分子生物学L7L12问题及答案.docx

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分子生物学L7L12问题及答案

L7

1.genefamily：

基因家族。

它是指生物基因组中存在的许多来源相同，结构相似、功能相关的一组基因。

其成员可以成簇排列在一起或散布在不同染色体上（或兼而有之）。

2.Alufamily：

Alu家族，又称Alu序列。

是一种长度约为300bp的DNA序列，因其第170位置附近都有AGCT这样的限制性内切酶AluⅠ识别位点，可被限制性内切酶AluⅠ所切割（AG↓CT）而得名。

Alu族序列成员众多，在基因组中重复百万次以上，且广泛散布在非重复序列之间。

3.SatelliteDNA：

卫星DNA。

是位于真核细胞染色体中，由许多相同或相关的短小重复序列高度串联重复而成的DNA序列区。

它主要存在于染色体的着丝粒部位，通常不被转录。

因其碱基组成中GC含量少，与染色体其他部分DNA相比具有不同的浮力密度，在氯化铯密度梯度离心后呈现与大多数DNA有差别的“卫星”带而得名。

Minisatellite：

小卫星DNA。

是一种存在于真核生物基因组DNA中比卫星DNA短的串联重复序列，重复序列单位长度在10-100bp之间,且在其重复单元之间并不存在间隔序列。

Microsatellite：

微卫星DNA。

它是存在于真核基因组DNA中的一种具有比小卫星DNA更短重复单元（2~4bp）的卫星DNA，重复序列单位长度小于10bp（一般是2-5，最多为6）,例如真核生物染色体末端的端粒就是一种微卫星DNA。

STR：

短串联重复序列（shorttandemrepeat，STR），又称微卫星DNA（microsatelliteDNA）。

VNTR：

（Variablenumberoftandemrepeat），即数目可变的串联重复序列，又称小卫星DNA（MinisatelliteDNA）。

4.globin：

珠蛋白。

是具有携带氧能力的蛋白质。

如血红蛋白、肌红蛋白、神经珠蛋白、胞红蛋白等。

5.Toillustratethedevelopmentalcontrolviaexample.（viaglobin）

通过珠蛋白阐述发育控制？

血红蛋白是脊椎动物红血球的主要成分，其功能是运送氧气和二氧化碳。

每个血红蛋白分子由两两相同的四个亚基和四个血红素组成。

不含血红素的血红蛋白称为珠蛋白。

所有的珠蛋白亚基的基因都有十分相似的结构。

在个体发育的不同阶段，血红蛋白的亚基组成是不同的，这些不同的亚基都是由各自的基因编码的。

在成体细胞中，珠蛋白四聚体由两条相同的链和链构成，而胚胎血细胞包含的珠蛋白四聚体与成体中的形式不同，其每个四聚体包含两条相同的类和类珠蛋白链，每一条都与成体中的肽链相关，并在稍后被其取代。

即随着连续的不同基因的开关，在不同时期不同的基因产物会执行相同的功能。

胚胎和成体血红蛋白的具体关系因不同的有机体而不同。

人类中这条基因的发展经历了三个阶段：

胚胎、胎儿和成人。

胚胎和成体基因的差别在哺乳动物类是相同的，但成体前的基因数目是有变化的。

在人类中，两个类链为和，而、、、为类链，这些链是在不同的发育阶段表达的。

6.Unequalcrossing-overcanresultinwhatresults?

不等交换导致什么样的结果？

不等交换使基因簇发生重排。

基因组中存在序列相似的一簇基因时，其中非等位基因的错配可以造成不等交换，它在一条重组染色体上形成缺失，而在另一条染色体上形成相应的重复序列。

不等交换可以改变基因数目。

如果一条染色体上的基因1与另一条染色体上的基因2配对，则其他基因拷贝就无法配对。

错配基因间的重组就产生了一条有单一（重组）基因拷贝的染色体和一条有三份基因拷贝（包括两条来自亲本的和一条来自重组的）的染色体。

例如，地中海贫血是由于-珠蛋白基因或-珠蛋白基因上发生了某些降低或阻止其表达的突变而造成的。

珠蛋白基因簇中发生不等交换的现象就是通过地中海贫血病的某些特征发现的。

7.Buoyantdensity：

浮力密度。

它是指通过用氯化铯（CsCl）等密度梯度离心法所求的高分子物质的密度，离心中DNA可以在与其密度相对应的位置上形成条带。

双链体DNA的浮力密度由其G-C含量决定，当序列之间G-C含量差异超过5％时，就能够用密度梯度离心分离出来。

8.crypticsatelliteDNA：

隐性卫星DNA。

它是指在密度梯度离心中形成的，由许多具有特殊离心行为的串联重复序列构成，不能与分离的峰分开的、依然与DNA主带混在一起的卫星DNA。

9.DNAfingerprinting：

DNA指纹分析技术。

它是使用限制性内切酶切割每个个体的、含有短重复序列的区域后所产生的片段，通过分析这些片段的异同从而得到个体间的遗传关系。

因为这些片段对于每个个体都是唯一的，任何两个个体之间所存在的这样的特殊片段可以用来定义他们之间的遗传关系（如亲子关系）。

该技术的基础是子代个体有50%的条带来自特定的亲本一方，它可利用重复序列单位数目的变化鉴定个体间的遗传关系。

L8

1whatis5-FU?

Howdoes5-FUaffecttheDNAsynthesis

2.The“adapter”istransferRNA（tRNA），why.

为什么说转运RNA（tRNA）是“适配器”？

mRNA中的每个核苷酸三联体代表一个氨基酸。

由于核苷酸三联体与氨基酸的结构不同，这很快产生了这样一个问题，即每个三联体密码子是如何与特定的氨基酸对应的。

其中的“适配器”是tRNA，它有两个关键性质：

①它代表唯一的氨基酸，并与其共价相连。

②它包含了一个三核苷酸序列，即反密码子（anticodon），它与代表氨基酸的密码子是互补的。

反密码子使tRNA能够通过碱基互补配对原则识别密码子。

这是由tRNA的结构特点所决定的，它的二级结构是三叶草型，由氨基酸接受臂、反密码子环、D环、TC环和额外环组成。

其中氨基酸接受臂由7对碱基组成，富含鸟嘌呤，末端为CCA，可以接受活化的氨基酸。

反密码子环，它与代表氨基酸的密码子是互补的，反密码子使tRNA能够通过碱基互补配对原则识别密码子。

其他的结构环上含有稀有的核苷酸，有利于tRNA对不同氨基酸的识别。

tRNA的三级结构是倒L型结构，接受臂与反密码子环存在于三级结构的两末端，使其执行功能的位点最大限度的分开，有利于行使其转运功能。

3.比较三种RNA的结构及功能。

DNA在RNA聚合酶的作用下转录出的三种主要的RNA是mRNA、rRNA、tRNA。

①mRNA是信使RNA，DNA中的遗传信息通过它翻译到了蛋白质中，mRNA一般为单链状，在原核生物中它不需要加工修饰，转录后就可以直接用于蛋白质翻译，一般转录翻译同时进行。

一条mRNA上通常会翻译多种蛋白质，常会有许多核糖体聚集在mRNA上，形成多聚核糖体。

原核生物mRNA寿命较短。

真核生物中，转录的前体mRNA要经过5′端形成帽子结构、3′端加上poly（A）尾巴、拼接除去内含子、链内核苷酸被甲基化等一系列加工修饰才能用于翻译。

真核生物mRNA寿命较长，一般一条mRNA只翻译一种蛋白质。

②rRNA是核糖体RNA，它组成了核糖体两个大小亚基，在真核生物核糖体中40S小亚基含有一条18SrRNA，60S大亚基含28SrRNA、5SrRNA和5.8SrRNA。

在原核生物核糖体中30S小亚基含一条16SrRNA，50S大亚基含23SrRNA和5SrRNA。

rRNA主要作用是参与蛋白质的合成。

③tRNA是转运RNA，它在蛋白质合成中具有转运氨基酸和识别密码子的作用。

它的二级结构是三叶草型，由氨基酸接受臂、反密码子环、D环、TC环和额外环组成。

它的三级结构为倒L型结构。

4.Howtoproducethecapandthepoly（A）foreukaryoticmRNA.

真核生物mRNA怎样进行加帽和加尾？

①mRNA5'加帽是通过5'-5'键把一个G加到转录物的末端碱基形成的，此过程是由鸟苷转移酶催化完成的。

随后，1-3个甲基集团被加到新的末端鸟嘌呤碱基或核糖上，分别形成帽子1-3类型。

第一种甲基化发生在所有真核生物中，该甲基化反应是由鸟嘌呤-7-甲基转移酶催化下在端部鸟嘌呤的第7位加上一个甲基，仅仅拥有这样单一甲基的帽子被称为帽子0。

下一步是在第二位碱基（在没有任何修饰之前的转录物真正的第一个起始碱基）的2′-O位置加上另一个甲基，此反应被另一个酶2′-O-甲基-转移酶催化，带有上述两个甲基的称为帽子1。

除单细胞生物之外，这是一种多数的帽子形式。

在一些种类中，甲基被加到已戴帽的mRNA的第三位碱基，这种反应的底物是已经带有两个甲基的帽子1mRNA。

第三碱基的修饰通常是2′-O核糖的甲基化，这导致了帽子2类型。

在所有加帽的mRNA中，帽子2只占10%-15%。

②mRNA3′延伸的多聚腺苷酸经常被描述为poly（A）尾部，有这种特征的mRNA称为poly（A）+。

poly（A）序列并非由DNA编码，在细胞核内它是在转录之后被加到RNA上的。

加poly（A）的反应由poly（A）聚合酶所催化，它在mRNA的游离3′-羟基上加上200个腺苷酸。

细胞核RNA和mRNA的poly（A）序列都与poly（A）结合蛋白（PABP）相结合，许多真核生物内部有相关类型的蛋白质。

加上poly（A）是mRNA的3′端通过酶复合体产生和修饰过程中的一部分反应。

5.cistron：

顺反子。

它首先是由顺反互补实验确定的一种遗传单位，是指编码一条特定的多肽链或rRNA、tRNA分子的一个遗传功能单位，即转录单位。

从本质上讲顺反子等同于基因。

一般真核生物的基因为单顺反子，原核生物的基因为多顺反子。

6.tRNAfMet：

在细菌和真核生物细胞器中，tRNA起始子携带一个氨基基团被甲酰化的甲硫氨酸，称为氨甲酰甲硫氨酸-tRNA，这种tRNA被称为tRNAfMet。

8.5-FU抗癌机理

5-FU是胸苷酸合成酶抑制药，是尿嘧啶5位上的氢被氟取代的衍生物。

5-FU在细胞内转变为5-氟尿嘧啶脱氧核苷酸（5F-dUMP），而抑制脱氧胸苷酸合成酶，阻止脱氧尿苷酸（dUMP）甲基化转变为脱氧胸苷酸（dTMP），从而影响DNA的合成。

此外，5-FU在体内可转化为5-氟尿嘧啶核苷，以伪代谢产物形式掺入RNA中干扰蛋白质的合成，故对其他各期细胞也有作用。

L9

1.PABP：

（poly（A）bindingprotein）多聚腺苷酸结合蛋白。

它是能与mRNA分子的poly（A）尾巴结合的蛋白质。

细胞核RNA和mRNA的poly（A）序列都与poly（A）结合蛋白PABP相结合，许多真核生物内部有相关类型的蛋白质。

PABP单体分子质量约为70kDa，与poly（A）尾巴的10~20碱基相结合。

2.What’sitsfunctionofpoly（A）andhowtouseitinexperiments？

多聚腺苷酸poly（A）的功能是什么，在实验中怎样利用它？

poly（A）有助于稳定mRNA结构的稳定性，防止其降解。

大多数RNA群体缺少poly（A），具有poly（A）的mRNA占RNA的比例较少，但是几乎所有的细胞mRNA都拥有poly（A）。

poly（A）的存在有重要的应用价值，它可用于分离mRNA，因为mRNA的poly（A）区域可以与oligo（dT）配对，所以该反应能够用琼脂糖oligo（dT）将poly（A）+mRNA从其他RNA中分离出来。

最方便的技术是在一个固定支持物上固定化oligo（dT），当总RNA通过柱子时，只有poly（A）+mRNA被留在柱子上，而后使用一种溶液处理，破坏其结合的键，释放RNA分子。

3.Tocomparetheprocessofproteinsynthesisforprokaryoticandeukaryotic.

比较原核生物与真核生物蛋白质合成的过程。

相同点：

都需要GTP提供能量；都包含起始、延伸和终止3个过程；都使用一套密码子，催化的化学反应基本相同，都在核糖体上进行，都需要mRNA、tRNA、核糖体以及有关的酶和蛋白质因子参与等等。

区别：

真核生物此过程比原核生物要更复杂

（1）起始结合位置不同。

原核生物30S亚基和真核生物40S亚基寻找mRNA上蛋白质合成起始点具有不同方式：

在真核生物中，小亚基首先识别mRNA的5′端，再移向起始点，并在那里与大亚基结合；原核生物的小亚基则直接与起始点结合。

原核生物mRNA的起始点上游10个碱基处有含有嘌呤六聚体的SD序列，它可以与核糖体30S亚基的rRNA碱基序列互补配对，这可以增强核糖体30S亚基对mRNA起始点的识别；而真核生物中没有SD序列，小亚基通过扫描查找mRNA的起始位点。

（2）起始tRNA所携带氨基酸不同。

在原核生物中，tRNA起始子携带一个氨基基团被甲酰化的甲硫氨酸，称为氨甲酰甲硫氨酰-tRNA（fMet-tRNAf），即tRNAfMet；而真核生物细胞质中的起始需要AUG作为起始位点，而作为起始子的tRNA则非常特别，它的甲硫氨酸没有被甲配化，即tRNAiMet。

（3）起始复合物不同。

原核生物中，携带起始因子的30S亚基与mRNA的起始点结合，构成30S前起始复合物，然后50S大亚基再与30S前起始复合物结合，并最终形成70S起始复合物；在真核生物中，一些起始因子与核糖体40S小亚基结合首先形成43S复合物，当43S复合物与mRNA结合后再与60S大亚基结合，并最终形成80S起始复合物。

（4）起始复合物形成所需的起始因子不同。

原核生物中有三种起始因子，分别称为IF-1、IF-2、IF-3；而在真核生物中使用多种起始因子，使起始过程更复杂。

（5）终止释放因子不同。

原核生物中有两种释放因子RF1和RF2来识别终止密码子，其中RF1识别UAA和UAG，RF2识别UGA和UAA；而在真核生物中只有一种释放因子eRF，它可以识别3种终止密码子。

4.WhatdifferentfeatureshavefortheinitiatortRNA?

起始tRNA有什么不同的特点？

在细菌和真核生物细胞器中，tRNA起始子携带一个氨基基团被甲酰化的甲硫氨酸，称为氨甲酰甲硫氨酰tRNA。

即tRNAfMet，而这种甲硫氨酰tRNA通常缩写为fMettRNA。

fMettRNAf作为tRNA起始子，不同于其他tRNA的特点是：

（1）tRNA氨基酸臂末端的几个面对面的碱基在fMettRNAf中是不配对的，而在其他所有tRNA中是配对的。

如果在此位置的突变使之可以配对，那么这个MettRNAf也将能参与延伸，因此，此位置的不配对碱基能阻止该tRNA参与延伸，而且这种不配对特性也是甲酰化反应所需的。

（2）在反密码子环前面的臂上存在一系列3个GC碱基对，它是tRNAfMet所特有的，这些碱基对是fMettRNAf直接插入到P位所必需的。

5.WhatisTu-Tscycle?

什么是Tu-Ts循环?

在原核生物和真核生物细胞器中，氨酰-tRNA进入A位与密码子结合使多肽链延长开始，该过程需要有氨酰-tRNA结合因子催化，即EF-Tu-GTP。

EF-Tu-GTP将氨酞-tRNA安置在核糖体上后，延伸因子EF-Tu将GTP水解，并以无活性的EF-Tu-GDP的形式释放。

延伸因子EFTs用来催化GTP与GDP的置换，它可以将EF-Tu-GDP再转化为有活性的EF-Tu-GTP，使其继续参与肽链延伸，这样就构成了一个Tu-Ts循环。

具体过程是：

EF-Ts将GDP移走，并与EF-Tu结合形成EF-Tu-EF-Ts，然后GTP替换EF-Ts后形成EF-Tu-GTP，该活化的二元复合体能与氨酰-tRNA结合，而被释放的EF-Ts可以重新参与下一次循环。

6.Howtodemonstratethatinhibitingonestepinproteinsynthesisblocksthenextstepforkirromycin?

怎样证明黄色霉素抑制蛋白合成的其中一步而导致后续步骤的受阻？

黄色霉素是抑制延伸因子EF-Tu起作用的抗生素，当EF-Tu被黄色霉素结合后，它仍可使氨酰-tRNA结合到A位，但EF-Tu·GDP复合体不能从核糖体中释放，该复合体的持续存在会阻止肽酰-tRNA与氨酸-tRNA间形成肽键，导致核糖体停滞在mRNA上，使蛋白质合成终止。

黄色霉素的这种效果说明抑制蛋白质合成的其中一步就会阻碍后续步骤，

原因是EF-Tu的持续存在阻止了氨酰-tRNA的氨酰末端进入50S亚基的A位。

所以，EF-Tu*GDP的释放是形成肽键所必需的。

在蛋白质合成的其他阶段可以看到同样的规律：

前一步反应必须完成后才能发生后续反应。

7.Howtorevealthenatureofthetransferreactionviatheantibioticpuromycin?

如何通过抗生素嘌呤霉素揭示蛋白合成的转移反应？

在蛋白质合成中，新生肽链从P位的肽酰-tRNA转移至A位的氨酰-tRNA，该转移反应的本质是通过抗生素嘌呤霉素抑制蛋白质合成而揭示出来的。

嘌呤霉素的结构类似于腺苷酸末端上结合了氨基酸的tRNA（氨酰-tRNA），嘌呤霉素中以N而不是以O将氨基酸与tRNA结合，该抗生素可以同氨酰-tRNA一样进入核糖体，然后肽酰-tRNA的肽链将被转移到嘌呤霉素的氨基基团上。

因为嘌呤霉素不能与核糖体A位结合，所以多肽酰嘌呤霉素合成物以多肽酰嘌呤霉素的形式从核糖体上放出，蛋白合成终止。

这种蛋白质合成在成熟之前的终止正是该抗生素有致死作用的原因，通过了解嘌呤霉素抑制蛋白合成转移反应的机制，可以揭示蛋白合成的转移反应的机理。

8.Whatmovestheribosome?

什么移动了核糖体？

易位使核糖体移动。

细菌核糖体有三个tRNA结合位点。

氨酰-tRNA进入核糖体的A位，在P位有肽酰-tRNA，P位的tRNA脱酰基形成肽键生成A位的肽酰-tRNA。

易位将脱酰基的tRNA转移到E位，将肽酰-tRNA转移到P位，这样就促使核糖体移动接受下一个密码子。

核糖体沿mRNA前进3个碱基，将氨基酸加到生长的肽链中，这样一次循环以易位结束。

易位模型认为易位分两步进行：

首先50S亚基相对于30S亚基有一个易位，然后30S亚基与mRNA一起易位使核糖体构象复位。

即当肽键形成，在A位的tRNA氨酰末端进人P位，然后，tRNA的反密码子末端进入P位。

易位需要GTP及另一种延伸因子EF-G。

9.RRF：

核糖体再循环因子（ribosomerecyclingfactor）。

在终止反应中，完整的肽链被释放出来，但是留下的去氨酰化的tRNA和mRNA仍然结合在核糖体上，RRF可以解离结合在核糖体上去氨酰化的tRNA和mRNA。

RF：

释放因子（Releasefactor）。

它是存在于原核生物中参与翻译终止反应的蛋白因子，它通过识别终止密码子来释放蛋白质链终止蛋白质合成。

9、Howtoform48scomplex?

一些起始因子与核糖体小亚基结合形成43S复合体（43S复合体=40S亚基+因子+tRNA），当43S复合体与mRNA结合，它搜寻起始密码子，并可以48S复合体的形式被分离到。

48s复合体在起始密码处形成。

L10

1.Thestabilityofpeptidyl-tRNAishigherthanofaminoacyl-tRNA，why?

为什么说肽酰-tRNA比氨酰-tRNA稳定性更高？

16SrRNA不同位点上的各种碱基被P位上的tRNA所保护。

在三维结构上，可能这些碱基是相邻的。

实际上，16SrRNA与P位上的tRNA比A位上的tRNA有更多的接触，这可能是肽酰-tRNA比氨酰-tRNA具有更高稳定性的原因。

这种说法比较合理，因为一旦tRNA到达P位，核糖体就已经认为它是被正确结合的，而它在A位时，还处于评估这个结合是否正确阶段。

2.Howtoinhibittheprocessoftheproteinsynthesisatparticularstagesbyusingantibiotics?

抗生素如何抑制蛋白质合成过程中的特定阶段？

用抗生素可以将蛋白质合成反应抑制在某个特定阶段，我们用这种方法得到了细菌蛋白质合成的多个步骤的大量有用信息。

（1）黄色霉素（Kirromycin）：

它是抑制延伸因子EF-Tu而发挥作用的抗生素，当EF-Tu被黄色霉素结合后，它仍可使氨酰-tRNA结合到A位，但EF-Tu·GDP复合体不能从核糖体中释放，该复合体的持续存在会阻止肽酰-tRNA与氨酸-tRNA间形成肽键，结果，核糖体停滞在mRNA上，并最终使蛋白质合成终止。

（2）嘌呤霉素（Puromycin）：

它结构类似于腺苷酸末端上结合了氨基酸的tRNA（氨酰-tRNA），嘌呤霉素中以N而不是以O将氨基酸与tRNA结合，该抗生素可以同氨酰-tRNA一样进入核糖体，然后肽酰-tRNA的肽链将被转移到嘌呤霉素的氨基基团上。

因为嘌呤霉素不能与核糖体A位结合，所以多肽酰嘌呤霉素合成物以多肽酰嘌呤霉素的形式从核糖体上放出，从而使蛋白质合成终止。

（3）梭链孢酸（Fusidicacid）：

它能在核糖体易位后期“堵塞”核糖体，使核糖体EF-G·GDP复合体稳定，不能释放EF-G和GDP，仍结合于核糖体从而阻止了多肽链的进一步合成。

（4）链霉素（Streptomycin）：

它能与核糖体小亚基的S12蛋白结合从而抑制蛋白质的合成。

而突变体的S12蛋白失去了与链霉素结合的特性，从而表现出对链霉素的抗性。

（5）春雷霉素（Kasugamycin）：

16SrRNA的3端直接参与起始反应，它通过与mRNA中的核糖体结合位点的SD序列配对而起作用。

在蛋白质合成中，16SrRNA的3端的另一个直接作用可用春雷霉素抗性突变的性质来显示，这种突变缺少16SrRNA上特定的修饰。

这样，春雷霉素就封闭了蛋白质的合成。

3.wobblehypothesis：

摆动假说。

即tRNA可以识别一种以上密码子的能力，密码子与反密码子配对时前两位的碱基总是符合通常的规律，而反密码子可同密码子的第三位以非G·C，非A·T的形式配对。

这就造成了多种密码子编码同一个氨基酸，这些密码子一般仅在第三位碱基上不同。

反密码子环结构造成反密码子第一个碱基和密码子的第三个碱基在配对时发生摆动。

4.Howtoprocessthe3endandthethe5endofatRNA?

tRNA的3末端和5末端是怎样加工的？

成熟的tRNA是由一个前体加工而成。

tRNA一般首先合成一条前肽链，其一侧或两侧具有额外组分，它的5由核糖核酸酶P裂解催化而成，而3端是由裂解、修剪最后几个碱基，并加上末端的三核苷酸（CCA）而成。

在大肠杆菌中对于加工3端的酶进行了比较详细的研究。

核酸内切酶首先引发前体下游的裂解反应，几个核酸外切酶随之沿3到5方向降解前体，修剪3端。

在真核生物中，这个反应也是由多个酶来完成的。

这个过程形成了3端加上CCA的tRNA。

5.U、D、A、I：

U：

尿嘧啶；D：

二氢尿嘧啶（dihydrouridine）；A：

腺嘌呤；I：

次黄嘌呤（inosine）。

（各结构见课本192页。

）

6.InosinecanpairwithanyofU,C,andA，why?

为什么次黄嘌呤可以任意和U、C和A配对？

当反密码子的碱基被修饰后，可能会产生除涉及到A、C、U和G的常规和摆