考研生物化学分类模拟48

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一、判断题1.反转录酶能催化RNA指导的DNA合成反应。

对错

A

2.核酶的底物通常是自身的RNA分子。

对错

A

3.反义RNA指与mRNA特异性结合并互补的核苷酸片段，它阻断翻译过程，在基因表达调控中起作用。

对错

A

4.内含子的自我剪接说明某些RNA也具有酶活性。

对错

A

5.艾滋病病毒HIV是一种单链RNA病毒。

对错

A

6.碱基堆积作用在稳定RNA的结构中起主要作用。

对错

B

[解析]碱基堆积作用在稳定DNA的双螺旋结构中起主要作用，其次是氢键。

7.原核细胞rRNA无转录后加工过程。

对错

B

[解析]原核细胞rRNA有转录后加工。先合成30S前体rRNA。成熟后还有甲基化修饰。

8.乳糖操纵子中，基因I的突变可导致操纵子基因产物的组成型表达。

对错

A

9.TATA结合蛋白是在RNA聚合酶Ⅰ启动子的TATA盒上组装预起始复合物的第一个成分。

对错

B

[解析]TATA框的主要作用是使TATA结合蛋白组装成预起始复合物确保转录精确地起始，是RNA聚合酶Ⅱ的结合转录部位。

10.细胞中还含有在5碳原子以外其他位置磷酸化的核苷酸。

对错

A

11.一般来讲，真核生物单顺反子mRNA就是一个初级RNA转录物。

对错

A

12.RNA病毒的复制通常不需要引物。

对错

A

13.RNA干扰技术是一种抑制DNA转录出RNA的技术。

对错

B

[解析]RNA干扰技术是在体外合成能与靶基因mRNA互补的双链RNA。

14.几乎所有真核生物结构基因下游都存在polydT作为其转录产物polyA的模板。

对错

B

[解析]结构基因不存在polydT的模板。

15.核糖体的校正功能仅限于密码子与反密码子的相互作用。

对错

A

[解析]核糖体的校正功能只有密码子与反密码子的相互作用。

16.σ因子帮助酵母RNA聚合酶Ⅲ识别编码特定基因的启动子。

对错

B

[解析]酵母是真核生物，σ因子只能帮助原核生物的RNA聚合酶识别启动子。

17.大肠杆菌中的fMet-tRNA无法单独与核糖体结合。

对错

A

18.真核生物成熟mRNA的两端均带有游离的3—OH。

对错

A

二、问答与计算题1.简述真核生物与原核生物的RNA聚合酶的种类和主要功能。

真核生物RNA聚合酶(pol)有3种：①polⅠ，rRNA转录酶，合成rRNA前体(18S、2.8S、28S)；②polⅡ，mRNA(hnRNA)转录酶，合成mRNA前体，专一识别蛋白质基因的启动子；③polⅢ，小分子RNA转录酶，识别的启动子通常位于结构基因的内部，合成小分子RNA，如tRNA、5SrRNA、snRNA(smallnuclearRNA)等。原核生物RNA聚合酶通常只有一种，识别基因上游的启动子，催化合成所有类别的RNA。

2.复制DNA的聚合酶(依赖于DNA的DNA聚合酶)有校正功能，解释为什么RNA聚合酶没有这种功能?

在DNA水平保持遗传信息的忠实性是至关重要的，因此DNA指导的DNA聚合酶具有校正功能是必不可少的。转录产物与RNA复制及RNA分子通常半衰期较短，所以转录中的错误可以通过具有天然降解活性的RNA酶进行修复。无功能的产物可以被正确的副本所替换。

3.比较真核生物与原核生物转录起始的第一步有什么不同?

细菌中，DNA指导的RNA聚合酶核心酶由4个亚基(α2ββ)组成，核心酶与σ亚基结合产生全酶。核心酶可以催化NTP的聚合，但只有全酶才能够引发转录的开始。主要的步骤是：具有特异识别能力的σ亚基识别转录起始点上游的启动子特异同源序列，这样可以使全酶与启动子序列结合力增加，形成封闭的二元复合物。关键的作用是RNA聚合酶与DNA的相互作用。真核生物中，当含TBP(TATAboxbindingprotein)的转录因子与DNA相互作用时，其他因子也结合上来，形成起始复合体，这一复合体再与RNA聚合酶结合，因此主要是RNA聚合酶与蛋白质之间的作用。

4.概括说明σ因子对启动子调节的辅助功能。

σ因子有识别启动子序列的结构域。作为游离的蛋白质，σ因子并不具备与DNA结合的构象。当σ因子与核心酶结合后构象发生改变，其N端游离出与DNA结合的结构域。σ因子的这一调节方式是为了防止游离的σ因子与启动子区结合，而阻碍了依赖于全酶的转录启动。另外，这样也可防止形成全酶的σ因子的浓度被稀释，因为每一个细胞中，大约每3个核心酶对应于一个σ因子。

5.简述反转录酶及其性质，为什么说反转录酶是一种重要的工具酶?

反转录酶发现自逆病毒(反转录病毒)。这类病毒属正链RNA病毒，在其生活周期中须经一种自身携带的酶反转录酶(亦称逆转录酶)，把RNA基因组反转录成DNA。然后这种病毒的双链DNA形式整合到寄主染色体上，经转录形成子代RNA(亦是mRNA)。反转录酶有三种酶的活性：①以RNA为模板合成互补DNA的DNA聚合酶活性；②以DNA为模板合成DNA的DNA聚合酶活性；③去掉RNA-DNA杂合双链中RNA链的RNaseH活性。

由于大多数真核细胞产生的mRNA都有多聚腺苷酸尾巴polyA，这些mRNA在寡聚胸腺嘧啶核苷酸oligodT的引导下经反转录酶的作用产生cDNA；因此可以做成真核细胞的cDNA文库。故反转录酶是一种重要的工具酶。

6.为什么DNA聚合酶有核酸酶活性而RNA聚合酶无核酸酶活性?

因DNA聚合酶负责染色体DNA的复制。通过复制把亲代所携带的遗传信息准确地传递给子代。DNA复制时出现错误影响到遗传信息的准确传递，造成突变和大部分子代细胞死亡。因此DNA聚合酶应具有3→5外切核酸酶活性以随时修正复制过程中出现的错配核苷酸，保证遗传信息传递的稳定性。RNA聚合酶可催化大量mRNA的合成，且合成的mRNA的半衰期很短。转录时个别错配碱基的出现，也会导致合成的蛋白质的个别氨基酸与正常的不同，但细胞可以容忍这些小的错误发生。大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的5→3外切酶活性是用于切除冈崎片段的RNA引物及切除受损伤的DNA片段，以便合成正确的DNA链替换，因此，这些外切酶活性是DNA复制、修复、重组所必需的。

7.何谓转录?简述转录与复制的异同点?

生物体内在DNA指导的RNA聚合酶催化下，以DNA为模板，以4种NTP为原料，按碱基配对原则合成RNA的过程称为转录。

RNA的转录合成从化学角度来讲类似于DNA的复制，二者都是酶促的核苷酸聚合过程，都以DNA为模板，都须依赖DNA的聚合酶，多核苷酸链的合成都是以5→3的方向，在3-OH末端与加入的核苷酸形成磷酸二酯键，均遵从碱基配对规律。但是，由于复制和转录的目的不同，二者又各具特点：①对于一个基因组来说，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；而复制则是发生于整个基因组的。②RNA的转录合成是以DNA的一条链为模板而进行的，所以这种转录方式又称不对称转录；而复制则是两条链均作为模板。③转录的原料是NTP，而复制则是dNTP。④催化转录的是RNA聚合酶，该酶缺乏3→5外切酶活性，所以没有校正功能。复制则是由DNA聚合酶催化的，该酶具有校正功能。⑤转录时不需要引物，而且RNA链的合成是连续的；复制需要引物，且后随链的合成是不连续的。⑥转录的碱基配对为A-U/T-A/G-C，而复制则是A-T/G-C。⑦转录产物是各种RNA，复制产物为子代双链DNA。

8.简述原核生物与真核生物中启动子的结构特点及功能。

启动子是DNA分子中可以与RNA聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的部位。在基因表达的调控中，转录的起始是个关键。某个基因能否表达常常决定于特定的启动子起始过程。对原核生物100多个启动子的序列进行比较后发现：在RNA转录起始点上游大约—10bp和—35bp处有两个保守的序列，在—10bp区附近有一组5-TATAAT的序列，是Pribnow首先发现的，称为Pribnow框，因富含AT，解链温度低，两条DNA链易分离，有利于RNA聚合酶发挥作用，是RNA聚合酶与DNA模板结合的部位。在—35bpK附近，有一组5-TTGACA的序列，与转录起始的辨认有关，是RNA聚合酶中σ亚基识别并结合的部位。

真核生物的启动子有其特殊性，真核生物有3种RNA聚合酶，每一种都有自己的启动子类型。除启动子外，真核生物转录起始点上游处还有一个称为增强子的序列，它能极大地增强启动子的活性，它的位置往往不固定，可存在于启动子的上游或下游，对启动子来说它们正向排列和反向排列均有效，对异源的基因也可起到增强作用。但许多实验证实它仍可能具有组织特异性，如免疫球蛋白基因的增强子只有在B淋巴细胞内活性最高，胰岛素基因和胰凝乳蛋白酶基因的增强子也都有很高的组织特异性。

9.简述rRNA的转录后加工。

真核细胞rRNA基因(rDNA)属于丰富基因族，为中度重复序列，位于核仁内，自成一组转录单位，大多数真核生物核内产生45SrRNA转录产物，是3种rRNA的前体，其间有内含子序列。在核仁小RNA(snRNA)的参与下，45SrRNA经多步剪接后，切除内含子序列，形成18SrRNA、5.8SrRNA、28SrRNA。rRNA加工成熟后，就在核仁上装配与核糖体蛋白质一起形成核糖体，输出至胞质，参与蛋白质的合成。除剪接加工外，rRNA前体的加工还包括某些碱基的甲基化等。甲基化发生的位点是高度保守的，由SAM作为甲基供体。甲基化可能在rRNA前体的加工中起一定作用。

10.真核生物成熟mRNA的结构特点及各结构的功能是什么?

mRNA分子带有蛋白质编码信息，在翻译中起模板作用。真核生物成熟mRNA主要由以下几部分组成。

(1)5端帽子结构：是mRNA翻译起始的必要结构，为核糖体小亚基提供识别位点；增加mRNA的稳定性，保护mRNA免遭5外切核酸酶的降解；并在成熟转录产物的出核运输过程中发挥重要作用。

(2)3端polyA尾结构：可能与mRNA从细胞核向细胞质的转运有关，对真核mRNA的翻译效率具有一定作用，并能稳定mRNA结构，保持一定的生物半衰期。

(3)开放读码框(ORF)：mRNA上从起始密码子AUG至终止密码子之间的核苷酸序列称为ORF，读码框内每3个碱基组成一个三联体密码，决定一个氨基酸，编码蛋白质的氨基酸序列。

(4)5端和3端非翻译序列：mRNA上位于ORF上游和下游的序列，不翻译成蛋白质，但参与翻译的调控。

11.有一RNA的粗制品，先用蒸馏水配制成1mg/ml的原液，取原液2ml经消化后用蒸馏水定容至50ml，取此液3ml加入3ml定磷试剂，以3ml蒸馏水加3ml定磷试剂做空白对照，测得粗制品中的总磷量为11μg，取原液2ml不经消化直接用蒸馏水定容至50ml，取此液3ml加3ml定磷试剂，测得粗制品中的无机磷含量为1μg，求此RNA粗制品中RNA的百分含量。

由题意得知：有机磷=总磷量-无机磷=11μg-1μg；

RNA分子含磷量为9%左右，则1μg磷相当于11μg核酸，由此推出用于定磷的3ml粗制品中的RNA含量为10×11=110μg；

2ml原液中RNA含量=110×50/3=1833.33μg，原液中RNA的浓度为1833.33/2=916.7μg/ml，则RNA粗制品中RNA的百分含量=(0.9167/1)×100%=91.67%。

12.请简要描述反义RNA调控基因表达的基本机制。

反义RNA调控基因表达的基本机制分为两类。①转录前调控：这类反义RNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和(或)编码区，引起翻译的直接抑制或与靶mRNA结合后引起该双链RNA分子对RNA酶Ⅲ的敏感性增加，使其降解。②转录后调控：反义RNA与mRNA的SD序列的上游非编码区结合，从而抑制靶mRNA的翻译功能。可能是反义RNA与靶mRNA的上游序列结合后会引起核糖体结合位点区域的二级结构发生改变，因而阻止了核糖体的结合。③复制前调控：反义RNA可直接抑制靶mRNA的转录。

13.简要描述鉴别RNA聚合酶等蛋白质在DNA结合位点的方法。

(1)酵母单杂交技术，通过对酵母细胞内报告基因表达状况的分析，来鉴别DNA结合位点并发现潜在的结合蛋白基因，或对DNA结合位点进行分析。

(2)凝胶阻滞实验又称DNA迁移率变动实验。若目的DNA与特异性蛋白质结合，其移动的速度受到阻滞，对凝胶进行放射性自显影，就可找到DNA结合蛋白。

(3)DNaseⅠ足迹实验。被RNA聚合酶或其他蛋白结合的地方则保留下来。

(4)硫酸二甲酯法。经过硫酸二甲酯处理的DNA样品同样可以通过足迹法和序列分析确定这些接触位点。这种方法的优势在于可以找出RNA聚合酶与DNA空间上的作用位点。

14.什么是mRNA编辑?有何意义?

RNA编辑是指在mRNA水平上改变遗传信息的过程。具体说来，指基因转录产生的mRNA分子中，由于核苷酸的缺失、插入或置换，基因转录物的序列不与基因编码序列互补，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息的现象。

生物学意义：①改变和补充遗传信息；②RNA的编排能增加基因产物的多样性；③RNA编辑与生物细胞发育与分化有关，是基因表达调控的一种重要方式；④RNA编辑还可能是基因产物获得新的结构和功能，有利于复杂的生物进化；⑤RNA编辑很可能与学习、记忆有关。

15.E.coli中rRNA基因有多个拷贝，以利于细菌快速生长，若核糖体蛋白与rRNA以1:1比例组装成核糖体颗粒，为什么核糖体蛋白通常由单拷基因编码?

rRNA和核糖体蛋白是1:1组成核糖体的。而核糖体蛋白编码基因转录1个mRNA可翻译多个核糖体蛋白；rDNA只能转录1个rRNA。所以要使其保持1:1的比例，基因比或转录活性比必须大于1。rRNA在生物体内的半衰期要远远短于核糖体蛋白，而为了满足足够的rRNA与核糖体蛋白结合以完成生物体内蛋白质合成的生理需求，生物体内必须要有足够的rRNA基因数。

16.假如你从某一动物组织提取一份总RNA样品，可采用一些什么方法检测它的质量(完整性)、纯度和浓度?并说明判断的依据。

①利用紫外分光光度计测定的OD值可以反映出纯度状况和浓度值。浓度可用A260进行测定，样品纯度可用A260/A280比值表示，1.8～2.2表示样品纯度高。②电泳法。出现严重弥散条带或者条带消失表明样品严重降解。

17.请设计一个体外转录实验，证明RNA的合成方向是5→3。

(1)γ-32P标记的GTP和非标记的GTP可证明RNA的合成方向，若RNA中的32P无变化，证明合成方向为5→3，反之则是3→5。

(2)用代谢抑制剂3-脱氧腺苷证明RNA链合成方向为5→3。

(3)E.coli在0℃时需要13s才能加上一个核苷酸，但在37℃时每秒就可加上40个核苷酸。利用这个差别以14C标记U，在0℃培养E.coli，提取这种正在伸长的mRNA分子，发现14C标记首先出现在伸长的3，因此可以证明合成是沿着5→3方向进行的。

三、论述题1.原核生物和真核生物RNA聚合酶各有何特点和功能?

真核和原核细胞内都存在依赖于DNA的RNA聚合酶(DDRP)，迄今发现的DDRP均有以下特点：①以DNA为模板；②以4种三磷酸核苷为底物；③都遵循DNA与RNA之间的碱基配对原则，A=U，T=A，C≡G，合成与模板DNA序列互补的RNA链；④RNA链的延长方向是5→3的连续合成；⑤需要Mg2+或Mn2+；⑥不需要引物。RNA聚合酶缺乏3→5外切酶活性，所以没有校正功能。但在原核生物和真核生物中RNA聚合酶的结构和性质是不同的。

在原核生物各种RNA的合成都是由一种RNA聚合酶催化的。大肠杆菌RNA聚合酶研究得比较透彻，其活性形式(全酶)是由α2、β、β和σ4种亚基组成的五聚体蛋白质，各亚基及其功能各不相同。α2ββ称为核心酶，其本身就能催化核苷酸按模板的指引合成RNA，但合成的RNA没有固定的起始位点。α2ββσ称为全酶，σ亚基的功能是辨认转录起始点，因此全酶能在特定的起始点上开始转录。活细胞的转录起始需要全酶，但至转录延长阶段，仅需要核心酶。利福平和利福霉素能结合在p亚基上而对此酶发生强烈的抑制作用。原核生物的a亚基已发现多种，通常以其分子质量来命名并加以区分。其中d是最典型的辨认转录起始点的蛋白质。转录起始时，需要全酶与启动子结合，但在延长阶段只需要核心酶。

真核生物中已发现有4种RNA聚合酶，分别称为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和线粒体RNA聚合酶，分子质量大致都在500kDa左右，它们专一性地转录不同的基因，因此由它们催化的转录产物也各不相同。RNA聚合酶Ⅰ合成RNA的活性最显著，负责转录编码rRNA的基因，细胞内绝大部分RNA是rRNA。RNA聚合酶Ⅱ负责核内不均一RNA(hnRNA)的合成，hnRNA是mRNA的前体。RNA聚合酶Ⅲ负责合成tRNA和许多小的核内RNA。鹅膏蕈碱是真核生物RNA聚合酶特异性抑制剂，各种真核生物RNA聚合酶对鹅膏蕈碱的反应不同。

真核生物RNA聚合酶分子质量较原核生物的大，而且结构复杂。它们都含有2个大亚基和12～15个小亚基，各亚基的功能尚不清楚。但其核心亚基与大肠杆菌核心酶高度同源。原核生物RNA聚合酶全酶可以直接结合启动子，靠RNA聚合酶就可完成起始、延长、终止的转录全过程。真核生物RNA聚合酶不与DNA分子直接结合，而是通过各种转录因子的作用间接结合DNA模板，从而完成转录过程。

2.简述原核生物转录终止的两种方式。

转录是在DNA模板某一位置上停止的，人们比较了若干原核生物RNA转录终止位点附近的DNA序列，发现D