微生物遗传学突击资料.doc

最后三套题一、真核生物染色体的组成和结构DNA 蛋白质 各约一半蛋白质：组蛋白 非组蛋白组蛋白：含碱性氨基酸多，进化上保守，主要有五种 H1，H2A ，H2B，H3，H4 非组蛋白：含量少，种类多，与基因活性的调节、转录密切相关结构，组成核小体：核小体是染色体的基本结构单位，由DNA和组蛋白(histone）构成，是染色质（染色体）的基本结构单位。由几种组蛋白：H1（H5）、H2A、H2B、H3和H4组成， 每一种组蛋白各二个分子，形成一个组蛋白八聚体，约200 bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。着丝粒：着丝粒是分裂中期两条姊妹染色单体相连的紧缩区妹染色单体相连的紧缩区域，是与动粒（一种与纺锤体相连的蛋白复合体）的复制场所端粒: 端粒是形成真核生物染色体的线型DNA分子末端的特化了的序列，由许多短重复序列构成（人类是5 TTAGGG3）；这些序列是由端粒酶以独立于正常DNA复制的机制合成的，其功能是保护染色体末端免受降解二、RecA蛋白在同源重组中的功能和作用RecA蛋白质是一个单肽链是同源重组中最重要的蛋白质又叫做重组酶。 RecA蛋白质是 个单肽链,是同源重组中最重要的蛋白质.又叫做重组酶。其活性：1.单链DNA结合活性；2.双链DNA结合活性；3.NTP酶活性：在单链DNA或双链DNA存在时，RecA能水解ATP(dATP), GTP(dGTP), UTP(dUTP)，水解CTP(dCTP)的活性较低。4.促进互补单链复性的能力三、复性动力学方程的推导，复性曲线及其一般规律二级反应方程反应时间将c/co对cot作图，S型曲线Cot曲线 可用以区分真核生物和原核生物基因组。原核生物为单一顺序的复性曲线常只有一个拐点，而真核生物为重复顺序常有多个拐点。COt 比值变化范围:原核生物的COt比值为100 原核生物的COt比值为100,真核生物的COt比值大于100影响复性反应的因素DNA片段的大小；DNA的浓度；DNA复杂性; 温度（最佳复性温度一般比Tm低25C）；盐的浓度（复性时要求盐浓度足够高：单链上电荷屏蔽，易聚集）四、简述微生物的错配修复机制直接修复：光修复，在可见光的激活下，光修复酶结合于胸腺嘧啶二聚体处，并催化解聚为单体的。和DNA聚合酶的外切酶活性。切除修复系统：碱基切除(Base excision)糖基化酶系统：1) 尿嘧啶糖基酶切除U；2) 无嘌呤核酸内切酶(AP内切酶)制造切口；3) 由PolI和DNA连接酶修复。核苷酸切除（Nucleotide excision）uvrABC 系统：E. Coli修复内切酶组成：UvrA，UvrB，UvrC核苷酸切除过程1. uvrA 和uvrB 蛋白识别 损伤部位。2.发现二聚体后，uvrA解离 ，uvrC 加入。3. uvrB和uvrC在损伤部位的两端造成单链缺口。4. 损伤部位的DNA 被一种helicase（uvrD ）移走。5. DNA上的缺口由DNA polymerase I 和ligase填补错配修复系统：主要用于对应的DNA链上不互补的碱基，错配是由于在DNA复制中新生链上的碱基与互补链上的碱基不互补产生的。通常错配系统倾向于修复新生链上的碱重组修复系统: 该系统用于DNA复制时模板链上含有损伤的碱基的特定情况其修复过程与遗传重组过程相似。DNA复制时TT存在，使损伤位点不能作为模板，复制被迫跳跃过去。DNA polI接近TT时，停止合成互补链 然后又在更下游的位置开 停止合成互补链，然后又在更下游的位置开始合成，因此在新生链上留下一段缺口SOS修复系统: 一种能够引起误差修复的紧急呼救修复，是在无模板DNA 情况下合成酶的诱导修复。正常情况下无活性有关酶系，DNA受损伤而复制又受到抑制情况下发出信号，激活有关酶系，对DNA损伤进行修复，其中DNA多聚酶起重要作用，在无模板情况下，进行DNA修复再合成，并将DNA片段插入受损DNA空隙处。SOS修复系统中的两个重要蛋白LexA：一种阻遏蛋白，结合于SOS系统中各基因的操作子上，关闭这些基因；RecA：有3种活性：重组活性；单链DNA结合活性；蛋白酶活性（活化需单链DNA，只作用于少数蛋白，LexA是其中之一）SOS基因：又称din基因(damage induced genes), 是LexA控制的基因，有的基因只在DNA复制受抑制的时候才表达，有的在正常细胞中表达量低， 表达有的在 常细胞中表达量低DNA受损伤时表达量剧增。五、简述原核生物的同源重组机制主要的机制是Holliday机制和同源重组的酶学机制:RecBCD蛋白质u定义:由两条同源区的DNA分子,通过配对,链的断裂和再连接而产生片段交换的过程叫 的断裂和再连接,而产生片段交换的过程叫同源重组.分类:两个完整线状双螺旋DNA分子之间的重组;两个完整环状双螺旋DNA分子之间的重组; 完整双螺旋DNA分子与DNA片段之间的重组同源重组的分子机制：Holliday模型重组的第一步:Holliday中间体的形成切断:同源联会的两个DNA分子中任意一个出现单链切口.u 链置换:切口处5端局部解链,随后利用切口处的3-OH合成新链,置换出原有的链,使之成为具有游离的5-P末端的单链区段.单链侵入:由链置换产生的单链区段侵入到参与联会的另一条DNA分子因局部解链而产生的单链泡中.Loop切除:侵入的单链DNA与参与联会的另一条DNA分子中的互补链形成碱基配对,同时把与侵入单链的同源链置换出来,由此产生D-Loop.RecBCD蛋白质在同源重组中的作用机制RecBCD结合到细胞DNA的平头末端.利用ATP酶活性水解ATP,从DNA一端将双链DNA解开,并向另一端移动,形成兔耳结构,即两个loop结构.RecBCD所识别的单链位点即Chi位点(5GCTGGTGG3)进入单链的loop区域.RecBCD的特异性单链内切酶活性就在Chi位点的3方向4个个核甘酸处切断 Chi 位点的3方向4个个核甘酸处切断RecBCD继续前进，留下一条包含hi位点在内的单链尾巴和一段单链缺口随后RecA蛋白质结合于这个单链尾巴，与同源序列进行链交换完整双螺旋 DNA分子与DNA片段之间的重组 :细菌转化 定义:供体DNA片段进入受体细胞和受体染色体发生重组的过程叫细菌转化. 生重组的过程叫细菌转化. 转化结局:如果校正时被切除的是异源双链区中原属供体单链的碱基,则实际上未重组发生;如果被切除的是原属受体DNA的碱基,则重组发生. 高效效率标记:在转化中或很少发生校正作用,或是校正切除几乎在受体DNA上,转化频率较高的遗传标记. 低效效率标记:在转化中的校正切除总是倾向于发生在供体单链上的遗传标记.完整双螺旋 DNA分子与DNA片段之间的重组 :细菌接合 接合时DNA重组的机制类似于转化; 供体单链一般比转化DNA的单链长的多;只有 部分供体DNA能进入受体而进入的部分也只有 部 只有一部分供体DNA能进入受体,而进入的部分也只有一部分能被结合到异源双链区去.完整双螺旋 DNA分子与DNA片段之间的重组 :细菌转导 和转化与接合不同,无论是普遍性转导还是特异性转导的 和转化与接合不同,无论是普遍性转导还是特异性转导的遗传重组都在双链DNA片段和完整DNA分子之间发生.六、细胞核mRNA的内含子的剪切机制内含子的去除及RNA的剪接基本有三种方式：1.在高等真核生物，核RNA内含子的去除由剪接装置(splicing apparatus)完成，在外显子和内含子交界处和内含子内部有可供识别的特异序列，剪接装置由多种蛋白质和核蛋白组成；核mRNA的剪接过程和类内含子十分相似，根本区别是：核mRNA前体本身不能形成二级结构，必需依赖于snRNP(U1,U2,U4,U5和U6)的帮助才能形成剪接体，进行自我剪接。剪切是一类复杂的核糖核蛋白颗粒，由核小RNA和各种蛋白质 n 是 类复杂的核糖核蛋白颗粒，由核小RNA和各种蛋白质组成。参与mRNA前体加工的核小RNA(small nuclear RNAs，snRNAs)主要有五种。由于其分子内富含尿嘧啶核核苷酸，所以称为U1、U2、U4、U5和U6，其大小分别为165、189、139、117和107个核苷酸。除U6为RNA聚合酶III的转录物外，其余都是RNA聚合酶II的转录物。这些snRNA同特定的蛋白质相结 RNA聚合酶II的转录物。这些snRNA同特定的蛋白质相结合，组成特定的核小RNA蛋白体(snRNP)，分别称为UlsnRNP、U2snRNP、U5snRNP、U4U6snRNP，而完整的剪接体就是通过UsnRNP之间的RNA同蛋白质、RNA同RNA以及蛋白质与蛋白质相互作用，组装而成。2.有两类内含子的去除属自剪接，具有中部核心结构，形成特定的二级结构，RNA具有催化剪接的作用；3.酵母tRNA的剪接需要蛋白质酶的参与，该酶与tRNA后加工过程中的酶有相似之处。除tRNA的剪接之外，其他RNA的剪接尽管参与反应的要素不同，但都属于转酯反应。七、大肠杆菌色氨酸衰减子的结构及调控分子机制答：大肠杆菌的色氨酸操纵子含有5个结构基因和1个操纵基因，它参与从分支酸（chorismic acid）生物合成色氨酸的代谢调节机制。由于没有过量的色氨酸存在，阻遏物质没有活性，因此不能附在操纵子部位而合成mRNA。一旦加入色氨酸，无活性阻遏物则与色氨酸相结合形成活性型附在操纵子上，从而阻止mRNA的合成。所以，当培养基中有可以利用的色氨酸存在时，大肠杆菌就不会合成与色氨酸合成途径有关的酶。根据色氨酸操纵子的作用机制可以画出反馈阻遏模式图。从模式图可看到，反馈阻遏模型中，操纵子的开关情况正好与诱导模型相反。反馈阻遏之所以可以同时反馈调节相关的几个酶，其原因即在于一条合成代谢途径中的几个酶的结构基因往往成串地分布在同一个操纵子上，或者尽管分散在不同的操纵子上，但这些操纵子受同一个调节基因编码的原阻遏物的控制，因而有协同作用。具有弱化控制机制的操纵子的第一个结构基因S1与启动子P、操纵基因O之间有一段叫做前导DNA的核苷酸序列。操纵子的转录必须经这前导区才能进入结构基因区。以色氨酸操纵子为例，其前导mRNA 上有4个特殊区域（A、B、C和D），A区可以翻译成14个氨基酸残基，其中有两个Trp残基，A区后面紧接着终止密码子（UGA）。C区和D区碱基配对则形成终止结构，C区和B区的碱基配对则形成非终止结构。究竟出现哪一种类型的配对取决于核糖体沿前导mRNA前进的速度，也最终取决于Trp-tRNA的浓度和Trp的浓度。如果Trp-tRNA足够的（假设其它氨基酰-tRNA亦不缺），翻译就能顺利地进行，核糖体迅速到达A区末的终止码，这时，核糖体实际上交搭在A区和B区（核糖体内可容20个左右核苷酸），从而使A区和B区无法配对，余下的C区和D区配对而形成终止结构，它能起转录中止的信号作用，使RNA多聚酶和转录本从DNA模板上脱落下来。如果Trp-tRNA缺乏，核糖体就会在Trp的密码子前耽搁较长时间，当B区与C区有可能配对时，核糖体尚未到达与A区和B区交搭的位置，因此形成B区与C区配对的非终止结构，转录继续进行，RNA多聚酶进入结构基因区。如果其它氨基酰-tRNA 也缺乏，当D区的RNA转录出来时，核糖体甚至还没有到达A区，因而将形成A区与B区配对，C区与D区配对，转录也被CD配对中止。由此可见，弱化作用不是“全部或没有”的开关式的调节，而仅仅是对控制氨基酸水平的轻微改变作出的分级及响应。八、试述真核基因典型的分子结构，RNA聚合酶II的启动子结构真核生物基因的结构基因分为编码区和非编码区：编码区内含外显子和内含子，外显子是经转录剪切后出现在成熟mRNA分子中对应序列的核苷酸片段，具有编码蛋白质的功能;内含子序列经转录后被剪切出去，无编码意义，内含子两端一般含可识别的特异序列，如5GT、3AG、 GT -AG法则。非编码区包括前导区（转录起始位点），尾部区和调控区。调控区含启动子、增强子和终止子结构。启动子结构有TATA框（RNA聚合酶结合点，决定转录的起始点），CAAT框（RNA聚合酶结合点，控制转录的频率），GC框（调节转录的活动）。增强子可以有效提高相关基因的转录水平，有远距离调控和无方向性等特性。终止子以mRNA裂解信号(AATAAA)或回文结构控制转录调控基因转录的结束。RNA聚合酶II的启动子结构包括核心元件，上游元件和远端调控区。它和原核的启动子有很多不同：（1）有多种元件：TATA框，GC框，CATT框，OCT等；（2）结构不恒定；（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同；（4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作（6）不直接和RNA pol结合；（7） 需多种转录因子介入。九、试述真核生物染色体与DNA水平基因调控机制中活泼转录区染色质的修饰与变化？活泼转录区染色质的压缩程度低，处于伸展状态，是进行活跃转录的部位。DNA水平调节主要依赖于辅助调节因子对染色质结构进行修饰。辅助调节子通过三种方式对染色质结构起调节作用：1）依赖于ATP 的核小体重建复合体（ADRC）：它们依靠水解ATP 所产生的能量来改变核小体的相对位置，将DNA 序列暴露出来，使转录因子能够与之结合。这是一个物理过程，染色质本身的结构并没有变化，只改