分子生物学问答题O

分子生物学问答题1什么是中心法则？答：是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程是对中心法则的补充。2什么是分子生物学？答：广义——在分子水平研究生命的现象与规律的学科。狭义——核酸化学（DNA，RNA）。在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。3试举出20世纪三例分子生物学发展中的重大发现答：1950Chargaff提出Chargaff法则：A+G=T+C1953Waston&Crick提出：DNA双螺旋模型1954Crick提出：中心法则1958Meselson等提出：DNA的半保留复制1961Brener等提出三联体密码假说1961Jacob&Monod提出操纵子模型1972Berg第一次实现体外DNA的重组第二章1、简述DNA复制的基本法则及复制过程中涉及的酶和蛋白质（以E.coli为例）。答：1）○1DNA的半保留复制：DNA复制是产生的新链中一条单链来自母链（模板链），另一条是新合成的（新生链有一半的母链被保留下来）即半保留复制；○2DNA复制的半不连续性：DNA复制时其中一条单链（3’—52）酶和蛋白质：DNApol包括DNApolI、DNApolII、DNApolIII三类TopI，解旋酶、SSB、RNA聚合酶、引发酶、DNA连接酶。2、基因有哪些存在形式、真核生物DNA序列有哪些种类？答：1）割裂基因，重叠基因，跳跃基因，假基因，重组基因等；2）高度重复序列，中度重复序列，单拷贝序列。3、DNA超螺旋的计算（如果一段400bp的环状dsDNA，经测定其螺旋数为32，有没有超螺旋结构，如果有，超螺旋数是多少？）。答：L=T+W（定）T：双链DNA的缠绕数，即DNA螺旋应有的螺旋数（变）L：双链DNA的交叉数，即DNA螺旋改变后的螺旋数W：超螺旋数（负值或正值）4、简述线性和环状双链DNA复制的方式。答：○1环状DNA复制：a、θ复制如E.coliOric起始复制b、滚环复制如F质粒λphagec、D—环复制mtDNA（动物线粒体DNA）○2线状DNA的复制：DNA复制需RNA引物提供3’-OH才能起始。5、试说明DNA损伤的类型及其修复机制。答：1）○1细胞内源性的损伤—复制错误，碱基脱氨氧化；○2环境因素造成的损伤—辐射（TT）致癌物质（烷化剂、EB亚硝酸等）如碱基的损伤、错配，碱基的缺失，碱基的交联等。2）○1错配修复系统恢复错配；○2碱基切除修复系统切除突变碱基；○3核苷酸切除修复系统修复被破坏的DNA；○4DNA直接修复系统修复嘧啶二聚体或甲基化DNA。6、DNA重组的种类、同源重组的基本过程、相关的酶及其功能。答：1）同源重组：重组酶同源序列；位点特异性重组：特异性位点，特异性位点的核酸内切酶；转座重组：转座元—返座元—转座酶、区域性；异常重组：不需同源序列和重组酶。2）配对→切刻→交换（单链从5向3侵入同源DNA中）→分枝迁移→Holiday拆分→重组DNA；3）重组酶：○1RecBCD具有解螺旋核酸内切酶活性，能拆分Holiday结构；○2RecA能促进同源DNA单链的结合，具有单链、双链结合活性，NTP酶活性。7、简述原核及真核生物转座元的种类及其结构。答：1）原核生物转座元○1插入序列（IS）长约１kb，存在ORF，编码转座酶○2复合转座元（Tn）：由抗性基因与两侧的IS或类IS构成；○3TnA家族：无IS两端为IR序列，含有转座酶和抗性基因编码区。2）真核生物的转座子：○1玉米的转座因子：结构类似IS，转座方可造成DR，成对出现；○2果蝇的可转移因子：A、的Copia元件和酵母中的Ty元件：结构类似反转录病毒结构，Copia末端存在长末端倒转重复序列；Ty元件：其tyA和tyB存在重叠序列，两端存在短的正向重复序列；B、果蝇的PC元件。8、果蝇杂种败育的机理是什么。答：果蝇中有很多转座子，P因子可非复制型转座插入W位点，引起杂种败育.在生殖细胞中，内含子1、2、3都被剪接掉，所形成的mRNA翻译成转座酶，导致P因子转座，插入W位点引起配子败育。在转座子切离时可以是准确的，也可能不准确，准确的切离，导致插入位点所在基因的回复突变，即恢复功能。不准确的切离，导致插入位点基因的突变，由此发生的突变有白眼、焦刚毛、黄体等。9、转座元的应用及其遗传学效应。答：1）○1通过转座子标签定位和克隆功能基因；○2利用转座子的IR结构作为基因转移载体。2）○1引起插入失活；○2引起染色体畸变、缺失和倒位；○3生物进化的动力：引入新的基因。10、生理状态下DNA有哪些二级结构，其特点如何？答：1）B—DNA：相对湿度在92%时DNA的存在形式，右手螺旋；C—DNA：相对湿度小于75%时DNA的存在形式，右手螺旋；A—DNA：相对湿度在75%时DNA的存在形式，右手螺旋；Z—DNA：左手螺旋，比B—DNA更细、无小沟。第三章1转录的基本原则：以D.S.DNA中的一条单链作为转录的模板,某一基因只以一条单链DNA为模板进行转录（不对称转录）按A=U，C=G配对的原则合成RNA分子,模板单链DNA的极性方向为3→5’,而非模板单链DNA的极性方向与RNA链相同，均为5'→3转录复制的比较：转录模板是dna当中的一条链，复制的时候两条链都是模板。转录不需要引物，复制时需要引物。转录用rna聚合酶，复制时有专门的复制酶体系。转录底物是核糖核酸，复制是脱氧核糖核酸。产物当然不一样了，转录的产物是rna，复制的产物是dna。2转录的基本概况——过程：模板识别→转录起始→延伸→终止，模板识别：RNApol与启动子相互识别并结合的过程，转录起始：启动子区解链，转录起始（封闭的二元复合物→开放的二元复合物→三元复合物），终止：在终止子（terminator）处停止转录。3promoter基本结构原核生物1）RNApol识别位点（R位点）2）RNApol结合位点（B位点）3）转录起始位点（initiator、I位点）真核生物1）RNApolⅠ：启动子分为两部分——远启动子区（决定转录频率）；近启动子区（决定转录的精确起点）2）RNApolⅢ：内部启动子（位于编码序列内部）3）RNApolⅡ：核基因的转录。4终止子的种类结构：不依赖ρ因子的终止子，包括茎环结构区和poly(U)序列；依赖ρ因子的终止子,茎环结构区G/C%减少,3’紧接着poly(U)结构减少或缺失抗终止作用：ρ因子的作用可以被抗终止因子所抵消，这样，RNA聚合酶便可通过终止子(依赖于ρ因子的)继续转录后面的基因。极性效应：基因突变对同一转录单元的下游基因表达所产生的效应，发生的基础—无义突变：编码aa的密码子突变形成终止密码；原核生物转录和翻译的同步进行。5真核生物RNAPol种类及各自转录产物：PolⅠ，28s,18s,5.8srRNAs；PolⅡ，hnRNA,mRNA,某些SnRNAs；PolⅢ，tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs。6原核生物RNAPol基本构成及各亚基的功能：1)构成：核心酶αββ’2）全酶（holoenzyme)2αββ’σα：核心酶组建因子，启动子识别；β：RNA合成的活性中心；β’：与β共同构成活性中心；σ：识别启动子，增加酶与DNA的亲和力；ρ：参与转录终止。7真和生物原核生物mRNA的异同：原核生物没有内含子，DNA复制和转录相对较容易也比较简单，调控几乎完全由基因上游的RNA聚合酶结合位点控制；而真核生物由于内含子的存在，有了“可变剪接”的可能，内含子也可以调控部分DNA合成的问题，比如针对环境变化调整转录出的蛋白质的结构、组成等；另外，真核原核生物的核糖体也是不一样的，其中蛋白质和核糖体RNA都有显著的区别。原核生物在拟核区发生转录，而真核生物则在细胞核内。8hnRNA的加工：5’加帽，加尾（切除3‘部分序列然后加上poly(A)），剪接（去除内含子），编辑（某些碱基的添加、删除或替换),修饰（甲基化）rRNA的加工：切除5'末端的前导序列，从41S的中间产物切下18S的片段，部分退火，修正。tRNA的加工："斩头"形成5‘末端，去尾形成3'-OH末端，前体tRNA一些专一部位的碱基需要通过修饰成为特殊的碱基。第四章1.遗传密码的特性：答：(1)遗传密码是三联体密码；(2)遗传密码无逗号（连续排列）(3)遗传密码是不重迭的；(4)遗传密码具有通用性（某些体系如mt.例外)；(5)遗传密码具有简并性(degeneracy,synonyms)；(6)密码子有起始密码子和终止密码子：起始密码子：AUG（有时也可是GUG或UUG）,终止密码（标点密码子、无意义密码子）：UAA（赭石密码子）,UAG（琥珀密码子）,UGA（乳石密码子）(7)反密码子中的“摆动”（wobble）。2.蛋白质中稀有氨基酸的形成方式有哪些？答：硒半胱氨酸是Cys结合tRNA后再加以修饰后直接通过核糖体进入多肽,更多的稀有氨基酸则是通过多肽合成后的修饰加工产生的。3.叙述发生在氨酰tRNA合成酶上的两个反应。答：在ATP存在下使氨基酸活化，并与tRNA的CCA末端结合。4.叙述蛋白质合成三个阶段的主要事件答：1翻译的起始：核糖体与mRNA结合并与氨酰—tRNA生成起始复合物；2肽链的延伸：（进位、转位、移位）在EF的作用下合成多肽(核糖体由mRNA5’向3’移动,多肽由N向C合成)；3终止：5.试比较真核生物、原核生物翻译过程中的异同（起始方式、涉及的蛋白质因子的作用、起始氨酰tRNA等）答：1、起始因子不同；2、翻译过程（肽链延伸）因子不同；3、终止因子不同。6.判断下列过程发生在蛋白质合成的哪个阶段/A核糖体亚基与mRNA结合起始B多肽被正确合成终止?C核糖体沿着mRNA移动延伸D核糖体解离成亚基终止7.估计一下原核生物中合成200个AA需要多少个ATP和GTP？答：合成二肽需10个高能键，其后每加一个a.a需4个高能键。例：合成200个a.a残基的多肽：10+198×4=802（4n+2）=4×200+2=8028翻译因子中GTP的作用答：1)EF-Tu结合GTP和氨酰tRNA并进入核糖体A位点，然后水解释放；2)促使转位（形成肽键）；3)EF-G结合GTP并进入核糖体,水解GTP释放能量使核糖体向mRNA3’移动，空载tRNA退出核糖体.注：消耗2GTP——形成一个新的肽键需要消耗ATP和GTP各两个9.举例说明翻译后的氨基酸修饰答：胰岛素的翻译后加工：包含信号肽的胰岛素前体称为前胰岛素原（pre-proinsulin）。去掉信号肽的胰岛素的前体称为胰岛素原(proinsulin)。这种前体形成二硫键后进一步切除称为C链的连接肽并形成活性形式的胰岛素（insulin）。10.SD序列和30S亚基的配对为原核提供了识别起始密码子和Met密码子的机制，那么真核如何办呢？答：扫描：真核生物没有SD序列，故需扫描，即40S亚基在mRNA上扫描AUG起始密码子，并且需要有正确的上下游序列（5‘-CCRCCAUGG-3’）。11.描述SRP的结构和功能答：结构：信号识别结构域,延伸制动结构域,受体结合结构域。功能：包含信号肽的多肽被合成一部分时，信号肽识别体（SRP）就识别信号肽并结合到核糖体上，翻译暂时停止；SRP与内质网膜上的受体（停泊蛋白，dockingprotein）结合，核糖体与内质网结合，SRP离开。12.假设一个典型的分泌蛋白要被分泌到胞外，描述一下细胞内的加工过程。答：在核糖体上翻译出的蛋白质，进入内质网腔后，还要经过一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，才能成为比较成熟的蛋白质。然后，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，把蛋白质输送到高尔基体腔内，做进一步的加工。接着，高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质包裹在小泡里，运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外。13.要用一个多肽的一级结构来预测它的高级结构，主要的困难和问题在那里?答：即使主要结构，最终决定一种蛋白质的构象，三维形态，很难完全预测的基础上的氨基酸序列。这是很难找到规则的蛋白质折叠，因为：大多数蛋白质通过若干中间阶段的折叠过程；知识的最后构不揭示了折叠过程需要创建它。A蛋白的原构可能是动态的，轮流在几个形状。14.叙述分子伴侣在蛋白质折叠中的作用。答：结合蛋白质折叠时暴露的疏水残基，使其不发生聚集；帮助初生多肽正确折叠；使错误折叠蛋白恢复正常或加速其降解；协助蛋白质的运输。化学分子伴侣可能的机制：减小错误折叠蛋白的稳定性,防止蛋白质聚集,活化伴侣蛋白。15.保证准确翻译的关键是什么？答：①氨基酸与tRNA的特异性结合依靠氨酰tRNA合成酶的特异识别作用。②密码子与反密码子特异结合，依靠互补碱基配对结合实现，也有赖于核糖体的构象正常而实现正常的装配功能。18.mRNA的结构如何影响翻译的调控（P81）答：1位于AUG之前的5’上游非编码区---先导序列,作为核糖体的识别和结合位点：S-D序列(原核生物)：5’-AGGAGG-3’；’5’2拖尾序列—位于终止密码子之后不翻译的3’下游非编码区3编码区从起始密码子AUG开始直至终止密码子，对第一个顺反子，一旦mRNA的5’端被合成，翻译起始位点即可与核糖体相结合，而后面几个顺反子翻译的起始就会受其上游顺反子结构的调控mRNA的次级结构有可能控制翻译的其始19.简述蛋白质剪接的基本过程及其应用。答：非功能片断的切除——典型的情况包括切除N-端甲硫氨酸、信号肽序列和切除部分肽段将无活性的前体转变成活性形式；二硫键的形成。一些酶的前体或无活性的多肽前体只有切除特定的肽段后才能从无活性形式转变成活性形式。20.（综合）如果得到一个真核生物的基因的ORF，现需要在大肠杆菌中表达，为达到最佳的表达效率，应考虑对该ORF做哪些改造？如果是原核生物基因在真核表达体系中表达呢？（如B.T杀虫蛋白在棉花中表达）答：区别：原核生物mRNA的5’无帽子结构，3’21.蛋白质折叠的研究有哪些意义?答：蛋白质折叠机制的阐明将揭示生命体内的第二套遗传密码，这是它的理论意义。折叠机制的阐明对包涵体的复性会有重要帮助，深入了解蛋白质折叠与错误折叠的关系对于这些疾病的致病机制的阐明以及治疗方法的寻找将大有帮助。另外，我们对于蛋白质相互作用、配体与蛋白质的作用等结构与功能关系的研究也有赖于蛋白质折叠机制的阐明，随着蛋白质折叠研究的深入，人们会发现更多疾病的真正病因和更针对性的治疗方法，设计更有效的药物。第五章1原核生物表达调控：操纵元模型：结构基因：功能相关的基因相互连锁；调节基因：编码调节蛋白（反式作用因子)——包括控制区结合结构域、小分子物质结合位点；；控制区：能被调节蛋白结合。半乳糖操纵子（galoperon）特点：双启动子；双操作子；无－35顺序；OE在CAP位点内，OI在geneE内阿拉伯糖操纵子(araO)调节蛋白具有正负调节功能的调控元（regulon）。转录后翻译翻译起始的调控RBS（核糖体结合位点）：保守序列（S-Dseq.），距离（9nt）,二级结构（5’-UTR）,稀有密码对翻译的影响：高效表达的基因基本上没有稀有密码,重叠基因的影响：保证翻译效率的一致（1：1）严谨反应（Stringentreponse）指细菌在不利的生长条件下自动减少tRNA和核糖体合成的能力。反义RNA的作用micRNA干扰mRNA的互补RNA，是指能与被调控的RNA或DNA互补的小分子RNA，通过碱基的互补配对与目标RNA或DNA形成双链复合物，影响RNA的修饰、翻译、转录等过程，封闭或抑制基因的正常表达。σ因子的替换,σ因子控制着转录的起始。2lac-O存在哪些调控方式？其调节基因的效应物分子是什么？1) repressor对lac-o的调控（可诱导的负调控)无诱导物时（lac/IPTG等）：repressor结合operator并导致转录的阻遏；存在诱导物时：诱导物使repressor变构2）CRP对lac-o的正调控。3顺式作用元件：真核生物中没有操纵子，调节基因中调控序列有许多能结合动中调控蛋白的元件叫顺式作用元件,它们往往与结构基因保持一定的距离。反式作用因子：指和顺式作用元件结合的可扩散性蛋白，包括基础因子，上游因子，诱导因子。4调节蛋白阻遏蛋白活性阻遏蛋白（可被诱导物钝化）,可诱导负调控；无活性阻遏蛋白（可被辅阻遏物激活）,可阻遏负调控。诱导蛋白活性诱导蛋白（可被辅阻遏物钝化）,可阻遏正调控；无活性诱导蛋白（可被诱导物激活）,可诱导正调控。5、真核生物活跃转录染色质的结构特点如何？活跃转录的DNA的特性：处于常染色质区，通常和小体结构已经解体。如：灯刷染色体（lampbrush）；通常具有DNase超敏感位点（DNAasehypersensitivesites）。6、甲基化对真核生物DNA的转录活性有什么效应？钝化启动子、使染色质异染色质化：可能是使DNA由B型构象转变成Z型构象。雌性两条X染色体中的一条就在胚胎期发生异染色质化（嵌合体）。基因印迹(geneimprinting)：哺乳动物双倍体细胞中有一套基因来自父系，一套来自母系，在某些情况下基因表达仅限于一个亲系来源的基因版本。——不同亲本的同源染色体甲基化水平不一样。9、基因治疗的基本原理如何？试说明其基本流程，及操作中应注意的问题。基本原理许多疾病都是由于遗传物质发生改变或病毒感染导致的，能否导入正常基因或干扰性的核苷酸序列（装配在真核表达载体上）校正这种遗传物质的改变或病毒感染。基本流程选择靶细胞,目的基因的获取。转入真核生物表达载体,选择合适的方式将目的基因导入靶细胞中,Invivo，观察导入外源基因的细胞表型,选育转化细胞（通过抗生素抗性基因neor），回输入患病组织。7、RNAi的作用特点如何？是dsRNA(notssRNA)在起干扰作用；对作用目标有序列特异性要求；作用于Exons(而非Introns)；高效(少量dsRNAmolecules/celleffective)；持久(影响到下一代)；这种效应可穿越细胞屏障(饲喂或浸泡都有效)。8、癌症发生学说有哪些？二次突变学说1971年AlferedKundson年提出癌症的“二次突变假说（twomutationhypothsis）”，指出癌症是由于同源的抑癌基因发生双突变产生的。单克隆起源假说癌细胞是由单个突变细胞增殖形成的无性细胞系。同一个体的癌细胞都是一种细胞类型（女性都是嵌合体，存在两种细胞类型）。多步骤损伤学说1983年Land提出癌症的发生是多基因互作、多种原因造成的结果：可能是转录水平的改变（过量表达或表达量下降）；也可能是点突变或基因重排。现在的一些观点：细胞周期调节因子与癌；PCD（apoptosis）与癌（受损细胞不能正常启动PCD，导致细胞癌变）。10、转录因子由哪两部分构成？DNA结合结构域/转录活化结构域。11、反式作用因子的DNA结合结构域有哪些结构？DNA结合结构域的类型：锌指,链亮氨酸拉,螺旋-转角-螺旋结构,螺旋-环-螺旋。12、组蛋白的修饰有哪些？核小体核心组蛋白的修饰作用很明显，也最保守。如乙酰化（类旋转酶活）、磷酸化、甲基化、ADP和糖基化等。13、RNA有哪些种类？它们有什么功能？mRNA的功能就是把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，决定蛋白质的氨基酸顺序，完成遗传信息传递过程。tRNA根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结起来形成多肽链。rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体。反义RNA(antisenseRNA)，它参与基因表达的调控。snRNA是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体的主要成分。上述各种RNA分子均为转录的产物，mRNA最后翻译为蛋白质，而rRNA、tRNA及snRNA等并不携带翻译为蛋白质的信息，其终产物就是RNA。第六章1、DNA复性时的影响因素有哪些？这一过程决定于单链DNA分子的随机碰撞，符合二级反应动力学方程。阳离子浓度：0.18~0.2MNa+可消除polydNt间的静电斥力。复性反应的温度：增加分子的扩散运动,通常是Tm-25℃(60-65℃2、Tm值的影响因素有哪些？G+C%，G+C%越大，Tm值越大(相同长度的dsDNA)。G/C分布，G/C分布越均匀，Tm值越大；G/C分布不均匀时，A/T-rich区域容易形成变形中心，出现增色效应的跳跃现象。盐浓度，阳离子能有效屏蔽dsDNA内部的静电斥力。如果DNA片断﹤100bp，长度越长，Tm值越大。3、试说明DNAchip的基本原理及其应用DNA芯片就是以杂交为基础，应用现代高科技将包含特定信息（特定序列）的DNA集成到一块小的支持介质上，这些固定的DNA能与标记的样品特异性结合，通过一定的手段进行信号检测，这样就可以在这一介质上实现常规杂交检测的目的。应用表达谱芯片检测人正常肝细胞与肝癌细胞中差别表达的基因。10、试说明酵母双杂合体系的基本原理及其应用。由于转录因子是由DNA结合结构域和转录激活结构域共同构成的，将这两个结构域的编码基因拆分，分别与其他蛋白质ORF融合，这种融合基因的产物中未知蛋白质能相互作用，则转录因子能正常行使功能，最终是报告基因表达。本系统就是用于研究蛋白质之间的相互作用。4、核酸分子杂交的应用及其种类有哪些？可通过特定序列的探针检测样品中是否含有与之同源的核酸序列。基因克隆的筛选,酶切图谱制作,基因组中特定基因序列的定量和定性检测,基因突变分析,疾病的诊断、微生物病原体检测。根据杂交对象的不同可分为：DNA与DNA；RNA与DNA另外：Westernblot,根据杂交对象位置的不同可分为：固相杂交,液相杂交,原位杂交。5、Southernblot的基本流程如何？应注意些什么？分离样品（提取DNA）——对样品进行凝胶电泳,DNA转膜、固定,制备标记探针（同位素标记、荧光标记等）——经预杂交后用探针与尼龙膜上的单链DNA相互杂交,洗膜——去除非特异性杂交——显影（如果是同位素，需要自显影，如果是荧光标记，可直接观察）。为了减少探针与广泛存在的非互补核酸或支持介质的非特异性结合，在杂交前可用封闭物将这些非特异位点封闭。在杂前的这些处理过程称为预杂交。6、PCR的基本原理是什么？其基本流程如何？基本原理：在模板、引物、4种dNTP和赖热DNA聚合酶存在的条件下，特异扩增位于两段已知序列之间的DNA区段的酶促合成反应。基本步骤：变性