分子生物学复习题-2006.doc

分子生物学复习题1. 什么是C值、C值矛盾,产生原因C值：一种生物体的单倍体基因组DNA的总量。C值反常：基因组的大小与基因组的复杂性之间缺乏一定的联系。表现为：低等动物的C值大于高等动物 如：两栖类的C值大于哺乳类，肺鱼的C值比哺乳动物大1015倍；同一门中的动物C值变化很大如：两栖类中的C值变化很大，可相差100倍，家蝇的比果蝇的大6倍。原因：许多的DNA序列不编码蛋白质。2. 什么是基因家族，基因簇，举例说明基因家族:真核生物的基因组中许多来源相同，结构相似、功能相关的一组基因。基因簇（gene cluster）：基因家族的各成员紧密成簇，排列成大段的串联重复单位，定位于染色体的特殊区域。目前基因家族可分为三类： 简单多基因家族：5SrRNA基因家族 复杂多基因家族：各个成员并不都是相同的如：组蛋白基因家族，rRNA、tRNA基因家族 由发育阶段控制的多基因家族：人类珠蛋白的基因家族3. 真核生物染色体组装的过程（1） 每个核小体单位包括：200bp左右的DNA、一个组蛋白八聚体、一分子H1，首先若干个核小体形成念珠状结构， 形成10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。（2） 在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体形成外径30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。（3） 螺线管压缩40倍形成超螺线管，这是包装的三级结构。（4） 超螺线管进一步压缩成210um的染色单体，这是四级结构。染色体包装的过程大约压缩了8400倍。4. 原核与真核生物复制过程及其异同相同点：两者都是半保留复制两者都是半不连续复制在复制的过程中都需要解旋酶揭开双链,都有ssb结合单链以保证单链在复制过程中的稳定性。RNA引物校正阅读不同点：复制起点，真核生物具有多复制起点，而原核生物是单复制起点。复制子，在真核生物中复制子的数目比原核生物多，长度也要长。复制周期，在真核生物中复制的周期具有严格的时间和空间限制，而原核生物的复制则有重叠现象。复制叉移动的速度不同，真核生物中的移动速度为3000bp/min (50/sec)原核生物中的移动速度为50000bp/min (900/sec)。冈崎片段的大小不同，原核生物中为1000-2000 nt，真核生物中为100-200 nt。DNA聚合酶Polymerases5. Prok. DNApol的种类以及功能聚合酶活性：DNApol：主要用于DNA的修复和RNA引物的替换，DNApol ：DNA链的延长。聚合方向：5335外切核酸酶活性校对功能，对不配对的碱基造成的单链进行识别校正。53外切核酸酶活性DNApol的53外切活性有以下三个特点：必须有5磷酸末端；被除去的核苷酸必须是已经配对的；被除去的可以是脱氧核糖核苷酸，也可以是核糖核苷酸。DNApol 的53外切活性只作用于单链DNA所以不产生切刻平移核酸内切酶活性，只有DNApol具有，条件是：DNA带有5P的不配对单链。缺口填充能力：DNApol充填大缺口，甚至能完成几乎整个互补链的复制，DNApol 充填几个碱基的小缺口。DNApol具有53聚合酶活性和35外切核酸酶活性。6. DNA双螺旋的多态性，以及各自特点DNA结构的多态性：几种不同的DNA双螺旋结构以及同一种双螺旋结构内参数存在差异的现象。现今发现的有A、B、C、D、E等右手双螺旋和左手双螺旋Z构象等形式。A型小沟宽浅，大沟变深。B型小沟窄，大沟宽。Z型大沟不存在，小沟窄而深。7. 在生命延续过程中,作为遗传信息的载体,DNA是如何维持其高保真度的1 DNApol的35外切酶活性执行校正活性。2 DNApol只能从引物的3 端延伸DNA，需要RNA引物a、碱基配对协同性导致最初几个碱基错配率高，且不易校正b、RNA引物最终被降解而避免错误3 后随链的不连续合成因其有利于错配碱基的校正。4 生物体还存在错配修复系统。8. 何谓RecA蛋白,有那些活性，在SOS系统中起何作用RecA蛋白是大肠杆菌recA基因的产物，有三种活性：DNA 重组活性；与S.S. DNA结合活性；少数蛋白的proteinase活性。其重组活性在正常情况下存在，而其蛋白酶活性只有在DNA复制受阻时才表现出来，而它的蛋白酶活性只作用于少数蛋白，LEXA蛋白就是其中之一，它可使LEX蛋白水解成两个片段而失活。RecA蛋白在SOS系统中起核心作用：当DNA正常复制时，RecA蛋白并不表现出蛋白酶活性，SOS系统关闭；当DNA复制受阻或损伤时一部分已经存在于细胞中的RecA蛋白与S.SDNA结合激活RecA蛋白的蛋白酶活性，将LEXA蛋白降解成两个片段，SOS系统打开；当修复完成以后，RecA蛋白失去了蛋白酶活性，LEXA蛋白又得以控制SOS系统基因的转录，使SOS系统关闭。9. 那些因素可引发突变生成作用,并举例说明什么是增变基因碱基类似物在DNA复制时渗入产生错义突变。碱基的化学修饰在DNA复制时渗入产生错义突变。嵌合剂的质突变作用，结果产生移框突变转座成分的致突变作用增变基因紫外线的致突变作用，造成碱基替代、缺失、重复、移框的突变。增变基因：生物体内有些基因与整个基因组的突变频率直接相关其突变时，整个基因组的突变频率明显上升。增变基因类别：DNA polymerase 相关基因,3 5 校正功能突变错配修复系统的基因,DNA损伤修复系统基因，错配、损伤修复功能丧失，突变率升高。10. 举例说明突变热点通常基因自发突变的频率是一定的，DNA分子上某些位点的突变频率大大平均数，这样的位点称为突变热点。重复序列：Lac. Operon复制时，模板与新生链间滑动错配造成缺失，插入突变。m5C： C被甲基化成m5C再脱氨基成T，或直接突变成U，复制期发生在新生链上不发生突变，若发生在模板链上很快突变，非复制期突变频率50。不同诱变剂作用位点不同，转座子插入位点不同11. 何为抑制突变，基因间抑制突变如何进行回复突变是使突变体所失去的野生型性状得到恢复的第二次突变，真正的原位回复突变很少，大部分为第二点的回复突变又叫抑制突变，原来的突变位点依然存在而它的表现型被基因组第二位点的突变所抑制。基因间的抑制突变包括：无义突变-无义抑制突变；错义突变-错义抑制突变；移框突变-移框抑制突变。发生在tRNA基因或与tRNA功能相关的基因上。a、基因间的无义抑制突变，UAG、UGA、UAA三种无义抑制，赭石型无义抑制tRNA产生的几率很低，且抑制效率很低，无义抑制也可能通过正常的终止密码子，导致合成比野生型蛋白长的蛋白。b、基因间的错义抑制突变，错义抑制发生在tRNA的反密码子突变，因此其是错误的密码子。c、基因间移框抑制突变，插入或缺失非3的倍数碱基产生读码框的改变。12. 拓扑异构酶，超螺旋的种类，生物体内超螺旋的状态拓扑异构酶：催化DNA由一种拓扑异构体转变成另一种拓扑异构体的酶类.包括拓扑异构酶和拓扑异构酶。拓扑异构酶改变超螺旋的方式，结果是连接数增加一个增加一个负超。拓扑异构酶引入负超螺旋，作用于双链涉及双链的断裂和连接，每次使DNA的连接数改变2。生物体内的超螺旋包括正超螺旋和负超螺旋。多种拓扑异构酶的作用严格控制体内负超螺旋维持在5%水平。13. Prok. RNApol，启动子，RNApol进入位点的组成及各部分的功能（1） Sextama框 35 序列组成：位置在 35序列，一致序列为T82T84G78A65C54A45功能RNApol的初始结合位点，RNApol通过亚基识别该位点，在很大程度上决定了启动子的强度。（2） Pribonow区 10区 又称TATA区，组成：一致序列T80A95T45A60A50T96,是RNApol的牢固结合位点，影响开放型启动子的形成速度和控制转录。（3） 1位点 RNApol的转录起始位点。14. 简述Prok.转录起始过程RNApol亚基识别启动子35序列并与之初始结合形成一个封闭的二元启动子复合物。RNApol亚基移动到达10序列，并与之牢固结合，诱导双链打开，形成开放的二元启动子复合物。在开放型的启动子复合物中，RNApol的I位点和E位点的核苷酸前体间形成RNA的第一个磷酸二酯键三元复合物形成，然后亚基从全酶解离，起始完毕。15. 真核生物三种RNApol存在的位置及其所转录的基因如何，启动子结构名称 位置 转录产物RNApol 核仁 rRNA(5.8S 18S 28S )RNApol 核质 hnRNA snRNARNApol 核质 tRNA 5s RNA Alu序列 部分snRNA启动子结构：RNApol： 由两部分组成，包括核心启动子和上游调控元件，这两个区域的碱基组成和一般的启动子的启动子结构有差别，均富含GC，两者有85同源性。RNApol：结构最复杂，位于转录起点的上游由多个短序列元件组成，为通用型启动子，有帽子位点，TATA框，CAAT框，增强子以及GC框等等。RNApol ：分为三部分，包括下游启动子（包括三5sRNA,tRNA基因），上游启动子。16. 真核RNA聚合酶2大亚基CTD如何调控转录CTD中含有一保守的氨基酸序列的多个重复，Tyr-Ser-Thr-Ser-Pro-Ser, CTD中的Ser和Thr可被高度磷酸化，磷酸化的RNApol称为A,未被磷酸化的称为B，CTD可参与转录: BA使RNApol易于离开启动子进入延伸过程（10倍）。17. Prok.的终止子种类及终止机制终止子有两类：依赖于因子的终止子和不依赖于因子的终止子。对于不依赖于因子的终止子的结构特征：1可以形成一个发卡结构，茎部结构有720bp的IR序列，环部由不重复的序列组成。2在发夹结构的末端具有68个串联的U串。新生的RNA链发夹结构形成，可以与RNApol作用产生延宕阻止RNA链的释放，RNApol的暂停为终止提供了机会，68个串联的U串提供了解离的信号也提供了低的Tm值，使RNA与DNA解离，RNApol解离，转录终止。对于依赖于因子的终止子，因子在终止子上游的某一处与RNA结合（5端）。因子沿RNA从5端向3端移动，终止子处的延宕使因子可以赶上RNApol，从而RNApol与因子相互作用使转录终止。18. tRNA基因类型及其加工过程中所要解决的问题19. Euk.mRNA 5帽子的种类帽子0 N7-甲基鸟苷 帽子1 A N6 甲基化 帽子2 m7GpppXmpYmp20. 说出poly(A)在分子生物学意义1 可能与核质转运有关2 与mRNA的寿命有关3 与翻译有关缺失可抑制体外翻译的起始胚胎发育中poly(A)对mRNA的翻译有影响（非poly(A)化为储藏形式）。对含有poly(A)的mRNA失去poly(A)可减弱其翻译。poly(A)在分子生物学上有巨大的用途，可用于纯化mRNA和反转录c DNA。21. Euk.内元的种类类 含有中部核心结构 细胞器基因和核基因类 不含有中部核心结构 细胞器线粒体基因 核基因类 具有GU-AG特征的边界序列 核基因mRNA前体22. Euk.tRNA拼接特点及简单过程23. 简述第类内元的拼接机制24. Euk.核mRNA内元拼接的特点（结构、机制）25. 以锥虫表面糖蛋白前体RNA为例，说明反式拼接的概念及机制26. tRNA L形三级结构的功能氨基酸接受臂位于“L”的一端，契合于核糖体的肽基转移酶结合位点以利肽键的形成。反密码子臂位于”L”另一端，与结合在核糖体小亚基上的mRNA密码子配对。TC loop & DHU loop 位于“L”两臂的交界处，利于“L”结构的稳定。L结构中碱基堆积力大使其拓扑结构趋于稳定，wobble base位于“L”结构末端堆积力小，自由度大，使碱基配对摇摆。27. 保持tRNA L形三级结构的作用力二级结构中的碱基堆积力和氢键、二级结构中未配对碱基形成的氢键28. 说明Prok.多顺反子mRNA翻译的两种情况29. 核糖体的结构及其活性位点Prok小亚基 16SRNA 21种proteins S1S21大亚基 23SRNA 5SRNA 34种proteins L1-L34 Euk大亚基 28SRNA 5SRNA 5.8SRNA 49种proteins，小亚基18SRNA33种proteins(1) mRNA结合位点（2）P位点： 肽酰tRNA位点（3）A位点：氨酰基 tRNA 位点 （4）肽基转移酶活性位点（5）5srRNA位点（与tRNA进入有关）（6）EFTu（延伸因子）位点（7）EFG 转位因子结合位点（8） E 位点（包括两个：脱酰基tRNA和多肽的逐出位点）30. 简并现象及其机理，摇摆配对的原则简并现象：一种AA受两个以上codon 编码的遗传现象。机理：同工tRNA（isoaccepting tRNAs） 摇摆配对的原则codon 的前两位碱基和反密码子配对时遵循 WatsonCrick 原则，而第三位碱基有一定的灵活性。摇摆碱基摇摆配对的机理由tRNA 反密码子环的空间结构所决定，摇摆位点 34th-Nt 处于堆积碱基的末端，所受堆积力较小，有较大的自由度来进行选择配对。anti-codon 的1st-Nt( 摇摆位点)被修饰的频率很高，导致配对范围增大。31. Prok.蛋白质合成起始的主要环节1、起始 tRNA 与起始密码子的识别tRNAMetf Metf MettRNAf2、起始复合物的生成起始复合物： 核糖体、mRNA、aa- tRNA三元复合物（1） 起始因子及 30S 亚基与mRNA的结合Prok.的三种起始因子IF1 IF2 IF3，IF1加强IF2、IF3的酶活，IF2促使 fMet-tRNAMETf选择性的结合在30S亚基上，IF3-促使 30S亚基结合于 mRNA 起始部位，阻止30S亚基与50S亚基的结合，或者说促进70S核糖体的解离。IF3赋予30S 亚基与mRNA 结合的能力，30S亚基与 mRNA 的结合，30S 复合物中，起始 codon 正好位于P位点，且只有fMettRNAMetf才能进入(2) 起始 tRNA 的结合IF2fMet-RNAf和30S-IF3-mRNA在GTP的作用下结合到一起。（3） 70S 起始复合物的形成上述复合物与50S亚基的结合导致IF3游离，50S亚基的结合激活IF2 的GTP酶活性，水解GTP并解离下来（IF1），70S 起始复合物形成，当合成到1530个氨基酸时 Met的甲酰基的除去。32. Euk. 与Prok.蛋白质制合成起始机制的差异机制与Prok.基本相同，差异主要是所涉及的因素本身的差异所导致a、 核糖体较大 b、 mRNA 是单顺反子 c、 其mRNA 具有m7GpppNp帽子结构，从而导致起始时识别信号的差异 d、 Met-tRNAMet不甲酰化 e、 有较多的起始因子 起始机制 密码子与反密码子的配对 起始AUG上下文结构特点的作用 Euk 蛋白质合成起始中的重要参与者： MettRNAi、核糖体、AUG上下文特点eIF2作用、eIF-4F33. 肽链延伸的简单过程Prok肽链的延伸以氨酰tRNA 进入70S 起始复合物的A位为标志（第一个进位过程） 1、 进位 （1）三元复合物生成 EFTu和 GTP生成EFTuGTP再与氨酰基-tRNA生成三元复合物，（2） 三元复合物进入A位 要求P位点被起始 氨酰tRNA 或肽酰tRNA占据，同时EF-Tu催化GTP水解，释放 EFTuGDP。（3）Ts循环 （TuTs 循环） EFTuGDP 不能有效地结合氨酰基tRNA， EFTs 能够使 EFTuGDP转变为 EFTuGTP，实现TuTs 循环。2、 肽键生成（转肽反应）把两个氨酰tRNA 定位于调准的位置，将处于P位的甲酰甲硫氨酰基或肽酰基转移到A位的氨酰基tRNA 的氨基上形成肽键，肽链延伸一个AA。3、 移位肽键生成后，核糖体沿mRNA 向前移动一个密码子的距离，需要GTP 和 延伸因子 EFG。EFG 和 GTP 结合，核糖体中具有GTP酶活性的蛋白GTP水解，A位生成的肽基转移到P位，P 位空载的 tRNA进入E位，此过程 mRNA 移动了一个密码子。4、 两类延伸因子的交替作用使肽键生成 和移位有条不紊的进行34. 多肽链合成的终止密码子在原核、真核以及线粒体中有何不同原核生物与真核生物的终止密码子没什么区别均为UAA UAG UGA，而线粒体的终止密码子有四个：UAA UAG AGA AGG35. 何为副密码子？tRNA 对氨基酸准确负载的机制副密码子是tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码。tRNA中的特定序列与AARS 的tRNA binding site的特异基团间的分子契合。36. 什么是选择性剪接？有几种方式？有些基因产生的mRNA前体可按不同的方式剪接，产生出两种或更多种mRNA。a、不同的加尾位点（免疫球蛋白b、不同的拼接位点SV40的T（100KD）和t抗原（18KD）的产生等c、结合前两种机制的方式d、可能还存在不同启动子处转录的机制37. 什么是魔斑,它是如何产生的,大肠杆菌处于与AA饥饿时，在体内出现了两种异常的核苷酸，在薄层层析图谱上的迁移率与常见的核苷酸不同，称之为魔斑。分别为魔斑即ppGpp 和魔斑pppGpp，人们通过遗传学方法分离到不表现严谨反应的突变体，即所谓的松弛性突变体，各种松弛突变位点分布在几个不同的基因中，其中大部分分布在relA基因中，relA基因编码一种蛋白质即严谨因子，在正常情况下，relA基因表达很少，当AA饥饿时，relA基因的表达反而增加，细胞缺少一种氨基酸或引起一种氨酰基tRNA合成酶失活的突变都能导致严谨反应 ，当细胞中空载的tRNA进入A位时后，肽键无法形成而GTP的消耗仍在继续，此时的空转反应就会产生ppGpp 和pppGpp，即魔斑。38. 什么是弱化子,其调节机制如何弱化子：Trp Operon中trpE前的一段非结构基因的对应序列（123150）， 其中包括不依赖因子的终止子，由于翻译的作用使转录终止，这段序列称为弱化子。Prok.无核膜，转录和翻译偶联。（1）细胞缺少trp，Trp-tRNATrp水平低，核糖体停顿在两个邻近的Trp密码子处，此时核糖体占据序列1，此时序列4还没转录出来，序列2和3有机会配对，RNApol可通过弱化子。(2) 当细胞有Trp时,Trp-tRNATrp水平很高,核糖体顺利地翻译出前导肽而在终止密码子处(+70,UGA位于序列1和2之间)解离,此时,核糖体占据了序列1和部分序列2,使序列2不能有效地和序列3配对,因而序列3和4产生终止子发夹结构,转录终止。实现弱化子对转录的调控关键是时间和空间上的巧妙安排空间上：两个Trp的codon位置至关重要时间上：核糖体停顿在两个Trp codon上时，序列4还没转录出来这种巧妙安排的一个原因就是RNApol在转录完+90序列处时产生一次延宕给与核糖体以追赶的机会。39. 何为反义RNA，其调节翻译的机制是什么,并就其中一例说明其调节过程反义RNA：又称干扰 mRNA 的互补 RNA，简称 micRNA指与靶 mRNA具有互补序列的调控RNA，通过互补的RNA序列与特定靶 mRNA结合，起负调控作用，属于核酸与核酸的相互作用。反义RNA的结合位点：mRNA的SD序列、起始密码子、氨基酸N端的部分密码子结合，通过与这些位点的结合抑制mRNA的翻译。例如：1985 Hoopes等人发现的噬菌体 C抑制晚期基因的转录就是通过micRNA起作用。Q基因有一个依赖于C的启动子PaQ（抗Q），其转录方向与Q基因相反，即转录产物RNA与Q基因的5端的一半完全互补，从而抑制Q基因的翻译，抑制晚期基因的表达40. 真核生物在DNA水平的调控方式有几种,各举一例说明1、 基因拷贝数的改变a) 基因的丢失 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某些低等Euk.：原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物体细胞内丢失整条或部分染色体将来分化产生生殖细胞的细胞内也产生丢失。蛔虫胚胎发育过程中有27%DNA的丢失。b) 基因的扩增 (特定基因在特定阶段的选择性扩增) 在没有发生细胞分裂情况下，细胞内某些特定基因的拷贝数专一性大量增加的现象。细胞短期内为满足某种需要而产生足够的基因产物的一种调控手段（外界因素），如非洲爪蟾体细胞rDNA约 500copies，而卵母细胞约200万copies（4000倍）。2、 转录区染色质结构的变化对基因表达的控制如chromatin 状况与基因表达相关，常染色体基因开启，异染色体基因关闭3、 m5C对基因表达的调控，m5C是真核生物 DNA中的主要修饰成分不同细胞间m5C 相差甚大胚胎细胞与特化体细胞相差106，m5C对基因转录的抑制，降低转录因子与DNA的结合，m5C 在大沟内 影响与T.F.间氢键的形成，大沟内m5C 导致空间的拥挤,破坏构象的平衡，使B-DNA Z-DNA T.F.结合空间的改变。41. 以真核生物转录为例，说明什么是顺式元件和反式作用因子；顺式作用元件（cis-acting element）:能够影响同一条或相连DNA序列活性的特定DNA片段。例如，启动子反式作用因子（trans-acting factor）:一种基因的蛋白质产物，能够影响位于基因组另一条染色体上的（或基因组别处的）另一个基因的表达活性。例如，RNA polymerase42. 何为正负调控系统，乳糖操纵元的正负调控机制正调控系统: 没有调节蛋白存在时，结构基因是关闭的，而加入有活性的调节蛋白后,结构基因的表达活性被开启。负控制系统: 没有调节蛋白存在时，结构基因是开启的，加入这种有活性的调节蛋白后，结构基因表达活性被关闭。负调控1、 细胞内无诱导物时,呈阻遏状态阻遏蛋白和操作子的结合,影响了RNApol在-10序列上 形成开放型的启动子复合物2、 细胞内有诱导物时, 呈诱导状态诱导物与阻遏蛋白迅速结合而改变其构象从O上解离RNApol正调控当葡萄糖存在时，没有c AMP的产生，在启动子上游的CAP位点就不会有c AMP的结合，基因转录无法激活。当葡萄糖缺少或不存在时，细胞会产生较多的c AMP，c AMP与CAP位点结合，启动子的进入位点才可与RNApol结合。当葡萄糖与乳糖同时存在时只有葡萄糖可以被利用。43. 增强子结构、作用特点增强子又称远上游序列，在100以上，特点如下：1 对依赖于TATA框的转录的增强效应要高于不依赖的情况。2 距离效应：离72bp越近的容易转录。3 极性效应：转录方向离开72bp的起始序列优先转录。4 细胞类型的选择：不同的类型作用有差异。表明其作用具有细胞或组织特异性。44. 何为信号肽，信号识别颗粒（SRP）如何起作用？信号肽（N端信号序列）:分泌蛋白的N端1530个AA的前导序列为越膜信号。SRP真核生物中蛋白质的越膜中起主要的作用。越膜机制：a、S.S.在信号识别颗粒（signal recognition particle SRP ）的帮助下插入到粗面内质网中。肽链约70个AA时与核糖体结合使肽链的延伸暂时受阻。b、结合核糖体的SRP遇到内质网上的受体时不再阻止核糖体翻译（SSR 信号序列受体）。c、内质网上的S.S.受体和核糖体受体作用使新生肽进入易位通道，随之S.S.被切除。SRP的负调控作用：分泌蛋白往往是降解酶类。45. 何为RNA的编辑,产生过程,意义RNA的编辑：mRNA在转