分子生物学大题整理——马显才

1、按照2011年向前整理：1 .简述RNA聚合酶II中的CTD序列在转录过程及转录后修饰中的作用。解释：RNA聚合酶II最大亚基末端的竣基端结构域(CTD)是由以七个氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)为重复单位的高度保守的重复序列组成的。主要作用有一下几个方面：CTD可以接受转录因子TFIIH的磷酸化作用，使得RNA聚合酶从PolIIA状态转变为PolIIO状态，最终导致转录起始过渡到转录延伸阶段；CTD参与新转录出的mRNA5端帽子的加工，它可以作为一个停靠点，募集加帽酶中诸如鸟甘酸转移酶、甲基转移酶等，并且这种加工作用在RNA聚合酶转录合成出2530个核甘酸时便

2、已经开始，属于共转录过程之一；CTD还参与mRNA5-3间的剪接过程，CTD可以作为剪接体的一个组装位点，使得剪接因子能够快速识别mRNA上面的内含子序列，介导包括可变剪接在内的剪接过程；CTD序列还参与到mRNA多聚腺喋吟核甘酸的合成过程，和加帽过程一样，CTD也是作为poly(A)聚合酶等酶停靠的位点，从而易于迅速的识别找到聚腺甘酸化信号，并且启动加尾过程。2 .蛋白质合成中是如何保证其翻译的正确性？解释：首先起始过程具有具有“第二遗传密码”保证机制。在tRNA的识别过程中，tRNA可以专一的和某一种氨基酸向识别结合，同时，氨酰tRNA合成酶也具有高度白专一性，氨酰tRNA合成酶的专一性很

3、高，共有20种,每一种只用于单一种氨基酸与相应tRNA的结合；tRNA上的某些结构特征能使它在氨酰tRNA合成酶的催化下，与特定的氨基酸结合；这些结构特征就是“第二遗传密码”(thesecondgeneticcode);第二遗传密码”常在tRNA的受体茎(acceptorstem)上，但在其他区域的也有不少；第二遗传密码”较复杂，且是非简并的，但专一性同样很强。在延伸过程中，氨酰tRNA结合到核糖体的A位中的过程具有校对功能，如错误的氨酰tRNA进入了A位(反密码子与密码子不能很好配对)，可进行校正，当配对正常时，GTP可以水解从而使EF-Tu从A位点离去，但是当配对不正常时，GTP将无法水解

4、，于是平衡向着核糖体和GTP-EF-Tu-aa-tRNA三联复合物解离的方向移动，完成校对作用；在终止的过程中，翻译到达终止密码子后，释放因子及GTP结合到核糖体的相应位点，促使肽链与tRNA的连结断开；接着释放因子和tRNA从核糖体解离(这一过程需GTP水解)；最后，核糖体与mRNA解离，核糖体大小亚基解离。3 .什么是选择性剪接？具有什么生物学意义？解释：定义：一个基因转录出来的RNA前体，通过不同的剪接方式(选择不同的外显子)而形成不同的成熟mRNA,产生不同的蛋白质。意义：通过选择性剪接，可对基因的表达起一定的调控作用。选择性剪接常用于在不同的组织或发育时期产生组织特异或调控发育的蛋白

5、质；选择性剪接还可有重要的生物学效应，如在果蝇的性决定体系中起重要的作用。4 .简述乳糖操纵子的组成及其表达调控的机制。解释：组成：lacZ:-半乳糖昔酶(-galactosidase)基因lacY:半乳糖背透过酶(galactosidepermease基因lacA:半乳糖昔乙酰基转移酶(galactosidetransacetylase)基因lacI:调节基因(regulatorygene)Operator:操纵区Repressor:阻遏子(阻遏物)Inducer:诱导物(异构乳糖，allolactose)调控机制：阻遏物的负调控机制：A.当没有乳糖时，阻遏物将阻止启动子下游的链被打开。8.

6、 当有乳糖时，inducer（乳糖）将和阻遏物结合，导致阻遏物无法结合到启动子下游的序列。CAP-cAMP的正调控机制：A.cAMP在细胞中的浓度与葡萄糖的含量成反比，它与一种称为代谢物激活蛋白（cataboliteactivatorprotein,又称CAP,另一称呼是环腺甘酸受体蛋白：cAMPreceptorprotein,CRP）一起，起到正调控作用。因此，起正调控作用的是CAP-cAMP。B.乳糖操纵子的启动子实际上是一种弱启动子，其-35box与原核启动子相应的共同序列相差甚大，因此才需要CAP-cAMP进行正调控；如果是强启动子（与共同序列十分相近），则不需要正调控，但这种情况会使

7、得即使葡萄糖存在，乳糖操纵子也一样运作。C.通过对有关突变体进行分析，发现CAP-cAMP的结合位点在启动子的上游（与启动子紧密相邻），该位点称为激活物位点（activatorsite）。CAP-cAMP结合到激活物位点后，就会促进RNA聚合酶与DNA形成openpromotercomplex（CAP-cAMP能加快closedpromotercomplex的形成，从而提供了更多形成openpromotercomplex的机会），结果是促进转录。5 .简述枯草杆菌色氨酸操纵子的衰减作用机理。解释：衰减（弱化）作用指的是p因子非依赖性的终止。在最后的序列中会形成一段强的G-C结合区间（单纯的RN

8、A之间），然后形成一段A-T弱结合的相互作用（RNA和DNA之间）。前导区与弱化子转录物的第一种较稳定的结构有一终止子（Pindependentterminator）,能使弱化作用发生，转录终止转录物的第二种较不稳定的结构没有终止子，转录能继续色氨酸的多寡决定形成哪一种结构（在转录与翻译偶联的情况下）。所以我们要注意的是在细菌中，当色氨酸操纵子的前导区转录后，便开始了翻译过程。当核糖体到达色氨酸密码子后，会出现色氨酸依赖性翻译受阻和前进问题：A.色氨酸缺乏，核糖体不能前进，翻译受阻，前导区与弱化子转录物只能形成第二种结构；结构基因能转录。B.色氨酸充足，前导肽的翻译能顺利完成，前导区与弱化子转

9、录物能形成第一种较稳定的结构，导致弱化作用发生。简而言之，色氨酸操纵子的模型为：1）当色氨酸浓度下降时，阻遏蛋白没有活性，无法和操纵区相结合，于是RNA聚合酶可以前进。并且，前导肽合成受阻，核糖体结合在RNA上面，形成1-2,3-4结合方式（2,3结合），终止信号不停止，反而继续进行下去。2）当色氨酸浓度上升时，阻遏蛋白有活性，结合于操纵区，阻止RNA聚合酶和启动子的结合。此外，前导肽合成完全，形成1,2-3,4结合方式，前导肽掉下来，从而使得RNA聚合酶掉下来，合成提前终止。色氨酸操纵子的调控必须达成有一定的必要条件：1）转录与翻译偶联，且速率大致相等2）每个结构基因的转录产物都有其起始密码

10、子，核糖体从各个基因的mRNA的起始信号（密码子）开始翻译，即结构基因的翻译与前导序列的翻译无关3）细菌能符合这样的要求，说明其体系中各组分的协调性。.转座的概念和类型解释：定义：转座因子（transposableelement,TE）是细胞中能改变自身座位的一段DNA序列，可从复制子的一个座位跳跃到另一个座位，也可从同一个细胞的一个复制子跳跃到另一个复制子，DNA片断的这种运动称为转座。6 ）在细菌发现了两种转座类型：2） A.复制性转座（replicativetransposition）转座过程有DNA复制，结果一个转座子留在原位，另一个插入到新的位点B.保守性转座（conservativ

11、etransposition）转座子离开原位置，插入到新的位点；这种转座又称非复制性转座（nonreplicativetransposition）真核生物中的转座类型：A. 玉米的Ds（dissociation）和Ac（activator）最早发现（1940s）的转座子，与某些品种的玉米种子上的色斑变化有关（玉米种子的颜色由C基因编码的因子造成；若C基因突变，就没有色素产生，种子几乎白色；若部分细胞产生回复突变，就会在种子上形成颜色斑点）。Ac能自行转座，而Ds必须要有Ac的帮助才能转座Ac或Ds插入到功能基因中，就会使该基因失活。Ac与细菌的转座子相似，约4500bp,两端有反向重复序列，中

12、部含有转座酶基因。Ds是Ac的衍生物（功能不全，不能自主转座)，有Ds-a、Ds-b、Ds-c3种。B. 反转录转座子(retrotransposons)以RNA作为中介进行复制(转座)，与反转录病毒(retroviruses)的复制相似，含有编码反转录酶的基因，能进行反转录；酵母中的Tyttransposonyeast)、果蝇中的copia等反转录转座子的两端有LTRs(longterminalrepeats)。7.真核生物转录延伸过程中染色质的变化，目前比较认可的模型是怎么样的？解释：在转录过程中(含延伸)的染色质变化包括以下几个方面：1) 组蛋白对5srRNA基因转录的影响卵母细胞5Sr

13、RNA基因的启动子区域在体细胞中具核小体结构，因而表达被抑制；在卵母细胞中，这些基因的启动子区域基本上无核小体结构，因此可与转录因子结合，使基因转录；转录因子与组蛋白在启动子区处于一种相互竞争的状态，转录因子取胜，则基因可转录；组蛋白取胜，则基因关闭；实验表明，若把组蛋白H1除去，则原来在体细胞不能转录的卵母细胞5SrRNA基因也变得可转录；因此，H1对在启动子区域形成稳定的核小体结构是必需的。2) 组蛋白对II类基因转录的影响原则上与III类基因的情况相同；若启动子区上有核小体结构，则基因不转录；若没有核小体结构，则可转录；核小体结构只由核心组蛋白(H2A,H2B,H3,H4)与DNA构成时

14、，即能起到抑制基因转录的作用，且一般的转录激活子不能解除这种抑制(这里和III型基因显著不同，III型基因只要没有H1就不能够发挥作用，而在II类中，H1只是起着更加稳固的作用，并且作用可以被激活子抵消)；若核小体结构还含有组蛋白H1,那么其抑制基因转录的能力更强，但H1的这种作用可被转录激活子抵消。3) 核小体定位(nucleosomepositioning)转录激活子能使核小体结构不在启动子区内形成，而只在启动子周围形成；核小体定位使得启动子区成为无核小体区(nucleosome-freezones),对DNase高度敏感。4) 组蛋白乙酰化(histoneacetylation)乙酰化的

15、形式是在赖氨酸侧链的氨基上加上乙酰基；组蛋白是否乙酰化与基因的活性有关，乙酰化的组蛋白对转录的抑制作用较弱，因为乙酰化使组蛋白易从DNA上脱落，从而使核小体结构(染色质结构)发生变化；起乙酰化作用的酶是组蛋白乙酰基转移酶(histonacetyltransferase,HAT),它能把供体乙酰辅酶A(acetyl-CoA)的乙酰基转移到核心组蛋白(H2A,H2B,H3,H4);酵母中的组蛋白乙酰基转移酶还是一种转录激活子的辅助因子，其他一些转录激活子的辅助因子也是组蛋白乙酰基转移酶。细胞核中的组蛋白乙酰基转移酶(HATA)与细胞质中的组蛋白乙酰基转移酶(HATB)作用不同：HATA能结合到染色

16、质上，使核小体中的核心组蛋白(N端尾部)乙酰化，从而促进转录；HATB是使细胞质中新合成出来的H3和H4乙酰化，从而使它们能正确地组装到核小体中(它们的乙酰基在组装后就会被组蛋白去乙酰化酶除去)。5)组蛋白去乙酰化(histonedeacetylation)核心组蛋白去乙酰化能抑制转录。去乙酰化由组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylases)催化。组蛋白去乙酰化酶要与其他转录抑制因子相互作用，才能在合适的区域使组蛋白去乙酰化。例如前面讲过的甲状腺受体TR-RXR他是一个沉默子，它一方面和甲状腺素应答元件(thethyroidhormoneresponseelement,TRE)结合

17、，一方面和其他因子结合介导和组蛋白去乙酰化酶结合，介导沉默作用。但是当甲状腺激素和TR-RXR结合时，会促进一系列增强子的作用，介导转录复合物的形成。6) 染色质重建(chromatinremodeling,染色质改造)组蛋白乙酰化还不足以改变核小体核心，还必须重建核小体核心，才能在增强子和启动子处产生无核小体区，使基因可转录。至少有4类蛋白质参与染色质重建：SWI/SNF家族、ISWI家族、NuRD家族、INO80家族。这4类蛋白质都能改变核小体核心的结构，其中一些蛋白质也可能会移动核小体。7) 异染色质与基因沉默(silencing)异染色质不但能使其内的基因沉默，而且使附近的基因也沉默，

18、如端粒位置效应(telomerepositioneffect,TPE),即距端粒3kb内的基因都沉默。参与形成异染色质的蛋白质：RAP1,SIR2,SIR3,SIR4(silencinginformationregulator,SIR),H3,H4。H4上16位的赖氨酸乙酰化，能阻止异染色质的形成。8)核小体与转录延伸两种假说：聚合酶能使核小体结构变得足够松散，因而不用除去核小体也能前进；聚合酶前进时，能把遇到的核小体移动位置，因而转录后，所有核小体的位置都发生了改变。事实表明，第二种假说是正确的，且在转录后，核小体一般是被后移了（移到聚合酶后）。8) RNA转录后加工有哪些？解释：1） RN

19、A剪接：断裂基因；核mRNA前体的剪接；A. 自剪接的内含子；I类内含子；II类内含子；tRNA剪接主要是核tRNA内含子的剪接；2）加帽和聚腺甘酸化；3）rRNA与tRNA的加工；rRNA的加工（真核和原核有所不同，主要表现在使用的酶不同）；tRNA的加工；A.真核和原核有所不同，主要是由于原核是多顺反子引起；B.真核和原核的tRNA5端的加工成熟都需要RnaseP的参与；C.真核和原核的tRNA3端的加工都需要6中Rnase的参与：RnaseD/BN/T/PH/II和PNPase,其中PNPasaRnasePH和RnaseT最重要。5） 4）反式剪接RNA编辑；RNA干扰（干涉/沉默）一一

20、转录后基因沉默。9.比较原核生物和真核生物翻译起始、延伸和终止的异同A起始的异同：相同点：1）都需要tRNA识别氨基酸并装载；2）都需要核糖体大小亚基解离；3）都需要起始因子。不同点：1）起始tRNA携带的氨基酸不同，原核是甲酰甲硫氨酸，而真核是甲硫氨酸；2）原核中甲酰甲硫氨酸识别的起始密码子有三种AUG/GUG/UUG，而甲硫氨酸只识别AUG;3）原核中不需要通过扫描寻找起始密码子，而真核中需要扫描寻找起始密码子；4）原核中需要SD序列帮助mRNA与小亚基结合，而真核没有SD序列，需要5端帽子引导两者结合；5）原核中起始因子比较简单，种类少，而真核中起始因子要复杂的多，种类也多；6）原核中起

21、始的控制是通过mRNA二级结构影响起始和反馈控制，而真核中通过起始因子磷酸化来控制。7）原核中的mRNA上有两个以上的可读框（ORF）,为多顺反子，而真核生物的一条mRNA上面只有一个ORF;8）原核翻译速度快，而真核翻译速度慢，但是可以有多个核糖体结合在上面进行同时翻译。B延伸过程：两者相似都包括进位、转肽、移位，都需要延伸因子和GTP,只是延伸因子不同。C终止过程：终止过程也相似：都需要释放因子和一些相关的蛋白质参与。.启动子在基因内的基因如何进行转录具有内部启动子的在真核生物中主要为III类转录因子参与的转录。在III类转录因子中有三种重要的转录因子：TFIIIA和B和CoTFIIIC结

22、合到基因内部的启动子中（如果是5SrRNA基因，则先有TFIIIA结合到启动子区），再帮助TFIIIB结合到启动子上游区（转录起始位点上游），而TFIIIB则帮助PolIII结合在起始位点周围。TFIIIB里面有TBP。转录开始后，TFIIIC（或TFIIIA和C）被除去，而TFIIIB留在原位，可促进另一轮的转录。.组蛋白乙酰化对基因转录的影响主要作用是促进转录的进行。乙酰化的形式是在赖氨酸侧链的氨基上加上乙酰基；组蛋白是否乙酰化与基因的活性有关，乙酰化的组蛋白对转录的抑制作用较弱，因为乙酰化使组蛋白易从DNA上脱落，从而使核小体结构（染色质结构）发生变化；起乙酰化作用的酶是组蛋白乙酰基转移

23、酶（histonacetyltransferase,HAT）,它能把供体乙酰辅酶A（acetyl-CoA）的乙酰基转移到核心组蛋白（H2A,H2B,H3,H4）;酵母中的组蛋白乙酰基转移酶还是一种转录激活子的辅助因子，其他一些转录激活子的辅助因子也是组蛋白乙酰基转移酶。细胞核中的组蛋白乙酰基转移酶（HATA）与细胞质中的组蛋白乙酰基转移酶（HATB）作用不同：HATA能结合到染色质上，使核小体中的核心组蛋白（N端尾部）乙酰化，从而促进转录；HATB是使细胞质中新合成出来的H3和H4乙酰化，从而使它们能正确地组装到核小体中（它们的乙酰基在组装后就会被组蛋白去乙酰化酶除去）。10 .RNA编辑的机

24、制？RNA与中心法则的关系？机制：基因转录产生的mRNA分子中，由于核甘酸的缺失，插入或置换，基因转录物的序列不与基因编码序列互补，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息，这种现象称为RNA编辑。简单来说就是指mRNA加U或减U。编辑的机制为：在转录后进行，沿3-5方向进行，由gRNA（guideRNA,向导RNA）指导进行；一些gRNA由大环的某些区域编码，另一些gRNA由小环编码；大部分gRNA80ntoRNA与中心法则的关系：遗传信息从DNA传递给信息RNA的转录；在逆转录酶的作用下，以RNA为模板合成DNA;以RNA为模板合成蛋白质，体现生物性状；以RNA为模板复制

25、RNA（如某些只有RNA的病毒）.简述基因组学的几个分支基因组学是把基因组作为研究对象的学科：1） 结构基因组学（structuralgenomics）基因组结构（genomestructure）定位基因（genemapping）2） 测定基因组全序歹U（whole-genomesequencing）功能基因组学（functionalgenomics）大规模、高通量分析基因组中基因表达的技术基因功能的分析3）进化基因组学（evolutionarygenomics）在整体水平上研究基因和基因组的结构、功能的起源与进化；比较基因组学（comparativegenomics-进化基因组学的初始阶段；

26、通过比较，发现基因组中蛋白质和功能RNA基因的密度与生物的复杂程度有一定的负相关。14 .与类核基因组（原核基因组）相比，核基因组在结构上有什么特点？类核基因组：环状，较小；通常由单拷贝或低拷贝（low-copy）的DNA序列组成；基因排列紧密，较少非编码序歹Ustreamlined”核基因组：多线状；大小一般要比类核基因组大好几个数量级，且变化范围很大；有大量的非编码序列（重复序列、内含子等），内含子是基因中的插入序列。真核生物的genomesize一般要比原核生物的大很多，且变化范围也很大（最大/最小可达8万）；真核生物基因组存在C值佯谬现象（基因组中基因数目与基因组大小无关）。.简述增强

27、子的作用机制增强子：能增强转录的元件，但又不是启动子的一部分（无位置、方向的限制）增强子常在启动子的上游，但也可以在基因内部（如内含子中）。增强子的远距离作用：激活子是使增强子能远距离作用的原因。4种可能性（第三、四种可能性较符合实际情况）Coiling(changeintopology)超螺旋Sliding滑行Looping成环Facilitatedtracking(loopingandtracking)异化追踪。远距离增强子元件的成环作用机制。15 .tRNA的转录后加工有哪些？tRNA加工：真核和原核加工的不同点：1)在真核生物中，tRNA前体含单个tRNA分子，两端有额外的序列，其加工

28、是要除去这些额外的序列2)在原核生物中，tRNA前体含1至多个tRNA分子，或与rRNA前体混在一起，故其加工首先要把含单个tRNA分子的片段切割出来(由RNaseIII负责)，然后再除去5及3端额外的序列真核与原核加工的相同点：1)真核生物与原核生物tRNA5端的加工成熟由RNaseP负责，一次切割即除去5端的额外的序列RNaseP含有2个亚基，一个是RNA(M1RNA,125kD),另一个是蛋白质(14kD),而起催化(酶切)作用的是RNA这个亚基。2)真核生物与原核生物tRNA3端的加工成熟有6种RNase参与RNaseDRNaseBNRNaseTRNasePHRNaseIIPNPase

29、(polynucleotidephosphorylase,多核甘酸磷酸化酶)PNPasaRNasePH和RNaseT最为重要。tRNA剪接：核tRNA内含子：内含子较小(10bp左右)，且只有1个，一般在相应于反密码子的碱基附近(与反密码子的3端隔1个核甘酸)tRNA剪接(tRNAsplicing)的步骤：分2步进行，需要tRNA内切酶及RNA连接酶的参与Step1:由剪接内切酶把内含子切除Step2：由RNA连接酶把两个外显子连接起来17.真核mRNA5帽子和3pol(A)的功能帽子分步合成：首先，RNA三磷酸酯酶将mRNA末端的磷酸集团去掉，然后鸟昔转移酶水解GTP在此末端加上GMP,接着

30、两个甲基转移酶分别将鸟昔第7位的N和倒数第二个碱基的2-OH甲基化。帽子功能：(1)保护mRNA：一般的RNase不能切割含有3个磷酸基的帽子；(2)提高翻译能力(增加mRNA的可译性)：通过与帽子结合蛋白结合，mRNA能更好地进入核糖体；(3)有利于mRNA在细胞内的运输(运出细胞核)：若没有帽子，则mRNA基本上留在细胞核；(4)使mRNA前体能正确剪接：第一个内含子的剪接所需。多聚腺甘酸化功能：(1)保护mRNA,延长其寿命(半衰期)；(2)提高mRNA的翻译能力，能与poly(A)结合蛋白poly(A)bindingproteinI结合，促进翻译，促进mRNA与核糖体结合。多聚腺甘酸化的发生需要前体mRNA的剪切和在剪切处的多聚腺甘酸化，polyA和polyn的CTD等参与。(3)促进最后一个内含子的切除。18 .