分子生物学思考题

1分子生物学考试重点（前四章+第七、八章）第一章一、DNA重组技术和基因工程技术（p12）答：DNA重组技术：将不同的DNA片段，按照人们的设计定向连接起来，于特定的受体细胞中和载体一起复制并得到表达，产生影响受体的新的遗传性状的技术。基因工程技术：除DNA重组技术外还包括其他对生物细胞基因组结构进行改造的体系。关键：工具酶的发现和应用前景：1、合成正常细胞中含量很低的多肽2、定向改造基因组结构3、进行基础研究二、请简述现代分子生物学的研究内容。（第二版前言、p12标题）答：分子生物学：研究核酸等生物大分子的功能、形态、结构特征的重要性和规律性的科学，主要关心的是核酸在细胞生命过程中的作用，包括核酸的复制和保存、基因的表达和调控。研究内容：DNA重组技术，基因的调控和表达，生物大分子的功能结构——结构分子生物学，基因组、功能基因组和生物信息学。第二章一、核小体（P27）答：核小体：由H2A、H2B、H3、H4各两分子组成的八聚体和约200bp的DNA组成。八聚体在内，DNA盘绕在外。其是DNA压缩的第一步。若用核酸酶降解核小体，只能得到约146bp的核心颗粒。（另：H1在核小体的外面）核心颗粒：除去接头DNA的核小体单体，长度约146bp核小体单体：八聚体+200bpDNA组成，包括接头DNA二、DNA的半保留复制（p38）答：DNA在复制过程中，碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋解链，每条单链分别作为模板合成新链。新生成的DNA分子与原DNA分子的碱基顺序完全一样，这样每个子代分子的DNA一条单链来自模板链，另一条单链来自新合成的链，这种复制方式成为DNA的半保留复制。三、转座子（p57）答：转座子是存在于DNA上的可以自主复制和移动的基本单位，其可以分为两大类：插入序列和复合型转座子，另外还有TnA家族。四、DNA的一、二、三级结构特征。（P32～p37）答：1、各级结构的定义：DNA的一级结构：指四种核苷酸的连接和排列顺序DNA的二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构DNA的三级结构：在DNA双螺旋基础上进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。2、各级结构的特点：DNA一级结构：（1）、DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链盘绕而形成的。（2）、脱氧核糖和磷酸交替连接，在外侧形成骨架；碱基排列在内侧。（3）、碱基之间按照互补配对的原则以氢键连接（A＝T、C≡G）。DNA二级结构：（1）、右手螺旋（A-DNA、B-DNA）①、双螺旋之间有凹槽，小沟1.2（nm）大沟2.2（nm）②、碱基之间以氢键连接，碱基平面与纵轴垂直，螺旋的轴心穿过氢键的中点③、碱基平面距离0.34nm，双螺旋直径2.0nm，每十个核苷酸为一个结构重复周期。（2）、左手螺旋（Z-DNA）是右手螺旋结构模型的一个补充和发展DNA三级结构：（1）、超螺旋是其三级结构的主要形式，分为正超螺旋与负超螺旋。在不同的拓扑异构酶的作用下可以相互转变。（2）、DNA分子的变化满足公式：L=T+W（连接数＝旋转数+超螺旋数）（3）、双螺旋DNA的松开导致负超螺旋、拧紧导致正超螺旋。五、DNA复制通常采取哪些方式？（p40）2答：（1）线性DNA双链复制：①，复制叉方向：单一起点单向、双向，或多起点双向②，特殊机制：I，线性的复制子形成环状或多聚分子II，末端形成发卡结构III，特殊蛋白介入，在真正末端启动复制（2）环状DNA双链复制：θ型、滚环型、D－环型六、真核生物DNA的复制在哪些水平上受到调控？（p51）答：真核细胞生活周期：G1期：复制预备期、S期：复制期、G2期：有丝分裂预备期、M期：有丝分裂期。调控方式：（1）、细胞生活周期水平调控：决定是否从G1期进入S期（2）、染色体水平调控：决定不同染色体或者同一染色体的不同部位的复制子按一定顺序在S周期进行复制（3）、复制子水平调控：决定复制子是否进行复制七、DNA修复包括哪几种？p51～p55答：1、错配修复：通过复制前母链甲基化来识别错配的子链，根据“保留母链，修复子链”的原则，通过两种方式（3′端、5′端）剪切和合成新链修复。2、切除修复：（1）、碱基切除修：1、糖苷水解酶：水解受损核苷酸上的N―β―糖苷键，形成去碱基位点（即AP位点）2、AP核酸内切酶：将受损核酸的糖苷－磷酸键切开3、DNA聚合酶Ⅰ：合成新的片段4、DNA连接酶：连接，完成修复（2）、核苷酸切除修复：通过DNA切割酶和DNA聚合酶实现修复1、DNA切割酶：切割损伤部位的磷酸糖苷键2、DNA聚合酶Ⅰ（原核）或δ（真核）：合成新片段3、DNA连接酶：连接，完成修复3、重组修复：又称复制后修复，复制时跳过损伤部位，之后通过DNA重组修复4、直接修复：不通过切除来修复，如DNA光解酶使环丁烷胸腺嘧啶二聚体或6－4光化物还原成单体。5、SOS修复：诱导DNA修复，诱变反应，细胞分裂的抑制，溶原性细菌释放噬菌体等。细胞癌变也与SOS修复有关第三章一、Pribnowbox（P76）答：为原核生物指导转录的DNA模板链上一段由5个核苷酸（TATAA）组成的共同序列，其为RNA聚合酶紧密结合点，其又位于起始位点上游10bp处，故又称－10区。二、编码链（p66）答：将与mRNA序列碱基顺序相同的那条DNA单链称编码链，又称有义链；另一条根据碱基互补配对原则指导mRNA合成的DNA单链称为模板链，又称反义链。三、上升突变（p78）答：细菌中常见两种突变：上升突变、下降突变，上升突变指：增加pribnowbox的共同序列的同一性能够提高启动子的效率，从而提高基因的转录水平的一种突变。例如乳糖操纵子中的pribnow区的TATGTT变为TATATT能够提高操纵子的基因转录水平。四、增强子（p78）答：是除启动子以外与转录起始有关的序列，一般位于－200bp处，能够增强转录起始。特点：远距离效应、顺式调节、可对外部信号有反应；无方向、有相位；无物种基因特异性、有组织特异性。五、简述生物体内RNA的种类和功能（P67）答：（1）mRNA：编码特定蛋白质序列（2）tRNA：识别mRNA中的遗传信息，将其转化为相应的氨基酸后加入到多肽链中（3）rRNA：直接参与核糖体内的蛋白质合成（为最多的RNA）六、什么是DNA模板与mRNA及蛋白质产物之间的共线性关系？（p67）答：书上67页图3－13七、转录一般被分为哪几个步骤？（p67～p69）答：模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并结合的过程转录起始：RNA聚合酶与启动子DNA双链结合后，形成转录泡，RNA链上第一个核苷酸键的产生。通过启动子：第一个核苷酸键产生到形成九个核苷酸短链的过程。转录延伸：RNA聚合酶释放σ因子后，核心酶沿DNA模板链移动并使新生RNA不断延伸的过程转录终止：RNA延伸到终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二脂键，转录泡瓦解，RNA-DNA杂化双链分离，DNA恢复双链，RNA和RNA聚合酶从模板释放。八、转录终止子与翻译终止密码的结构特点？（转录终止子结构p90）答：转录终止子结构：（1）不依赖ρ因子的终止：①在终止位点上游一段富含GC二重对称区，通过转录形成RNA容易出现发卡结构，该结构阻止RNA聚合酶的前进，破坏RNA-DNA杂化双链的结构②在终止位点上游存在4～8个A组成的序列，转录产物形成不稳定的rU•dA区域，上述两者共同作用，使RNA聚合酶从三元复合物中脱离出来（2）依赖ρ因子的终止：ρ因子为六个相同亚基的聚合物，其能够催化NTP的水解促使新生成的RNA从三元复合物中脱离出来，从而终止转录翻译终止密码结构：待定九、什么是RNA编辑？其生物学意义？（p99、p101）答：定义：RNA编辑是某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，通过插入删除或取代一些核苷酸残基，导致mRNA编码的遗传信息发生改变，通过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。RNA编辑的机制有两种：位点特异性脱氨基作用和RNA指导的尿嘧啶插入或删除。生物学意义：（1）、校正作用：弥补因突变而缺失的遗传信息。（2）、调控翻译：通过构建或除去起始密码子和终止密码子来调控翻译。（3）、扩充遗传信息：能使基因产物获得新的结构功能。第四章一、SD序列（P130）答：原核生物的mRNA上，于翻译起始密码AUG上游约10bp处，有一段5′－AGGAGGU－3′的富嘌呤区，称为SD序列。该序列与核糖体30s亚基的16srRNA中的3′端一段富嘧啶区互补；通过SD序列，核糖体与mRNA相互作用并结合。二、信号肽(p145)答：定义：在编码分泌蛋白的基因中，大多5'端有一段基因用于编码疏水性肽段，这一肽段在成熟的分泌蛋白中并不存在，其功能在于引导随后产生的蛋白质多肽链穿过内质网膜进入腔内。其在蛋白质的内质网－高尔基体－质膜分泌途径中具有重要作用，并被称之为信号肽。（来源百度）特征：（1）带有10～15个疏水性氨基酸（2）靠近N端常有一个或数个带正电的氨基酸（3）C端于蛋白酶切割位点附近常有数个极性氨基酸，且离切割位点最近的极性氨基酸常有很短的侧链三、简述tRNA的结构。（P116～p117）答：二级结构：“三叶草”结构，含76个碱基，相对分子量为2.5×104（1）共同点：①、含稀有碱基②、3′末端均为CCA-OH（2）五个臂：①、受体臂：含CCA-OH②、D臂：因含二氢尿嘧啶得名，并含三个可变核苷酸位点③、反密码子臂：其套索结构中含有三个反密码子④、TψC臂：根据三个核苷酸命名，其中ψ为拟尿嘧啶⑤、多余臂：为tRNA变化最大的部位。三级结构：L形折叠。特点：①、氢键维系②、两个新增双螺旋结构：TψC臂、受体臂和D臂4③、L的两头：分别为受体臂和反密码子臂④、L的转角处：TψC臂和D臂的套索结构⑤、结构意义：满足翻译时核糖体与mRNA的结构相适应。四、简述核糖体的组成及其功能。（P123～p126）答：结构：（1）、由大亚基和小亚基组成，每个亚基都由核糖体蛋白以及rRNA组成（2）、根据沉降系数不同70S型（原核生物，由50S+30S组成）80S型（真核生物，由60S+40S组成）（3）、核糖体蛋白：组成活性中心，去除任一蛋白，总体也会失去功能（4）、rRNA：5SrRNA：结合50S大亚基、TψC臂。16SrRNA：结合mRNA、50S大亚基、A（P）位置的tRNA23SrRNA：结合tRNAMET5.8SrRNA：存在于真核生物中，相当于5SrRNA18SrRNA：存在于酵母中，相当于大肠杆菌16SrRNA28SrRNA：功能未知（5）、三个tRNA结合位点：A：结合氨酰－tRNAP：结合肽酰－tRNAE：移出tRNAtRNA的移动顺序：A－P－E功能：（1）、所有生物体的核糖体结构相近、功能相同——参与蛋白质多肽的合成（2）、大亚基的功能：肽键的形成、结合氨酰－tRNA、结合肽酰－tRNA（3）、小亚基的功能：识别mRNA，识别起始部位、识别密码子与反密码子（4）、核糖体可以根据需要解离为亚基或者合成为颗粒。五、简述肽链合成过程的生物学机制。（P132～p136）答：（1）、后续AA－tRNA与核糖体结合①、起始复合物生成后，AA－tRNA与延伸因子EF－Tu和GTP形成复合物②、AA－tRNA•EF－Tu•GTP复合物进入核糖体A位。同时，GTP水解③、通过另一延伸因子EF－Ts产生GTP，形成EF－Tu•GTP复合物循坏再利用（2）、肽链合成①、AA－tRNA的AA从A位进入P位，与fMET－tRNAMET上的AA形成肽键②、形成肽键后的起始tRNA离开P位③、A点准备接受新的tRNA（3）、移位：即核糖体沿mRNA的3′端方向移动一个密码子①、位于A位的二肽酰－tRNA2从A位移动到P位②、去氨基－tRNA进入E位③、mRNA上第三位密码子对应A位另：1、氨基酸活化2、肽链合成的起始指核糖体与mRNA及起始氨酰-tRNA结合成起始复合物。分为三步：(1)核糖体的小亚基与mRNA结合小亚基能识别mRNA上的起始密码子AUG，并附着在这个部位，形成“小亚基-