301硕士-分子生物学复习题

总述 复习题: 1.简述 mRNA、 tRNA 的功能 .（39-40） mRNA 的功能 携带遗传密码，作为蛋白质生物合成的模板。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，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。 tRNA 的功能 活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。 2.核酸的变性、复性的概念.（46-47） DNA 变性(denaturation)：DNA 二级结构和三级结构受到物理化学因素的破坏而解体，但其 一级结构核苷酸间共价键并不断裂（DNA 分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构 的现象。凡能破坏双螺旋稳定性的因素，如加热、极端的 pH、有机试剂甲醇、乙醇、尿素 及甲酰胺等，均可引起核酸分子变性。 ） 复性 (renaturation)：变性 DNA 在适合的条件下，又可使两条彼此分开的链重新缔合，按 原来的碱基对配对形成双螺旋结构的过程。 影响因素：DNA 序列 长度 浓度 3.DNA 复制的基本规律（50） 半保留复制 新合成的每个子代 DNA 双链都是由一条保留的亲代和另一条新合成的核苷酸链组成，而 称为半保留复制。 DNA 新生链延伸方向 DNA 复制中新生链的生长末端是 3端，按 53方向复制。 复制的半不连续性 DNA 复制过程中一条新生链是连续复制，另一条新生链是不连续复制，而称为半不连续 复制。 (四)RNA 引物引发复制 DNA 复制是由模板链特定序列上 RNA 引物合成起始。 前导链合成中，首先合成一小段 RNA 引物，然后引物 3-OH 开始进行 DNA 聚合反应。 滞后链的不连续合成中，每段岗崎片段起始合成时都要先合成一段 RNA 引物。 复制起点、复制方向和复制子 复制起点 DNA 复制 是从特定位点(碱基序列) 起始，此位点称为复制起点(replication origin, ori)。 复制叉 DNA 开始复制时，亲本 DNA 双链在复制起点处解开，DNA 分子上产生“Y”形连接区 段，新生链在此合成，此部位称为复制叉。 复制方向 大多数生物的 DNA 复制是双向复制。 复制子 基因组中能够独立进行复制的一部分 DNA ，称为复制子。它是从一个复制起点到复制的 终止点之间的 DNA 序列。 DNA 复制的忠实性 DNA 复制具有高度忠实性。 主要保证因素： DNA 聚合酶的校正功能 细胞内错配修复糸统 RNA 引物的作用 DNA 聚合酶的校正功能 DNA 聚合酶除聚合活性外至少具有一种核酸外切酶活性。 DNA 聚合酶的 35核酸外切酶活性在 DNA 复制中起校正作用，纠正链合成中偶 发的碱基错配，降低了 DNA 复制错配频率。 DNA 聚合酶 53核酸外切酶活性，对 DNA 复制中冈崎片段 5末端 RNA 引物 的切除，及损伤修复起重要作用。 错配修复系统 错配修复系统纠正了 DNA 聚合酶校正作用的差错，提高了 DNA 复制的精确性。 RNA 引物的作用 DNA 复制要有 RNA 引物引发，随后 RNA 引物要被切除，而不使用不必被清除的 DNA 引物，提高了 DNA 复制的精确性。 4.名词： 端粒和端粒酶(62) 端粒 Telomere 真核生物染色体末端由许多简单重复序列和相关蛋白质组成的复合结 构，具有维持染色体结构完整性和解决其末端复制难题的作用。 端粒酶 Telomerase 由蛋白质和 RNA 组成的一种逆转录酶，以自身 RNA 为模板，合成 端粒重复序列，加到新合成 DNA 链末端。人体内端粒酶出现在大多数的胚胎组织、生殖 细胞、炎性细胞、更新组织的增生细胞以及肿瘤细胞中。端粒酶活性的缺失将导致端粒缩 短。 半保留复制(50) 新合成的每个子代 DNA 双链都是由一条保留的亲代和另一条新合成的核苷酸链组成，称 为半保留复制。 复制叉(54) DNA 开始复制时，亲本 DNA 双链在复制起点处解开，DNA 分子上产生“Y”形连接区 段，新生链在此合成，此部位称为复制叉。 基因(36) 基因（gene）：一段有功能的 DNA 片段，生物细胞中 DNA 分子的最小功能单位 基因工程 名词解释: (1)基因工程 （8） 在体外条件下，人工将 DNA 分子“剪切”并重新“拼接” ，形成一个新的杂合的 DNA 分 子，然后将它导入微生物或真核细胞中表达，产生人类所需要的基因产物或改造、创造新 的生物类型的生物技术 (2) 载体 载体是供插入目的基因并将其导入宿主细胞内表达和复制的运载工具。 （DNA 片段的克隆需要合适的载体，载体一般为质粒，噬菌体或病毒，通常大多经过人工 改造。 为了便于获得阳性克隆，载体上常有筛选标记，如抗菌素的抗性，某些基因产物的显色反 应等。 ） 问答题: 基因工程的基本程序？（8） 1. 目的基因（外源基因）DNA 片段获得 2. 目的基因与载体的连接（体外重组） 3. 连接产物转化至宿主细胞 4. 阳性重组体的扩增、筛选与鉴定 5. 目的基因在细胞中的表达 6. 表达产物的分离、鉴定等 基因表达 1.基因转录的基本特征。(48) 对于一个基因组（genome） ，转录只发生在一部分基因，而且每个基因的转录都受 到相对独立的控制。 转录是不对称的，基因转录只能以双链 DNA 分子中的一条链作为模板，而另一条 链不能作模板。其中与 mRNA 具有相同序列的 DNA 单链称为有意义链（ sense strand） ，而另一条作为转录模板的那条链称模板链，也称为反义链（antisense strand） 。 基因转录的前体是 4 种核糖核苷三磷酸，即 ATP，GTP，CTP，UTP 。 RNA 的核苷酸序列由 DNA 模板的核苷酸序列决定，即 RNA 的碱基与 DNA 碱基 相互配对（G-C，A-T ，C-G，U-A） 。 与 DNA 聚合酶不同，RNA 聚合酶在 RNA 合成的起始阶段不需要引物参与。 RNA 以 5-3方向延伸，新加入的核苷酸分子以 5-三磷酸基团与 RNA 链的游 离 3 -OH 反应，RNA 链与模板 DNA 链方向相反。 RNA 参与合成起始的第一个核苷酸以其 3-OH 供延伸反应，因此新合成 RNA 的 5端具有三磷酸结构，第一个参与的一般都是嘌呤核苷酸。 RNA 的生物合成包括 3 个阶段，即 RNA 聚合酶与 DNA 模板特殊区域的结合与起 始；RNA 链延伸；合成终止与新生 RNA 链释出。 2.基因转录的过程。(28) 转录的起始 转录的延伸 转录的终止 3.试述蛋白质生物合成的三个阶段。(66) 肽链合成的起始 氨基酸活化 起始复合物生成 肽链的延长 肽链合成的终止 4.遗传密码子及其特征。(59) 遗传密码(genetic code) 能编码蛋白质氨基酸序列的基因中的核苷酸体系 密码子 mRNA 分子上从 53方向，由起始密码子 AUG 开始，每 3 个核苷酸组成 的三联体，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码。 遗传密码的特点; 简并性：指一个氨基酸具有 2 个或 2 个以上的密码子 摆动性：密码子与反密码子配对，有时会出现不遵从碱基配对规律的情况，称为遗 传密码的摆动现象 通用性：除个别细胞器的特殊密码子外，蛋白质生物合成的整套密码，从简单生物 到人类都通用 连续性：mRNA 的读码方向从 53 ，两个密码子之间无任何核苷酸隔开 偏爱性：密码子使用频率的差异 5.名词解释 transcription 转录(transcription) 以 DNA 为模板，在 RNA 聚合酶作用下合成 RNA 的过程 promoter 启动子 (promoter)： 与基因转录启动有关的特定保守序列；启动子本身不被转录 transcription factor 反式作用因子 又称调节蛋白(DNA 结合蛋白 DBP ，或转录因子 TF） 基本转录因子：是 RNA 聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种 RNA(mRNA、tRNA 及 rRNA)转录的类别。 特异转录因子：为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达。 基因表达调控 1，名词解释 cis-acting element (CAE) trans-acting factor (TAF) 顺式作用元件(cis-acting element, CAE) 就是指存在于基因旁侧序列中可影响基因表达的序 列，主要包括启动子、增强子、负调控序列和可诱导元件等； 反式作用因子(trans-acting factor, TAF) 则指参与基因表达调控的蛋白因子，它们可以与靶 基因的顺式作用元件相结合而起作用，反式作用因子一般具有 DNA 结合域和蛋白蛋白 相互作用结构域。 2. 基因表达调控从哪些环节发挥作用？ 四个基本的调控点： 1. 基因结构的活化。 DNA 暴露碱基后 RNA 聚合酶才能有效结合。活化状态的基因表 现为： （1）对核酸酶敏感； （2）非组蛋白及组蛋白修饰； （3）低甲基化。 2. 转录起始。最有效的调节环节，通过 DNA 元件与调控蛋白相互作用来调控基因表 达。 3. 转录后加工及转运。RNA 编辑、剪接、转运。 4. 翻译及翻译后加工。翻译水平可通过特异的蛋白因子阻断 mRNA 翻译；翻译后对 蛋白的加工、修饰也是基本调控环节。 3. 原核生物和真核生物基因表达调控各有何特点？(21)(57) 原核基因转录调节特点 1、转录起始是主要的调节环节 2、 因子决定 RNA 聚合酶识别特异性 3、操纵子调控模式的普遍性 4、操纵子受阻遏蛋白的负性调节 DNA 水平上的调控 转录水平上的调控 转录后水平的调控 翻译水平的调控 翻译后水平的调控 真核基因至少有三点区别与原核基因： （1）转录的激活与被转录区的染色质结构变化有关； （2）尽管正负调控元件都有，但正调控机制占主导地位； （3）真核基因的转录和翻译有物理分割，分属于核内行为及胞质行为，这种时空差别使真 核基因的调控更为复杂、有序 。 microRNA 研究 1、比较 miRNA 和 siRNA 的异同。(39) miRNA 的加工成熟过程与 RNAi 技术中常用的 siRNA 有许多相似之处均经过 Dicer 酶 对双链 RNA 的识别加工而形成单链 RNA 分子。 miRNA siRNA 产生 细胞内 RNA 的固有组分之一（正常） RNAi 的活性形式，病毒感染和人 工插入 dsRNA 之后诱导而产生 （异常） 来源 内源转录本 转基因或病毒 RNA（外源） 直接来源 发夹状 pre-miRNA 长 dsRNA 结构 单链 双链，3端有 2 个非配对碱基，通常为 UU 互补性 不完全互补，存在错配现象 完全互补 对靶 RNA 特异性 相对较低，一个突变不影响 miRNA 的 效应 较高，一个突变即引起 RNAi 沉默 效应的改变 途径 miRNA 途径 RNAi 途径 对 RNA 的影响 在 RNA 代谢的各个层面进行调控 降解靶 mRNA 功能 调节内源基因的表达，在蛋白质合成 水平发挥作用，与 mRNA 的稳定性无 关 抑制转座子活性和病毒感染，在转 录后水平发挥作用,影响 mRNA 的 稳定性 2、简述 miRNA 加工成熟的主要步骤。(32) 据体内外实验研究表明 miRNA 的生成需要两个步骤： 1)由长的内源性转录本（pri-miRNA)经 Drosha 酶作用生成 70nt 左右的 miRNA 前体(pre- miRNA)，该过程发生在细胞核。 2)将 pre-miRNA 经 Dicer 酶作用加工为成熟 miRNA，该过程发生在细胞质中。 (1,microRNA 是动、植物自身基因组编码形成的一类小分子 2首先由基因组转录形成长链 RNA 分子pri-miRNA 3约 60%的 microRNA 为独立转录表达；约 15%miRNA 为成簇存在而共同转录；其余还有 约 25%的 miRNA 定位于功能基因内含子，随基因转录表达。 4Pri-miRNA 经双链 RNA 核酸酶 Drosha 酶作用，加工形成 70-100nt 长度的 pre-miRNA 5Pre-miRNA 在 Exportin5 介导作用下转运出胞核至胞质中进行下一步加工 6Pre-miRNA 在胞质中经双链 RNA 核酸酶 Dicer 酶作用加工形成单链成熟 miRNA 分子 7miRNA 的加工成熟过程与 RNAi 技术中常用的 siRNA 有许多相似之处均经过 Dicer 酶对双链 RNA 的识别加工而形成单链 RNA 分子。) 3、名词解释：microRNA(7) 广泛存在于真核生物中的一组短小的、不编码蛋白质的 RNA 家族，它们是由 19-23 个核苷 酸组成的单链 RNA（3端可有 12 个碱基长度的变化） (表达具有组织特异性和阶段特异性。即：在不同组织中表达有不同类型的 miRNA;在 生物发育的不同阶段里有不同的 miRNA 表达 与靶 mRNA 3-UTR 结合，序列特异性的在转录后水平调控基因的表达 ，在胚胎 发生、发育时序、器官分化、程序性细胞死亡和生长控制（癌症）等过程中发挥着 重要作用 miRNA 具有高度进化保守性，即各种 miRNA 都能在其他种系中找到同源体； miRNA 独有的特征：其 5端第一个碱基对 U 有强烈的倾向性，而对 G 却有抗性， 但第二到第四个碱基缺乏 U，一般来讲，除第四个碱基外，其他位置碱基通常都缺 乏 C miRNA 执行一定的生物学功能： 对与其互补的 mRNA 表达水平具有调节作用； 一些偏大的 miRNA (27nt)可能参与了基因组的重组装 参与生物的发育与多种生理、病理过程) 基因诊断 1、基因诊断的优点和