分子生物学部分课题.docx

一、试述DNA损伤切除修复的概念、过程及特点。答：概念：多步骤多酶参与的过程。 过程：在DNA内切酶、外切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等多种酶的共同作用下，先将DNA受损部位切除，然后以另一条链为模板，合成一段正确配对的碱基序列来修补缺口。 特点：DNA损伤最普遍的修复形式，尤其是哺乳类动物；二、试述DNA损伤重组修复的概念、过程及特点。答：概念：当DNA损伤较大、较严重，无法及时修复或缺乏切除修复酶系统，可跳跃损伤部位复制，子链形成缺口，复制结束后，在重组基因rec编码的酶（Rec蛋白）、DNA聚合酶、DNA连接酶等的作用下，将无损母链的DNA片段移到子链缺口，进行重组修复。发生在复制后，故又称“复制后修复” 过程：(1)复制：损伤母链复制时，越过损伤部位，子链对应位点留下缺口；无损母链复制成完整双链。 (2)重组：有缺子链与无损母链重组，缺口转移到无损母链，使损伤母链的子链完整，损伤母链仍然保留。 (3)再合成：转移后的母链缺口以新的互补链为模板聚合补齐特点：（1）模板上的伤疤始终留着。只能随着重组修复次数，伤疤占的比例。 （2）修复发生在复制后。 （3）修复的对象是子代DNA。三、基因突变概念，形式，意义答：DNA损伤又称基因突变（genemutation）：由于DNA分子中发生碱基对的替换、插入和缺失等,从而引起基因结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。突变形式：替换、缺失、插入、重排。意义：是生物变异的根本来源，为生物进化提供原料。1、DNA损伤：又称基因突变（genemutation）：由于DNA分子中发生碱基对的替换、插入和缺失等,从而引起基因结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。2、基因突变：同DNA损伤3、切除修复：多步骤多酶参与的过程，在DNA内切酶、外切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等多种酶的共同作用下，先将DNA受损部位切除，然后以另一条链为模板，合成一段正确配对的碱基序列来修补缺口4、重组修复：当DNA损伤较大、较严重，无法及时修复或缺乏切除修复酶系统，可跳跃损伤部位复制，子链形成缺口，复制结束后，在重组基因rec编码的酶（Rec蛋白）、DNA聚合酶、DNA连接酶等的作用下，将无损母链的DNA片段移到子链缺口，进行重组修复。发生在复制后，故又称“复制后修复”5、 SOS修复：DNA严重损伤难以修复或DNA复制系统受抑制的紧急情况下，为了保证DNA的完整性，应急产生校对功能的修复酶，采用填补任意碱基的方式修复。1凋亡apoptosis：多细胞有机体为调控机体发育、维持内环境稳定，由基因控制的细胞主动性死亡过程。又叫程序性细胞死亡，是一种自然的生理过程。2凋亡小体apoptoticbody：胞膜皱缩内陷、反折，包围凝集断裂的染色质、胞质、细胞器等形成芽状突起并分离，形成一些有膜包被，内涵物不外溢的小块，称凋亡小体3程序性细胞死亡(PCD)，Caspase：多细胞有机体为调控机体发育、维持内环境稳定，由基因控制的细胞主动性死亡过程。多细胞生物体个体发育过程中，预定的并受到严格程序控制的细胞死亡。二、试述凋亡的形态学和生化特征。答：形态学特征：1.细胞皱缩;2.染色质边集核膜下，呈块状、新月形，3.细胞质浓缩;4.凋亡小体形成；5.凋亡小体内有结构完整的细胞器。凋亡的生化特征：1、染色质DNA片段化2、内源性核酸内切酶激活3、半胱天冬酶激活-凋亡蛋白酶激活4、钙离子浓度5、线粒体改变三、试述凋亡和坏死的区别。三、凋亡/坏死 细胞形态皱缩肿胀细胞膜始终完整破裂细胞器形态改变轻肿胀、破裂细胞核染色质凝集、断裂固缩、核膜破裂凋亡小体有无DNA断裂有规律、梯形条带随即降解分子机制多基因参与、有序控制无基因调控炎性反应无有 四、试述凋亡的死亡受体通路答：死亡配体（细胞外）-死亡受体（细胞膜）-相关蛋白（中介蛋白，细胞质内）-激活Caspase8激活Caspase3-细胞凋亡五、试述凋亡的线粒体通路答：凋亡诱导因子AIF释放，激活DNase,促进Cyt.c释放凋亡复合体形成（Cyt.c+Apaf-1+dATP+caspase9），激活caspase，凋亡蛋白酶活化因子(apoptoticprotease-activatingfactor，Apaf-1)释放Smac/Diablo，阻断凋亡抑制蛋白（IAPs）作用，IAPs抑制caspase3、7、9，Smac功能就是拮抗lAP与活化caspase9的结合。1、cyclinbox：各类周期蛋白均含有一段约100个氨基酸的保守序列，称为周期蛋白盒(cyclinbox)，介导周期蛋白与CDK(cyclindependentkinase)结合。2、R点：即G1/S检验点：在酵母中称start点，在哺乳动物中称R点(restrictionpoint)，控制细胞由静止状态的G1进入DNA合成期，1.简述细胞周期各时相cyclin的种类及作用。答：G1/S期：cyclinE与CDK2结合，促进细胞通过G1/S限制点而进入S期。向细胞内注射CyclinE的抗体能使细胞停滞于G1期，说明细胞进入S期需要CyclinE的参与。S期：将CyclinA的抗体注射到细胞内，发现能抑制细胞的DNA合成，推测CyclinA是DNA复制所必需的。G2/M期：cyclinA、cyclinB与CDK1结合，CDK1使底物蛋白磷酸化,如将组蛋白H1磷酸化导致染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件。M期：在分裂中期当MPF活性达到最高时，通过一种未知的途径，激活后期促进因子APC(anaphasepromotingcomplex)，负责将泛素连接在cyclinB上，导致cyclinB被蛋白酶体（proteasome）降解，完成一个细胞周期。2.简述细胞周期的主要检验点（checkpoint）及功能。答：G1/S检验点：在酵母中称start点，在哺乳动物中称R点(restrictionpoint)，控制细胞由静止状态的G1进入DNA合成期，相关的事件包括：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？S期检验点：DNA复制是否完成？G2/M检验点：是决定细胞一分为二的控制点，相关的事件包括：所有DNA都正确复制了吗？DNA是否有损伤？细胞体积是否足够大？中-后期检验点（纺锤体组装检验点）：所有染色体都排列在纺锤体上了吗？任何一个着丝点没有正确连接到纺锤体上，引起细胞周期中断。1.G蛋白:广义的G蛋白是指所有能与GTP或GDP结合的蛋白质。狭义的G蛋白（GTPbindingprotein）一般是指与膜受体偶联的异三聚体G蛋白（heterotrimericGTPbindingprotein）。2.SH2结构域：由约100个氨基酸残基组成，中心为反向平行的片层结构，两侧为螺旋。（SH2介导信号分子与含磷酸酪氨酸蛋白分子的结合，并与磷酸化酪氨酸的磷酸基团结合。这种结合依赖于酪氨酸残基的磷酸化及其周围的氨基酸残基所构成的模体（motif）。)3.SH3结构域：由55-75个氨基酸残基组成,形成一个扭曲桶状结构。(由55-75个氨基酸残基组成,形成一个扭曲桶状结构。SH3结构域介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子的结合，其亲和力与脯氨酸残基及邻近氨基酸残基所构成的模体序列相关。)4.STAT：JAK的直接底物中，近年来发现了一类新的转录因子，称为信号转导子和转录激活子（signaltransducerandactivatoroftranscription,STAT)，包括STAT1STAT6，具有信号传递和转录因子双重功能。二、问答：1.举例说明cAMP-PKA信号传递途径。答：1该途径的信号分子：根据它们识别的受体种类以及所引起的生物学效应可分为激动型和抑制型两类。前者包括肾上腺素（）、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素等。后者包括肾上腺素（）乙酰胆碱（M）、阿片肽、生长抑素等。2该途径的受体：G蛋白偶联受体偶联的G蛋白按所产生的生物学效应，也主要包括激动型G蛋白（Gs）、抑制型G蛋白（Gi）。分别激活和抑制腺苷酸环化酶（AC）3该途径的第二信使：cAMP。cAMP是最早发现的胞内信使，它是在刺激型G蛋白作用下，激活广泛存在于组织细胞膜上的腺苷酸环化酶AC，催化细胞内的ATP环化生成，同时也可以受磷酸二脂酶的催化降解，cAMP信号随之消失4细胞内cAMP浓度的突然迅速增加，可激活PKA（全称为依赖cAMP的蛋白激酶）5活化的PKA催化将ATP末端磷酸基团转移到靶蛋白特异位点的Ser/Thr残基上，从而调节靶蛋白的活性。2.试述RTKRasMAPK信号传递途径。答：1该途径的信号分子：生长因子类2该途径的受体：RPTK/RTK3.RTK的活化：受体二聚体的形成及自磷酸化，EGF受体在膜上以无活性的单体形式存在，配体EGF与受体结合并引起构象变化，导致受体二聚化，激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶活性，引起受体本身的酪氨酸磷酸化，即发生自身磷酸化。4活化的受体磷酸化酪氨酸残基识别含SH2结构域的靶蛋白5信号转导：鸟苷酸释放因子如sos蛋白促使Ras蛋白释放GDP，代之以GTP，将Ras蛋白激活。GTP酶活化蛋白如Raf蛋白可加速分解GTP。在Ras蛋白下游的蛋白激酶激酶级联系统中，信号蛋依次是：Raf蛋白：又名MAPKKK；MEK蛋白：又名MAPKK。活化的Raf蛋白的C端催化结构域结合并激活MEK蛋白，它兼有Tyr激酶和Thr激酶活性，可使MAPK的Tyr和Thr残基磷酸化。MAPK磷酸化并被激活，参与多种细胞功能的调控，尤其是在细胞增殖、分化及凋亡过程中，似乎是多种信号转导途径的共同作用部位。3.简述JAKSTAT信号传递途径。答：这类细胞因子的受体本身不具有酶活性，但与配体结合后发生二聚化而激活，罗织或连接胞内酪氨酸蛋白激酶（如，JAK），其信号途径为JAKSTAT途径（1）配体与受体结合导致受体二聚化；（2）二聚化受体激活JAK；（3）JAK将STAT磷酸化；（4）STAT形成二聚体，暴露出入核信号；（5）STAT进入核内，调节基因表达基因表达一、试述乳糖操纵子的作用机制答：cAMP-CAP导致CAP构像发生变化，可与DNA分子特定的CAP结合位点结合，激活基因转录。细胞内葡萄糖浓度cAMP浓度细胞内葡萄糖浓度cAMP浓度cAMP+CAP复合物，结合于CAP结合位点，激活基因转录，增加酶产量。二、试述转录前水平的表达调控的方式答：1.基因丢失2.基因扩增3.基因重排4.甲基化修饰5.染色质结构三、顺式调控元件：(cis-actingelement,CAE)：基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。四、试述反式作用因子的结构：答:一个完整的反式作用因子含有2个必不可少的结构域，即DNA结合结构域和转录活化结构域。反式作用因子通过前者与DNA特定序列结合，通过后者发挥转录活化功能。某些反式作用因子含二聚体结构域.（1） DNA结合结构域锌指结构域同源盒结构域碱性结构域（2）二聚体结构域亮氨酸拉链螺旋-袢-螺旋（3）转录活化结构域酸性螺旋结构域富含谷氨酰