分子生物学考试部分题

1、1.名词解释1.启动子：启动子是一段位于结构基因5端上游区的能活化RNA聚合酶的DNA序列。2.增强子：位于DNA转录起点上游200bp的强化转录起始的两段重复序列。3.核酶：一类具有催化RNA链中磷酸二酯键断裂的RNA分子。4.同义密码子：具有编码同一种氨基酸的多个密码子。5.热休克蛋白：能够在细胞内辅助新生肽链正确折叠的一类应激反应性蛋白。6.信号肽：位于其实密码子后的一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域。7.cDNA:由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA.8.基因表达调控：对基因经过转录.翻译产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程的调节。9.基因组：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息

2、或整套基因。10.冈崎片段：DNA的滞后链不连续合成的片段。2.解答题 1、简述乳糖操纵子。 原核生物乳糖操纵子（Lac operon）的控制区包括调节基因、启动基因（其CRP结合位点位于RNA聚合酶结合位点上游）和操纵基因；其信息区由-半乳糖苷酶基因（lacZ）、通透酶基因（lacY）和乙酰化酶基因（lacA）串联在一起构成。当培养基中乳糖浓度升高而葡萄糖浓度降低时，乳糖作为诱导剂与阻遏蛋白结合，促使阻遏蛋白与操纵基因分离；另一方面，细胞中cAMP浓度升高，cAMP与CRP结合并使之激活，CRP与启动基因结合并促使RNA聚合酶与启动基因结合，基因转录激活。2、 简述色氨酸操纵子。 trp操纵

3、子是一种阻遏型操纵子，当无色氨酸时，辅阻遏蛋白不能结合O序列，操纵基因开放，开始转录；当细胞内有较大量的色氨酸时，辅阻遏蛋白与色氨酸结合后，可结合O序列，阻遏基因转录。E.coli的trp操纵子的另一个调控方式是衰减调节机制。在色氨酸操纵子第一个结构基因与启动基因之间存在一弱化区域，当细胞内色氨酸浓度很高时，通过与转录相耦联的翻译过程，形成一个弱化子结构，使RNA聚合酶从DNA上脱落，导致转录终止。3、 简述PCR原理。 答：PCR是在体外扩增DNA序列的方法，原理并不复杂，首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA 为模板并利用反应混合物中的

4、四种脱氧核苷三磷酸合成新生的DNA互补链。包括：DNA解链（变性）、引物与模板DNA结合（退火）DNA合成（延伸）三步，可以被不断重复。Lesson2脱氧核糖核酸（英语：Deoxyribonucleic acid，缩写为DNA）又称去氧核糖核酸，是一种分子，可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作。DNA结构：1. 核苷酸=核糖+磷酸+碱基2. DNA链具有方向性；3. 双链，反向平行，互补，骨架在外，氢键在内；4. 双螺旋结构染色体：（chromosome） 染色体是遗传物质的主要载体 染色体在遗传上起着主要作用,因为亲代能够将自己的遗传物质以染色体的形式传给子代，保持了物种的稳定性和连

5、续性。染色体的特征： DNA和蛋白质1. 分子结构相对稳定2. 自我复制，与亲子代之间保持连续性3. 指导蛋白质的合成4. 产生可遗传的变异染色体蛋白主要分为组蛋白和非组蛋白。组蛋白 组蛋白是染色体的结构蛋白 H 1 ,H 2 A,H 2 B,H 3 及H 4 与DNA共同组成核小体组蛋白的特征 进化上的极端保守性 无组织特异性 肽链上氨基酸分布的不对称o 碱性氨基酸分布在N端、疏水基团在C端 存在较普遍的修饰作用o 甲基化、乙酰化、磷酸化非组蛋白 非组蛋白约为组蛋白总量的60%70%，可能有20100种(常见的有1520种)。 主要包括酶类(RNA聚合酶)、与细胞分裂有关的蛋白。 也可能是染

6、色质的结构部分。 宽度增加 长度压缩第一级 DNA+蛋白质 核小体 5倍 7倍第二级 核小体 à 螺线管 3倍 6倍第三级 螺线管 à 超螺旋 13倍 40倍第四级 超螺旋 à 染色体 2.5-5倍 5倍 500-1000倍 8400倍原核与真核细胞染色质的比较 原核细胞中:DNA存在于称为拟核(nucleoid)的结构区。每个原核细胞一般只有一个染色体，每个染色体含一个双链环状DNA。 真核细胞中：DNA主要集中在细胞核内，线粒体和叶绿体中均有各自的DNA。真核生物基因组的结构特点 真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组。 真核基因组存在大量的重复序列。

7、真核基因组的大部分为非编码序列(>90)，是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。 真核基因组的转录产物为单顺反子。 真核基因组存在大量的顺式作用元件(启动子、增强子、沉默子)。 真核基因组中存在大量的DNA多态性：单核苷酸多态性和串连重复序列多态性。原核生物基因组 原核生物的基因组很小，大多只有一条染色体，且DNA含量少。 如大肠杆菌DNA的相对分子质量仅为4.6×10 6 bp，其完全伸展总长约为1.3mm，含4000多个基因。 总结：遗传物质的主要载体是染色体 染色体主要成分：DNA和蛋白质 DNA的结构o 一级结构：四种核苷酸的链接及其排列顺序o 二级结构：反向平行双螺

8、旋o 三级结构：超螺旋Lesson3关键词 复制子(Replicon)：DNA的复制是由固定的起始点开始的。一般把生物体的复制单位称为复制子(replicon)。一个复制子只含一个复制起点 复制叉(Replication fork)：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以，复制起点叉子形式，被称为复制叉(Replicationfork)。 半保留复制(Semi-conservative replication)：DNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。因此，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条

9、链则是新合成的，这种复制方式被称为DNA的半保留复制 半不连续复制(semi-discontinuous replication)：前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的，因而称之为DNA的半不连续复制。 冈崎片断(Okazaki fragment) DNA聚合酶(DNA polymerase)DNA的合成 由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，因此两个模板极性不同。 所有已知DNA聚合酶的合成方向都是53。DNA 复制的体系 亲代DNA分子为模板 四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物 提供3-OH末端的引物 多种酶及蛋白质o DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引

10、物酶、DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等DNA复制的基本过程 复制的起始(initiation)：复制起始原点 DNA双螺旋的解旋 复制的引发 DNA链的延伸(elongation) 复制的终止(termination)复制的几种主要方式环状DNA双链的复制1. 型2. 滚环型(rolling circle)3. D-环型(D-loop)思考题1染色体具备哪些作为遗传物质的特征？2什么是核小体？简述其形成过程。3简述真核生物染色体的组成，它们是如何组装的？4简述DNA的一、二、三级结构。5原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？6DNA双螺旋结构及其在现代分子生物学发展中的意义

11、。7DNA复制通常采取哪些方式？8简述原核生物DNA的复制特点。9真核生物DNA的复制在哪些水平上受到调控？10细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复？Lesson4基因表达包括转录（transcription）和翻译（translation）两个阶段。o 转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同(除了TU之外）的RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤。o 翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的。生物体内三类主要RNA1、编码特定蛋白质序列的mRNA；2、能特异性解读mRNA 中的遗传信息并将其转化成相应氨基酸后加入多

12、肽链中的tRNA；3、 直接参与核糖体中蛋白质合成的rRNA。编码链（coding strand）:与mRNA序列相同的那条DNA链, 或称有意义链（sense strand）.模板链（template strand）: 根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链, 或称反义链（antisensestrand）。把起点5末端的序列称为上游（upstream），把其3末端的序列称为下游（downstream）。启动子：是一段位于结构基因5端上游区的保守的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。转录起点：是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱

13、基，通常为嘌呤。mRNA的组成 编 编 码区(coding region) ：从起始密码子AUG开始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子。 5 端上游非编码区(5UTR) ：位于AUG之前不翻译的区域。 3 端下游非编码区(3UTR) ：位于终止密码子之后不翻译的区域RNA合成的特点1. RNA 是以53方向合成的，它的序列是与DNA编码链（意义链）相同。2. RNA的合成是以反义链(模板链)为模板。3. 同在DNA中一样，形成磷酸二脂键(Phosphodiesterbonds)。4. 必需的成分: RNA polymerase, rNTPs, transcriptionfactors,

14、promoter & terminator/template转录的基本过程1、模板识别(Template Recognition)2、转录起始(Initiation)3、转录的延伸(Elongation)4、转录的终止(Termination)Three Steps 封闭复合物（closed complex） 开放复合物（open complex） 三元复合物（ternary complex）转录机器的主要成分1. RNA聚合酶(RNA polymerase)2. 转录复合物 RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶。1. 主要以双链DNA为模板，以4种核苷三磷酸作为活性前体。2. 需要Mg

15、2+/Mn2+为辅助因子。3. 它不需要任何引物。4. 以53方向合成RNA链。5. 缺乏35外切酶活性。6. 是一个含有多个亚单位(multi-subunit)的酶。RNA聚合酶需执行的功能1. 识别DNA双链上的起始子；2. 使DNA变性在启动子处解旋成单链；3. 通过阅读启动子序列，RNA pol确定它自己的转录方向和模板链。4. 最后当它达到终止子时，通过识别停止转录。原核和真核生物的RNA聚合酶虽然都能催化RNA的合成，但在其分子组成、种类和生化特性上各有特色。原核生物启动子的共同的特点（1）结构典型，都含有识别(Recognition site)，结合(Binding site)和

16、起始(Initiation site)三个位点；（2）序列保守，如-35序列，-10序列结构都十分保守；（3）位置和距离都比较恒定；（4）直接和多聚酶相结合；（5）常和操纵子相邻；（6）都在其控制基因的5端；（7）决定转录的启动和方向。真核生物启动子的结构特点真核生物RNA聚合酶II所识别的启动子区 Hogness等发现类似Pribnow区的Hogness区，在转录起始点上游2530 bp处，保守序列为TATAAA，也称TATA区。 在起始位点上游7078 bp处还有另一段共同序列CCAAT，称为CAAT区（CAAT box）。增强子(enhancer) 1981年由Benerji, Rusc

17、oni小组和Chambom等发现的，又称远上游序列（far upstream sequence）。 已在SV40的转录单元上发现其转录起始位点上游约200bp处有两段72bp长的重复序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，因此，称这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子（enhancer）。增强子特点1. 具有远距离效应。常在上游-200bp处，但可增强远处启动子的转录，即使相距十几Kb也能发挥其作用；2. 无方向性。无论在靶基因的上游，下游或内部都可发挥增强转录的作用；3. 顺式调节。只调节位于同一染色体上的靶基因，而对其它染色体上的基因无作用；4. 无物种和基因的特异性，可

18、以接到异源基因上发挥作用;5. 具有组织的特异性。SV40的增强子在3T3细胞中比多瘤病毒的增强子要弱，但在HeLa细胞中SV40的增强子比多瘤病毒的要强5倍。增强子的效应需特定的蛋白质因子参与。6. 有相位性。其作用和DNA的构象有关。7. 有的增强子可以对外部信号产生反应。如热体克基因在高温下才表达。编码重金属蛋的金属硫蛋白基因在镉和锌存在下才表达。某些增强子可以被固醇类激素所激活。Lesson5原核与真核生物mRNA的特征比较原核生物中: mRNA的转录和翻译发生在同一个细胞空间，这两个过程几乎是同步进行的。真核细胞中： 真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内。 m

19、RNA以较大分子量的前体RNA出现在核内，只有成熟的、相对分子质量明显变小并经化学修饰的mRNA才能进入细胞质，参与蛋白质的合成。原核生物mRNA的特征 半衰期短。 许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在。 原核生物mRNA的5端无帽子结构，3端没有或只有较短的多聚（A）结构。 真核生物mRNA的特征 单顺反子形式存在。 5端存在“帽子”结构。 绝大多数具有多聚(A)尾巴，poly A tail。原核生物常以AUG（有时GUG，甚至UUG）作为起始密码子; 真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。帽子结构的功能(1)有助于mRNA越过核膜，进入胞质；(2)保护5不被核酶降解；(3)翻译时供I

20、F（起始因子）和核糖体识别，是翻译所必需的。多聚(A)尾巴绝大多数真核生物mRNA具有多聚(A)尾巴。 除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3末端都有多聚(A)序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般为40-200个左右。 由多聚(A)聚合酶催化的； 它是在转录后加上的； Poly(A)被特异的蛋白质PABP结合。多聚(A)的功能 是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式； 它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性。mRNA刚从细胞核进入细胞质时，其多聚(A)尾巴一般比较长，随着mRNA在细胞质内逗留时间延长，多聚(A)逐渐变短消失，mRNA进入降解过程。 它可促进核糖体的有效循环。snRNA 细胞核中的小分子RNA称为细胞核小RNA（smallnuclearRNA, snRNA); 位于细胞质中的称为细胞质小RNA (smallcytoplasmicRNA, scRNA)。 在自然状态下，它们以核糖核蛋白颗粒（SnRNP和scRNP）的形式存在，俗称snurps和sc