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二、简答题
1、影响DNA双螺旋结构稳定的因素是什么?
其中哪一种最主要?
DNA双螺旋结构一般情况下比较稳定,维持其稳定的因素有:
①两条核苷酸链间的互补碱基对之间的氢键作用;
②螺旋中对疏水的芳香环堆积所产生的疏水作用力;
③上下相邻的芳香环的电子的相互作用力即碱基堆积力;
④磷酸基团的氧原子带负电荷,与细胞中的碱性组蛋白、亚精胺以及二价镁离子等阳离子化合物结合所形成的离子键,从而抵消负电荷之间的排斥作用。
其中,碱基堆积力是最主要的因素。
2、DNA二级结构有哪几种主要类型?
各自会在细胞的什么情况下出现?
B-DNA、A-DNA、Z-DNA
DNA在一般的正常的生理条件下,多以B-型存在。
在不同的条件下,DNA可能有不同的构型,有时可相互转换。
1)碱基组成:
A-T丰富→B-DNA;
RNA-RNA或RNA-DNA杂交→A-DNA;
poly(GC)→Z-DNA;
B-DNA大沟表面的胞嘧啶甲基化→Z-DNA
2)盐浓度、湿度:
75%,K+、Na+、Ca++→A-DNA;
92%,0.1mol/LNa+→B-DNA;
66%,(有时含Li+)→C-DNA;
高盐4mol/LNa+→Z-DNA
3)活性状态:
Z-DNA可能跟基因表达的调控有关
A-DNA可出现在转录本和模板形成的暂时结构中:
即DNA:
RNA
3、简述B型DNA双螺旋的结构要点,包括主要的参数。
(1)
DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的;
(2)糖-磷酸骨架。
DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替链接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧。
恒定的宽度:
直径2.0nm;
(3)两条链上的碱基通过氢键相结合,按照碱基互补配对原则形成碱基对。
扁平的碱基对垂直于糖-磷酸骨架;
(4)链间有螺旋形的凹槽,较浅的为小沟,较深的为大沟。
B-DNA的主要参数:
碱基倾角(。
)6;
碱基间距0.3nm;
螺旋直径:
2.0nm;
每螺旋碱基数10;
右手性
4、简述细胞中DNA拓扑异构酶的种类及其主要的作用。
TopI:
每次切开一条链,松弛负超螺旋。
不需要ATP
TopII:
每次切开两条链,引入负超螺旋,松弛正超螺旋。
需要ATP。
5、图示并描述真核生物中编码蛋白质的基因的典型结构。
(图略)
真核生物中典型的编码蛋白质的基因包括:
①编码序列—外显子(exon)②插入外显子之间的非编码序列—内含子(intron)③5’-端和3’-端非翻译区(untranslatedregion,UTR)④调控序列(可位于上述三种序列中)
6、何谓基因家族?
举例说明基因家族的种类。
基因家族(genefamily):
可能由某一共同祖先基因(ancestralgene)经重复(duplication)和突变产生。
根据基因家族的复杂性,分为:
(1)简单的多基因家族:
家族成员串联在一起,形成基因簇。
如真核生物的rRNA基因。
(2)复杂的多基因家族:
一般由几个独立的基因家族组成,以间隔序列隔开,基因家族成员都不相同,转录方向也不一致。
如海胆、果蝇组蛋白基因。
(3)发育调控的复杂多基因家族:
基因家族成员具有发育阶段表达特异性。
如人的β−球蛋白基因家族。
7、何谓假基因?
有哪些种类?
假基因产生的原因可能有哪些?
假基因是原始的、有活性的基因经突变而形成的、稳定的无活性的拷贝。
Ψα1表示与α1相似的假基因。
分类:
第一类假基因:
由基因重复与分歧引起,其位置一般与起源的基因拷贝临近,保留着祖先基因的组成特点。
第二类假基因:
加工的假基因;
第三类假基因:
残缺基因
产生的原因:
启动子错误;
有缺陷的剪接信号;
框架中引入了终止信号;
插入或缺失导致移
码。
8、何谓转座子?
原核生物转座子有哪些类型?
转座子是指染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分。
类型:
插入序列;
复合式转座子;
TnA家族
9、转座引起的生物学效应有哪些?
转座引起的遗传学效应:
插入突变;
抗性表型;
染色体畸变;
基因进化
10、转座机制有哪些?
图示并说明之。
非复制型转座(图略)复制型转座(图略)
第三章
1、DNA的半保留复制:
每个子代DNA分子的一条链来自亲代DNA分子,另一条链则是新合成的,这种复制方式称为DNA的半保留复制。
2、DNA的半不连续复制:
DNA复制的过程中前导链的复制是连续的,而另一条链,即后随链的复制是中断的、不连续的。
3、前导链:
在DNA复制过程中,与复制叉运动方向相同,以5’→3’方向连续合成的链称为前导链。
4、滞后链:
在DNA复制过程中,与复制叉运动方向相反,通过不连续的5ˊ-3ˊ聚合而成的链,称为滞后链(后随链)。
5、复制起点:
即DNA双链解开和复制起始发生的位点。
复制起点序列包括起始蛋白结合位点和容易解开的位点。
6、复制子:
指基因组中能独立进行复制的单位。
每个复制子包含一个复制起点。
原核生物为一个复制子,真核生物为多复制子。
7、冈崎片段:
滞后链的合成是一段一段的,DNA复制时,由滞后链所形成的子代DNA短链称为冈崎片段。
8、逆转录:
以RNA为模板,按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程,称为逆转录,该过程由逆转录酶催化进行,亦称反转录。
9、cDNA:
即互补DNA,是利用逆转录酶合成的与RNA模板的碱基序列互补的DNA。
1、Meselson和Stahl是如何证明DNA的复制是半保留复制的?
①将E.coli放入以N(15)H4Cl为唯一氮源的培养基中连续培养十几代,使所有的DNA分子标记上N15;
②将N15标记的E.coli再放入普通的N14中培养,在细胞生长一代、二代……N代的时间间隔内采样;
③用氯化铯密度梯度离心分离DNA,并用紫外线照射技术检测DNA所在的位置;
④其结果确切地证明了DNA以半保留复制方式复制。
2、简述原核生物DNA复制的过程。
复制起始:
(1)识别起始点,合成引发体
(2)形成单链(3)合成引物
复制延伸:
(1)按照与模板链碱基配对的原则,在DNA聚合酶III的作用下,逐个加入脱氧核糖核酸,使链延长。
(2)DNA聚合酶的即时校读和碱基选择功能,确保复制的保真性。
(3)由于DNA双链走向相反,DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成,前导链的复制方向与解链方向一致,可以连续复制。
(4)而另一模板链沿5’→3’方向解开,随从链的复制方向与解链方向相反,复制只能在模板链解开一定长度后进行,因此随从链的合成是不连续的,形成的是若干个岗崎片段。
(5)DNA聚合酶I的3’-5’核酸外切酶活性去除RNA引物。
(6)DNA聚合酶I填补DNA间隙。
(7)连接酶使相邻两个DNA片段的3’-OH末端和5’-P末端形成3’,5’磷酸二酯键。
复制终止:
两个复制叉的汇合点就是复制的终点。
两个复制叉向前推移,在终止区相遇而停止复制,复制体解体。
3、简述DNA聚合酶反应的条件。
判断下列四种情况下DNA聚合酶能否催化DNA的聚合反应(假想其他条件满足;
5’端为磷酸基,3’为羟基端)
反应的条件:
模板(template)、引物(primer)、dNTPs、Mg2+
(3)DNA聚合酶能催化DNA的聚合反应
4、完成下表,有该性质的记+,没有的记-,填写在相应的表格里。
表大肠杆菌三种DNA聚合酶的性质比较
性质
DNA聚合酶I
DNA聚合酶II
DNA聚合酶III
5’—3’DNA聚合酶活性
+
3’—5’核酸外切酶活性
5’—3’核酸外切酶活性
-
新生链合成
5、大肠杆菌DNA聚合酶I的酶切大片段—Klenow片段有何酶活性?
它有哪些用途?
大片段(Klenow片段):
聚合酶活性、5’外切酶活性,校正功能
Klenow片段的应用:
填补反应,用于DNA的末端标记;
缺平移,用于DNA标记
6、以原核生物为例,简述参与DNA复制过程中主要蛋白质的种类及功能。
DNA解链酶,解螺旋酶:
打开DNA双链;
SSB,单链结合蛋白:
结合于处于单链状态模板链上;
引发酶:
合成滞后链;
DNA聚合酶III:
使链延长。
DNA聚合酶I:
填补DNA间隙。
其3’-5’核酸外切酶活性去除RNA引物;
连接酶:
使相邻两个DNA片段的3’-OH末端和5’-P末端形成3’,5’磷酸二酯键。
7、生物体如何保证DNA复制的准确性(保真性)?
复制的保真性(fidelity)主要依赖4种机制:
1对碱基的选择;
23′→5′方向的外切核酸酶活性起校正作用;
3RNA引物最终被切除,提高了复制准确性;
4复制后错配现象的特异性修复机制
8、为什么线性DNA复制存在5’端隐缩的问题,而原核生物的环状DNA复制不会出现该问题?
真核生物线性染色体两端有端粒结构,防止染色体间的末端连接和核酸酶降解。
9、真核生物是如何解决线性DNA复制存在5’端隐缩的问题的?
由端粒酶负责新合成链5'
端RNA引物切除后的填补,保持端粒的一定长度。
10、逆转录酶有哪些酶活性?
其发现有何理论和实践意义?
3种酶活性:
RNA指导的DNA聚合酶活性;
DNA指导的DNA聚合酶活性;
核糖核酸酶H(RNaseH)的活性。
。
理论和实践意义:
(1)不能把“中心法则”绝对化,遗传信息也可以从RNA传递到DNA。
(2)促进了分子生物学、生物化学和病毒学的研究,为肿瘤的防治提供了新的线索。
目前,反转录酶已经成为研究这些学科的有力工具。
11、比较原核生物与真核生物DNA复制的不同。
(1)DNA复制发生在细胞周期的S期;
(2)染色体DNA有多个复制起点,为多复制子;
(3)冈崎片段长约100—200bp。
(4)每个复制子在染色体DNA全部复制完成前,不能再开始新一轮复制;
而在快速生长的原核中,起点可以连续发动复制。
真核生物快速生长时,往往采用更多的复制起点。
第四章转录
一、名词
1、转录:
是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA(除了T→U之外)单链的过程。
2、转录单位:
是可以被RNA聚合酶转录成一条连续mRNA的一段DNA,包括转录起始和终止信号。
一个转录单位可能包含不只一个基因。
3、启动子:
被RNA聚合酶识别、结合并开始转录的一段DNA序列,它还包括一些转录调节蛋白的结合位点。
4、终止子:
提供转录终止信号的DNA序列。
5、终止因子:
协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子(蛋白质)。
6、抗终止因子:
使RNA聚合酶在终止序列继续转录的蛋白质。
7、增强子:
指增强基因的启动子的活性,促进转录起始的DNA顺式元件。
作用:
增强基因转录起始的频率,即增强基因的启动子活性。
8、沉默子:
是一种抑制基因表达的DNA元件,即负调控元件。
它可以不受序列方向的影响,也能远距离发挥作用,并可对异源基因的表达起作用。
9、核酶:
具有催化功能的RNA分子。
10、断裂基因:
基因的编码序列被不编码的插入序列分割成几段,这样的基因称为断裂基因。
11、内含子:
大多数真核生物基因的核苷酸顺序不全部反映到蛋白质一级结构上,因为存在着不编码的插入序列,这种不被编码的序列称为内含子。
12、外显子:
大多数真核生物基因中,编码的序列称外显子。
13、拼接:
断裂基因的原初转录产物除去插入部分,使编码区成连续序列的过程。
14、内含子的GT-AG规则:
几乎所有编码蛋白质的核基因内含子5’端是GT,而3’末端是AG。
对应于pre-mRNA来说是GU-AG。
这种类型的内含子称为主要内含子。
少数内含子5’端是AT,3’末端是AC。
这种类型的内含子称为次要内含子。
GT-AG规则不适用于线粒体和叶绿体基因、tRNA和rRNA基因的内含子。
15、拼接体:
由U1,U2,U4,U5和U6snRNA以及一些拼接因子在RNA拼接位点组装而成的复合物。
mRNA前体的拼接在拼接体中进行。
16、反式拼接:
一个RNA分子的5’拼接点与邻近的另一RNA分子的3’拼接点间发生类似顺式拼接过程,可使前者5’拼接点上游序列与后者3’拼接点下游序列连在一起,这种分子间的拼接,称反式拼接。
17、选择性拼接:
在高等生物中,一个基因在不同的发育阶段、细胞类型和生理状态下,通过不同的拼接方式,得到不同的mRNA产物,称选择性拼接。
18、外显子洗牌:
不同基因中,两个或多个编码不同结构域的外显子彼此连接形成全新编码顺序,称为外显子洗牌。
外显子洗牌是基因进化的一种方式。
19、RNA编辑:
mRNA分子由于核苷酸的缺失、插入或置换导致序列发生了不同于模板DNA的变化,这种现象称为RNA编辑
1、何谓中心法则?
由克连克首次提出的遗传信息传递规律,该法则阐明了DNA复制、RNA转录以及翻译产生蛋白质在生命过程中的核心地位。
2、简述原核生物RNA聚合酶各亚基组成及各亚基功能。
细菌RNA聚合酶核心酶:
a2ββ’ω;
全酶a2ββ’ωs
a:
核心酶组装;
DNA双链解开;
与调节蛋白相互作用;
与启动子识别有关
β:
催化磷酸二酯键形成,与β’一道构成催化中心
β’:
与DNA模板非特异结合
σ:
负责模板链的选择,识别启动子,保证转录正确起始
ω:
unkown(未知)
3、简述原核生物启动子的保守核心序列及其功能。
E.coli中σ70识别的启动子包含两个保守的核心序列:
-10区(Pribnowbox)中心位于转录起始位点上游10bp处,一致序列(Consensussequence)为T80A95T45A60A50T96,所以称-10区。
为RNA聚合酶牢固结合位点。
-35区(Sextamabox)
中心位于转录起始位点上游35bp处,一致序列为T82T84G78A65C54A45。
为RNA聚合酶识别位点。
-35区和-10区是σ70启动子的核心元件,除此之外,还包括上游元件(UPelement)。
上游元件是-35区上游的一段DNA序列,它为RNA聚合酶提供了另外的作用位点,起增强转录频率的作用,赋予启动子特异性。
4、简述影响原核生物启动子的因素。
在―10区和-35区之间的序列并不重要,然而两者间的距离却对启动子强度有较大影响。
-35区与-10区间的距离对σ因子与启动子的结合及转录起始的频率有较大影响。
以17bp最强。
5、简述足迹法的原理及用途。
足迹法,用来测定DNA(或RNA)的蛋白结合序列的一种技术。
原理:
用核酸酶消化放射性标记的核酸样本,核酸中结合有蛋白的部位受保护不被消化,没有结合蛋白的部位不被保护,受保护与不受保护的样本的凝胶电泳带不同。
用途:
利用该技术可以确定启动子的核苷酸顺序。
6、简述原核生物终止子类型及各自的结构特点。
不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子;
不依赖于ρ因子结构特点:
富含GC的茎-环(stem-loop)结构;
茎-环结构后连续的U。
依赖于ρ因子结构特点:
必需在ρ因子的存在下才发生终止。
其回纹结构不含富G-C区,回纹结构后也无寡聚U。
细菌中少见。
噬菌体中多见。
7、简述真核生物RNA聚合酶的类型、细胞中的位置及所负责转录的基因。
RNAPⅠ:
核仁,rRNAgene(5.8S,18S,28S),except5srRNAgene)
RNAPⅡ:
核质,allproteingenes,mostsnRNAgenes
RNAPⅢ:
核质,5srRNAgene,tRNAgene,SnU6RNA,胞质小RNA(scRNA)
8、图示蛋白质基因启动子元件的组成。
9、简述增强子的特点及其与启动子的区别。
增强子:
(1)它没有方向性,不管其位于启动子上游还是下游,对相邻的启动子起促进作用;
将增强子序列倒转,也起作用。
(2)可以远距离发挥作用;
(3)要有启动子才能发挥作用,没有启动子存在,增强子不能表现活性。
与启动子的区别:
都是顺式作用元件,但:
a.相对于启动子来说,增强子的位置不固定;
而启动子位于基因转录起始位点上游的固定区域内。
b.可以在很远的范围内发挥作用;
而启动子只能在临近的范围起作用。
c.无方向性:
可以在启动子的上游,也可在启动子的下游;
d.调节元件的密度大,排列紧密。
10、何谓核酶?
简述其种类及发现的意义。
核酶:
类型①剪切型:
相当于内切核酸酶②剪接型:
相当于内切核酸酶及连接酶
③其他类型:
如核苷酸转移,脱磷酸作用
意义①突破了酶的传统概念;
②揭示了内含子自我剪接的奥秘,促进了RNA的研究;
③为生命的起源和分子进化提供了新的依据;
④为治疗破坏有害基因,肿瘤等疾病提供手段。
11、简述真核生物mRNA的加工方式。
5’加帽;
3’加polyA尾巴;
拼接;
编辑;
修饰
12、简述mRNA前体分子中有关内含子拼接所必需的保守序列(图示)。
13、第一类内含子、第二类内含子和mRNA前体内含子拼接的异同。
相同点:
化学过程的本质都是两次转酯反应。
不同点:
groupⅠ和groupII内含子有自我拼接功能;
groupIII内含子需要拼接体催化。
groupⅠ需游离的鸟苷或鸟苷酸作为辅助因子,鸟苷(酸)3’-OH作为亲核供体;
自我催化。
groupII内含子中腺苷酸残基2’位羟基作为亲核供体,去除的内含子形成套马索结构;
Pre-mRNA内含子:
内含子中分枝点序列中的腺苷酸残基2’位羟基作为亲核供体,去除的内含子也形成套马索结构;
需要在拼接体中完成拼接。
14、试比较原核生物与真核生物转录及转录产物的差异。
在原核生物中,转录、翻译、降解同时进行;
就整体而言,寿命较真核生物的短。
多顺反子mRNA:
编码多个蛋白质或多肽链的mRNA。
在真核生物中,转录、翻译分时间、分地点进行;
寿命也较原核生物的长;
原初产物需经过5’加帽、3’加polyA尾、拼接等加工过程才能形成成熟的mRNA;
单顺反子mRNA:
只能编码一条多肽链或蛋白质的mRNA。
三、问答题
举例说明病毒是何以实现早期、中期、晚期基因转录的时序控制的。
噬菌体的一些早期基因是通过宿主的RNA聚合酶转录的,这些早期基因中就有调节蛋白的基因,编码调控下一组噬菌体基因表达的调节蛋白。
调控蛋白的作用有两种基本类型:
①合成sigma因子;
②合成病毒特有的RNA聚合酶
第五章
1、翻译:
以氨基酸为原料,以mRNA为模板,以tRNA为运载工具,以核糖体为合成场所,起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与合成蛋白质的过程。
2、多顺反子:
含有多个开放读码框的mRNA,或编码不只一条多肽或蛋白的mRNA,称多顺反子mRNA。
3、SD序列:
又称核糖体结合序列。
原核生物mRNA通常含有一段富含嘌呤碱基、能与16SrRNA3’端的嘧啶碱基互补配对的序列,它通常在起始AUG上游10个碱基左右,在mRNA和核糖体结合以及起始AUG的识别中起重要作用。
4、Kozak序列:
真核生物mRNA起始AUG所在的一段保守序列——GCCA/GCCAUGG,是40S核糖体亚基识别起始密码子的位点。
这段序列能提高翻译效率。
5、遗传密码子:
指mRNA分子从5'端到3'端方向,由起始密码子开始每三个核苷酸组成的三联体,它决定肽链上每一个氨基酸和各氨基酸的合成顺序,以及蛋白质合成的其实、延伸和终止。
6、同功tRNA:
每种aa都有一种或数种相对应的tRNA,携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同功tRNA。
7、密码子的简并性:
一个aa有多个密码子的现象。
8、tRNA副密码子:
氨酰tRNA合成酶识别aa和相应tRNA的特异性取决于tRNA的aa接受臂和反密码子环的某些位点,这些位点称为副密码子。
1、遗传密码子有何特点?
(1)方向性与连续性:
连续阅读从mRNA5'
--3’,阅读框移位,蛋白功能丧失
(2)简并性:
一个aa有多个密码子的现象(简并性);
编码同一个氨基酸的一组密码子称为同义密码子。
(3)兼职性:
AUG:
起始信号和Met的密码子
(4)通用性:
从最简单的生物(病毒)到人类,使用同一套遗传密码
2、同工tRNA反密码子的变偶性有何生物学意义?
tRNA的反密码子的变偶碱基(5’第一个碱基)决定了该tRNA能够识别密码子的个数
3、比较原核生物与真核生物翻译的差异(可列表)。
真核生物
原核生物
遗传密码
相同
不同
转录与翻译
不偶联,mRNA的前体要加工
偶联
起始因子
多、起始复杂
少
mRNA
5’端:
帽子
3’端:
尾巴
单顺反子
Kozazk序列
无需加工
多顺反子
SD序列
第六章
1、基因表达:
基因转录成RNA再翻译成蛋白质的过程,称基因表达。
对rRNA、tRNA基因来说,其表达即基因的转录。
2、诱导与阻遏:
在特定环境信号刺激下,相应的基因被激活,基
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