现代分子生物学第三版课后习题及答案(共10章).pdf 74页

'现代分子生物学课后习题及答案�共10章�第一章绪论1.你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的�2.分子生物学研究内容有哪些方面�3.分子生物学发展前景如何�4.人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么�答案�1.分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科�它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象�是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义�偏重于核酸的分子生物学�主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程�其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会�也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明�从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量�由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息�并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统�由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。2.分子生物学主要包含以下三部分研究内容�A.核酸的分子生物学�核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息�因此分子遗传学�moleculargenetics�是其主要组成部分。由于50年代以来的迅速发展�该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术�是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译�核酸存储的信息修复与突变�基因表达 调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则�centraldogma�是其理论体系的核心。B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多�但由于其研究难度较大�与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展�但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。3.21世纪是生命科学世纪�生物经济时代�分子生物学将取得突飞猛进的发展�结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域�将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。4.社会意义�人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程�具有重大科学意义、经济效益和社会效益。1�.极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展�阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理�疾病发生的机理等�为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据�为医药产业带来翻天覆地的变化�2�.促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合�刺激相关学科与技术领域的发展�带动起一批新兴的高技术产业�3�.基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源�还将推动对农业、畜牧业�转基因动、植物�、能源、环境等相关产业的发展�改变人类社会生产、生活和环境的面貌�把人类带入更佳的生存状态。科学意义�1�.确定人类基因组中约5万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置�研究基因的产物及其功能2�.了解转录和剪接调控元件的结构和位置�从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录与转录后调节3�.从总体上了解染色体结构�了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录及表达调控中的影响与作用4�.研究空间结构对基因调节的作用 5�.发现与DNA复制、重组等有关的序列6�.研究DNA突变、重排和染色体断裂等�了解疾病的分子机制�为疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据7�.确定人类基因组中转座子�逆转座子和病毒残余序列�研究其周围序列的性质8�.研究染色体和个体之间的多态性第二章核酸结构与功能一、填空题1�病毒ΦX174及M13的遗传物质都是。2�AIDS病毒的遗传物质是。3�X射线分析证明一个完整的DNA螺旋延伸长度为。4�键负责维持A-T间�或G-C间�的亲和力5�天然存在的DNA分子形式为右手型螺旋。二、选择题�单选或多选�1�证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是�肺炎球菌在老鼠体内的毒性和T2噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是��。A�从被感染的生物体内重新分离得到DNA作为疾病的致病剂B�DNA突变导致毒性丧失C�生物体吸收的外源DNA�而并非蛋白质�改变了其遗传潜能D�DNA是不能在生物体间转移的�因此它一定是一种非常保守的分子E�真核心生物、原核生物、病毒的DNA能相互混合并彼此替代2�1953年Watson和Crick提出��。A�多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋B�DNA的复制是半保留的�常常形成亲本-子代双螺旋杂合链 C�三个连续的核苷酸代表一个遗传密码D�遗传物质通常是DNA而非RNAE�分离到回复突变体证明这一突变并非是一个缺失突变3�DNA双螺旋的解链或变性打断了互补碱基间的氢键�并因此改变了它们的光吸收特性。以下哪些是对DNA的解链温度的正确描述���A�哺乳动物DNA约为45℃�因此发烧时体温高于42℃是十分危险的B�依赖于A-T含量�因为A-T含量越高则双链分开所需要的能量越少C�是双链DNA中两条单链分开过程中温度变化范围的中间值D�可通过碱基在260nm的特征吸收峰的改变来确定E�就是单链发生断裂�磷酸二酯键断裂�时的温度4�DNA的变性��。A�包括双螺旋的解链B�可以由低温产生C�是可逆的D�是磷酸二酯键的断裂E�包括氢键的断裂5�在类似RNA这样的单链核酸所表现出的“二级结构”中�发夹结构的形成��。A�基于各个片段间的互补�形成反向平行双螺旋B�依赖于A-U含量�因为形成的氢键越少则发生碱基配对所需的能量也越少C�仅仅当两配对区段中所有的碱基均互补时才会发生D�同样包括有像G-U这样的不规则碱基配对E�允许存在几个只有提供过量的自由能才能形成碱基对的碱基6�DNA分子中的超螺旋��。A仅发生于环状DNA中。如果双螺旋在围绕其自身的轴缠绕后�即增加缠绕数�才闭合�则双螺旋在扭转力的作用下�处于静止B�在线性和环状DNA中均有发生。缠绕数的增加可被碱基配对的改变和氢键的增加所抑制C�可在一个闭合的DNA分子中形成一个左手双螺旋。负超螺旋是DNA修饰的前提�为酶接触DNA提供了条件D�是真核生物DNA有比分裂过程中固缩的原因 E�是双螺旋中一条链绕另一条链的旋转数和双螺旋轴的回转数的总和7�DNA在10nm纤丝中压缩多少倍���A�6倍B�10倍C�40倍D�240倍E�1000倍8�下列哪一条适用于同源染色单体���A�有共同的着丝粒B�遗传一致性C�有丝分列后期彼此分开D�两者都按照同样的顺序�分布着相同的基因�但可具有不同的等位基因E�以上描述中�有不止一种特性适用同源染色单体9�DNA在30nm纤丝中压缩多少倍���A�6倍B�10倍C�40倍D�240倍E�1000倍10�DNA在染色体的常染色质区压缩多少倍��E�A�6倍B�10倍C�40倍D�240倍E�1000倍11�DNA在中期染色体中压缩多少倍��F�A�6倍B�10倍C�40倍D�240倍E�10000倍12�分裂间期的早期�DNA处于��状态。A�单体连续的线性双螺旋分子B�半保留复制的双螺旋结构C�保留复制的双螺旋结构D�单链DNAE�以上都不正确13�分裂间期S期�DNA处于��状态。A�单体连续的线性双螺旋分子B�半保留复制的双螺旋结构C�保留复制的双螺旋结构D�单链DNAE�以上都不正确三、判断题1�在高盐和低温条件下由DNA单链杂交形成的双螺旋表现出几乎完全的互补性�这一过程可看作是一个复性�退火�反应。��2�单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到DNA骨架上。()3�DNA分子整体都具有强的负电性�因此没有极性。��4�在核酸双螺旋�如DNA�中形成发夹环结构的频率比单链分子低。发夹结构的产生需要回文序列使双链形成对称的发夹�呈十字结构。()5�病毒的遗传因子可包括1-300个基因。与生命有机体不同�病毒的遗传因子可能是DNA或 RNA��但不可能同时兼有��因此DNA不是完全通用的遗传物质。()6�一段长度100bp的DNA�具有4100种可能的序列组合形式。()7�Ct与基因组大小相关。()01/28�Ct与基因组复杂性相关。()01/29�非组蛋白染色体蛋白负责30nm纤丝高度有序的压缩。()10�因为组蛋白H4在所有物种中都是一样的�可以预期该蛋白质基因在不同物种中也是一样的。���不同物种组蛋白H4基因的核苷酸序列变化很大��四、简答题1�碱基对间在生化和信息方面有什么区别�2�在何种情况下有可能预测某一给定的核苷酸链中“G”的百分含量�3�真核基因组的哪些参数影响Ct值�01/24�哪些条件可促使DNA复性�退火��5�为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要�6�大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5×109Da�核苷酸的平均分子质量是330Da�两个邻近核苷酸对之间的距离是0.34nm�双螺旋每一转的高度�即螺距�是3.4nm�请问��1�该分子有多长��2�该DNA有多少转�7�曾经有一段时间认为�DNA无论来源如何�都是4个核苷酸的规则重复排列�如ATCG、ATCG、ATCG、ATCG…��所以DNA缺乏作为遗传物质的特异性。第一个直接推翻该四核苷酸定理的证据是什么�8�为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对�9�为什么只有DNA适合作为遗传物质�答案� 一、填空1.单链DNA2.单链RNA3.3.4nm4.氢5.B二、1.C2.A3.CD4.ACE5.AD6ACE7A8D9C10.E11.E12A13.B三、X√X√√√√√√X四、简答1.答�从化学角度看�不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。从信息方面看�储存在DNA中的信息是指碱基的顺序�而碱基不参与核苷酸之间的共价连接�因此储存在DNA的信息不会影响分子结构�来自突变或重组的信息改变也不会破坏分子。2.答�由于在DNA分子中互补碱基的含量相同的�因此只有在双链中G+C的百分比可知时�G%=�G+C�%/23.答�Ct值受基因组大小和基因组中重复DNA的类型和总数影响。01/24.答�降低温度、pH和增加盐浓度。5.答�形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需。6.答�1碱基=330Da�1碱基对=660Da碱基对=2.5×109/660=3.8×106kb染色体DNA的长度=3.8×106/0.34=1.3×106nm=1.3mm答�转数=3.8×106×0.34/3.4=3.8×1057.答�在1949-1951年间�EChargaff发现��1�不同来源的DNA的碱基组成变化极大�2�A和T、C和G的总量几乎是相等的�即Chargaff规则��3�虽然�A+G�/�C+T�=1�但�A+T�/�G+C�的比值在各种生物之间变化极大8.答��1�C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中�G-T碱基对太小�核苷酸间的空间空隙太大无法形成氢键。�2�A和T通常形成两个氢键�而C和G可形成三个氢键。正常情况下�可形成两个氢键的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。9.答�是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体�其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性�DNA的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质�其编码形式多样而复杂 第三章基因与基因组结构一、填空题1�在许多人肿瘤细胞内�基因的异常活化似乎与细胞的无限分裂能力有关。2�包装为核小体可将裸露DNA压缩的倍。3�哺乳动物及其他一些高等动物的端粒含有同一重复序列�即。4�细胞主要在表达基因�此时染色体结构松散。5�在所有细胞中都维持异染色质状态的染色体区�称为异染色质。6�在分裂间期呈现着色较深的异染色质状态的失活X染色体�也叫作。7�果蝇唾液腺内的巨大染色体叫作�由众多同样的染色质平行排列而成。8�一般说来�哺乳动物线粒体与高等植物叶绿体的基因组相比�更大些。9�原生动物四膜虫的单个线粒体称作。二、选择题�单选或多选�1�多态性�可通过表型或DNA分析检测到�是指��。A�在一个单克隆的纯化菌落培养物中存在不同的等位基因B�一个物种种群中存在至少2个不同的等位基因C�一个物种种群中存在至少3个不同的等位基因D�一个物基因影响了一种表型的两个或更多相关方面的情况E�一个细胞含有的两套以上的单倍体等位基因2�真核基因经常被断开��。A�反映了真核生物的mRNA是多顺反子B�因为编码序列外显子被非编码序列内含子所分隔C�因为真核生物的DNA为线性而且被分开在各个染色体上�所以同一个基因的不同部分可能分布于不同的染色体上 D�表明初始转录产物必须被加工后才可被翻译E�表明真核基因可能有多种表达产物�因为它有可能在mRNA加工的过程中采用不同的外显子重组方式3�下面叙述哪些是正确的���A�C值与生物的形态复杂性呈正相关B�C值与生物的形态复杂性呈负相关C�每个门的最小C值与生物的形态复杂性是大致相关的4�选出下列所有正确的叙述。��A�外显子以相同顺序存在于基因组和cDNA中B�内含子经常可以被翻译C�人体内所有的细胞具有相同的一套基因D�人体内所有的细胞表达相同的一套基因E�人体内所有的细胞以相同的方式剪接每个基因的mRNA5�两种不同的酵母菌株进行杂交�经由营养生长阶段可形成大量二倍体细胞。如果用于检测的标记基因来自亲本双方�那么经过几代营养生长后�二倍体细胞内��。A�含有来自单个亲本的线粒体基因标记B�所有细胞克隆都含有来自双方亲本的核基因标记C�可观察到来自单个亲本的核基因标记以及线粒体标记D�A与B正确6�下列关于酵母和哺乳动物的陈述哪些是正确的���A�大多数酵母基因没有内含子�而大多数哺乳动物基因有许多内含子B�酵母基因组的大部分基因比哺乳动物基因组的大部分基因小C�大多数酵母蛋白质比哺乳动物相应的蛋白质小D�尽管酵母基因比哺乳动物基因小�但大多数酵母蛋白质与哺乳动物相应的蛋白质大小大致相同7�下列哪些基因组特性随生物的复杂程度增加而上升���A�基因组大小B�基因数量C�基因组中基因的密度D�单个基因的平均大小 8�以下关于假基因的陈述哪些是正确的���A�它们含有终止子B�它们不被转录C�它们不被翻译D�它们可能因上述任一种原因而失活E�它们会由于缺失或其他机制最终从基因组中消失F�它们能进化为具有不同功能的新基因9�假基因是由于不均等交换后�其中一个拷贝失活导致的。选出下面关于此过程的正确叙述。��A�失活点可通过比较沉默位点变化的数量和置换位点变化的数量来确定B�如果假基因是在基因复制后立即失活�则它在置换位点比沉默位点有更多的变化C�如果假基因是在基因复制后经过相当长一段时间后才失活�则它在置换位点与沉默位点有相同数量的变化10�下列哪些基因以典型的串联形式存在于真核生物基因组�()A�珠蛋白基因B�组蛋白基因C�rRNA基因D�肌动蛋白基因11�根据外显子改组�exonshuffling�假说��。A�蛋白质的功能性结构域由单个外显子编码B�当DNA重组使内含子以一种新的方式结合在一起时�新基因就产生了C�当DNA重组使外显子以一种新的方式结合在一起时�新基因就产生了D�因为一些新的功能�蛋白质�能通过外显子的不同组合装配产生�而不是从头产生新功能�所以进化速度得以加快12�简单序列DNA��。A�与Cot1/2曲线的中间成分复性B�由散布于基因组中各个短的重复序列组成C�约占哺乳类基因组的10%D�根据其核苷酸组成有特异的浮力密度E�在细胞周期的所有时期都表达 13�原位杂交��。A�是一种标记DNA与整个染色体杂交并且发生杂交的区域可通过显微观察的技术B�表明卫星DNA散布于染色体的常染色质区C�揭示卫星DNA位于染色体着丝粒处14�非均等交换��。A�发生在同一染色体内B�产生非交互重组染色体C�改变了基因组织形式�未改变基因的总数D�在染色体不正常配对时发生E�降低一个基因簇的基因数�同时增加另一个基因簇的基因数15�微卫星重复序列��。A�每一簇含的重复序列的数目比卫星重复的少B�有一个10-15(2-6)个核苷酸的核心重复序列C�在群体的个体间重复簇的大小经常发生变化D�在DNA重组时�不具有活性16�细胞器DNA能够编码下列哪几种基因产物���A�mRNAB�大亚基rRNAC�小亚基rRNAD�tRNAE�4.5SrRNAF�5SrRNA17�典型的叶绿体基因组有多大���A�1.5kbB�15kbC�150kbD�1500kb18�细胞器基因组��。A�是环状的B�分为多个染色体C�含有大量短的重复DNA序列19�叶绿体基因组含��。A�两个大的反向重复B�两个大的单一序列DNAC�两个短的单一序列DNA20�酵母线粒体基因组��。A�编码的基因数目与人线粒体基因组编码的基因数目大致相同B�大小与人线粒体基因组大小大致相同C�含有许多内含子�其中有些能编码蛋白质D�含有AT丰富区 E�有几个功能未明的区域21�在人类线粒体基因组中��。A�几乎所有的DNA都用于编码基因产物B�几乎所有编码蛋白质的基因都从不同的方向进行转录C�产生惟一一个大的转录物�然后剪接加工�释放出各种RNA分子D�大多数编码蛋白质的基因被tRNA基因分隔开22�酵母的小菌落突变��。A�已失去全部线粒体的功能B�总是致死的C�由编码线粒体蛋白质的细胞核基因突变引起D�由线粒体基因组丢失或重排引起23�当细胞丧失端粒酶活性后�不会出现以下哪种情形���A�随着细胞每次分裂�端粒逐渐缩短B�分裂30-50次后�出现衰老迹象并死亡C�免疫系统逐步丧失某些防御机制D�大量体细胞具有了无限分裂的能力24�以重量计�染色质的组成大致为��。A�1/3DNA�1/3组蛋白�1/3非组蛋白B�1/3DNA�1/3组蛋白C�1/3DNA�1/3组蛋白�1/3碱性蛋白质D�1/4DNA�1/4RNA�1/4组蛋白�1/4非组蛋白25�染色质非组蛋白的功能不包括��。A�结构B�复制C�染色体分离D�核小体包装26�一个复制的染色体中�两个染色质必须在��期间彼此分离。A�有丝分裂B�减数分裂IC�减数分裂IID�A与BE�A与C27�以下关于酵母人工染色体�YAC�在细胞分裂过程中发生分离错误的描述�正确的是��。A�11000bp的YAC将产生50%的错误B�55000bp的YAC将产生1.5%的错误C�长于100000bp的YAC产生0.3%的错误D�以上都对28�DNA酶超敏感�DH�位点多数存在于��。A�该细胞转录基因的5"区B�临近核小体区C�临近组蛋白丰富区D�以上都对 29�叶绿体中参与光合作用的分子��。A�全部由叶绿体基因编码B�部分由叶绿体基因编码�其他由核基因编码C�全部由核基因编码D�部分由核基因编码�其他由线粒体基因编码30�关于细胞器基因组的描述不正确的是��。A�线粒体DNA及叶绿体DNA通常与组蛋白包装成染色体结构B�线粒体基因的翻译通常可被抗生素�如氯霉素�抑制C�与细菌类似�线粒体翻译过程中利用N-甲酰甲硫氨酸以及tRNAfmetD�以上描述都正确31�分子生物学检测证实�DNA序列可在��之间转移。A�线粒体DNA与核DNAB�叶绿体DNA与线粒体DNAC�不同的叶绿体分子D�以上都对32�两种不同的酵母菌株进行杂交�经由营养生长阶段可形成大量二倍体细胞。如果用于检测的标记基因来自亲本双方�那么下列哪个结果可在交配后短时间内就能观察到���。A�细胞内含有来自两个亲本的线粒体基因标记B�细胞内含有来自两个亲本的核基因标记C�来自两个亲本的核基因标记以及线粒体基因标记都存在D�只含有单个亲本来源的核基因标记以及线粒体基本标记三、判断题1�水蜥的基因组比人的基因组大。��2�高等真核生物的大部分DNA是不编码蛋白质的。��3�假基因通常与它们相似的基因位于相同的染色体上。��4�在有丝分裂中�端粒对于染色体的正确分离是必要的。��5�大多数持家基因编码低丰度的mRNA。��6�所有真核生物的基因都是通过对转录起始的控制进行调控的。��7�所有高等真核生物的启动子中都有TATA框结构。�� 8�只有活性染色质转录的基因对DNaseI敏感。��9�内含子通常可以在相关基因的同一位置发现。��10�40%以上的果蝇基因组是由简单的7bp序列重复数百万次组成。��11�卫星DNA在强选择压力下存在。��12�组蛋白在进化过程中的保守性表明其维持染色质结构的重要功能。��13�复制完整染色体时�如果没有引物存在�DNA聚合酶将不能起始5"端的复制。��14�如果移去一段DNA将会干扰染色体的分离�而重新插入这段序列又可恢复染色体分离的稳定性�则该DNA序列一定位于着丝粒之外。��15�酵母线粒体基因组较人线粒体的基因组大�并且编码带有内含子的基因。��16�植物线粒体基因组比动物线粒体基因组小。��17�线粒体DNA的突变频率较核内的DNA高10倍。��四、简答题1�比较基因组的大小和基因组复杂性的不同。一个基因组有两个序列�一个是A�另一个是B�各有2000bp�其中一个是由400bp的序列重复5次而成�另一个则由50bp的序列重复40次而成的�问��1�这个基因组的大小怎样��2�这个基因组的复杂性如何�2�一个基因如何产生两种不同类型的mRNA分子�3�在一个克隆基因的分析中发现�一个含有转录位点上游3.8kbDNA的克隆�其mRNA直接转录活性比仅含有3.1kb上游DNA克隆的转录活性大50倍。这表明了什么�4�被加工的假基因与其他假基因有哪些不同�它是如何产生的�5�非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置�转录间隔区与内含子有何区别�6�RNA分子能被运到细胞器中吗�7�什么证据表明细胞器与原核生物的关系比细胞器与真核生物的关系密切�8�酵母rho-小菌落突变株的线粒体DNA发生了什么变化� 9�为什么动物中线粒体DNA进化的速率�几乎是核DNA的10倍�10�为什么研究者认为某些植物的COXII基因是经由RNA的过渡�从线粒体转移到了核基因组中�11�请描述C值矛盾�并举一个例子说明。12�酵母mRNA的大小一般与基因的大小相一致�而哺乳动物mRNA比对应的基因明显小。为什么�13�在一个基因复制后�外显子发生突变的概率比内含子小。但是�所有DNA的突变率是相同的。请解释原因。14�跳跃复制的结果是什么�15�重复序列并不是在选择压力下存在�因此能快速积累突变。这些特性表明重复序列相互间应存在很大的不同�但事实并不是这样的。请举例说明。16�哪些细胞器带有自身的基因组�为什么这些细胞器带有自身的基因组�17�线粒体DNA的突变率与细胞核DNA突变率有什么不同�为什么�18�人线粒体DNA的哪些特征表明了其基因组的组织方式具有经济性�19�20世纪70年代提出的“内共生假说”�现已被接受为一种理论。有哪些分子生物学证据有力支持了该理论�答案填空1.端粒酶2.73.TTAGGG4.分裂间期5.组成型6.巴氏小体7.多线染色体8.叶绿体9.动粒二、选择1.C2.BDE3.C4.AC5.D6.ABD7.ABD8.DEF9.A10.BC11.ACD12.CD13.AC14.BCDE15.ABC16.ABCDEF17.C18.A19.A20.ACDE21.ACD22.ACD23.D24.A25.D26.E27.D28.A29.B30.A31.D32.C 三、判断√√XX√XXX√√X√√X√X√四、简答1.答�基因组的大小是指在基因组中DNA的总量。复杂性是指基因组中所有单一序列的总长度。�1�基因组的大小是4000bp�2�基因组的复杂性是450bp2.答�第一种是�一个原初产物含有一个以上的多聚腺苷化位点�能产生具不同3‘端的mRNA。第二种是�如果一个原初转录产物含有几个外显子�发生不同的剪接�产生多种mRNA。3.答�在转录起始位点上游的3.1-3.8kb处有一增强子。4.答�已加工过的假基因具有明显的RNA加工反应的印迹。如缺少内含子�有些在3‘端已经经过加工。推测已加工过的假基因是在基因转录成前体mRNA、RNA加工后�又经反转录形成DNA�再将反转录出的DNA重新整合进基因组。5.答�rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间�而转录间隔区位于转录单位的18SRNA基因与28SRNA基因之间。6.答�一般来说只有蛋白质才能被输入。但在锥虫线粒体基因组中没有发现tRNA7.答�细胞器蛋白质合成对抗生素的敏感性与原核生物相似。此外�细胞器核糖体蛋白和RNA聚合酶亚基也与大肠杆菌中的同源8.答�rho-酵母线粒体基因组具有大量的缺失和重复。剩余的DNA通过扩增形成多拷贝。9.答�因为线粒体DNA复制过程中存在更多的错配�并且其修复机制的效率更低。10.答�线粒体内发现的COXII假基因含有一内含子�而核基因组内的COXII基因已缺失了内含子。11.答�C值矛盾是真核生物单倍体组DNA总量与编码基因信息DNA总量差异大。对高等真核生物而言�生物体基因组的大小与其复杂性没有直接关系。亲缘关系相近的生物DNA含量可能差异很大。如一些两栖动物比其它两栖动物的DNA相差100倍。 12.答�大部分基因含有内含子。13.答�外显子发生突变使功能丧失而个体被淘汰�因此外显子受选择压力的作用。14.答�产生串联的DNA序列。15.答�如卫星DNA的同源性是通过固定的交换来维持�它们通过不均等交换导致其中一个重复单元的增加和另一个单元的消失。16.答�线粒体和叶绿体。因为这两种细胞器具有不同于细胞质的独特的胞内环境。17.答�在哺乳动中�线粒体DNA的突变率比细胞核DNA的突变率高�但在植物中�线粒体DNA的突变率比细胞核DNA的突变率低。线粒体采用不同于细胞核的DNA聚合酶和DNA修复体系。18.答�基因组小�基因直接相连甚至重叠�仅出现一个启动子�一些基因甚至不包括终止密码。19.答��1�线粒体与叶绿体具有自身的基因组�并独立核基因组进行复制��2�类似于原核DNA�线粒体与叶绿体基因组不组装为核销小体结构��3�线粒体基因利用甲酰甲硫氨酸作为起始氨基酸��4�一些抑制细菌蛋白质翻译成的物质也抑制线粒体中蛋白质的翻译过程。第4章DNA复制一、填空题1�在DNA合成中负责复制和修复的酶是。2�染色体中参与复制的活性区呈Y开结构�称为。3�在DNA复制和修复过程中�修补DNA螺旋上缺口的酶称为4�在DNA复制过程中�连续合成的子链称为�另一条非连续合成的子链称为。5�如果DNA聚合酶把一个不正确的核苷酸加到3′端�一个含3′→5′活性的独立催化区会将这个错配碱基切去。这个催化区称为酶。6�DNA后随链合成的起始要一段短的�它是由以核糖核苷酸为底物合成的。 7�复制叉上DNA双螺旋的解旋作用由催化的�它利用来源于ATP水解产生的能量沿DNA链单向移动。8�帮助DNA解旋的与单链DNA结合�使碱基仍可参与模板反应。9�DNA引发酶分子与DNA解旋酶直接结合形成一个单位�它可在复制叉上沿后随链下移�随着后随链的延伸合成RNA引物。10�如果DNA聚合酶出现错误�会产生一对错配碱基�这种错误可以被一个通过甲基化作用来区别新链和旧链的判别的系统进行校正。11�对酵母、细菌以及几种生活在真核生物细胞中的病毒来说�都可以在DNA独特序列的处观察到复制泡的形成。12�可被看成一种可形成暂时单链缺口�I型�或暂时双链缺口�II型�的可逆核酸酶。13�拓扑异构酶通过在DNA上形成缺口超螺旋结构。14�真核生物中有五种DNA聚合酶�它们是A.�B.�C.�D.�E.�15有真核DNA聚合酶和显示3"→5"外切核酸酶活性。二、选择题�单选或多选�1�DNA的复制��。A�包括一个双螺旋中两条子链的合成B�遵循新的子链与其亲本链相配对的原则C�依赖于物种特异的遗传密码D�是碱基错配最主要的来源E�是一个描述基因表达的过程2�一个复制子是��。A�细胞分裂期间复制产物被分离之后的DNA片段B�复制的DNA片段和在此过程中所需的酶和蛋白质C�任何自发复制的DNA序列�它与复制起点相连�D�任何给定的复制机制的产物�如单环�E�复制起点和复制叉之间的DNA片段3�真核生物复制子有下列特征�它们��。A�比原核生物复制子短得多�因为有末端序列的存在 B�比原核生物复制子长得多�因为有较大的基因组C�通常是双向复制且能融合D�全部立即启动�以确保染色体的S期完成复制E�不是全部立即启动�在任何给定的时间只有大约15%具有活性4�下述特征是所有�原核生物、真核生物和病毒�复制起始位点都共有的是��。A�起始位点是包括多个短重复序列的独特DNA片段B�起始位点是形成稳定二级结构的回文序列C�多聚体DNA结合蛋白专一性识别这些短的重复序列D�起始位点旁侧序列是A-T丰富的�能使DNA螺旋解开E�起始位点旁侧序是G-C丰富的�能稳定起始复合物5�下列关于DNA复制的说法正确的有��。A�按全保留机制进行B�按3′→5′方向进行C�需要4种dNMP的参与D�需要DNA连接酶的作用E�涉及RNA引物的形成F�需要DNA聚合酶I6�滚环复制��A�是细胞DNA的主要复制方式B�可以使复制子大量扩增C�产生的复制子总是双链环状拷贝D�是噬菌体DNA在细菌中最通常的一种复制方式E�复制子中编码切口蛋白的基因的表达是自动调节的7�标出下列所有正确的答案。��A�转录是以半保留的方式获得两条相同的DNA链的过程B�DNA依赖的DNA聚合酶是负责DNA复制的多亚基酶C�细菌转录物�mRNA�是多基因的D�σ因子指导真核生物的hnRNA到mRNA的转录后修饰 E�促旋酶�拓扑异构酶II�决定靠切开模板链而进行的复制的起始和终止8�哺乳动物线粒体和植物叶绿体基因组是靠D环复制的。下面哪一种叙述准确地描述了这个过程���A�两条链都是从oriD开始复制的�这是一个独特的二级结构�由DNA聚合酶复合体识别B�两条链的复制都是从两个独立的起点同时起始的C�两条链的复制都是从两个独立的起点先后起始的D�复制的起始是由一条或两条�链�替代环促使的E�ter基因座延迟一条链的复制完成直到两个复制过程同步9�DNA多聚体的形成要求有模板和一个自由3′-OH端的存在。这个末端的形成是靠��。A�在起点或冈崎片段起始位点�3′-GTC�上的一个RNA引发体的合成B�随着链替换切开双链DNA的一条链C�自由的脱氧核糖核苷酸和模板一起随机按Watson-Crick原则进行配对D�靠在3′端形成环�自我引发�E�一种末端核苷酸结合蛋白结合到模板的3′端10�对于一个特定的起点�引发体的组成包括��。A�在起始位点与DnaG引发酶相互作用的一个寡聚酶B�一个防止DNA降解的单链结合蛋白C�DnaB解旋酶和附加的DnaC、DnaT、PriA等蛋白D�DnaB、单链结合蛋白、DnaC、DnaT、PriA蛋白和DnaG引发酶E�DnaB解旋酶、DnaG引发酶和DNA聚合酶III11�在原核生物复制子中以下哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核苷酸���A�DNA聚合酶IIIB�DNA聚合酶IIC�DNA聚合酶ID�外切核酸酶MFIE�DNA连接酶12�使DNA超螺旋结构松驰的酶是��。A�引发酶B�解旋酶C�拓扑异构酶D�端粒酶E�连接酶 13�从一个复制起点可分出几个复制叉���A�1B�2C�3D�4E�4个以上三、判断题1�大肠杆菌中�复制叉以每秒500bp的速度向前移动�复制叉前的DNA以大约定3000r/min的速度旋转。()�如果复制叉以每秒500个核苷酸的速度向前移动�那么它前面的DNA必须以500/10.5=48周/秒的速度旋转�即2880r/min�2�所谓半保留复制就是以DNA亲本链作为合成新子链DNA的模板�这样产生的新的双链DNA分子由一条旧链和一条新链组成。()3�“模板”或“反义”DNA链可定义为�模板链是被RNA聚合酶识别并合成一个互补的mRNA�这一mRNA是蛋白质合成的模板。()4�DNA复制中�假定都从5"→3"同样方向读序时�新合成DNA链中的核苷酸序列同模板链一样。()�尽管子链与亲本链因为碱基互补配对联系起来�但子链核苷酸序列与亲链又很大不同�5�DNA的5′→3′合成意味着当在裸露3′→OH的基团中添加dNTP时�除去无机焦磷酸DNA链就会伸长。()6�在先导链上DNA沿5′→3′方向合成�在后随链上则沿3′→5′方向合成。()7�如果DNA沿3"→5"合成�那它则需以5"三磷酸或3"脱氧核苷三磷酸为末端的链作为前体。()8�大肠杆菌DNA聚合酶缺失3′→5′校正外切核酸酶活性时会降低DNA合成的速率但不影响它的可靠性。()9�DNA的复制需要DNA聚合酶和RNA聚合酶。()10�复制叉上的单链结合蛋白通过覆盖碱基使DNA的两条单链分开�这样就避免了碱基配对。()�单链结合蛋白与磷酸骨架结合�离开暴露碱基�11�只要子链和亲本链中的一条或两条被甲基化�大肠杆菌中的错配校正系统就可以把它们区别开来�但如果两条链都没有甲基化则不行。()�亲本链甲基化�子链没有甲基化�12�大肠杆菌、酵母和真核生物病毒DNA的新一轮复制是在一个特定的位点起始的�这个位点由几个短的序列构成�可用于结合起始蛋白复合体。() 13�拓扑异构酶I之所以不需要ATP来断裂和重接DNA链�是因为磷酸二酯键的能量被暂储存在酶活性位点的磷酸酪氨酸连接处。()14�酵母中的拓扑异构酶II突变体能够进行DNA复制�但是在有丝分列过程中它们的染色体不能分开。()15�拓扑异构酶I和II可以使DNA产生正向超螺旋。��16�拓扑异构酶I解旋需要ATP酶。��17�RNA聚合酶I合成DNA复制的RNA引物。��18�当DNA两条链的复制同时发生时�它是由一个酶复合物�即DNA聚合酶III负责的。真核生物的复制利用三个独立作用的DNA聚合酶�Polα的一个拷贝�为了起始�和Polδ的两个拷贝�DNA多聚体化�当MF1将RNA引发体移去之后填入�。()19�从oriλ开始的噬菌体复制的起始是被两个噬菌体蛋白O和P所控制的。在E.coli中O和P是DnaA和DnaC蛋白的类似物。基于这种比较�O蛋白代表一个解旋酶�而P蛋白调节解旋酶和引发酶结合。()20�线粒体DNA的复制需要使用DNA引物。��21�在真核生物染色体DNA复制期间�会形成链状DNA。��四、简答题1�描述Meselson-Stahl实验�说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。答�Meselson-Stahl实验证实了DNA的半保留复制。证实了两个假说��1�复制需要两条DNA的分离�解链/变性��2�通过以亲本链作为模板�新合成的DNA链存在于两个复制体中。2�请列举可以在线性染色体的末端建立线性复制的三种方式。答��1�染色体末端的短重复序列使端粒酶引发非精确复制。�2�末端蛋白与模板链的5"端共价结合提供核苷酸游离的3"端�3�通过滚环复制�DNA双链环化后被切开�产生延伸的3"-OH端3�为什么一些细菌完成分裂的时间比细菌基因组的复制所需的时间要少�为什么在选择营养条件下�E.coli中可以存在多叉的染色体或多达4个以上的开环染色体拷贝�而正常情况 下染色体是单拷贝的�答�单拷贝复制由细胞中复制起点的浓度控制的。在适宜的培养条件下�细胞呈快速生长�稀释起始阻遏物的浓度�使复制连续进行。4�在DNA聚合酶III催化新链合成以前发生了什么反应�答�DnaA�与每9个碱基重复结合�然后使13个碱基解链�、DnaB(解旋酶)和DnaC�先于聚合酶III与原核复制起点相互作用。后随链复制需要引发体完成的多重复制起始�引发体由DnaG引发酶与多种蛋白质因子组成。5�DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响�答�亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。在复制之后�两模板-复制体双链DNA是半甲基化的。半甲基化DNA对膜受体比对DnaA有更高的亲和力�半甲基化DNA不能复制�从而防止了成熟前复制。6�请指出在oriC或ΦX型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。答�oriC起点起始的DNA复制引发体只含有DnaG。ΦX型起点起始的DNA复制需要额外的蛋白质—Pri蛋白的参与。Pri蛋白在引物合成位点装配引发体。7�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。8�DNA连接酶对于DNA的复制是很重要的�但RNA的合成一般却不需要连接酶。解释这个现象的原因。答�DNA复制时�后随链的合成需要连接酶将一个冈崎片段的5"端与另一冈崎片段的3"端连接起来。而RNA合成时�是从转录起点开始原5"→3"一直合成的�因此不需DNA连接酶。9�曾经认为DNA的复制是全保留复制�每个双螺旋分子都作为新的子代双螺旋分子的模板。如果真是这样�在Meselson和Stahl的实验中他们将得到什么结果�答�复制一代后�一半为重链�一半为轻链�复制两代后�1/4为重链�3/4为轻链。10�描述Matthew和Franklin所做的证明DNA半保留复制的实验。答��1�将大肠杆菌在15N培养基中培养多代�得到的DNA两条链都被标记�形成重链。 �2�细胞移到14N培养基中培养�提取DNA��3�将DNA进行氯化铯密度梯度离心���4�经过一定时间后�DNA在离心管聚集成带�每个带的密度均与该点的氯化铯溶液的密度相同��5�照相决定每条带的位置和所含的DNA量。1�经15N培养基�所有DNA都聚集在一条重密度带�2�经14N培养基一代后�所有的DNA形成一条中间密度带�3�经14N继续培养基一代�DNA一半是中间密度带�另一半是轻密度带�4�最后�他们证明第一代的分子是双链�且为半保留复制。11�解释在DNA复制过程中�后随链是怎样合成的。答�DNA聚合酶只能朝5"→3"方向合成DNA�后随链不能像前导链一样一直进行合成。后随链是以大量独立片段�冈崎片段�合成的�每个片段都以5"→3"方向合成�这些片段最后由连接酶连接在一起。每个片段独立引发、聚合、连接。12�描述滚环复制过程及其特征。答�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。四、简答题1�描述Meselson-Stahl实验�说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。2�请列举可以在线性染色体的末端建立线性复制的三种方式。3�为什么一些细菌完成分裂的时间比细菌基因组的复制所需的时间要少�为什么在选择营养条件下�E.coli中可以存在多叉的染色体或多达4个以上的开环染色体拷贝�而正常情况下染色体是单拷贝的�4�在DNA聚合酶III催化新链合成以前发生了什么反应�5�DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响�6�请指出在oriC或ΦX型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。7�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�8�DNA连接酶对于DNA的复制是很重要的�但RNA的合成一般却不需要连接酶。解释这个现象的原因。9�曾经认为DNA的复制是全保留复制�每个双螺旋分子都作为新的子代双螺旋分子的模板。如果真是这样�在Meselson和Stahl的实验中他们将得到什么结果�10�描述Matthew和Franklin所做的证明DNA半保留复制的实验。11�解释在DNA复制过程中�后随链是怎样合成的。12�描述滚环复制过程及其特征。答案一、填空1.DNA聚合酶2.DNA复制叉3.DNA连接酶4.先导链后随链5.校正核酸外切6.RNA引物DNA引发酶7.DNA解旋酶8.单链结合蛋白�SSB�9.引发体10.错配校正�错配修复�11.复制起点12.DNA拓扑酶13.松弛14.αβγδε15.δε 二、选择1.BD2.C3.C4.ACD5.DEF6.BDE7.BC8.CD9.ABDE10.AC11.C12.C13.B三、判断√√√X√X√X√XX√√√XXX√X√X四、简答1.答�Meselson-Stahl实验证实了DNA的半保留复制。证实了两个假说��1�复制需要两条DNA的分离�解链/变性��2�通过以亲本链作为模板�新合成的DNA链存在于两个复制体中。2.答��1�染色体末端的短重复序列使端粒酶引发非精确复制。�2�末端蛋白与模板链的5"端共价结合提供核苷酸游离的3"端�3�通过滚环复制�DNA双链环化后被切开�产生延伸的3"-OH端3.答�单拷贝复制由细胞中复制起点的浓度控制的。在适宜的培养条件下�细胞呈快速生长�稀释起始阻遏物的浓度�使复制连续进行。4.答�DnaA�与每9个碱基重复结合�然后使13个碱基解链�、DnaB(解旋酶)和DnaC�先于聚合酶III与原核复制起点相互作用。后随链复制需要引发体完成的多重复制起始�引发体由DnaG引发酶与多种蛋白质因子组成。5.答�亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。在复制之后�两模板-复制体双链DNA是半甲基化的。半甲基化DNA对膜受体比对DnaA有更高的亲和力�半甲基化DNA不能复制�从而防止了成熟前复制。6.答�oriC起点起始的DNA复制引发体只含有DnaG。ΦX型起点起始的DNA复制需要额外的蛋白质—Pri蛋白的参与。Pri蛋白在引物合成位点装配引发体。7.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。8.答�DNA复制时�后随链的合成需要连接酶将一个冈崎片段的5"端与另一冈崎片段的3"端连接起来。而RNA合成时�是从转录起点开始原5"→3"一直合成的�因此不需DNA连接酶。9.答�复制一代后�一半为重链�一半为轻链�复制两代后�1/4为重链�3/4为轻链。 10.答��1�将大肠杆菌在15N培养基中培养多代�得到的DNA两条链都被标记�形成重链。�2�细胞移到14N培养基中培养�提取DNA��3�将DNA进行氯化铯密度梯度离心���4�经过一定时间后�DNA在离心管聚集成带�每个带的密度均与该点的氯化铯溶液的密度相同��5�照相决定每条带的位置和所含的DNA量。1�经15N培养基�所有DNA都聚集在一条重密度带�2�经14N培养基一代后�所有的DNA形成一条中间密度带�3�经14N继续培养基一代�DNA一半是中间密度带�另一半是轻密度带�4�最后�他们证明第一代的分子是双链�且为半保留复制。11.答�DNA聚合酶只能朝5"→3"方向合成DNA�后随链不能像前导链一样一直进行合成。后随链是以大量独立片段�冈崎片段�合成的�每个片段都以5"→3"方向合成�这些片段最后由连接酶连接在一起。每个片段独立引发、聚合、连接。12.答�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。第五章DNA损伤与修复一、名词解释1、错义突变2、无义突变3、同义突变4、移码突变5、DNA的体外重组6、限制性核酸内切酶7、C-值8、基因家族9、转座子二、简答题1.诱变剂的作用机制�2、突变类型及其遗传效应�3.典型的DNA重组实验通常包括哪些步骤�4.为什么在DNA中通常只发现A—T和C—G碱基配对?5.什么是增效与减效突变�6.噬菌体整合到宿主基因组后4-6个宿主DNA的核苷酸被复制�这是为什么?这与转座子插入新位点有何相似之处?另外�两个核苷酸从5’U3的5’和3’被切除�这意味着遗传信息从反转录病毒中被丢失吗?7.列出病毒和非病毒超家族反转录转座子之间的4种差异.8.描述两种转座子引起基因组重排的方式。9.IS元件整合到靶位点时会发生什么?10.一个复合转座子和一个IS元件之间的关系是什么?。11.列出一个转座子插入到一个新位点所要求的步骤.12.当(1)DNA在两个定向重复之间(2)DNA在两个反向重复之间发生重组的效应各是什么?13.在什么过程中会形成一个共整合体?它的结构是什么?14.Tn10元件只有在自己的转座酶基因具有活性时发生转座(与利用基因组中Tn10元件表达的转座酶的情况正好相反)�这种偏爱的原因是什么? 15.跳跃复制的结果是什么?16.重复序列并不是在选择压力下存在�因此能快速积累突变。这些特性表明重复序列相互间应存在很大的不同�但事实并不是这样的。请举例说明。17.线检体DNA的突变率与细胞核DNA突变率有什么不同?为什么?18.简述大肠杆菌的插入序列�并指出它们对自发突变的重要性。19.分析比较细菌转座子的结构与特点。三、分析题1.表面抗原的变异和哺乳动物免疫多样性都是DNA重排的结果。锥虫通过DNA重排选择表达所携带的一千多个不同的VSG基因中的一个。而哺乳动物细胞则通过DNA重排产生成百上千个不同的抗体�包括与VSG蛋白反应的抗体�尽管抗体在数量上的优势�锥虫仍然能够成功地逃避宿主的免疫系统�为什么?2.分析比较细菌转座子的结构与特点。答案�一、名词解释1、错义突变�DNA分子中碱基对的取代�使得mRNA的某一密码子发生变化�由它所编码的氨基酸就变成另一种的氨基酸�使得多肽链中的氨基酸顺序也相应的发生改变的突变。2、无义突变�由于碱基对的取代�使原来可以翻译某种氨基酸的密码子变成了终止密码子的突变。3、同义突变�碱基对的取代并不都是引起错义突变和翻译终止�有时虽然有碱基被取代�但在蛋白质水平上没有引起变化�氨基酸没有被取代�这是因为突变后的密码子和原来的密码子代表同一个氨基酸的突变。4、移码突变�在编码序列中�单个碱基、数个碱基的缺失或插入以及片段的缺失或插入等均可以使突变位点之后的三联体密码阅读框发生改变�不能编码原来的蛋白质的突变。 5、DNA的体外重组�DNA的体外重组是指含有特异目的基因的DNA片段与载体DNA在试管内连接的过程。常用的方法�1.粘性末端连接法�2.平末端连接法�3.结尾法�4.人工接头法�linker�。6、限制性核酸内切酶�restrictionendonuclease,内切酶��是一类特异性地水解双链�ds�的DNA的磷酸二酯酶。分Ι、II、Ш型。内切酶的用途�1.制作DNA物理图谱�2.DNA限制性片段长度多态性分析�RFLPS�。3.基因克隆及亚克隆�4.DNA杂交与序列分析�5.基因组同源性研究�6.基因突变和化学修饰的研究。7、C-值�通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量。8、基因家族�真核生物中许多相关的基因常按功能成套组合�被称为基因家族。9、转座子�是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。二、简答题1.诱变剂的作用机制�答�1、碱基的类似物诱发突变2、改变DNA的化学结构3、结合到DNA分子上诱发移码突变4、紫外线及其他射线引起的DNA分子的变化2、突变类型及其遗传效应�答�1、突变类型�A.点突变NA大分子上一个碱基的变异。分为转换和颠换。B.缺失�一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。C.插入�一个原来没有的碱基或一段原来没有的核苷酸链插入到DNA大分子中间。D.倒位NA链内重组�使其中一段方向倒置。2、突变的遗传效应�A.遗传密码的改变�错义突变、无义突变、同义突变、移码突变B.对mRNA剪接的影响�一是使原来的剪接位点消失�二是产生新的剪接位点。C.蛋白质肽链中的片段缺失�3.典型的DNA重组实验通常包括哪些步骤� a、提取供体生物的目的基因�或称外源基因��酶接连接到另一DNA分子上�克隆载体��形成一个新的重组DNA分子。b、将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存�这个过程称为转化。c、对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定。d、对含有重组DNA的细胞进行大量培养�检测外援基因是否表达。4.为什么在DNA中通常只发现A—T和C—G碱基配对?答�(1)C—A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中�G—T碱基对则太小�核苷酸间的空隙太大无法形成氢键。(2)A和T通常有两个氢键�而C和G有三个。正常情况下�可形成两个氢键的碱基不能与可形成三个氢键的碱基配对。5.什么是增效与减效突变�答�顺式作用的启动子等调控序列的突变不是阻碍相对应的转录单元转录所必需的。然而�转录启动的效率可能会因此而下降�相邻基因的转录会减弱�这样的突变称为减效突变。若改变启动子序列的突变能提高转录启动的效率�则这样的突变称为增效突变。6.噬菌体整合到宿主基因组后4-6个宿主DNA的核苷酸被复制�这是为什么?这与转座子插入新位点有何相似之处?另外�两个核苷酸从5’U3的5’和3’被切除�这意味着遗传信息从反转录病毒中被丢失吗?答�由于反转录病毒整合酶(reboviralintegase)在整合位点切开一个交错切口造成靶位点重复。插入之后�填补切口产生重复序列。转座酶在靶位点产生同向重复序列。病毒基因组每侧两个核苷酸的缺失并不会导致类似基因组另一端的序列的其他拷贝的丢失。7.列出病毒和非病毒超家族反转录转座子之间的4种差异.答�病毒超家族成员含有长末端重复序列LTR、编码反转录酶或整合酶的可读框以及内含子�但非病毒反转录转座子并不含有这些序列。同样�病毒反转录转座子的整合会在靶位点产生一段4-6个核苷酸�的短重复序列�而非病毒反转录转座子则产生7-21个核苷酸重复序列。8.描述两种转座子引起基因组重排的方式。答�转座子转座时能够导致宿主序列的缺失、重复或插入。另外�转座子通过宿主重组系 统导致基因组重排。9.IS元件整合到靶位点时会发生什么?答�由于在转座子插入之前已产生一个交错切口�而且这一交错切口在转座子插入后被填补�因此导致靶位点序列重复。10.一个复合转座子和一个IS元件之间的关系是什么?。答�复合转座子在两个末端有IS序列11.列出一个转座子插入到一个新位点所要求的步骤.答�首先�在靶位点处产生一个交错切口�切出转座子。接着�转座子与靶位点连接。最后�填补插入位点两侧的单链区。12.当(1)DNA在两个定向重复之间(2)DNA在两个反向重复之间发生重组的效应各是什么?答�同向重复序列之间的重组会导致重复序列之间DNA序列发生缺失。反向重复序列之间的重组则会使重复序列之间的DNA序列发生倒位。13.在什么过程中会形成一个共整合体?它的结构是什么?答�在复制转座中会形成共整合体(cointegrant)�其中含有两个方向相同的转座子拷贝�并由原有复制子隔开。14.Tn10元件只有在自己的转座酶基因具有活性时发生转座(与利用基因组中Tn10元件表达的转座酶的情况正好相反)�这种偏爱的原因是什么?答�转座酶一旦合成就立即与DNA牢固结合�以免扩散到基因组的其他元件中。有假说认为游离的转座酶半衰期很短�但若与DNA结合后较为稳定。因为未结合状态是不稳定的�所以游离的转座酶不会扩散到其他位点。15.跳跃复制的结果是什么?答�跳跃复制产生串联的DNA序列。比如说�小鼠27bp的重复序列跳跃复制产生54bp的重复序列�它由两个串联的27bp的重复序列所组成。16.重复序列并不是在选择压力下存在�因此能快速积累突变。这些特性表明重复序列相互间应存在很大的不同�但事实并不是这样的。请举例说明。答�如卫星DNA的同源性是通过固定的交换来维持的�它通过不均等交换导致其中一个重复单元的增加和另一个的消失。 17.线检体DNA的突变率与细胞核DNA突变率有什么不同?为什么?答�在哺乳动物中�线粒体DNA的突变率比核DNA的突变率高。但在植物中�线粒体DNA的突变率比核DNA的突变率低。出现这种差异的可能原因是线粒体采用不同于细胞核的DNA聚合酶和DNA修复体系。18.简述大肠杆菌的插入序列�并指出它们对自发突变的重要性。答�插入序列(IS)是可以转座的遗传元件�它们只插入自我复制的DNA。中�如细菌和噬菌体的染色体及质粒。大肠杆菌中�有几种不同的IS元件�长度都是0.7—1.5kb.每种都有特定核苷酸序列�有的编码转座酶�负责启动特定IS的转座。一般来说�每个IS的两端都有一对短的反向重复�长约9-41bp(图A8.1)�转座酶似乎就是通过识别这些反向重复序列起始转座的;也就是说�特异的转座酶和反向重复序列对转座都很重要。转座的另一个性质是每个IS的两端都与宿主DNA的短正向重复序列(3—13bp)相连�这是宿主DNA上的靶位点�在转座过程中该位点被复制。转座时�IS向基因组中新的位置随机地移动。通常�它插入一个结构基因产生突变表型�有时是因为编码序列受到阻断�有时则因为IS元件含有多种转录或翻译的终止信号。另外,IS赐可插入操纵子的操纵基因-启动子区域�导致整个操纵子被关闭�但偶尔操纵子的表达也会变为组成型。当IS含有一个正确定向的启动子时�可以转录细菌操纵子.因为这个启动子不受调节细菌操纵子的正常调控蛋白调控�产生的效果类似于操纵基因组成型突变。所以�IS元件的转座是自发突变的一个重要来源。必须意识到这些突变不能被碱基类似物或移码突变诱变剂诱导和回复。大肠杆菌中有几种不同的IS元件�拷贝数在1—5。19.分析比较细菌转座子的结构与特点。答�1974年�随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色体之间转移�科学家发现了转座子。转座子比IS元件大很多(一般为2—20kb)�它们至少含有一个基因�给宿主带来可遗传的标记�一般是对一种或多种抗生素的抗性。这是一种非常有用的性质�因为每种质粒可以用一种转座子“标记”�这样通过对药物的抗性表型可以简单地检测质粒的存在和转移�同样�可以轻易地观察到转座。转座子Tn5(图A8.2)长5.7kb�是一种结构最简单的转座子;它由三个成分组装而成�一个长中心区(2—7kb)�含有卡那霉素的抗性基因�两端为一对IS元件�每个长1.5kb�方向相反。其他的转座�子两端为不同的IS元件�有时两个IS同向。这些转座子的转座类似IS元件�转座过程中宿主的一个序列或DNA靶位点被复制。发生转座首先是因为任意一个IS序列或两个IS序列同时起作用�编码一个转座酶(在某些元件中�如Tn5�一个IS只有部分功能�不能编码一个有活性的转座酶);其次�转座子两 端通常有一对与IS特异相应的反向重复序列�无论IS元件是正向还是反向的�这些末端重复序列都存在。还有一种可能性�任一对IS元件可以相互作用使它们之间的任意序列转座�这样任一个基因都可以在两端连上两个同样的IS元件成为转座子;这个性质已被用构建重组DNA分子。Tn5因为其组件的组成被称为集成转座子。其他转座子�如复杂的转座子的结构是不同的�它们两端不是一对IS而是一对反向重复�编码转座所需蛋白的基因位于转座子的中心区。三、分析题1.表面抗原的变异和哺乳动物免疫多样性都是DNA重排的结果。锥虫通过DNA重排选择表达所携带的一千多个不同的VSG基因中的一个。而哺乳动物细胞则通过DNA重排产生成百上千个不同的抗体�包括与VSG蛋白反应的抗体�尽管抗体在数量上的优势�锥虫仍然能够成功地逃避宿主的免疫系统�为什么?答�锥虫因为细胞分裂周期短而取胜。当锥虫感染哺乳动物时�它在血流中以快速的倍增时间复制。在感染开始后不久�识别锥虫VSG的B细胞从休眠状态被激活并开始膨大�而哺乳动物细胞的分裂比锥虫慢得多。当B细胞膨大到足以杀死锥虫时�一些锥虫的VSG已经发生了改变�使B细胞不再能识别它。这样就起始了新一轮的感染�直到免疫系统能识别它时就已改变成能逃得过免疫系统的变体�于是又开始了新的循环。2.分析比较细菌转座子的结构与特点。答�1974年�随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色体之间转移�科学家发现了转座子。转座子比IS元件大很多(一般为2—20kb)�它们至少含有一个基因�给宿主带来可遗传的标记�一般是对一种或多种抗生素的抗性。这是一种非常有用的性质�因为每种质粒可以用一种转座子“标记”�这样通过对药物的抗性表型可以简单地检测质粒的存在和转移�同样�可以轻易地观察到转座。转座子Tn5(图A8.2)长5.7kb�是一种结构最简单的转座子;它由三个成分组装而成�一个长中心区(2—7kb)�含有卡那霉素的抗性基因�两端为一对IS元件�每个长1.5kb�方向相反。其他的转座�子两端为不同的IS元件�有时两个IS同向。这些转座子的转座类似IS元件�转座过程中宿主的一个序列或DNA靶位点被复制。发生转座首先是因为任意一个IS序列或两个IS序列同时起作用�编码一个转座酶(在 某些元件中�如Tn5�一个IS只有部分功能�不能编码一个有活性的转座酶);其次�转座子两端通常有一对与IS特异相应的反向重复序列�无论IS元件是正向还是反向的�这些末端重复序列都存在。还有一种可能性�任一对IS元件可以相互作用使它们之间的任意序列转座�这样任一个基因都可以在两端连上两个同样的IS元件成为转座子;这个性质已被用构建重组DNA分子。Tn5因为其组件的组成被称为集成转座子。其他转座子�如复杂的转座子的结构是不同的�它们两端不是一对IS而是一对反向重复�编码转座所需蛋白的基因位于转座子的中心区。第六章RNA的转录与转录后加工一、名词解释1、基因诊断2、RFLP3、启动子4.信号肽5.核受体6.hnRNA7、基因治疗8、反义RNA9、核酶10、三链DNA11、SSCP12、管家基因13.增强子14.基础转录装置18.重叠基因19.假基因20.RNA干扰21.酵母双杂交22.转录因子23.转录因子的结构24.衰减子25.内含子27.弱化子28.魔斑29.上游启动子元件30.DNA探针二、简答题1.简述转录的基本过程?2.简述原核和真核细胞在蛋白质翻译过程中的差异.3.试比较原核和真核细胞的mRNA的异同.4.分别说出5种以上RNA的功能�5.简述遗传密码的性质6.简述tRNA的二级结构特征并指明作用与作用机制。7.简述增强子的作用特点。8.列举一个已知的DNA序列编码一种以上蛋白质的三种方法。 9.在体内�rRNA和tRNA都具有代谢的稳定性�而mRNA的寿命却很短�原因何在�10.为什么真核生物核糖体RNA基因具有很多拷贝?11.为什么说信使RNA的命名源自对真核基因表达的研究�比说源自对原核基因表达的研究更为恰当?12.说明为什么mRNA仅占细胞RNA总量的一小部分(3�一5�)。13.为何rRNA和tRNA分子比mRNA稳定?14.简要说明证明信使的存在及其本质为RNA的证据。15.列举4种天然存在的具有催化活性的RNA。16.I型内含子发生改变后�可以产生其他酶的活性吗?如果可以�是哪些活性?这意味着I型内含子的催化中心有什么特点�17.某些自剪接的内含子具有可读框�它们编码何种蛋白?这与内含子的移动有什么关系?18.转录涉及模板链和编码链的分离�解释在转录中单链DNA是怎样被保护的。19.哪三个序列对原核生物mRNA的精确转录是必不可少的?20.反转录病毒怎样获得像onc基因这样的细胞基因?获得此类基因会对反转录病毒基因产生影响吗?一个反转录病毒怎样才会丢失如pol和env这样的重要的基因而复制?21.转录如何在基因或基因组末端终止?22.(1)如何区分由启动子起始转录的RNA片段与5’端被加工过的RNA片段�(2)证明多肽是从氨基端到羧基端方向合成的。23.被加工的假基因与其他假基因有哪些不同?它是如何产生的?24.非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置?转录间隔区与内含子有何区别?三、分析题1.试证明一个基因中只有一条DNA链作为模板被转录。2.有一个被认为是mRNA的核苦酸序列�长300个碱基�你怎样才能�(1)证明此RNA是mRNA而不是tRNA或rRNA。(2)确定它是真核还是原核mRNA。3.如果两个RNA分子具有适当的序列以及配对恰当�就可以利用它们构建锤头型核酶。其 中�“底物链”必须含有5’—GUN—3’(N代表任一种核苷酸)序列�而“酶链”则必须具有核酶催化中心的序列�同时与底物链配对。这样�酶链在N核昔酸的3’端对底物链进行切割。提供适当的酶链�可以降解细胞中不能被锤头型核酶切割的RNA�这为把酶链作为阻断某些基因表达的治疗试剂提供了可能。例如�一些研究小组正在设计可以切割HIVRNA的酶链�将如何设计这种核酶的酶链?如何选择HIVRNA中的靶序列?该酶链应具有什么特点?另外�以RNA作为药物�将会碰到什么问题?答案�一、名词解释1、基因诊断�以DNA或RNA为诊断材料�通过检查基因的存在、结构缺陷或表达异常�对人体的状态和疾病作出诊断的方法和过程。2、RFLP�即限制性片段长度多态性�个体之间DNA的核苷酸序列存在差异�称为DNA多态性。若因此而改变了限制性内切酶的酶切位点则可导致相应的限制性片段的长度和数量发生变化�称为RFLP。3、启动子——是DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位�也就是使转录开始的部位。在基因表达的调控中�转录的起始是个关键。常常某个基因是否应当表达决定于在特定的启动子起始过程。4.信号肽�在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段�引导蛋白质的跨膜。5.核受体——细胞内受体分布于胞浆或核内�本质上都是配体调控的转录因子�均在核内启动信号转导并影响基因转录�统称核受体。6.hnRNA——核不均一RNA�即mRNA的前体�经过5’加帽和3’酶切加多聚A�再经过RNA的剪接�将外显子连接成开放阅读框�通过核孔进入细胞质就可以作为蛋白质合成的模板了。7、基因治疗�一般是指将限定的遗传物质转入患者特定的靶细胞�以最终达到预防或改变特殊疾病状态为目的治疗方法。8、反义RNA�碱基序列正好与有意义的mRNA互补的RNA称为反义RNA。可以作为一种 调控特定基因表达的手段。9、核酶�是一种可以催化RNA切割和RNA剪接反应的由RNA组成的酶�可以作为基因表达和病毒复制的抑制剂。10、三链DNA�当某一DNA或RNA寡核苷酸与DNA高嘌呤区可结合形成三链�能特异地结合在DNA的大沟中�并与富含嘌呤链上的碱基形成氢键。11、SSCP�单链构象多态性检测是一种基于DNA构象差别来检测点突变的方法。相同长度的单链DNA�如果碱基序列不同�形成的构象就不同�这样就形成了单链构象多态性。12、管家基因�在生物体生命的全过程都是必须的�且在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。13.增强子(enhancer)�远离转录起始点�����kb�、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的DNA序列�其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。增强子也是由若干功能组件——增强体�enhanson�组成�是特异转录因子结合DNA的核心序列。14.基础转录装置�basicaltranscriptionalapparatus��在TFⅡA�F等参与下�RNA聚合酶Ⅱ与TFⅡD、TFⅡB等聚合�形成一个功能性的前起始复合物PIC�可以开始转录但其速率低�因此称为基础转录装置。18.重叠基因�overlappinggene�:是一种转录单位�一个基因可决定多种mRNA和蛋白质。它们可以有2个启动子�2个终止子�几个外显子。转录时�可能使用2个启动子中的1个或2个�也可能使用2个终止子中的1个或2个�或用不同的剪切方式对转录的初级产物进行加工�产生多种mRNA中的一种。如Bcl-X基因。19.假基因(pseudogene)�在多基因家族中�不产生有功能基因产物的基因。即序列与有功能的基因相似�但或者不能转录�或者转录后生成无功能的基因产物。用Ψ表示。造成原因是基因在进化过程中�发生突变所致�如缺失、倒位、点突变等�。假基因往往缺少正常基因的内含子�两侧有顺向重复序列。20.RNA干扰�siRNA是一类长21—25个核苷酸的双链RNA�产生于病毒感染或其他双链RNA诱导以后�其功能是引起特异的靶mRNA降解�以维持基因组稳定�保护基因组免受外源核酸入侵和调控基因表达等�这一细胞反应过程叫做RNA干扰�RNAi�。21.酵母双杂交�酵母双杂交是一种新的遗传体系�它是以酵母菌的基因分析为基础�用它在体内研究蛋白质与蛋白质相互作用的实验方法。双杂交系统是在酵母菌体内用于研究蛋白 质相互作用的实验方法�能用于鉴定已知蛋白质之间的相互作用�可对蛋白质的作用部位及关键片段做准确定位�可以从cDNA文库中筛选出与所研究蛋白质相互作用的蛋白质及其编码基因。并逐渐推广应用到其他一些研究领域如�细胞周期调控�转录调节和信号传导等。22.转录因子�转录调节因子由某一基因表达后�通过与特异的顺式作用元件相互作用�DNA-蛋白质相互作用�反式激活另一基因的转录�故称反式作用因子�trans-actingfactor�。23.转录因子的结构�DNA结合域(DNAbindingdomain)、转录激活域(activationdomain)、蛋白质�蛋白质相互作用结构域�如二聚化结构域�。�1�DNA结构域�通常由������个氨基酸残基组成。A、锌指(zincfinger)结构。B、碱性螺旋�环�螺旋(basichelix-loop-hlix�bHLH)。C、碱性亮氨酸拉链(basicleucinezipper�bZIP)。�2�转录激活域�由������个氨基酸残基组成。转录激活域又有酸性激活域(acidicactivationdomain)、谷氨酰胺富含域(glutamine-richdomain)及脯氨酸富含域(proline-richdomain)。�3�二聚化结构域�二聚化作用与bZIP的亮氨酸拉链、bHLH的螺旋�环�螺旋结构有关。24.衰减子�attenuator��细菌E.coli的trp操纵子中第一个结构基因与启动序列P之间有一衰减子区域。Trp操纵子的序列1中有两个色氨酸密码子�当色氨酸浓度很高时�核蛋白体�核糖体�很快通过编码序列1�并封闭序列2�这种与转录偶联进行的翻译过程导致序列3、4形成一个不依赖ρ�rho�因子的终止结构---衰减子。(转录衰减是原核生物特有的调控机制)。25.内含子(intron)�指基因组中的非编码序列。26.密码的简并性�由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为密码的简并性27.弱化子�在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。28.魔斑�当细菌生长过程中�遇到氨基酸全面缺乏时�细菌将会产生一个应急反应�停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸�pppGpp�。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子�而是影响一大批�所以称他们是超级调控子或称为魔斑。29.上游启动子元件�是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列�-10区的TATA、-35区的TGACA及增强子�弱化子等。30.DNA探针�是带有标记的一段已知序列DNA�用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。 二、简答题1.简述转录的基本过程?答案要点�转录的基本过程包括�模板的识别�转录起始�通过启动子�转录的延伸和终止。要求叙述各过程设计到的因子。2.简述原核和真核细胞在蛋白质翻译过程中的差异.答案要点�1、起始因子不同�3、翻译过程�肽链延伸�因子不同�4、终止因子不同。要求详述其差异。3.试比较原核和真核细胞的mRNA的异同.答案要点�A.真核生物5‘端有帽子结构大部分成熟没mRNA还同时具有3’多聚A尾巴�原核一般没有�B.原核的没mRNA可以编码几个多肽真核只能编码一个。C.原核生物以AUG作为起始密码有时以GUG�UUG作为起始密码�真核几乎永远以AUG作为起始密码。D.原核生物mRNA半衰期短�真核长。E.原核生物以多顺反子的形式存在�真核以单顺反子形式存在。4.分别说出5种以上RNA的功能�转运RNAtRNA转运氨基酸核蛋白体RNArRNA核蛋白体组成成信使RNAmRNA蛋白质合成模板不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前体小核RNAsnRNA参与hnRNA的剪接小胞浆RNAscRNA/7SL-RNA蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分反义RNAanRNA/micRNA对基因的表达起调节作用核酶RibozymeRNA有酶活性的RNA5.简述遗传密码的性质 答案要点�简并性�通用性�特殊性6.简述tRNA的二级结构特征并指明作用与作用机制。答案要点�1.tRNA携带AA�是一种酶促反应�也称AA的活化2、氨基酰是tRNA是AA参与蛋白合成的活化形式。AA的活化�氨基酸+ATP-E氨基酸-AMP-E+PPi3、每活化一分子AA需消耗ATP的2个高能磷酸键。AA的转移�氨基酸+AMP-E+tRNA氨基酸-tRNA+AMP+E4、氨基酰tRNA合成酶是高度专一性�既能高度特异性识别AA�又能高度特异性识别相应�这两点是保证翻译准确进行的基本条件之一。5.氨基酰AMP-E复合体�作为中间产物�利于酶分别对AA和tRNA两种底物特异辨认�如有错配�合成酶有校正活性�水解磷酸酯键�与正确底物结合。7.增强子的作用特点答案要点�①增强子提高同一条DNA链上基因转录效率�可以远距离作用(1�4kb、30kb)�在基因的上游或下游都能起作用。②增强子作用与其序列的正反方向无关。③增强子与启动子在结构、功能上密切联系�要有启动子才能发挥作用,但对启动子没有严格的专一性�同一增强子可以影响不同类型启动子的转录。④增强子的作用机理虽然还不明确�但必须与特定的蛋白质因结合后才能发挥增强转录的作用。增强子一般具有组织或细胞特异性�是由这些细胞或组织中具有的特异性蛋白质因子所决定的。8.列举一个已知的DNA序列编码一种以上蛋白质的三种方法。答案�给定的一段DNA序列可以以下述方式编码两种或两种以上的蛋白质�(1)可读框中在核糖体结合位点之后含有多重起始位点�(2)以一两个碱基的移码方式出现重叠的可读框�(3)不同的剪接方式�例如�选择不同的外显子组合成不同的mRNA。9.在体内�rRNA和tRNA都具有代谢的稳定性�而mRNA的寿命却很短�原因何在�答案�在不同的营养状态或细胞分化期间�mRNA的(种类和数量)变化很大�rRNA和tRNA则无此特性。10.为什么真核生物核糖体RNA基因具有很多拷贝?答案�因为rRNA需要的量很大�并且没有翻译扩增作用。11.为什么说信使RNA的命名源自对真核基因表达的研究�比说源自对原核基因表达的研究更为恰当?答案�真核基因表达过程是被区室化的。mRNA的合成与成熟是在细胞核中完成的�翻译则发生在细胞质中�转录“信息”被传递到细胞核外的核糖体中。由于真核细胞mRNA的 半衰期比原核细胞mRNA长而且可以通过多种实验方法干扰转录“信息”的传递�因此可分离出真核细胞的mRNA。12.说明为什么mRNA仅占细胞RNA总量的一小部分(3�一5�)。答�mRNA只占总RNA的3�一5��这主要是有以下两个原因�①由于需要大量的核糖体和稳定的tRNA群�因此mRNA合成量比其他RNA的量要少�②由于对内切酶与外切核酸酶敏感�mRNA容易自发地降解�所以在原核细胞中mRNA的半衰期只有2一15分钟�真核细胞中也只有4—24小时。13.为何rRNA和tRNA分子比mRNA稳定?答�mRNA游离存在于细胞之中�并且被特异的单链RNA核酸酶所降解。tRNA和rRNA是部分双链的�所以能够免遭核酸酶的攻击。另外�rRNA不是游离存在的�通常同蛋白质结合形成核糖体。14.简要说明证明信使的存在及其本质为RNA的证据。答�(1)科学家观察到生物�尤其是真核生物中�染色体DNA只存在于核中�而蛋白质合成则完全在细胞质中进行。因此�提出一定存在某种化合物(信使)在核与细胞质之间传递遗传信息。1957年�E11iotVolkin和LazlrusAstrachan注意到用噬菌体T2感染E.coli细胞后细菌的RNA和蛋白质合成迅速停止�而T2的RNA和蛋白质迅速合成。此外�这一RNA的碱基比例与T2DNA碱基比例一致�而不是细菌DNA.他们的发现第一次证明了信使为RNA。(2)1961年BernardHall和So1Spiegelman用杂交实验更令人信服地证明了mRNA假说。他们用噬菌体T2感染E.coli后�马上分离出现的RNA(假定为信使)�再将E.coli和噬菌体T2DNA温热变性�成为单链DNA�把RNA和单链DNA混合后缓慢冷,发现�①双链DNA分子重新形成�②当单链的DNA和RNA的碱基互补时�形成DNA-RNA杂合双链分子。他们发现噬菌体T2感染后出现的RNA不能与E.coli的DNA杂交�但至少能与T2双链DNA中的一条链互补。15.列举4种天然存在的具有催化活性的RNA。答�I型内含子、II型内含子、RnaseP、锤头型核酶。16.I型内含子发生改变后�可以产生其他酶的活性吗?如果可以�是哪些活性?这意味着I型内含子的催化中心有什么特点� 答�可以。这些活性包括�RNA聚合酶、内切核酸酶、磷酸酶、连接酶的活性。将I型内含子转变成这些酶的能力表明它能结合于RNA的糖—磷酸骨架并能催化在它前后的几个不同反应。例如�连接是剪切的相反反应。17.某些自剪接的内含子具有可读框�它们编码何种蛋白?这与内含子的移动有什么关系?答�编码的蛋白有�反转录酶、内切核酸酶、成熟酶。这些蛋白产生内含子的一个DNA拷贝并在染色体一个新位点上打开双链以便插入内含子。18.转录涉及模板链和编码链的分离�解释在转录中单链DNA是怎样被保护的。答�转录过程中控板与编码链分离时�聚合酶覆盖了整个转录泡——从解旋位点到螺旋重新形成位点�因此单链的DNA被保护起来。与复制不同�转录不需要单链结合蛋白的参与。19.哪三个序列对原核生物mRNA的精确转录是必不可少的?答�-35(RNA聚合酶结合位点)、-10(RNA荣合酶起始位点)启动子序列和终止子�20.反转录病毒怎样获得像onc基因这样的细胞基因?获得此类基因会对反转录病毒基因产生影响吗?一个反转录病毒怎样才会丢失如pol和env这样的重要的基因而复制?答�当整合的原病毒和邻近细胞基因之间出现缺失�反转录病毒可获得细胞基因。原病毒启动子起始的转录产生一个融合mRNA�剪接之后被包装进病毒颗粒。当病毒获得宿主DNA时可丢失诸如pol或env等反转录病毒基因�但这样的病毒不能自身进行复制�必须依赖于野生型病毒的辅助。21.转录如何在基因或基因组末端终止?答�RNA合成在一段特定的序列——终止子停止�终止子存在于DNA模板和RNA转录产物中。检测RNA的转录产物(它与反义链互补)时发现终止子含有两个特殊序列(图A7.5)�(1)富含G-C的反向重复序列�使新合成的RNA形成稳定的茎环结构。(2)3’端5—6个尿嘧啶残基。注意转录是在DNA上A-T碱基配对的序列内终止的。终止子作用机理如下�(1)当RNA核心酶(RP)达终止子序列�移动的速度减低。因为终止子序列富含G-C�而G-C碱基对的转录速度比A-T慢得多。(2)终止子被转录后�DNA-RNA-RP复合物内马上形成茎环结构�阻碍了RP分子继续向前移动。(3)新合成的RNA只以5—6个弱的rU-dN键与DNA模板链相连�rU—dA碱基对的稳定性是其他rN-dN碱基对的二百分之一�使以弱键连接的RNA—DNA杂合。区域解体�释放mRNA�DNA和RP。 22.(1)如何区分由启动子起始转录的RNA片段与5’端被加工过的RNA片段�(2)证明多肽是从氨基端到羧基端方向合成的。答�(1)转录中�5’核苷三磷酸聚合到RNA链的3’-0H端�这过程包括释放焦磷酸�即两个磷酸基)和形成磷酸二酯键。因此�只有5’端第一个核苷酸会有三磷酸基团。若RNA被加工�则5’端的核苷酸会被取代�剩下核苷单磷酸末端。(2)让E.coli细胞与14C标记的甲硫氨酸(或其他标记氨基酸)共培养�—该氨基酸只被掺人延伸中多肽的末端。提取多肽进行检测�标记物能显示最后合成的区域。研究发现羧基端往往有很高浓度的标记�而氨基端很低。23.被加工的假基因与其他假基因有哪些不同?它是如何产生的?答�已加工过的假基因有明显的RNA加工反应的印迹�这表明它们在某种程度上经过RNA阶段。例如�有些已加工过的假基因缺少内含子�而有些在3’末端已经经过加工。推测已加工过的假基因是在基因转录成前体mRNA、RNA加工、后来又由反转录酶反转录成DNA的过程中产生的。反转录出的DNA重新整合进基因组中。24.非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置?转录间隔区与内含子有何区别?答�rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间�而转录间隔区位于转录单位的18SrRNA基因和28SrRNA基因之间。内含子位于基因的编码区域。相反�转录间隔区不间断基因�而是存在于一个转录单位的基因之间。内含子通过剪接加工过程而去除�转录间隔区通过一系列细胞内溶核切除过程而去除。三、分析题1.试证明一个基因中只有一条DNA链作为模板被转录。答�若基因两条链均被转录�而RNA聚合酶只能以5’→3’方向合成�所以两条DNA链会以相反方向转录。两信使携带着彼此互补的反向核苷酸序列�编码不同的多肽。虽然某些DNA顺序能被双方向转录�但这不是常见现象。最早的明确证据是通过研究噬菌体SP8感染枯草杆菌(Bacillussubtilis)得到的。SP8的DNA很特别�一条链(重链)富含嘌呤�另一链(轻链)则富含嘧啶。若把双链DNA温和加热�两条链分离(即DNA变性)�可用密度梯度离心分离两条链。1963年�JuliusMarmur和PaulDoty用SP8感染枯草杆菌细胞后提取 RNA�发现它只能与噬菌体DNA的“重”链杂交(即互补配对形成DNA-RNA杂合分子)。而不会与轻链杂交。显而易见�信使只可以与一条DNA链(重链)互补�因而DNA双链中只有一条链作为转录的模板(图A7.8)。Marmur和Doty很幸运地选用SP8做实验�因为它的全部基因都是同一条DNA链中转录而来。而另一些噬菌体�包括T4和λ噬菌体�部分基因由一条链转录而其他基因则由另一条链转录�因此若用这些噬菌体而不是SP8做实验�则不能成功地说明问题。2.有一个被认为是mRNA的核苦酸序列�长300个碱基�你怎样才能�(1)证明此RNA是mRNA而不是tRNA或rRNA。(2)确定它是真核还是原核mRNA。答�根据序列组成进行判断�(1)此序列太长不可能是tRNA。如果它是rRNA�应该含有许多特殊元件�如�假尿嘧啶和5—甲基胞嘧啶�同时应具有可以形成发夹环的反向重复序列。如果是mRNA则应有AUG起始密码子、一段相应的氨基酸密码子和一个相应的终止密码子构成的可读框。(2)所有的真核生物mRNA在5’端都含有一个7—甲基鸟苷�而且大多数还在3’端有一个长的po1yA尾巴。这些都是原核生物mRNA所不具有的�但是原核生物mRNA靠近5’端有l—个核糖体结合序列(SD序列)。3.如果两个RNA分子具有适当的序列以及配对恰当�就可以利用它们构建锤头型核酶。其中�“底物链”必须含有5’—GUN—3’(N代表任一种核苷酸)序列�而“酶链”则必须具有核酶催化中心的序列�同时与底物链配对。这样�酶链在N核昔酸的3’端对底物链进行切割。提供适当的酶链�可以降解细胞中不能被锤头型核酶切割的RNA�这为把酶链作为阻断某些基因表达的治疗试剂提供了可能。例如�一些研究小组正在设计可以切割HIVRNA的酶链�将如何设计这种核酶的酶链?如何选择HIVRNA中的靶序列?该酶链应具有什么特点?另外�以RNA作为药物�将会碰到什么问题?答�首先�目标RNA必须具有5’-GUN-3’序列。这一序列不能位于参与形成其他RNA结构(比如说茎—环结构)的区域中�因为这些结构会妨碍RNA与起核酶作用的RNA链的配对。酶链必须与目标RNA配对�但不能与其它细胞内任何RNA配对�否则RNA会被不正确切除。在目前来说将一种RNA送到目标细胞中还是一件困难的事�但可以通过加上一个编码酶链的基因并将基因送进细胞中�让胞内的RNA聚合酶制造出RNA�或者以化学方法合成酶链并导人细胞中。第七章蛋白质的生物合成——翻译 (一)名词解释1�翻译2�密码子3�密码的简并性4�同义密码子5�变偶假说6�移码突变7�同功受体8�多核糖体(二)问答题1�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?2�遗传密码是如何破译的?3�遗传密码有什么特点?4�简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用。5�简述核糖体的活性中心的二位点模型及三位点模型的内容。6�氨基酸在蛋白质合成过程中是怎样被活化的?7�简述蛋白质生物合成过程。8�蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性?9�原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的起始过程有什么区别。10�蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容?11�蛋白质的高级结构是怎样形成的?12�真核细胞与原核细胞核糖体组成有什么不同?如何证明核糖体是蛋白质的合成场所?13.已知一种突变的噬菌体蛋白是由于单个核苷酸插入引起的移码突变的�将正常的蛋白质和突变体蛋白质用胰蛋白酶消化后�进行指纹图分析。结果发现只有一个肽段的差异�测得其基酸顺序如下�正常肽段Met-Val-Cys-Val-Arg突变体肽段Met-Ala-Met-Arg�1�什么核苷酸插入到什么地方导致了氨基酸顺序的改变��2�推导出编码正常肽段和突变体肽段的核苷酸序列.提示�有关氨基酸的简并密码分别为Val�GUUGUCGUAGUGArg�CGUCGCCGACGAGAAGGCys�UGUUGCAla�GCUGCCGCACGC 14.试列表比较核酸与蛋白质的结构。15.试比较原核生物与真核生物的翻译。(三)填空题1�蛋白质的生物合成是以___________为模板�以___________为原料直接供体�以_________为合成杨所。2�生物界共有______________个密码子�其中___________个为氨基酸编码�起始密码子为_________�终止密码子为_______、__________、____________。3�原核生物的起始tRNA以___________表示�真核生物的起始tRNA以___________表示�延伸中的甲硫氨酰tRNA以__________表示。4�植物细胞中蛋白质生物合成可在__________、___________和___________三种细胞器内进行。5�延长因子T由Tu和Ts两个亚基组成�Tu为对热___________蛋白质�Ts为对热________蛋白质。6�原核生物中的释放因子有三种�其中RF-1识别终止密码子_____________、____________�RF-2识别__________、____________�真核中的释放因子只有___________一种。7�氨酰-tRNA合成酶对__________和相应的________有高度的选择性。8�原核细胞的起始氨基酸是_______�起始氨酰-tRNA是____________。9�原核细胞核糖体的___________亚基上的__________协助辨认起始密码子。l0�每形成一个肽键要消耗_____________个高能磷酸键�但在合成起始时还需多消耗___________个高能磷酸键。11�肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化__________形成和_________的水解。12�肽链合成终止时�___________进人“A”位�识别出_________�同时终止因子使________的催化作用转变为____________。13�原核生物的核糖体由____________小亚基和____________大亚基组成�真核生物核糖体由_________小亚基和_______________大亚基组成。14.蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要为_____________、____________、___________。 (四)选择题1�蛋白质生物合成的方向是()。A.从C→N端B.定点双向进行C.从N端、C端同时进行D.从N→C端2�不能合成蛋白质的细胞器是()。A.线粒体B.叶绿体C.高尔基体D.核糖体3�真核生物的延伸因子是()。A.EF—TuB.EF一2C.EF--GD.EF一14�真核生物的释放因子是()。A.RFB.RF一1C.RF一2D.RF一35�能与tRNA反密码子中的I碱基配对的是()。A.A、GB.C、UC.UD.U、C、A6�蛋白质合成所需能量来自()。A.ATPB.GTPC.ATP、GTPD.GTP7�tRNA的作用是()。A.将一个氨基酸连接到另一个氨基酸上B.把氨基酸带到mRNA位置上C.将mRNA接到核糖体上D.增加氨基酸的有效浓度8�关于核糖体的移位�叙述正确的是()。A.空载tRNA的脱落发生在“A”位上B.核糖体沿mRNA的3’→5’方向相对移动C.核糖体沿mRNA的5’→3’方向相对移动D.核糖体在mRNA上一次移动的距离相当于二个核苷酸的长度9�在蛋白质合成中�下列哪一步不需要消耗高能磷酸键()。A.肽基转移酶形成肽键B.氨酰一tRNA与核糖体的“A�’位点结合C.核糖体沿mRNA移动D.fMet—tRNAf与mRNA的起始密码子结合以及与大、小亚基的结合10�在真核细胞中肽链合成的终止原因是()。 A.已达到mRNA分子的尽头B.具有特异的tRNA识别终止密码子C.终止密码子本身具有酯酶作用�可水解肽酰与tRNA之是的酯键D.终止密码子被终止因子(RF)所识别11�蛋白质生物合成中的终止密码是()。A.UAAB.UAUC.UACD.UAGE.UGA12�根据摆动假说�当tRNA反密码子第1位碱基是I时�能够识别哪几种密码子()A.AB.CC.GD.TE.U13�下列哪些因子是真核生物蛋白质合成的起始因子()。A.IFB.IFC.eIFD.eIFE.elF12244A14�蛋白质生物合成具有下列哪些特征()。A.氨基酸必须活化B.需要消耗能量C.每延长一个氨基酸必须经过进位、转肽、移位、税落四个步骤D.合成肽链由C端向N端不断延长E.新生肽链需加工才能成为活性蛋白质15�下列哪些内容属于蛋白质合成后的加工、修饰()。A.切除内含子�连接外显子B.切除信号肽C.切除N-端MetD.形成二硫键E.氨的侧链修饰16�蛋白质生物合成过程中�下列哪些步骤需要消耗能量()。A.氨基酸分子的活化B.70S起始复合物的形成C.氨酰tRNA进入核糖体A位D.肽键形成E.核糖体移位17�原核生物的肽链延伸过程有下列哪些物质参与()。A.肽基转移酶B.鸟苷三磷酸C.mRNAD.甲酰甲硫氨酰-tRNAE.EF-Tu、EF-Ts、EF-G18.Shine-Dalgarno顺序(SD-顺序)是指�()A.在mRNA分子的起始码上游8-13个核苷酸处的顺序B.在DNA分子上转录起始点前8-13个核苷酸处的顺序C.16srRNA3"端富含嘧啶的互补顺序D.启动基因的顺序特征E.以上都正确19.在研究蛋白合成中,可利用嘌呤霉素,这是因为它�() A.使大小亚基解聚B.使肽链提前释放C.抑制氨基酰-tRNA合成酶活性D.防止多核糖体形成E.以上都正确20.氨基酸活化酶�()A.活化氨基酸的氨基B.利用GTP作为活化氨基酸的能量来源C.催化在tRNA的5’磷酸与相应氨基酸间形成酯键D.每一种酶特异地作用于一种氨基酸及相应的tRNAE.以上都不正确(五)是非题1�DNA不仅决定遗传性状�而且还直接表现遗传性状。()2�密码子在mRNA上的阅读方向为5’→3’。()3�每—种氨基酸都有两种以上密码子。()4�一种tRNA只能识别一种密码子。()5�线粒体和叶绿体的核糖体的亚基组成与原核生物类似。()6�大肠杆菌的核糖体的小亚基必须在大亚基存在时�才能与mRNA结合。()7�大肠杆菌的核糖体的大亚基必须在小亚存在时�才能与mRNA结合。()8�在大肠杆菌中�一种氨基酸只对应于一种氨酰-tRNA合成酶。()9�氨基酸活化时�在氨酰-tRNA合成酶的催化下�由ATP供能�消耗—个高能磷酸键。()10�线粒体和叶绿体内的蛋白质生物合成起始与原核生物相同。()11�每种氨基酸只能有一种特定的tRNA与之对应。()12�AUG既可作为fMet-tRNA和Met-tRNA的密码子�又可作为肽链内部Met的密码fi子。()13�构成密码子和反密码子的碱基都只是A、U、C、G。()14�核糖体大小亚基的结合和分离与Mg2+�的浓度有关。()15�核糖体的活性中心“A”位和“P”位都主要在大亚基上。()16.E.coli中�DnaA与复制起始区DNA结合�决定复制的起始。()二、参考答案 (一)名词解释1�翻译(translation)�以mRNA为模板�氨酰-tRNA为原料直接供体�在多种蛋白质因子和酶的参与下�在核糖体上将mRNA分子上的核苷酸顺序表达为有特定氨基酸顺序的蛋白质的过程。2�密码子(codon)�mRNA中碱基顺序与蛋白质中氨基酸顺序的对应关系是通过密码实现的�mRNA中每三个相邻的碱基决定一个氨基酸�这三个相邻的碱基称为一个密码子。3�密码的简并性(degeneracy)�—个氨基酸具有两个以上密码子的现象。4�同义密码子(synonymcodon)�为同—种氨基酸编码的各个密码子�称为同义密码了。5�变偶假说(wobblehypothesis)�指反密码子的前两个碱基(3’-端)按照标准与密码子的前两个碱基(5’-端)配对�而反密码子中的第三个碱墓则有某种程度的变动�使其有可能与几种不同的碱基配对。6�移码突变(frame-shiftmutation)�在mRNA中�若插入或删去一个核苷酸�就会使读码发错误�称为移码�由于移码而造成的突变、称移码突变。7�同功受体(isoacceptor)�转运同一种氨基酸的几种tRNA称为同功受体。8�反密码子(anticodon)�指tRNA反密码子环中的三个核苷酸的序列�在蛋白质合成过程中通过碱基配对�识别并结合到mRNA的特殊密码上。9�多核糖体(polysome)�mRNA同时与若干个核糖体结合形成的念珠状结构�称为多核糖体。(二)问答题1�A.mRNA�蛋白质合成的模板�B.tRNA�蛋白质合成的氨基酸运载工具�C.核糖体�蛋白质合成的场所�D.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。2�提示�三个突破性工作(1)体外翻译系统的建立�(2)核糖体结合技术�(3)核酸的人工合成。3�(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。4�(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�蛋白质合成中氨基酸运载工具�tRNA的反密码子与mRNA上的密码子相互作用�使分子中的遗传信息转换成蛋白质的氨基酸顺序是遗传信息的转换器。(3)rRNA核糖体的组分�在形成核糖体的结构和功能上起重要作用�它与核糖体中蛋白质以及其它辅助因子一起提供了翻译过程所需的全部酶活性。5�(1)二位点模型A位�氨酰-tRNA进入并结合的部位�P位�起始氨酰-tRNA或正在延伸的肽基-tRNA结合部位�也是无载的tRNA从核糖体上离开的部位。(2)三位点模型大肠杆菌上的70S核糖体上除A位和P位外�还存在第三个结合tRNA的位点�称为E位�它特异地结合无负载的tRNA及无负载的tRNA最后从核糖体上离开的位点。6�催化氨基酸活化的酶称氨酰-tRNA合成酶�形成氨酰-tRNA�反应分两步进行�(1)活化需Mg2+和Mn2+�由ATP供能�由合成酶催化�生成氨基酸-AMP-酶复合物。�(2)转移在合成酶催化下将氨基酸从氨基酸—AMP—酶复合物上转移到相应的tRNA上�形成氨酰-tRNA。7�蛋白质合成可分四个步骤�以大肠杆菌为例�(1)氨基酸的活化�游离的氨基酸必须经过活化以获得能量才能参与蛋白质合成�由氨酰-tRNA合成酶催化�消耗1分子ATP�形成氨酰-tRNA。(2)肽链合成的起始�由起始因子参与�mRNA与30S小亚基、50S大亚基及起始甲酰甲 硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成70S起始复合物�整个过程需GTP水解提供能量。(3)肽链的延长�起始复合物形成后肽链即开始延长。首先氨酰-tRNA结合到核糖体的A位�然后�由肽酰转移酶催化与P位的起始氨基酸或肽酰基形成肽键�tRNA或空载tRNAf仍留在P位�最后核糖体沿mRNA5’→3’方向移动一个密码子距离�A位上的延长一个氨基酸单位的肽酰-tRNA转移到P位�全部过程需延伸因子EF-Tu、EF-Ts�能量由GTP提供。(4)肽链合成终止�当核糖体移至终止密码UAA、UAG或UGA时�终止因子RF-1、RF-2识别终止密码�并使肽酰转移酶活性转为水解作用�将P位肽酰-tRNA水解�释放肽链�合成终止。8�提示�(1)氨基酸与tRNA的专一结合�保证了tRNA携带正确的氨基酸�(2)携带氨基酸的tRNA对mRNA的识别�mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子的相互识别�保证了遗传信息准确无误地转译�(3)起始因子及延长因子的作用�起始因子保证了只有起始氨酰-tRNA能进入核糖体P位与起始密码子结合�延伸因子的高度专一性�保证了起始tRNA携带的fMet不进入肽链内部�(4)核糖体三位点模型的E位与A位的相互影响�可以防止不正确的氨酰-tRNA进入A位�从而提高翻译的正确性�(5)校正作用�氨酰-tRNA合成酶和tRNA的校正作用�对占据核糖体A位的氨酰-tRNA的校对�变异校对即基因内校对与基因间校对等多种校正作用可以保证翻译的正确。9�(1)起始因子不同�原核为IF-1�IF-2�IF-2�真核起始因子达十几种。(2)起始氨酰-tRNA不同�原核为fMet-tRNA�真核Met-tRNAif(3)核糖体不同�原核为70S核粒体�可分为30S和50S两种亚基�真核为80S核糖体�分40S和60S两种亚基10�提示�(1)水解修饰�(2)肽键中氨基酸残基侧链的修饰�(3)二硫键的形成�(4)辅基的连接及亚基的聚合。11�提示�蛋白质的高级结构是由氨基酸的顺序决定的�不同的蛋白质有不同的氨基酸顺序�各自按一定的方式折叠而成该蛋白质的高级结构。折叠是在自然条件下自发进行的�在生理条件下�它是热力学上最稳定的形式�同时离不开环境因素对它的影响。对于具有四级结构的蛋白质�其亚基可以由一个基因编码的相同肽链组成�也可以由不同肽链组成�不同肽链可以通过一条肽链加工剪切形成�或由几个不同单顺反子mRNA翻译�或由多顺反子mRNA翻译合成。 12�原核细胞�70S核糖体由30S和50S两个亚基组成�真核细胞�80S核糖体由40S和60S两个亚基组成。利用放射性同位素标记法�通过核糖体的分离证明之。13.提示�(1)在正常肽段的第一个Val的密码GUA的G后插入了一个C�(2)正常肽段的核苷酸序列为�AUGGUAUGCGU…CG…�突变体肽段的核苷酸序列为�AUGGCUAUGCGU。14.核酸与蛋白质的结构比较表如下�核酸�Nucleicacids�蛋白质�Proteins�DNARNA核苷酸序列一级结构氨基酸排列顺序AGTTCT或AGUUCU的排列顺序Primarystructure肽键3��5�-磷酸二酯键有规则重复的构象双螺旋配对�茎-环结�α-helix�β�二级结构构�sheet�β-turn�主要是氢键�碱Secondarystructure基堆积力�同左�氢键一条肽链的空间构象三级结构范德华力氢键超螺旋RNA空间构象疏水作用盐桥二Tertiarystructure硫键等四级结构多条肽链Quaternarystructure �或不同蛋白�15.原核生物与真核生物的翻译比较如下�仅述真核生物的�原核生物与此相反。�1�.起始Met不需甲酰化��2�.无SD序列�但需要一个扫描过程��3�.tRNA先于mRNA与核糖体小亚基结合��4�.起始因子比较多��5�.只一个终止释放因子。(三)填空题1�mRNA氨酰-tRNA核糖体2�6461UAAUAGUGA3�tRNAtRNAitRNAmf4�核糖体线粒体叶绿体5�不稳定稳定6�UAAUAGUAAUGARF7�氨基酸tRNA8�甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酰-tRNA9�小16SrRNA10�4111�肽键肽酰-tRNA12�终止因子终止密码子肽基转移酶水解作用13�30S50S40S60S14.SerThrTyr(四)选择题1�D.2�C.3�D.4�A.5�D.6�C.7�B.8�C.9�A.10�D.11�A.D.E.12�A.B.E.13�C.D.E.14�A.B.C.E.15�B.C.D.E.16�A.B.C.E.17�A.B.C.E.18.A.19.B.20.D.(五)是非题1�×2�√3�×4�×5�√6�×7�√8�√9�×10�√11�×12�√13�×14�√15�×16.√ 第八章原核生物的基因表达调控一、简答题1、影响大肠杆菌系统外源基因表达的因素�2、大肠杆菌系统表达外源基因必须具备的条件�3、乳糖操纵子的作用机制�4、正调控和负调控的主要不同是什么�5、区别(1)启动子增效突变与启动子减效突变�(2)上游序列和下游序列。6、解释为什么操纵子和启动子是反式隐性、顺式显性的�而编码阻碍蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。7、哪三个序列对原核生物mRNA的精确转录是必不可少的?8、解释为什么操纵子和启动子是反式隐性、顺式显性的�而编码阻碍蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。9、什么是安慰诱导物?10、葡萄糖是如何影响涉及糖代谢的操纵子(葡萄糖敏感型操纵子)的表达?11、在大多数细菌操纵子中�结构基因通常紧靠在一起并由单个操纵序列—启动子区调控�而在一些例子中结构基因分散在染色体上。请问这些基因是如何以简单的方式达到协同调节的。12、讨论原核生物基因表达的聚合作用反应定向的重要性。假如核糖体从3’端到5’端读它的模板mRNA的话�那么将会发生什么情况?13、概括细菌细胞内的转录过程。二、分析题1、请解释酵母的交配型系统为什么可以作为DNA重组、染色质结构对基因表达的调控、染色体结构域的保持、转录元件间的蛋白互作、基因表达的细胞类型特异性以及信号传递激活基因的例子。 2、用含中性碳源(例如甘油)的液体基本培养基培养E.coli不能诱导lacZ操纵子.一小时后在培养基中加入乳糖和再隔一段时间加入过量的葡萄糖分别会对lac操纵子的表达有什么影响?3、当lacZ-或lacY-突变体生长在含乳糖的培养基上时�lac操纵子中剩余的基因没有被诱导�解释是何原因。4、蜜二糖是lac操纵子的弱诱导物�它通常在自己的透性酶作用下进入细胞。但如果细胞在42℃下生长�透性酶失去活性�则蜜二糖只有在lacY透性酶存在的情况下才能进入细胞。这样�42℃下lacY-和lacZ-的突变株不能在以蜜二糖为惟一碳源的培养基上生长。如何通过这种特性分离lac操纵子的组成型突变?三、问答题1、阐述原核生物的转录终止。(1)转录终止的两种主要的机制是什么?(2)描述翻译怎样能调节转录终止。(3)为什么在细菌转录终止中很少涉及到Rho因子?(4)怎样能阻止转录的终止?2、概括典型原核生物启动子的结构和功能�并解释什么是保守序列。3、区别可诱导和可阻遏的基因调控。4、衰减作用如何调控E.coli中色氨酸操纵子的表达?答案�一、简答题1、影响大肠杆菌系统外源基因表达的因素�答�1、启动子的强弱�2、基因的剂量�3、影响RNA转录和翻译效率的因素�SD序列、mRNA�4、外源基因密码子的选择�5、表达产物的大小�6、表达产物的稳定性。2、大肠杆菌系统表达外源基因必须具备的条件�答�A、要求外源基因的编码区不能含有内含子�B、表达的外源片段要位于大肠杆菌启动子的下游�并形成正确的阅读框架�C、转录出的mRNA必须有与大肠杆菌16SrRNA3�末端相匹配的SD序列�才能被有效的翻译成蛋白质。D、蛋白产物必须稳定�不易被细胞内蛋白酶快速降解�且对宿主无害。3、乳糖操纵子的作用机制�答�A、乳糖操纵子的组成�大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因�分别编码半 乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶�此外还有一个操纵序列O�一个启动子P和一个调节基因I。B、阻遏蛋白的负性调节�没有乳糖存在时�I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处�乳糖操纵子处于阻遏状态�不能合成分解乳糖的三种酶�有乳糖存在时�乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构�不能结合于操纵序列�乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以�乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。C、CAP的正性调节�在启动子上游有CAP结合位点�当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时�cAMP浓度升高�与CAP结合�使CAP发生变构�CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点�激活RNA聚合酶活性�促进结构基因转录�调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录�对乳糖操纵子实行正调控�加速合成分解乳糖的三种酶。D、协调调节�乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制�互相协调、互相制约。4、正调控和负调控的主要不同是什么�答�负调控时�调节基因的蛋白质产物是基因活性的一种阻遏物�而在正调控时�调节基因的产物是一种激活物。5、区别(1)启动子增效突变与启动子减效突变�(2)上游序列和下游序列。答�(1)启动子内部的突变会增强或降低转录水平。(2)同启动子有关�下游序列同转录�的方向一致�上游序列同转录方向相反。6、解释为什么操纵子和启动子是反式隐性、顺式显性的�而编码阻碍蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。答�操纵基因和启动子突变只影响顺式基因的表达(反式隐性的)�这是因为它们是调控序列�仅仅调节相同DNA分子上的相邻基因的表达。阻遏物基因编码可以扩散的基因产物�因此既能影响顺式又能影响反式基因的表达。7、哪三个序列对原核生物mRNA的精确转录是必不可少的?答�-35(RNA聚合酶结合位点)、-10(RNA荣合酶起始位点)启动子序列和终止子�8、解释为什么操纵子和启动子是反式隐性、顺式显性的�而编码阻碍蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。答�操纵基因和启动子突变只影响顺式基因的表达(反式隐性的)�这是因为它们是调控序列�仅仅调节相同DNA分子上的相邻基因的表达。阻遏物基因编码可以扩散的基因产物� 因此既能影响顺式又能影响反式基因的表达。9、什么是安慰诱导物?答�安慰诱导物是一种与天然诱导物结构相似的化合物�它虽然能诱导操纵子表达�但是它不能被操纵子基因产生的酶分解。在lac操纵子中异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)是乳糖的类似物能代替异乳糖作为诱导物�但不能作为β-半乳糖苷酶的底物进入代谢途径。10、葡萄糖是如何影响涉及糖代谢的操纵子(葡萄糖敏感型操纵子)的表达?答�在缺乏葡萄糖时�cAMP的水平升高�CAP蛋白同每一个葡萄糖敏感操纵子中启动子内的CAP位点结合�转录作用协同起始。如果有葡萄糖�cAMP的�水平下降�CAP蛋白不再结合�转录的速率协同下降。11、在大多数细菌操纵子中�结构基因通常紧靠在一起并由单个操纵序列—启动子区调控�而在一些例子中结构基因分散在染色体上。请问这些基因是如何以简单的方式达到协同调节的。答�每一个结构基因都有它自己的启动子和通用的操纵基因序列。12、讨论原核生物基因表达的聚合作用反应定向的重要性。假如核糖体从3’端到5’端读它的模板mRNA的话�那么将会发生什么情况?答�原核基因表达在空间和时间上是复杂和高度精细的过程。为了保持反应的自由碰撞�转录和翻坪的定向是相当重要的。同时发生在两条链的5’→3’方向的环状DNA的复制开始减慢�最后停止在特殊的终止序列上。翻译过程中�核糖体总是追赶着RNA聚合酶。由于mRNA是单链分子而且容易被降解�因此翻译不可能发生在3’→5’的方向。13、概括细菌细胞内的转录过程。答�转录是通过RNA聚合酶(RP)的作用�以一条DNA链为模板产生一条单链RNA的过程。步骤如下�(1)与RP全酶的结合�一个RP全酶分子与待转录的DNA编码序列上游的启动子序列松弛地结合。(2)起始�RP往下游移动了几个核苷酸到达启动子的另一段短序列———Pribnow框�紧密地与DNA结合。DNA上的启动子区域解链�RNA便从Pribnow框下游的几个核苷酸处开始合成�通常是DNA的反义链作为模板。合成几个核苷酸后�σ因子被释放并被循环使用�以下的步骤不再需要σ因子(3)延伸�四核心酶沿着DNA模板移动�使DNA解链�与DNA模板的下一碱基互补的核苷三磷酸聚合到链上。RP继续在DNA 上移动�RNA链从模板链被释放出来�DNA双螺旋重新形成(4)终止�当所有编码序列被转录后�RP移到一个终止序列�即终止子。转录复合体解体�RP和新合成的RNA从DNA模板脱落下来。二、分析题1、请解释酵母的交配型系统为什么可以作为DNA重组、染色质结构对基因表达的调控、染色体结构域的保持、转录元件间的蛋白互作、基因表达的细胞类型特异性以及信号传递激活基因的例子。答�交配型体系通过DNA重排把交配型基因从沉默基因座(HMT和HML)转移到表达基因座(MAT)。沉默基因座由HMT和HML的染色体结构控制而没有转录活性。E和I沉默子区域是产生不活动染色体结构的分界。一些转录因子的活性受到蛋白—蛋白相互作用的调节�如PRTF转录因子。PRTF能单独激活“α-特异基因�与α-蛋白结合时能激活。α-特异基因。当α2出现时�它抑制α-特异基因。细胞类型特异表达基因的表达以HO基因为例�它具有一个复杂的启动子�该启动子只在单倍体细胞中有活性�在双倍体细胞中没有活性。HO启动子还受到细胞周期的调节�它只在G1期的后期有活性。最后�交配型体系还采用一种信号传递级联作用来控制基因的表达。交配型外激素与细胞表面受体的结合激活了一系列将信号传递到核内并改变基因表达的蛋白激酶。2、用含中性碳源(例如甘油)的液体基本培养基培养E.coli不能诱导lacZ操纵子.一小时后在培养基中加入乳糖和再隔一段时间加入过量的葡萄糖分别会对lac操纵子的表达有什么影响?答�在最初的一小时内没有诱导物�乳糖)的存在�所以lac操纵于是关闭的。加入乳糖后�因为没有葡萄糖�lac操纵子经诱导表达�使乳糖能够被利用�一段时间后加入的大量葡萄糖导致分解代谢阻遏使lac操纵子重新关闭。3、当lacZ-或lacY-突变体生长在含乳糖的培养基上时�lac操纵子中剩余的基因没有被诱导�解释是何原因。答�(1)异乳糖是乳糖操纵子的天然诱导物�它是乳糖经过末诱导细胞中的少量β-半乳糖苷酶代谢产生的。在lac突变中完全不存在β-半乳糖苷酶�乳糖不能被代谢�在lacZ-中完全没有透性酶�因此乳糖不能进入细胞。这样�两种突变体中都不能产生异乳糖�因此操纵子中的其余基因都不能被培养基中的乳糖诱导表达。但是其它的基因能被像IPTG这样的安慰诱导物诱导�因为IPTG既能作为诱导物�又不需透性酶的帮助就能进入细胞。 4、蜜二糖是lac操纵子的弱诱导物�它通常在自己的透性酶作用下进入细胞。但如果细胞在42℃下生长�透性酶失去活性�则蜜二糖只有在lacY透性酶存在的情况下才能进入细胞。这样�42℃下lacY-和lacZ-的突变株不能在以蜜二糖为惟一碳源的培养基上生长。如何通过这种特性分离lac操纵子的组成型突变?答�42℃时�一个lac+诱导型菌株不能生长在含蜜二糖的培养基上。因为乳糖透性酶不能被诱导产生(细胞内既没有乳糖�也没有蜜二糖)。任何组成型的lacOC和lacI-突变都能生长�原因是乳糖操纵子是永久性表达的�所以蜜二糖就能够被乳糖透性酶运入到细胞内。三、问答题1、阐述原核生物的转录终止。(1)转录终止的两种主要的机制是什么?(2)描述翻译怎样能调节转录终止。(3)为什么在细菌转录终止中很少涉及到Rho因子?(4)怎样能阻止转录的终止?答�原核生物中的转录终止作用概要如下�(1)原核生物中两种不同的转录终止机制�①在某一位点不需要其他因子协助仅依赖于内在终止子的终止机制�②依赖于肋σ因子的终止机制。(2)翻译可通过弱化作用调节转录终止�例如发生在氨基酸生物合成基因的表达中。前导肽的翻译可以调节结构基因下游的转录。这种调节的重要性充分体现在氨基酸的生物合成中(例如色氨酸)。原核细胞中转录和翻译是同时发生的�正在翻译的核糖体就像在追赶正在转录的RNA聚合酶。具有所需氨酰tRNA时�核糖体可将前导序列翻译成前导肽�而在前导开放读码框的终止密码子处终止翻译。新生的mRNA自由形成3-4茎环(完全配对)终止结构�所以阻碍了DNA指导的RNA聚合酶的前进�结构基因的下游转录终止�即发生弱化现象。若某种氨基酸短缺�则会导致相应的氨酰tRNA短缺�核糖体终止在前导可读框中所短缺的氨基酸密码子上。2-3茎环形成抗终止子�这一茎环不是聚合酶的终止信号�它可以防止3-4茎环的形成�使结构基因的转录进行下去。(3)在原核生物中、转录与翻译是同时进行的�意味着核糖体追赶着DNA指导的RNA聚合酶。Rho因子是一个依赖于RNA的ATP水解酶�能够在转录过程中将在转录泡中的RNA-DNA杂合体分开。因此它顺着转录的方向(5’→3’)追赶DNA指导的RNA聚合酶。若核糖体正好妨碍了它的前进�则依赖于肋σ因子的终止反应不会发生。�4)最为常见的机制是抗终止(参见噬菌体遗传学)。抗终止于是一种能识别终止序列上游抗终止序列(例如λ噬菌体的nut位点)的蛋白质�它帮助抗终止子所利用的底物(如λ噬菌体基因表达中的Nus蛋白)与依赖DNA的RNA聚合酶的相互作用�通读下游的终止子序列。 2、概括典型原核生物启动子的结构和功能�并解释什么是保守序列。答�启动于是与RP结合和转录起始的特殊序列。典型的原核生物启动子大约长40个核苷酸并有两个重要的序列(图A7.4)(1)-35区位于复制起点(+1)上游35个核苷酸处的6核苷酸序列�能被RNA聚合酶全酶识别并结合。其中σ亚基在识别中起关键作用。因为没有σ亚基的核心酶只能随机地结合到DNA上。(2)Pribnow或-10区另一个位于-10处的6核苷酸序列。RP松散地结合到-35区后�它沿着DNA移动几个核苷酸使Pribnow框区域内约10bp解链�形成一个紧密结合的RP-DNA复合体。Pribnow�框使RP能够识别DNA双链中的反义链�确保转录的链和方向无误。于是�RP在反义链的+1碱基的相对处插入一个核糖核苷三磷酸�起始RNA的合成。Pribnow框具有的保守序列:5’-TATAAT-3’有义链3’-ATATTA-5’反义链通常简写为TATAAT。保守序列指所有启动子的该部位都有这一序列或十分相似的序列3仅在极少启动子中�Pribnow框有1个或2个核苷酸不同。与此相似�-35区有nGAcA的保守序列。3、区别可诱导和可阻遏的基因调控。答�在可诱导的系统中�操纵子只有在诱导物存在时才开放�没有诱导物时阻碍物结合在操纵子上阻止结构基因的转录。存在诱导物时�它与阻遏物结合�使之变构不再与操纵子结合�打开操纵子。酶的诱导是分解途径特有的�诱导物就是酶的底物或者底物的类似物。在可阻碍系统中操纵子被终产物所关闭。不存在终产物时�阻碍物不能结合到操纵子上�因此操纵子开放�存在终产物时�它结合到阻碍物上�改变后者的构象�使其能结合到操纵子上�关闭操纵子。酶阻碍是合成代谢的特点。4、衰减作用如何调控E.coli中色氨酸操纵子的表达?答�衰减作用根据tRNATrp的数量去调节Trp操纵子的表达�而tRNATrp的数量又取决于细胞中Trp的水平.Trp操纵子mRNA前导序列很长�包括了编码一个长14个氨基酸的多肽所需的全部遗传信息(包括一个AUG起始密码和一个UGA终止密码)。这个多肽含有两个相邻的Trp残基�因此色氨酰-tRNA对前导肽的翻译是必不可少的。衰减作用发生的必要条件是�(1)翻译产生前导多肽�(2)转录和翻译的偶联。这样�当RNA聚合酶转录前导序列的同时核糖体就紧接着结合到新生的mRNA上翻译产生前导肽。mRNA的前导序列包括两对相似的反向重复序列(图A7.7中用1�2�3和4表示)。序列2与序列1和3部分互补�这样 1+2或2+3或3+4或1+2和3+4都能通过碱基配对形成茎环结构。由序列3和4配对形成的茎环结构与Trp操纵子的终止子基本相同。和终止子一样�在其茎的3’一侧具有7个连续的U形成的尾巴。当形成这种衰减子结构时�它就能像终止子一样使转录终止。注意到两个Trp密码位于序列1内�而且前导肽的终止密码在序列l和2之间。这样�如果色氨酸的量是充足的�那么�tRNATrp的含量也能够使前导肽的翻译进行到终止密码UGA。结合的核糖体覆盖了l和2两个区域�这样1和2、2和3两个序列就不能形成茎环结构�这就使3�4两个序列形成衰减子环并起到终止子的作用�导致RNA聚合酶分子脱离DNA模板。另一方面�如果色氨酸缺乏�那么存在的色氨酰-tRNA也很少�导致核糖体停止在两个Trp密码之前�这样核糖体仅盖住区域l�并在序列4被转录之前�序列2和序列3形成茎环结构。这个结构的形成阻止了序列3与序列4形成终止子结构。于是�出现通读�切操纵子的其他部分被继续转录。事实上�是mRNA上核糖体所在的位置决定mRNA的二级结构和衰减作用是否发生。第九章真核生物的基因表达调控一、名词解释1.操纵子2.顺式作用元件3.反式作用因子4、启动子5、增强子6、基因表达二、简答题1、真核细胞表达外源基因的条件�2、简述真核生物转录水平的调控机制�3、简述真核生物转录后水平的调控机制�4、受体的特点�5、表皮生长因子介导的信号传导途径�6、cAMP信号转导途径�7、简述IP3-Ca2+信号途径�8、原核生物与真核生物启动子的主要差别�9、比较原核生物与真核生物基因组结构的异同�并指出真核生物细胞的RNA内含子剪接的 主要方式。10、比较原核生物与真核生物基因表达调控的异同点。答案�一、名词解释1.操纵子�是指数个功能上相关的结构基因串联在一起�构成信息区�连同其上游的调控区�包括启动子和操纵基因�以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位�所转录的RNA为多顺反子。2.顺式作用元件�是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。3.反式作用因子�是指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子。4、启动子�是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。5、增强子�位于真核基因中远离转录起始点�能明显增强启动子转录效率的特殊DNA序列。它可位于被增强的转录基因的上游或下游�也可相距靶基因较远。6、基因表达�是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录、翻译等一系列过程�合成特定的蛋白质�进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程。二、简答题1、真核细胞表达外源基因的条件�答�首先必须具备哺乳动物细胞表达的功能元件。要求哺乳动物细胞表达载体带有能在真核细胞中表达外源基因的真核转录调控元件�其次注意选择转染的受体细胞�不同类型的细胞具有不同的特性�最后要注意选择适当的选择标记。2、简述真核生物转录水平的调控机制�答�真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的�主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程。A、转录起始复合物的形成�真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形 成的蛋白质-DNA复合物�只有当一个或多个转录因子结合到DNA上�形成有功能的启动子�才能被RNA聚合酶所识别并结合。转录起始复合物的形成过程为�TFⅡD结合TATA盒�RNA聚合酶识别并结合TFⅡD-DNA复合物形成一个闭合的复合物�其他转录因子与RNA聚合酶结合形成一个开放复合物。在这个过程中�反式作用因子的作用是�促进或抑制TFⅡD与TATA盒结合�促进或抑制RNA聚合酶与TFⅡD-DNA复合物的结合�促进或抑制转录起始复合物的形成。B、反式作用因子�一般具有三个功能域�DNA识别结合域、转录活性域和结合其他蛋白结合域��能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件�对基因的表达有正性或负性调控作用。3、转录起始的调控�⑴反式作用因子的活性调节�A.表达式调节——反式作用因子合成出来就具有活性�B.共价修饰——磷酸化和去磷酸化�糖基化�C.配体结合——许多激素受体是反式作用因子�D.蛋白质与蛋白质相互作用——蛋白质与蛋白质复合物的解离与形成。⑵反式作用因子与顺式作用元件的结合�反式作用因子被激活后�即可识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守性序列�对基因转录起调节作用。⑶反式作用因子的作用方式——成环、扭曲、滑动、Oozing。⑷反式作用因子的组合式调控作用�每一种反式作用因子结合顺式作用元件后虽然可以发挥促进或抑制作用�但反式作用因子对基因调控不是由单一因子完成的而是几种因子组合发挥特定的作用。3、简述真核生物转录后水平的调控机制�答��1�、5�端加帽和3�端多聚腺苷酸化的调控意义�5�端加帽和3�端多聚腺苷酸化是保持mRNA稳定的一个重要因素�它至少保证mRNA在转录过程中不被降解。�2�、mRNA选择性剪接对基因表达调控的作用�3�、mRNA运输的控制4、受体的特点�答�1、高度专一性�2、高度亲和性�3、可逆性�4、可饱和性�5、特定的作用模式5、表皮生长因子介导的信号传导途径�答�表皮生长因子受体是一个典型的蛋白酪氨酸激酶受体�这个信号转导途径的主要步骤是�A、受体二聚化的形成及其磷酸化�表皮生长因子与受体的结合使受体发生二聚化�从而改变受体构象�使蛋白酪氨酸激酶活性增强�受体自身的几个蛋白酪氨酸残基在激酶的作用下发生磷酸化。B、募集接头蛋白Grb2�表皮生长因子受体自身被磷酸化后�不仅其激酶活性增强�而且其 构象发生变化�从而适合与含SH2结构域的蛋白分子相结合。Grb2是作为接头蛋白结合到受体上。C、调控分子SOS的活化�SOS含有可与SH3结构域相结合的富含脯氨酸基序�当Grb2结合到磷酸化的表皮生长因子受体后�它的两个SH3结构域即可结合SOS�使之活化。D、低分子量G蛋白Ras的活化�SOS可促进Ras释放GDP�结合GTP的反应�使Ras激活。活化的Ras作用其下游分子Raf�使之活化。Raf是MAPK级联反应的第一个分子�由此启动了MAPK的三级激活过程。E、MAPK的级联激活�Raf是一种MAPKKK�它作用于MEK�使之磷酸化而激活�活化的MEK在作用于MAPK家族的ERK1�使之磷酸化激活由此完成了三级激活。F、转录因子的磷酸化及转录调控作用�活化的ERK可以转至细胞核内�使某些转录调控因子发生磷酸化�从而影响基因的转录。6、cAMP信号转导途径�答�1、组成�胞外信息分子�主要是胰高血糖素、肾上腺素和促肾上腺皮质激素��受体�G蛋白�AC�cAMP,PKA。2、途径��信号分子与受体结合�引起受体构象变化�受体活化G蛋白�活化后的G蛋白激活腺苷酸环化酶�AC��AC催化ATP生成cAMP�cAMP活化PKA�PKA使目标蛋白磷酸化�调节代谢酶的活性或调节基因的表达7、简述IP3-Ca2+信号途径�答案要点�信号分子与受体结合�引起受体构象变化�受体活化G蛋白�活化后的G蛋白激活PLC�PLC水解PIP2生成IP3和DG�IP3使钙通道打开�细胞内Ca2+升高�Ca2+与CaM结合�激活Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶�Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶使目标蛋白磷酸化。8、原核生物与真核生物启动子的主要差别�原核生物TTGACA---TATAAT------起始位点-35-10 真核生物增强子---GC---CAAT----TATAA—5mGpp—起始位点-110-70-259、比较原核生物与真核生物基因组结构的异同�并指出真核生物细胞的RNA内含子剪接的主要方式。答案要点�主要从重复序列情况�有无内含子外显子方面论述�剪接的主要方式指GU-AG和AU-AC类内含子的间接以及I、II类内含子的间接方式。10、比较原核生物与真核生物基因表达调控的异同点。答案要点�共同点是两者主要是在转录水平进行调控�不同点是原核生物转录与翻译偶联�以操纵子调控的现象普遍�真核生物基因表达复杂�转录和翻译是分开的�转录后从细胞核进入细胞质�调控因此也比较复杂�在DNA水平、转录水平和翻译水平均存在。第十章分子生物学技术一、名词解释1.分子克隆2.载体3.转化4.感染5.基因工程6.转导7.转染8.DNA变性9.DNA复性10.退火11.筑巢PCR12.原位PCR13.定量PCR14.基因打靶15.DNA芯片16.反义核酸技术17.核酸探针二、简答题1.基因敲除的基本程序�2、DNA芯片的原理�3、PCR的反应条件�4、分子克隆中常用的工具酶及良好载体的条件�5、蓝-白筛选的原理�6、SANGER双脱氧链终止法的原理�7、核酸分子杂交的原理�8、影响杂交的因素�9、探针的种类和优缺点� 10、探针的标记法�11、PCR的基本原理�12、PCR引物设计的基本要求�13.对天然质粒的人工构建主要表现在哪些方面�14.基因文库的构建对重组子的筛选举出3种方法并简述过程。答案�一、名称解释1.分子克隆�在体外对DNA分子按照即定目的和方案进行人工重组�将重组分子导入合适宿主�使其在宿主中扩增和繁殖�以获得该DNA分子的大量拷贝。2.载体�能在连接酶的作用下和外源DNA片段连接并运送DNA分子进入受体细胞的DNA分子。3.转化�指质粒DNA或以它为载体构建的重组DNA导入细菌的过程。4.感染�以噬菌体、粘性质粒和真核细胞病毒为载体的重组DNA分子�在体外经过包装成具有感染能力的病毒或噬菌体颗粒�才能感染适当的细胞�并在细胞内扩增。5.基因工程�有目的的通过分子克隆技术�人为的操作改造基因�改变生物遗传性状的系列过程。6.转导�指以噬菌体为载体�在细菌之间转移DNA的过程�有时也指在真核细胞之间通过逆转录病毒转移和获得细胞DNA的过程。7.转染�指病毒或以它为载体构建的重组子导入真核细胞的过程。8.DNA变性�在物理或化学因素的作用下�导致两条DNA链之间的氢键断裂�而核酸分子中的所有共价键则不受影响。9.DNA复性�当促使变性的因素解除后�两条DNA链又可以通过碱基互补配对结合形成DNA双螺旋结构。10.退火�指将温度降至引物的TM值左右或以下�引物与DNA摸板互补区域结合形成杂交链。11.筑巢PCR�先用一对外侧引物扩增含目的基因的大片段�再用内侧引物以大片段为摸板扩增获取目的基因。可以提高PCR的效率和特异性。12.原位PCR�以组织固定处理细胞内的DNA或RNA作为靶序列�进行PCR反应的过程。13.定量PCR�基因表达涉及的转录水平的研究常需要对mRNA进行定量测定�对此采 用的PCR技术就叫定量PCR。14.基因打靶�是指通过DNA定点同源重组�改变基因组中的某一特定基因�从而在生物活体内研究此基因的功能。15.DNA芯片�DNA芯片技术是指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接将大量的DNA探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面�然后与标记的样品杂交�通过对杂交信号的检测分析�即可获得样品的遗传信息。由于常用计算机硅芯片作为固相支持物�所以称为DNA芯片。16.反义核酸技术�是通过合成一种短链且与DNA或RNA互补的�以DNA或RNA为目标抑制翻译的反义分子�干扰目的基因的转录、剪接、转运、翻译等过程的技术。17.核酸探针�探针是指能与某种大分子发生特异性相互作用�并在相互作用之后可以检测出来的生物大分子。核酸探针是指能识别特异碱基顺序的带有标记的一段DNA或RNA分子。二、简答1.答�通过DNA同源重组�使得胚胎干细胞特定的内源基因被破坏而造成功能丧失�然后通过胚胎干细胞介导得到该基因丧失的小鼠模型的过程称为基因敲除。A、打靶载体的构建�同源序列要足够长�要含有筛选用的标志基因。B、胚胎干细胞的体外培养C、打靶载体导入胚胎干细胞D、同源重组胚胎干细胞的筛选E、基因敲除胚胎干细胞注射入胚泡F、胚泡植入假孕小鼠的子宫中G、杂交育种获得纯合的基因敲除动物2.答�DNA芯片技术就是一种大规模的集成的固相核酸分子杂交�以大量已知碱基序列的寡核苷酸片段为探针�检测样品中哪些核酸序列与其互补�然后通过定性定量分析得出待测样品的基因序列及表达的信息。其方法包括芯片的制备、样品的准备、分子杂交和检测分子。3.答�A、PCR反应的缓冲液��Tris-HCl缓冲液�KCl促进引物的退火�浓度太高时会抑制TaqDNA聚合酶活性。�加入BSA或明胶有利于保护TaqDNA聚合酶活性。�必要时加入适量二甲基亚砜(DMSO)或甲酰胺利于破坏模板二级结构�提高PCR 反应特异性。B、镁离子浓度一般用量1.5-2.0mmol/L�TaqDNA聚合酶活性需要Mg2+。Mg2+浓度过低�会显著降低酶活性。Mg2+浓度过高又使酶催化非特异性扩增增强。Mg2+浓度还会影响引物的退火、模板与PCR产物的解链温度�从而影响扩增片段的产率。C、底物浓度工作浓度20-200umol/L�dNTPs浓度过高可加快反应速度�也增加碱基的错配率和实验成本。降低浓度会导致反应速度下降�可提高反应的特异性。在PCR反应中�4种dNTP必须以等摩尔浓度配制�以减少PCR反应的错配误差并提高使用效率。D、TaqDNA聚合酶75-80℃时具有最高的聚合酶活性�150个核苷酸/秒�具有良好的热稳定性�95℃仍有活性�应用浓度一般为1-2.5u/100ul反应体积。E、引物0.1-0.5umol/L。引物浓度偏高会引起错配或非特异性扩增、生成引物二聚体�使目的DNA片段产率下降。退火温度与引物Tm值有关�引物Tm值在55-80℃范围较为理想。F、反应温度和循环次数4.答��1�、常用的工具酶A、限制性核酸内切酶�是细菌产生的一类能识别和切割双链DNA分子内特定的碱基顺序的核酸水解酶。B、DNA连接酶�将两段DNA分子拼接起来的酶。C、DNA聚合酶�催化单核苷酸链延伸。D、逆转录酶�依赖于RNA的DNA聚合酶�这是一种有效的转录RNA成为DNA的酶�产物DNA又称互补DNA。E、末端脱氧核糖核酸转移酶�将脱氧核糖核酸加到DNA的3末端。F、碱性磷酸酶�催化去除DNA、RNA等的5磷酸基团。G、依赖DNA的RNA聚合酶�识别特异性启动子�RNA转录。�2�、良好载体的条件A、必须有自身的复制子�B、载体分子上必须有限制性核酸内切酶的酶切位点�即多克隆位点�以供外源DNA插入�C、载体应具有可供选择的遗传标志�以区别阳性重组子和阴性重组子�D、载体分子必须有足够的容量�E、可通过特定的方法导入细胞�F、对于表达载体还应具备与宿主细胞相适应的启动子、前导顺序、增强子、加尾信号等DNA调控元件。5.答�某些质粒带有大肠杆菌的半乳糖苷酶基因片段�在半乳糖苷酶基因的基因区外又另外引入了一段含多种单一限制酶位点的DNA序列。这些位点上如果没有克隆外源性DNA片段�在质粒被导入lac-的大肠杆菌后�质粒携带的半乳糖苷酶基因将正常表达�与大肠 杆菌的半乳糖苷酶基因互补�产生有活性的半乳糖苷酶�加入人工底物X-gal和诱导剂IPTG后�出现蓝色的菌落。如果在多克隆位点上插入外源DNA片段�将使lacZ基因灭活�不能生成半乳糖苷酶�结果菌落出现白色。由于这种颜色标志�重组克隆和非重组克隆的区分一目了然。6.答�DNA链中核苷酸以3’,5’-磷酸二酯键连接�合成DNA所用的底物是2’-脱氧核苷三磷酸。2’,3’ddNTP与普通dNTP不同�它们在脱氧核糖的3’位置缺少一个羟基。在DNA聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的DNA链中�但由于没有3’羟基�不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键�因此�正在延伸的DNA链不能继续延伸。在DNA合成反应混合物的4种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP�链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争�产物是一系列的核苷酸链�其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在4组独立酶反应中分别采用4种不同的ddNTP�结果将产生4组寡核苷酸�它们将分别终止于模板链的A、C、G或T位置。7.答�具有互补序列的两条单链核酸分子在一定的条件下�适宜的温度及离子强度等�碱基互补配对结合�重新形成双链�在这一过程中�核酸分子经历了变性和复性的变化�以及在复性过程中个分子间键的形成和断裂。杂交的双方是待测核酸和已知序列。8、答�1、核酸分子的浓度和长度�核酸浓度越大�复性速度越快。探针长度应控制在50-300个碱基对为好。2、温度�温度过高不利于复性�而温度过低�少数碱基配对形成的局部双链不易解离�适宜的温度是较TM值低25度。3、离子强度�在低离子强度下�核酸杂交非常缓慢�随着离子强度的增加�杂交反应率增加。高浓度的盐使碱基错配的杂交体更稳定�所以进行序列不完全同源的核酸分子杂交时必须维持杂交反应液中的盐浓度和洗膜液中的盐浓度。4、杂交液中的甲酰胺�甲酰胺能降低核酸杂交的TM值。它有以下优点�在低温下探针更稳定�能更好地保留非共价结合的核酸。5、核酸分子的复杂性�是指存在于反应体系中的不同顺序的总长度。两个不同基因组DNA变性后的相对杂交速率取决于样品浓度绝对一致时的相对复杂性�即DNA中的碱基数�。6、非特异性杂交反应�在杂交前应对非特异性杂交反应位点进行封闭�以减少其对探针的非特异性吸附作用。9、答�1、cDNA探针�通过逆转录获得cDNA后�将其克隆于适当的克隆载体�通过扩增重组质粒而使cDNA得到大量的扩增。提取质粒后分离纯化作为探针使用。它是目前应 用最为广泛的一种探针。2、基因组探针�从基因组文库里筛选得到一个特定的基因或基因片段的克隆后�大量扩增、纯化�切取插入片段�分离纯化为探针。3、寡核苷酸探针�根据已知的核酸顺序�采用DNA合成仪合成一定长度的寡核苷酸片段作为探针。4、RNA探针�采用基因克隆和体外转录的方法可以得到RNA或反义RNA作为探针。10、答�1、缺口平移法�此法是利用适当浓度的DNaseⅠ在DNA双链上随机切割单链�造成单链切口。切口处产生一个5末端和3末端�3末端就可以作为引物�在大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的催化下�以互补的DNA单链为摸板�依次将dNTP连接到切口的3末端的羟基上�合成新的DNA单链�同时DNA聚合酶Ⅰ的5→3的核酸外切酶活性在切口处将旧链从5末端逐步切除�新合成链不断延伸�从而使原DNA分子上的部分核苷酸残基被标记的核苷酸所取代。2、随机引物法�随机引物是人工合成的长度为6个寡核苷酸残基的寡聚核苷酸片段的混合物。对于任何一个用作探针的DNA片段�随机引物混合物中都会有一些六核苷酸片段可以与之结合�起到DNA合成引物的作用。将这些引物与变性的DNA单链结合后�以4种dNTP�其中一种是标记物标记的dNTP�为底物�合成与探针DNA互补的切带有标记物的DNA探针。3、PCR标记法�在PCR反应底物中�将一种dNTP换成标记物标记的dNTP�这样标记的dNTP就在PCR反应的同时掺入到新合成的DNA链上。4、末端标记法�只是将DNA片段的一端进行标记。11、答�PCR是在试管中进行的DNA复制反应�基本原理是依据细胞内DNA半保留复制的机理�以及体外DNA分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质�人为地控制体外合成系统的温度�以促使双链DNA变成单链�单链DNA与人工合成的引物退火�然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA的合成�即高温变性、低温退火、中温延伸3个步骤构成PCR反应的一个循环�此循环的反复进行�就可使目的DNA得以迅速扩增。DNA模板变性�模板双链DNA®单链DNA�94℃。退火�引物�单链DNA®杂交链�引物的Tm值。引物的延伸�温度至70℃左右�TaqDNA聚合酶以4种dNTP为原料�以目的DNA为模板�催化以引物3’末端为起点的5’→3’DNA链延伸反应�形成新生DNA链。新合成的引物延伸链经过变性后又可作为下一轮循环反应的模板PCR�就是如此反复循环�使目 的DNA得到高效快速扩增。12.PCR引物设计的基本要求�答�1、引物长度一般为15�30个核苷酸。过短影响PCR的特异性�过长会提高相应退火温度�使延伸温度超过TaqDNA聚合酶最适温度74℃,影响产物的生成。2、引物的碱基尽可能随机�避免出现嘌呤、嘧啶碱基堆积现象。3’端不应有连续3个G和C。否则会使引物和模板错误配对。G+C含量一般占45�-55�。3’端和5’端引物具有相似的Tm值,Tm值计算公式�Tm�4(G+C)+2(A+T)3、引物自身不应存在互补序列以避免折叠成发夹结构。引物的连续互补序列�一般不超过3bp。4、两个引物之间不应存在互补序列�尤其应避免3’端的互补重叠。5、引物与非特异扩增区的序列的同源性不超过70��引物3’末端连续8个碱基在待扩增区以外不能有完全互补序列�否则易导致非特异性扩增。6、引物3’端碱基是引发延伸的起点�因此一定要与模板DNA配对。引物3’端最佳碱基选择是G和C�形成的碱基配对比较稳定。7、引物与模板结合时�引物的5’端最多可以游离十几个碱基而不影响PCR反应的进行。8、引物的5’端可以修饰�如附加限制酶位点�引入突变位点�用生物素、荧光物质、地高辛标记�加入其它短序列包括起始密码子、终止密码子等。13.对天然质粒的人工构建主要表现在哪些方面�天然质粒往往存在着缺陷�因而不适合用作基因工程的载体�必须对之进行改造构建�a、加入合适的选择标记基因�如两个以上�易于用作选择,通常是抗生素基因。b、增加或减少合适的酶切位点�便于重组。c、缩短长度�切去不必要的片段�提高导入效率�增加装载量。d、改变复制子�变严紧为松弛�变少拷贝为多拷贝。e、根据基因工程的特殊要求加装特殊的基因元件14.基因文库的构建对重组子的筛选举出3种方法并简述过程。答�抗生素抗性筛选、抗性的插入失活、兰-白斑筛选或PCR筛选、差式筛选、DNA探针过程�多数克隆载体均带有抗生素抗性基因�抗氨苄青霉素、四环素�。当质粒转入大肠杆菌中后�该菌便获得抗性�没有转入的不具有抗性。但不能区分是否已重组。在含有两个抗性基因的载体中�如果外源DNA片段插入其中一个基因并导致该基因失活�就可用 两个分别含不同药物的平板对照筛选阳性重组子。如pUC质粒含LacZ基因�编码β半乳糖苷酶�该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色�从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后�LacZ基因不能表达�菌株呈白色�以...(不说了�多想想)'