分子生物学复习题大整理

1、1 阐述你对基因概念的理解和诠释。 基因是编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列（对以RNA作为遗传信息载体的病毒而言则是），包活编码序列（外显子）、编码区前后对于基因表达具有调控功能的序列和单个编码序列间的间隔序列（内含子）。基因是生物体传递和表达遗传信息的基本单位，基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。）染色体水平上的基因概念：孟德尔的豌豆杂交试验总结出生物的遗传性状是由遗传因子控制的，肯定遗传的物质性。基因一词由丹麦生物学家约翰逊提出。著名遗传学家摩尔根对基因做出定义：基因在染色体上呈直线排列，基因是遗传物质的

2、基因单位和突变单位，基因是控制性状的功能单位，它能产生对立的表现型，这意味基因是染色体上的一个特定区域。）代谢水平上的基因概念：比德尔和塔特姆提出“一个基因一个酶”学说，只适用于同源多聚体构成的酶类。本柔进行了经典的基因精细结构分析，将比德尔提出的学说发展为“一个基因一条多肽链”的概念，把遗传功能单位称为顺反子。3）DNA分子水平的基因概念：Avery的细菌转化实验中指出：携带遗传信息的是DNA而非蛋白质，Hershey和Chase对T4噬菌体感染大肠杆菌证实遗传的分子基础是核酸，Waltson和Crick提出DNA双螺旋结构模型，从分子水平揭示了基因的结构。Blake进一步提出可能每一个外显

3、子相当于蛋白质的一个结构单位，“一个外显子，一个结构域”的精细表达。分子生物学的发展进一步扩展了基因的概念，证明了基因不仅可以重叠，而且可被分离，有的基因并不被转录或不完全转录，而作为一个单位转录的也往往不是一个基因。以前认为基因是在染色体上成直线排列的独立单元，现已发现一些相关的基因在染色体上的排列并不是随意的，而是由相关功能的基因构成一个小的“家族”或基因群。随分子水平上基因结构与功能的研究，发现了移动基因、断裂基因、假基因、重叠基因等。DNA分子上有遗传效应的节段可以分两类：一类能转录，产生RNA分子，称为转录基因；另一类不能转录，但对转录能起调节控制作用，称为操纵基因。转录基因有mRN

4、A基因、tRNA基因、rRNA基因和调节基因。其中mRNA基因通过转录和翻译，能产生对应的蛋白质，这种蛋白是细胞中重要的结构和功能物质，mRNA基因称为结构基因。调节基因通过转录和翻译也能产生对应蛋白，对转录基因有调节作用。tRNA基因、rRNA基因能转录，但不能翻译成对应的蛋白，只能在合成蛋白的过程中发挥特定作用，如果没有tRNA基因、rRNA基因，蛋白质的合成是不能进行的。启动基因是RNA转录酶识别盒结合的序列，操纵基因是阻遏蛋白结合的序列，他们虽不能转录、翻译成多肽，但这两种特定的核苷酸序列发生改变，就会改变相应结构极影的活性，就此意义上讲，他们也具有特定的遗传效应，所以也称为基因。2

5、举例解释蛋白质二级结构、超二级结构（MOTIF）、三级结构、DOMAIN和四级结构。 蛋白质二级结构（secondary structure of protein）指它的多肽链中有规则重复的构象，限于主链原子的局部空间排列，不包括与肽链其他区段的相互关系及侧链构象。二级结构主要有-螺旋、-折叠、-转角。常见的二级结构有-螺旋和-折叠。二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的，氢键是稳定二级结构的主要作用力。-螺旋(-helix)：蛋白质中常见的一种二级结构，肽链主链绕假想的中心轴盘绕成螺旋状，一般都是右手螺旋结构，螺旋是靠链内氢键维持的。每个氨基酸残基（第n个）的羰基氧与多肽链

6、C端方向的第4个残基（第n+4个）的酰胺氮形成氢键。在典型的右手-螺旋结构中，螺距为0.54nm，每一圈含有3.6个氨基酸残基，每个残基沿着螺旋的长轴上升0.15nm。螺旋的半径为0.23nm。-折叠(-sheet)是蛋白质中的常见的二级结构，是由伸展的多肽链组成的。折叠片的构象是通过一个肽键的羰基氧和位于同一个肽链或相邻肽链的另一个酰胺氢之间形成的氢键维持的。氢键几乎都垂直伸展的肽链，这些肽链可以是平行排列（走向都是由N到C方向）；或者是反平行排列（肽链反向排列）。超二级结构也称之基元（motif）。是指在球状蛋白质分子的一级结构的基础上，相邻的二级结构单位（螺旋折叠等）在三维折叠中相互靠近

7、，彼此作用，在局部形成规则的二级结构组合体，这种组合体就是超二级结构。组合形式：若干二级结构可以特殊的几何组合出现在蛋白质结构中，这些组合起来的结构单元称作超二级结构或花样。超二级结构可与某些特殊的生物功能相联系，也可仅作为结构的组装块。-环-花样是含有两个-螺旋，并以一个环区域相连接的具有特殊功能的超二级结构。在已知的蛋白质结构中观察到两种这样的花样，一种是 DNA结合花样，另一种是钙结合花样又称EF手，每种都有自己的几何形状和所需的氨基酸残基序列。EF手出现在来自肌肉的蛋白Parvalbumin，troponin以及calmodulin等结构中，它们通过结合钙来调节细胞功能的变化。EF手提

8、供了一个维持钙配基的支架用于结合和释放钙，这是人们在蛋白质结构中首先认识的功能花样之一。组合形式：发夹或-环-花样是两条反平行的-链，通过一个环相连接构成的超二级结构，在蛋白质结构中频繁出现。-回折中相邻近的两条链易形成这种发夹 花样。两条链之间的环的长度不等，一般为2-5个残基。与-环-花样不同的是，发夹花样无特殊的功能。蛋白质的三级结构是指球状蛋白质的多肽链在二级结构的基础上相互配置而形成特定的构象。螺旋、折叠、转角和无规则卷曲等二级结构通过侧链基团的相互作用进一步卷曲、折叠，借助次级键的维系形成三级结构，三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布，它是建立在二级结构、超二级结

9、构和结构域基础上的球状蛋白质的高级空间结构。1.含多种二级结构单元；2.有明显的折叠层次；3.为紧密的球状或椭球状实体；4.分子表面有一空穴（活性部位）；5.疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面；在蛋白质三级结构内的独立折叠单元。结构域通常都是几个超二级结构单元的组合。结构域：指蛋白质多肽链在二级结构的基础上进一步卷曲折叠成几个相对独立的近似球形的组装体。结构域（Structural Domain）是介于二级和三级结构之间的另一种结构层次。所谓结构域是指蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域，又称为辖区。多肽链首先是在某些区域相邻的氨基酸残基形成有规则的二级结构，然后，又由相邻的

10、二级结构片段集装在一起形成超二级结构，在此基础上多肽链折叠成近似于球状的三级结构。对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或多个在空间上可明显区分的、相对独立的区域性结构缔合而成三级结构，这种相对独立的区域性结构就称为结构域。对于较小的蛋白质分子或亚基来说，结构域和它的三级结构往往是一个意思，也就是说这些蛋白质或亚基是单结构域。结构域自身是紧密装配的，但结构域与结构域之间关系松懈。大分子蛋白质常由多条多肽链所组成，每条多肽链各具独立的三级结构。蛋白质的四级结构是指几个各具独立三级结构之多肽链的相互结集、以特定的方式接触、排列形成更高层次的大分子蛋白质的空间构象。在蛋白质四级结构中，每个各具

11、独立三级结构的多肽链称为亚基。组成蛋白质的亚基数多为偶数，可以是同种或不同种的亚基，不同种的亚基一般都用、命名，酶调节与催化亚基多用R、C表示。在具有四级结构蛋白质分子中，亚基单独存在不具有生物活性，但并不是所有蛋白质分子都具有四级结构的，大多数蛋白质只具三级结构已有生物活性，只有分子更大的蛋白质才具有四级结构。3 简述Proteasomes结构与功能。 蛋白质泛素依赖特异性降解的场所26S蛋白酶体。蛋白酶体广泛分布于真核生物的细胞核和细胞质，负责细胞内绝大多数蛋白的降解，他是一种巨大的依赖于泛素的具有多种蛋白水解酶活性的复合蛋白酶。蛋白酶体由几十个亚基组成，蛋白水解活性封闭在一个筒形的空腔中

12、，同时阻止正常折叠的蛋白进入降解腔。26S蛋白酶体由20S核心复合物和19S调节复合物组成。20S核心颗粒是一种不依赖ATP和泛素的蛋白酶，由4个同轴的7亚基组成的七聚体环垒叠形成开口的筒状中空结构，切割蛋白的活性位点位于腔内，即蛋白水解室。核心颗粒两端各连接一个19S调节颗粒，这含有多个ATP酶活性位点和泛素结合位点。该颗粒作用是识别多聚泛素化降解信号，介导底物的去折叠反应，并使待降解底物进入20S水解腔内被降解为小肽。20S筒状核心颗粒由4个环状结构的垛叠成具有两端开口的筒状中空结构，中部2个环状结构分别由7种亚基组成，上下两端环状结构由7种a亚基组成。位于筒状外侧的a环作用：控制底物的进

13、入和降解产物的释放，防止细胞内非降解蛋白误入降解腔，容纳相当数量的待降解底物和部分降解产物，介导19S调节复合物与核心复合物的结合。19S调节颗粒由17个不同亚基组成分为基底复合物和盖复合物两部分。基底由9个亚基组成，与20S蛋白酶体的a环相连，由6个具有ATP酶活性的亚基（RPT）和4个非ATP酶活性亚基（RPN）组成。在蛋白降解过程中，RPT亚基在ATP水解产生能量的条件下开启20S核心复合物降解腔，帮助降解底物的去折叠以及降解底物和产物进出降解腔。4个RPN亚基可能具有与不同底物蛋白结合的位点，使底物蛋白和26S蛋白酶体结合。4 简述泛素化蛋白降解途径。 泛素蛋白酶体途径依赖于ATP和泛

14、素，能高度选择性地进行细胞内胞质和胞核蛋白质的降解。这一通路包活泛素、泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）、泛素连接酶（E3）、去泛素化酶（DUB）和蛋白酶体（Proteasomes），这条通路包活5步：1）泛素激活酶（E1）在ATP存在的条件下，催化游离泛素活化，形成过渡复合物泛素AMP，然后，E1以硫羟酸酯键与泛素的C端结合，形成泛素E1复合物。2)泛素结合酶（E2）取代泛素E1复合物中的E1，形成泛素E2复合物，E1离开泛素。3）泛素连接酶（E3）与E2协同作用，将泛素的C末端羧基与底物蛋白的赖氨酸残基以共价键结合，使底物蛋白连上一个泛素标记；随后，底物蛋白泛素链的LYS残基在E3的催

15、化下与泛素E2复合物作用，再连接一个泛素，该过程重复多次，从而使靶蛋白多聚泛素化。4）多聚泛素化的蛋白被蛋白酶体识别并降解成短的小肽。5）同时在去泛素化酶（DUB）的催化下，泛素链从底物蛋白上脱落，分解成单个游离的泛素。游离的泛素在参与其他底物蛋白的泛素化过程。5 何谓Long Interspersed Nuclear Elements，你认为该序列的进化起源是什么？答： 散在重复序列：散在方式分布于基因组内的重复序列。这类DNA序列一般都是中度重复序列。根据重复序列的长度可以分为4类：长散在重复序列(LINE)、短分散重复序列(SINE)、长末端重复序列、DNA转座子。Long inters

16、persed nuclear elements:目的基因组测序发现,在哺乳动物的基因组中,单拷贝基因内和基因之间散布着大量的转座子,这些转座子曾经被认为是无用的“垃圾序列”。这些转座子中最有代表性的就是LINE-1(long interspersed nuclear elements 1,长散布重复序列1,简称L1)。L1是人类基因组中含量最多的自主性逆转录转座子,约占人类基因组DNA的17%。哺乳动物基因组中约1/3的成分都直接或间接跟L1逆转录转座有关。L1有2个开放读码框(opened reading frame),编码2种蛋白质:ORF1编码的蛋白有RNA结合活性,ORF2编码的蛋白有

17、核酸内切酶和逆转录酶两种活性,2种蛋白都是L1转座所必需的。迄今为止已发现L1与多种生物学现象关联,包括基因突变, X染色体失活,基因重排,基因表达沉默,肿瘤发生,生物进化等。在机体免疫系统中,T细胞和B细胞抗原受体等位基因排斥,IL-2、IL-4的基因表达都与L1有关。 最近,已有研究表明:L1序列能够下调基因的表达Han将L1/2的ORF2(L1重复序列的一部分)和LacZ分别插入到GFP报告基因下游。与插入LacZ的序列比较,。 LINE是可以自主转座的一类反转录转座子，来源于RNA聚合酶的转录产物。L1是LINE中的一种重复序列，长约6 500bp，哺乳动物基因组中的拷贝数可多达10万

18、份，主要集中在AT富集区。从LINE的结构分析，它并不具有反转录病毒特有的LTR，因此曾把LINE归于非病毒超家族。测序的结果发现LINE L1的一个可读框同反转录酶是同源的，这提示LINE可能来源于能够编码转座所需的酶进行自主转座的可动元件，所以现在在分类时被归为人病毒超家族。L1插入片段的全长原初元件可能是哺乳动物中有活性的反转录转座子的来源。L1被认为是人类基因组中主要的可动因子，它不仅能自主转座，而且它的蛋白质产物可促使非自主转座因子的反转录转座。6 简述大肠杆菌DNA聚合酶III各亚基的功能。答：DNA聚合酶是在大肠杆菌中主要的复制聚合酶。DNA pol 是一种多亚基的蛋白。在DNA

19、新链的从头合成（de novo）中起复制酶的作用。DNA聚合酶主要由2个部分组成：核心酶和全酶DNA聚合酶III是多亚基组成的蛋白质,它在细胞中含量很少,在每个细胞中只有1020个拷贝的全酶，Pol III全酶由,',10种不同的亚基组成核心酶主要负责基本的酶活性，由, ，组成。亚基由polC 基因编码，具有5'3'方向合成DNA的催化活性,每秒可以合成8个核苷酸，但不具有校正功能。亚基由dnaQ基因编码，具有3'5'外切核酸酶的校对功能,在体内其基本功能是控制复制的忠实性,亚基常与亚基形成一个紧密的1:l复合物,协同发挥功能.亚基由holE基因编码，使

20、核心酶相互连接全酶是dna聚合酶iii中功能部分，包含所有必要的行使酶功能的亚基。亚基使核心酶形成二聚体，与模板连接，具有ATP活性。亚基是以二聚体的形式存在的.在复制过程中二聚体环绕着DNA,并能在DNA上自由滑动,构成一个滑动钳.滑动钳可把全酶束缚在模板DNA上,从而保证高度的进行性和聚合反应速度。复合物是滑动钳的载体,可帮助滑动钳结合到DNA上. 复合物含有5个不同的亚基,形成一种化学计量为21'111的结构. 二聚体自己并不能组装到DNA 上 ,它是通过复合物与ATP协同作用催化ATP的水解而组装到DNA上的.7 阐明端粒结构与端粒酶的功能。答：端粒是真核细胞染色体末端的特殊结

21、构，是由端粒DNA和与端粒DNA特异结合的端粒结合蛋白组成的核糖核酸的蛋白质复合物，DNA 由简单的串联重复序列组成.它的合成由一个特殊的具有反转录活性的核糖核蛋白端粒酶完成.端粒对染色体、整个生物基因组,甚至对细胞的稳定都具有重要意义.在真核生物包括原虫、真菌、纤毛虫、植物和哺乳动物中都存在。端粒 DNA 由非编码的重复序列组成，不同物种的DNA 重复序列的重复数不同，如人与其他脊椎动物约为2 000 个，例如在人中，端粒的重复系列是TTAGGG，而在纤毛虫中是TTGGGG。端粒高度的保守性表明端粒具有非常重要的作用其主要功能包括：(1) 保护染色体末端25真核生物的端粒DNA 如帽子一般保

22、护染色体末端免于被化学修饰或被核酶降解，同时可能还有防止端粒酶对端粒进行进一步延伸的作用改变端粒酶的模板序列将导致端粒的改变，从而诱导细胞衰老和死亡(2) 解决染色体复制时末端丢失问题细胞分裂、染色体进行半保留复制时存在染色体末端丢失的问题随着细胞的不断分裂，DNA 丢失过多，将导致染色体断端彼此发生融合，形成双中心染色体、环状染色体或其他不稳定形式端粒的存在可以起到缓冲保护的作用，从而防止染色体在复制过程中发生丢失或形成不稳定结构(3) 细胞的“生命钟”染色体复制的上述特点决定了细胞分裂的次数是有限的，端粒的长度决定了细胞的寿命，故而被称为“生命的时钟”(4) 固定作用染色体的末端位于细胞核

23、边缘，人类端粒DNA 和核基质中的蛋白相互；作用，以TTAGGG 结构附着于细胞核基质补充（只做了解）端粒的复制：细胞有丝分裂需要染色体的复制，按照经典的复制模式，染色体DNA 双链不能完全复制后续链上的最后几个核苷酸，造成子代细胞中DNA 双链的其中一条链(5端)缩短而另一条链(3端)形成富G 的突出链所以每次细胞分裂就会造成端粒相应地缩短，这就是所谓的“末端复制问题”真核生物依靠端粒酶解决染色体的末端复制问题端粒酶发挥作用时，它直接作用于端粒的领先链进行阵发式的延伸，而端粒的滞后链是由DNA 聚合酶按照常规的方式合成的，且端粒领先链与滞后链的合成紧密相关事实上，当滞后链的聚合酶出现某些缺陷

24、时，端粒酶也不再介导领先链的合成如果滞后链不伴随领先链的合成而延长的话，端粒酶将在染色体的末端产生一段很长的单链片段，这种单链片段不仅容易引起染色体的高度重组，而且极容易被视作DNA 损伤的信号引起细胞周期检测点的抑制因此，领先链和滞后链的相伴而行对提高基因组的稳定性具有极其重要的意义端粒酶是一种能将真核生物染色体末端DNA端粒DNA 加以延伸的酶它是一种核酸蛋白质复合物目前认为端粒酶是由端粒酶RNA 组分(telomerase RNA，TR)，端粒酶相关蛋白和端粒酶催化亚基(telomerase reverse transcriptase，TERT)三部分组成的蛋白质复合物。它解决染色体的末

25、端问题,归属于逆转录酶家族又和逆转录酶有一定的差别.端粒酶的过度表达和细胞的永生化和癌变直接相关.端粒酶的结构和功能决定了它在肿瘤与癌症治疗等方面具有广泛的应用前景.端粒酶结构中的核酸部分为RNA，又分为模板区与非模板区模板区决定所合成端粒的特异性，非模板区具有酶与底物的结合位点模板区的长度一般为端粒重复序列长度的11.5 倍不同物种端粒酶RNA 部分的核苷酸组成存在差异端粒酶以RNA 为模板催化合成DNA。端粒酶的主要作用是维持端粒的长度端粒酶不但可以维持已经存在的端粒DNA，同时端粒酶反转录酶能够识别断裂染色体的末端，重新将端粒重复序列加到染色体的断裂末端或非端粒DNA上端粒酶能利用端粒3

26、端单链为引物，自身的RNA 为模板合成端粒重复序列添加到染色体末端，从而延长端粒的长度人的生殖细胞、造血干细胞及T，B 淋巴细胞中端粒酶有不同程度的表达，而在正常的体细胞中，端粒酶处于失活状态，因此体细胞随细胞分裂次数的增加端粒逐渐缩短端粒的长度与有丝分裂次数相关，所以端粒又有细胞的“有丝分裂钟”之称8 概述引起倾向性突变的修复系统。 答：SOS修复是指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复（error-prone repair），使细胞有较高的突变率。SOS修复的定义（补充，

27、可看可不看）一种能够引起误差修复的紧急呼救修复，是在无模板DNA 情况下合成酶的诱导修复。正常情况下无活性有关酶系，DNA受损伤而复制又受到抑制情况下发出信号，激活有关酶系，对DNA损伤进行修复，其中DNA多聚酶起重要作用，在无模板情况下，进行DNA修复再合成，并将DNA片段插入受损DNA空隙处。SOS是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能，它主要包括两个方面：DNA修复和导致变异。在一般环境中突变常是不利的，可是在DNA受到损伤和复制被抑制的特殊条件下生物发生突变将有利于它的生存。碱基出现错配时，DNA聚合酶就会在原地打转而不前进，或脱落下来使DNA复制合成中止，SOS就会诱导产生DNA聚

28、合酶和，它们不具有3-5核酸外切酶校正功能，于是在DNA链的损伤部位即使出现不配对碱基，复制仍能继续前进。在此情况下允许错配增加存活的机会。在正常情况下，修复蛋白的合成 是处于低水平状态的，这是由于它们的mRNA合成受到阻遏蛋白LexA的抑制。细胞中的recA 蛋白也参与了SOS修复。当DNA两条链的都有损伤并且损伤位点邻近时，损伤不能被切除修复或重组修复，这时在Restriction Endoneuclease和Exoneuclease的作用下造成损伤处的DNA链空缺，再由损伤诱导产生的一整套的特殊DNA聚合酶SOS修复酶类，催化空缺部位DNA的合成，这时补上去的核苷酸几乎是随机的，仍然终于

29、保持了DNA双链的完整性，使细胞得以生存。但这种修复带给细胞很高的突变率。9 阐述原核生物DNA修复的BER, NER, DNA-Mismatch repair system, NHEJ, SOS Repair, TLR机制。答：BER（碱基切除）：碱基被烷化或者脱氨后，被特殊的DNA糖基化酶从DNA上移除。首先由DNA糖基化酶家族在碱基上滑动来识别特异性的核苷酸。核苷酸的每一种修饰都有一种对应的DNA糖基化酶，可以把修饰核苷酸的碱基切除，在DNA上形成脱嘌呤或者是脱嘧啶位点。这些位点可以被AP内切酶所识别，然后切除主链上的核糖磷酸。切除后所形成的缺口能够被DNA聚合酶I和DNA链接酶修复。N

30、ER（核苷酸切除）：移除一段在DNA双螺旋中已经变异的核苷酸链。包括由嘧啶二聚体引起的变异。这项修复途径需要uvrABC编码的内切酶，uvrD编码的解旋酶以及DNA聚合酶I。UvrA:有ATP酶活性，是一种可以和DNA结合的蛋白质(包含了锌指结构)。以二聚体的形式发挥作用，识别并结合受损失的DNA。UvrA的作用是引导UvrB结合到损伤位点。UvrB：一种内切酶，有ATP酶活性。ATP酶活性不强，只有在和UvrA结合的情况下才有活性。UvrC:与UvrB结合。这个复合体与受损伤DNA两侧都结合。UvrC与受损部位5' 端的7个核苷酸相结合，UvrC与受损部位3' 的4个核苷酸相

31、结合。UvrD:UvrD解旋酶与这个区域相结合并解开双链。这样可以把含有受损伤位点的单链移除。一个大约有12-13个核苷酸的区域被移除。被移除的区域由DNA聚合酶I 和DNA连接酶修复。DNA错配修复（DNA-Mismatch repair）：在DNA复制时期来修复发生错配的DNA链。DNA错配修复系统可以识别合成链中的新链，因为新合成链没有甲基化，而亲本链被甲基化。一条链甲基化，另一条链没有甲基化，这样的双链DNA分子被成为半甲基化DNA。DNA的甲基化是因为dam甲基化酶可以使腺苷酸碱基甲基化。错配修复系统能够从远处对错配位点进行修复，即使是离半甲基化位点有1000个碱基也能被修复。修复需

32、要mutS、mutL、mutH基因的产物。通常以复合体的形式发挥作用。这些基因也被称为突变子基因。这些基因的突变会导致修复系统的缺陷，细胞将会比平常有更高的自发突变率。MutS:识别并且结合在碱基错配位点。MutH:结合在半甲基化的GATC序列上，并切开非甲基化链。MutL:连接MutS和MutL,组成一个复合体。位于MutH切口和错配位点切口之间的DNA序列被内切酶I 或者VII移除。UvrD解旋酶也参与其中。留下的缺口被DNA聚合酶III 和DNA连接酶修复。NHEJ（非同源性末端接合修复）：通常修复双链的断裂。KU异二聚体能够识别断裂双链，并与DNA-PK结合。Mre11复合体把DNA裂

33、口末端连到一起，并进行加工。DNA连接酶IV和XRCC4把DNA末端修复。在非同源性末端接合修复中，DNA连接酶IV，是一种特异化的DNA连接酶，和辅因子XRCC4一起形成复合体，可以之间把两个末端连起来。为了指导精确修复，非同源性末端结合修复依赖于一段很短的同源序列，称之为微同源序列，一般出现在被连接的DNA末端。如果这段序列可以被很好结合，修复通常是精确的。非同源性末端结合修复在修复是可能导致突变，许多被损伤的核苷酸会被切除，不配对的核苷酸被连接上来。非同源性末端结合修复在细胞开始复制DNA之前是非常重要的，因为同源重组没有模板来进行修复。SOS修复：在细菌DNA在受到很大伤害或者DNA修

34、复被抑制时才发挥作用。有超过20种基因参与了修复。最重要的两种是lexA和recA。LexA:一种阻遏物能够调节其他SOS修复基因的表达，包括recA。也能够调节自身的合成。RecA蛋白是一种多功能蛋白，有ATP酶活性和单链DNA结合活性。当它和单链DNA结合时，就成为一种辅蛋白水解酶。细胞受到伤害或者严重逆境能产生单链DNA，激活辅助蛋白水解酶活性。RecA辅助蛋白水解酶活性可以激活LexA蛋白的蛋白水解酶活性。所以，LexA不能再阻遏转录，SOS修复基因被诱导表达。被诱导表达的修复基因包括uvrABC ，uvrD, UmuC,UmuD。UmuD被RecA辅助水解蛋白切开，成为UmuD

35、9;, 与UmuC组成DNA聚合酶V。DNA聚合酶V需要DNA聚合酶III的亚基b,g来得到最佳酶活性。DNA合成由DNA聚合酶V完成，担有修复出现错误的倾向。TLR：当细胞不能修复一些损伤时，可以用跨损伤DNA合成进行修复。跨损伤合成由特殊的DNA聚合酶催化，能够直接跨过损伤位点进行DNA合成。跨损伤合成是SOS修复的一个部分。在缺少DNA聚合酶III的情况下发生。原理：a、复制被损伤的部位所阻止。 b、RecA蛋白和模板链结合，形成RecA-DNA片段。 c、聚合酶V与复制的起始端结合。亚基作为滑动装置在DNA链上滑动。 d、损伤部位被通过后，再由DNA聚合酶III指导DNA的复制10 什

36、么是silent mutations？你认为是否一定对生物功能无影响，为什么？silent mutations（沉默突变）:突变后形成的密码子编码相同或者不同的氨基酸，但不改变所编码蛋白的生物学功能。分为两类：一类是虽有DNA的碱基变化，但不影响相应蛋白质的氨基酸变化（密码子简并性）；另一类DNA的碱基改变虽然导致氨基酸变化，但不影响相应蛋白质的活性（突变的是无关紧要的位置），称为中性替代（neutral substitution）。沉默突变不影响氨基酸顺序可能是因为蛋白质是由三个核苷酸编码的，每个核苷酸都负责在蛋白质链上加一个特定的氨基酸。突变的核苷酸也可能依然添加上同样的氨基酸。因此氨基酸

37、组成和蛋白质结构也被认为不会变化。然而，每隔一段时间，就会有一些数据不符合这个假设。比如一种叫做多药物排斥-1(MDR-1)的基因。该基因已经被发现在人类癌细胞中频繁地发生特殊的沉默突变。MDR-1编码的蛋白P-gp可以把化学疗法的药物排出癌细胞，从而使药物失效。一项生化测试显示，突变的P-gp的三维结构略有不同。沉默突变也许发生在细胞不常使用的三联体核苷酸上，这些三联体核苷酸可以减缓细胞的蛋白质制造机制。类似Silly String牌喷彩摩丝以不同速度喷射出去的设计，氨基酸链三维结构的折叠也是由速度决定的，较慢的折叠可以导致蛋白质最终形式的改变。细胞可能可以弥补一次沉默突变，但对那些多重的极

38、少使用的三联体密码子则不行。故沉默突变不一定随生物功能无影响。11 阐述DNA重组HOLLIIDAY模型中蛋白的作用。答：主要蛋白：RecA, RecBCD, RuvA, RuvB and RuvC。RecA：是多功能的动力蛋白。链交换ATP酶活性，蛋白酶活性，有352个氨基酸残基，分子量为38kDa。在大肠杆菌的DNA重组中是必不可少的。RecA蛋白与单链DNA结合，每一个RecA蛋白可与4-6个核苷酸结合。蛋白质与核苷酸形成的复合体由5-3运动。这个复合体是相当稳定的，半衰期为30min，并且有促进链交换的活性。每个蛋白单体通过N末端alpha螺旋与相邻的单体结合，形成一个六聚体。只要有以

39、下条件RecA就可以促进DNA链的交换：两个DNA分子都必须有可以使RecA结合的单链区。两个分子必须有同源区，DNA链的长度不小于50pb。同源区必须有自由末端，这能够成为链交换的起始点。 RecBCD:由recb、c、d基因分别编码而成。RecBCD有五种酶活性：核酸外切酶，解旋酶，核酸内切酶，ATP酶，单链DNA核酸外切酶活性。解旋酶活性解旋DNA缠绕比缠绕生成更快。能使单链DNA成环。 与双链DNA结合并且自然地分开两条链。当RecBCD碰到Chi序列时，活性发生改变。RecD亚单位被释放出来，RecBC作为解旋酶酶在ATP依赖的反应中解开DNA。生成的单链DNA可以用作链交换和重组反

40、应。RuvA:四聚体，识别Holliday连接，协助RuvB解旋酶促进分支移动。可以调节链交换。 RuvB:一种解旋酶可以催化HJ分支的移动。但本身却不能和DNA有效结合。与RuvA连结发生作用。与其他解旋酶一样，RuvB是一个六聚体，但与其他解旋酶不同的是，RuvB只与双链结合不与单链结合。有ATP酶活性。RuvC:用于切开Holliday中间体。可以把四条链中的两条链切开。由于结合是对称的，RuvC可以和链以两种等同的方式结合。所以Holliday中间体可以被两种不一样却等同的方式切开。识别HJ的位点为（A/T)TT (G/C)。12 阐述易位因子概念和易位机制。答：易位因子的概念：是一种

41、可以由染色体的一个位置转移到另外位置的遗传因子，也就是一段可以发生转座的DNA,又称为转座子。细菌的易位因子有两大类：一类是插入序列（IS）,是简单的转座子，除转座所需的基因外不携带任何基因，检测比较复杂。另一类是复杂转座子，除转座酶基因外还携带各种标记基因，易于检测。 真核生物中根据转座子“跳跃”方式的不同分为型和型转座子。型转座子转座中间体是RNA。该型转座子先被转录为RNA ,再经转录成为DNA，才插入到目标位点中。型转座中间体是DNA 。该类型转座子在结构上有其特点，其两端是两段直接重复序列，随后连接的是反向重复序列，中间为插入序列。转座子的机制：转座子插入到一个新的部位的通常步骤是：

42、在靶DNA上制造一个交错的切口，然后转座子与突出的单链末端相连接，并填充切口。交错末端的产生和填充解释了在插入部位产生靶DNA正向重复的原因。链的切口之间的交错决定了正向重复的长度。三种不同类型的转座。（1）复制型转座（replicative transposition）：作为自身移动的一个部分，转座子被复制，一个拷贝仍然保留在原来的位置上，而另一个则插入到一个新的部位，这样转座过程伴随着转座子拷贝数的增加。（2） 非复制型转座：转座元件作为一个物理实体直接由一个部位转移到另一个部位。（3）保守型转座：保守型转座是另一种非复制型的转座过程，该过程中转座元件从供体部位被切除并通过一系列的过程插入

43、到靶部位，在该过程中每个核苷键皆被保留。该转座过程与的整合机制类似，并且转座酶与整合酶家族有关。13 原核生物启动子所组成的保守序列和终止子特异序列是什么？如何分析大肠杆菌启动子保守序列的重要性？ 启动子是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。常位于结构基因的上游，长度20-200bp.原核生物启动子含有两段共同的保守序列，一个是位于-10区的保守序列TATAAT,由D.Pribnow（1975）发现，故称Pribnow box；另一个是-35区的保守序列TTGACA.-10区的保守序列是因子的结合区，-35区的保守序列是RNA聚合酶的另一个结合区。启动子也可以结合其他调

44、节蛋白而调控转录。终止子是为了RNA聚合酶转录提供终止信号的一段DNA序列。终止子安起作用是否需要蛋白质因子的协助可分成2类： 依赖于rho因子的终止子：必须在rho因子存在时才发生终止作用。rho因子具有RNA-DNA杂合链的解螺旋酶，可引发转录复合物与模板解离而转录终止。rho因子是一个六聚体蛋白，是一种NTP酶，通过催化NTP的水解促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。RNA合成起始后，rho因子即吸附在新生的RNA链上，靠ATP水解产生的能量，沿53方向朝RNA聚合酶移动，到达RNA的3-OH端后取代了暂停在终止位点上的RNA聚合酶，使之从模板DNA上释放mRNA，

45、完成转录过程。不依赖于rho因子的终止子：不依赖因子的终止子含有丰富的G:C区域，其后跟随6个或更多的A:T碱基对。G:C丰富区域所形成的RNA序列能够配对形成一个发夹状结构(hairpin-like structure)这种RNA发夹状结构在新生RNA链合成后立刻形成，并阻止RNA聚合酶沿DNA分子移动。转录的终止并不只依赖于发夹结构，新生的RNA中可有多处发夹结构，RNA聚合酶的暂停只是为转录的终止提供了机会，如果没有终止子序列，聚合酶可以继续转录，而不发生转录的终止。发夹结构后的多个连续的U可能为RNA聚合酶与模板的解离提供信号。RNA-DNA间的U:A结合力较弱，有利于RNA和DNA的

46、解离。如果将U串缺失或缩短，尽管RNA聚合酶可以发生暂停，但不能使转录终止。DNA上与U串对应的为富含A:T对的区域，这说明A:T富含区在转录的终止中起着重要的作用。大肠杆菌启动子保守序列的重要性： 对于大肠杆菌启动子，典型的保守特征有：转录起始位点（TSS),-10区序列，-35区序列以及-10区和-35区序列的间隔距离。 a、-10bp处的TATAAT区和-35bp处的TTGACA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与因子相互识别而具有很高的亲和力。b、两个保守序列之间的距离是16-19bp，小于15bp或者大于20bp都会降低启动子的活性，改变启动子所控制基因的表达水平。d、如果突变使

47、启动子与保守序列的吻合度降低，则启动子变弱。如果突变使启动子与保守序列吻合度上升，则启动子变强。e、通过突变改变启动子的保守序列，可以形成不同的启动子。不同的启动子，不同的启动子和不同的RNA聚合酶结合，达到调控转录的目的。RNA聚合酶I识别的启动子包含有哪两个部分？分别由什么蛋白因子识别？ RNA聚合酶合成核糖体RNA（rRNA）前体45S，当成熟后会成为28S、18S及5.8S核糖体RNA，是将来核糖体的主要RNA部份 RNA聚合酶只转录编码核糖体RNA的基因，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNARNA 聚合酶I 的转录单位有两段起始调控序列，核心启动子(Core promoter)

48、和与之相距70bp 处的上游启动元件upstream promoter element(UPE) （旧称上游控制元件(Upstream control element，UCE)）核心启动子(Core promoter)位于起始位点周围，从-45 延伸到+20，它本身就足以起始转录。但是，其效率可被位于-180 到-107 的上游启动元件（UPE)显著提高。与一般启动子相比，这两个区域都有不寻常的组成，富含G·C碱基对，而且它们约有85%是一致的。RNA 聚合酶需要UBF1和SL1两个辅助因子。UBF1 是一个单链多肽，它先后与UPE和核心启动子上富含G·C 区结合。SL1

49、因子是一个四聚体蛋白，其作用类似于细菌，本身对于启动子没有特异性，但一旦UBF1 结合，SL1 就可以协同UPE结合到此覆盖的DNA 延伸区域，可能其主要功能是使RNA 聚合酶正确的定位在起始位点。发生在两个部位的结合因子之间相互作用的详细情况尚不清楚。两个因子都结合后， RNA 聚合酶就与核心启动子结合起始转录。14 RNA聚合酶I识别的启动子包含有哪两个部分？分别由什么蛋白因子识别？ RNA聚合酶合成核糖体RNA（rRNA）前体45S，当成熟后会成为28S、18S及5.8S核糖体RNA，是将来核糖体的主要RNA部份 RNA聚合酶只转录编码核糖体RNA的基因，转录产物经切割和加工后生成各种成

50、熟rRNARNA 聚合酶I 的转录单位有两段起始调控序列，核心启动子(Core promoter)和与之相距70bp 处的上游启动元件upstream promoter element(UPE) （旧称上游控制元件(Upstream control element，UCE)）核心启动子(Core promoter)位于起始位点周围，从-45 延伸到+20，它本身就足以起始转录。但是，其效率可被位于-180 到-107 的上游启动元件（UPE)显著提高。与一般启动子相比，这两个区域都有不寻常的组成，富含G·C碱基对，而且它们约有85%是一致的。RNA 聚合酶需要UBF1和SL1两个辅助

51、因子。UBF1 是一个单链多肽，它先后与UPE和核心启动子上富含G·C 区结合。SL1 因子是一个四聚体蛋白，其作用类似于细菌，本身对于启动子没有特异性，但一旦UBF1 结合，SL1 就可以协同UPE结合到此覆盖的DNA 延伸区域，可能其主要功能是使RNA 聚合酶正确的定位在起始位点。发生在两个部位的结合因子之间相互作用的详细情况尚不清楚。两个因子都结合后， RNA 聚合酶就与核心启动子结合起始转录15 RNA聚合酶III识别的启动子有哪几类？其定位因子是什么？答：RNA聚合酶III识别的启动子可以分为以下三类：a、5S rRNA 启动子：大约120bp的长度，位于起始位点下游+41

52、+87的位置。在C box和A box两个保守序列内形成。b、tRNA的启动子也位于起始位点的下游，有两个高度保守的序列A box，B box。A box，B box可以编码tRNA的D环和TyC-环。所以，tRNA中高度保守的序列也可以编码DNA中的保守序列。位于启动子下游需要的转录因子有：定位因子：TFIIIA：5S rRNA转录特异性因子，含有一条多肽。多肽上有锌指DNA结合元件。对于部分第三级启动子是必须的。TFIIIB：这个因子含有3个亚单位，其中一个就是TBP，一种可以和TATA-box结合的蛋白质。TFIIIC:由6个亚基组成。作为组装因子，对于第三级的启动子来说是必须的。TFI

53、IIA与启动区域的保守序列位点结合，TFIIIC再与之结合形成一个稳定的复合体，并且覆盖启动子所有的基因。TFIIIB能够与自己在转录起始点附近的位点结合，最后RNA polymerase III 与之结合，转录开始。c、snRNA的启动子位于转录起始位点的上游，有Oct，PSE,TATA三个保守序列。定位因子：SNAPc,与PSE结合。使TFIIIB结合到TATA-box上。TFIIIB可以使RNA polymerase III结合转录起始位点上。16 列出你所知的RNA聚合酶II识别的启动子顺式作用因子。 对RNA聚合酶II来说，至少有三个DNA的保守序列与其转录的起始有关，第一个帽子位点

54、（cap site）：转录起始位点；第二个称为TATA框（TATA box），具有共有序列TATAAAA，其位置在转录起始点的上游约为25个核苷酸处，他的作用可能与原核生物中的-10共有序列相识，与转录起始位置的确定有关。第三个共有序列称为CCAAT框（GGAAT box），具有共有序列GGCCAATCT,位于转录起始位置上游约50-500个核苷酸处。如果该序列缺失会暨大的降低生物的活体转录水平。第三个区域为增强子（enhancer），其位置可以在起始位置的上游，也可以在基因的下游或者在基因之内。它可能不直接与转录复合体结合，但可以显著提高转录效率。第四个是GC框 （GC box） ， 位于9

55、0附近，较常见的成分，核心序列为GGGCGG，可有多个拷贝，也可以正反两方向排列。 17 从“Mix and match”的观点来讨论真核生物RNA聚合酶II启动子元件与功能的关系。 真核生物被RNA聚合酶II识别的启动子大致包含核心启动子区、近端启动子区和远端启动子区，它们在基因的转录过程中行使不同的功能，调控基因转录的起始与效率。典型的核心启动子元件通常由TATA盒（TATA box）、起始子（Inr）、下游核心启动子元件和转录因子TFII B识别元件（BRE)组成。TATA盒是TATA盒结合蛋白（TBP)识别并与之结合的部位，当只有TATA盒存在时，基因只能保持基础水平的转录，但需要指出

56、的是并不是所有的基因都具有共同的TATA盒元件。通常认为，含有TATA盒的启动子参与调控组织特异性基因的转录，而无TATA盒的启动子主要调控广泛性存在基因的表达。起始子可定义为一种包含转录起始位点（TSS)的核心启动子元件，Inr不仅能够确定无TATA盒启动子的转录起始位点，也能够在一定的位置（与TATA盒距离约25bp）增强基础转录水平。在基因转录的过程中，RNA聚合酶II 和转录因子TFII D可识别Inr并与之相互作用，激活转录。DPE是一种下游核心启动子元件，在无TATA盒的启动子中，它与Inr协同作用，为转录因子TFII B提供结合位点从而激活转录。大多数DPE和Inr之间拥有相同的

57、间距，增加或减少一个核苷酸都能导致转录效率及转录因子TFIID结合能力的降低。转录因子TFII B识别元件（BRE)，紧邻TATA盒的上游，TFII B以一种序列特异性的方式直接与BRE相结合并发挥作用，可增强TFII B-TBP-Promoter复合物的形成，从而影响基础转录的水平。总的来说，核心启动子的功能主要有以下几个方面：提供RNA聚合酶II及转录因子的结合位点，调节机体组织器官的分化；决定基因转录的起始位点；影响基础转录的效率。18 从“COMBINATORIAL CONTROL”的观点来讨论多蛋白作用于真核生物转录的作用。答：转录的起始是RNA聚合酶识别启动子并与之结合从而启动RNA合成的过程。转录的起始过程十分复杂，特别是真核生物，需要多种辅助因子参与。也就是多蛋白作用于真核生物转录。在真核生物的转录过程中设计三种聚合酶，分别是I、II、III。在类型I基因启动子