分子生物学复习题.docVIP

精品文档 你我共享1.真核生物基因组织结构特点1）真核生物基因组庞大，远大于原核生物基因组。有许多复制起点，每个复制子的长度较小。2）真核基因组的DNA与蛋白质结合形成染色体。3）真核基因组转录产物为单顺反子：一个结构基因经过转录和翻译生成一个mRNA分子和一条多肽链。4）真核基因不连续性，是断裂基因，有内含子和外显子结构。5）真核基因组的多为非编码序列，多于编码序列(9:1)，这是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。6）真核生物基因组存在大量的重复系列。重复次数可达百万次以上。7）真核基因组存在大量的顺式作用元件（启动子，增强子，沉默子）。8）真核基因组存在大量的DNA多态性。9）真核基因组具有端粒结构。2.DNA修复系统有哪几种（1）错配修复 错配修复(mismatch repair)对DNA复制忠实性的贡献力达102103。 DNA子链中的错配几乎完全能被修正，充分反映了母链的重要性。 该系统识别母链的依据来自Dam甲基化酶，它能使位于5-GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。一旦复制叉通过复制起始位点，母链就会在开始DNA合成前的几秒钟至几分钟内被甲基化。此后，只要两条DNA链上碱基配对出现错误，错配修复系统就会根据“保存母链，修正子链”的原则，找出错误碱基所在的DNA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸的5位置切开子链，再根据错配碱基相对于DNA切口的方位修复，合成新的子链片段。（2） 切除修复1).碱基切除修复所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核酸位点的糖苷水解酶，它能特异性切除受损核苷酸上的N-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点。 DNA分子中一旦产生了AP位点，AP核酸内切酶就会把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA，由DNA聚合酶I合成新的片段，最终由DNA连接酶把两者连成新的被修复的DNA链，这一过程即为碱基切除修复(base-excision repair)。 一类DNA糖苷水解酶一般只对应于某一特定类型的损伤，如尿嘧啶糖苷水解酶就特异性识别DNA中胞嘧啶自发脱氨形成的尿嘧啶，而不会水解RNA分子中尿嘧啶上的N-糖苷键。2).核苷酸切除修复当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，则由核苷酸切除修复(nucleotide-excision repair)系统负责修复。损伤发生后，首先由DNA切割酶(excinuclease)在已损伤的核苷酸5和3位分别切开磷酸糖苷键，产生一个由1213个核苷酸(原核生物)或27-29个核苷酸(人类或其他高等真核生物)的小片段，移去小片段后由DNA聚合酶I(原核)或(真核)合成新的片段，井由DNA连接酶完成修复中的最后一道工序。 3) .重组修复 重组修复又称为“复制后修复”，它发生在复制之后。 机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复，即先跳过该以损伤部位，在新合成链中留下一个对应于损失序列的缺口。 该缺口由DNA重组来修复： 先从同源DNA母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后再用新合成的序列补上母链空缺。 大肠杆菌的rec基因编码主要的重组修复系统，它的一个主要作用是重新启动停滞的复制叉。4). DNA的直接修复 生物体内还存在多种DNA损伤以后直接修复(direct repair)，而并不需要切除碱基或核苷酸的机制。如在DNA光解酶(photolyase)的作用下把在光下或经紫外光照射形成的环丁烷胸腺嘧啶二体及6-4光化物(6-4 photoproduct)还原成为单体的过程,生物体内还广泛存在着使O6-甲基鸟瞟呤脱甲基化的甲基转移酶，以防止形成G-T配对。5) . SOS反应 SOS反应是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施。SOS反应包括诱导DNA损伤修复、诱变效应，细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等，细胞癌变也与S0S反应有关。 3.转座子的分类和结构特征 转座子(transposon，Tn)是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。 1.最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列(insertional sequence，IS)，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。一个细菌细胞常带有少于10个IS序列。转座子常常被定位到特定的基因中，造成该基因突变。 IS序列都是可以独立存在的单元，带有介导自身移动的蛋白。 IS序列很小,约1kb，末端具有倒置重复序列，转座时往往复制宿主靶位点一小段(4-15bp)DNA，形成位于IS序列两端的正向重复区。 除IS1以外，所有已知IS序列都只有一个开放读码框，翻译起始位点紧挨着第一个倒置重复区，终止点位于第二个倒置重复区或重复区附近。 IS1含有两个分开的读码框，只有移码通读才能产生功能型转座酶。2.复合式转座子(Composite transposon): 是一类带有某些抗药性基因(或其他宿主基因)的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列，表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。 一旦形成复合转座子，IS序列就不能再单独移动，因为它们的功能被修饰了，只能作为复合体移动。大部分情况下，这些转座子的转座能力是由IS序列决定和调节的。4. 端粒酶的作用5. RNA的编辑(RNA editing): 是某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，如插入、删除或取代一些核苷酸残基，导致了DNA所编码的遗传信息的改变 是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。 因为经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。介导RNA编辑的机制有两种：位点特异性脱氨基作用、引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除。 指导RNA和RNA的编辑机制：指导RNA与被编辑区及其周围部分核酸序列虽然有相当程度的互补性，但该RNA上存在一些未能配对的腺嘌呤，形成缺口，为插入尿嘧啶提供了模板。生理学意义：(1) 校正作用：有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通过RNA的编辑得以恢复；(2) 调控翻译：通过编辑可以构建或去除起始密码子和终止密码子，是基因表达调控的一种方式；(3) 扩充遗传信息：能使基因产物获得新的结构核功能，有利于生物的进化。 6.什么是密码子，密码子的性质密码子：mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸就称为密码，也叫三联子密码。密码子的性质：（1）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简并；对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子。（2）普遍性：遗传密码无论在体内还是体外，也无论是对病毒、细菌、动物还是植物、人类都是适用的，所以，密码子具有普遍性。（3）特殊性：动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体已发现少数例外。（4）连续性：编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。（5）摆动性：在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性。8. 泛素化修饰泛素化修饰涉及泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3的一系列反应:首先在ATP(红色所示)供能的情况下酶E1(蛋白质编号1r4n)粘附在泛素分子尾部(淡黄色所示)的Cys残基上(绿色所示,注意在这个结构中,Cys突变为Ala)激活泛 素,接着,E1将激活的泛素分子转移到E2酶上(蛋白质编号1fxt),随后,E2酶和一些种类不同的E3酶共同识别靶蛋白,对其进行泛素化修饰。根据E3与靶蛋白的相对比例可以将靶蛋白单泛素化修饰和多聚泛素化修饰。E3酶(蛋白质编号1ldk和1fqv)的外形就像一个夹子,靶蛋白连接在中间的空隙内(星号所示)。酶的左侧结构域决定靶蛋白的特异性识别,右侧结构域定位E2酶以转移泛素分子。蛋白质泛素化的结果是使得被标记的蛋白质被蛋白酶分解为较小的多肽、氨基酸以及可以重复使用的泛素。10.PCR扩增及引物的设计原则PCR是指那些模拟体内DNA复制的方式在体外选择性地扩增DNA某个特殊区域的技术。PCR：在有扩增模板DNA、dNTP Mix、上下游扩增引物、Taq DNA聚合酶存在的情况下，根据人类的需要在体外特异扩增上下游引物之间基因片段的过程。PCR基本过程：模板DNA的变性：模板DNA经加热至94一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；引物的延伸：DNA模板-引物结合物在Taq DNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链。引物的设计原则： 引物的长度为1525个核苷酸； 引物碱基，G+C含量以4555为宜；G+C太少扩增效果不佳，如太多则易出现非特异条带。ATCG最好是随机的分布，以避免5个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列； Tm值（退火温度）高于55； 引物扩增跨度以300500bp为宜，特定的Taq酶可以扩增至10kb的长片段； 引物3端的碱基，特别是最末及倒数第二个碱基，应严格要求配对，以避免因末端碱基不配对而导致PCR的失败； 避免引物自身配对（特别是在引物的3端）形成的茎环结构，茎的碱基对数不大于3； 避免引物内部出现二级结构，引物不能含有自身互补序列，避免两条引物间互补，特别3端的互补，否则会形成引物二聚体，产生非特异的扩增条带； 引物的特异性，引物应与核苷酸序列数据库的其他序列物明显同源性；11.植物基因组DNA的提取原理（CTAB原理）CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），是一种阳离子去污剂，具有从低离子强度溶液中沉淀核酸与酸性多聚糖的特性。在高离子强度的溶液中（0.7mol/L NaCl），CTAB与蛋白质和多聚糖形成复合物，只是不能沉淀核酸。通过有机溶剂抽提，去除蛋白、多糖、酚类等杂质后加入乙醇沉淀即可使核酸分离出来。15.真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及DNA的空间结构方面存在的差异 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。 真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。 在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5上游区DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力；在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔。 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程，才能顺利地翻译成蛋白质。16. 顺式作用元件定义，包括什么类型，反式作用因子的定义，包括什么类型A 顺式作用元件：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。 启动子：真核基因启动子由核心启动子和上游启动子两个部分组成;是在基因转录起始位点(+1)及其5上游大约100-200bp以内的一组具有独立功能的DNA序列，每个元件长度约为720bp，是决定RNA聚合酶转录起始点和转录频率的关键元件。 增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。 沉默子：某些基因含有负性调节元件沉默子，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。真核生物启动子和增强子是由若干DNA序列元件组成的，由于它们常与特定的功能基因连锁在一起，因此被称为顺式作用元件。B 反式作用因子：能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。由DNA结合结构域、连接区、转录活化结构域三部分组成。包括：TFD（TATA）、CTF（CAAT）、SP1（GGGCGG）、HSF（热激蛋白启动区）。DNA结合结构域包括：螺旋-转折-螺旋（H-T-H）；锌指结构；碱性-亮氨酸拉链，即bZIP结构；碱性-螺旋-环-螺旋，即bHLH结构；同源域蛋白。 17. 真核生物DNA水平的基因表达调控（1）基因丢失：在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。（2）基因扩增：基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。（3）基因重排：将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球蛋白结构基因的表达。（4）DNA甲基化状态与基因调控：DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。（5）染色体结构与调控：真核基因的活跃转录是在常染色质上进行的。 转录发生之前，染色质常常会在特定的区域被解旋松弛，形成自由DNA。这种变化可能包括核小体结构的消除或改变，DNA本身局部结构的变化，从右旋型变为左旋型(Z-DNA)等。这些变化可导致结构基因暴露，促进转录因子与启动区DNA的结合，诱发基因转录。18.乳糖操纵子负控模型乳糖操纵子的控制模型：（1）Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子编码（2）该mRNA分子的启动区（P）位于阻遏基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶的高效表达（3）操纵子是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点（4）当阻遏物与操纵区结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制（5）诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵区结合，从而激发lac mRNA的结合。这就是说，有诱导物存在时，操纵区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的转录 在负调控系统中，调节基因产物是抑制基因转录和翻译成阻遏蛋白，并与操纵基因结合，结构基因无法转录；有诱导物乳糖存在时，可与阻遏蛋白结合，造成阻遏蛋白不