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(4)两条核苷酸链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连系而结合在一起,A与T相配对形成两个氢键,G与C相配对形成3个氢键。
(5)碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制,但根据碱基互补配对原则,当一条多核苷酸的序列被确定后,即可决定另一条互补链的序列。
2、DNA的双螺旋结构有哪几种不同形式,各有何特点?
形式:
A-DNA构象、B-DNA构象、Z-DNA构象
A-DNA构象:
外型粗短,右手双螺旋,大沟很窄很深,小沟很宽而浅,糖苷键构象为反式。
B-DNA构象:
外型适中,右手双螺旋,大沟很宽较深,小沟窄而深,糖苷键构象为反式。
Z-DNA构象:
外型细长,左手双螺旋,大沟平坦,小沟较窄很深,磷酸核糖骨架呈Z字性走向,糖苷键构象为C、T反式,G顺式。
3、简述DNA的C-值以及C-值矛盾(CValueparadox)。
(1)C-值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
(2)形态学的复杂程度(物种的生物复杂性)与C-值大小的不一致,称为C-值矛盾(C-值悖理)。
4、简述真核生物染色体上组蛋白的种类,组蛋白修饰的种类及其生物学意义。
真核生物染色体上组蛋白的种类:
H1、H2A、H2B、H3、H4。
组蛋白修饰的种类:
甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化等。
H3、H4修饰作用较普遍,H2B有乙酰化作用,H1有磷酸化作用。
组蛋白修饰的意义:
(1)改变染色体的结构,直接影响转录活性;
(2)核小体表面发生改变,使其他调控蛋白易于和染色质相互接触,从而间接影响转录活性。
5、比较原核、真核基因组的特点。
(1)原核生物基因组结构特点
a.基因组很小,大多只有一条染色体
b.原核生物基因主要是单拷贝基因
c.结构简炼
d.存在转录单元(trnascriptionaloperon)
e.多顺反子(polycistron)
f.有重叠基因(Sanger发现)
(2)真核生物基因组结构特点
a.真核基因组结构庞大,一般远大于原核的
b.含有大量重复序列
c.非编码序列多,多于编码序列
d.转录产物为单顺反子
e.基因不连续性断裂基因(interruptedgene)、内含子(intron)、外显子(exon)
f.存在大量的顺式作用元件。
启动子、增强子等
g.存在大量的DNA多态性(DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异)
h.端粒结构(端粒是真核染色体末端的蛋白质-DNA结构,其功能是完成染色体末端的复制,可防止染色体融合、重组和降解。
端粒的结构和功能都是十分保守的)
1、请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方式进行的。
将大肠杆菌长期在以15N作氮源的培养基中培养,,再将其转移到含14N的普通培养液中培养,然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,再将DNA在氯化铯密度梯度离心,记录其位置,若离心后有三条带(自上而下为15N,15N/14N,14N),则证明DNA复制是以半保留方式进行的。
2、名词解释
冈崎片段:
在DNA复制过程中,前导链能连续合成,而滞后链只能是断续的合成5´
→3´
的多个短片段,这些不连续的小片段称为冈崎片段。
Replicon:
是指遗传物质的传代,以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。
semi-conservativereplication:
由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
3、原核DNA合成酶中(C)的主要功能是合成前导链和冈崎片段
A、DNA聚合酶ⅠB、DNA聚合酶ⅡC、DNA聚合酶ⅢD、引物酶
1、简要说明细胞中DNA的错配修复系统。
Dam甲基化酶使母链位于5’-GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化,一旦复制叉通过复制起始点,母链就会在开始DNA合成前的几秒钟至几分钟内被甲基化。
此后,只要两条DNA链上碱基配对出现错误,错配修复系统根据“保存母链,修正子链”的原则,找到错误碱基所在的DNA链,并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸的5’位置切开子链,再根据错配碱基相对于DNA切口的方位启动修复途径,合成新的子链DNA片段。
2、简要说明细胞中DNA的碱基切除修复系统。
所有细胞中都带有不同类型,能识别受损核酸位点的核苷酸水解酶,它能特异性切除受损核苷酸上的N-β糖苷键,在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点,统称AP位点。
DNA分子中一旦产生AP位点,AP核酸内切酶把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开,并移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA,由DNA聚合酶Ⅰ合成新的片段,最终由DNA连接酶把两者连成新的被修复的DNA链。
3、简要说明细胞中DNA的核苷酸切除修复系统。
首先由DNA切割酶在已损伤的核苷酸5’和3’位分别切开磷酸糖苷键,产生一个由12-13个核苷酸(原核生物)或27-29个核苷酸(真核生物)的小片段,移去小片段后由DNA聚合酶Ⅰ(原核)或ε(真核)合成新的片段,并由DNA连接酶将切口补平。
4、简要说明细胞中SOS修复系统。
SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式,修复结果只是能维持基因组的完整性,提高细胞的生存率,但留下的错误较多。
当细胞DNA复制受阻时,LexA蛋白被RecA蛋白触发,发生自身催化的水解作用,SOS系统被激活,LexA基因表达也增加。
DNA复制正常后,RecA蛋白失活,LexA蛋白恢复对SOS系统的阻遏作用。
5、名词解释
转座子:
基因组上不必借助于同源序列就可移动的DNA片段称为转座子(transposons)或转座元件。
转座:
转座子复制,一个拷贝插入基因组的新位置,原来位置上仍保留一个拷贝的过程。
复合转座子:
一类带有某些抗药性基因(或其他宿主基因)的转座子,其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。
一、名词解释:
Transcription:
DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程称为转录。
即生物体以DNA为模板合成RNA的过程。
转录的不对称性:
在RNA的合成中,DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板,称为转录的不对称性。
编码链:
与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链(codingstrand)或称有意义链(sensestrand)。
二、选择题、填空题:
1、下列有关TATA盒(Hognessbox)的叙述,哪个是正确的:
(B)
A.它位于第一个结构基因处B.它和RNA聚合酶结合
C.它编码阻遏蛋白D.它和反密码子结合
2.转录需要的原料是:
(D)
A.dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMP
3、原核生物RNA聚合酶核心酶由(2个α亚基、1个β亚基、1个β'
亚基和1个ω亚基)组成,全酶由(核心酶和一个σ亚基)组成。
4、DNA模板链为5’-ATTCAG-3’,其转录产物是:
A.5’-GACTTA-3’B.5’-CTGAAT-3’
C.5’-UAAGUC-3’D.5’-CUGAAU-3’
5、真核生物的mRNA加工过程中,5’端加上(7-甲基鸟核苷三磷酸(m7Gppp)帽),在3’端加上(多聚腺苷酸polyA尾巴),后者由(多聚腺苷酸聚合酶)催化。
如果被转录基因是不连续的,那么,(内含子)一定要被切除,并通过(剪接)过程将(外显子)连接在一起。
6、–10位的(TATAAT)区和–35位的(TTGACA)区是RNA聚合酶与启动子的结合位点,能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力。
7、下面那一项不属于原核生物mRNA的特征(C)
A:
半衰期短B:
存在多顺反子的形式
C:
5’端有帽子结构D:
3’端没有或只有较短的多聚(A)结构
8、真核细胞中的mRNA帽子结构是(A)
A.7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸B.7-甲基尿嘧啶核苷三磷酸
C.7-甲基腺嘌呤核苷三磷酸D.7-甲基胞嘧啶核苷三磷酸
3、名词解释
核酶:
具有催化功能的RNA分子。
RNA的剪接:
切除RNA内含子序列相应的外显子序列连接成一个连续的mRNA的过程。
RNA的编辑:
指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。
四、简答:
分别说出5种以上RNA的功能?
(1)作为遗传物质。
某些病毒以RNA为遗传物质。
(2)参与基因表达的调控,与生物的生长发育密切相关。
(3)作为细胞内蛋白质生物合成的主要参与者。
(4)催化作用。
核酶是一类具有催化功能的RNA分子。
(5)核糖体的结构成分。
核糖体由rRNA和蛋白质组成。
书本P113
4、简述RNA转录的概念及基本过程。
转录(transcription):
基本过程:
模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
(1)起始位点的识别:
RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。
(2)转录起始:
RNA链上第一个磷酸二酯键的产生。
(3)RNA链的延伸:
a.亚基脱落,RNA聚合酶核心酶变构,与模板结合松弛,沿着DNA模板前移;
b.在核心酶作用下,NTP不断聚合,RNA链不断延长。
(4)转录终止:
RNA聚合酶起始基因转录后,它就会沿着模板5’—3’方向不断移动,合成RNA链,直到碰上终止信号时才与模板DNA相脱离并释放新生RNA链。
终止发生时,所有参与形成RNA-DNA杂合体的氢键都必须被破坏,模板DNA链才能与有意义链重新组合成DNA链。
6、大肠杆菌的RNA聚合酶由哪些组成成分,各个亚基的作用如何?
大肠杆菌RNA聚合酶由核心酶(2个α亚基、1个β亚基、1个β'
亚基
和1个ω亚基)和一个σ亚基组成。
α亚基——核心酶组装,启动子识别
β亚基,β'
亚基——共同形成RNA合成的活性中心
σ亚基——存在多种σ因子,用于识别不同的启动子
ω亚基——未知
8、简述σ因子的作用。
(1)负责模板链的选择和转录的开始,是酶的别构效应物,使酶专一性识别模板上的启动子。
(2)极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力,酶底结合常数提高103倍,酶底复合物的半衰期可达数小时甚至数十小时。
(3)使RNA聚合酶与模板DNA上非特异性位点的结合常数降低104倍,使非特异性位点酶底复合物的半衰期小于1s.
(4)在某些细菌细胞内含有能识别不同启动子的σ因子,以适应不同生长发育阶段的要求,调控不同基因转录的起始。
9、什么是Pribnowbox?
它的保守序列是什么?
Pribnowbox指在被RNA聚合酶保护的DNA片段中有一个
由5个核苷酸组成的共同序列,是RNA聚合酶紧密结合位点。
保守序列为TATAAT。
11、简述原核生物和真核生物mRNA的区别。
(1)原核生物mRNA的特征
半衰期短;
多以多顺反子的形式存在
(2)真核生物mRNA的特征
5’端存在“帽子”结构;
多数mRNA3’端具有poly(A)尾巴(组蛋白除外);
以单顺反子的形式存在。
14、真核生物的初级转录产物必须经过哪些加工才能成为成熟mRNA,以用作蛋白质的合成模板。
(1)5’端加帽:
5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸(m7Gppp)
(2)3’端加尾:
多聚腺苷酸尾巴
(3)RNA的剪接
(4)RNA的编辑
17、什么是RNA编辑?
其生物学意义?
RNA编辑指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。
生物学意义:
(1)校正作用:
有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通过RNA编辑修复。
(2)调控翻译:
通过编辑可以构建和去除起始或终止密码子,是基因表达调控的一种方式。
(3)扩充遗传信息:
能是基因产物获得新的结构和功能,有利于生物进化。
1、简述PCR的基本原理。
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,PCR)首先将双链DNA分子加热分离成两条单链,DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种dNTP合成新生的DNA互补链。
PCR的基本原理:
变性、复性、半保留复制
PCR三步曲:
变性90~97℃、退火45~55℃、延伸72℃左右。
2、简述实时定量PCR的原理和过程。
实时定量PCR是基于PCR技术的利用不同的荧光检测来给核酸定量的技术。
实时荧光定量PCR技术原理是在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。
3、简述基因组DNA文库的构建流程。
(1)载体的制备;
(2)高纯度大分子量基因组DNA的提取;
(3)高分子量HMWDNA的部分酶切与脉冲电泳分级分离(PFGEsizeselection);
(4)载体与外源片段的连接与转化或侵染宿主细胞;
(5)重组克隆的挑取和保存。
4、蛋白质组学的研究对象和目的是什么?
主要有哪些技术和方法?
研究对象和目的:
在大规模水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白与蛋白相互作用等,由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生,细胞代谢等过程的整体而全面的认识。
技术和方法:
Western印迹法、蛋白质的质谱分析技术、双向电泳技术、荧光差异显示双向电泳技术。
双向电泳技术(two-dimensionalelectrophoresis)是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合,即先进行等电聚焦电泳,然后再进行SDS-PAGE(按照分子大小),经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。
5、真核细胞mRNA的哪一结构特征可用来分离纯化mRNA?
请设计实验分离纯化真核细胞mRNA。
mRNA分子最显著的结构特征:
5’-m7G帽子,3’-poly尾巴。
设计实验分离纯化真核细胞mRNA:
1、异硫氰酸胍-苯酚抽提法抽提总RNA,
2、寡聚(dT)-纤维素柱色谱法纯化mRNA:
(1)利用mRNA含有3ˊ-poly尾巴,当RNA流经寡聚(dT)-纤维素柱时,mRNA被特异性的结合在柱上;
(2)然后用低盐溶液或蒸馏水洗脱mRNA。
6、名词解释
克隆:
个体水平:
表示由具有相同基因型的同一物种的两个或数个个体组成的
群体。
如:
单卵双生。
细胞水平:
指由同一个祖细胞分裂而来的一群带有完全相同遗传物质的子细胞。
分子水平:
将外源DNA插入具有复制能力的载体DNA中,使之得以永久保存和复制的过程。
cDNA文库:
以mRNA为模板,经反转录酶催化,在体外反转录成cDNA,与适当的载体(常用噬菌体或质粒载体)连接后,通过受体菌转化,则每个受体菌含有一段cDNA,并能繁殖扩增,这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。
SNP:
指单核苷酸多态位点,指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的一种DNA序列多态性。
单个核苷酸的变异,包括置换、颠换、缺失和插入。
一、选择题:
1、一个操纵子(元)通常含有(B)
(A)数个启动序列和一个编码基因
(B)一个启动序列和数个编码基因
(C)一个启动序列和一个编码基因
(D)两个启动序列和数个编码基因
(E)数个启动序列和数个编码基因
2、乳糖操纵子(元)的直接诱导剂是(E)
(A)葡萄糖(B)乳糖(C)β一半乳糖苷酶
(D)透过酶(E)异构乳糖
3、Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子(元)的(B)
(A)CAP结合位点(B)O序列(C)P序列
(D)Z基因(E)I基因
4、cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在(C)
(A)葡萄糖及cAMP浓度极高时
(B)没有葡萄糖及cAMP较低时
(C)没有葡萄糖及cAMP较高时
(D)有葡萄糖及cAMP较低时
(E)有葡萄糖及CAMP较高时
5、Lac阻遏蛋白由(D)
(A)Z基因编码(B)Y基因编码(C)A基因编码
(D)I基因编码(E)以上都不是
二、问答题:
1、简述乳糖操纵子调控模型。
①Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码;
②这个mRNA分子的启动子紧接着O区,而位于I与O之间的启动子区(P),不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程;
③操纵基因是DNA上的一小段序列(仅为26bp),是阻遏物的结合位点;
④当阻遏物与操纵基因结合时,lacmRNA的转录起始受到抑制;
⑤诱导物通过与阻遏物结合,改变它的三维构象,使之不能与操纵基因结合,从而激发lacmRNA的合成。
当有诱导物存在时,操纵基因区没有被阻遏物占据,所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。
2、分别简述lacI、lacO突变或Crp基因突变对乳糖操纵子表达的影响。
当lacI基因由弱启动子突变成强启动子,细胞内就不可能产生足够的诱导物来克服阻遏状态,整个lac操纵子在这些突变体中就不可诱导。
无诱导物,lacI结构基因不表达,lacI基因转录产生阻遏物单体,结合形成同源四体,与O区DNA相结合,阻遏基因转录;
诱导物启动lacI结构基因转录,使lacI变成不能与O区相结合的非活性形式,RNA聚合酶与lac启动子相结合,起始基因转录,mRNA被转录成3个蛋白质。
代谢物激活蛋白(CAP)/环腺苷酸受体蛋白(CRP)由Crp基因编码,能与cAMP形成复合物。
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。
3、什么是葡萄糖效应?
简述其作用机理。
葡萄糖效应:
有葡萄糖存在的情况下,即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物,与其相对应的操纵子也不会启动,产生出代谢这些糖的酶的现象。
机理:
添加葡萄糖后,葡萄糖是最方便的能源,细菌所需要的能量可从葡萄糖中得到满足,无需开启一些不常用的基因去利用这些稀有糖类。
葡萄糖的存在会抑制细菌的腺苷酸环化酶活性,减少环腺苷酸(cAMP)的合成,与它相结合的蛋白质即环腺苷酸受体蛋白(CRP)又称分解代谢物激活蛋白(CAP)因找不到配体而不能形成复合物。
3、名词解释:
组成(永久)型表达:
指不受环境变化或代谢状态影响的一类基因表达。
适应型(调节型)表达:
指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因的表达。
正转录调控:
如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的,加入这种调节蛋白质
后基因活性就被开启,这样的调控称正转录调控。
负转录调控:
在没有调节蛋白质存在时基因是表达的,加入这种调节蛋白质后基
因表达活性便被关闭,这样的调控称负转录调控。
可诱导调节:
指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下,由原来关闭的状态
转变为工作状态,即在某些物质的诱导下使基因活化。
可阻遏调节:
基因平时是开启的,处在产生蛋白质或酶的工作过程中,由于一些
特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭,阻遏了基因的表达。
核糖体结合位点(RBS):
mRNA链上起始密码子AUG上游的一段非翻译区。
安慰诱导物:
如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解,这种物质被
称为安慰诱导物,如IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)。
弱化子:
DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列(123-150区)。
4、什么是操纵子(operon)?
试说明色氨酸操纵子(Trpoperon)在原核基因表达调控中的调控机制和重要作用。
操纵子(operon)是基因表达的协调单位,由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。
操纵基因受调节基因产物的控制。
调控机制:
(1)trp操纵子阻遏系统:
系统中效应物分子是色氨酸,是由trp操纵子所编码的生物合成途径的末端终产物。
当培养基中色氨酸含量较高时,它与游离的辅阻遏蛋白相结合,并使之与操纵区DNA紧密结合;
当培养基中色氨酸供应不足,辅阻遏物失去色氨酸并从操纵区解离,trp操纵子去阻遏。
(2)trp操纵子弱化作用:
mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的,在前导肽基因中有两个相邻的色氨酸密码子,前导肽的翻译必定对tRNATrp的浓度敏感。
当培养基中色氨酸浓度很低时,负载有色氨酸的tRNATrp也就少,翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢,当4区被转录完成时,核糖体才进行到1区(或停留在两个相邻的trp密码子处),这时的前导区结构是2-3配对,不形成3-4配对的终止结构,所以转录可继续进行,直到将trp操纵子中的结构基因全部转录;
当培养基中色氨酸浓度高时,核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子,在4区被转录之前,核糖体就到达2区,这样使2-3不能配对,3-4区可以自由配对形成茎-环状终止子结构,转录停止,trp操纵子中的结构基因被关闭而不再合成色氨酸。
重要作用:
(1)细菌通过弱化作用
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