基础分子生物学重点整理

KeyNotesforMolecularBiology——FiledbyDoubleSmile·Lee1.作为遗传物质染色体特征·分子结构相对稳定·能够自我复制，使亲子代之间保持连续性·能够指导蛋白质合成，从而控制整个生命过程·能够产生可遗传变异2.染色体在细胞分裂间期表现为染色质。伸展的染色质形态上有利于在它上面的DNA储存的信息的表达。而高度螺旋化了的棒状染色体则有利于细胞分裂中的遗传物质的平分。3.原核细胞染色体：·一般只有一条大染色体且大都带有单拷贝基因；·整个染色体DNA几乎全部由功能基因和调控序列所组成；·几乎每个基因序列都与它所编码蛋白质序列呈线性对应关系。4.真核细胞染色体的组成：真核生物染色体中DNA相对分子质量一般大大超过原核生物，并结合有大量的蛋白质，结构非常复杂。其具体组成成分为：组蛋白、非组蛋白、DNA5.组蛋白是染色体的结构蛋白，其与DNA组成核小体。根据其凝胶电泳性质可将其分为H1、H2A、H2B、H3及H4。6.组蛋白的特性：·进化上极端保守性，其中H3、H4最保守，H1较不保守。·无组织特异性。精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白。·肽链上氨基酸分布的不对称性。碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。·组蛋白的修饰作用·组蛋白H5富含赖氨酸7.基因组含有两类遗传信息：一类是传统意义上的遗传信息：即DNA序列所提供的遗传信息。另一类是表观遗传学信息：它提供了何时、何地、以何种方式应用遗传信息的指令。8.非组蛋白的量大约是组蛋白的60%-70%，具有组织专一性和种属专一性。非组蛋白包括酶类、骨架蛋白、核孔复合物蛋白以及肌动蛋白、肌球蛋白等。它们也可能是染色质的组成成分。几类常见的非组蛋白：HMG蛋白与超螺旋结构有关；DNA结合蛋白，与复制与转录有关的酶或者调节物质。A24非组蛋白，位于核小体内。9.真核细胞基因组最大的特点是有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是著名的C值反常现象。C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量。一般情况，真核生物C值是随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。10.真核生物DNA序列大致可分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。11.不重复序列：单拷贝基因；中度重复序列：各种rRNA、tRNA及组蛋白基因等都属于这一类。高度重复序列——卫星DNA12.真核细胞染色体四级分别为：核小体、螺线管、超螺旋圆筒、染色单体。13.核小体：由DNA和组蛋白组成的染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。螺线管每一螺旋包含6个核小体第1页中国海洋大学水产学院基础分子生物学14.核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面，每个核小体只有一个H1。15.真核生物基因组的结构特点总结归纳：·真核基因组庞大、一般都远大于原核生物的基因组。·真核基因组存在大量的重复序列·真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别·真核基因组的转录产物是单顺反子·真核基因是断裂基因，有内含子结构·真核基因组存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子、沉默子等·真核基因组中存在大量的DNA多态性·真核基因组具有端粒结构，保护染色体末端和决定细胞寿命16.DNA作为遗传物质的主要优点：·信息量大，可以缩微；·表面互补，电荷互补，双螺旋结构保证精确复制机理·核糖的2`脱氢，在水溶液中稳定性好·可以突变，以求进化·有T无U，基因组得以增大17.沃森和克里克在1953年提出了著名的DNA双螺旋结构。DNA的一级结构是指四种核苷酸的连接及排列顺序。脱氧核苷酸由碱基（A、T、C、G）、脱氧核糖及磷酸基团组成。脱氧核糖一般通过3,5磷酸二酯键连接成DNA链，两条链的碱基通过氢键实现AT、GC配对。18.DNA的二级结构：是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋盘绕结构。DNA三种构象：A-DNA(右手构象）、B-DNA（右手构象）、Z-DNA（左手构象），B型为普遍存在的结构。19.超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋和负超螺旋两类20.DNA超螺旋结构形成的意义·使DNA形成高度致密状态从而得以装入核中。·推动DNA结构的转化以满足功能上的需要。如负超螺旋分子所受张力会引起互补链分开导致局部变性，利于复制和转录。21.双链DNA的复制包括起始、延伸和终止三个阶段22.DNA的半保留复制：DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每条连分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制。23.DNA的半不连续复制：前导链、复制叉、冈崎片段、随从链、复制子。复制时，双链DNA要解开成两股链进行，使复制起点呈叉状，被称为复制叉。复制子是生物DNA的复制单位。24.复制时，双链DNA解开成双链进行，使复制起点成叉状，被称为复制叉。复制叉从跟复制起点开始沿着DNA链连续移动，起始点可以启动单向复制或者双向复制。这取决于复制起点形成一个复制叉还是两个复制叉。25.DNA复制时，复制方向由5`向3`复制，前导链连续合成，后随链合成不连续，形成冈崎片段。26.DNA复制的起点是固定的，表现为固定序列，并识别参与复制起始的特殊蛋白质。复制叉以双向等速为主。复制的几种主要方式：线性DNA双链复制，环状DNA双链复制（滚第2页中国海洋大学水产学院基础分子生物学环型、D-环型、θ型）27.冈崎片段：DNA后随链合成期间生成的不连续片段。28.DNA双螺旋的解旋。首先在拓扑异构酶一的作用下解开负超螺旋，并由解旋酶解开双链。接着由SSB蛋白来稳定解开的单链，以保证该局部结构不会恢复为双链。29.DNA复制的引发。首先由引发酶（一种RNA聚合酶）在DNA模板上合成一段RNA链。接着由DNA聚合酶从RNA引物3`端合成新DNA链。后随链的引发过程由引发体来完成。30.已知DNA聚合酶的合成方向都是5`-3`，这使得后随链无法连续合成。后随链以5`-3`的方式先合成冈崎片段，再连接为完整的链。31.DNA聚合酶·现已知大肠杆菌存在DNA聚合酶ⅠⅡⅢⅣⅤ·DNA聚合酶Ⅰ非主要聚合酶，可确保DNA合成的准确性·DNA聚合酶Ⅱ主要生理功能为修复DNA·DNA聚合酶为Ⅲ主导聚合酶·DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ主要在SOS修复中起作用。32.真核生物DNA复制的特点：·真核生物每条染色体上可以有多个复制起点·真核生物DNA在完成复制前不能开始新的复制，而原核生物则可以连续可是新的DNA复制，一个复制单元多个复制叉。·DNA复制只能在分裂期（S)进行·复制起点为自主复制起点，（ars)·复制叉移动速度慢慢·真核生物DNA聚合酶15种以上；DNA聚合酶α，功能主要是引物合成；DNA聚合酶主要负责DNAβ的复制。33.DNA的转座：或称移位，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的单位。转座可分为复制型（TnA类）和非复制型（IS序列、Mu及Tn5)。分为两类插入序列和复合型转座子，复合型转座子两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。34.转座的遗传效应：·引起插入突变，可导致基因表达失活·产生新的基因·产生的染色体畸变，引起DNA缺失或倒位。·引起的生物进化，可产生新的生物学功能的基因。35.转录（transcription）——生物体以DNA为模板合成RNA的过程。·转录后得到的RNA要经过加工才能变成成熟的mRNA·转录产物还可以变为rRNA和tRNA。参与转录的物质：·底物:4种NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)·模板:DNA·酶:RNA聚合酶·其他蛋白质因子36.无论在原核还是真核细胞中，RNA链的合成都具有以下几个特点：·RNA按5’→3’方向合成·以DNA双链中的反义链为模板·不需要引物参与第3页中国海洋大学水产学院基础分子生物学·合成的RNA有与DNA编码链相同的序列（A-U）·转录的基本过程包括：模板的识别，转录起始，转录延伸，转录终止37.σ因子作用是转录起始因子，其作用是促进RNA聚合酶与启动子序列结合；·可循环使用；·识别不同的启动子依赖于不同的因子。·负责模板链的选择与转录的起始，它是酶的别构效应物，使酶专一性识别启动子。38.转录复合物在转录的不同阶段，RNA聚合酶将同DNA结合，形成不同的复合物：·在识别阶段，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭二元复合物。·接着，结合处DNA双链解开，封闭复合物变为开放二元复合物。·转录开始，由RNA聚合酶、DNA和新生RNA形成三元复合物。39.启动子是一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合，并具有转录起始的特异性。40.原核生物中经对启动子的比较，它们有共有序列：在上游10bp处为TATAAT，又称为Pribnowbox在上游35bp处为TTGACA。41.真核生物中：·TATA序列(TATAbox)使转录精确地起始，TATA序列也叫核心启动元件。·CCAAT序列(CAATbox)CAAT区主要控制转录起始频率。42.细菌中常见的两种突变：·下降突变：如果Pribnow区从TATAAT变为AATAAT就会大大降低其结构基因的转录水平。·上升突变：即增加Pribnow区共同序列的同一性。43.增强子是长约100～200bp的序列，具有增加启动子的作用，与启动子一起都可视为基因表达调控中的顺式作用元件，可与转录因子和RNA聚合酶结合，启动并调节基因转录。44.转录抑制剂根据其作用性质主要可以分为两大类：·DNA模板功能抑制剂，与DNA结合而改变模板的功能。·RNA聚合酶抑制剂，与RNA聚合酶结合而抑制其活力。45.原核生物mRNA的特征·原核生物mRNA半衰期短·许多原核生物mRNA可能已多顺反子的形式存在·5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的poly(A)结构·起始密码子常为AUG，有时也为GUG，甚至UUG·存在SD序列(Shine-Dalgarnosequence)。原核生物起始密码子AUG上游7～12个核苷酸处的一段保守序列，与16SrRNA端3′端反向互补，被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用46.真核生物mRNA的特征：·单顺反子·5′端存在帽子结构。·3′端具poly(A)尾巴（除组蛋白基因外）·起始密码子仅为AUG5’端加帽反应在转录早期即已完成。帽子结构有三种不同甲基化形式。帽子的作用可能使mRNA免遭核酸酶的破坏。PolyA是mRNA进入胞质必需的形式，增强稳定性。47.根据转录终止是否需要辅助因子，可将终止子分为两类：·不依赖于ρ因子的终止。模板中存在终止转录的特殊信号——终止子，又称内在终止子（intrinsictermation），每个基因或操纵子都有一个启动子和一个终止子。·依赖于ρ第4页中国海洋大学水产学院基础分子生物学因子的终止49.转录产生的RNA要经过剪接、编辑、再编码及化学修饰等加工过程才能变成有活性的RNA分子。转录作用产生出的mRNA、tRNA及rRNA的初级转录本全是前体RNA或核不均一RNA。50.原核生物RNA聚合酶，在细菌中，一种RNA聚合酶几乎负责所有mRNA、rRNA和tRNA的合成。大肠杆菌RNA聚合酶：2个α亚基和1个β亚基和一个β`亚基组成核心酶，核心酶+1个σ亚基组成全酶。转录的其实过程需要全酶，延伸过程仅需要核心酶。各亚基的功能：·β亚基和β’亚基组成了聚合酶的催化中心，它们在序列上与真核生物RNA聚合酶的两个大亚基同源。β亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。·α亚基可能与核心酶的组装及启动子的识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用。51.DNA双链中的一条链，用于转录翻译复制的一条母链，叫做模板链，作为模板，用于转录和翻译。双链DNA中，不能进行转录的那一条DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的RNA的序列一致，成为编码链。52.内在终止子的特点：终止位点上游一般存在一段富含GC碱基的二重对称区，其转录生成的mRNA容易互补形成的发卡式结构。终止位点上游一般有4～8个A组成的序列，转录生成的mRNA的3′末端中相应的有一连串U序列53.比较两种类型的终止子的特点：·不依赖于ρ因子的终止：新生RNA中出现发卡结构可导致RNA聚合酶暂停，破坏RNA-DNA杂合链5’端正常结构，寡聚U使杂合链3’端部分出现不稳定rU·dA区域。新生RNA链将解离出来。终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关。·依赖于ρ因子的终止：有些终止点的DNA序列缺乏共性，不能诱导转录的自发终止，需要ρ因子的参与。“穷追”模型，大肠杆菌ρ-依赖型终止子占所有终止子的一半左右。54.抗终止子两种类型的特点：·破坏终止位点RNA的茎-环结构。当介质中某一氨基酸的浓度较低时，缺乏相应氨酰-tRNA，将致使核糖体滞留在串联密码子上，mRNA不能形成特定的二级结构，末端茎-环结构被破坏，因此转录仍将继续进行，出现抗终止现象。·依赖于蛋白质因子的转录抗终止。蛋白复合物形成后，将会改变聚合酶的构象，使之对终止信号不敏感，从而抗终止。55.SD序列的功能：原核生物存在SD序列。原核生物起始密码子AUG上游7～12个核苷酸处的一段保守序列，与16SrRNA端3′端反向互补，被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。54.内含子具有哪些特征：·两端边界存在共有序列：（GU-AG法则）·内含子的末端识别有内含子限定和外显子限定两种方式。55.RNA的编辑的生物学意义：·校正作用-有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通过RNA编辑修复。·调控翻译-通过编辑可以构建和去除起始或终止密码子，是基因表达调控的一种方式。·扩充遗传信息-能使基因产物获得新的结构和功能，有利于生物进化。56.什么是RNA的再编码mRNA在某些情况下不是以固定的方式被翻译，而可以改变原来的信息，以不同的方式进行翻译，科学上把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码。RNA的再编码的表现方式：核糖体程序性+1/-1移位、核糖体跳跃、终止子通读第5页中国海洋大学水产学院基础分子生物学57.介导RNA编辑的机制有两种：·位点特异性脱氨基作用·引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除。58.什么是核酶·在RNA水平上不需要酶或蛋白质的参与，催化分子内的剪接，其本质是内含子。59.什么是内含子变位剪切·变位剪接又称选择性剪接或可变剪接，是生物的一种重要的调控机制。由于在内含子或外显子中也存在隐蔽的剪接位点，它们具有与剪接位点的共有序列相似的顺序，因而可能会从真核细胞基因表达所转录的一个mRNA前体中，通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA变位剪接体，称为变位剪接。60.密码子：mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸称为密码，也叫三联子密码。61.遗传密码的性质·密码的连续性。起始密码子决定所有后续密码子的位置。·密码的简并性。由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并，对应于同一种氨基酸的几个密码子称为同义密码子。·密码的普遍性与特殊性。密码子表是具有普遍性的，适用于一切生物，但也有些特殊情况。62.遗传密码是如何破译的·构想：以3个核苷酸代表一个氨基酸，则可以有43＝64种密码，可以满足编码20种氨基酸的需要。·证明：在模板mRNA中插入或删除一个碱基，会改变该密码子以后全部氨基酸序列。若同时对模板进行插入和删除试验，插入和删除的碱基数一样，后续密码子序列就不会变化，翻译得到的后续的蛋白质序列就保持不变。如果同时删去3个核苷酸，翻译产生少一个氨基酸的蛋白质，序列不发生变化。·密码破译方法：在大肠杆菌的无细胞体系中外加poly(U)模板、20种标记的氨基酸，经保温后得到了多聚phe-phe-phe,于是推测UUU编码phe。利用同样的方法得到CCC编码pro,GGG编码gly,GGG编码lys。如果利用poly(UC)，则得到多聚Ser-Leu-Ser-Leu，推测UCU编码Ser，CUC编码Leu.简言之：在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工合成的polyＵ——混合共聚物实验——aa-tRNA与确定的三核苷酸序列结合——重复共聚物63.简述摆动学说密码子与反密码子的相互作用。在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以\"摆动\"，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。64.翻译翻译是指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。65.tRNA的种类·起始tRNA和延伸tRNA。·能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA（原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸）。其他tRNA统称为延伸tRNA。·同工tRNA。几个代表相同氨基酸的tRNA称为同工tRNA。·校正tRNA。分两类：无义突变的校正tRNA和错义突变的校正tRNA。均通过改变其反密码子区校正突变而依然合成原氨基酸。第6页中国海洋大学水产学院基础分子生物学66.氨基酸在蛋白质合成过程中是怎样被活化的？由特异的氨基酰-tRNA合成酶（aminoacyl-tRNAsynthe-tase，aaRS）催化，各种氨基酸与ATP结合形成氨基酸-AMP-aaRS复合物，随后在该酶的催化下与特异的tRNA结合，这一过程就是氨基酸的活化。活化的氨基酸由其特异的tRNA携带至核糖体上，才能以mRNA为模板缩合成肽链，参与蛋白质合成。 氨基酸的活化形式：氨基酰-tRNA·连接方式：酯键 氨基酸的活化部位：-羧基·活化耗能：2个~P67.真核细胞和原核细胞核糖体组成有什么不同？（沉降系数不同）·原核生物核糖体由约2/3的RNA及1/3的蛋白质组成。·大肠杆菌核糖体小亚基由21种蛋白质组成，分别用S1……S21表示，大亚基由36种蛋白质组成，分别用L1……L36表示。·真核生物核糖体中RNA占3/5，蛋白质占2/5。·真核生物细胞核糖体蛋白质中，大亚基含有49种蛋白质，小亚基有33种蛋白质，它们的相对分子质量在8×103～4.0×104之间68.简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用(1)mRNA：DNA的遗传信息通过转录作用传递给mRNA，mRNA作为蛋白质合成模板，传递遗传信息，指导蛋白质合成。(2)tRNA：蛋白质合成中氨基酸运载工具，tRNA的反密码子与mRNA上的密码子相互作用，使分子中的遗传信息转换成蛋白质的氨基酸顺序是遗传信息的转换器。(3)rRNA:核糖体的组分，在形成核糖体的结构和功能上起重要作用，它与核糖体中蛋白质以及其它辅助因子一起提供了翻译过程所需的全部酶活性。69.简述核糖体活性中心二位点模型和三位点模型的内容(1)二位点模型A位：氨酰-tRNA进入并结合的部位；P位：起始氨酰-tRNA或正在延伸的肽基-tRNA结合部位，也是无载的tRNA从核糖体上离开的部位。(2)三位点模型大肠杆菌上的70S核糖体上除A位和P位外，还存在第三个结合tRNA的位点，称为E位，它特异地结合无负载的tRNA及无负载的tRNA最后从核糖体上离开的位点。70.蛋白质生物合成过程中，下列哪些步骤需要消耗能量（AE）。A.氨基酸分子的活化B.70S起始复合物的形式C.氨酰tRNA进入核糖体A位D.肽键形成E.核糖体移位74.氨基酸活化酶：（AD）A.活化氨基酸的氨基B利用GTP作为活化氨基酸的能量来源C.催化在tRNA的5`磷酸与相应氨基酸间形成酯键D.每一种酶特异地作用于一种氨基酸及相应的tRNA75.下列哪些因子是真核生物蛋白质合成的起始因子（CDE）A.IF1B.IF2C.eIF2D.eIF4E.eIF4A76.什么是转座子？可分为哪些种类？DNA的转座，或称移位，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子（transposon,Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。转座子分为两大类：插入序列（IS）和复合型转座子。1，插入序列插入序列是最简单的转座子，它不含有任何宿主基因。它们是细菌染色体或第7页中国海洋大学水产学院基础分子生物学质粒DNA的正常组成部分。一个细菌细胞常带有少于10个序列。转座子常常被定为到特定的基因中，造成该基因突变。2，复合型转座子复合型转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列，表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。一旦形成复合转座子，IS序列就不能再单独移动，因为它们的功能被修饰后，只能作为复合体移动。大部分情况下，这些转座子的转座能力是由IS序列决定和调节的。除了末端带有IS序列的复合转座子外，还存在一些没有IS序列的，体积庞大的转座子（5000bp以上）——TnA家族。77.请说说插入序列与复合型转座子之间的异同·转座子是存在于染色体DNA上的可自主复制和移位的基本单位。最简单的转座子不含有任何宿主基因而被称为插入序列（IS），他们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。它常常被定位到特定的基团中，造成基因突变。·复合型转座子是一类带有某些抗药性基因的转座子，其两翼是相同的或高度同源的IS序列，且IS序列是不能单独移动的只能作为复合体移动而且IS序列也决定和调节转座子的转座能力。78.转座子的作用机制·限制性内切酶切开靶序列·转座子插入，形成具有单链粘性末端的转座子·修补缺块，形成直接重复序列79.Ac-Ds的机制是什么·Ac-Ds系统即激活-解离系统，它通过非复制型机制进行转座。能够自主转座，并且形成不稳定的基因突变，但不使染色体断裂；它能使Ds因子活化、转座，并通过Ds控制结构基因的表达。Ac的作用还表现为剂量效应，Ac的增加可以推迟Ds因子的解离和转座。·Ds元件属于非自主性转座子，又称解离因子，与Ac属于同一家族的转座子。当Ac转座子存在时，能活化Ds，使其在基因组内转座或插入结构基因之内，导致基因失活或改变结构基因的表达水平，也可使染色体特定部位断裂，引起缺失或者重组。80.果蝇P转座子后代杂合子不育的原因是内含子3的末端序列突变，导致p转座子丧失转座活性。81.转座子的遗传效应·转座引起插入突变·转座产生新的基因·转座产生染色体畸变82——87必考82.基因表达调控的水平包括转录水平上的调控、mRNA加工成熟水平上的调控、翻译水平上的调控83.大肠杆菌Lac操纵子包括3个结构基因：Z、Y和A，以及启动子、控制子和阻遏子。名词解释84.操纵子：基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。85.葡萄糖效应：β-半乳糖苷酶在乳糖代谢中的作用是把前者分解成葡萄糖及半乳糖。如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，大肠杆菌在耗尽外源葡萄糖之前不会诱发lac操纵子。86.细菌的应急效应：细菌有时会碰到紧急状况，比如氨基酸饥饿——氨基酸的全面匮乏。细菌会产生一个应急反应——停止包括生产各种RNA、糖、和蛋白质的几乎全部生物化学反应过程。第8页中国海洋大学水产学院基础分子生物学87.简述乳糖操纵子的调控机理1、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。2、阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。3、CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。4、协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。88.AUG既可作为fMet-tRNAf和Met-tRNAi的密码子，又可作为肽链内部Met的密码子（对）89.原核基因调控的主要特点：原核生物通过特殊代谢物调节的基因活性主要分为可诱导和可阻遏两大类:·可诱导调节。是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。这类基因中最突出的例子是大肠杆菌的乳糖操纵子。·可阻遏调节。这类基因平时都是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。比如大肠杆菌中的色氨酸操纵子。90.弱化子:当操纵子被阻遏，RNA合成被终止时，起终止转录信号作用的那一段DNA序列被称为弱化子。91.细菌中为什么要有弱化子系统·一般认为弱化子系统主要是对外源色氨酸浓度做出反应.外源色氨酸浓度很低的信号虽然足以引起trp操纵子的去阻遏作用，但是这个信号还不足以很快引发内源色氨酸的合成，因为阻遏蛋白从无活性向有活性的转变速度较慢。在这种环境下，弱化子就通过抗终止的方法来增加trp基因表达，从而提高内源色氨酸浓度。92色氨酸操纵子(tryptophaneoperon)工作机制·负责色氨酸的生物合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，trp操纵子的结构基因表达，色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不是诱导过程）中起作用。trpA和trpB则分别编码色氨酸合酶的α和β亚基。93.真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面存在的差异:·在真核细胞中，成熟mRNA为单顺反子mRNA，很少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。·真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。·高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间存在不被翻译的内含子。真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。·在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于转录起始位点上游不远处，调控蛋白结合第9页中国海洋大学水产学院基础分子生物学到调节位点上可直接促进或抑制RNA聚合酶对它的结合。在真核生物中，基因转录的调节区则大得多，它们可能远离核心启动子达几百个甚至上千个碱基对。·真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质。原核生物中不存在这样严格的空间间隔。·许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程，才能被顺利地翻译成蛋白质。94.内含子——是指存在于原始转录物或基因组DNA中，但不存在于成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。大多数真核基因都是由蛋白质编码序列和非蛋白质编码序列两部分组成的。95.“基因”的分子生物学定义是：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列96.真核基因启动子·由核心启动子和上游启动子两个部分组成，是在基因转录起始位点及其5’上游的一组具有独立功能的DNA序列，是决定RNA聚合酶II转录起始点和转录频率的关键元件。·核心启动子：是指保证RNA聚合酶II转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游的的TATA盒。核心启动子确定转录起始位点并产生基础水平的转录。·上游启动子元件包括通常位于-70bp附近的CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等，能通过TFIID复合物调节转录起始的频率，提高转录效率。97.增强子是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列98.顺式作用元件：真核生物启动子和增强子是由若干DNA序列元件组成的，由于它们常与特定的功能基因连锁在一起，因此被称为顺式作用元件99.反式作用因子：反式作用因子是能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。100.核酸凝胶电泳技术原理·在生理条件下，核酸分子之糖-磷酸骨架中的磷酸基团，呈离子化状态，DNA和RNA多核苷酸链称为多聚阴离子，把它们放置在电场当中，会向正电极的方向迁移。由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质，相同数量的双链DNA几乎具有等量的净电荷，因此它们能以同样的速度向正电极方向迁移。在一定的电场强度下，DNA分子的迁移速度，取决于核酸分子本身的大小和构型。这就是应用凝胶电泳技术分离DNA片段的基本原理。101.细菌转化：是指一种细菌菌株由于捕获了来自另一种细菌菌株的DNA而导致性状特征发生遗传改变的生命过程。提供转化DNA的菌株叫作供体菌株，接受转化DNA的细菌菌株则被称为受体菌株。·细菌转化实例：将快速生长中的大肠杆菌置于经0℃预处理的低渗氯化钙溶液中，使细胞膨胀形成原生质球，与外源DNA形成粘附在细胞表面的复合物。42℃下做短暂热刺激，复合物便会被细胞所吸收。在全培养基中生长一段时间使转化基因实现表达，就可涂布于选择性培养基中分离转化子。102.聚合酶链式反应·聚合酶链式反应，即PCR技术，是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。它可以快速将极微量的目的基因或某一特定的DNA片段扩增数十万乃至千百万倍。·基本原理：首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸合成新生的DNA互补链。新合成的DNA链的起点，由加入到反应混合物中的一对寡核苷酸引物在模板DNA链两端的退火决定的。DNA解链(变性)、引物与模板DNA相结合(退火)、DNA合成(延伸)三步，被不断重复。多次循环之后，反应混合物中所含有的双链DNA数，即两条引物位点之间的DNA区段的拷贝数，理论上的最高值是2n。第10页中国海洋大学水产学院基础分子生物学·具体过程：·首先将含有待扩增DNA样品的反应混合物放置在高温（约94℃）环境下加热1min，使双链DNA变性，形成单链模板DNA；·然后降低反应温度（约56℃）冷却1min，使引物与两条单链模板DNA发生退火作用并结合在靶DNA区段两端互补序列位置上；·最后，72℃左右保温1至数分钟，在DNA聚合酶的作用下，从引物的3’-端加入脱氧核苷三磷酸，并沿着模板按5’→3’方向延伸，合成新生DNA互补链。以上循环在同一个PCR管中进行。反应物加完后，温度由PCR仪调整，程序完成后可以拿到产物。103.荧光定量pcr技术·Ct值。每个反应管内的荧光信号到达设定的域值时所经历的循环数。·Ct值与起始模板的关系，每个模板的Ct值与该模板的起始拷贝数的对数存在线性关系，起始拷贝数越多，Ct值越小。可利用来计算出该样品的起始拷贝数。104.蓝白斑实验（IPTG-Xgal实验）·乳糖操纵子的天然诱导物是乳糖·乳糖类似物异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）有更强的诱导作用·IPTG配合使用在基因工程可作蓝白斑筛选·LacZ基因编码的乳糖苷酶作用在X-pal上可形成蓝色吲哚产物104.细菌转化方法有CaCl2，电击法（利用电脉冲使细胞膜穿孔，外源DNA进入从而实现转化）·利用噬菌体颗粒能够有效将DNA注入到宿主细胞这一特点，科学家又发明了DNA分子的体外包装法。105.简述Ⅰ、Ⅱ类内含子的剪接特点。答：Ⅰ类内含子的剪接主要是转酯反应，即剪接反应实际上是发生了两次磷酸二脂键的转移。在I类内含子的切除体系中，第一个转酯反应由一个游离的鸟苷或者鸟苷酸介导，鸟苷或鸟苷酸的3’—OH作为亲核基团攻击内含子5’端的磷酸二脂键，从上游切开RNA链。在第二个转酯反应中，上游外显子的自由3’—OH作为亲核基团攻击内含子3’位核苷酸上的磷酸二脂键，使内含子被完全切开，上下游两个外显子通过新的磷酸二脂键相连。Ⅱ类内含子主要存在于真核生物的线粒体和叶绿体rRNA基因中，在Ⅱ类内含子切除体系中，转酯反应无需游离鸟苷或鸟苷酸，而是由内含子本身的靠近3’端的腺苷酸2’—OH作为亲核基团攻击内含子5’端的磷酸二脂键，从上游切开RNA链后形成套索结构。再由上游外显子的自由3’—OH作为亲核基团攻击内含子3’位核苷酸上的磷酸二脂键，使得内含子被完全切开，上下游两个内含子通过新的磷酸二脂键相连。106.什么是RNA编辑？其生物学意义是什么？答：RNA编辑是指某些RNA特别是mRNA前体经过插入、删除或取代一些核苷酸残疾等操作，导致DNA所编码的遗传信息的改变，使得经过RNA编辑的mRNA序列发生了不同于模版的DAN的变化。生物学意义：1，校正作用，有些基因在突变的途中丢失的遗传信息可能通过RNA的编辑得以恢复；2，调控翻译，通过编辑可以构建或去除其实密码子和终止密码子，是基因表达调控的一种方式；3，扩充遗传信息，能使基因产物获得心得结构核功能，有利于生物的进化。107.核酶具有哪些结构特点？其生物学意义是什么？答：核酶的结构特点：核酶的锤头结构特点是：三个茎区形成局部的双链结构；其中含13个保守的核苷酸，N代表任何核苷酸；生物学意义：1，核酶是继反转录现象之后对中心法则的有一个重要的修正，说明RNA既是遗传物质又是酶；2，核酶的发现为生命起源的研究提供了新思路—--也许曾经存在以RNA为基础的原始生命。第11页中国海洋大学水产学院基础分子生物学108.蛋白质合成可分四个步骤，以大肠杆菌为例：(1)氨基酸的活化：游离的氨基酸必须经过活化以获得能量才能参与蛋白质合成，由氨酰-tRNA合成酶催化，消耗1分子ATP，形成氨酰-tRNA。(2)肽链合成的起始：由起始因子参与，mRNA与30S小亚基、50S大亚基及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAt)形成70S起始复合物，整个过程需GTP水解提供能量。(3)肽链的延长：起始复合物形成后肽链即开始延长。首先氨酰-tRNA结合到核糖体的A位，然后，由肽酰转移酶催化与P位的起始氨基酸或肽酰基形成肽键，tRNAf或空载tRNA仍留在P位．最后核糖体沿mRNA5’→3’方向移动一个密码子距离，A位上的延长一个氨基酸单位的肽酰-tRNA转移到P位，全部过程需延伸因子EF-Tu、EF-Ts，能量由GTP提供。(4)肽链合成终止，当核糖体移至终止密码UAA、UAG或UGA时，终止因子RF-1、RF-2识别终止密码，并使肽酰转移酶活性转为水解作用，将P位肽酰-tRNA水解，释放肽链，合成终止。第12页