分子生物学I复习题答案.doc

第一篇绪论名词解释：1、 广义分子生物学：包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命现象和生物规律。 2、 狭义分子生物学：是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平上阐明蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸之间的交互及其基因表达调控机理的学科。 问答题1、 列举510位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。 1962年，Watson（美）和Crick（英）因为在1953年提出DNA反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获诺贝尔生理医学奖 1980年，Sanger和Gilbert（英）设计出一种测定DNA分子内核苷酸序列的方法，而获得诺贝尔化学奖 1983年，McMlintock 由于在50年代提出并发现可移动遗传因子（jumping gene 或 mobile element）而获得诺贝尔生理医学奖 1993年，美国科学家Robert和Sharp因发现断裂基因而获得诺贝尔奖。Mullis由于发明PCR仪而与加拿大学者Smith共享诺贝尔化学奖 1995年，美国人Nusslein-Volhard和美国人Wieshaus由于在20世纪40至70年代先后独立鉴定了控制果蝇体节发育基因而分享诺贝尔生理医学奖 2001年，美国科学家Hartwell、英国科学家Hunt和Nurse对细胞周期调控因子的研究分享诺贝尔生理医学奖2、 一个基因一个酶的说法是否准确,为什么 ？不准确一个基因一个酶假说 onegeneoneenzyme hypothesis 这是一种学说，认为一个基因仅仅参与一个酶的生成，并决定该酶的特异性和影响表型。G.W.Bea-dle和E.L.Tatum在1941年发表了链孢霉中生化反应遗传控制的研究；进而使应用各种生化突变型对基因作用的研究有了发展。Beadle在1945年总结了这些结果，提出了一个基因一个酶的假说。以后发现，不仅链孢霉，而且细菌和酵母菌等各种生物由于生化突变都会引起特定酶的缺损，从而导致了特定的代谢反应阻滞，这进一步证明了这个假说的正确性。但是有些酶是由不同的多肽链特异地聚合起来才会呈现有活性，也有一个基因所决定的同样多肽链是两种或两种以上不同酶的组成成分。此外，有的基因能决定具有两种或两种以上作用的酶，也有几个基因所决定的多肽链通过聚合才能发挥作用。随着酶学、蛋白质化学的进展、遗传学方法的进步，进一步弄清楚了基因与酶的关系是建立在基因与多肽链严密对应的关系基础上的。表示这种对应关系的学说就是一个基因一条多肽链假说。3、 简要回顾人类对基因的研究与认识过程并根据你的见解给基因下一个定义 1909年，丹麦遗传学家W.Johannsen 首先使用基因一词，其概念与孟德尔提出的“遗传因子”完全一致。1926年，Morgan发表基因论指出基因代表一个有机的化学实体，1944年，Avery等证实基因的本质是DNA，是DNA分子上的功能单位。1955年，Benzer提出顺反子、突变子和重组子的概念，认为顺反子是编码一种多肽链的核苷酸序列，是一个功能单位，认为一个顺反子就是一个基因，这个基因或者编码蛋白质或者编码RNA分子。1961年Jacob和Monod提出操纵元学说，将基因分为结构基因、调节基因、操作子和启动子。到目前为止，普遍认为，基因是能够表达和产生基因产物的DNA序列。基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。第二章 核酸组成与结构一叙述DNA双螺旋结构要点 1. DNA的双螺旋结构为反向平行的双螺旋结构1 DNA分子由两条多核苷酸链组成，以中心为轴，形成右手双螺旋。2 两条链反向平行，即两条链的方向相反。两条单链间以氢键相连。 每一单链具有5- 3极性。3 糖-磷酸键是在双螺旋的外侧，碱基对与轴线垂直。4 糖与附着在糖上的碱基近于垂直。5 碱基配对时，必须一个是嘌呤，另一个是嘧啶。6 DNA双螺旋有大沟（major or wide groove）和小沟（minor or narrow groove）的存在。 大沟 (2. 2nm），小 沟 (1. 2nm)。2. 碱基顶部基团裸露在DNA 大沟内。3. 蛋白质因子与DNA 的特异结合依赖于氨基酸与DNA 间的氢键的形成。4. 蛋白质因子沿大沟与DNA形成专一性的结合，其结合的机率与多样性高于沿小沟的结合。5. 大沟的空间更有利于与蛋白质的结合。2 叙述三种RNA的结构与功能 特点。 1 mRNA的结构特点：1 大多数真核mRNA的5末端均在转录后加上一个7-甲基鸟甘，同时第一个核苷酸的C2也是甲基化，形成帽子结构：m7G5ppp5Nm。2 大多数真核mRNA的3末端有一个多聚腺苷酸结构，称为多聚A尾（polyA）。通常polyA长度从几十到几百个核苷酸不等，是由polyA转移酶加上去的。 mRNA的功能：把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，指导蛋白质的合成。 2 转运RNA的结构特点：1 tRNA的一级机构特点 1） 分子量较小，一般由7393个核苷酸组成 2） 各种tRNA的3端为CCA; 5端大多数为pG，少数为pC 3） 含1020%稀有碱基，如二氢尿嘧啶（DHU），假尿苷（）等2 tRNA的二级结构-三叶草形 1）氨基酸臂 2）DHU环 3) 反密码子环 4）TC环 5) 额外环3 tRNA的三级结构 - 倒L形 tRNA的功能：活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。3. 核糖体体RNA的结构特点：rRNA存在于核糖体中与蛋白质结合。构象不固定，受各种因子的影响，原核生物有23S、16S、5S三种rRNA，真核生物有28S、18S、5S，有的还含有5.5SrRNA。 rRNA的功能：与蛋白质结合组成核糖体，作为蛋白质物质合成的场所。4、 DNA与RNA从结构看哪个更适合作为遗传信息载体，为什么？从结构看DNA更适合作为遗传信息载体作为遗传物质必须具备的条件：(1)在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己;(2)能够指导蛋白质的合成从而控制生物的性状和新陈代谢;(3)具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力;(4)结构比较稳定,但在特殊情况下又能突变,而且突变以后还能继续复制,并能遗传给后代.。首先DNA是螺旋双链结构，双链很稳定，能稳定的将遗传信息传给子代而不发生很大的变异。碱基由氢键连接，使它的热稳定性增强，抗环境变化能力增强。而且半保留复制严格遵循碱基互补配对，不易产生变异。自然选择也让它成为主要的遗传物质。RNA是单链，具有不稳定性，不能稳定一传，容易变异，不利于种群基因频率的继承。而且热不稳定。 第二篇复制一、名词解释1、基因(gene)： 染色体上具有遗传效应的DNA片段。包括编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）。 2、分子生物学中心法则（the central dogma）：是指遗传信息从DNA传递到RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。这是所有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制和某些病毒中以RNA为模板逆转录成DNA的过程，是对中心法则的补充。3、复制（replication）：以DNA为模板合成DNA的过程，称为DNA复制。4、转录（transcription）：是指以DNA为模板，在依赖DNA的RNA聚合酶催化下，以4中NTP(ATP、CTP、GTP、UTP)为原料，合成RNA的过程。5、翻译（translation）：将mRNA核苷酸的排列顺序解读为蛋白质氨基酸排列顺序的过程。 6、基因表达（gene expression）：包括转录和翻译两个阶段，遗传信息从DNA传递到RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。7、逆转录（Reverse transcription）：以RNA为模板合成DNA的过程，即将遗传信息由RN逆向传给DNA的过程，其遗传的传递方向与转录相反。8、半保留复制 (Semi-conservative replication)：DNA的两条链均可作为模板，合成出子代DNA与母代完全相同，且一条链来自母链，一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。9、突变(mutation)：遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，称为突变。二、问答题1、什么是半保留复制，它是如何被证明的？ 半保留复制：DNA的两条链均可作为模板，合成出子代DNA与母代完全相同，且一条链来自母链，一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。 实验验证：首先，以含有N15标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让其繁殖几代，再将其转移到N14的普通培养液中。然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将DNA进行密度梯度离心，记录其位置。若离心后有三条带（自上而下为N15,N15/N14,N14），则可证明其为半保留2、DNA复制的高保真性主要取决于哪些因素？ （1.）严格的碱基配对（2.）DNA聚合酶对碱基的选择（3.）DNA聚合酶的校读功能（4.）复制后修复（光复活修复、剪切修复、重组修复、SOS）3、复制体系包括有哪些物质？各有何作用？ 参与复制的生物大分子物质： （1、）底物(substrate)：dNTP(N：A、T、C、G)（2、）模板(template)：母代DNA的两条单链（3、）引物(primer)：有3-OH的寡核苷酸（RNA）（4、）酶(enzymes)：包括聚合酶、解链解旋酶、引物酶、连接酶等。（5、）蛋白质：包括各种参与复制的蛋白因子 参与复制的酶：（1）DNA聚合酶（2）解旋解链酶类（3）引物酶（4）DNA连接酶4、试比较原核生物与真核生物中DNA聚合酶的种类、生物学作用及特性。原核生物种类功能53聚合酶活性53外切酶活性35外切酶活性Pol 修复及校读Pol 不清Pol 复制真核生物Pol 引发Pol 不清Pol 线粒体DNA复制Pol 复制Pol 修复及校读5、何为端粒和端粒酶？各有何功用？ （1） 端粒,是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。形态学上呈粒状膨大，故而得名。端粒的作用：维持染色体的稳定性；维持DNA的完整性。 （2）端粒酶，是由RNA和蛋白质组成的复合体。 端粒酶的作用：操纵细胞分化、操纵细胞寿命，细胞愈年青，端粒愈长，细胞愈老，其端粒长度愈短;端粒与细胞老化有关系。6、何为逆转录？有何生物学意义？ 逆转录是指以RNA为模板合成DNA的过程，即将遗传信息由RN逆向传给DNA的过程，其遗传的传递方向与转录相反。 逆转录的生物学意义：(一）逆转录现象的发现是对传统中心法则的补充与完善。(二）逆转录现象及随后发现的核酶，使科学界对生命的起源及RNA在进化过程中的重要性有了更深刻的认识。(三）逆转录酶的出现为更好地开展分子生物学研究提供了有利的工具，逆转录技术已成为获取目的基因的重要方法之一。7、UV导致的DNA损伤常见的为哪种？如何修复？ ( 1. ) 嘧啶二聚体 用光修复酶进行修复 （2.）原核切除修复 去除损伤DNA，填补空隙和链接 转录名词解释1.转录 :是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶催化下，以4种rNTP（ATP、CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程。 2.启动子 :在DNA模板上，控制RNA合成开始、并且与RNA聚合酶结合的特异部位或区域，称为启动子(Promoter) 3.RNA拼接 : RNA拼接（RNA splicing）：一个基因的外元和内元共同转录在一条转录产物中，将内元去除而把外元连接起来形成成熟RNA分子的过程 左、右拼接点 5 拼接点或左拼接点（内元上游）, 3 拼接点或右拼接点（下游） 不连续转录：反式拼接 转录终止子 终止子（terminator）：在转录的过程中，提供转录终止信号的RNA序列简答题4 说明RNApol全酶各个亚基的主要功能。5 以E.coli为例，说出Prok.启动子结构及各部分功能。答大部分启动子都存在这两段共同序列，即位于10 bp处的TATA区和35 bp处的TTGACA区，它们是RNA聚合酶与启动子的结合位点。 位于-10bp左右，A.T较丰富，易于解链。其功能是：(1) RNA pol紧密结合;(2) 形成开放启动复合体；(3) 使RNA pol定向转录。 位于-35序列又称为Sextama盒（Sextama box）其功能是:(1) 为RNA pol的识别位点。亚基识别-35序列，为转录选择模板(2) -35和-10序列的距离是稳定的，此与RNA pol的结构有关。6 以Prok.为例简述转录起始过程。答 1.全酶与模板的DNA接触，生成非专一的,不稳定的复合物在模板上移动； 2. 起始识别：全酶与35序列结合，产生封闭的酶-启动子二元复合物（closed binary complex）； 3.全酶紧密地结合在-10序列处，模板DNA局部变性，形成开放的启动子二元复合体； 4. 酶移动到I，第一个rNTP转录开始,因子释放,形成酶-启动子-rNTP三元复合（ternary complex）。7 试述Prok.中转录终止子的类型及终止机制。答： 1、 终止子的种类 （1） 内在终止子（不依赖 因子的终止子）体外实验中，只有核心酶和终止子就足以使转录终止 机制： 新生RNA链发夹结构形成与RNApol发生作用从而阻止RNA链的释放造成高度延宕（典型的有60秒左右） RNApol暂停为终止提供了机会，6 8个连续的U串可能为RNApol与模板的解离提供了信号 （RNADNA之间的 rUdA 结合力较弱）于是： RNADNA解离，然后三元复合体解体，接着RNApol解离，最后转录终止 （2） 依赖因子的终止子蛋白质辅助因子因子存在时，核心酶终止转 机制：RNApol 转录了IR序列之后，发生一定时间的延宕，a、因子与RNA结合（终止子上游的某一处，RNA的5端 ）b、因子沿RNA从53移动（NTP水解供能）（终止子处的较长时间的延宕给因子追赶的机会）c、因子与 RNApol 相互作用而造成转录的终止8 解释E.coli的噬菌体调控不同发育阶段基因表达的抗终止机制。 答 9 简述内元的种类及拼接方式。 答类内元（group ）:含有中部核心结构的细胞器基因（核基因） 类内元（group ）:不含有中部核心结构 细胞器线粒体基因内 （核基因） 类内元 （group ）:具有 GUAG 特征的边界序列核基因mRNA前体 tRNA基因的内元均位于 tRNA 的反密码环上 10 说明tRNA内元拼接的简单步骤和特点。、 tRNA基因的内元均位于 tRNA 的反密码环上，需要蛋白质酶参与的拼接 8、 tRNA基因的类型及各类型的前体在加工过程中所要解决的问题。 答型 具有3端的CCA序列，型 没有3端的CCA序列 加工中要解决型需在酶的作用下切除CCA下游一段序列 （Prok. 的tRNA多为型） ，型需要在酶的作用下添加CCA序列（少数 Phage 、 Euk.） 9、 说明poly(A)在分子生物学实验中的应用价值。 答： a、 可将 oligo (dT) 与载体相连，从总体RNA中分离纯化mRNA，b、 用寡聚dT（oligo (dT)）为引物，反转录合成 cDNA 10、 为什么在细菌（Prok.）中很少涉及到因子？ 答11、Euk.mRNA帽子的种类。 帽子0（Cap-0）m7GpppXpYp-（共有） m7G N7甲基鸟苷 帽子1 （Cap-1m7GpppXmpYp-第一个核苷酸的 2-O 位上产生甲基化 （A N6 位甲基化） 帽子2（Cap-2）m7GpppXmpYmp第二个核苷酸的 2-O 位上产生甲基化（A、G、C、U）12、以四膜虫的大rRNA前体的拼接为例，说明第类内元拼接 的简单过程及特点。13、 真核生物mRNA的3poly(A)的编码情况及其准确生成的机制为何？ 答 准确是由于：内切酶的识别位点 切点上游 1320bp处的有AAUAAA序列，切点下游的有GUGUGUG序列 （单细胞Euk.除外） 机制a、 RNA末端腺苷酸转移酶（poly(A) 聚合酶）催化前体ATP，b、添加位点内切酶(360KDa)切除一段序列， 由poly(A) 聚合酶催化添加poly(A)14、解释“套索结构”，及内元中的套索结构中的磷酸二酯键有何特殊之处。 答翻译1 翻译是基因表达的第一步，是根据遗传密码的中心法则，将成熟的信使RNA分子（由DNA通过转录而生成）中“碱基的排列顺序”（核苷酸序列）解码，并生成对应的特定氨基酸序列的过程。2 密码子(codon)： mRNA上每3个相邻核苷酸编码多肽链中一个氨基酸，这三个核苷酸称一个密码子或三联体密码。3密码的简并性（degeneracy）由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并4同义密码子（synonymous codon）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5变偶假说Crick提出摆动假说（wobble hypothesis）根据摆动假说，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”，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。 6移码突变在正常的DNA分子中，某位点插入或者缺失的碱基数目为非3的倍数，造成该点之后的蛋白质三联体密码子阅读框发生改变，从而使一系列基因编码序列产生移位错误的改变，这种现象被称为移码突变7同功受体同工受体tRNA ( isoaccepting tRNA ) 摇摆假说的相对性说明了摇摆范围的局限，在通用三联体密码中一个密码子家族必须由两种tRNA识读。能解读同义密码子的不同tRNA被定义为同工受体tRNA8多核糖体1参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?它们具有什么功能? (1)参与蛋白质合成的RNA mRNA：蛋白质的DNA序列信息的中间体。tRNA：运送特定氨基酸到核糖体上合成蛋白质。rRNA：核糖体的组成元件。 (2)mRNA与遗传密码 (3)rRNA与核糖体 核糖体是翻译进行的场所 (4)tRNA与氨基酰-tRNA tRNA“译员”的作用 既是密码子的受体,也是氨基酸的受体 氨基酰-tRNA 为肽建的合成提供能量 和执行遗传信息的解读 。 (5)蛋白质因子 多种翻译因子组成翻译起始复合物，完成翻译的起始、 延伸和终止，并且保证其准确性 ( 6)能量与酶2,遗传密码是如何破译的?（1）1954年Gamow首先对遗传密码进行了探讨； （2）1961年Crick 证明三联体密码子是正确的；（3）1961年，Nirenberg以均聚物、随机共聚物、特定序列的共聚物作模板合成多肽，破译遗传密码；（4）1964年Nirenberg 用核糖体结合技术研究遗传密码，直接测出三联体对应的氨基酸；（5）到1966年，遗传密码全部破译。 3 遗传密码有什么特点?(1、方向性：密码子的阅读方向从5到3。(2、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（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）兼职性： AUG（Met)和GUG（Val)两个密码子除代表特定氨基酸外，还兼作起始密码子(3、密码的普遍性，但也有例外（特殊性）。(4、读码的连续性：是无标点符号的且相邻密码子互不重叠。(5、变偶性（摇摆性）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，而第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”(6、有起始密码子和终止密码子 ：64组密码子中，AUG 和GUG既是Met和Val的密码子，又是起始密码子；有三组密码不编码任何氨基酸，而是多肽链合成的终止密码子：UAG、UAA、UGA。 4 简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用。mRNA：蛋白质的DNA序列信息的中间体。 AUG作为起始密码子（GUG、UUG）S D序列可受核糖体结合并保护 ，与核糖体小亚基内16S rRNA 的 3端富含嘧啶的序列 3-UCCUCC-5互补，使 tRNA正确定位于起始 codon（2） 5 端的帽子对翻译有增强作用，且 5 帽子和 3polyA尾对翻译效率的调节有协同作用 tRNA：运送特定氨基酸到核糖体上合成蛋白质。aa accept arm 位于“L”的一端，契合于核糖体的肽基-anti-codon arm 位于”L”另一端，与结合在核糖体 小亚基上的 codon of mRNA配对。起始tRNA和延伸tRNA 。氨基酰-tRNA 为肽建的合成提供能量 和执行遗传信息的解读 。 rRNA：核糖体的组成元件5 简述核糖体的活性中心的二位点模型及三位点模型的内容。6 氨基酸在蛋白质合成过程中是怎样被活化的? 氨基酸在氨酰-tRNA合成酶的作用下AA+tRNA+ATP AA-tRNA+AMP+PPi氨酰-tRNA合成酶它可将tRNA和氨基酸进行分类。且每一种氨酰-tRNA合成酶识别一种氨基酸和所有能装载该氨基酸的tRNA。即氨酰-tRNA合成酶对氨基酸有极高的专一性 , 对tRNA具有极高专一性,最终，在专一酶作用下，每种L-氨基酸都可同 其对应的tRNA形成氨酰-tRNA 并且氨酰-tRNA合成酶的水解部位可以水解错误活化的氨基酸.7简述蛋白质生物合成过程。7 蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性?mRNA的AUG上3位的A和4位的G.至关准确翻译9原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的起始过程有什么区别。 内容原核生物真核生物 核糖体完整70S80S亚基50S，30S60S，40S起始tRNAfMet-tRNAfMetMet-tRNAiMet起始因子3种至少7种起始复合物的生成顺序1）30SmRNA1) 40SMet-tRNAiMet2）30SmRNAfMet-tRNAfMet2) 40SMet-tRNAiMet mRNA3）70SmRNAfMet-tRNAfMet3) 80SmRNAMet-tRNAiMet10蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容? 1、N端fMet或Met切除 蛋白质N端甲酰基能被甲酰化酶水解 2、 二硫键形成 蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的 3、特定氨基酸化学修饰 氨基酸侧链修饰作用包括磷酸化(如核糖体蛋白质)、糖基化(如 各种糖蛋白)、甲基化(如组蛋白、肌肉蛋白质)、乙基化(如组蛋白)、羟基化(如胶原蛋白)和羧基化等 4、新生肽链中非功能片段切除11、蛋白质转运类型及机制工翻译转运：信号肽假说 共翻译定位蛋白质定位信息存在于该蛋白质自身结构中（信号肽），并可通过与特殊受体相互作用，使蛋白质定位于靶位。蛋白质共翻译易位可分两个阶段：首先：带有新生肽链的核糖体与膜结合；然后：新生肽链进入膜通道并易位翻译后转运：翻译后跨膜易位的蛋白质，前体一般含前导肽(leader peptide)，前导肽在跨膜运转中起重要作用。过膜后，前导肽水解，蛋白质变为有功能的蛋白质12、信号肽的结构特点及功能信号肽结构特点：（1）常位于蛋白质N末端，可切割；（2）长度：15 - 30个残基；（3）序列内有一个全部或大部分疏水组成的疏水核心；（4）靠近该序列 N 端常有几个正电荷氨基酸；（5）其C-末端靠近切割处常带数个极性氨基酸，离切割点最近那个氨基酸常带很短侧链(Ala或Gly )功能：信号肽是保证蛋白质转运的必要条件，通过与特殊受体相互作用，使蛋白质定位于靶位13、分子伴侣在蛋白质的高级结构形成中的生物学功能。结合在一些不完全装配或不恰当折叠蛋白上，帮助它们折叠或防止它们聚集的蛋白质.功能是(1)帮助新生蛋白质正确折叠(2)纠正错误折叠或介导其降解 14、试比较原核生物与真核生物的翻译。第三章 原核生物复习题基因表达(gene expression) 所有生物的遗传信息，都是以基因的形式储存于细胞内的DNA（或RNA）分子中，随着个体的发育，DNA分子能有序地将其所承载的遗传信息，通过密码子-反密码子系统，转变成蛋白质或RNA分子，执行各种生理生物化学功能。这个从DNA到蛋白质或功能RNA的过程称为基因表达。管家基因(housekeeping gene)某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeeping gene)。操纵子(operon) 指原核生物的基因表达调控单位，包含结构基因和表达调控原件在内的整个系统。启动子(promoter) 是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列.反义RNA(anti sense RNA) 反义RNA是与mRNA互补的RNA分子。弱化子（Attenuator ）衰减子,DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸序列（123-150区） 。前导肽（leader peptide）前导序列包括起始密码子AUG和终止密码子UGA，能产生一个含有14个氨基酸的多肽，称前导肽。魔斑（magic spot）鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）是在色谱上检出的斑点，当时称魔斑。CAP (catabolite activator protein) 代谢物激活蛋白or cAMP receptor protein (CRP)问答题：1、 原核与真核生物转录水平基因表达特点如何？原核：操纵子是原核生物的基因转录单元； mRNA的转录，翻译和降解偶联进行； mRNA所携带的信息差别很大。 真核：顺式作用元件是决定转录活性的关键因素； 反式作用因子是真核基因的转录调节蛋白； 真核基因表达调控以正性调节占主导。2、 叙述基因转录激活的基本要素有哪些？ 基因表达的调节与基因的结构、性质，生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。特异DNA序列和调节蛋白质调节蛋白DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用RNA聚合酶.3、 正调控和负调控的主要不同是什么？ 负调控：抑制基因表达的调控方式正调控：促进基因表达的调控方式4、 叙述乳糖操纵子的正负调节机制。（）阻遏蛋白的负调控当细胞内有诱导物时，诱导物结合阻遏蛋白，此刻聚合酶与启动子形成开放式启动子复合物转录乳糖操纵子结构基因。当无诱导物时，阻遏蛋白结合与启动子与蛋白质部分重叠不转录。(二) CAP正调控当细胞内缺少葡萄糖时ATPCAMP结合，CRP生成CAP与CAP位点结合，增前RNA聚合酶转录活性。当有葡萄糖存在时CAMP分解多合成少，CAP不与启动子上的CAP位点结合RNA聚合酶不与操纵区结合无法起始转录结构基因表达下降。5、 什么是安慰诱导物?安慰诱导物是指能高效诱导酶的合成，但又不被所诱导的酶分解的分子。6、叙述原核生物翻译水平的调控。 基因表达的转录调控是生物最经济的调控方式。但转录生成mRNA以后，再在翻译或翻译后水平进行“微调”，是对转录调控的补充，它使基因表达的调控更加适应生物本身的需求和外界条件的变化。调控方式有：mRNA自身结构元件对翻译起始的调控mRNA稳定性对转录水平的影响调节蛋白的调控作用反义RNA的调节作用小RNA分子对翻译的调控稀有密码子对翻译的影响重叠基因对翻译的影响翻译的阻遏魔斑核苷酸水平对翻译的影响7、 激活蛋白（CAP）对转录的正调控作用？环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMPreceptorprotein），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMPactivatedprotein）。当大肠杆菌生长在缺乏葡萄糖的培养基中时，CAP合成量增加，CAP具有激活乳糖（Lac）等启动子的功能。一些依赖于CRP的启动子缺乏一般启动子所具有的典型的-35区序列特征（TTGACA）。因此RNA聚合酶难以与其结合。 CAP的存在（功能）：能显著提高酶与启动子结合常数。主要表现以下二方面：CAP通过改变启动子的构象以及与酶的相互作用帮助酶分子正确定向,以便与-10区结合，起到取代-35区功能的作用。CAP还能抑制RNA聚合酶与DNA中其它位点的结合，从而提高与其特定启动子结合的概率。8、 简述衰减子的作用机理。衰减子转录的mRNA中具有4段特殊的序列，即片段1, 2，3和4。其中片段1和2, 2和3，3和4能配对形成发夹结构。然而片段3和4形成的发夹结构之后紧接着寡尿嘧啶，它是不依赖与因子的转录终止信号。这4个片段形成何种发夹结构是由L基因转录物的翻译过程所控制的。L基因的部分转录产物编码14个氨基酸，其中含有两个相邻的色氨酸密码子。L基因转录后不久，核糖体就与mRNA结合，并翻译L短肽序列。当细胞内有色氨酸时，形成色氨酰-tRNA, 核糖体可通过片段1和2。因遇到终止密码，核糖体在到达片段3之前便以脱落，所以在这种情况下，只有片段3和4可形成发夹结构，即为转录终止信号，从而导致RNA-pol作用停止。当细胞内无色氨酸时，核糖体就停在两个相邻的色氨酸密码子的位置上，此时片段2和3就会形成发夹结构，而片段3和4就不能形成转录终止信号，后面的基因才得以转录。分析题： 1、当lacZ-或lacY-突变体生长在含乳糖的培养基上时，lac操纵子中剩余的基因没有被诱导，解释是何原因。由于lacZ-或lacY-发生了突变，故不能表达出透酶或-半乳糖苷酶。虽然培养基中含有乳糖，但在缺乏透酶或-半乳糖苷酶的情况下，乳糖无法转变为可与阻遏蛋白结合并使其与O序列解离的别乳糖，导致操纵子仍处于阻遏状态，因此lac操纵子中剩余的基因没有被诱导。2、用含中性碳源(例如甘油)的液体基本培养基培养E.coli不能诱导lacZ操纵子。一小时后在培养基中加入乳糖和再隔一段时间加入过量的葡萄糖分别会对lac操纵子的表达有什么影响? 前者使lac操纵子的表达增强，后者使lac操纵子的表达逐渐减弱，直至消失。 第四章 真核生物复习题顺式作用元件(cis-acting element)真核生物基因组中含有可以调控自身基因表达活性的特异DNA序列，称为顺式作用元件 (cis-acting element)。顺式作用元件能够被转录调节蛋白特异识别和结合，从而影响基因表达活性。反式作用因子(trans-acting factor)能直接或间接与顺式作用元件相互作用，进而调控基因转录的一类调节蛋白，统称为反式作用因子。增强子(enhancer)指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。沉默子(silencer)位于结构基因附近，能抑制该基因转录表达的DNA序列称为沉默子（silencer）。沉默子是一种负性调控元件。其作用特征与增强子类似，在组织细胞特异性或发育阶段特异性的基因转录调控中起重要作用。 SD 序列（shine-Dalgarno sequence）存在于原核生物起始密码子AUG上游712个核苷酸处的一种47个核苷酸的保守片段，它与16SrRNA3端反向互补，所以可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。根据首次识别其功能意义的科学家命名。剪接（splicing)自mRNA前体中切除内含子并将外显子连接起来的过程。（rRNA、tRNA剪体中的插入顺序（intervening sequence）也有称之内含子，也要拼接去除，其机制尚不清楚）。问答题：1、 叙述真核基因表达调控特点。（1）真核生物细胞内绝大部分DNA是用于储存调控信息的，用于合成蛋白质的信息仅占很小一部分。（2）真核生物能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化发育过程，并使组织器官在一定环境条件下保持正常功能。（3）真核生物基因表达的调控更加复杂、多层次、涉及更多的蛋白质因子参与。2、 写出反式作用因子结构域的模式。 反式作用因子结构域的模式如下：结构域DNA识别结合域转录活性域结合其它蛋白质的结合域模式锌指结构；同源结构域；螺旋-转角-螺旋；亮氨酸拉链结构； 螺旋-环-螺旋；碱性螺旋。酸性-螺旋结构域；富含Gln结构域；富含脯氨酸结构域。二聚体结构域3、 叙述反式作用因子的作用方式。1.TFD结合TATAbox蛋白质-DNA复合物2.RNA pol识别并结合TFD-DNA复合物闭合复合物3.其它转录因子结合RNA pol 开放性复合物反式作用因子的作用主要是促进或抑制上述3步反应。4、 叙述真核细胞DNA水平的调控。1.基因丢失（染色质的丢失）一些低等生物（线虫，昆虫），甲壳类动物细胞在个体发育过程中丢失掉某些基因去除这些基因活性，通过改变基因数目达到调控目的，只有分化成生殖细胞的那些细胞保留整套染色体。高等动物红细胞在发育成熟过程也有染色质丢失。这些调控是不可逆的。2.基因扩增（gene amplification）基因扩增是指细胞内某些特定基因的拷贝数专一性大量增加的现象。它是细胞在短期内为满足某种需要而产生足够基因产物一种调节手段。其机制多数人认为是基因反复复制的结果，也有人认为是姐妹染色体不均等交换从而使一些细胞中的某种基因增多。3.基因重排（gene rearrangement）基因重排是通过调整有关基因片段的衔接顺序，使之重排成为1个完整的转录单位。4.基因修饰（gene modification）DNA甲基化（DNA Methylation)在DNA分子加上某些基团/去掉某些基团改变了DNA的微细结构以达到调控基因表达的目的。其中最重要的是甲基化/去甲基化。甲基化/去（低）甲基化在真核基因调控中有重要作用。一般认为基因表达与甲基化程度成反比。（1）管家基因调控区多低甲基化，不表达基因多高甲基化。（2）激素或致癌物使不表达基因调控区低甲基化重新开放。5、 简述真核生物转录水平的调控机制？转录是真核调控主要水平，主要通过反式作用因子，顺式作用元件与RNA pol相互作用完成。反式作用因子通过顺式作用影响转录起始复合物的形成。（一）RNA聚合酶 (RNA Polymerase)（二）特异DNA序列 (cis-acting elements)（三）调节蛋白 (trans-acting factors)6、简述