分子生物学习题及答案345章Word格式.docx
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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。
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):
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;
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)tRNA:
蛋白质合成中氨
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