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第二章 核酸的结构与功能

1.简述细胞的遗传物质，怎样证明DNA是遗传物质

答：基因学说：基因作为遗传因子决定着生物的性状，并能自我复制，稳定地遗传给后代。

对于DNA是遗传物质的认识经历了三个阶段：

① 肺炎双球菌实验：说明性状可遗传给后代；

② T2噬菌体侵染E.coli【35S、32P同位素示踪法】遗传物质是核酸，不是蛋白质；

③ DNA双螺旋结构模型：决定DNA分子具有自我复制和亲代向子代传递遗传信息能力。

2.研究DNA的一级结构有什么重要生物学意义

（1）核酸的一级结构是指分子中的脱氧核苷酸/核苷酸的排列顺序即碱基排列顺序。即一个核甘酸的戊糖3’醇羟基和另一个核苷酸的5’磷酸基形成3’，5’-磷酸二酯键。

（2）DNA分子一级结构定则：

① 不同物种间DNA碱基组成一般是不同的；

② 同一物种不同组织中的DNA样品的碱基组成相同；

③ 一个物种的DNA碱基组成不会因个体的年龄营养状况和环境改变而改变；

④ 任何一个DNA样品中，A=T,C=G,A+C=T+G,A+C+G+T=100%；

⑤ 多聚核苷酸均有5’末端和3’末端；

⑥ 一级结构决定了二级结构，而二级结构又决定和影响着一级结构的信息功能，两者处于动态平衡中；

⑦ 碱基顺序就是遗传信息存储的分子形式。

3.DNA双螺旋结构有哪些形式，说明其主要特点和区别

答：（1）稳定结构因素：① 碱基对之间形成的氢键；② 碱基堆积力；③ 正负电荷作用。

（2）结构特征：

①主链：两主链以反平行方式盘绕，脱氧核糖和磷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连成骨架，磷酸与核糖主链位于螺旋外侧，碱基排列在螺旋内侧。

②碱基配对：嘌呤与嘧啶配对，A、T形成两个氢键，C、G形成三个氢键→碱基互补；

③螺旋参数：两个相邻碱基对之间绕螺旋轴旋转夹角为36°，旋转一圈包括10个核苷酸；

④大沟与小沟─┬大沟（2.2nm）空间位阻较小，碱基种类差异易于识别，DNA结构

│ 蛋白识别双螺旋结构的特异区域。位于相毗邻的双股之间。

└小沟（1.2nm）位于双螺旋的互补链之间

（3）双螺旋结构类型：→DNA分子的多态性。

①B型双螺旋（B-DNA）：生物体内绝大多数DNA以B型双螺旋形式存在；（右手双螺旋）

②A型双螺旋（A-DNA）：右手双螺旋；

③Z型双螺旋（Z-DNA）：人工合成，左手双螺旋。

4.简述组蛋白有哪五个方面的特点

答：（1）真核生物染色体蛋白质主要为组蛋白和非组蛋白；

（2）组蛋白有5种，含量丰富，是染色体的结构蛋白，为H1，H2A，H2B，H3和H4；

（3）组蛋白在不同物种都具有高度的保守性；

（4）组蛋白重要特性：①进化上极端保守；②有组织特异性；③肽链上的氨基酸分布不对称；④组蛋白有被修饰的现象；⑤富含Lys的组蛋白H5；

（5）核小体：真核生物染色质的基本结构单位，由四种组蛋白H2A，H2B，H3和H4构成八聚体，作为核小体的核心颗粒，再由DNA缠绕在颗粒表面。

5.简述细胞内RNA的分布及结构特点

答：（1）RNA，通常为单链线型分子，在分子内可自身回折形成局部的双螺旋，进而折叠不同复杂度的高度结构，除部分RNA外，细胞中绝大多数RNA都与蛋白质形成核蛋白复合物。

（2）①mRNA，存在于细胞质中：

A真核生物RNA是单顺反子，即每种mRNA分子只编码一种蛋白质信息，原核细胞的mRNA多为多顺反子，即一个mRNA分子含几种蛋白质信息，编码几种P50；

B一般不稳定，代谢活跃，半衰期短；

C含量最少，将核内DNA转录至核糖体，指导蛋白质合成；

D种类多，作为不同蛋白质合成的模板；

E 5’端帽子结构和3’pdy与mRNA稳定性直接相关。

②tRNA，A含量相对多，但分子量最少，转运氨基酸；B三叶草结构

③rRNA，A含量最多，非单独游离存在，与多种小分子蛋白结合成核糖体颗粒形成；

B所有核糖体由大小不同的两个亚基组成

真核：80S（由60S和40S组成）;原核：70S（由50S和30S组成）

C各种rRNA的一级结构中核苷酸残基数及顺序都不同，有特定二级结构；

D rRNA分子内含大量的茎环结构。

6.简述细胞内RNA的结构特点以及与DNA的区别

答：（1）RNA，通常为单链线型分子，在分子内可自身回折形成局部的双螺旋，进而折叠不同复杂度的高度结构，除部分RNA外，细胞中绝大多数RNA都与蛋白质形成核蛋白复合物。

（2）区别：①碱基组成与含量不同：RNA中A、G、C、U，在DNA中A、C、G、F，RNA中有许多稀有碱基或微量碱基，而DNA分子中除个别之外，不存在稀有碱基；

②RNA分子中核糖为D-核糖，DNA中则为D-2-脱氧核糖；

③RNA中的碱基不严格遵守Chergaff规则。

④绝大多数RNA分子为多聚核苷酸单链，但由于分子内的部分互补核苷酸之间通过氢键配对形成双链区，，故存在局部的双螺旋。

⑤在碱性溶液中，RNA分子较敏感，易被水解为2’，3’-环状单核苷酸，而DNA由于不能形成2’，3’-环状单核苷酸磷酸酯，对碱性溶液比较稳定，不易被水解；

⑥RNA的Tm大大低于DNA，增色效应不明显；

⑦根据中心法则，RNA是遗传信息的传递者和表达者，大多数情况下，遗传信息以DNA到RNA，最后传递给蛋白质，表达为蛋白质或酶；

⑧某些RNA病毒以RNA为遗传信息载体，复制模板；

⑨某些RNA具有催化结构，称为核酶。

7.什么是miRNA,有什么作用？

概念：微小RNA（miRNA），指植物和动物细胞中自然产生的一类小分子RNA。

功能：与特异性mRNA的3’-UTR碱基配对，通过阻止这些mRNA的翻译来使沉默基因而不表达，或导致某些目标RNA降解。miRNA可通过NB被检测。

8.检测核酸变性的定性和定量方法是什么？具体参数如何？

答：（1）概念：凡是破坏双螺旋结构的作用力的因素都可使DNA双螺旋解链，导致DNA变性；

（2）引起变性：①加热 ②极端PH ③有机溶剂，尿素和酰胺等。

（3）变性的最简单的定性和定量方法：紫外吸收光谱变化；

（4）变性后：溶液粘度下降，沉淀速度增加，浮力密度上升，紫外吸收高；

（5）Tm值大小影响因素：DNA均一性、G-C碱基对含量、介质中离子强度。

9.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？

答：滤膜杂交分类：①Southern印迹法：检测DNA；

②Northern印迹法：检测RNA；

③Western印迹法：检测蛋白质，常用抗原-抗体的特异反应。

第三章 基因与基因组的结构与功能

1.了解基因命名的原则，符号特征

（1）原则：

1.用三个小写英文斜体字母表示基因的名称

2.在三个小写英文斜体字母后面加上一个斜体大写字母表示其不同的基因型，全部正体表蛋白产物和表型

3.对于质粒和其他染色体成分，如果是自然产生的质粒，用三个正体字母表示，第一个字母大写，如ColE1.如果是重组质粒，则在两个大写字母前加一个p,大写字母表示构建该质粒的研究者或单位。

4.对于酵母，一般用三个大写斜体字母表示基因的功能，后面的数字表示不同的基因型。

（2）符号特征：

1.每个基因的符号具有唯一性

2.基因符号是基因名称的缩写，一般不超过6个字母

3.基因符号应由阿拉伯数字与拉丁字母组成而成

4.基因符号不应含标点符号

5.基因符号不应以G为末端

6.基因符号不涉及其

2 掌握原核与真核生物基因组的一般特点

（1）原核生物基因组的特点：

1. 基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。2. 基因组中只有1个复制起点。

3. 具有操纵子结构。 4. 细菌的结构基因一般无重叠现象。

5. 原核基因的基因序列是连续的，无内含子结构。

6. 编码区和非编码区（主要是调控序列）在基因组中约各占50%。

7. 基因组中的重复序列很少。

8. 具有编码同功酶的基因这是一类结构不完全相同，而功能相同的基因。

9. 细菌基因组中存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子。

10.原核基因的基本结构特点： 启动子、操纵基因、调控序列、结构基因、终止子。

（2）真核生物基因组的特点：

1）、基因组分子质量大

2）、一般有多条线性的染色体，含多个复制起点。

3）、核内DNA与蛋白质稳定结合，组装成染色体结构。

4）、有核膜，使转录和翻译在时空上有分隔。

5）有大量重复序列。

6）、蛋白质基因一般为单拷贝，转录产物为单顺反子mRNA，其基因表达有众多调控因子参与。

7）、绝大多数真核生物基因都含有内含子。8）、存在可移动的DNA序列。

3.名词解释：重叠基因、断裂基因、内含子、外显子、假基因、ORF

重叠基因: 是指具有部分共用核苷酸序列的基因，即同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。

断裂基因 ：基因内部插入了不编码序列，使一个完整的基因分隔成不连续的若干区段，这样的基因叫做断裂基因或不连续基因。

外显子：在不连续基因中有编码功能的区段成为外显子。

内含子：内含子是一个基因中非编码DNA片段，它分开相邻的外显子。

假基因：具有与功能基因相似的序列，但由于有许多突变以致失去了原有的功能，所以假基因是没有功能的基因。

开放阅读框ORF ：是指从起始密码子起到终止密码子止的一段连续的密码子区域，它是观察DNA序列。当没有已知的蛋白质产物时，该区域被称为可读框，而当确知该可读框编码某一确定蛋白质时，则称为编码区。一个可读框是潜在的编码区。

4.分别写出病毒、原核、真核生物基因组的概念和特点，比较它们的异同点。

（1）病毒基因组的特点：

①种类单一；②单倍体基因组：每个基因组在病毒中只出现一次；③形式多样；④大小不一；⑤基因重叠；⑥动物/细菌病毒与真核/原核基因相似：内含子；⑦具有不规则的结构基因；⑧基因编码区无间隔：通过宿主及病毒本身酶切；⑨无帽状结构；⑩结构基因没有翻译起始序列。

（2）原核生物基因组的特点:

1. 基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。2. 基因组中只有1个复制起点。3. 具有操纵子结构。4. 细菌的结构基因一般无重叠现象。

5. 原核基因的基因序列是连续的，无内含子结构。

6. 编码区和非编码区（主要是调控序列）在基因组中约各占50%。

7. 基因组中的重复序列很少。8. 具有编码同功酶的基因这是一类结构不完全相同，而功能相同的基因。9. 细菌基因组中存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子。10.原核基因的基本结构特点： 启动子、操纵基因、调控序列、结构基因、终止子。

（3）真核生物基因组的特点：

1）、基因组分子质量大2）、一般有多条线性的染色体，含多个复制起点。3）、核内DNA与蛋白质稳定结合，组装成染色体结构。4）、有核膜，使转录和翻译在时空上有分隔。5）有大量重复序列。6）、蛋白质基因一般为单拷贝，转录产物为单顺反子mRNA，其基因表达有众多调控因子参与。7）、绝大多数真核生物基因都含有内含子。8）、存在可移动的DNA序列。

第四章 DNA的复制

1. 什么是DnaA蛋白？DnaA蛋白有哪三个作用？

答：DnaA蛋白是DnaA基因的产物，DnaA蛋白是起始因子，它参与DNA复制的起始有三个作用：一、只与处于负超螺旋的DNA分子结合，在ATP参与下，结合于OriC中的4个9聚体形成起始复合物；二、促使OriC中的三个富含AT的13聚体重复序列区解链，也需ATP参与，HU对此过程有促进作用；三、引导DnaB-DnaC复合物进入局部解链区，形成引发前体复合物。

2.DNA复制一般采取哪些方式？

答：θ形复制、滚环式复制、D-环式复制，θ形复制是对双链环状分子的双向复制；滚环式复制是单向复制，是许多病毒，细菌因子及真核生物中基因放大的基础，λ噬菌体复制后期，φX174等具有单链环形基因组DNA的E.coli噬菌体采用滚环复制机制，其双链复制型DNA分子能产生多拷贝的单链子代DNA分子。D-环式复制又称取代环复制，是单向复制方式，大多数线粒体DNA以这种方式复制。

3列出原核生物DNA复制的酶和蛋白因子体系？（不确定答案）

答：DNA聚合酶I 、II 、III、 IV 、V；DNA连接酶

4.DNA聚合酶5’→’的活性有哪三个作用？

答：Pol I的5’→3’核酸外切酶活性有3个作用：一、作用于双链DNA中的一条单链的某个切口处，从5’端水解下单核苷酸或寡核苷酸片段，因此，Pol I在切除由紫外线照射而形成的嘧啶二聚体中起重要作用；二、用于在体外通过切口平移标记DNA探针；三、切除在DNA复制合成中5’端的RNA引物。

5.DNA聚合酶III具有哪三个复制特点从而使其成为DNA复制主要的酶？

答：一、都需要模板指导，以4种脱氧核糖核苷三磷酸作为底物，且需要有3’-OH引物链存在，聚合反应按5’→3’方向进行；二、都具有3’→5’外切酶活性，在聚合过程中起校对作用，但都无5’→3’外切酶活性；三、都是多亚基酶，pol II和pol III共用了许多亚基，也有些细微的区别。

6.原核生物的SSB蛋白与DNA的结合表现出怎样的协同效应？

答：SSB蛋白与DNA结合有明显的协同效应，一个SSB的结合使其后面的结合力提高了1000倍，SSB还能特异地促进其同源蛋白DNA聚合酶的作用。

7.真核细胞中DNA复制有哪三个水平的调控？

答：一、细胞生活周期调控，又称限制点调控，即决定细胞停留在G期还是进入S期；

二、染色体水平调控，决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在S期起始复制。

三、复制子水平的调控，决定复制的起始与否，这种调控从单细胞生物到高等生物都是高度保守的。

8.简述端粒的复制过程？

答：端粒的复制，通过对四膜虫DNA 端粒合成的研究发现，当DNA 端粒复制时，端粒酶催化逆向转录作用 以酶中的RNA 为模板端粒的单链3’—OH 为引物，不断进行反转录合成，延伸3’—OH 端单链。在合成一个拷贝的重复序列后新合成的TG 链回折并借非标准碱基配对(G—G) 形成发夹结构，从而调整了端粒酶的位置，使逆转录能继续下去。当3’—OH 单链延伸到一定长度，3’—OH 端作180#回转，这时3’—OH单链又作为DNA 聚合酶的引物，再以DNA 中富含G、T链为模合成互补的富含C、A的DNA 片段，以填补在DNA 末端复制时,因RNA 引物被水解后留下的空隙。最后在新合成的DNA5 端切去12-16个核苷酸形成完整的DNA 末端结构。

9.简述细菌DNA的复制过程？

大肠杆菌染色体DNA的复制过程分为3个阶段：起始、延伸和终止。

复制体:在DNA合成的生长点即复制叉上，分布着各种 各样与复制有关的酶和蛋白质因子，它们构成的复合物称为复制体。

DNA复制的阶段表现在其复制全结构的变化上

一、大肠杆菌的起始步骤简单描述：P89

⑴预引发：①解旋解链，形成复制叉：拓扑异构酶和解链酶；单链DNA结合蛋白（SSB）；引发体组装。

⑵引发：在引发酶的催化下，以DNA链为模板，合成一段短的RNA引物。

二、复制的延伸

①在引物RNA合成基础上，进行DNA链的5′～3′方向合成，前导链连续地合成出一条长链。

②后随链的模板形成回环引进5′～3′方向的合成，形成冈崎片段。

③ 引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，随从链重新合成RNA引物，继续进行链的延长。

④去除RNA引物后，片段间形成了空隙，DNA聚合酶作用使各个片段靠近。在连接酶作用下，各片段连接成为一条长链。

三、复制的终止

复制叉向前推移，最后在终止区相遇并停止复制，复制体解体，最后前导链与随从链分别与各自的模板形成两个子代DNA分子，到此复制过程就完成了。

第五章DNA的损伤、修复和基因突变

1.什么是DNA的损伤？DNA结构的改变有哪两种类型？其危害有哪些？

概念:DNA损伤是指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变。分类:DNA结构发生的改变主要分为两种：① 单个碱基的改变——只影响DNA的序列而不影响整体构象；② 双螺旋结构的异常扭曲——对DNA复制或转录可产生生理性伤害。2.化学因素引起的DNA损伤主要有哪几种？写出要点。

①烷化剂对DNA的损伤 ◆有两类烷化剂：单功能烷化剂、双功能烷化剂。②碱基类似物对DNA的损伤 ◆常见的碱基类似物：5-溴尿嘧啶（5-BU）、2-氨基嘌呤（2-AP）◆在某些植物体的代谢过程中，能产生个别的毒性化合物，其中包括DNA损伤剂

3.什么是SOS应急反应？SOS反应由什么物质引起？其意义如何？

SOS反应是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求生存而出现的应急效应。

SOS反应包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制等。细胞癌变可能与SOS反应有关。

4.基因突变的概念是什么？简要写出基因突变的几种类型。什么是突变热点？

概念:基因突变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。遗传重组也导致可遗传的变异。

突变方式： 1、碱基置换 2、点突变（转换或颠换） 3、插入突变

4、移码突变：DNA序列中碱基增加或减少，使这一位置后的编码发生位移（密码子改变）的现象。

转换：一个嘌呤被另一个嘌呤所替代，或一个嘧啶被另一个嘧啶所替代。 例：ATA ATG CCC CCT颠换：一个嘌呤被一个嘧啶所替代，或一个嘧啶被另一个嘌呤所替代。例： ATA ATC CCT CCA

第六章 DNA的重组与转座1.简述DNA重组的概念与意义。

概念:DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，称为遗传重组，或基因重排。产物为重组体

意义:能迅速增加群体的遗传多样性;使有利突变与不利突变分开,通过优化组合积累有意义的遗传信息.

分类:根据对DNA序列和所需蛋白质因子的要求，可以把重组分为：同源重组、位点特异重组、转座重组和异常重组。2.DNA重组包括哪些过程？与DNA重组有关的酶主要有哪些？

一、DNA重组Holliday模型简要步骤：

（1）两条同源染色体DNA相互靠近并排列；

（2）两个同源DNA分子之一发生双链断裂；

（3）断裂后形成单链3’游离端，后者侵入到双链DNA内，寻找同源区域并配对结合，产生短的链置换区；（4）形成Holliday中间体；

（5）通过RuvA和RuvB引发分支迁移，产生异源双链DNA；

（6）通过RuvC形成拆分口，将四链DNA复合体按不同方向拆分，形成片段重组体和拼接重组体。

二、与DNA重组有关的酶：RecBCD核酸酶（外切核酸酶Ｖ）、RecA蛋白、Ruv蛋白（RuvA蛋白和RuvB蛋白）、RuvC蛋白、DNA聚合酶、DNA连接酶。

3.简述同源重组过程，什么是Holliday模型和分支迁移？什么是RecBCD蛋白？什么是Cro蛋白？它们有什么重要作用？

同源重组过程:由两条同源区的DNA分子，通过配对、链断裂和在连接而产生的片段之间交换的过程。

Holliday模型：同源重组分子模型

分支迁移：两条DNA分子之间形成的交叉点可以沿DNA移动。

RecBCD蛋白：RecB、RecC、RecD基因的产物；

作用：具有DNA解旋酶活性，具有外切双链和单链的活性，具有单链内切核酸酶的活性。

Cro蛋白：是cro基因编码的一种阻遏蛋白，是λ噬菌体侵入宿主细胞后进入裂解循环的关键调控蛋白。

作用：Cro蛋白抑制cI基因的表达以及从PL和PR起始的早期基因转录，当Cro蛋白占优势时噬菌体进入繁殖周期，并导致宿主细胞裂解。

4.特异位点重组有几种方式，简要写出过程。

存在：广泛存在于各类细胞中，发生在某个特定的（基因位点）短DNA序列内，有特别的酶和辅助因子对其识别和作用。

方式：结果决定于重组位点的位置和方向，有4种方式：

（1）重组位点位于不同的DNA分子上，重组发生单个位点交换

（2）重组位点在不同的DNA分子上发生双位点交换

（3）在同一条染色体DNA分子内，当重组位点以反方向存在时重组发生倒位

（4）当重组位点以相同方向存在同一条染色体DNA分子内，重组发生切除。

特点：基因重组是相互的，参与重组的两个DNA片段是双向互换的。DNA分子可以发生一次、两次或多次的片段交换事件。

5.简述转座子的概念，转座子如何分类？什么是插入序列？

（1）转座子：是在基因组中可以移动的一段DNA序列。

（2）原核生物转座子类型：插入序列；复合转座子。

（3）最简单的转座子成为插入序列，简称IS因子。IS因子属于一种较小的转座子，只含有满足自身转座所需要的因子。

6.转座子转座的特征有哪些方面？（P 129）

①转座子不以独立于染色体外的形式存在；

②能从基因组的一个位点转移到另一个位点；

③转座过程基本上不依赖与转座子（供体）和靶位点（受体）间的序列同源性；

④转座子可插入到一个结构基因或调节基因内引起基因表达的内容改变，如使基因失活

⑤转座不依赖recA；⑥转座后靶序列重复；

⑦转座子有插入选择性或区域性优先； ⑧转座有排他性；

⑨转座有极性效应； ⑩活化临近的沉默基因。

7.DNA转座引起了什么遗传学效应？

①以10-8~10-3频率转座引起插入突变；

②插入位置染色体DNA重排而出现新基因；

③影响插入位置邻近基因的表达使宿主表型改变；

④转座子插入染色体后引起两侧染色体畸变；

8.什么是逆转录转座子？逆转座子对基因组功能有哪些重要的影响？（P 135）

（1）逆转录转座子：指在转座过程中需要以RNA为中间体，经过逆转录过程再分散到基因组中的一类移动因子。

（2）影响:①对基因表达有影响；②介导基因重排；③在生物进化中有重要作用。

第七章 RNA的转录合成

1.名词解释：转录、模板链、追赶模型、启动子、上/下游、核心启动子、启动子清除

转录：在DNA指导下的RNA合成称为转录

模板链：DNA双链按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链

启动子：RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。含有RNA聚合酶特异性结合和转录起始所需要的保守序列位点，启动子本身不被转录。

核心启动子: －40 ～ ＋20 称为核心启动子，决定转录起始的位点。

追赶模型：依赖于rho因子的终止子的终止机制。

上下游(查不到)

启动子清除：聚合酶离开启动子使下一个聚合酶结合，叫启动子清除。

2.简述RNA转录的一般特点。

1.转录具有选择性编码区

2.RNA链的转录具有特定起始位点与终止位点，此转录区域称为转录单位。

3.催化转录反应的酶是RNA聚合酶

4.被转录的DNA双链中只有其中一条模板链（反义链)作为RNA合成的模板。

5.转录的起始由DNA分子上的启动子控制。

6.合成RNA的底物是4种5’-核糖核苷三磷酸：5’-ATP、5’-GTP、5’-CTP、5’-UTP。

7.新合成的RNA链总是以5’-3’方向进行延伸。

3.简述原核与真核生物基因转录的差异。

1.原核生物只有一种RNA聚合酶；而真核生物有3种以上的RNA聚合酶。

2.原核生物的初始转录产物大多数都是编码序列，与蛋白质的氨基酸序列成线性关系；而真核生物的初始产物含有内含子序列。

3.原核生物的转录产物直接行使翻译模板的功能；而真核生物的转录产物须历经剪接、修饰的转录后加工成熟过程。

4.原核生物的转录产物mRNA为多顺反子，大多数真核生物的mRNA是单顺反子结构。

原核生物的RNA转录与蛋白质翻译相互偶联，可同时进行。

4.细菌RNＡ聚合酶的组成、结构、催化特点如何？

概念：RNA聚合酶是在DNA模板的指导下，以4种NTP为底物，催化合成新生RNA链的酶.。

原核生物的 RNA聚合酶 :

亚 基 分 子 量 功 能；

a 36512 酶的装配；

b 150618 与UP和活化因子结合；

b¢ 155613 催化中心；

s 70263 辨认起始点；

ω 10000 与酶的复合体组装有关；

核生物的RNA聚合酶含有5种类型的亚基。其中s亚基为起始亚基，控制着起始聚合聚的活性。

举例：大肠杆菌(E.coli)的RNA聚合酶是由5种亚基α、β、β´、 ω和σ 组成的六聚体蛋白质，分子量为480kD。其中，α2ββ´合称为核心酶，在试管内能催化NTP聚合生成RNA。

σ亚基（起始亚基）加上核心酶(a2s¢bbω)称为全酶。

5.真核生物的RNA聚合酶是如何分类的？根据其结构与功能分为哪三类亚基？

RNA聚合酶Ⅰ .RNA聚合酶Ⅱ RNA聚合酶Ⅲ

6.真核生物有几种转录的启动子？Ⅰ型启动子控制哪种RNA前体基因的转录？

真核生物的三种RNA聚合酶，每一种都有自己的启动子类型，具体为：

1.RNA聚合酶Ⅰ的启动子；即 rRNA 基因的启动子，称Ⅰ类启动子。

2..RNA聚合酶Ⅱ的启动子；即 mRNA 基因的启动子，称Ⅱ类启动子。

3..RNA聚合酶Ⅲ的启动子；即 tRNA 基因的启动子，称Ⅲ类启动子。

Ⅰ类启动子分两部分：P159

－40 ～ ＋20 称为核心启动子，决定转录起始的位点；

－156～－107 称为上游控制元件，影响转录的频率。

7.什么是终止子和终止因子？不依赖rho（ρ）的终止子又称为什么？有何特点？

终止子：是基因DNA分子中决定转录产3/-OH端、酶分子停止聚合，释放出已合成RNA分子的位点。

终止因子：协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）则称为终止因子。（百度）

不依赖rho(ρ)的终止子，又称为强终止子。特点：无需特异的蛋白质就能转录。

8.比较原核基因的转录、真核基因转录有何特点？

真核生物的基因转录类似于E.coli等原核生物，但也存在着以下几点差异。

1）原核算生物只有一种RNA聚合酶参与所有类型的基因转录，而真核生物有3种以上的RNA聚合酶负责不同类型的基因转录，在细胞核内的定位也不相同。

2）转录产物差异很大。原核生物初始转录产物大多数都是编码序列，与蛋白质氨基酸序列基本上呈线性关系，而真核生物的初始产物有内含子序列，成熟的mRNA只占初始转录产物的一小部分。

3）真核生物转录产物会历经剪接、修饰等转录后加工成熟过程，而原核生物的初始转录产物较少经过成熟就直接作为成熟的mRNA行使翻译模板的功能，其他各类RNA则以前体方式合成，然后加工为成熟的rRNA、tRNA等。

4）原核生物转录产物mRNA为多顺反子，转录产物可直接作为蛋白质合成的模板，在转录合成mRNA的同时蛋白质翻译也在进行，即转录与翻译相互偶联。大多数真核生物的mRNA是单顺反子结构，通常一个真核生物的mRNA分子只编码一个蛋白质分子的亚基或只编码由单肽链构成的蛋白质分子。

9.下列英文缩写代表什么含义：PIC、TF、PSE、DSE、GTF、TBP

PIC：前起始复合物 TF：转录因子

PSE：近端序列元件 DSE：远端序列元件

GTF：通用转录因子 TBP：TATA结合蛋白（百度）

10 原核生物RNA转录历程

历程: ①识别模板与结合; ②转录起始; ③RNA链延伸; ④ 转录的终止

一、原核生物转录的起始:

（一）转录起始需解决两个问题：

1. RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。

2. DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。

（二） 转录起始过程P150

1. s因子辨认转录起始点（-35区的TTGACA序列）

2. RNA聚合酶全酶(a2s¢bbω)与模板－35序列结合，形成闭合的二元闭合启动子复合物。

3. RNA聚合酶向－10区转移，并与之牢固结合。

4. －10区DNA双链解开12～17bp，形成开放的二

5. 在RNA聚合酶¢b亚基催化下形成第一个磷酸二酯键，形成三元复合物（模板－酶－RNA）。元启动子复合物（模板－酶）。

5¢-pppG -OH + NTP ® 5¢-pppGpN - OH 3¢ + ppi

6. 当三元复合物中RNA长6～9个核苷酸时，s因子从全酶解离下来，进入延长阶段。

（三）转录起始复合物: RNApol a2s¢bbω - DNA - pppGpN- OH 3¢

（四） RNA聚合酶有两个核苷酸结合位点：

一个是起始核苷酸位点；一个是延长核苷酸位点。

一般只有嘌呤核苷酸填充了起始位点，才能形成第一个磷酸二酯键。

二、原核生物转录的延长

1. s亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；

2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。

(NMP) n + NTP ®¾ (NMP) n+1 + PPi

3. 碱基配对原则：A-U，T-A，G-C

4. 延长中的转录复合物也叫转录空泡。随着RNA聚合酶前移，转录产物RNA不断移出转录空泡，已转录完毕的DNA双链又重新复合而不再打开。

5. 原核生物的转录和翻译偶联进行。

三、原核生物转录的终止和新生RNA链的释放

释放：指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。

终止子：提供转录终止信号的序列称为终止子。终止信号存在于RNA聚合酶已经转录过的序列之中。

原核生物终止子分为两类：

一类是不依赖于ρ因子的转录终止（内在终止子）；一类是依赖ρ因子的转录终止；

两类终止子有共同的序列特征：在转录终止点之前有一段间断的回文结构。

两类终止子碱基组成的不同点：

不依赖ρ因子 回文结构富含G-C 下游富含A-T

依赖ρ因子 G-C含量较少 下游无特征

第八章RNA转录的剪接与加工

1.真核生物基因为什么要进行RNA转录后的加工？有何意义？

原因：真核生物基因的初始转录产物被非编码序列或区段分隔开，是不连续的基因产物。mRNA前体分子必须通过剪接才能产生成熟的mRNA分子。然而绝大数原核生物的mRNA却不需加工，仍为初级转录本的形式。

（课本）加工过程：真核生物细胞内转录的RNA原初转录物要经过一系列的变化，具体包括：A 5’ 端形成帽子；B 3‘ 端形成一段多聚腺苷酸；C切去内含子和连接外显子（剪接）；D反式剪接；E部分核苷酸修饰；F RNA编辑；G RNA的再编码；H RNA链的断裂。

PPT中概括为：RNA的加工和成熟包括三个方面：

① RNA的一般加工过程；②RNA的剪接作用；③RNA的编辑作用

2 RNase P的功能是什么？该酶有何特征？

RNaseP：是一种内切核酸酶。特征：RNaseP是一种不寻常的酶。它由蛋白质和RNA二者组成，分子中RNA有375个碱基长(约130KD)，具有催化活性；而蛋白质组分要小得多，大约只有20KD。

功能：负责切割所有tRNA分子的5’端。

3下列英文缩写代表什么含义：hnRNA、D-RNA、snoRNA、snRNA、snRNPs、siRNA

hnRNA 核不均一RNA snoRNA 小核仁ＲＮＡ snRNA 核小RNA、

snRNPs 核内小核糖蛋白 siRNA 小干扰RNA

4解释下列名词概念：剪接因子、剪接体

剪接体：由核小RNA(snRNA)和蛋白质因子(约100多种)动态组成、识别RNA前体的剪接位点并催化剪接反应的核糖核蛋白复合体。

剪接因子：参与剪接的除少数其他蛋白外，大多数蛋白质是snRNP，统称为剪接因子。

5什么是RNA的编辑？RNA的编辑有什么重要的生物学意义？

概念：RNA编辑(RNA editing)是指修饰或轻微改变mRNA的核苷酸顺序，使它们与对应的模板DNA的顺序有所不同的过程。mRNA的这种编辑作用广泛存在于原生动物及植物细胞的线粒体。发展：近年发现某些mRNA前体的核苷酸序列需加以改编，才能变成正确的有翻译活性的模板。

RNA编辑的生物学意义：A改变和补充遗传信息； B调控翻译；如Apo-B基因在肠道的表达，增加基因产物的多样性。C使基因产物获得新的结构和功能有利于进化：按照基因信息传递的理论， 这种mRNA的编辑作用无疑是对传统分子生物学原理的挑战。

RNA编辑的四种类型

(1)简单编辑：单碱基的转变；

(2) 插入编辑：插入单个核苷酸；

(3) 泛编辑：插入或丢失多个尿嘧啶核苷酸；

(4)多聚腺嘌呤编辑：在转录产物末端加 A。

第九章 遗传密码与蛋白质的生物合成

1 遗传密码的基本特性：

A方向性: 每个密码子的三个核苷酸是5‘→3’方向阅读，不能倒读。

B连续性：两个密码子之间没有任何核苷酸加以分隔，即密码是无标点的。

C简并性:18种氨基酸均有2个或多个密码子，密码子中有一个核苷酸可以是不同的，这称为密码子的简并性。如：UCU UCC UCA UCG都代表Ser。

D通用性: 从最简单的病毒，原核生物，直至人类，都使用同一套遗传密码。

E变偶性：密码子与反密码子配对辨认时，有时不完全遵照碱基互补规律，尤其是密码子的第三位碱基对反密码子的第一位碱基，即使不严格互补也能辨认配对，这种现象称为变偶（摆动）。如：U与A、G；G与U、C；I与U、A和C。

2.解释下列名词概念：核糖体循环、SD序列、分泌蛋白、信号肽

（1）核糖体循环：指在细胞内构成核糖体的大小两种亚单位（沉淀系数为50S或60S的大亚单位和30S或40S的小亚单位）与蛋白活体合成开始会合（70S或80S粒子形成），合成后又分离的这一反复循环而言（参见核糖体）。

（2）SD序列：细菌的mRNA通常含有一段富有嘌呤碱基的序列，称作SD序列，位于起始AUG序列上游10个碱基左右的区域，能与细菌16s核糖体RNA3’端反SD序列7个嘧啶碱基进行互补识别。

（3）分泌蛋白：穿过合成所在的细胞到其它组织细胞去的蛋白质，可统称为分泌性蛋白质。

（4）信号肽：分泌性蛋白质的合成过程与其它蛋白质基本一致，但其mRNA上往往要为一段疏水氨基酸较多的肽编码。这段肽称为信号肽（signal peptide）。

3.下列英文缩写代表什么含义：IF、eIF、EF-Tu、RF、eRF、UTR、SRP

（1）IF：起始因子

（2）eIF：细菌中的起始因子

（3）EF-Tu：延伸因子

（4）RF：终止释放因子

（5）eRF：释放因子

（6）UTR：非翻译区，是mRNA分子两端的非编码片段。

（7）SRP：信号识别蛋白

4.真核生物蛋白质合成起始与原核生物有哪些区别?

答：真核生物蛋白质合成起始与原核生物有几点区别：1、真核生物蛋白质合成起始于甲硫氨酸，而不是甲酰—甲硫氨酸，起始tRNA携带非甲酰化的甲硫氨酸tRNAiMet；2、真核生物mRNA无SD序列，不以SD序列特征来显示核糖体应该在什么位置翻译。真核生物mRNA的5，端结构对起始有重要的作用。绝大多数真核生物mRNA的起始密码子都为AUG，5，端第一个AUG非起始密码子的现象占5%—10%。

5蛋白质翻译后的加工修饰包括哪些内容?

蛋白质合成之后，还需要经过加工修饰和折叠才具有生命活性，并通过分泌过程被运送到功能部位。

翻译后加工内容包括：

1.切去肽链合成的起始氨基酸或随后几个氨基酸残基；

2.切除在分泌蛋白或膜蛋白N端的信号肽；

3.氨基酸的共价修饰和形成二硫键，包括N端氨基酸的豆蔻酰化、蛋白质的乙酰化、磷酸化、硫酸化和泛素化；

4.蛋白质的糖基化

5.蛋白质的分选和运输；

6.多聚蛋白的选择性裂解等。

6以大肠杆菌为例,简述蛋白质的合成过程。（可能论述）

概述：以mRNA为模板，氨基酸经活化获得的氨酰tRNA为原料，GTP、ATP供能，在核糖体中完成。

1. 蛋白质生物合成的起始

第一，氨酰--- tRNA的生成P230 ；（过程中需要：氨基酰tRNA合成酶）

氨基酰tRNA合成酶的专一性：每个氨酰-tRNA 合成酶可识别一个特定氨基酸和与此氨基酸对应的tRNA特定部位。

1个氨基酰tRNA合成酶：活化A.A---活化“-COOH”；消耗2个ATP

只有一种甲硫氨酰tRNA合成酶参与tRNAMet tRNAiMet

每个氨酰-tRNA 合成酶在分子大小、亚基组成上都有差异，但他们也有共同特征。P231

第二， mRNA分子与核糖体的识别与结合

原核生物存在SD序列(shine-Dalgarno序列)，其特征为：

v 1.位于起始密码上游10个核苷酸左右。

v 2.序列富含嘌呤(如AGGA /GAGG）的一段序列。

v 3.能和原核生物16s rRNA相应的富含嘧啶序列互补。

v 4.在IF3、IF1促进下和30S亚基结合。

v 原核生物的起始蛋白质因子

2.蛋白质生物合成的延伸（进位、转肽、移位）

1. 进位：核糖体A位上mRNA密码子所规定的氨酰-tRNA进入核糖体A位上称为进位。参与因子：延长因子EF---Tu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA

2. 转肽

酶

v 转肽酶（大亚基）催化形成肽键

肽键

v P：f-met-（肽酰）的α-COO- +

A：氨基酰的α-NH4+ 形成肽键

位置

A：反应在此位上进行（给位上的f-met退至受位）

生成的二肽在受位上。

P：无负载tRNA

3.移位：在A位的二肽链连同mRNA从A位进入P位

酶

转位酶----EFG；有GTP酶活性

协助mRNA前移,游离tRNA释放

位置

P位：肽-tRNA-mRNA

A位：空留,下一个AA进入

方向

mRNA： 从5’ 3’ 移动

1个带有肽链的tRNA：从A位 P位

肽链合成： 从N端 C端延长

第十章 原核生物基因的表达调控

1.结构基因：操纵子中被调控的编码蛋白质的基因称为结构基因

2.操纵子：是原核生物在分子水平上调控基因表达的单位，操纵子由调节基因、启动子、操纵基因和结构基因等功能序列构成。

3.管家基因:表达很少受环境因素影响。

4.可调节基因：受环境因素的诱导或阻遏表达蛋白质的基因。

5.反式作用因子：指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。有时也称转录因子。

6.顺式作用元件：是指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子或一段DNA序列上的基因，这种DNA序列通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中

7.反义RNA：能与特定mRNA互补结合的RNA片段，由反义基因转录而来。

8.以乳糖操纵子为例简述原核基因表达调控的基本过程。（可能论述）

乳糖操纵子结构：含有Z、Y及A三个结构基因，分别编码β- 半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶，在结构基因前方还有一个操纵序列 O，一个启动序列 P ，及一个调节基因 I 。I 基因可编码阻遏蛋白，后者与O序列结合。在 P 序列上游还有一个分解物基因激活蛋白（CAP）结合位点。

工作原理：乳糖操纵子受到阻遏蛋白和 CAP 的双重调节。

（1）阻遏蛋白的负性调节：当无乳糖存在时，阻遏蛋白可与操纵序列结合，抑制 RNA 聚合酶与启动序列结合，抑制转录启动；当有乳糖存在时，乳糖经原先存在于细胞中的少数β- 半乳糖苷酶催化，转变为半乳糖。后者与阻遏蛋白结合，使其变构失活，并与操纵序列解离，此时 RNA 聚合酶可启动基因的转录。

（2）CAP的正性调节：当无葡萄糖（G）及cAMP浓度较高时，cAMP与CAP结合，这时CAP 结合在启动序列附近的CAP位点，可刺激 RNA 转录活性；当有G存在及cAMP浓度低时， cAMP与CAP结合受阻，则乳糖操纵子表达下降。【CAP：是大肠杆菌分解代谢物基因活化蛋白，这种蛋白可将葡萄糖饥饿信号传递给许多操纵子，使细菌在缺乏葡萄糖时可以利用其他碳源。】

（3）协调调节：Lac 阻遏蛋白负性调节与 CAP 正性调节两种机制协调合作。当阻遏蛋白封闭转录时， CAP 对该系统不能发挥作用；但是如果没有 CAP 存在来加强转录活性，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。9.简述色氨酸操纵子的阻遏系统和弱化系统。

9.简述色氨酸操纵子的阻遏系统和弱化系统

阻遏系统:色氨酸操纵子中的操纵基因和衰减子可以起双重负调节作用。衰减子可能比操纵基因更灵敏， 只要色氨酸一增多，即使不足以诱导阻遏蛋白结合操纵基因，就足可以使大量的mRNA提前终止。反之，当色氨酸减少时，即使失去了诱导阻遏蛋白的阻遏作用，但只要还可以维持前导肽的合成，仍继续阻止转录。这样可以保证细菌对色氨酸的充分利用。防止堆积。

弱化系统:

A.前导序列L含有四段特殊序列，序列1前有一段前导肽，其10-11位是连续的色氨酸

B.序列2-3或3-4可形成茎环结构，3-4之间的茎环结构是一个转录终止子结构（衰减子）

C.Trp缺乏时，核糖体的翻译停滞在11-12位色氨酸密码处，序列2-3形成茎环结构，3-4就不能形成终止子，结构基因转录继续进行，反之停止

10.反义RNA有三种作用方式：

mRNA 5ˊ端非翻译区包括SD序列相结合，直接抑制翻译。

与mRNA 5ˊ端编码区起始密码子AUG结合，抑制mRNA翻译起始。

与mRNA的非编码区互补结合，使mRNA构象改变，影响其与核糖体结合，间接抑制了mRNA的翻译。