2009高级生化复习题

一 名词解释 1 snRNA（核内小分子 RNA）：是含有 100 到 300 碱基的 RNA。 它参 与真核生物 细胞核中 RNA 的加工。 snRNA 和许多 蛋白质结合在一 起成为小核核糖核蛋白（snRNP 即 small nuclear ribonucleoproteins）， 参与 信使 RNA 前体( pre-mRNA)的剪接，使后者成 为成熟 mRNA. 2 miRNA：是含有茎环结构的 miRNA 前体，经过 Dicer 加工之后的 一类非编码的小 RNA 分子（21-23 个核苷酸）。MiRNA，以及 miRISCs（RNA-蛋白质复合物）在动物和植物中广泛表达。因之具有 破坏目标特异性基因的转录产物或者诱导翻译抑制的功能，miRNA 被认为在调控发育过程中有重要作用 3 内 含 子 ：内 含 子 是 基 因 内 的 间 隔 序 列 ，不 出 现 在 成 熟 的 RNA 分 子 中 ，在 转 录 后 通 过 加 工 被 切 除 。大 多 数 真 核 生 物 的 基 因 都 有 内 含 子 。 4 蛋白质内含子：蛋 白 质 有 自 剪 接 现 象 ，蛋 白 质 自 剪 接 是 前 体 蛋 白 中 间 的 某 些 区 域 被 切 除 ，剩 余 部 分 以 肤 键 重 新 连 接 起 来 ，这 样 便 产 生 了 1 个 蛋 白 质 分 子 。以 肤 键 连 接 起 来 形 成 有 功 能 的 成 熟 蛋 白 部 分 称 为 蛋 白 质 外 显 子 ，被 切 除 的 部 分 称 为 蛋 白 质 内 含 子 。 5 分子伴侣：指细胞内一类以与未折叠或部分折叠蛋白质结合为主要 功能的蛋白质，化学组成上是一些富含酸性氨基酸残基的蛋白质。它 们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的 组装或卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组 成成分。 6 分子内分子伴侣：某些蛋白水解酶的前导肽以及一些核糖体前体蛋 白的泛素尾巴具有分子伴侣的功能，为了与一般意义上的分子伴侣相 区别，将它们称为分子内分子伴侣。 7 第一遗传密码：遗传密码亦称氨基酸密码。是一种决定蛋白质肽链 长短和氨基酸排列顺序、负荷着遗传信息的密码。遗传信息的载体是 核酸，根据核酸的碱基排列顺序而合成蛋白质。又将氨基酸密码称为 第一遗传密码。 8 第二遗传密码：完整的提法 应该是遗传密 码的第二部分，即蛋白质 中氨基酸序列与三维结构的对应关系，国际上称之为第二遗传密码或 折叠密码。第二遗传密码要解决是一维结构序列信息与三维结构信息 之间的关系。是完整的遗传信息传递过程中不可缺少的一部分。 9 蛋白质家族与超家族：对蛋白质家族和蛋白质超家族的定义并不明 确，一般把具有同源性结构域及序列，进化上相关的，功能相同的蛋 白质归在同一个家族，其中在同源蛋白质序列中，残基相同多于 50% 的，属于同一家族蛋白质称为蛋白质家族，它常常是基因家族的同义 词。少于 50%者属于超家族蛋白质。 10 信 号 肽 ：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移（定位）的 N-末端的氨基酸序列（有时不一定在 N 端），在某些蛋白 质合成过程 中，在氨基末端额外生成 1530 个 AA 组成那个的信号序列。用以引 导合成的蛋白质前往细胞的固定部位，这种信号序列称为信号肽。其 特点有:氨基端至少有一个带正电荷的氨基酸，中部有一高度疏水性 的 AA 组成， C-末端有一个可被信号 肽酶识别 的位点。 11 前 肽 ：信 号 肽 的 一 种 ，位 于 成 熟 蛋 白 的 N 端 ，引 导 蛋 白 穿 膜 ， 并 且 在 后 来 被 剪 切 掉 。前 导 肽 的 特 点 ：在 其 第 10 和 11 位 上 有 相 邻 的 两 个 色 氨 酸 密 码 子 。这 些 密 码 子 参 与 了 trp 及 其 他 操 纵 子 中 的 转 录 弱 化 机 制 。 12 核 酶：核酶一词用于描述具有催化活性的 RNA 小分子, 即化学本 质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。核 酶的作用底物可以是 不同的分子, 有些作用底物就是同一 RNA 分子中的某些部位。核酶 的功能很多,有的能够切割 RNA, 有的能够切割 DNA, 有些还具有 RNA 连接酶、 磷酸酶 等活性。与蛋白质酶相比，核 酶的催化效率较低， 是一种较为原始的催化酶。 13 抗体酶：抗体酶或催化抗体（Catalytic antibody)是一种新型人工 酶制剂，是一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属 性。它是利用现代生物学与化学的理论与技术交叉研究的成果，是抗 体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物。 14 B DNA ：1953 年 Wat son 和 Crick c 以在生理盐溶液中抽提 出的 DNA 纤维,在 92 %相对湿度下进行 X 射线衍射图谱测定，推 测出 DNA 的 B 构象,称为 B DNA。 B DNA 呈右手双螺旋结构， 每一个螺圈含 10 个碱基对。后来发现 B DNA 是 DNA 在细胞内 最常见也是最稳定的构象。 15 Z DNA：1979 年美国麻省理工学院的 Alexander Rich 和他的 研究小组在研究人工合成的 CGCGCG 单晶时,发现该单晶呈向左的 螺旋,且它的两条主链呈 Z 字形环绕分子,Rich 就将这种独特的结构 称为 Z DNA。后来发现在细胞 DNA 分子中也存在有 Z DNA 结构。 16 朊病毒：朊病毒又称蛋白质侵染因子，是一类能侵染动物并在宿主 细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。是引起动物及人致病的一 种传染性病原，羊瘙痒病、疯牛病、人 类海绵状脑病（Kuru 病、 CJD 病、GSS 病）都是感染朊病毒后发生的。病原中不含核酸。 17 变位酶：1999 年，科学家发现了一类新的 DNA 聚合酶，这些聚合 酶具有传统聚合酶所没有的跨越 DNA 损伤和 DNA 异常结构的复制 合成功能，而且它们的复制产物突变率极高，故这类 DNA 聚合酶被 称为变位酶（mutase). 18 发动蛋白：发动蛋白是一种胞质溶胶蛋白,有 900 个氨基酸, 能够 同 GTP 结合并将 GTP 水解。发动蛋白的作用是在被膜小 窝的颈部 聚合,通过水解 GTP 调节 自己收缩, 最后将小泡与质膜割开。 19 G 蛋白：G 蛋白即鸟苷酸调节蛋白，是一类位于细胞膜胞液面的 外周蛋白，通常由 、 和 三种亚基构成的异三聚体。其中 亚基 可与 GTP、GDP 结合，并具有 GTPase 活性。 20 RNA 组学：对细胞中全部 RNA 分子的结构与功能进行系统的研 究，从整体水平阐明 RNA 的生物学意义即为 RNA 组学(RNomics) 的 主要任务。 21 前体蛋白质与功能蛋白质 ：在 蛋 白 质 的 生 物 合 成 过 程 中 ，在 核 糖 体 上 合 成 出 来 的 多 肽 链 ，一 般 并 不 具 有 生 物 学 活 性 和 功 能 ，我 们 称 其 为 前 体 蛋 白 质 。 前 体 蛋 白 质 必 需 经 过 一 系 列 的 加 工 ，例 如 ： 化 学 修 饰 ，肽 链 的 折 叠 、去 折 叠 ；运 输 到 它 发 挥 生 物 功 能 的 场 所 等 ， 最 终 形 成 确 定 的 由 一 级 结 构 决 定 的 三 维 结 构 ，并 获 得 特 有 的 生 物 学 活 性 ，成 为 成 熟 的 蛋 白 质 ，称 为 功 能 蛋 白 质 。 问 答 题 1 RNA 对遗传信息的调控 （1）动植物等真核生物的基因有很多是断裂基因。即基因的初始转录 物（RNA 前体）中，段段的蛋白 质编码区被居间序列分开。只有居 间序列被去除后，才能成为蛋白生物合成的模板。这过程称为 RNA 剪接。通过不同方式的 RNA 剪接，种基因可在不同的发育分化阶 段、不同的生理病理条件或不同的细胞、组织中合成不同的蛋白质。 果蝇的性别就是通过不同的剪接途径完成的。 （2）很多生物RNA 的成熟过程中，均需 经 RNA 的编辑。一种 RNA 编辑是以另一 RNA 为模板来修饰RNA 前体。通过编辑，可以给 RNA 前体添加新的遗传信息。成熟 锥虫 COIII mRNA 的 55遗传 信息来自其他 RNA，来自原始基因的信息只占 45。 （3）在蛋白质生物合成过程中，有多种称为“再编码“的方式。通常， RNA 编码区的每三个核苷酸组成一个密码子。此时，编码区的每个 核苷酸只能也必须被阅读一次。但在再编码过程中，有的核苷酸被跳 过而没被阅读，有的核苷酸却被阅读了两次，有的密码子被用来翻译 特殊氨基酸。 从上可知，遗传信息从 DNA 到蛋白质的过程中，RNA 并非只是起简 单的传递遗传信息作用，RNA 通过各种剪接、编辑和再编码方式，调 控基因表达的方向，调控遗传信息。包括开放和关闭基因，增加或减 少遗传信息，使一种基因合成出多种蛋白质。从而调控生物的不同发 育分化等。 2 原核生物蛋白质折叠过程 在原核生物中，新生肽首先与 TF 相互作用，绝大多数小分子质量的 蛋白质（约占总蛋白的 65%80%）不需要进一步帮助即可迅速折叠 成天然蛋白质。 较长的肽链（约占总蛋白的 10%20%）需进一步与 DnaK 和 DnaJ 相互作用，经过一次或几次 hsp70 反应循环，最终完 成蛋白质折叠。 而余下的 10%15%的蛋白质是一些折叠缓慢和易 于聚合的蛋白质，它们经 hsp70 反应后又进入 GroES-GroEL 反应循 环，最终完成蛋白质折叠。 3 Z DNA 研究的生物学意义 现已证明 Z DNA 参与基因调节控制基因的启闭。因 为 Z DNA 的形成,使局部 DNA 双链处于不 稳 定状态,这就有利于 DNA 双链解开,而 DNA 解链是 DNA 复制和 转录 的必要环节。 Rich 小组利用 Z DNA 抗体,证实在 DNA 调节基因转录的 区域中存在 Z DNA(一个 DNA 短的片段) ，并发现这种短的片段 既能增强基因的活性，亦能抑制附近基因的活化，这主要取决于环境 的不同。在细胞分裂过程中，Z DNA 可能 还参与基因的重 组。又由 于 Z DNA 分子中大沟消失，小沟深而狭，含有更多的 遗传信息， 也可能通过蛋白的不同识别方式，来调节细胞的多种生命活动。 4 RNA 干扰的生化机制 RNAi 是指通过反义 RNA 与正链 RNA 形成双链 RNA(dsRNA) 特异性地抑制靶基因的现象，它通过人为地引入与内源靶基因具有相 同序列的双链 RNA(有义 RNA 和反义 RNA)，从而 诱导内源靶基因 的 mRNA 降解，达到阻止基因表达的目的。 起始阶段：外源性(如病毒)或内源性的 dsRNA 在细胞内与内切核 酸酶(一种具有 RNase样活性的核酸酶)结合。随后 dsRNA 被 dicer 以依赖 ATP 的方式切割成 2123nt 的短链，dsRNA 作为 RNAi 的 起始诱导物。而且每个片段的 3 端都有 2 个碱基突出。 效应阶段：siRNA 双链结合一个核酶复合物形成所谓 RNA 诱导沉 默复合物(RISC)，每个 RISC 都包括一个 siRNA 和一个不同于 Dicer 的 RNA 酶。 激活的 RISC 在由一个 ATP 提供能量的条件下，将 siRNA 解双链成 为单链 RNA，并通 过碱基配 对将单链 RNA 定位到同源 mRNA 转录 本上，在距离 siRNA 3， 端 l2 个碱基的位置切割 mRNA。 扩增阶段：siRNA 与 mRNA 靶向性结合，并作为引物，在 RDRP 作用下再次形成 dsRNA，dsRNA 又被 Dicer 切割成 siRNA。新形成 的 siRNA 又可以进入下一轮循环而达到扩增的目的。 在一些生物中，将 2 个 dsRNA 转入到细胞中，就可以将目的 mRNA 的表达完全阻断 。在线虫、 拟南芥和脉胞菌等种类中的研究 证明，这种信号扩增、放大效应与一些 RNA 聚合酶有关。敲除为这 些 RNA 聚合酶编码的基因后， RNA 干扰就不会 发生 。 RNAi 的生物学意义就在于它起到了 监视和抑制异常的或外源 的遗传物质在细胞内的存在，维持本身遗传物质的稳定性因此，如 果把免疫系统看成是机体维持蛋白稳定的一个反应系统，那么， RNAi 反应机制就可以看成是机体 维持核酸 稳定的免疫系统 5 第二套遗传密码的特点 1、简并性：指不少氨基酸序列颇为不同的肽链可以有极为相似的甚 至相同的三维结构。 如在不同生物体中执行相同生物功能的蛋白 质虽然可以有氨基酸序列上的差异，但却有相同的整体三维结构。 在功能上完全无关的蛋白质，并且氨基酸序列有显著差异，却具有 近于相同的三维结构。 2、多义性：指某些相同的氨基酸序列还可以在不同条件下决定不同 的三维结构。 3、全局性：维系蛋白质总体三维结构相对稳定的是大量弱键协同作 用的结果，个别键的形成或破坏并不足于影响蛋白质的总体三维 结构。肽链在空间折叠构成三维结构，在肽链上相距很远的殘基可 以在空间上彼此靠近而相互作用。并对分子结构产生重要影响。 某些蛋白质 C-末端少数氨基酸的去除，或侧链基团的翻译后修饰 有时会对整体构象和功能产生影响。新生肽合成时，后形成的肽段 可以影响已经形成的肽段的构象从而造成对整体分子的影响。 6 端粒的组成与端粒酶作用 端 粒 是 染 色 体 末 端 的 一 种 特 殊 结 构 ，在 正 常 人 体 细 胞 中 ，可 随 着 细 胞 分 裂 而 逐 渐 缩 短 。端 粒 是 染 色 体 末 端 的 DNA 重 复 序 列 。 端 粒 DNA 是 由 简 单 的 DNA 高 度 重 复 序 列 组 成 的 ，染 色 体 末 端 沿 着 5到 3方 向 的 链 富 含 GT。 端 粒 、着 丝 粒 和 复 制 原 点 是 染 色 体 保 持 完 整 和 稳 定 的 三 大 要 素 。同 时 ，端 粒 又 是 基 因 调 控 的 特 殊 位 点 , 常 可 抑 制 位 于 端 粒 附 近 基 因 的 转 录 活 性 。 端粒酶作用： 细 胞 中 有 种 酵 素 负 责 端 粒 的 延 长 ，其 名 为 端 粒 酶 ， 它 是 基 本 的 核 蛋 白 逆 转 录 酶 ，可 将 端 粒 DNA 加 至 真 核 细 胞 染 色 体 末 端 。 具 体 有 以 下 的 作 用 ： 端 粒 在 不 同 物 种 细 胞 中 对 于 保 持 染 色 体 稳 定 性 和 细 胞 活 性 有 重 要 作 用 ，端 粒 酶 能 延 长 缩 短 的 端 粒 ，从 而 增 强 体 外 细 胞 的 增 殖 能 力 。 端 粒 酶 在 正 常 人 体 组 织 中 的 活 性 被 抑 制 ，在 肿 瘤 中 被 重 新 激 活 ，端 粒 酶 可 能 参 与 恶 性 转 化 。 端 粒 酶 在 保 持 端 粒 稳 定 、基 因 组 完 整 、细 胞 长 期 的 活 性 和 潜 在 的 继 续 增 殖 能 力 等 方 面 有 重 要 作 用 。端 粒 酶 的 存 在 ，算 是 把 DNA 克 隆 机 制 的 缺 陷 填 补 起 来 ，藉 由 把 端 粒 修 复 延 长 ，可 以 让 端 粒 不 会 因 细 胞 分 裂 而 有 所 损 耗 ，使 得 细 胞 分 裂 克 隆 的 次 数 增 加 。 A DNA：实际上 DNA 的结构是动态的,在相对湿度为 75 %测出的 DNA 分子是 A 构象, 每个螺圈含 11 个碱基。 DDNA 和 EDNA：在缺少 G-C 的 DNA 分子中存在 D 构象和 E 构象，每个螺圈的碱基对分别为 8 和 7.5。 GTP 结合蛋白：与 GTP 或 GDP 结合的蛋白质,又叫鸟苷酸结合调节 蛋白。同 GTP 结合时 , 具活性状态; 同 GDP 结合, 则是非活性状态。 蛋白质家族与超家族：同源蛋白质序列中，残基相同多于 50者属于 同一家族蛋白质。少于 50者属于超家族蛋白质。在蛋白质家族中， 根据其氨基酸序列相差少于 20者可划为亚家族。 蛋白质组学：以研究蛋白质在不同时空情况下的表达及其生物学意义。 三股螺旋 DNA：三股螺旋结构是在 DNA 双螺旋结构的基础上形成的。 三链区