生物化学细胞生物学

细胞生物学,第一部分序言第二部分招生简章因子的解螺旋酶活性,利于RNA产物的释放。其它终止方式：GC区形成的发卡结构阻碍RNA聚合酶的行进，聚U区使配对不稳定,以利于RNA产物的释放。（4）启动子和转录因子（见教材p459）A、启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。10序列35序列B、真核生物的启动子有三类（见教材p460）（5）终止子和终止因子提供转录停止信号的DNA序列称为终止子。,2、RNA的转录后加工：（1）原核生物中RNA的加工（了解见教材p473）（2）真核生物中RNA的一般加工（了解见教材p475）（3）RNA的拼接、剪辑和再编码RNA编码序列的改变成为编辑。RNA编辑和读码方式的改变称为再编码。A、RNA拼接共有4种方式：（见教材p478）B、RNA拼接的生物学意义（见教材p485）3、在RNA指导下RNA和DNA的合成（1）RNA的复制RNA复制酶无校对功能，它只是特异地对病毒的RNA起作用，而宿主细胞的RNA一般不复制。（2）RNA的逆转录A以RNA为模板、即按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称逆转录。B逆转录的生物学意义（见教材p497）（3）逆转座子的种类和作用机制（了解见教材p498）,36.2本章重难点总结1、RNA的生物合成2、启动子的含义及相关概念,37.1本章知识点串讲遗传密码：指核苷酸三联体决定氨基酸的对应关系。1、DNA是遗传信息的携带分子（了解见教材p504）2、RNA传递和加工遗传信息RNA的信息加工是指RNA在传递遗传信息过程中进行抽提信息、转换信号、消除差错、调节信息流等作用。（1）RNA的拼接真核生物的基因都是断裂基因，保留在成熟RNA中的序列称为外显子，插入的非编码序列称为内含子。通过选择性拼接，一个基因可以编码多条多肽链，这些多肽链称为同源体。拼接的生物学意义:它是基因表达调节的重要环节，并且是产生新的基因和新的蛋白质的基础。（2）RNA的编辑RNA编辑可消除基因移码突变或无义突变带来的危害，通过编辑恢复正确的阅读框架。,（3）RNA的译码和再编码译码是RNA信息加工最重要最核心的作用。基因突变造成密码子的改变称为错义突变。基因突变使有义密码子变成终止密码子，称为无义突变。3、遗传密码的破译（了解见教材p508）4、遗传密码的基本特性（1）密码的基本单位：按5-3方向编码、不重叠、无标点的三联体密码子。起始密码子：AUG终止密码子：UAA、UAG、UGA（2）密码的简并性同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象，称为密码子的简并性。对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子。（3）密码的变偶性,tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对时，密码子第一、第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有一定的变动。Crick称这一现象为变偶性。（4）密码的通用性和变异性密码的通用性是指各种低等和高等生物，包括病毒、细菌及真核生物，基本上共用一套遗传密码。37.2本章重难点总结RNA传递和加工遗传信息,38.1本章知识点串讲1、蛋白质合成的分子基础（见教材p519）（1）mRNA是蛋白质合成的模板（2）tRNA转运活化的氨基酸到mRNA模板上（3）核糖体是合成蛋白质的工厂2、翻译的步骤（见教材p525）（1）氨酰-tRNA合成酶帮助使氨基酸结合到特定的tRNA上（2）每一个氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定的氨基酸和与此氨基酸对应的tRNA的特定部位。（3）氨酰-tRNA合成酶能够纠正酰化的错误（4）一个特殊的tRNA启动了蛋白质的合成（5）翻译起始于mRNA与核糖体的结合（6）蛋白质因子帮助蛋白质合成起始（7）在氨基酸的掺入过程中有三个重复的延伸反应（8）核糖体反应中GTP的作用（9）翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加（10）核糖体在翻译中能跳跃式读码,3、蛋白质的运输及翻译后修饰（1）蛋白质通过信号肽引导到目的地每一需要运输的多肽都含有一段氨基酸序列，称为信号肽序列。（2）简要了解其他内容38.2本章重难点总结蛋白质合成的简要过程,39.1本章知识点串讲了解大体知识框架（见教材p539）,40.1本章知识点串讲1、克隆基因流程图,2、获取目的基因（1）人工化学合成（2）PCR扩增（3）DNA文库钓取（4）差式筛选3、真核细胞表达系统真核细胞作宿主表达系统的优点：真核细胞能够识别和除去外源基因中的内含子，剪接加工形成成熟的mRNA。也就是说含有内含子的天然基因在真核细胞中是可以利用的，这是原核细胞办不到的。真核细胞将表达的蛋白糖基化，而大肠杆菌表达的蛋白是没有糖基化的，糖基化对某些表达蛋白的免疫原性影响很大。真核细胞作宿主表达系统存在的问题：选择标记及选择系统只有少数几个；转化效率低；,外源基因转移并整合到细胞染色体DNA上带有一定的自发性和盲目性，整合的拷贝数和位置都还不能控制；细胞培养及细胞的挑选要求比较高，手续繁琐费时。细胞大量培养技术性强，而且成本较高，利用培养细胞方式大量生产某些表达蛋白，从工艺到成本都要很好地考虑。4、原核细胞表达系统与真核细胞相比，原核细胞的表达有以下特点：只有一种RNA聚合酶识别原核细胞的启动子，催化所有RNA的合成。原核生物的表达是以数个相关的结构基因及其调控区的操纵子为单位的。调控区主要分为：操作子（operator）、启动子（promotor）及其他有调控功能的部位。原核生物无核膜，转录与翻译相偶联并连续进行。,原核生物染色体DNA是裸露的环形DNA，转录成mRNA后，可直接在胞浆中与核糖体结合翻译形成蛋白质。在翻译过程中，mRNA可与一定数目的核糖体结合形成多核糖体（polyribosome）。两个核糖体之间有一定长度的间隔，为裸露的mRNA。每个核糖体可独立完成一条肽链的合成，即这种多核糖体可以同时在一条mRNA链上合成多条肽链，大大提高了翻译效率。原核基因一般不含有内含子（intron）。在原核细胞中缺乏真核细胞的转录后加工系统，因此当克隆的含有内含子的真核基因在原核细胞中转录成mRNA前体后，其中内含子部分不能被切除。原核生物基因的控制主要在转录水平。这种控制比对基因产物的直接控制要慢。对RNA合成的控制有两种方式，一是起始控制（启动子控制），二是终止控制（衰减子控制）。含有S-D序列。在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上，含有一个转译起始密码子及同16S核糖体RNA3末端碱基互补的序列，即S-D序列，而真核基因则缺乏此序列。,40.2本章重难点总结基因克隆及表达的过程。,真题重要性概括首先，真题能够真实反应一个学校考题的难易程度，把握好真题我们就把握准了学校的考试方向，俗话说：“知己知彼，百战不殆”，如果我们了解出题老师的意图，我们就可以有选择、有重点的进行复习。其次，真题是最好的联系，任何一门考试，考前训练都是必不可少的，我们现在不可能像高考前一样搞大规模的题海战术，那我们应该怎么办？做真题！再次，我们要通过真题，扩大知识体系，构建知识网络。,3.1.12008年真题,【点评】本年份真题包括以下三种题型：名词解释、选择、问答。和往年考试题目对比，题型变化很小。今后也不会有大的改变。,【题目】名词解释RestrictionEndonuclease:限制性核酸内切酶,这是一类能从DNA分子中间水解磷酸二酯键,从而切断双链DNA的核酸水解酶。Anticodon：反密码子,转移核糖核酸中能与信使核糖核酸的密码子互补配对的三核苷酸残基。位于转移核糖核酸的反密码子环的中部.OneCarbonUnit：一碳单位，仅含一个碳原子的基团。如甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基(甲醛基)及亚胺甲基等，通常与四氢叶酸结合在一些化合物之间转移，且可互相转变。Coenzyme：辅酶，作为酶的辅因子的有机分子，本身无催化作用，但一般在酶促反应中有传递电子、原子或某些功能基团(如参与氧化还原或运载酰基的基团)的作用。,【题目】Km：米氏常数，Km值是当酶反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度，单位为mol/LCentralDogma：中心法则，是1958年由克里克(Crick)提出的遗传信息传递的规律，包括由DNA到DNA的复制、由DNA到RNA的转录和由RNA到蛋白质的翻译等过程。20世纪70年代逆转录酶的发现，表明还有由RNA逆转录形成DNA的机制，是对中心法则的补充和丰富。Intron：内含子，真核生物细胞DNA中的间插序列。这些序列被转录在前体RNA中，经过剪接被去除，最终不存在于成熟RNA分子中。LaggingStrand：后滞链，在复制过程中，顺着解链方向生成的子链,复制是连续进行的,这股链称为前导链(领头链)，另一股链因为复制的方向与解链方向相反,不能顺着解链方向连续延长,这股不连续复制的链称为后滞链。,【题目】ReverseTranscription：反转录，以RNA为模板，在反转录酶催化下转录为双链DNA的过程。Operon：操纵子，一个完整的调节系统包括结构基因和控制这些基因表达的元件，形成了一个共同的调节单位，这种调节单位就称为操纵子（opron）。操纵子的活性是由调节基因控制的，调节基因的产物可以和操纵子上的顺式作用控制元件相互作用。DirectRepair:直接修复p428是通过一种可连续扫描DNA，识别出损伤部位的蛋白质将损伤部位直接修复的方法。该修复方法不用切断DNA或切除碱基。Promoter：启动子，DNA分子上能与RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的区域。在许多情况下，还包括促进这一过程的调节蛋白的结合位点。,【题目】GelFiltrationChromatography：凝胶过滤层析（法）使用有一定大小孔隙的凝胶作层析介质(如葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等)，利用凝胶颗粒对分子量和形状不同的物质进行分离的层析技术。由于各种分子的大小、形状不同，扩散到凝胶孔隙内的速度不同，因而通过层析柱的快慢不同而分离。Tm：DNA的熔点或溶解温度，指加热变性使DNA的双螺旋结构失去一半时的温度ChemiosomoticHypothesis：化学渗透假说，1961年英国生物化学家PeterMitchell最先提出。他认为电子沿电子传递释放出的自由能和ATP合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。也就是，电子传递的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成跨线粒体内膜的H+电化学梯度。这个梯度的电化学电势驱动ATP的合成。,【题目】为什么说氨基酸和蛋白质是两性电解质？试分析原因？答：氨基酸是两性电解质。由于氨基酸含有酸性的羧基和碱性的氨基，所以既是酸又是碱，是两性电解质。有些氨基酸的侧链还含有可解离的基团，其带电状况取决于它们的pK值。由于不同氨基酸所带的可解离基团不同，所以等电点不同。,【题目】试以血红蛋白为例，说明蛋白质的别构效应是如何发生的？（8分）答：别构效应又称为变构效应，是寡聚蛋白与配基结合改变蛋白质的构象，导致蛋白质生物活性改变的现象.别构效应（allostericeffect）某种不直接涉及蛋白质活性的物质，结合于蛋白质活性部位以外的其他部位（别构部位），引起蛋白质分子的构象变化，而导致蛋白质活性改变的现象。别构效应在生命活动调节中起很重要作用。如阻遏蛋白受小分子物质的影响发生构象变化，改变了它与DNA结合的牢固程度，从而对遗传信息的表达进行调控。另如激素受体，神经递质受体等都是通过生物分子的影响发生构象变化而传递信息的。可以说别构效应是生物分子“通讯”的基础。别构蛋白质血红蛋白,【题目】它的别构效应表现在：氧结合的正协同性，氧饱和曲线与氧分压的关系呈S型曲线，表明在第1个亚基与O2结合后其他亚基与O2的相继结合越来越容易，第4个亚基的氧结合常数可比第1个的大数百倍。这是因为第1个亚基结合O2后引起血红蛋白分子的构象变化，促使其他亚基与O2结合。O2的释放过程也是如此，第1个O2释放使留下的O2更易释放。H+浓度升高（pH降低）使血红蛋白与O2的亲和力变小（玻尔效应），促进O2的释放。在恒定pH下CO2能降低血红蛋白与O2的亲和力。人红细胞中含有的2、3二磷酸甘油酸（DPG），也能降低O2的亲和力。血红蛋白与O2的结合也能抑制其与H+，CO2和DPG的结合。别构酶处于两种构象状态，即紧张态（T态）和松弛态（R态），T态与底物的亲和力低，R态与底物的亲和力高。X射线衍射分析证明了脱氧血红蛋白Hb和氧合血红蛋白HbO2在构象上的差异。Hb4个亚基（22）之间至少有8对盐桥相联系，紧张态（T态）时O2的结合受到障碍，而在氧结合时这些盐桥被逐步破坏，生成的HbO2结构松散，属于R态，易与O2结合。这就是氧合时协同效应。,【题目】血红蛋白氧合时构象变化的要点如下：血红素中的铁与O2结合时随即进入卟啉环平面内，将邻近的原来倾斜的组氨酸F8拉直，并带动附近肽链的运动，结果导致亚基相对于另一对亚基转动15角（。如果将4个亚基标记为1。2，1和2，则22之间和G沙之间两个接触面较牢固，没有改变，变动最大的是12（或21）之间的接触面，12（21）界面的变动是T态向R态转变的开关（反之亦然）。在T态向R态转变时，盐桥破坏，当O2释放时，又通过该界面的滑动，盐桥重新恢复，R态又能转变成T态。12（21）界面的氨基酸序列是相当保守的，如在这一序列范围内发生突变则对别构效应有较大影响。,【题目】简述天然DNA二级和三级结构的特点，并分析DNA的结构如何与其生物学功能相适应。DNA二级结构的特点与生物学功能：DNA分子双螺旋结构的主要特点：DNA分子是有2条链组成，反向平行盘旋成双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基对排列在内侧。碱基通过氢键连接成碱基对，并遵循碱基互补配对原则。DNA的双螺旋结构，DNA具有特殊的空间结构：1）DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的；2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替联结，排列在外侧，构成了基本骨架；碱基在内侧；导致了DNA分子结构的不对称性，所以DNA分子是有极性的，即两条链反向平行排列。3）内侧：两条链上的碱基通过氢键联结起来，形成碱基对维持双螺旋结构稳定DNA双螺旋结构中碱基对的组成是有一定的规律的：配对的严格专一性4）DNA双螺旋结构的多态性A-DNAB-DNAZ-DNAH-DNA（三螺旋核酸）,【题目】DNA双螺旋的稳定性：1）DNA双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。2）维持这种稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的氢键；3）由于双螺旋结构内部形成的疏水区，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响；介质中的阳离子（如Na+、K+和Mg2+）中和了磷酸基团的负电荷，降低了DNA链之间的排斥力、范德华引力等4)改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。DNA的其它螺旋结构回文结构：DNA序列中以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同的双螺旋结构。即对称轴一侧的片段旋转180后，与另一侧片段对称重复。回文结构能形成十字结构和发夹结构镜像重复：存在于同一股上的某些DNA区段的反向重复序列。此序列各单股中没有互补序列，不能形成十字型或发夹结构。,【题目】DNA三股螺旋（H-DNA）:DNA三股螺旋构型称为H-DNA，它是双螺旋DNA分子中一条链的某一节段，通过链的折叠与同一分子中DNA结合而形成。其中一条链只有嘌呤AG，另一条链只有嘧啶CT，并具有镜像重复，这种结构在形成分子内三股螺旋时胞嘧啶需发生H+化过程，故称为H-DNA。通过DNA单链之间形成氢键实现的H-DNA可在转录水平上阻止基因的转录DNA的三级结构与生物学功能：双螺旋进一步扭曲形成的超螺旋。是一种比双螺旋更高层次的空间构象。包括：线状DNA形成的纽结、超螺旋和多重螺旋、环状DNA形成的结、超螺旋和连环等DNA三螺旋结构的特点（1）组成三螺旋的DNA单链，一般都是由单一的嘌呤碱基（A和G）或单一的嘧啶碱基（C和T）所组成。,【题目】（2）DNA三螺旋的基本结构有两种，一种是由两条多聚嘧啶碱基核苷酸链和一条多聚嘌呤碱基核苷酸链组成，即嘧啶-嘌呤-嘧啶。三条链中碱基形成氢键的情况是：T-A-T,C-G-C。第二种是由两条多聚嘌呤碱基核苷酸链和一条多聚嘧啶碱基核苷酸链组成，简单表示为嘌呤-嘌呤-嘧啶。三条链中碱基形成氢键的情况是：A-A-T，G-G-C。上述两种结构中，中间的碱基必须是嘌呤碱基。（3）每一条单链至少由8个核苷酸组成功能：（1）控制基因转录（2）保护靶序列防止酶切,【题目】以原核生物为例，说明蛋白质合成的分子机制。（10分）答：原核生物的蛋白质生物合成氨基酸在核糖体上缩合成多肽链是通过核糖体循环而实现的。此循环可分为肽链合成的起始(intiation)，肽链的延伸(elongation)和肽链合成的终止(termination)三个主要过程。原核细胞的蛋白质合成过程以E.coli细胞为例。（一）氨基酸的活化转运氨基酸的活化过程及其活化后与相应tRNA的结合过程，都是由氨基酰tRNA合成酶来催化的，反应方程为：tRNA+氨基酸+ATPFY(KN氨基酰tRNA合成酶FY)氨基酰-tRNA+AMP+焦磷酸。以氨基酰tRNA形式存在的活化氨基酸，即可投入氨基酸缩合成肽的过程。氨基酰tRNA合成酶存在于胞液中，具有高度特异性。它们既能识别特异的氨基酸，又能辨认携带该种氨基酸的特异tRNA分子。在体内，每种氨基酰tRNA合成酶都能从多种氨基酸中选出与其对应的一种，并选出与此氨基酸相应的特异tRNA。这是保证遗传信息准确翻译的要点之一。,【题目】（二）核蛋白提循环tRNA所携带的氨基酸，是通过“核蛋白体循环”在核蛋白体上缩合成肽，完成翻译过程。原核生物中蛋白质合成为例，将核蛋白体循环人为地分为启动、肽链延长和终止三个阶段进行介绍。1.启动阶段在蛋白质生物合成的启动阶段，核蛋白体的大、小亚基，mRNA与一种具有启动作用的氨基酸tRNA共同构成启动复合体。这一过程需要一些称为启动因子的蛋白质以及GTP与镁离子的参与。原核生物中的启动因子有3种，IF1辅助另外两种启动因子IF2、IF3起作用。启动阶段的具体步骤如下：(1)30S亚基在IF3与IF1的促进下与mRNA的启动部位结合，在IF2的促进与IF1辅助下与甲酰蛋氨酰tRNA以及GTP结合，形成30S启动复合体。30S启动复合体由30S亚基、mRNA、fMet-tRNAfMet及IF1、IF2、IF3与GTP共同构成。,【题目】（2）30S启动复合体一经形成，IF3即行脱落，50S亚基随之与其结合，形成了大、小亚基，mRNA，fMettRNAfMet及IF1、IF2与GTP共同构成的70S启动前复合体。（3）70S启动前复合体的GTP水解释出GDP与无机磷酸的同时，IF2和IF1随之脱落，形成了启动复合体。至此，已为肽链延长作好了准备。启动复合体由大、小亚基，mRNA与fMettRNAfMet共同构成。已知核蛋白体上有两个位置，分别称为“给位”与“受位”，启动复合体中mRNA的启动信号相对应的fMettRNAfMet亦即处于核蛋白体的给位。2肽链延长阶段这一阶段，根据mRNA上密码子的要求，新的氨基酸不断相应的被特异的tRNA运至核蛋白体受位，形成肽键。同时，核蛋白体从mRNA的5端向3端不断移位推进翻译过程。肽链延长阶段需要数种称为延长因子的蛋白质、GTP与某些无机离子的参与。,【题目】(1)进位受位上mRNA密码子相对应的氨基酸tRNA进入受位，生成复合体V。此步骤需要GTP、Mg2+和称为肽链延长因子EFTu与EFTs的蛋白质因子。（2）转肽50S亚基的给位有转肽酶的存在，可催化肽键形成。此时在转肽酶的催化下，将给位上tRNA所携的甲酰蛋氨酰（或肽酰）转移给受位上已特异性进入的氨基酸tRNA，与其所带的氨基酸的氨基结合形成肽键。此酶需要Mg2+与K2+存在。（3）脱落原在给位上的脱去甲酰蛋氨酰后的tRNAfMet，从复合物上脱落。（4）移位,【题目】核蛋白体向mRNA的3端挪动相当于一个密码子的距离，使下一个密码子准确定位在受位，同时带有肽链的tRNA由受体移至给位，此步需有肽链延长因子EFG、GTP与Mg2+。以后肽链上每增加一个氨基酸残基，就按进位（新的氨基酸tRNA进入“受位”）转肽（形成新的肽键）脱落（转肽后“给位”上的tRNA脱落）移位（核蛋白体挪动的同时，原处于“受位”带有肽链的tRNA随之转到“给位”）。3终止阶段当多肽链合成已完成，并且“受位”上已出现终止信号（UAA），此后即转入终止阶段。终止阶段包括已合成完毕的肽链被水解释放，以及核蛋白体与tRNA从mRNA上脱落的过程。这一阶段需要一种起终止作用的蛋白质因子终止因子的参与。终止因子使大亚基“给位”的转肽酶不起转肽作用，而起水解作用。在转肽酶的作用下，“给位”上tRNA所携带的多肽链与tRNA之间的酯键被水解，并从核蛋白体及tRNA上释出。从mRNA上脱落的核蛋白体，分解为大小两个亚基，重新进入核蛋白体循环。核蛋白体的解体需要IF3的参与。,【题目】在DNA复制和基因表达中，怎样避免遗传信息的传递出现差错？答：在DNA复制和基因表达中，通过以下方式避免遗传信息的传递出现差错：一、DNA的分子结构特点：(1)在DNA分子中，两股DNA链围绕一假想的共同轴心形成一右手螺旋结构，双螺旋的螺距为3.4nm，直径为2.0nm。(2)链的骨架(backbone)由交替出现的、亲水的脱氧核糖基和磷酸基构成，位于双螺旋的外侧。(3)碱基位于双螺旋的内侧，两股链中的嘌呤和嘧啶碱基以其疏水的、近于平面的环形结构彼此密切相近，平面与双螺旋的长轴相垂直。一股链中的嘌呤碱基与另一股链中位于同一平面的嘧啶碱基之间以氢链相连，称为碱基互补配对或碱基配对(basepairing)，碱基对层间的距离为0.34nm。碱基互补配对总是出现于腺嘌呤与胸腺嘧啶之间(A=T)，形成两个氢键；或者出现于鸟嘌呤与胞嘧啶之间(G=C)，形成三个氢键。,【题目】(4)DNA双螺旋中的两股链走向是反平行的，一股链是53走向，另一股链是35走向。两股链之间在空间上形成一条大沟(majorgroove)和一条小沟(minorgroove)，这是蛋白质识别DNA的碱基序列，与其发生相互作用的基础。DNA双螺旋的稳定由互补碱基对之间的氢键和碱基对层间的堆积力(basestackingforce)维系。DNA双螺旋中两股链中碱基互补的特点，逻辑地预示了DNA复制过程是先将DNA分子中的两股链分离开，然后以每一股链为模板(亲本)，通过碱基互补原则合成相应的互补链(复本)，形成两个完全相同的DNA分子。因为复制得到的每对链中只有一条是亲链，即保留了一半亲链，将这种复制方式称为DNA的半保留复制(semiconservativereplication)。后来证明，半保留复制是生物体遗传信息传递的最基本方式。DNA双螺旋是核酸二级结构的重要形式。双螺旋结构理论支配了近代核酸结构功能的研究和发展，是生命科学发展史上的杰出贡献。,【题目】二、生物个体内存在DNA损伤修复系统1.直接修复（directrepair）是通过一种可连续扫描DNA，识别出损伤部位的蛋白质，将损伤部位直接修复的方法。该修复方法不用切断DNA或切除碱基。一些蛋白质可以识别和修复某种损伤的核苷酸和错配的碱基，这些蛋白可以连续监测DNA。胸腺嘧啶二聚体就可以通过直接修复机制修复。胸腺嘧啶二聚体是紫外线辐射造成的。在所有原核生物和真核生物中都存在一种光激活酶（photoreactivatingenzyme），在可见光存在下，这种酶可以结合胸腺嘧啶二聚体引起的扭曲双螺旋部位，催化两个胸腺嘧啶碱基再生，正常的A-T碱基对重新形成，然后光复活酶从已修复好的DNA上脱落。2.核苷酸切除修复（excisionrepair）通过切除-修复内切酶使DNA损伤消除的修复方法。一般是切除损伤区，然后在DNA聚合酶的作用下，以露出的单链为模板合成新的互补链，最后用连接酶将缺口连接起来。,【题目】形成胸腺嘧啶二聚体会引起DNA双螺旋结构的变形，这样的损伤也可以通过核苷酸切除系统修复。修复系统中的主要酶ABC切除核酸酶。给出了ABC切除核酸酶修复DNA损伤的过程。首先ABC切除核酸酶从损伤部位的两侧切去含有损伤的DNA链。然后，解旋酶除去内切酶切点之间的DNA片段，有时DNA片段由外切酶降解，产生单链缺口。然后在DNA聚合酶的催化下按照互补链填充缺口，切口最后通过DNA连接酶连接。3.碱基切除修复DNA糖基化酶（DNAglycosylases）能识别DNA中的不正确碱基，如尿嘧啶、次黄嘌呤和黄嘌呤，这些碱基是由胞嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤脱氨形成的。DNA糖基化酶可以切断这种碱基N-糖苷键，将其除去，形成的脱嘌呤或脱嘧啶部位通常称为abasic部位或AP位点。然后由AP内切核酸酶（APendonucleases）切去含有AP位点的脱氧核糖-5-磷酸，在DNA聚合酶作用下重新放置一个正确的核苷酸，最后通过DNA连接酶将切口封闭。每种DNA糖基化酶通常对一种类型的碱基损伤特异。,【题目】4.错配修复（mismatchrepair）在含有错配碱基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢复的修复方式。这种修复方式的过程是：识别出下正确地链，切除掉不正确链的部分，然后通过DNA聚合酶和DNA连接酶的作用，合成正确配对的双链DNA。错误的DNA复制会导致新合成的链与模板链之间的产生错误的碱基配对。这样的错误可以通过E.coli中的3个蛋白质（MutS、MutH和MutL）校正。该修复系统只校正新合成的DNA，因为新合成DNA链的GATC序列中的A（腺苷酸残基）开始未被甲基化。GATC中A甲基化与否常用来区别新合成的链（未甲基化）和模板链（甲基化）。这一区别很重要，因为修复酶需要识别两个核苷酸残基中的哪一个是错配的，否则如果将正确的核苷酸除去就会导致突变。(右图)说明了MutS、MutH和MutL三种蛋白质是如何校正新合成DNA中的一个错配错误的。未甲基化的GATC序列不需要紧靠着错配碱基，因为错配碱基与GATC序列之间的间隔的DNA序列可以被外切核酸酶切除，是从3还是从5方向切除取决于不正确碱基的相对位置。,3.1.22009年真题,【点评】本年份真题包括以下三种题型：名词解释、选择、问答。和往年考试题目对比，题型变化很小，今后也不会有大的变化。,【题目】名词解释domain：结构域多肽链在二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体，成为结构域。exon：外显子基因组DNA中出现在成熟RNA分子上的序列。外显子被内含子隔开，转录后经过加工被连接在一起，生成成熟的RNA分子。信使核糖核酸(mRNA)所携带的信息参与指定蛋白质产物的氨基酸排列。Southernblotting：Southern于1975年首先建立从琼脂糖凝胶电泳中分离的DNA转至纤维膜上，再与特定的带有放射性同位素标记的DNA（或RNA）片断杂交，最后经过放射自显影等方法从X光底片上显现一条或多杂交分子区带，从而达到检测特定DNA片断的方法，后来把这种方法称为SouthernBlotting（Southern印迹）twodimensionalelectrophoresis：双向电泳是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照pI分离），然后再进行SDS-PAGE（按照分子大小）。,【题目】activecenter：活性中心，一些氨基酸残基比较集中的区域，与酶活力直接相关的区域成为酶的活性中心。telomere：端粒是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。其共同的结构特征是由一些富含GC的短重复序列构成，可重复数十次至数百次。meltingtemperature：DNA的熔点或溶解温度，指加热变性使DNA的双螺旋结构失去一半时的温度。ethanolfermentation：乙醇发酵指在无氧条件下将糖类转化为乙醇和CO2的过程。ATPsynthase：ATP合成酶广泛分布于线粒体内膜,叶绿体类囊体,异养菌和光合菌的质膜上,参与氧化磷酸化和光合磷酸化,在跨膜质子动力势的推动下合成ATP。,【题目】gluconeogenesis：葡萄糖异生作用是指生物体利用非糖前体物（如乳酸、氨基酸、甘油等）合成葡萄糖和糖原的过程。ureacycle：尿素循环动物氮代谢最终产物尿素的生成过程，是一个由4步酶促反应组成的，可以将来自氨和天冬氨酸的氮转化为尿素的循环。replisome：复制体，在DNA合成的生长点即复制叉上，分布着各种各样与复制有关的酶和蛋白质因子，它们构成的复合体叫复制体。transcriptionalfactor：转录因子，能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质，活化后从胞质转位至胞核，通过识别和结合基因启动子区的顺式作用元件,启动和调控基因表达。,【题目】signalpeptide：信号肽，分泌蛋白新生肽链N端的一段2030氨基酸残基组成的肽段。将分泌蛋白引导进入内质网，同时这个肽段被切除。现这一概念已扩大到决定新生肽链在细胞中的定位或决定某些氨基酸残基修饰的一些肽段。openreadingframe：开放阅读框，是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。,【题目】简答题试分析DNA双螺旋结构的特点及蕴含的生物学意义。（6分）答：DNA分子双螺旋结构的主要特点：DNA分子是有2条链组成，反向平行盘旋成双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基对排列在内侧。碱基通过氢键连接成碱基对，并遵循碱基互补配对原则。DNA的双螺旋结构，DNA具有特殊的空间结构：1）DNA分子是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的；2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替联结，排列在外侧，构成了基本骨架；碱基在内侧；导致了DNA分子结构的不对称性，所以DNA分子是有极性的，即两条链反向平行排列。3）内侧：两条链上的碱基通过氢键联结起来，形成碱基对维持双螺旋结构稳定DNA双螺旋结构中碱基对的组成是有一定的规律的：配对的严格专一性4）DNA双螺旋结构的多态性A-DNAB-DNAZ-DNAH-DNA（三螺旋核酸）,【题目】DNA双螺旋的稳定性：1）DNA双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。2）维持这种稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的氢键；3）由于双螺旋结构内部形成的疏水区，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响；介质中的阳离子（如Na+、K+和Mg2+）中和了磷酸基团的负电荷，降低了DNA链之间的排斥力、范德华引力等4)改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。双螺旋模型的意义双螺旋模型的意义，不仅意味着探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA的复制机制：由于腺膘呤(C)总是与胸腺嘧啶(T)配对、鸟膘呤(G)总是与胞嘧啶(A)配对，这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的，只要确定了其中一条链的碱基顺序，另一条链的碱基顺序也就确定了。因此，只需以其中的一条链为模版，即可合成复制出另一条链。,【题目】在酶活力测定中，如何保证测定的是酶反应初速度？（6分）答：酶活力大小，不是要去表示酶催化效率的高低的。它是酶含量的一个单位。是因为在检查酶是否存在及含量的时候，不能直接用重量或者体积来衡量，通常是用催化某一化学烦赢得能力来表示，就是用酶活力大小表示。酶促反应中，产物的生成量对反应时间的图形，它是一条类似“s”型的曲线。曲线的斜率表示单位时间内产物生成量的变化，所以曲线上任何一点的斜率就是该相应时间的反应速率。可以看出，在反应开始的一段时间内，斜率几乎不变，也就是你说的初始速度是不变的。随着时间的延长，曲线逐渐平坦，斜率降低，反应速度也就降低，显然这个时候测得的酶活力不能代表真实的酶活力。引起酶促反应速率随时间延长而降低的原因很多，如底物浓度降低，产物浓度增加加速了逆反应进行，产物对酶的抑制等等。因此，测定酶活力，应该测定酶促反应的出速率，从而避免上述种种复杂因素对反应速率的影响。最后，酶量和反应初速率呈线性关系，所以可以用初速率来测定制剂中的酶含量。,【题目】底物浓度如何影响调节酶和非调节酶的酶促反应速率，请图解说明，并分析这种差异产生的原因。（8分）答：一般被称为调节酶的，主要是指别构酶和共价调节酶。别构酶的初速度底物浓度曲线为S型，不同于米氏酶。前期：当酶与底物反应时程平缓上升趋势，在反应中产生代谢物！中期：由于，反应中产生的代谢物少量的话对酶的活性其促进作用，所以反应加快！过一段时间之后，代谢物增多，对酶的活性起着抑制性作用，反应变慢！后期：由于，代谢物不断的增多，对酶的抑制性越来越强，致使酶的活性减低，因此，反应逐步趋于平缓,呈“s”型曲线！,【题目】底物对酶促反应的饱和现象：由实验观察到，在酶浓度不变时，不同的底物浓度与反应速度的关系为一矩形双曲线，即当底物浓度较低时，反应速度的增加与底物浓度的增加成正比（一级反应）；此后，随底物浓度的增加，反应速度的增加量逐渐减少（混合级反应）；最后，当底物浓度增加到一定量时，反应速度达到一最大值，不再随底物浓度的增加而增加（零级反应）。别构酶（allostericenzyme）一种其活性受到结合在活性部位以外部位的其它分子调节的酶。又称为变构酶，是一类重要的调节酶。在代谢反应中催化第一步反应的酶或交叉处反应的酶多为别构酶。别构酶均受代谢终产物的反馈抑制。别构酶多为寡聚酶，含有两个或多个亚基。其分子中包括两个中心：一个是与底物结合、催化底物反应的活性中心；另一个是与调节物结合、调节反应速度的别构中心。两个中心可能位于同一亚基上，也可能位于不同亚基上。在后一种情况中，存在别构中心的亚基称为调节亚基。别构酶是通过酶分子本身构象变化来改变酶的活性。,【题目】在肝脏中，下列化合物彻底氧化分解为CO2和水，可生成多少ATP？（12分）(假设NADH和FDH2分别以3ATP和2ATP计算)（A）甘油（B）草酰乙酸（C）乳酸甘油在甘油激酶（只存在于肝肾肠）催化（消耗1个ATP）下生成3-磷酸甘油，3-磷酸甘油在磷酸甘油脱氢酶（辅酶为NAD+）作用下生成磷酸二羟丙酮，磷酸二羟丙酮进入糖酵解途径先同分异构化为3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛在其脱氢酶（辅酶为NAD+）作用下生成1，3-二磷酸甘油酸，1，3-二磷酸甘油酸经过一次底物水平磷酸化（生成1个ATP）和3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸经变位酶催化变成2-磷酸甘油酸，2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸经一次底物水平磷酸化（生成1个ATP）和丙酮酸，以上反应在胞液中进行，丙酮酸进入线粒体，经丙酮酸脱氢酶复合体（有3种酶和6中辅酶组成的符合酶，具体看书，这里脱氢最终给NAD+进入呼吸链生成3*1个ATP）催化生成乙酰COA，,【题目】乙酰COA进入三羧酸循环（这自己看书，3次脱氢给NAD+进入呼吸链生成3*3个ATP，一次脱氢给FAD+进入呼吸链生成2*1个ATP，一次底物水平磷酸化生成1个ATP）胞液中的2个NAD+可有两种机制（我用的是5版书见155到156页）进入线粒体可能生成4个或6个ATP（这也是为什么1分子葡萄糖彻底氧化会生成36或38ATP的原因）所以最后是20个或22个ATP。草酰乙酸：草酰乙酸PEP丙酮酸乙酰辅酶A进入三羧酸循环彻底氧化分解-1+1+3+12=15ATP乳酸：乳酸丙酮酸乙酰辅酶A进入三羧酸循环彻底氧化分解3+3+12=18ATP,【题目】DNA复制是非常复杂的，包含有许多酶和蛋白质因子，请以大肠杆菌为例，列举出8种与复制有关的酶和蛋白质因子，并说明它们呢的功能和复制的哪个阶