分子生物学复习题及答案附带模拟考卷

1、分 子 生 物 学 复 习 思 考 题1 .写出分子生物学广义的与狭义的定义,现代分子生物学研究的主要内容,以及5个分子生物学开展的主要大事纪年代、创造者、简要内容.广义上：分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究、以及从分子水平上说明生命的现象和生物学规律.狭义概念：既将分子生物学的范畴偏重于核酸基因的分子生物学,主要研究基因或 DNA吉构与功能、复制、转录、表达和调节限制等过程.其中也涉及到与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究.现代分子生物学研究的主要内容有：基因与基因组的结构与功能,DNA的复制、转录和译,基因表达调控的研究,DNA®组技术,结构分子生物

2、学等.5个分子生物学开展的主要大事纪年代、创造者、简要内容：1. 1944年,着名微生物学家Avery等人在对肺炎双球菌的转化实验中证实了DNA是生物的遗传物质.这一重大发现打破了长期以来,许多生物学家认为的只有 象蛋白质那样的大分子才能作为细胞遗传物质的观点,在遗传学上树立了DNA是遗传信息载体的理论.2. 年,是开创生命科学新时代具有里程碑意义的一年,Watson和Crick发表了 “脱氧核糖核酸的结构的着名论文,他们在Franklin和Wilkins X-射线衍射研究结果的根底上,推导出DN/W螺旋结构模型,为人类充分揭示遗传信息的传 递规律奠定了坚实的理论根底.同年,Sanger历经8

3、年,完成了第一个蛋白质 胰岛素的氨基酸全序列分析.3. 1954年Gamno漱理论上研究了遗传密码的编码规律,Crick在前人研究工作根底上,提出了中央法那么理论,对正在兴起的分子生物学研究起了重要的推动 作用.4. 1956年Volkin 和Astrachan发现了 mRNAl时尚未用此名.5. 1985年,Saiki等创造了聚合酶链式反响PCR; Sinsheimer首先提出人类基因组图谱制作方案设想；Smith等报导了 DNAW序中应用荧光标记取代同位素 标记的方法；Miller等发现DN阁合蛋白的锌指结构.2 .作为主要遗传物质的 DNA具有哪些特性,研究 DNA 一级结构有什么重要意

4、义,什么是 DNA的超螺旋 结构？有哪些类型？解释DNA拓扑异构体,它们之间互变异构依赖于什么？简述真核生物的染色体结构,它们是如何组装的？有几种组蛋白参与核小体的形成？作为遗传物质的 DNA具有以下特性：贮存并表达遗传信息；能把遗传信息传递给子代；物理和化学性质稳定； 有遗传变异的水平.研究DNA以及结构的意义是： DNA一级结构决定了二级结构,折叠成空间结构.这些高级结构又决 定和影响着一级结构的信息功能.研究 DNA的一级结构对说明遗传物质结构、功能以及它的表达、调控 都是极其重要的.如果使这种正常的 DNA分子额外地多转几圈或少转几圈,就会使双螺旋中存在张力.当双螺旋分子 末端开放时,

5、这种张力可通过链的转动而释放,DNA恢复正常的双螺旋状态.如果固定DNA分子的两端,或者本身是共价闭合环状 DNA或与蛋白质结合的 DNA分子,DNA分子两条链不能自由转动,额外的张力 不能释放,DNA分子就会发生扭曲,用以抵消张力.这种扭曲称为超螺旋.超螺旋有正超螺旋和负超螺旋两种形式.拓扑学是数学的一个分支,研究物体变形后仍然保存下来的结构特性.他们之间互变异构依赖于拓 扑异构酶的催化.真核生物的染色体十分复杂,具有不同层次的组装结构,染色质分为常染色质和异染色质两种.在常染色质中DNA的压缩比为1 000 2 000,相比照拟伸展,主要为单拷贝基因和中等重复序列.异染色 质是指在间期核中

6、 DN砌叠压缩程度较高,以凝集状态存在,对碱性染料着色较深的区域.在着丝粒、端粒、次缢痕以及染色体的某些节段,由较短和高度重复的DNA序列组成永久性的异染色质.另一些染色质区域随细胞分化而进一步折叠压缩,以封闭基因活性,称为功能性异染色质.染色 质的根本结构单位是核小体 nucleosome.核小体是由组蛋白核心和盘绕其上的DNA构成.核心由组蛋白 H2A H2B、H3和H4各2分子组成,所以是一个八聚体.3 .核酸变性后分子结构和性质发生了哪些变化,引起 DNA变性的主要因素有哪些？ 检测核酸变性最简单的定性和定量方法是什么？写出DNA复性的条件影响DNA复性速度的因素包括哪些？规定复性实验

7、的标准条件是什么？ DNA复性程度怎样检测？DNA的Tm值一般与什么因素有关,什么是 Cot曲线？核酸的分子杂交一般有几种类型？它们分别用于检测哪些物质？DN侬性后原来隐藏在双螺旋内部的发色基团,成为单链而暴露出来,使DNA勺物理和化学性质发生一系列的变化.这些变化包括：DNA容液的粘度大大下降；沉淀速度增加；浮力密度上升；粘度降低；紫外吸收光谱升高；双折射现象消失,比旋下降；酸 碱滴定曲线改变；生物活性丧失等.引起DNA变性的主要因素有：温度、pH值、有机溶剂等.紫外吸收光谱的变化是 检测变性最简单的定性和定量方法.DNA勺复性必须满足二个条件：一定的离子强度,用以削弱两条链中磷酸基团之 间

8、的排斥力.较高的温度,用以防止随机形成的无规那么氢键.影响DNAS性速度的因素包括：1 DNA子的复杂程度.2 DNA的浓度.3 DNAt段的大小.4温度的影响.5阳离子的浓度.规定复性实验的标准条件是：400核甘酸长度,Tm = 25 c的温度,阳离子强度L, 此时的复性速度常数K-5X105O通过以下3种方法可以测定 DNA序列复性的程度：1 Si核酸酶水解的双链 DNA量.2减色效 应,在复性过程中可跟踪测定 从60的光吸收值；3 S核酸酶只催化单链 DNA的水解,不能作用于双链DNA因此将样品限定水解后测定抗羟基磷灰石层析,羟基磷灰石是一种磷酸钙盐,经过一定的处理后, 具有吸附双链 D

9、NA的水平,洗脱时,只允许单链通过,从而可以计算出剩余双链DNA的量.DNA的Tm值大小一般与以下因素有关：(1) DNA的均一性.(2)G-C对含量.(3)介质中离子强度.以C/C0对Cot作图得到的复性对浓度的依赖关系的曲线称为Cot曲线.分子杂交有多种类型,将不同来源的DNA变性后,在溶液里进行杂交,称为溶液杂交( solutionhybridization )；用硝酸纤维素制成的滤膜,可以吸附单链DNA或RNA将变性DNA或RNA吸附到滤膜上,再进行杂交,称为滤膜杂交( filter hybridization ).滤膜杂交包括(1) Southern印迹法用于 检测DNA 2 2)

10、Northern印迹法用于检测 RNA ( 3) Westhern印迹法用于检测蛋白质.4 .简述基因的概念？什么是反向生物学？什么是顺反子？现代分子生物学中顺反子与基因是什么关系？基因(gene)是原核、真核生物以及病毒的DNAm RNA分子中具有遗传效应的核音酸序列是遗传的根本单位.反向生物学是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究结构的基因相应的功能,在体外使基因突变,再导入体内,检测突变的遗传效应,即以表型来探索基因的结构.一个顺反子就是一段核音酸序列,能编码一条完整的多肽链.现代分子生物学文献中,顺反子和基因这两个术语是互相通用的.一般而言,一个顺反子就是一个基因,大约1500

11、个核昔酸.它是由一群突变单位和重组单位组成的线性结构(由于任何一个基因都是突变体或重组体).因此,顺反子的概念说明了基因不是最小单位,它仍然是可分的,并非所有的DNA序列都是基因,而只有其中某些特定的多核昔酸区段才是基因的编码区.5 .名词解释：断裂基因、外显子、内含子、 C值、C值矛盾、基因家族、基因簇、卫星 DNA、ORF、 微卫星DNA、反向重复序列、正链/负链RNA病毒、重叠基因、端粒酶、假基因、Alu家族、基因组学.断裂基因：在真核生物基因组中,基因是不连续的,在基因的编码区域内部含有大量的不编码序列,从而打断了对应于蛋白质的氨基酸序列.这种不连续的基因又称断裂基因或割裂基因.外显子

12、：断裂基因中编码的序列称为外显子(exon),即基因中对应于信使RNA序列的区域.内含子：断裂基因中不编码的间隔序列称为内含子(intron),内含子是在信使 RNA被转录后的剪接加工中去除的区域.C值：生物种的一个特征是一个单倍体基因组的全部DN蛤量总是相对恒定的.通常称为该物种的C值.C值矛盾：C-值矛盾(C Value Paradox )是指真核生物中 DNA含量的反常现象.主要表现为： C值不 随生物的进化程度和复杂性而增加；关系密切的生物 C值相差甚大；高等真核生物具有比用于遗传高得多的 C值.基因家族：基因家族(gene family) 是真核生物基因组中来源相同,结构相似,功能相

13、关的一组基因.基因簇：基因簇(gene cluster)是指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位,定位于染色体的特殊区域.卫星DNA有些高度重复 DN*列的碱基组成和浮力密度与主体DNA不同,在氯化葩密度梯度离心时,可形成相对彳立于主DNA带的卫星带.这些卫星带称为卫星DNAORF指核音酸序列的可阅读框.微卫星DNA微卫星DNA是由更简单的重复单位组成的小序列,分散于基因组中,大多数重复单位是二核昔酸,也有少量三或四核昔酸的重复单位.反向重复序列： 在DNA分子中核音酸顺序相同、区向相反的核音酸序列.如：AGTTC-CGTTATAACGGCAAT正链/负链RNAW毒：所含核酸为

14、RNA的病毒称为 RNA病毒.如果所含单恋核酸与mRNA?列相同称之为正链RNA病毒,与 mRNA?列互补称之为负链 RNA病毒.重叠基因：基因的核音酸序列被另外的基因以不同的方式重读,编码在结构、功能属于其他种类蛋白质 的基因.端粒酶：是一种含有RNA链的逆转录酶,能以其所含的RNA为模板合成DNA粒结构.假基因：与结构基因的核音酸顺序大局部同源,但不能表达的基因.Alu家族：人类和哺乳动物基因组中存在的一大类中等重复序列,因其可被限制性核酸内切酶Alul切割所以称之为 Alu家族.6 .重叠基因最初是在什么生物中发现的？重叠基因的存在有何意义？真核生物的DNA序列可分为几种类型？分别写出并

15、简要表达之.真核生物基因组重复序列的复性动力学曲线有什么特点？为什么说基 因组中的非重复序列主要决定着基因组的复杂性？列出几个已完成全序列测定的基因组生物种类.重叠基因是在在噬菌体 3X74基因组中发现的.重叠基因及基因内基因的现象可使原核生物利用 有限的遗传资源表达更多生物功能的水平.根据DNA复性动力学研究复性动力学方程参见第2章,真核生物的 DNA序列可以分为 4种类型：1 .单拷贝序列又称非重复序列, 在一个基因组中只有一个拷贝,真核生物的大多数基因都是单拷贝的.在复性动力学中对应于慢复性组分.2 .轻度重复序列在一个基因组中有 210个拷贝有时被视为非重复序列 ,如组蛋白基因和酵母t

16、RNA基因.在复性动力学中也对应于慢复性组分.3 .中度重复序列 有十至几百个拷贝, 一般是不编码的序列, 例如人类基因组中的 Alu序列等.中度 重复序列可能在基因表达调控中起重要作用,包括DNA复制的起始、开启或关闭基因的活性、促进或终止转录等.平均长度约 300bp,它们在一起构成了基因序列家族与非重复序列相间排列.对应于中间复 性组分.4 .高度重复序列有几百到几百万个拷贝, 是一些重复数百次的基因, 如rRNA基因和某些tRNA基因,而大多数是重复程度更高的序列,如卫星DNA等.高度重复序列对应于快复性组分.真核生物DNAM性曲线与原核生物有很大不同,跨越了 78个数量级.可以看出复

17、性反响分三个组分进行图中箭头所指,每个组分代表基因组中不同复杂性的序列类型.由于有研究说明,大约 80%左右的mRNA1与非重复的 DNA组分结合的.这也说明大多数结构基因 都位于非重复的 DNA序列上,所以说,基因组中的非重复序列决定基因组的复杂性.大肠杆菌、枯草杆 菌、酿酒酵母、线虫以及多种病原体,果蝇、水稻和拟南芥菜等生物种类已完成或接近完成全序列的测7.分别写出病毒、原核、真核生物基因组的概念,它们各有何特点,请比拟其异同病毒基因组是指病毒的染色体DNA或RNA所含的基因.它不仅可形成单基因组,还可以形成片段基因组和单链二倍体基因组等.基因组都很小,所含的基因数量也少,能编码病毒衣壳蛋

18、白可少数酶类.按某些病毒的表达时期可分为早期基因和晚期基因,有些病毒还有不同形式的重叠基因.其基因组 的复制有半保存和全保存的不同方式,以单复制子单向或双向进行.它不具有自身的译体系,基因的 表达和病毒的繁殖都需依赖寄主细胞.原核生物的染色体基因组是指其环状或线状的双链DNA分子所含有的全部基因,有的原核生物还含有染色体外的质粒基因组.其特点是它的蛋白质结构基因大都为单拷贝,功能相关的基因大多集中在一起组成操纵子,其中的结构基由于多顺反子,即数个结构基因串联在一起,受同一调节区调节.数个操纵子又由一个共同的调节基因(regulator gene )所调控.与复制有关的酶和蛋白质基因分散排列在整

19、个染色体的不同区域中,rRNA基因是多拷贝的,并由 16S, 23S, 5S rRNA基因组成一个转录单位,其间有的还插有 tRNA基因.tRNA基因有单、双、多拷贝的形式.基因组中具有多种功能的识别区域,如复制起始区,复制终止区,转录启动区,终止区等.这些区 域具有特殊的序列,如反向重复序列等.真核生物基因组(eucaryotic genome )指真核生物的核基因组 ,包括染色体基因组和核内的染色体 外基因,以及细胞质的线粒体、叶绿体基因组等.其特点是真核生物基因组可形成单拷贝、寡拷贝、多拷 贝以及断裂基因,有的还具有转座基因,其基因复制在细胞核中以多复制子形式进行,基因表达可在核、质中分

20、别进行,调控机制比原核细胞复杂,功能相关的基因不构成操纵子.真核生物基因组与原核基因组相比,其区别可总结如下：真核生物基因组远远大于原核生物基因组,且具有相当的复杂度；基因组中不编码区域远远多于编码区域； 基因组中的DNA与蛋白质结合,形成的染色体存在于细胞核内；大局部基因有内含子,因此基因的编码区域不连续； 存在着重复序列,重复次数从几次一几百万次不等；基因组中以多复制起点的形式复制；转录产物为单顺反子；真核生物基因组与原核相同,也存在着可移动的因子.真核生物的不同基因组之间也具有一定的相关性,如基因特性相似,基因结构及组成类同,遗传信息传递方向的普遍性,遗传密码的通用性 等.8 .写出DN

21、A复制的几个概念：半保存复制及其实验证据氯化葩密度梯度离心 半不连续复制复制子半保存复制的生物学意义,细胞内染色体外遗传因子包括哪些？原 核、真核生物复制有什么不同？大肠杆菌染色体DNA复制起点是什么？什么是双向复制？ DNA复制采取哪些方式？在DNA分子上的每一条链都含有合成它的互补链所必需的全部遗传信息.在复制过程中首先是双链解旋并分开,之后以每条链作为模板在其上合成新的互补链,其结 果是由一条链可以形成互补的两条链.这样新形成的两条双链DN的子与原来DN的子的碱基顺序完全一样.在此过程中,每个子代分子的一条链来自亲代DNA另一条链那么是新合成的,这种方式称为半保存复制.在DNA复制过程中

22、每个复制叉中的前导链连续复制,而后随链是以反方向合成不连续的短片段.最 后再由连接酶连接成连续的DNA序列,这种复制方式称为半不连续复制.半保存复制的生物学意义是,在半保存复制中碱基配对是核酸分子间传递遗传信息 的结构根底.无论是复制、转录或逆转录,在形成双链螺旋分子时都是通过碱基配对来 完成的.这种复制机制还说明了 DN6子在代谢上的稳定性,经过许多代的复制,DNA 多核甘酸链仍可保持完整,并存在于后代而不被分解.与细胞的其他成分相比这种稳定 性与它的可遗传功能是相符合的.原核真核生物复制的不同点大肠杆菌的复制起点有 Ori C和Ori H两种,Ori C是主要复制起点.在DNA的复制起点形

23、成两个复制叉分别向两个方向同时进行复制的现象.DNA复制采取的方式主要有 原核生物的染色体和质粒,真核生物的细胞器DNAFB是环状双链分子.实验说明,它们都在一个固定的起点开始复制,复制方向大多是双向的,即形成两个复制叉或生长点,分别向两侧进行复制；也有 一些是单向的,只形成一个复制叉或生长点.通常两条链同时进行对称复制；也有一些不对称的复制, 一条链复制后再进行另一条链的复制.DNAE复制叉处两条链解开,各自合成其互补链.还有些生物采取单向复制的特殊方式滚环复制.9 .简述以下DNA复制酶与蛋白质因子的体系,DNA聚合酶I、Klenow片段、DNA 聚合酶H、DNA聚合酶田、丫复合物、夹子装

24、置器、DNA连接酶、SSBHU、DnaA、 DnaB、DnaC、两类拓扑异构酶DNA聚合酶I是多功能酶.可催化以下几种反响：通过核甘酸聚合反响,使DNA链沿3,f5,方向延长聚合酶活性；由3/端水解DNA!3,-5/核酸外切酶活性； 由5 /端水解DNAH3,-5/核酸外切酶活性；由3/端使DN颂发生焦磷酸解； 无机焦磷酸与脱氧核糖核甘三磷酸之间的焦磷酸基交换.焦磷酸解是聚合反响的逆反 应,焦磷酸交换反响由前两个反响连续重复屡次引起.因此,DNAS合酶I兼有聚合酶、3,-5/核酸外切酶和5/-3/核酸外切酶的活性.在聚合酶活性中央,与这些功能相关 的结合位置分布十分精巧而灵活.DNA聚合酶II

25、为多亚基酶,具聚合酶亚基由一条相对分子质量为88 000的多肽链组成.这个酶的活力比DN咪合酶I高.NA聚合酶II具有3'- 5/核酸外切酶活性, 但无5,f3/活性.DNAK合酶II也不是复制酶,而是一种修复酶.DNA聚合酶田是由多个亚基组成的蛋白质,亚基很容易解离, 全酶holoenzyme由a、0、丫、6、6'、h 8、°、x和小10种亚基所组成,除合成速度比聚合酶I快外其他性质与聚合酶 I根本相同.DNA聚合酶出的其他许多性质都说明它是DNA复制酶.DN磔合酶I被蛋白酶切开彳#到的大片段称为Klenow片段,具有催化 DN砥合作用和3,-5/校对功能.聚合酶I

26、II中的丫亚基是一种依赖 DNA的ATP酶,全酶中的丫复合物由 6个亚基丫 2 6 6 ' x小构 成,主要功能是协同B亚基嵌住模板DNA又称夹子装置器.DNA1接酶是指能催化链的两个末端间共价连接的酶.连接反响需要能量.解开的两条单链随即被单链结合蛋白SSB覆盖.大肠杆菌SSB蛋白由4个相同 亚基组成.这类蛋白曾被称为解链蛋白、熔解蛋白、螺旋去稳定蛋白等.但实际上它不 是解链蛋白,其功能在于稳定已解开的单链,阻止复性和保护单链局部不被核酸酶降解.HU蛋白是细菌细胞的类组蛋白,可与DNA结合,促使双链 DNA曲.受其影响,邻近三个成串富含AT的13 bp序列被促便成为开链复合物,所需能

27、量由ATP供应.DnaA DnaB DnaC是大肠杆菌起点与复制起始有关的酶,其中DnaA识别起始序列,在起点特异位置识别解开双链；DnaB解开DNAM链；DnaC帮助DnaB结合与起始位点.拓扑异构酶I最初在大肠杆菌中发现,称3蛋白或切口封闭酶,是相对分子质量97 000的一条多肽链,由基因top A编码.它能在 DNA的一股链上产生一个切口,使另一条链得以穿越,连接数每次改变 ±1 图4- o反响无需供应能量.拓扑异构酶I主要消除负超螺旋,但也能引起DNA的其他拓扑结构转变.拓扑异构酶II能使DNA的两条链同时发生断裂和再连接,当它引入超螺旋时,需要由ATP水解供给能量.细菌的n

28、型拓扑异构酶是一种DNA旋转酶,它利用 ATP水解提供的能量,可连续向同一个双链闭环DNA分子中引入负超螺旋,从而抵消了DNAM制中产生的正超螺旋.10 . DNA聚合酶田 具有哪三个复制特点从而使其成为 DNA复制主要的酶？怎样实现 DNA合成的高保真性？简述单链环状 X174噬菌体复制过程.写出真核生物的5 种主要DNA聚合酶,真核生物DNA的主要抑制剂是什么？高的保真性fidelity、协同性cooperativity和持续性processiv计y.这三个特点使得DN咪合酶III成为DNAS制的主要的酶.实现DN*成的高保真性,从热力学角度看,碱基对的错配使双螺旋结构不稳定, 由此计算的

29、碱基错配率大约在10-2.DNAR合酶对底物白选择作用和 3'-5/核酸外切酶 的校对作用分别使错配频率下降10-2,因而达10-60这是体外合成DNAM所能到达的水 平.在体内,DNAR合酶和复制叉的复杂结构进一步提升了复制的准确性；另外复制的 修复系统可识别错配碱基以及各种损伤并修正,从而使变异率下降到更低的水平在进化上相当的水平.取174噬菌体的基因组由单链DNA组成,称病毒型或正链.感染宿主细胞后的复制 分为三个阶段：以噬菌体正链为模板复制复制双链环状DNA分子.在0X174感染后1min内主要是这种复制方式；由RF型双链DNAg制RF型双链DNA噬菌体基因大量 表达.感染后1

30、20min内是此种方式,约产生60个RF型双链DNA RF型复制需要噬 菌体基因编码的A蛋白；由RF型DNA分子以滚动环式复制产生噬菌体正链.取174噬菌体DNA勺基因A在复制调控中起着关键的作用.真核生物有多种DN咪合酶.从哺乳动物细胞中别离出了 5种,分别为a、0、丫、八 e ,5-氟脱氧尿甘能抑制胸腺喀呢核甘酸的合成,是DN*成的强烈抑制剂.11什么是DNA的损伤？ DNA结构的改变有哪两种类型 ？ DNA分子碱基自发性化学改变可造成哪五种因素的损伤？写出其要点.化学因素引起的 DNA损伤主要有哪几种？写出要点.DNAg伤指在生物体生命过程中 DNAZ螺旋结构发生的任何改变.DNA吉构发

31、生的改变主要分为两种： 一是单个碱基的改变,二是双螺旋结构的异常扭曲.碱基自发性化学改变的这类损伤包括五种因素：碱基之间的互变异构、碱基脱氨基、自发的脱喋吟和脱喀咤、活性氧引起的诱变及细胞代谢产物对DNA的损伤等.互变异构指 DNA分子中的4种碱基自发地使氢原子改变位置,产生互变异构体,进一步使碱基配对的式发生改变,这样在复制后的子链上就可 能出现错误.碱基的脱氨基作用是指胞喀咤 C、A和G分子结构中都含有环外氨基,氨基有时会自发脱落, 结果C变为U.A变为I , G变为黄喋吟X,当DNA复制时,会在子链中产生错误而导致损伤.自发 的脱喋吟和脱嗒咤作用是指DNA分子在生理条件下可通过自发性水解

32、,使喋吟碱和嗒咤碱从磷酸脱氧核糖骨架上脱落下来.活性氧为氧分子电子数大于.的Q.8-oxoG GO是一种氧化碱基7, 8-二氢-8- 氧代鸟喋吟),可与 C、A配对,而DN磔合酶I、n的校正活性不能校正其错配,造成 G8TA的颠换, 这种损伤可以积累.有些糖分子如葡萄糖和碱基氧化产物6磷酸葡萄糖能与 DNA反响,产生明显的结构上以及生物学方面的变化.化学因素引起的 DNA损伤主要有：1. 烷化剂对DNA的损伤烷化剂是一类亲电子的化合物,极容易与生物体中的有机物大分子的亲核位点起反响.当烷化剂和DNA作用时,就可以将烷基加到核酸的碱基上去.2. 2.碱基类似物对DNA的损伤碱基类似物是一类结构与

33、碱基相似的人工合成化合物,由于它们的结构与碱基相似,进入细胞后能替代正常的碱基掺入到DNA链中,干扰DNA的正常合成.12 .写出细胞对DNA损伤的五种修复系统,SOS应急反响、SOS反响由什么物引起？基因突变的概念、 类型.细胞对DNAig伤的修复系统主要有五种：即切除修复、错配修复、直接修复、重组修复和易错修复.许多能造成DNA损伤、或抑制 DNA复制的过程能引起一系列复杂的诱导效应,这种效应称为应急反 应(SOS response SOS反响包才诱导 DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬 菌体等,细胞癌变也与 SO皈应有关.SO皈应诱导的修复系统包括：防止过失的修

34、复(error free repair ) 和易产生过失的修复(error prone repair )两类.SOS反响由RecA蛋白和LexA阻遏物相互作用引起.基因突变(mutation)是在基因内的遗传物质发生可遗传的结构和数量的变化,通常产生一定的表 型.广义的突变包括染色体畸变和基因突变.其图变得类型包括基因突变有以下多种类型：碱基对置换 DNA错配碱基在复制后被固定下来,由原来的一个碱基对被另一个碱基对所取代,又称为点突变.碱基对置换有两种类型：即转换是在两种嗒咤或两种喋吟之间的互换；颠换发生在喀咤与喋吟或喋吟与喀咤之间的互换.碱基替换通常仅发生在一个碱基上.插入突变有两种方式：拷

35、贝或复制移动,非拷贝移换.同义突变又称无声突变或中性突变.错 义突变是基因突变改变了所编码的氨基酸的种类或位置的突变,能不同程度地影响蛋白质或酶的活性. 当氨基酸密码子变为终止密码子时,称为无义突变,它导致译提前结束.移码突变是由于一个或多个 非三整倍数的核音酸对插入或缺失,导致编码区该位点后的三联体密码子阅读框架改变,从而使后面的 氨基酸都发生错误,使该基因产物完全失活；如出现终止密码子那么也可使译提前结束.缺失突变指一个或多个碱基从一段DN0列中被删除,或较长核音酸序列丧失引起的突变,这种突变难以被回复.褛漏突变是突变基因的产物尚有局部活性的错义突变,是表型界于野生型与完全突变型 之间的某

36、种状态.从突变体又恢复原先野生型表现型的突变过程称为回复突变.变热点DNA分子上任意位点发生突变的频率并不相等,在某些位点发生突变的频率远远高于其平均 数,称为突变热点.13 .写出同源重组、Holliday 模型、DNA重组有关的酶、转座子的概念、转座原件最初在什么生物中发现？转座子如何分类？插入序列？复合型转座子与IS元件有何异同？ DNA转作引起什么遗传效应？逆转录因子？同源重组(homologous recombination)又称一般性重组,由两条同源区的DNA分子,通过配对、链断裂和再连接,而产生的片段间交换的过程.Robin Holliday于1964年提出了同源重组模型图61.

37、模型中,有四个关键步 骤：两个同源染色体DNAiF列整洁；一个DNA勺一条链裂断并与另一个 DNA寸应的 链连接,形成的连接分子,称为 Holliday中间体；通过分支移动产生异源双链DNAHolliday中间体切开并修复,形成两个双链重组体DNA根据链裂断切开的方式不同, 得到的重组产物也不同.如果切开的链与原来断裂的是同一条链见Holliday模型左边 的产物,重组体含有一段异源双链区,其两侧来自同一亲本DNA称为片段重组体.但如切开的链并非原来断裂的链模型右边产物,重组体异源双链区的两侧来自不同亲 本DNA称为拼接重组体.与重组有关的酶研究最多的还是大肠杆菌的酶.在大肠杆菌中,Rec A

38、蛋白参与重组是最关键的步骤.Rec A有两个主要的功能：诱发 SOS反响和促进 DNAB链的同化.数千 Rec A单体协同聚集在单链 上,形成螺旋状纤丝helical filament .Rec F、Rec O和Rec R蛋白调节 Rec A纤丝的装配和拆 卸.单链DNA可以由许多途径产生,Rec BCD酶是产生参与重组的 DNA单链主要途径.一旦 Holliday中间体形成,即由 Ruv A和Ruv B蛋白促进异源双链的形成.同源重组最后由Ruv C将Holliday 联结体切开,并由 DNA聚合酶和DNA连接酶进行修复合成.转座子transposon 是在基因组中可以移动的一段DNA序列一

39、个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程称为转座.由转座子引起的转座过程有以下特征：能从基因组的一个位点转移到另一个位点,从一个复制子 转移到另一个复制子；不以独立的形式存在如噬菌体或质粒 DNA而是在基因组内由一个部位直接转移到另一部位；转座子编码其自身的转座酶,每次移动时携带转座必需的基因一起在基因组内跃迁, 所以转座子又称跳跃基因；转座的频率很低,且插入是随机的,不依赖于转座子供体和靶位点受体之间的任何序列同源性；转座子可插入到一个结构基因或基因调节序列内,引起基因表达内容的改变,例如 使该基因失活,如果是重要的基因那么可能导致细胞死亡.转座元件最初由 Barbara McCli

40、ntock 于上个世纪40年代在玉米的遗传学研究中发现的,当时称为 限制元件controlling element .到目前为止,已对多种不同类型的转座元件进行了鉴定.最简单的转座子称为插入序列insertionsequence IS,简称 IS 因子.另一类是复合转座子,以 Tn表示.根据结构不同分为两种类型：I型：其两个末端由相同的 IS序列构成,IS序列有正向和反向两种排列方式；n型：其两末端由38 bp的反向重复序列组成,如 TnA族转座子.复合型转座子具有转位因子的三个共性：末端反向重复序列,为转座酶所必需； 中间的开放阅读框架ORF#为标记基因；转位后,靶位点成为正向重复序列.其

41、不同点是：.IS因子是一种较小的转座因子,只含有与转座有关的酶基因,不含抗药性 等其它基因.其本身不具有表型效应,只有当它转座到某一基因附近或插入某一基因内 部后,引起该基因失活或产生极性效应时,才能判断其存在.而Tn除了有转座酶基因外,还带有药物抗性基因或其相关基因标志,因结构较大而复杂.转座因子首先是因其可 导致突变而被熟悉的.当它插入靶基因后,使基因突变失活, 这是转座子的最直接效应；当转座因子自发插入细菌的操纵子时,即可阻止它所在基因的转录和译,并且由于转座因子带有终止子, 具插入影响操纵子下游基因的表达, 从 而表现出极性(方向性),由此产生的突变只能在转座子被切除后才能恢复；转座因

42、子 的存在一般能引起宿主染色体 DN/S组,造成染色体断裂、重复、缺失、倒位及易位等, 是基因突变和重排的重要原因；转座因子也可通过干扰宿主基因与其调控元件之间的关 系或转座子本身的作用而影响邻近基因的表达,从而改变宿主的表型.归纳以上,转座 子引起的遗传学效应可有以下几个方面：10-8-10-3频率转座,引起插入突变； 插入位置染色体DN/S排而出现新基因； 影响插入位置邻近基因的表达,使宿主表型改变； 转座子插入染色体后引起两侧染色体畸变.将从DNA>DNA勺转移过程称转座,从 DNA>RNA> DNA勺转移过程叫反转录转座. 后者是经RN/W导的转座过程.经RNA中间体

43、介导的转座是真核生物所特有的过程.逆转录病毒能够将 RNA病毒基因组中的 DNA拷贝(原病毒)整合到宿主细胞染色体中.14.细菌RNA聚合酶的组成、结构、催化特点如何？真核生物的RNA聚合酶是如何区分的？有几类？几种不同真核生物的 RNA聚合酶分别转录哪些RNA?已从大肠杆菌等细菌中纯化了 RNA聚合酶.全酶(holoenzyme)相对分子质量465 000,至少由五个亚基(成0 B 6)和6亚基组成,无6亚基的酶称为核心酶(core enzyme)核 心酶不具有起始聚合酶活性,只能使已经开始合成的RNAS延长.即开始合成RNAS时 必需有o亚基参与作用,因此称(T亚基为起始亚基.a亚基由rp

44、o A基因编码,它对核心酶 的组装和识别启动子必需的.B亚基由rpo B基因编码,是RNA聚合酶的催化中央.0 亚基有两个结构域,分别负责转录的起始和延伸.B '亚基是一个碱性蛋白,由rpoC基 因编码.与DNA之间借静电引力相结合；B '亚基可结合两个Zn2+,后者与RNAK合酶的 催化作用有关.亚基的功能是引导RNAK合酶稳定结合到启动子上.因子在识别启动 子时起关键作用,但对延伸并不重要.它是通过将核心酶对非特异序列的亲和力降低 104倍,同时增加其对特异序列的亲和力作为起始亚基的.许多原核生物有多种6因子.真核生物的基因组比原核生物大,RNAK合酶结构更复杂.相对分子质

45、量大都在500 000左右,有814个亚基,并含有Zn2+0利用a-鹅膏蕈碱(o-amanitine)的抑制作用将真核生物RN咪合酶分为三类：RN咪合酶I对鹅膏蕈碱不敏感；RNAIK合酶H可被低浓度a -鹅膏蕈碱(10-910-8mol/L)抑制,RNAIK合酶田只被高浓度a -鹅膏蕈碱(10-510-4mol/L)所抑制.e鹅膏蕈碱是一种毒蕈(鬼笔鹅膏Amanita phalloides )产生的八肽,对真核生物 RNAIK合酶有较强的作用,但对细菌 RNAIK合酶抑制作用很小.真核生物RNA®合酶I转录45S rRNA前体,经转录后加工产生 rRNA、18S rRNA 和28S

46、rRNA RNAK合酶II转录所有 mRNAT体和大多数的核内小 RNA(snRNA) RNAK 合酶田转录tRNA 5S rRNA、U6snRN抹口不同的胞质小 RNA(sc RNA痔小分子转录物. 15.名词解释：转录,转录单位,模板链,编码链,转录泡,启动子,上游,下游,转 录起点,Pribnow框(box) , 35序列,转录因子,通用转录因子,CAAT框,GC框, 八聚体框(octamer),基因内启动子终止子,终止因子,不依赖 rho终止子、操纵子、 激活蛋白、阻遏蛋白、上游调节元件,增强子、反式作用因子,增强子,核酶,核内小 RNA(snRNA) , snRNP,剪接体,I型自我

47、剪接,RNA的编辑.在DNA旨导下RNA勺合成称为转录,RNA!的转录起始于DNAf板的一个特定起点, 并在特定的终点处终止.此转录区域称为转录单位.转录起始由DNA分子上的启动子(promoter)限制,而限制终止的部位称为终止子 (terminator).用于转录的链称为模板链,或负链(-链),又称反义链；对应的链为编 码链,即正链(+链)又称有义链.启动子是RNAK合酶识别、结合和开始转录的一段 DNAJ列,它含有RNAK合酶特 异性结合和转录起始所需的保守序列.启动子的特性最初是通过能增加或降低基因转录 速率的突变而鉴定的.从转录的近端向远端计数,起点左侧为上游 (up stream)

48、,用负的数字表示,起点 前一个核甘酸为1.起点后为下游(down stream),用正的数字表示,按此排序.通过 比拟启动子的结构,可找出它们的共有序列.从起点上游约一10处找到6 bp的保守序列TATAAT称为Pribnow框(box),或称为10序列,是转录的解旋区.头两个碱 基(TA)和最后的T最保守的.TATAA"歹距离转录起点约58bp.在10序列的上游又找到一个保守序列 TTGACA中央大约在35位置,称为识别 区或一35序列.RNAK合酶起始转录需要的辅助因子(蛋白质)称为转录因子,其作用或 是识别DNA勺顺式作用位点,或是识别RNAK合酶,或是识别其他因子.作用于根本

49、启 动子上的辅助因子称为通用转录因子(GTF),或根本转录因子,它们为任何细胞R型启 动子起始转录所必需.CAATg的共有序列是GCCAATCTf具相互作用的因子有 CTF家 族的成员CPl、CP2和核因子NF-1.GC框的共有序列为GGGCGG CCGCCCf者是前者的反向序列,识别该序列的因子 为Spl.八聚体框含有8 bp,共有序列为ATGCAAAT识别因子为Oct-1和Oct-2 ,前者 普遍存在,后者只存在于B淋巴细胞.能提供转录停止信号的DNAff列称为终止子,协 助RNAK合酶识别终止信号的蛋白因子那么称为终止因子 (termination factor) .依赖于rho(.的终

50、止子需在p因子存在时才发挥终止作用.依赖p的终止子其回文 结构区不富含G-C,回文结构之后也无寡聚 U.广泛存在于噬菌体中,而在细菌染色体 中少见.原核生物功能相关的基因常组织在一起构成操纵子,作为基因表达和调节的单 元.上游调节因子,包括激活因子和阻遏因子,均属于反式作用因子,它们与顺式元件 中的上游激活序列(元件)、应答元件、增强子(enhancer)和沉默子(silencer)等特异地 结合,对真核生物的转录分别起促进和阻遏作用.增强子主要存在于真核生物基因组中. 最早发现的SV40增强子位于转录起点上游约 200bp处的超敏感位点,由两个相同的 72bp序列前后排列组成.增强子是一类顺

51、式作用元件,它能极大促进启动子的转录活性.1981年Cech T在研究四膜虫(Tetrahymena thermophila )rRNA前体剪接过程中发现,此类剪接无需蛋白质的酶参与作用,而是自我催化完成的.Cech称这种具有催化功能的 RNA为核酶(ribozyme).每个snRNA能与几个或十几个蛋白质结合,称为 snRNP(sunrps).改变 RNAg码序列的方式称为RNAS辑.16 .原核生物转录调控的特点是什么？环腺甘酸 (cAMP)在原核基因表达调控中有何重 要作用？表达真核生物转录的调控与原核相比的主要区别,蛋白质与DNA结合区域的特殊结构基序有哪几种？原核生物不同于真核生物的

52、基因结构,存在转录单元即操纵子.原核生物的转录受操纵子限制,任何开启和关闭操纵子的因素都会影响基因的转录,从而限制基因的表达.真核生物无操纵子以及与操纵基因相临的调节基因,但其转录受到与结构基 因相距一定距离的特定顺式作用元件的影响1如：增强子、启动子、位点限制区(Locus control region , LCR) .1原核生物大都为单细胞生物,没有核膜,极易受外界环境的影响,需要不断地调控基因的表达,以适应外界环境的营养条件和克服不利因素,完成生长发育和繁殖的过程.原核生物基因表达调控的表达调控存在于转录和译的起始、延伸和终止的每一步骤中.这种调控多以操纵子为单位进行,将功能相关的基因组

53、织在一起,同时开启或关闭基因表达,即经济有效,又保证其生命活动的需要.调控主要发生在转录水平,有正、负调控两种机制.在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构、 RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其它小分子配基的相互作用.细菌的转录和译过程几乎在同一时间内相偶联.蛋白质与DNA结合区域常见以下几种：螺旋-转角-螺旋结构基序 (helix-turn-helix , HTH),锌指结构基序(zinc finger , ZF),螺旋-突环-螺旋结构 基序(helix-loop-helix,HLH) ,亮氨酸拉链结构基序(1eucine zipperm, Zip) .17 . RNA的转录后加工包括哪

54、些过程才能成为成熟的 RNA?简述原核生物3类rRNA 前体加工过程.hnRNA转变成mRNA的加工过程包括哪几步？简述 RNA剪接的4种 方式.在原核生物中,rRNA的基因与某些tRNA的基因组成混合操纵子.其余tRNA基因 也成簇存在,并与编码蛋白质的基因组成操纵子. 它们在形成多顺反子转录物后,经断 链成为rRNA和tRNA的前体,然后进一步加工成熟.细胞内由RNAK合酶合成的原初转录物一般都需要经过一系列的变化,包括链的裂解、5/端与3/端切除、特殊结构形成、核昔修饰、糖昔键的改变、剪接和编辑等过 程,才能转变为成熟的RN砌子.这些过程总称为RNA勺成熟,或称为转录后加工.rRNA基因

55、原初转录物的沉降常数为 30S,相对分子质量为X 106,约含6 500nt , 5 /末端为pppA.由于在原核生物中rRNA的加工一般与转录同时进行,因此不易得到完 整的前体.从RNase!缺陷型大肠杆菌中别离到 30S rRNA前体(P30).RNase!是一种 负责RNA1 口工的核酸内切酶,它的识别部位是特定的RNAK螺旋区.16SrRNA和23SrRNA 的两侧序列互补,形成茎环结构,RNasern在茎部有两个切割位点只相差2 bp,切割产生16S和23S rRNA前体P16和P2& 5S rRNA前体P5在Rnase E作用下产生,可识别 P5两端形成的茎环结构.P5、P

56、16和P23两端的多余附加序列需进一步由核酸酶切除. rRNA前体需先经甲基化修饰,再被核酸内切酶和外切酶切割.hnRNA转变成mRNA勺加工过程包括：5 "端形成特殊的帽子结构(m7G5' ppp5 Nmp即-);在链的3/端切断并加上多聚腺甘酸(polyA); 通过剪接除去由内含子转录而来的序列；链内部的核甘被甲基化.RNA勺剪接有4种方式： I 型自我剪接(group I self-splicing) ； II 型自我剪接(group n self-splicing) ； 核 mRNAJ接体的剪接(nuclear mRNA spliceosomal)； 核 tRNA的酶

57、促剪接(nuclear tRNA enzymatic).18 .简述逆转录酶发现重要生物学意义,逆转录酶有哪3种酶的活力？ RNA的功能多样性表现在哪些方面？简述遗传密码的根本特性, 什么是密码的简并性？其生物学意义 如何？简述遗传密码通用性和变异性.1970年,Temin以及Baltimore 在劳氏肉瘤病毒和鼠白血病病毒(MLV)中发现了逆 转录酶.这一发现具有重要的理论与实践意义.说明不能把“中央法那么绝对化,遗传 信息也可以从RNA专递到DNA从而补充和丰富了 “中央法那么的内容,同时促进了分 子生物学、生物化学和病毒学的研究,为月中瘤的防治提供了新的思路.现在,逆转录酶 已成为研究这些学科的有力工具.Temin和Baltimore于1975年因发现逆转录酶而获诺贝尔生理学与医学奖.逆转录酶是一种多功能酶,兼有 3种酶活力：禾I用RNA乍模板,合成互补的DNAH,形成RNA-DN煤合分子(RNA旨导的DNA 聚合酶活力)；在新合成的DNA3上合成另一条互补的DNA；连,形成双链DNA子(DNA 指导的DNAK合酶活力)；有核糖核酸酶H的活力,专门水解RNA-DN煤合分子中的 RNARNM能多样性主要表现在：R