构功能
1)、具有肽酰转移酶的活性;
2)、为tRNA提供结合位点(A位点、P位点和E位点);
3)、为多种蛋白质合成因子提供结合位点;
4)、在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及在肽链的延伸中与mRNA结合;
5)、核糖体大小亚单位的结合、校正阅读(proofreading)、无意义链或框架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都与rRNA有关。
28、原核生物mRNA的特征
1)Prok.的mRNA半衰期短,只有几分钟(基因表达调控的一种手段),rRNA、tRNA比较稳定半衰期几小时
2)许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在
3)原核生物mRNA的5`无帽子结构,有SD序列。
29、真核生物mRNA的特征
1)、一般为单顺反子
2)、5’端的帽子。
3)、3’polyA尾巴。
30、在细菌中翻译的起始
1、第一个氨基酸是N-甲酰甲硫氨酸
2、起始时mRNA和rRNA的碱基配对:
翻译时的第一个密码子正确选读
3、30S起始复合物的形成
lInitiationfactor1(IF-1);(IF-2);(IF3)
31、肽链合成的延伸
进位反应:
与mRNA下一个密码相对应的氨基酰tRNA进入核糖体的受位。
此步骤需GTP,Mg2+,和EF参与
转位反应:
肽酰转移酶位于核糖体大亚基,催化肽键生成;若干蛋白质、23SrRNA、5SrRNA
移位反应:
tRNA和mRNA相对核糖体的移动
延伸因子(elongationfactor)EF-TuEF-TsEF-GGTP的作用
因子基因功能抑制剂
EF-TutufA,tufB与氨基酰tRNA黄色霉素
及GTP结合
EF-Tstsr结合EF-Tu,
取代GDP
EF-G结合核糖体梭链孢酸
和GTP
32、真核生物蛋白质合成与原核不同之处:
1)、mRNA的转录翻译不偶联
2)、核糖体较大,为80S
3)、mRNA是单顺反子
4)、其mRNA具有m7GpppNp帽子结构
5)、Met---tRNAMet
6)、有较多的起始因子
7)、mRNA的5′端帽子结构和3′端polyA都参与形成翻译起始复合物;
33、乳糖操纵子结构组成
LacZYA:
结构基因
O(operator)操纵基因
P(promoter)启动子
lacI基因:
编码阻遏蛋白的基因
34、乳糖操纵子的负控诱导调控机制
当环境中无乳糖有葡萄糖时,无诱导物和阻遏蛋白结合,阻遏蛋白结合在操纵区,RNA聚合酶不能正常结合在操纵子区形成转录开放复合物,分解利用乳糖的基因不转录表达
当环境中有乳糖无葡萄糖时,别乳糖诱导物和阻遏蛋白结合,阻遏蛋白构型改变,从操纵区解离下来,操纵子去阻遏,RNA聚合酶结合在启动子区形成转录开放复合物,开始转录结构基因,细菌分解利用乳糖。
35、乳糖操纵子的正调控
【cAMP-CAP是正调控因子;CAP(cataboliteactivatorprotein):
CAP-cAMP调控机制】
当环境中没有葡萄糖有乳糖时,除了负控诱导机制使乳糖基因转录利用乳糖外,大肠杆菌中还有其他的机制也促进乳糖基因的转录。
1)、cAMP-CAP是正调控因子
cAMP是由腺苷环化酶催化合成。
其浓度受葡萄糖代谢的调节
CAP(cataboliteactivatorprotein):
代谢物激活蛋白/CRP环腺甘酸受体蛋白,
对转录没有影响,只有cAMP与它结合才起作用。
2)、CAP-cAMP调控机制
无葡萄糖,cAMP浓度高时,促进转录
有葡萄糖,cAMP浓度低时,不促进转录
36、协调调节(coordinateregulation)
lacoperon的功能是在正负两个调控体系的协调作用下实现的。
阻遏蛋白封闭转录时,CAP不发挥作用;
如没有CAP加强转录,即使阻遏蛋白从P上解聚仍无转录活性。
葡萄糖/乳糖共同存在时,细菌优先利用葡萄糖,只要有葡萄糖存在,这些操纵元就不表达,lac操纵子的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖
37、色氨酸操纵子结构特点
(1)trpR(89’)和trpABCDE(25’)不连锁;
(2)操纵基因在启动子内
P,-40~+18
O,-21~+1
(3)有弱化子(attenuator)
(4)启动子和结构基因不直接相连,二者被前导顺序Leader)所隔开。
L,+1~+162
38、负控阻遏调控机制
39、弱化机制
色氨酸含量低时,核糖体翻译前导序列mRNA会延迟在色氨酸密码子上。
翻译延迟,转录继续
当培养基中色氨酸浓度高时序列3和4配对
转录终止
40、阻遏作用与弱化作用的协调
细菌通过弱化作用弥补阻遏作用的不足,因为阻遏作用只能使转录不起始,对于已经起始的转录,只能通过弱化作用使之中途停下来。
阻遏作用的信号是细胞内色氨酸的多少;弱化作用的信号则是细胞内载有色氨酸的tRNA的多少。
它通过前导肽的翻译来控制转录的进行,在细菌细胞内这两种作用相辅相成,体现着生物体内周密的调控作用。
41、细菌演化出弱化系统的生物学意义
A、通过tRNA荷载与否进行调控,更为灵敏
氨基酸的主要用途是合成蛋白质,因而tRNA荷载为标准进行调控更为恰当
B、两个调控系统,避免浪费提高效率
阻遏系统高水平trp时,不转录,低水平trp时,转录至leadingseq.
弱化系统细调
C、原核生物细致的精细调控机制,增强原核生物对环境的适应性
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