分子课后习题答案.doc

参考答案绪 论1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？提示：分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴的学科，是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平阐述蛋白质与核酸、蛋白与蛋白之间相互作用的关系及其基因表达调控机理的学科。2. 分子生物学发展前景如何？提示：分子生物学是当前生命科学中发展最快并正与其他学科广泛交叉、渗透的重要前沿领域。分子生物学是一个非常年轻的学科，但是有丰富的历史，并且以惊人的速度发展。分子生物学的发展速度和其强有力的技术使很多学者认为它是一场革命。今后几十年药物和农业的发展很大程度上依赖于分子生物学家对基因的操纵，这场革命将涉及到每个人的生活。所以我们正在从事一项尖端的有重要意义的研究。哈佛大学的F.H.Westheimer教授说到：“后四十年的知识革命可能发生在生物学领域，今天如果有人对分子生物学一无所知，简直令人无法想象。” 3、 谈一谈你对人类基因组计划完成的社会意义和科学意义的认识？提示：人类基因组计划在科学上的目的，是测定组成人类基因组的30亿个核苷酸的序列。从而奠定阐明人类所有基因的结构与功能，解读人类的遗传信息，揭开人类奥秘的基础。由于生命物质的一致性与生物进化的连续性，这就意味着揭开生命最终奥秘的关键，也就是人类基因组计划的所有理论、策略与技术，是在研究人类这一最为高级、最为复杂的生物系统中形成的。规模化就是随着人类基因组计划的启动而诞生，随着人类基因组计划的进展成功而发展的“基因组学”。生物学家第一次从整个基因组的规模去认识、去研究，而不是大家分头一个一个去发现，基因研究将是基因组学区别于基因组(genetics)与所有涉及基因的学科的主要地方。基因组规模也改变了经典的实验室规模，改变了原有的实验方式，这也许是“国际人类基因组计划”只有6个正式成员国与16个中心的原因之一。 生物的序列化即生命科学以序列为基础。这是新时代的生命科学区别于以前的生物学的最主要的特点。随着人类基因组序列图的最终完成，SNP(单核苷酸多态性，即序列差异)的发现以及比较基因组学古代DNA、“食物基因组计划”、“病原与环境基因组计划”(主要是致命致病学)以及与之有关的人类易感性有关序列的推进，有科学、经济、医学意义的主要物种的基因组序列图都将问世。我们从序列中得到的信息，已经比到现在为止的所有生物研究积累的信息还要多。生物学第一次成为以数据(具体的序列数据)为根据与导向，而不是再以假说与概念为导向的科学。即使进化这一生命最实质的特征以及进化的研究，都把因多种模式及其他生物的基因组序列为基础。古代DNA的研究，也不再是因时间与过去了的环境而惟一不能在实验室重复的进化研究，从而揭示生命进化的奥秘与古今生物的联系。这就帮助人们更好地认识人类在生物世界中的关系。染色体与DNA名词解释半保留复制(简称复制)（semiconservative replication)：亲代双链DNA以每条链为模板，按碱基配对原则各合成一条互补链，这样一条亲代DNA双螺旋，形成两条完全相同的子代DNA螺旋，子代DNA分子中都有一条合成的“新”链和一条来自亲代的旧链，称为半保留复制。2、解旋酶(helicase)：是一类通过水解ATP提供能量，使DNA双螺旋两条链分开的酶，每解开一对碱基，水解2分子ATP。3、单链DNA结合蛋白(single-strand binding protein ,SSB)：是一类特异性和单链区DNA结合的蛋白质。它的功能在于稳定DNA解开的单链，阻止复性和保护单链部分不被核酸酶降解。4、DNA聚合酶(DNA polymerase)：指以脱氧核苷三磷酸为底物，按5 3方向合成DNA的一类酶，反应条件：4种脱氧核苷三磷酸、Mg+、模板、引物。DNA聚合酶是多功能酶，除具有聚合作用外，还具有其它功能，不同DNA聚合酶所具有的功能不同。5、DNA连接酶(DNA ligase)：是专门催化双链DNA中缺口共价连接的酶，不能催化两条游离的单链DNA链间形成磷酸二酯键。反应需要能量。6、复制叉(replication fork)：复制中的DNA分子，末复制的部分是亲代双螺旋，而复制好的部分是分开的，由两个子代双螺旋组成，复制正在进行的部分呈丫状叫做复制叉。7、前导链(1eading strand)：在DNA复制过程中，以亲代链(3 5为模板时，子代链的合成 (5 3)是连续的这条能连续合成的链称前导链。 8、冈崎片段(Okazaki fragment)：在DNA复制过程中，以亲代链(5 3)为模板时，子代链的合成不能以3 5方向进行，而是按5 3方向合成出许多小片段，因为是冈崎等人研究发现，因此称冈崎片段。由许多冈崎片段连接而成的子代链称为后随链。9、后随链(1agging strand)：由许多冈崎片段连接而成的子代链称为后随链。10、逆转录(reverse transcription)：以RNA为模板合成DNA的过程。11、突变(mutation)：基因组DNA顺序上的任何一种改变都叫做突变。分点突变和结构畸变。12、光裂合酶修复(又称光复活)(photoreactivation)：可见光将光裂合酶激活，它分解DNA上由紫外线照射而形成的嘧啶二聚体，使它们恢复成两个单独的嘧啶碱。13、切除修复(excision repair)：在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除，以互补链为模板，合成出空缺的部分，使DNA恢复正常结构的过程。14、重组修复(recombination repair)：DNA在有损伤的情况下也可以复制，复制时子代链跃过损伤部位并留下缺口，通过分子间重组，从完整的另一条母链上将相应的核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再合成的多核苷酸的序列补上母链的空缺，此过程称重组修复。15、诱导修复和应急反应(induction repair and SOS response)(SOS修复)：由于DNA受到损伤或复制系统受到抑制所诱导引起的一系列复杂的应急效应，称为应急反应。 SOS反应主要包括两个方面：DNA损伤修复(SOS修复或称诱导修复)和诱变效应。SOS修复是一种易出差错的修复过程，虽能修复DNA的损伤而避免死亡。但却带来高的变异率。问答题试述Meselson和Stahl关于DNA半保留复制的证明实验。提示：将Ecoli放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中连续培养十几代，使所有DNA分子标记上15N；将15N标记的Ecoli再放入普通的14N培养基中培养，在细胞生长一代、二代 、 、n代的时间间隔内采样；采用氯化铯密度梯度离心分离DNA，并用紫外照相技术检测DNA所在位置；结果如下：其结果确切地证明DNA以半保留方式复制。描述大肠杆菌DNA聚合酶I在DNA生物合成过程中的作用。提示：Ecoli DNA聚合酶I是多功能酶，具有：DNA聚合酶活性，能按模板要求，以5 3方向合成DNA，在DNA复制中，常用以填补引物切除后留下的空隙；53外切酶活性，DNA复制后期，用于切除RNA引物；35外切酶活性，用以校对复制的正确性，当出现错配碱基时，切除错配碱基直到正确配对为止；DNA聚合酶I不是DNA复制和校正中的主要聚合酶，它的功能主要是修复。试述DNA复制过程，总结DNA复制的基本规律。提示：以Ecoli为例，DNA复制过程分三个阶段；起始：从DNA上控制复制起始的序列即起始点开始复制，形成复制叉，复制方向多为双向，也可以是单向，若以双向进行复制，两个方向的复制速度不一定相同。由于DNA聚合酶不能从无到有合成新链，所以DNA复制需要有含3-OH的引物，引物由含有引物酶的引发体合成一段含3一10个核苷酸的RNA片段；延长：DNA复制时，分别以两条亲代DNA链为模板，当复制叉沿DNA移动时，以亲代35链为模板时，子链的合成方向是53，可连续进行，以亲代53链为模板时，子链不能以35方向合成，而是先合成出许多53方向的冈崎片段，然后连接起来形成一条子链；终止：当一个冈崎片段的3-OH与前一个冈崎片段的5-磷酸接近时，复制停止，由DNA聚合酶I切除引物，填补空隙，连接酶连接相邻的DNA片段。 DNA复制时，由DNA解旋酶(又称解链酶)通过水解ATP获得能量来解开DNA双链，并沿复制叉方向移动，所产生的单链很快被单链结合蛋白所覆盖，防止DNA的变性并保护其单链不被降解，复制叉前进过程中，双螺旋产生的应力在拓扑异构酶的作用下得到调整。 DNA复制基本规律：复制过程为半保留方式；原核生物单点起始，真核生物多点起始，复制方向多为双向，也有单向；复制方式呈多样性，(直线型、Q型、滚动环型等)；新链合成需要引物，引物RNA长度般为几个10个核苷酸，新链合成方向5 3，与模板链反向，碱基互补；复制为半不连续的，以解决复制过程中，两条不同极性的链同时延伸问题，即条链可按5 3方向连续合成称为前导链，另一条链先按5 3方向合成许多不连续的冈崎片段(原核生物一般长1000-2000个核苷酸，真核生物一般长100-200个核苷酸)，再通过连接酶连接成完整链，称后随链，且前导链与后随链合成速度不完全致，前者快，后者慢；复制终止时，需切除前导链、冈崎片段的全部引物，填补空缺，连接成完整DNA链；修复和校正DNA复制过程出现的损伤和错误，以确保DNA复制的精确性。DNA的损伤原因是什么?提示：自身复制过程中发生的错误：外界环境的影响，如物理因素(紫外线、X一射线辐射等)，化学因素(各种诱变剂、抗菌素等)。造成嘧啶碱基形成聚合体，发生碱基错配、缺失和插入。试列表比较常染色质DNA与端粒DNA的复制。常染色质DNA复制与端粒DNA复制的比较表：常染色质DNA复制端粒DNA复制酶DNA 聚合酶等一些复制必须酶端粒酶（逆转录酶）模板常染色质DNARNA时间最先最后生物学功能确保遗传信息传代完成线性染色体末端复制，防止遗传信息的丢失第三章一、1.前体分子；加工；内含子；外显子；5； 3； CCA； 内含子； 外显子；自动催化;2.内切核酸酶；RNA；tRNA；5端；前体RNA;3.真核生物中的5SrRNA； 原核生物中的mRNA；4.核心启动子；上游启动子元件；5.m7GpppNmNm； PolyA;6. 自体催化，异体催化;二、选择性剪接（也叫可变剪接）：从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程，而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性，或者，在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致不同的表型。增强子：DNA上能使和它连锁的基因转录频率明显增加的序列。转录单位：DNA链上从启动子直到终止子为止的长度称为一个转录单位。一个转录单位可以包括一个基因，也可以包括几个基因。Pribnow区:原核生物转录起始区10bp附近的一组5TATAT序列，是启动子的一部分，由Pribnow首先发现的。RNA 的编辑：某些RNA，特别是mRNA前体中插入、删除或取代一些核苷酸，导致DNA编码的遗传信息发生改变。小分子RNA：是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spilceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。现在发现有五种snRNA，其长度在哺乳动物中约为100-215个核苷酸。snRNA一直存在于细胞核中，与40种左右的核内蛋白质共同组成RNA剪接体，在RNA转录后加工中起重要作用。内含子：是基因内的非编码序列，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。核心酶：通常由5个亚基组成；，和两个亚基，可写作2。含有5个亚基的酶叫全酶2,失去亚基的叫核心酶（2）。剪接体：由snRNA和蛋白质组成的核糖核酸蛋白(核蛋白)复合物。其功能是结合内含子两端的边界序列,协助RNA的剪接加工。核酶:具有催化功能(酶的作用)的RNA分子。核酶能起作用的结构,至少含有3个茎(RNA分子内配对形成的局部双链),1至3个环(RNA分子局部双链鼓出的单链)和至少有13个一致性的碱基位点。三、1. I型内含子、II型内含子、RnaseP、锤头型核酶2.mRNA直接负责蛋白质的产生，翻译完成后即可降解，由于功能的差异，稳定性也不同，在不同的组织中半衰期也会有差别。rRNA参与核糖体的组装，而核糖体是一个相对稳定的结构，因此rRNA比较稳定；tRNA参与翻译过程，主要功能是携带氨基酸到达核糖体，在完成一次携带功能后不可能降解而需要继续下一轮的氨基酸的转运工作。tRNA和rRNA分子的大多数碱基形成了分子内碱基配对，而mRNA较少分子内碱基配对，mRNA的核苷酸长度远远大于tRNA和rRNA。3（1）四种方式：拼接产物缺失一个或几个外显子；拼接产物保留一个或几个内含子作为外显子的编码序列；外显子中存在5剪接位点或3剪接位点，从而部分缺失该外显子；内含子中存在5剪接位点或3剪接位点，从而部分内含子变为编码序列（2）选择性剪切是基因工程的基础方法，应用的是限制性内切酶，因为酶具有专业性，可以在一条DNA或RNA母链中根据人类意愿剪取一段目的基因，该过程既为选择性剪切。mRNA既信使RNA，发生在翻译阶段，基因工程中通过剪切特定的DNA片段导入载体中再导入受体，再通过细胞培养技术，得到有特定性状个体。4.真核生物mRNA有5端帽子结构（m7G）和3端的Poly(A)尾巴真核细胞的前mRNA有许多内含子(会被加工剪接为成熟的mRNA翻译真核细胞的mRNA多是单顺反子，即一条mRNA编码一条多肽5.其前体是核内不均一RNA (hnRNA)。hnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉。hnRNA加工过程包括：（1）剪接；转录合成的hnRNA需经过剪接、切掉内含子部分，然后再将外显子部分拼接起来。该过程有多种酶活性物质(包括snRNA)参与。（2）5末端加帽；m7Gpp-pmnNp，称为帽。在细胞核内进行的，从真核生物帽子结构形成的复杂可以看出，生物进化程度越高，其帽子结构越复杂。5端帽子结构的重要性在于它是mRNA 做为翻译起始的必要的结构，对核糖体对mRNA的识别提供了信号，还可能增加mRNA的稳定性，保护mRNA 免遭5外切核酸酶的攻击。（3）3末端加尾mRNA前体分子的3末端有一段保守序列，由特异的核酸内切酶切去多余的核苷酸，然后在多聚A聚合酶的催化下，由ATP聚合生成多聚A尾。polyA可能与mRNA从细胞核转送到细胞质有关，对真核mRNA的翻译效率有促进作用，并能稳定mRNA结构，保持一定的生物半衰期。（4）碱基修饰mRNA分子中有少量稀有碱基(如甲基化碱基)是在转录后经化学修饰(如甲基化)而形成的。6. 一般原核生物启动子主要由4个部分组成：35序列、10序列、转录起点、35序列和10序列间的距离。35序列为RNA聚合酶因子的识别位点。10序列为RNA聚合酶牢固结合位置并在此解链，形成开放起始复合物。真核生物有3种转录方式：（1）RNA聚合酶的启动子，主要由两部分组成：核心启动子足以使转录起始，上游调控元件可以大大的提高核心启动子的转录起始频率。（2）RNA聚合酶的启动子，主要负责蛋白质基因和部分核小RNA的转录。由转录起始位点、TATA box和CAAT box以及上游启动子成分，如增强子、沉默子等组成。（3）RNA聚合酶基因的产物是tRNA，5SrRNA,U6RNA等，又可分3类：位于基因内部，没有TATA盒框，由内部转录控制区组成，如5SrRNA基因；位于基因上游，有两个基本成分近端顺序元件和TATA盒；混合启动子，既含有如5SrRNA基因的内控区，又有如U6RNA基因的上游启动子。7.同：都以DNA为模板，都以核苷酸为原料，都是从53方向合成，都遵循碱基互补配对原则，产物都是多聚核苷酸异：复制所需的底物为脱氧核苷三磷酸，转录的底物为核苷三磷酸；复制中AT配对，转录中是AU配对；RNA聚合酶与DNA聚合酶不同；复制要引物，转录不要；复制得到与模板链互补的DNA链，转录得到的是与模板互补的RNA链；转录过程中，只有一条。8.、逆转录酶是一类存在于RNA病毒中具有RNADNA逆转录活性的特殊蛋白质。由它催化转录合成的DNA称为互补DNA(cDNA)。 、通常情况下，细胞内的转录是由DNA到RNA的，所得RNA为信使RNA（mRNA）供蛋白质合成作模板用。而在部分RNA病毒中，要实现自身的扩增，必须具有DNA，因此先由RNA逆转录合成cDNA再由cDNA转录出RNA。 逆转录酶可用于RT-PCR，将RNA转变为DNA后扩增，以获得RNA的序列。 、逆转录酶是多功能酶,具有RNA酶,连接酶,聚合酶活性.9.RNA拼接的类型：类型自我剪接。特点是只要1价、2价阳离子和鸟苷存在即可自行发生，无需提供能量和酶的催化。类型自我剪接。特点是能自我剪接，但不需要鸟苷。核mRNA拼接体的拼接。特点是由内含子自我催化完成。核tRNA的酶促拼接。特点是需要内切酶和连接酶等，需要消耗能量。10.DNA复制时，后随链的合成需要连接酶将一个冈崎片段的5端与另一冈崎片段的3端 连接起来，而RNA的合成是从转录起点开始沿53一直合成的，因此不需要DNA连接酶。11.提供转录终止信号的一段DNA序列，叫终止子。协助RNA聚合酶识别终止子的蛋白质辅助因子，叫终止因子。Rho结合在新合成的RNA链上，借助消解NTP所获得能量沿RNA链移动。RNA酶遇到终止子发生暂停，使Rho得以追上酶，并与之相互作用，造成释放RNA。12. RNA聚合酶催化产生前体rRNA的合成；RNA聚合酶转录产物是45SrRNA，经过剪接修饰生产除5SrRNA外的各种rRNA。真核生物的rRNA基因是一类中度重复的基因，拷贝数都在数百个至数万个，人类rRNA基因约为300个拷贝。RNA聚合酶催化前体mRNA的合成。RNA聚合酶催化产生前体tRNA，经过加工后成为成熟tRNA。13列举一个已知的DNA序列编码一种以上蛋白质的三种方法。 答案： 给定的一段DNA序列可以以下述方式编码两种或两种以上的蛋白质： (1)可读框中在核糖体结合位点之后含有多重起始位点； (2)以一两个碱基的移码方式出现重叠的可读框； (3)不同的剪接方式，例如，选择不同的外显子组合成不同的mRNA。14. mRNA只占总RNA的3一5，这主要是有以下两个原因：由于需要大量的核 糖体和稳定的tRNA群，因此mRNA合成量比其他RNA的量要少；由于对内切酶与外切核酸酶敏感，mRNA容易自发地降解，所以在原核细胞中mRNA的半衰期只有2一15分钟，真核细胞中也只有424小时。15. 此序列太长不可能是tRNA。如果它是rRNA，应该含有许多特殊元件，如：假 尿嘧啶和5甲基胞嘧啶；同时应具有可以形成发夹环的反向重复序列。如果是mRNA则应有AUG起始密码子、一段相应的氨基酸密码子和一个相应的终止密码子构成的可读框。第四章.一、 名词解释1、 翻译：指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程2、 遗传密码：指信使RNA（mRNA）分子上从5端到3端方向，由起始密码子AUG开始，每三个核苷酸组成的三联体。它决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号3、 开放阅读框：mRNA上由起始密码子开始，到终止密码子结束的氨基酸序列被称为一个开放阅读框4、 遗传密码的简并性：由一种以上的密码子编码同一个氨基酸的现象5、 同义密码子：编码相同氨基酸的几个不同的密码子6、 起始密码子：指导蛋白质合成起始位点的密码子，最常见的起始密码是AUG7、 终止密码子：任何tRNA分子都不能正常识别的，但可被特殊的蛋白结合并引起新合成的肽链从翻译机器上释放的密码子。存在三个终止密码子：UAG UAA UGA8、 摆动学说：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，因而使某些tRNA可以识别一个以上的密码子9、 同工tRNA：结合相同氨基酸的不同tRNA10、 校正tRNA：通过反密码子区的改变将正确的氨基酸携带到肽链上，抵消突变效应，合成正常的蛋白质11、 无义突变：是编码某一氨基酸地三联体密码经碱基替换后,变成不编码任何氨基酸地终止密码UAA、UAG或UGA，使合成提前终止，形成一条不完整的多肽链12、 中性突变：基因中一对碱基对发生改变，引起mRNA上密码子的改变，但多肽链中相应位点发生的取代并不影响蛋白质的功能13、 移码突变：在正常地DNA分子中,碱基缺失或增加非3地倍数,造成这位置之后的一系列编码发生移位错误的改变，产生无功能的蛋白质，这种现象称移码突变14、 错义突变：是编码某种氨基酸地密码子经碱基替换以后,变成编码另一种氨基酸地密码子,从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变15、 回复突变：突变体(mutant)经过第二次突变又完全地或部份地恢复为原来的基因型和表现型16、 起始因子：参与蛋白质合成起始阶段的特异性蛋白质，原核起始因子有3种（IF1、IF2、IF3），真核起始因子有多种17、 释放因子：识别终止密码子引起完整的肽链和核糖体从mRNA上释放的蛋白质18、 信号肽：引导蛋白质跨膜进入内质网的信号，通常指被运入内质网内腔的蛋白质的氨基末端的一段序列19、 信号序列：在起始密码后面的一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域20、 分子伴侣：一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份21、 SD序列：在原核生物mRNA 起始密码子AUG上游10个碱基左右处，有一段富含嘌呤的碱基序列，能与核糖体16SrRNA3端识别，帮助从起始AUG处开始翻译22、 泛素：是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解二、 简答题1、 mRNA传达DNA上的遗传信息，作为蛋白质合成的模板，占总RNA的1%5%。其功能，一是把DNA上的信息准确无误的转录下来，另一是负责将它携带的遗传信息在多糖体上翻译成蛋白质tRNA在蛋白质合成过程中，将特定的氨基酸搬运到核糖体上，并根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结成多肽链rRNA与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体，构成蛋白质合成的场所2、连续性 mRNA的读码方向从5端至3端方向，两个密码子之间无任何核苷酸隔开。mRNA链上碱基的插入、缺失和重叠，均造成移码突变。简并性 指一个氨基酸具有两个或两个以上的密码子。密码子的第三位碱基改变往往不影响氨基酸翻译。摆动性 mRNA上的密码子与转移RNA上的反密码子配对辨认时，大多数情况遵守碱基互补配对原则，但也可出现不严格配对，尤其是密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补，这种现象称为摆动配对。通用性 蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。3、tRNA的二级结构呈三叶草形，包括受体臂、T C臂、反密码子臂和D臂受体臂主要由练两端序列碱基配对形成，是一段含有3末端的螺旋区，且3-末端都是C-C-A-OH序列，可与氨基酸连接 反密码子臂顶端含有由三个碱基组成的反密码子，称为反密码环；反密码子可识别mRNA分子上的密码子，在蛋白质生物合成中起重要的翻译作用 TC环上含有胸苷（T）、假尿苷（）、胞苷（C），可能与结合核糖体有关 D环含有5，6二氢尿嘧啶，称为二氢尿嘧啶环（DHU环） tRNA的三级结构成倒“L”型，这种结构靠氢键来维持4、总沉降系数大亚基小亚基沉降系数RNA蛋白质种类沉降系数RNA蛋白质种类原核生物70S50S23S、5S36种30S16S49种真核生物80S60S28S、5.8S、5S21种40S18S33种1、 SD序列：在原核生物mRNA 起始密码子AUG上游10个碱基左右处，有一段富含嘌呤的碱基序列，能与核糖体16SrRNA3端识别，帮助从起始AUG处开始翻译。这段序列就称之SD序列。2、 真核生物mRNA是在细胞核内合成的，而翻译是在细胞质中进行的，因此mRNA只有被运送到细胞质部分才能翻译生成蛋白质。真核生物中的mRNA开始合成时，是不成熟的hnRNA，需要通过一系列加工过程才能成为成熟的mRNA。这些过程包括，内含子的剪接、5端加帽子结构，3端加尾等。由于RNA转录后需要一系列的加工过程，因此，转录与翻译无法偶联。3、 氨酰tRNA合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶，由它决定氨基酸能否与对应的tRNA结合，既能识别tRNA，又能识别氨基酸，对两者都具有高度的专一性。催化反应为：AA+tRNA+ATPAAtRNA+AMP+PPi蛋白质合成的真实性主要决定于tRNA能否把正确的氨基酸放到新生多肽链的正确位置上，而这一步主要决定于AAtRNA合成酶是否能使氨基酸与对应的tRNA结合。4、 蛋白质的生物合成包括翻译起始、延伸、终止起始阶段：30S起动复合物的形成。在IF促进下，30S小亚基与mRNA的起动部位（即SD序列），起动tRNA（tRNAfmet），和GTP结合，形成复合体。70S起动前复合体的形成。IF3从30S起动复合体上脱落，50S大亚基与复合体结合，形成70S起动前复合体。70S起动复合体的形成。GTP被水解，IF1和IF2从复合物上脱落。 肽链延长阶段：进位：与mRNA下一个密码相对应的氨基酰tRNA进入核蛋白体的受位。此步骤需GTP，Mg2+，和EF参与。成肽：在转肽酶的催化下，将给位上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到受位上的氨基酰tRNA上，与其-氨基缩合形成肽键。给位上已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白上脱落。移位：核蛋白体向mRNA的3- 端滑动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNA从受体移到给位。此步骤需EF（EFG）、GTP和Mg2+参与。 此时，核蛋白体的受位留空，与下一个密码相对应的氨基酰tRNA即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。 肽链终止阶段：核蛋白体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入受位。识别：RF识别终止密码，进入核蛋白体的受位。水解：RF使转肽酶变为水解酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放。解离：通过水解GTP，使核蛋白体与mRNA分离，tRNA、RF脱落，核蛋白体解离为大、小亚基。5、 （1）原核生物和真核生物翻译起始所需的起始因子不同，原核翻译起始因子为IF1、IF2、IF3，而真核生物的起始因子为eIF，并有多种 （2）mRNA模板不同，真核生物分子5端有帽子结构，3端有poly(A)结构，原核生物则无 （3）真核生物40s起始复合物形成过程有帽子结合蛋白参与，而原核生物30s起始复合物形成不需要帽子蛋白（4）核糖体不一样，原核生物翻译起始中是30s小亚基而真核生物中为40s小亚基。（5）真核生物起始复合物形成中需要MettRNAMet，而原核生物需要的是fMettRNAMet10、tRNA在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个三联体密码子翻译成氨基酸提供了接合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体，所以，它又被称为第二遗传密码。种类：(1)起始tRNA和延伸tRNA：能特异识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA（原核为fMettRNAMet，真核为MettRNAMet），其它tRNA统称为延伸tRNA。 （2）同工tRNA：由于密码子具有简并性，我们将几个代表相同氨基酸的tRNA称为同工tRNA。在一个同工tRNA组中，所有tRNA均专一于相同的氨酰tRNA合成酶。同工tRNA有不同的反密码子识别该氨基酸的各种同义密码，又有某种结构上的共同性，内被AAtRNA合成酶识别，一级结构无法解释。有证据说明tRNA的二级和三级结构对它的专一性起着重要的作用。 （3）校正tRNA：在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某种氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA）蛋白质合成提前终止无义突变，而无义突变的校正tRNA可以通过改变反密码子区校正无义突变。错义突变是由于结构基因中某种核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码。错义突变的校正tRNA通过反密码子的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。11、（1）原核生物和真核生物的核糖体不同，原核生物为70S型，而真核生物为80S型。 （2）模板不同：原核生物的mRNA为多顺反子，而真核生物mRNA为单顺反子 （3）起始氨酰tRNA不同，原核为fMettRNAMet，真核为MettRNAMet（4）原核生物mRNA上有能与16SrRNA配对的SD序列，而真核生物没有这样的序列 （5）原核生物起始复合物的形成过程中，30S小亚基先与翻译起始因子IF-1，IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板结合。而在真核生物翻译起始过程中，GTP首先与eIF-2结合，这一结合就增加了eIF-2与起始tRNA的亲和力，然后三者结合便成为一个三元复合物，三元复合物直接与40S亚基结合，此过程中需要ATP提供能量。 （6）延伸因子不一样，原核生物每次反应需要三个延伸因子，EFTu、EFTs及EFG；真核生物细胞需要EF1及EF2（7）终止因子不同，细菌内部存在三种不同的终止因子，分别是RF1、RF2 和RF3；真核细胞中只有一个终止因子RF12、新生的多肽链是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质 （1）N端fMet或Met的切除：细菌蛋白质氨基端的甲酰基能被脱甲酰化酶水解，不管是原核生物还是真核生物，N端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完成之前就被切除 （2）二硫键的形成：主要是通过多肽链上两个半胱氨酸的氧化作用生成的 （3）特定氨基酸的修饰：包括磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化等 （4）切除新生肽链的中的非功能片段：不少肽类激素和酶的前体都要经过加工才能变为活性分子13、（1）如果某一基因的编码序列中发生了一个碱基的突变，使得编码某一氨基酸的密码子变成另外一个氨基酸的密码子，即发生了错义突变，就会使蛋白产物的序列和结构发生变化。 （2）如果某一基因的编码序列中发生了一个碱基的突变，变成其同义密码子，编码相同的氨基酸，则不影响其蛋白产物的结构和功能 （3）如果某一基因的编码序列中发生了一个碱基的突变，变成终止密码子，即发生无义突变，提前终止蛋白的合成，其产物很可能没有活性 （4）如果某一基因的编码序列中插入或缺失某一碱基，则突变后的序列可读框发生改变，突变位点后的蛋白序列会发生变化，蛋白质失去活性14、（1）肽链合成起始密码子是AUG，从题中可得出，两条链互补链分别为： 、3GCGUCCUAGUCAGCUACAGGACAC5 、5CGCAGGAUCAGUCGAUGUCCUGUG3在中无起始密码子，而中具有起始密码子AUG，因此作为模板链的是与互补的链（2）mRNA的序列为5CGCAGGAUCAGUCGAUGUCCUGUG3第五章名词解释1.分子杂交 （molecular hybridization）：分子杂交确定单链核酸碱基序列的技术。其基本原理是待测单链核酸与已知序列的单链核酸（叫做探针）间通过碱基配对形成可检出的双螺旋片段。这种技术可在DNA与DNA，RNA与RNA，或DNA与RNA之间进行，形成DNA-DNA，RNA-RNA或RNA-DNA等不同类型的杂交分子。2.管家基因（housekeeping gene）：又称持家基因，是指所有细胞中均要表达的一类基因,其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因与核糖体蛋白基因等。3.奢侈基因（luxury gene）：在特别细胞类型中大量(通常)表达并编码特殊功能产物的基因。4.荧光共振能量转移（FRET）：荧光能量共振转移是距离很近的两个荧光分子间产生的一种能量转移现象。当供体荧光分子的发射光谱与受体荧光分子的吸收光谱重叠，并且两个分子的距离在10nm范围以内时，就会发生一种非放射性的能量转移，即FRET现象，使得供体的荧光强度比它单独存在时要低的多（荧光猝灭），而受体发射的荧光却大大增强。5.单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP),主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。它是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%以上。SNP在人类基因组中广泛存在，平均每5001000个碱基对中就有1个，估计其总数可达300万个甚至更多。6. RT-PCR（reverse transcription PCR）：RT-PCR是将RNA的反转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增（PCR）相结合的技术。首先经反转录酶的作用从RNA合成 cDNA，再以cDNA为模板，扩增合成目的片段。RT-PCR技术灵敏而且用途广泛，可用于检测细胞中基因表达水平，细胞中RNA病毒的含量和直接克隆 特定基因的cDNA序列。7.报告基因 (report gene）：报告基因是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因，也就是说，是一个其表达产物非常容易被鉴定的基因。把它的编码序列和基因表达调节序列相融合形成嵌合基因，或与其它目的基因相融合，在调控序列控制下进行表达，从而利用它的表达产物来标定目的基因的表达调控，筛选得到转化体。8.DNA探针（DNA probe）：DNA探针又称为DNA指纹,是已知结构的且含有放射性元素的DNA片断。当这种片断遇到可配对的DNA时便相互结合,而放射性元素的射线可使胶片感光,并留下一道像指纹一样的黑色图案。9.cDNA文库（DNA library）：以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。10.基因芯片 （gene chip）：基因芯片技术是将大量特定的寡核苷酸(cDNA)片段或基因片段作为探针,有规律地排列固定于支持物上(无机或有机支持物),然后与待测的标记样品分子按碱基配对原理进行杂交,通过检测探针分子的杂交信号强度获取样品分子的表达数量和序列信息。11.限制性片段多态性（Restriction Fragment Length Polymorphisms ，RFLP）限制片段长度多态性是指DNA限制性 酶识别序列核苷酸结构发生改变，导致酶切位点产生、消失或移位，酶切所产生的限制性片断 数目及长度发生改变所生呈现的DNA多态现象。12.RNA干扰（RNA interference, RNAi）：RNA干扰是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。RNAi是真核生物中普遍存在的抵抗病毒入侵、抑制转座子活动、调控基因表达的监控机制.13.蛋白质组（Proteomics）：指由一个基因组，或一个细胞、组织表达的所有蛋白质. 蛋白质组学的研究内容主要有两方面，一是结构蛋白质组学，二是功能蛋白质组学。14.分子标记（molecular marker）:广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。蛋白质标记包括种子贮藏蛋白和同工酶（指由一个以上基因位点编码的酶的不同分子形式）及等位酶（指由同一基因位点的不同等位基因编码的酶的不同分子形式）。狭义的分子标记是指能够用来作为指纹鉴定或区分个体特点的DNA片段。15.DNase1足迹试验（DNA footprinting assay）：蛋白质结合在DNA片段上，能保护结合部位不被DNase破坏，DNA分子经酶切作用后遗留下该片段(亦称“足迹”)，进而可以确定它的序列。在电泳凝胶的放射性自显影图片上，相应于蛋白质结合的部位没有放射性标记条带。 16基因工程（gene engineer）：指在体外将核酸分子插入病毒，质粒或其他载体分子中，构成遗传物质的重新组合，使之进入原先没有这类分子的寄生细胞内并进行持续稳定的繁殖和表达的过程。17.载体（vector）：是携带外源DNA进入寄主细胞进行扩增和表达的DNA，它们一般是通过改造质粒，噬菌体或病毒等构建的。18.基因芯片（gene chip）：基因芯片又称为DNA微阵列，以基因序列为分析对象的微阵列是通过缩微技术，根据分子键特异性地相互作用的原理，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统，以实现对细胞，蛋白质，基因及其他生物组分的准确，快速，大信息量的检测。19.DNA文库（DNA library）：将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段，并与合适的载体重组后导入寄主细胞，进行克隆。这些存在于所有重组体内的基因组DNA片段的集合，即基因组文库，它包含了该生物的所有基因。20.扣除杂交（substractive hybridization）：就是用一般细胞的mRNA与特殊细胞的cDNA杂交，先扣除一般共有的cDNA，再将剩下的特异的cDNA进行克隆，用此方法已成功克隆出控制动物发育和组织分化的基因。简答题1.分子克隆技术的步骤。1）目的基因的获得 。2）目的基因与载体分子在体外进行连接反应。3) 将人工重组的DNA分子导入能进行正常复制的寄主细胞，从而得到复制。4) 重组体分子的转化子克隆的选择和筛选。2.PCR 的反应原理和步骤。PCR技术类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成：模板DNA的变性：模板DNA经加热至93左右一定时间后，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TaqDNA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 链互补的半保留复制链重复循环变性-退火-延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。3.实时定量PCR的原理。所谓实时荧光定量PCR技术，是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。4.请简述凝胶阻滞实验的原理。又称DNA迁移率变动试验，是一种体外研究DNA与蛋白质相互作用的特殊的凝胶电泳技术。基本原理为：在凝胶电泳中，由于电场的作用，小分子DNA片段比其结合了蛋白质的DNA片段向阳极移动的速度快，因此，可标记短的双链DNA片段，将其与蛋白质混合，对混合物进行凝胶电泳，若目的DNA与特异性蛋白质结合，其向阳极移动的速度受到阻滞，对凝胶进行放射性自显影，就找到DNA结合蛋白。5.什么是双向电泳？相对于平常的电泳有何优势？双向电泳第一向进行等电聚焦，蛋白质沿pH梯度分离，至各自的等电点；随后，再沿垂直的方向进行分子量的分离.双向电泳能够更精确地分离蛋白质，随着技术的飞速发展，已能分离出10 000个斑点(spot). 当双向电泳斑点的全面分析成为现实的时候，蛋白质组的分析变得可行.6. 请比较几种blotting有何区别。Southern Blotting和Northern Blotting是基于DNA和RNA分子之间碱基互补配对的特异性识别能力，而Western Blotting则基于抗原抗体之间特异的免疫反应。Southern Blotting和Northern Blotting时使用带有标记（如同位素标记或荧光标记）的DNA或RNA探针去识别并结合到待检测核酸上，然后直接显影；而Western Blotting时要先用待检测蛋白的“一抗”结合到待检测蛋白上，再用可识别“一抗”并偶联了某种酶的“二抗去检测”一抗“，最后通过显色反应的信号来显示待检测蛋白的存在与否及量的多少。另外，Southern Blotting和Northern Blotting两者比较容易混淆。这两种技术最关键的区别在于待检测核酸的属性，如果被检测的是DNA，则该技术就是Southern Blotting，其探针可以是DNA也可以是RNA；类似地，如果被检测的是RNA，不管探针是RNA还是DNA，该方法就叫作Northern Blotting。7.什么是原位杂交技术。原位杂交技术的基本原理是利用核酸分子单链之间有互补的碱基序列，将有放射性或非放射性的外源核酸(即探针)与组织、细胞或染色体上待测DNA或RNA互补配对，结合成专一的核酸杂交分子，经一定的检测手段将待测核酸在组织、细胞或染色体上的位置显示出来。为显示特定的核酸序列必须具备3个重要条件：组织、细胞或染色体的固定、具有能与特定片段互补的核苷酸序列(即探针)、有与探针结合的标记物。原位杂交技术因其高度的灵敏性和准确性而日益受到许多科研工作者的欢迎，并广泛应用到基因定位、性别鉴定和基因图谱的构建等研究领域。8.酵母双杂交系统的原理是什么？有何作用？典型的真核生长转录因子， 如GAL4、GCN4、等都含有二个不同的结构域: DNA结合结构域