第一章染色体与DNA
1.原核生物的DNA的主要特征：一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因，只有少数的基因是以多拷贝形式存在的；整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。
2.真核生物染色体所具有的特征：分子结构稳定；能够自我复制，使亲代之间保持连续性；能够知道蛋白质的合成，从而控制整个生命活动过程；能够产生可遗传的变异。
3.染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，与DNA组成核小体。其中组蛋白又分为：H1、H2、H2B、H3及H4。
4.组蛋白的特性：①进化上的极端保守性：不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的②无组织特异性③肽链上的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④组蛋白的修饰作用：包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素华及ADP核糖基化（修饰作用只发生在细胞周期的特定时间和组蛋白的特定位点上）⑤富含赖氨酸的组蛋白H5。
5.非组蛋白包括酶类，与细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、核孔复合蛋白以及肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原基蛋白等。
①HMG蛋白：其特点在于能与DNA结合，也能与H1作用，但都容易用低盐溶液抽提，说明他们与DNA的结合并不牢靠。
②DNA结合蛋白：相对分子质量较低的蛋白质，约占非组蛋白的20%，可能是一些与DNA的复制或者转录相关的酶或调节物质。
③A24非组蛋白：其有两个N端，呈酸性，含有较多的谷氨酸和天冬氨酸，总含量大约是H2A的1%，位于核小体内。
6.C值（C value）：一种生物单倍体基因组DNA的总量。
C值反常现象：某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖类中C值的变化也很大，可相差100倍。
7.真核细胞的DNA序列大概可分为三类（根据对DNA的动力学）：
①不重复序列：这些序列一般只有一个或几个拷贝，它占DNA总量的40%—80%。注：单拷贝基因通过基因扩增仍可合成大量蛋白质。
②中度重复序列：序列的重复次数为10-10000，约占总DNA的10%—40%。
③高度重复序列（卫星序列）：只在真核生物中发现，这类DNA是高度浓缩的，是异染色质的组成部分。
8.真核生物基因组的结构特点总结：①基因组庞大，一般大于原核生物的基因组
②存在大量的重复序列③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的最主要区别④转录产物为单顺反子⑤存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子、沉默子等⑥存在大量的DNA多态性。DNA多态性指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异⑦真核基因是断裂基因，有内含子结构⑧具有端粒结构。端粒是真核生物线性基因组DNA末端的一段特殊结构，它是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体。
9.染色体形成过程中长度与宽度的变化：
过程成分名称宽度增加长度压缩
第一级DNA+组蛋白核小体5倍7倍
第二级核小体螺线管3倍6倍
第三级螺线管超螺旋13倍40倍
第四级超螺旋染色体 2.5-5倍5倍
合计500-1000倍8400倍（8000-10000）10.原核生物基因组的特点：①结构简练，绝大部分用来编码蛋白质，只有非常小的一部分不转录②存在转录单元③有重复基因。
11.DNA的一级结构：指4种脱氧核苷酸的链接及其排列顺序。
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。其特点：①DNA分子由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排在内侧。DNA的二级结构分为两大类：一类是右手螺旋，如A-DNA和B-DNA，DNA通常是以右手螺旋形式存在的；另一类是左手螺旋，即Z-DNA。
12.B-NDA的结构：它即规则又稳定，是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手螺旋结构。多核苷酸的方向由核苷酸见的磷酸二酯键的走向决定，一条从5’→3’，另一条是从3’→5’。链间有螺旋形的凹槽，其中一个较浅，叫小沟；一个较深称为大沟。顺着螺旋轴心从上向下看，可见碱基平面与纵轴垂直，且螺旋的轴心穿过氢键的中心。相邻碱基对平面之间的距离为0.34nm,脱氧核糖环平面与纵轴大致平行，双螺旋直径为2.0nm。
A-DNA的结构：碱基对倾斜大，并偏向双螺旋的边缘，因此具有一个深窄的大沟和宽浅的小沟。
Z-DNA的结构：螺旋细长，每圈螺旋含有12对碱基，大沟平坦，小沟深而窄，核苷酸构想顺反相间，螺旋骨架呈Z字型。
13.增色效应：在DNA变性解链过程中，由于碱基之中的共轭双键被暴露出来，使DNA在260nm处的吸光值增加，称为增色效应。
减色效应：变性DNA复性形成双螺旋结构后，其260nm紫外吸收会降低，这种现象叫减色效应。
14.Tm值：吸光度增加到最大值一半时的温度成为DNA的解链温度或熔点，用Tm 表示。影响Tm值的主要因素：①DNA中的G+C的含量。常用如下公式：Tm=69.3+0.41(G+C)%来计算DNA的Tm值，小于25mer的寡核苷酸的Tm值计算公式为：Tm=4(G+C)+2(A+T)②溶液中的离子强度。在高离子强度下，负电荷可以被阳离子中和，双螺旋的结构较稳定保持;在低离子强度下，未被中和的负电荷将会降低双螺旋的稳定性。③DNA的均一性。均质DNA解链温度范围小，而异质DNA 的解链温度范围宽，所以Tm值也是衡量DNA样品均一性的标准。
15.DNA的高级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的更复杂的特定空间结构，包括超螺旋、线性双链中的纽结、多重螺旋等。超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋（右手螺旋）与负超螺旋（左手螺旋）两大类，负超螺旋是细胞内常见的DNA高级结构形式，正超螺旋是过度缠绕的双螺旋，他们在不同类型的拓扑异构酶作用下或在特殊情况下可以相互转变。在电场作用下，相同分子质量的超螺旋DNA比线性DNA迁移率大，线性DNA又比开环的DNA 迁移率大，以此可以判断质粒结构是否被破坏。DNA分子的这种变化可以用一个数学公式来表示：L=T+W，其中L为连接数，是指环形DNA分子两条链间交叉的次数，T为双螺旋的盘绕数，W为超螺旋数。
16.复制子：生物体内能独立进行复制的单位，从复制起点到终止点的区域为一个复制子。
复制叉：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以这个复制起始点呈现叉子的形式。
复制终止点：复制中控制复制终止的位点。
17.DNA链的复制过程：DNA改变双螺旋构想，解链酶解开双链，在单链DNA结合蛋白（SSB）和DNA聚合酶Ⅲ的共同作用下合成先导链，方向与复制叉推进动的方向一致。在后随链上，当复制叉进一步打开时，RNA引物才能与DNA单链结合；后随链合成时，产生冈崎片段；复制叉继续前进，引物酶合成新的RNA引物，与DNA单链相结合准备引发合成新的冈崎片段。
18.DNA的复制方向：①单向复制:从一个复制起点开始，只有一个复制叉在移动
②双向复制：复制起始点只有一个，但向两侧分别形成复制叉，向相反方向移动。此复制方式最为普通③相向复制：从两个起始点分别起始两条链的复制，此模式虽有两个复制叉的生长端，但在每个复制叉中只有一条链作为模板合成DNA，复制方式较为特殊。
19.DNA合成的半不连续性：前导链是持续合成的，而后导链则是以不连续方式合成的。
20.DNA复制的几种方式：①线性DNA双链的复制：复制叉生长方式有单一起点的单向及双向和多个起始点的双向几种，DNA双向复制时复制叉处呈“眼”形，在DNA末端形成发夹结构②环状DNA双链的复制：可分为θ型、滚环型和D环型。
21.①DNA解链酶：能通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。
②单链结合蛋白（SSB蛋白）：作用是保持单链的存在，并没有解链的功能。
③DNA拓扑异构酶：能够消除解链造成的正超螺旋的堆积，消除阻碍解链继续进行的这种压力，使复制得以延伸。
22.原核生物DNA复制的特点：①DNA双螺旋的解旋：在拓扑异构酶Ⅰ的作用下解开负超螺旋，并与解链酶共同作用，在复制起始点处解开双链，SSB蛋白稳定解开的单链，以保证局部结构不会恢复为双链结构②DNA复制的引发：后随链的引发过程往往由引发体来完成，引发体由6种蛋白质n、n’、n”、Dna B、C 和I共同组成③复制的延伸：前导链和后随链的合成同时进行，前导链持续合成，合成方向与复制叉一致。后随链的合成分段进行，形成中间产物冈崎片段，再通过共价键接成一条连续完整的新DNA链，其中包括4个步骤④复制的终止：当复制叉前移，遇到约22个碱基的重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus复合物能使DnaB不再将DNA解链，阻挡复制叉的继续前移，等到相反方向的复制叉到达后停止复制，在DNA拓扑异构酶Ⅳ的作用下使复制叉解体，释放子链DNA。
23.DNA聚合酶：大肠杆菌中存在DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ。
DNA聚合酶Ⅰ：用以除去冈崎片段5’端RNA引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将片段连接起来。
DNA聚合酶Ⅱ：具有5’—3’方向聚合酶活性，但酶活性较低，主要作用是修复DNA。
DNA聚合酶Ⅲ：包含7种不同的亚单位和9个亚基。既有5’—3’方向聚合酶活性，也有3’—5’核酸外切酶活性。
DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ：分别由dimB和umnD’2C基因编码，主要在SOS修复过程中发挥功能。
24、真核生物DNA复制的特点：与原核生物DNA复制存在着很多不同，真核生物每条染色体上可以有多处复制起始点，而原核生物只有一个起始点；真核生物在全部完成复制之前，各个起点上的DNA复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始点上可以连续开始新的DNA复制，表现为虽有一个复制单元，但可以有多个复制叉。
25、真核细胞DNA的复制调控：①细胞生活周期水平调控：决定细胞停留在G1期还是进入S期②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③复制子水平调控：决定复制的起始与否。真核生物生活周期可分为4个时期：G1、S、G2和M期。G1期是复制预备期，S期是复制期，G2期是有丝分裂准备期，M期是有丝分裂期。
26.真核生物DNA聚合酶的特性比较
性质 DNA
聚合酶α DNA
聚合酶β
DNA
聚合酶γ
DNA
聚合酶δ
DNA
聚合酶ε
亚基数 4 1 2 2—3 ≥1 在细胞
内分布
核内核内线粒体核内核内
功能DNA引物
合成损伤修复线粒体DNA复
制
负责DNA复制
酶
复制修复
3’—5’
外切
无无有有有
5’—3’
外切
无无无无无
27.DNA的修复:①错配修复：保存母链，修正子链②切除修复：包括碱基切除修复和核苷酸切除修复③重组修复④DNA的直接修复⑤SOS反应：包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等。
28.转座子（Tn）:存在于染色体DNA上可自我复制和位移的基本单位。
转座子分为两大类：①插入序列（IS）：最简单的转座子，不含有任何宿主基因②复合型转座子：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。
转座作用的遗传学效应：①引起插入突变②产生新的基因③产生的染色体畸变。
29.单核苷酸多态性（SNP）:指基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变引起的多态性。根据SNP在基因组中的分布位置可分为基因编码区SNP（cSNP）、基因调控区SNP(pSNP)和基因间随机非编码区SNP（rSNP）等三类。
第二章生物信息的传递（上）
1.基因表达过程包括转录和翻译两个阶段，转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链过程，是基因表达的核心步骤；翻译是指以新的mRNA为模板，把核苷酸三联体密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程，是基因表达的目的。
2.RNA的结构特点：①含有核糖和嘧啶，通常是单链线性分子②自身折叠形成局部双螺旋③可折叠形成复杂的三级结构。
RNA的功能：①作为细胞内蛋白质生物合成的主要参与者②部分RNA可以作为核酶在细胞中催化一些化学反应，主要作用于初始转录产物的剪接加工③参与基因表达的调控，与生物的生长发育密切相关④在某些病毒中是遗传物质。
3.RNA转录的过程：RNA是按5’—3’方向合成的，以DNA双链中的反义链（模板链）为模板，在RNA聚合酶催化下，以四种三磷酸核苷（NTPs）为原料，根据碱基配对原则，各核苷酸间通过形成磷酸二酯键相连，不需要引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链相同的序列。转录的基本过程包括模板识别、转录开始、通过启动子及转录的延伸和终止。
模板识别：DNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合。
转录起始：①RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物②伴随着DNA封闭性复合物转变为开放复合物，聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开③开放复合物与最初的两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后转变成RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元复合物。聚合酶全酶的作用是启动子的选择和转录的起始，在真核生物转录过程中至少需要7种辅助因子（转录因子）参与。
转录延伸：底物NTP不断地被添加到新生RNA链的3’-OH端，随着RNA聚合酶的移动，DNA双螺旋持续解开，暴露出新的单链DNA模板，新生的RNA链的3’末端不断延伸，在解链区形成RNA-DNA杂合物，而在解链区的后面，DNA模板链与其原先配对的非模板链重新结合为双螺旋，RNA链逐步被释放。
转录终止：当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复为双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板链上释放出来。
4.抗转录终止主要的两种方式：①破坏终止位点RNA的茎-环结构②依赖于蛋白质因子的转录抗终止。
5.原核生物RNA聚合酶：大肠杆菌RNA聚合酶首先由2个α亚基、一个β亚基、一个β’亚基和一个ω亚基组成核心酶，加上一个σ亚基后则成为聚合酶全酶。α因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，是酶的别构效应物，使酶专一性识别模板上的启动子。
6.真核生物RNA聚合酶：
酶细胞内定位转录产物相对活性对α-鹅膏蕈碱的敏感程度
RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA 50%—70% 不敏感
RNA聚合酶Ⅱ核质hnRNA 20%—40% 敏感
RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA 约10% 存在物种特异性
7.转录单位：一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
8.细菌中常见的两种启动子突变：下降突变和上升突变。
9.增强子（强化子）：能强化转录起始的序列。
增强子的特点：①远距离效应②无方向性③顺式调节：只调节位于同一染色体上的靶基因④无物种和基因的特异性⑤具有组织特异性⑥有相位性，其作用与DNA的构想有关⑦有的增强子可以对外部信号产生反应。
10.TATA区和上游启动子元件（TATA区上游的保守序列）的作用有所不同，前者是使转录精确的起始。GAAT区和GC区主要控制转录起始的频率，基本上不参与起始位点的确定。注：基因转录实际上是RNA聚合酶、转录调控因子和启动子区各种调控元件相互作用的结果。
11.RNA转录的抑制剂主要分为两大类：DNA模板功能抑制剂（放线菌素D）和RNA 聚合酶抑制剂（利福霉素、利迪链霉素、放射线素D和α-鹅膏蕈碱等）。
12.原核生物与真核生物转录产物的比较：①只有一种RNA聚合酶参与所有类型的原核生物基因转录，而真核生物有3种以上的RNA聚合酶来负责不同类型的基因转录，合成不同类型的、在细胞核内有不同定位的RNA②转录产物有差别。原核生物的初级产物多为编码序列，而真核生物的初级产物很大，含有内含子序列，成熟的mRNA只占初级产物的一小部分③原核生物的初级产物几乎不需要剪接加工，就可直接作为成熟的mRNA进一步行驶翻译模板的功能；真核生物转录产物需要经过剪接、修饰后加工成熟过程才能成为成熟的mRNA④在原核生物细胞中，
转录和翻译不仅发生在用一个细胞内，而且这两个过程是几乎同时进行的，蛋白质的合成往往在mRNA刚开始转录时就被引发了。真核生物mRNA的合成和蛋白质的合成则发生在不同的空间和时间范畴内。
13.原核生物常以AUG（有时GUG,甚至UUG）作为起始密码子，而真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。
原核生物mRNA的特征：①原核生物mRNA的半衰期短②许多原核生物mRNA可能以多顺反子的形式存在③原核生物mRNA的5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的polyA结构。
真核生物mRNA的特征：①真核生物mRNA的5’端存在帽子结构②绝大多数真核生物mRNA具有polyA尾巴。
14.内含子的特点：①长度和序列没有共同性②位于反密码子的下游③内含子和外显子间的边界没有保守序列。
15.真核生物tRNA的加工主要包括3个需要酶催化的过程：①内含子剪接：tRNA 核酸内切酶切割前体分子中的内含子，RNA连接酶将外显子部分接连在一起②3’端添加CAA：真核生物所有tRNA前体的3’端缺乏-CCA-OH结构，在蛋白质翻译过程中没有活性，故需在tRNA核苷酸转移酶的催化下在其3’端添加CCA③核苷酸修饰。
哺乳动物细胞内rRNA前体的剪切过程：①在5’端切除非编码的序列，生成41S中间产物②41S RNA再被切割为两段，一段为32S，含有28SrRNA和5.8S rRNA,另一段为20S，含有18S rRNA③32S RNA进一步被剪切成28S rRNA和5.8S rRNA
④20S RNA被剪切生成18S rRNA
16.真核生物mRNA的剪接（不包括tRNA的加工过程）主要有3种：pre-mRNA剪接、Ⅰ类和Ⅱ类自剪接内含子。
RNA的剪接是由两步转酯反应完成的：第一步是转酯反应是由位于分支位点的保守腺苷酸的2’-OH引发的;第二步转酯反应中，5’外显子作为亲核基团，攻击3’剪接位点的磷酰基团，导致两个结果：一是把5’和3’外显子连接起来，二是把内含子作为离去基团释放出去。注：在这两步转酯反应中，没有增加新的化学键，只是断开了两个磷酸二酯键，同时形成了两个新的磷酸二酯键。17.核小RNA（snRNA）在剪接中的功能：①识别5’剪接位点和分支点②按需要把这两个位点集结在一起③催化或协助催化RNA的剪接和连接方式。
18.介导RNA编辑的两种机制：位点性脱氨基作用和引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除。
RNA编辑的生物学意义：①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编辑得以恢复②调控翻译：通过编辑可以构建或去除起始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：能使基因产物获得新的结构和功能，有利于生物的进化。
19.核酶：一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性地剪切底物RNA分子，从而阻断基因的表达。核酶主要分为两种：剪切型核酶和剪接型核酶。
剪切型核酶：只剪不接，能够催化自身RNA或不同的RNA分子，切下特异的核苷酸序列。反应形成新的磷酸二酯键
剪接型核酶：既能切割RNA分子，也能通过转酯反应形成新的磷酸二酯键，连接切割后的RNA分子。
20.获得性遗传：指有机体在生长发育过程中由于环境的影响而不是基因突变所
形成的新的遗传性状。
第三章生物信息的传递（下）
1.蛋白质的生物合成过程：①翻译的起始：核糖体与mRNA结合并与氨基酰-tRNA 生成起始复合物②肽链的延伸：核糖体沿mRNA5’端向3’移动，开始了从N端到C端的多肽合成③肽链的终止及释放：核糖体从mRNA上解离，准备新一轮的合成反应。
2.三联体密码（密码子）：mRNA上能够翻译成蛋白质多肽上的一个氨基酸的3个核苷酸。翻译时从起始密码子AUG开始，沿着mRNA5’-3’端的方向连续阅读密码子，直至终止密码子为止，生成一条具有特定序列的多肽链。新生的多肽链中氨基酸的组成和排列顺序取决于其DNA的碱基组成及其顺序。
3.遗传密码的性质：①密码子的连续性②密码子的简并性：UAA、UGA和UAG为终止密码子，能够被终止因子或释放因子识别，终止肽链的合成，3种密码子的使用频率是不同的③密码子的通用性和特殊性④密码子与反密码子的相互作用：在蛋白质合成过程中，tRNA的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与mRNA上的密码子相互作用的。“摆动学说”
4.tRNA的特征：存在特殊的修饰碱基，tRNA的3’端都以CCA-OH结束，该位点是tRNA与相应氨基酸结合的位点。
tRNA的三叶草形二级结构：①tRNA的二级结构由四臂、四环组成.已配对的片断称为臂,未配对的片断称为环②叶柄是氨基酸臂.其上含有CCA-OH3’,此结构是接受氨基酸的位置③氨基酸臂对面是反密码子环.在它的中部含有三个相邻碱基组成的反密码子,可与mRNA上的密码子相互识别④左环是二氢尿嘧啶环(D环),它与氨基酰-tRNA合成酶的结合有关⑤右环是假尿嘧啶环(TψC环),它与核糖体的结合有关⑥在反密码子与假尿嘧啶环之间的是可变环,它的大小决定着tRNA 分子大小。
tRNA的L形三级结构：氨基酸臂与TψC臂构成L的一横，-CCAOH3’末端就在这一横的端点上，是结合氨基酸的部位，而二氢尿嘧啶臂与反密码臂及反密码环共同构成L的一竖，反密码环在一竖的端点上，能与mRNA上对应的密码子识别，二氢尿嘧啶环与TψC环在L的拐角上。形成三级结构的很多氢键与tRNA 中不变的核苷酸密切有关，这就使得各种tRNA三级结构都呈倒L形的。在tRNA 中碱基堆积力是稳定tRNA构型的主要因素。
5.tRNA的种类：
①起始RNA和延伸RNA：能特异性识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他的tRNA称为延伸tRNA。原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酰（fMet），真核生物起始tRNA携带甲硫氨酸（Met）②同工tRNA：几个代表相同氨基酸的tRNA。在一个同工tRNA组内，所有tRNA均专一于相同的氨基酸-tRNA合成酶。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被AA-tRNA合成酶识别③校正tRNA。
“无义突变与错义突变”
6.氨酰-tRNA合成酶：AA-tRNA合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶，其反应如下：AA+tRNA+ATP→AA-tRNA+AMP+PPi。蛋白质合成的真实性主要取决于tRNA能否把正确的氨基酸放到新生多肽链的正确位置上，而这一步主要取决于AA-tRNA合成酶是否能使氨基酸与对应的tRNA结合。
7.核糖体：核糖体包括两个亚基，大亚基约为小亚基相对分子质量的两倍。完整的原核生物细胞的核糖体为70s(50s和30s)核糖体，真核细胞中的核糖体为
80s(60s和40s)核糖体。
核糖体结构：由大小两个亚基组成，每个亚基都还有一个相对分子质量较大的rRNA和许多不同的蛋白质分子，核糖体上有多个活性中心，每个中心都由一组特殊的核糖体蛋白组成。
核糖体rRNA(r-RNA):①5S rRNA:有两个高度保守的区域，其中一区域含有保守序列CGAAC，另一区域含有保守序列GCGCCGAAUGGUAGU②16S rRNA：它与mRNA、50S亚基以及P位和A位的tRNA的反密码子直接作用③5.8S rRNA：是真核生物核糖体大亚基特有的rRNA,含有修饰碱基。
8.核糖体的3个tRNA结合位点：A位点、P位点和E位点。其中A位点是新到来的AA-tRNA的结合位点;P位点是肽酰-tRNA结合位点；E位点是延伸过程中的多肽链转移到AA-tRNA上释放tRNA的位点。
9.蛋白质的生物合成的过程：氨基酸的活化、肽链的起始、伸长、终止以及新合成多肽链的折叠与加工。
①氨基酸的活化所需成分：20种氨基酸、20种氨酰-tRNA合成酶、20种或更多的tRNA、ATP与二价镁离子。
②翻译的起始：原核生物的起始tRNA是fMet-tRNA fMet，真核生物是Met-tRNA Met。
原核生物翻译的起始：翻译器是过程中需要7种成分，30S小亚基、模板mRNA、fMet-tRNA fMet、3种翻译起始因子（IF-1、IF-2和IF-3）、GTP、50S大亚基和Mg2+。翻译的起始又被分为三步：
第一步：30S小亚基首先与翻译起始因子IF-1和IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。
第二步：在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNA fMe进入小亚基复合物的P位点，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。
第三步：带有tRNA、mRNA、3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。
30S亚基具有专一性的识别和选择mRNA起始点的性质，而IF-3能协助该亚基完成这种选择。SD序列：5’-AGGAGGU-3’，富含嘌呤。
IF-2对于30S起始复合物与50S亚基的连接是必须的，而IF-1则在70S起始复合物生成后促进IF-2的释放，从而完成蛋白质合成的其实过程。
真核生物翻译的起始：真核生物蛋白质生物合成的过程机制与原核生物基本相同，其差异主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与，其mRNA具有m7GpppNp 帽子结构，fMet-tRNA fMet不甲酰化，mRNA分子5’端的“帽子”和3’端的Poly-A 都参与形成翻译起始复合物。40S起始复合物形成过程中有一种蛋白因子—帽子结合蛋白（eIF-4E），能专一的识别mRNA的帽子结构，与mRNA的5’端结合生成蛋白质-mRNA复合物，并利用该复合物对eIF-3的亲和力与含有eIF-3的40S 亚基结合。
③肽链的延伸：起始复合物生成，第一个氨基酸（fMet/Met-tRNA）与核糖体结合以后，肽链开始伸长。按照mRNA模板密码子的排列，氨基酸通过新生肽链的方式被有序的结合上去。肽链延伸过程由许多循环组成，每加上一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括AA-tRNA与核糖体结合、肽键的生成与移位。
后续AA-tRNA与核糖体结合：起始复合物合成后，第二个AA-tRAN在延伸因子EF-Tu及GTP的作用下，生成AA-tRNA·EF-Tu·GTP复合物，然后结合到核糖体的A位点上。这时GTP被水解释放，通过延伸因子EF-Ts再生GTP，形成EF-Tu·GTP复合物，进入新一轮的循环。
肽键的生成：AA-tRNA与核糖体结合后，在核糖体mRNA·AA-tRNA
复合物中，AA-tRNA占据A位点，fMet-tRNA fMet占据P位点。在肽基转移酶的催化下，A位点上的AA-tRNA转移到P位点，与fMet-tRNA fMet上的氨基酸生成肽键。起始tRNA在完成使命后离开核糖体P位点，A位点准备接受新的AA-tRNA，开始下一轮的合成反应。
移位：核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子。此时，仍与第二个密码子相结合的二肽酰-tRNA
从A位点进入P位点，去氨酰-tRNA被挤入E位点，mRNA
2
上的第三位密码子则对应于A位点。EF-G是移位所需的蛋白质因子，移位的能量来自另一个GTP的水解。
④肽链的终止：当终止密码子UAA、UAG或UGA出现在核糖体的A位点时，没有相应的AA-tRNA能与之结合，而释放因子（RF）能识别这些密码子并与之结合，水解P位点上多肽链与tRNA之间的二酯键。接着新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束。
释放因子具有GTP活性，它能催化GTP水解，使肽链与核糖体解离。主要有两类：Ⅰ类释放因子识别终止密码子，并能催化新合成的多肽链从P位点的tRNA 中释放出来；Ⅱ类释放因子在多肽链释放后刺激Ⅰ类释放因子从核糖体中解离出来。
总述：蛋白质合成是一个循环过程，每一个循环过程包括大、小亚基之间及其与tRNA的结合，翻译mRNA，然后各自分离，这种结合与循环称为核糖体循环。当mRNA和起始tRNA结合于游离的小亚基上，翻译过程就开始了，这个小亚基-mRNA复合物随后就能吸引大亚基的结合，从而形成完整的、结合有mRNA的核糖体。蛋白质合成开始，从mRNA的5’端起始密码子向3’端移动。当核糖体从一个密码子移位到另一个密码子，一个接一个的活化tRNA就进入核糖体的解码和肽基转移酶中心。当核糖体遇到终止密码子时，已合成的多肽链就被释放出来，核糖体大、小亚基分离，各自离开mRNA。这些已分离的亚基就可以结合到新的mRNA分子上，开始下一轮蛋白质合成的循环。
注：体外反应体系中，核糖体的解离或结合取决于离子浓度。
10.蛋白质前体的加工：新生的多肽链大多数没有功能，必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质。
①N端fMet或Met的切除：新生蛋白质N端的甲硫氨酸在合成完毕之前被切除，使之成为有功能的蛋白质。
②二硫键的形成：蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成二硫键，二硫键的正确形式对稳定蛋白的天然构象具有重要作用。
③特定氨基酸的修饰：氨基酸侧链的修饰作用包括磷酸化（主要由多种蛋白激酶催化）、糖基化（真核生物蛋白质的特征之一，大多数由内质网中的糖基化酶催化进行）、甲基化（由N-甲基转移酶催化，该酶主要存在于细胞质基质中）、乙酰化（N-乙酰转移酶催化多肽链的N端乙酰化）、泛素化、羟基化和羧基化等。
④切除新生多肽链中的非功能片段：新合成的胰岛素前体是前胰岛素原，必须先切去信号肽变成胰岛素原，再切去B-肽，才变成有活性的胰岛素。
11.蛋白质的折叠：由核糖体合成的所有新生多肽链必须通过正确的折叠才能形成动力学和热力学稳定的构象，从而表现出生物学功能。
有些蛋白质只有在另一些蛋白质存在的情况下才能正确完成折叠过程。分子伴侣：一类序列上没有相关性但有共同功能的保守性蛋白质，它们在细胞内能帮助其他多肽进行正确的折叠、组装、运转和降解。分子伴侣在新生肽链折叠中主要
通过防止或消除肽链的错误折叠，增加功能性蛋白质折叠产率来发挥作用，而并非加快折叠反应速度，其本身并不参与最终产物的形成。两类分子伴侣家族：热休克蛋白家族（应激反应性蛋白，包括HSP70、HSP40和GrpE三个家族，广泛存在于原核和真核细胞中）和伴侣素（包括HSP60和HSP10，主要为非自发性折叠蛋白提供能够折叠形成天然结构的微环境）。
12.蛋白质合成的抑制剂：主要是一些抗生素和其他核糖体灭活蛋白。
抗生素对蛋白质合成的作用可能是阻止mRNA与核糖体结合（氯霉素），或阻止AA-tRNA与核糖体结合（四环素类），或干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读（链霉素、新霉素、卡那霉素等），或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质的合成。
13.蛋白质运转机制：一般来说，蛋白质运转可分为两大类：翻译运转同步机制（某个蛋白质的合成与运转时同时发生的）和翻译后运转机制（蛋白质从核糖体上释放后才发生运转）。
A.翻译-运转同步机制：信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构，这种方式是边翻译边运转。在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，这个氨基酸序列被称为信号肽。信号肽的特点：①一般带有10—15个疏水氨基酸②在靠近该序列N端常常有一个或数个带正电荷的氨基酸③在其C端靠近蛋白酶切割位点处有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。信号肽的功能：信号肽可使正在翻译的核糖体附着到粗面内质网膜上；能够指导蛋白质在细胞内的输运。
新生蛋白质通过同步转运途径进入内质网内腔的主要过程：①核糖体组装、翻译起始②位于蛋白质N端的信号肽序列首先被翻译③SRP（信号识别颗粒）与核糖体、GTP以及带有信号肽的新生蛋白结合，暂时中止肽链延伸④核糖体-SRP 复合物与膜上的受体结合⑤GTP水解，释放SRP并进入新的循环⑥肽链重新开始延伸并不断向内腔运输⑦信号肽被切除⑧多肽合成结束，核糖体解离并恢复到翻译起始前的状态。
B.翻译后转运机制：叶绿体和线绿体中有许多蛋白质和酶是由细胞质提供的，其中绝大多数以翻译后转运机制进入细胞器内。
①线粒体蛋白质跨膜运转特征：通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存在，它由成熟蛋白质和位于N端的一段前导肽共同组成；蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种耗能的过程；蛋白质通过线粒体膜运转时，首先由外膜的Tom受体符合蛋白识别与Hsp70或MSF等分子伴侣结合的待运转多肽，通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔。蛋白质跨膜运转时的能量来自线粒体Hsp70引发的ATP水解和膜电位差。
②前导肽的作用：对线粒体蛋白质的识别和跨膜运转起着关键作用。前导肽具有如下特性：带正电荷的碱性氨基酸（具有重要作用）含量特别丰富，它们分布于不带电荷的氨基酸序列之间；缺少带负电荷的酸性氨基酸；羟基氨基酸含量较高；有形成两亲（既有亲水性又有疏水性部分）α-螺旋结构的能力。
③叶绿体蛋白质的跨膜运转：叶绿体定位信号肽一般有两个部分，第一部分决定该蛋白质能否进入叶绿体基质；第二部分决定该蛋白能否进入类囊体。叶绿体蛋白质运转过程的特点：活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内，这是鉴别翻译后运转的指标之一，在叶绿体蛋白质的翻译后转运机制中，活体蛋白酶是可溶性的，这一点不同于分泌蛋白质的翻译-运转同步机制，因为后者活性蛋白酶位于运转膜上，因此可根据蛋白水解酶的可溶性特征来区别这两种不同的运转机制；叶绿
体膜能够特异地与叶绿体蛋白的前体结合，叶绿体蛋白质前体与膜之间存在着特异性相互作用，或者说叶绿体膜上有识别叶绿体蛋白质的特异性受体，这种受体保证叶绿体蛋白质只能进入叶绿体内，而不是其他细胞内；叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物和蛋白质种类不同而表现出明显的差异。
14.核定位蛋白的运转机制：通过核孔进出细胞核的蛋白质需要在其氨基酸序列上带有特殊的核定位信号（NLS）序列和出核信号（NES）序列，才能被相应的核运转蛋白识别。
核定位序列（NLS）：具有一个带正电荷的肽核心，通常是一段富含碱性氨基酸的序列，能与入核载体相互作用，将蛋白质运进细胞核，NLS可以位于核蛋白的任何部位，也能够引导其他非核蛋白进入细胞核。
入核信号与导肽的区别：①由含水的核孔通道来鉴别②入核信号是蛋白质的永久性部分，在引导入核过程中，并不被切除，可以反复使用，有利于细胞分裂后核蛋白质重新入核。
注：蛋白质向核内运输过程需要一系列循环于核内和细胞质基质的蛋白因子包括核运转因子α、β和一个低相对分子质量GTP酶（Ran）参与。
15.在大肠杆菌中，蛋白质的降解是通过一个依赖ATP的蛋白酶（称为Lon）来实现的，Lon蛋白酶每切除一个肽键需消耗两个分子的ATP。在真核生物中，蛋白质的降解可能主要依赖于泛素（相对分子在质量低，序列高度保守）。泛素调控的蛋白质降解具有重要的生理意义，它不仅能够清除错误蛋白质，对细胞生长周期、DNA的复制以及染色体结构都有重要的调控作用，而且对于理解细胞的许多生理过程和新药的开发也有重要意义。
第四章原核基因表达调控
1.原核基因表达调控主要表现在两个方面：①转录水平上的调控：其取决于DNA 的结构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用②转录后水平的调控:包括mRNA加工成熟水平上的调控和翻译水平上的调控。
2.原核基因表达的调控分类：①根据调控机制可分为负转录调控和正转录调控②根据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏。在负控诱导系统中，阻遏蛋白不与效应物（诱导物）结合时，基因不转录;在负控阻遏系统中，阻遏蛋白与效应物结合时，基因不转录。阻遏蛋白作用的部位是操纵区③根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导系统和负控诱导系统。在正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激活蛋白处于活性状态；在正控阻遏系统中，效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态。
阻遏蛋白：在负转录调控中，调节基因的产物。起着阻止结构基因转录的作用。
激活蛋白：在正转录调控系统中，调节基因的产物。
参与大肠杆菌中基因表达调控最常见的蛋白质可能是σ因子，其体内至少存在6中σ因子，所有σ因子都含有4个保守区，其中第2个和第四个保守区参与结合启动区DNA，第二个保守区的另一部分还参与双链DNA解开成单链的过程。
3.原核基因表达调控的主要特点：原核生物通过特殊代谢物调节基因活性主要分为可诱导调节和可阻遏调节。
①可诱导调节：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。“诱导基因”、“诱导酶”、“酶的诱导合成”
②可阻遏调节：这类基因平时是开启的，处于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使之关闭，阻遏了基因的表达。也就是说，某一代谢途径最终产物合成酶的基因可以被这个产物本身所关闭。这类基因称为可阻遏基因，这些酶称为可阻遏酶，这个现象称为可阻遏现象。
4.弱化子对基因的活性影响：这种调节方式中，起信号作用的是有特殊负载的氨基酰-tRNA的浓度，在色氨酸操纵子中就是色氨酰-tRNA的浓度。当操纵子被阻遏时，RNA合成被终止时，起始转录信号作用的那段核苷酸被称为弱化子。这种调节的实质是核糖体在基因转录产物上的不同位置，决定了RNA可以形成哪一种形式的二级结构、并由此决定基因能否继续转录。起调节作用的信号分子是细胞中某一氨基酸或嘧啶的浓度。
5.降解物对基因活性的影响：在葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖、半乳糖、阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，与其相对应的操纵子也不会启动，产生出代谢这些糖的酶来，这种现象称为葡萄糖效应（降解物抑制作用）。降解抑制作用是通过提高转录强度来调节基因表达的，是一种积极的调节方式。
6.细菌的应急反应：实施这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp），产生这两种物质的诱导物是空载tRNA。当氨基酸饥饿时，细胞中便存在大量的不带氨基酸的tRNA，这种空载的tRNA会激活焦磷酸转移酶，使ppGpp大量合成，其浓度可增加10倍以上。ppGpp的出现会关闭很多基因，当然也会打开一些合成氨基酸的基因，以应付这种紧急情况。
7.乳糖操纵子的基本结构：结构基因、调控元件和调节基因。
大肠杆菌乳糖操纵子包括3个结构基因：lacZ、lacY和lacA，以及启动子、控制子和阻遏子等。
操纵子学说：关于原核生物基因结构及其表达调控的学说，由Jacod和Monod 在1961年首先提出。
8.乳糖操纵子的控制模型主要内容：①lacZ、lacY、lacA基因产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码②该mRNA分子的启动区（P）位于阻遏基因（lacI）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达③操纵区是DNA上的一小段序列，是阻遏物的结合位点④当阻遏物与操纵区相结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵区相结合，从而激发lac mRNA的合成。
9.葡萄糖对lac操纵子的影响：当葡萄糖和乳糖同时存在于培养基中时，lac启动子表达受阻没有β-半乳糖苷酶活性；当葡萄糖消耗完以后，细胞内cAMP浓度增加，β-半乳糖苷酶活性增加，一度停止生长的细胞又恢复分裂。
10.cAMP与代谢物激活蛋白：广泛存在于动植物组织内，cAMP是在腺苷酸环化酶的作用下由ATP转变而来的，在真核生物的激素调节过程中起着重要的作用。在大肠杆菌中，cAMP的浓度收到葡萄糖代谢的调节，如果将细菌放在缺乏碳源的培养基中培养，细胞内cAMP浓度就高；如果在含葡萄糖的培养基中培养，细胞内cAMP的浓度就低；如果培养基中只有甘油或乳糖等不进行糖酵解途径的碳源，cAMP的浓度也会很高。因此推测糖酵解途径中位于6-磷酸葡萄糖与甘油之间呢的某些代谢物是腺苷酸环化酶活性的抑制剂。
cAMP-CRP复合物与启动子区的结合是lac mRNA合成起始所需的，因为该复合物结合于启动子上游，能使DNA双螺旋发生弯曲，有利于形成稳定的开放型启动子-RNA聚合酶结构。
https://www.doczj.com/doc/209582786.html,c操纵子DNA的调控区域——P、O区：P区（启动子区）一般是从lacI基因结束到mRNA转录起始位点下游5—10bp，而O区（阻遏物结合区）位于-7—
+28位，该区的碱基序列有对称性，其对称轴在+11位碱基对。阻遏物与O区的结合影响了RNA聚合酶与启动区结合形成转录起始复合物的效率。
12.不同酶数量的差异在翻译水平上的两种调节：①lac mRNA可能与翻译过程中的核糖体脱离，从而终止蛋白质链的翻译。这种现象发生的频率取决于每一个后续的AUG密码子再度起始翻译的频率②在lac mRNA分子爱内部，lacA基因比lacZ 基因更容易受内切酶作用发生降解。
13.色氨酸的合成主要分5步完成，有7个基因参与整个合成过程。trpE和trpG 编码邻氨基苯甲酸合酶，trpD编码邻氨基苯甲酸磷酸核糖转移酶，trpF编码异构酶，trpC编码吲哚甘油磷酸合酶，trpA和trpB则分别编码色氨酸合酶的α和β亚基。
14.trp操纵子的转录调控包括阻遏系统和弱化系统。
trp操纵子的阻遏系统：trp R 基因突变引起trp mRNA的组成型合成，该基因产物被称为辅阻遏蛋白（aporepressor）。辅阻遏蛋白与色氨酸相结合形成有活性的阻遏物，与操纵区结合并关闭trp mARNA的转录。
弱化系统：弱化子指原核生物的操纵子中可以明显衰减乃至终止转录作用的一段核苷酸序列，位于操纵子的上游。弱化作用其实就是衰减作用，弱化子为衰减子。前导肽包括起始密码子AUG和终止密码子UGA，其特点在于第10和第11位上有相邻的两个色氨酸密码子。转录的弱化作用理论认为mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的。
阻遏作用的信号是细胞中色氨酸的多少，弱化作用的信号是细胞内载有色氨酸的tRNA的多少。阻遏物从有活性向无活性的转变速度较慢，需要有一个能更快地做出反应的系统，以保持培养基中适当的色氨酸水平。弱化作用能较快地通过抗终止的方法来增加trp基因表达，迅速提高内源色氨酸浓度。
15.其他操纵子：①半乳糖操纵子：包括3个酶的结构基因（异构酶、半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷转移酶和半乳糖激酶），这三个酶的作用是使半乳糖变成1-磷酸葡萄糖。半乳糖操纵子的调节基因是galR，位于遗传图上55min处。Gal操纵子的两个特点：它有两个启动子，其mRNA可以从两个不同的起始点开始转录；它有两个O区，一个在P区上游-67—-73，另一个在结构基因galE内部。gal 操纵子P-O区的碱基序列发现有两个相距仅为5bp的启动子，gal操纵子可以从两个启动子分别起始基因转录，每个启动子拥有各自的RNA聚合酶结合位点S1和S2。从S1起始转录只有在培养基中无葡萄糖时才能顺利进行，RNA聚合酶与S
1
的结合需要半乳糖、CRP和较高浓度的cAMP。cAMP-CRP能够刺激gal操纵子转录，用含有gal操纵子调节区的DNA片段做模板进行体外转录时，发现
cAMP-CRP抑制从S
2的转录从而刺激S
1
的转录。从S
2
起始的转录则完全依赖于葡
萄糖，高水平的cAMP-CRP能抑制由这个启动子起始的转录。一般认为cAMP-CRP 有利于RNA聚合酶-S1区复合物形成开链构象，从而起始基因转录。②阿拉伯操纵子：阿拉伯糖的降解需要3个基因（araB、araA和araD，简写为araBAD），负责将阿拉伯糖运入细胞的两个基因（araE和araF）③阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答：当细菌DNA遭到破坏时，细菌细胞内会启动一个成为SOS 的诱导型DNA修复系统。参与SOS DNA修复系统的许多基因虽然分散在染色体的各个部位，但同时受LxeA阻遏蛋白的抑制，平时表达水平很低。SOS体系表达的过程实质是把LexA阻遏蛋白从并这些基因的上游调控区移开的过程④二组分调控系统和信号传导：二组分调控系统由两种不同的蛋白质构成（位于细胞膜上的传感蛋白，该蛋白具有激酶活性，所以又称传感激酶及位于细胞质基质中的应
答调节蛋白）。很多情况下外部信号并不是直接传递给调节蛋白，而是首先通过传感器接受信号，然后以不同的方式传到调节部位，这个过程就是信号转导。⑤多启动子调控的操纵子：rRNA操纵子（其上有两个启动子P1和P2）、核糖体蛋白SI操纵子（简写为rpsA，有4个启动子）和DnaQ蛋白操纵子（拥有两个启动子，主要功能是校正DNA复制中可能出现的错误）。
16.转录水平上的其他调控：①σ因子的调节作用：不同的σ因子可以独立的起作用，但是，为了保证细胞准确响应不同的环境信号变化，σ因子之间常常交互作用构成网络调控模式，使得原核基因的表达稳定而平衡。σ因子本身的活性受到蛋白水解酶的调控，也能被同源的抗σ因子失活。这些抗σ因子能够与特定的σ因子结合，组织它们与RNA酶的组装。②组蛋白类似蛋白的调节作用：一些非特异性的DNA结合蛋白，用来维持DNA的高级结构，被称为组蛋白类似蛋白。H-NS 蛋白包含2个结构域，一个DNA结合结构域和一个蛋白质-蛋白质相互作用结构域，H-NS先结合到DNA上，然后通过蛋白质-蛋白质相互作用形成四聚体或者多聚体，帮助维持DNA的高级结构。H-NS非特异性结合在这些DNA上，抑制这些基因的转录。③转录调控因子的的作用：能够与基因的启动子区相结合，对基因的转录起激活或者抑制作用的DNA结合蛋白被称为转录调控因子。有些转录因子对某个基因起激活作用，却对另一个基因起抑制作用。有些转录因子对同一基因也能发挥两种不同的作用。许多基因的启动子有多个转录调控因子的结合位点，这些转录调控因子的共同作用才能使RNA聚合酶顺利的结合在DNA上起始基因的转录。④抗终止因子是能够在特定位点阻止转录终止的一类蛋白。当这些蛋白存在时，RNA聚合酶能够越过终止子，继续转录DNA。
17.转录后的调控：①mRNA自身结构元件对翻译的调节：起始密码子、5’非翻译区、核糖开关（一段具有复杂结构的DNA序列，其能够感受细胞内诸如代谢物浓度、离子浓度、温度等的变化而改变自身的结构和调控功能。从而改变基因的表达状态）。②mRNA稳定性对转录水平的影响：所有细胞都有一系列核酸酶，用于清除无用的mRNA。mRNA分子被降解的可能性取决于他们的二级结构。③调节蛋白的调控作用：细菌内有些mRNA结合蛋白可激活靶基因的翻译。相反mRNA 特异性抑制蛋白则通过与核糖体竞争性结合mRNA分子来抑制翻译的起始。④反义RNA的调节作用：RNA调节是原核生物基因表达转录后调节的另一种重要机制。细菌响应环境压力的变化，会产生一些非编码的小RNA分子，能与mRNA中的特定序列配对并改变所配对mRNA分子的构想，导致翻译过程被开启或者关闭，也可能导致目标mRNA分子的快速降解。⑤稀有密码子对翻译的影响：细胞内对应于稀有密码子的tRNA较少。高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻，影响蛋白质合成的总量。⑥重叠基因对翻译的影响⑦翻译的阻遏：纯化的复制酶可以和外壳蛋白的翻译起始区结合，抑制蛋白质的合成。⑧魔斑核苷酸水平对翻译的影响:鸟苷四甘酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）这两种化合物在层析谱上检出的斑点，当时成为魔斑。当细胞缺乏氨基酸时产生ppGpp，可大范围内做出如何抑制核糖体和其他大分子合成等应急反应，活化某些氨基酸操纵子的转录表达，抑制与氨基酸运转无关的系统，活化蛋白水解酶，以节省或开发能源，度过难关。
第五章真核基因表达调控
1.大多数真核基因都是由蛋白质编码序列（外显子）和非蛋白质编码序列（内含子）两部分组成。
真核基因断裂结构的一个重要特点是外显子-内含子连接区的高度保守性和特
异性碱基序列。内含子的两段序列之间没有广泛的同源性，因此内含子两端序列不能互补。5’端起始的两个碱基都是GT，而3’端最后两个碱基总是AG，由于这两段碱基的高度保守性和广泛性，故被称为GT—AG法则，即5’GA·····AG3’。
2.真核细胞中许多相关基因按功能成套组合，被称为基因家族。同一家族中的成员有时紧密地排列在一起，成为基因簇；但有些时候它们分散在同一染色体的不同部位，甚至位于不同的染色体上，具有各自不同的表达调控模式。
简单多基因家族：基因一般以串联方式前后相连。细菌中所有rRNA和部分tRNA 都来自沉降系数为30S的前rRNA。在真核生物中，前rRNA转录产物的沉降系数为45S，包括18S、28S和5.8S三个主要rRNA分子。
复杂多基因家族：一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。
发育调控的复杂多基因家族：血红蛋白是动物体内输送分子氧的主要载体，由2α2β组成的四聚体加上一个血红素辅基后形成功能性血红蛋白，在生物个体发育不同阶段，却形成几种不同形式的α和β亚基。
发育阶段组成
胚胎期（8周以前）ζ
2ε
2、
ζ
2
γ
2
和α
2
ε
2
胎儿期（8-41周）α
2γ
2
成人期（出生以后）α
2δ
2
和α
2
β
2
不同发育阶段血红蛋白亚型
3.真核生物基因调控可分为两大类：①瞬时调控或可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所作出的反应，包括某种底物或激素水平升降时，或细胞周期不同阶段中酶活性的调节②发育调控或不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部过程。
根据基因调控在同一事件中发生的先后顺序，又可将其分为转录水平调控及转录后水平调控，前者又可分为遗传水平的DNA调控和表观遗传水平的染色质调控，后者近一步又可分为RNA加工成熟过程的调控、翻译水平的调控和蛋白质加工水平的调控。
4.真核基因转录调节的基本要素包括：顺式作用元件、反式作用元件和RNA聚合酶。顺式作用元件指启动子和基因的调节序列，包括启动子、增强子、沉默子等。反式作用元件指能够结合在顺式作用原件上调控基因表达的蛋白质或RNA。RNA 聚合酶是催化基因转录最主要的酶，原核生物只有1种，真核生物有3种。
启动子：由核心启动子和上游启动子两部分组成，是决定RNA聚合酶Ⅱ转录起始位点和转录频率的关键元件。
转录模板：包括从转录起始位点到RNA聚合酶Ⅱ转录终止处的全部DNA序列。 RNA聚合酶Ⅱ：一类能够直接或间接与启动子核心序列TATA区特意结合，并启动转凉了的调节蛋白。
增强子：能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。
增强子的特性：①增强效应十分明显②增强效应与其位置和取向无关③大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合④其增强效应有严密的组织和细胞特异性，说明增强子只与特定蛋白质相互作用才能发挥作用⑤没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现出增强效应⑥许多增强子还受外部信号的调控。
增强子的作用机制：①影响模板附近的DNA双螺旋结构，导致DNA双螺旋弯折或在反式作用因子的参与下，以蛋白质之间的相互作用为媒介形成增强子与启动
子之间“成环”连接，活化基因转录②将模板固定在细胞核内特定位置，有利于DNA拓扑异构酶改变DNA双螺旋结构的张力，促进RNA聚合酶Ⅱ在DNA链上的结合和滑动③增强子区可以作为反式作用因子或RNA聚合酶Ⅱ进入染色质结构的“入口”。
反式作用因子按照功能的不同可分为三类：具有识别启动子元件功能的基本转录因子、能识别增强子或沉默子的转录调节因子和不需要通过DNA—蛋白质相互作用就能参与转录调控的共调节因子。
5.真核生物DNA水平上的基因表达调控：包括基因扩增、重排与变换、缺失等。基因扩增：指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。
基因重排与变换：指将一个基因从远离启动子的地方移动到距它很近的位点从而启动转录的过程。免疫球蛋白的肽链主要由可变区（V区）、恒定区（C区）、以及两者之间的连接区（J区）组成，V、C和J基因片段在胚胎细胞中相隔较远，编码产生的免疫球蛋白的细胞发育分化时，通过染色体内DNA重组把4个相隔较远的基因片段连接在一起，从而产生了具有表达活性的免疫球蛋白基因。
6.DNA甲基化与基因调控：DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构想、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因的表达。DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的N6-甲基腺嘌呤（N6-mA）及7-甲基鸟嘌呤（7-mA）。在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列、CpPpG、CCA/TGG和GATC中。
7.细胞应答的3个阶段：①外界信息的“感知”，即由细胞膜到细胞核内的信息传递②染色质水平上的基因活性调控③特定基因的表达（DNA—RNA—蛋白质）。
8.蛋白质磷酸化、信号转导及基因表达:蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程是生物体内普遍存在的信息传导调节方式，几乎涉及所有的生理及病理过程。细胞表面受体与配体分子的高度亲和力特异性结合，能使受体蛋白构象变化，使胞外信号顺利通过质膜进入细胞内，或使受体发生寡聚化而被激活。
9.受体分子活化细胞功能的两条途径：受体本身或受体结合蛋白具有内源酪氨酸激酶活性，胞内信号通过酪氨酸激酶途径得到传递；配体与细胞表面受体结合，通过G蛋白介导的效应系统产生介质，活化丝氨酸/苏氨酸或酪氨酸激酶，从而传递信号。
10.蛋白激酶（PK）根据底物蛋白质被磷酸化的氨基酸残基可分为：①丝氨酸/苏氨酸型②酪氨酸型③组氨酸型。根据是否有调节物参与蛋白激酶活性可分为：信使依赖型和非信使依赖型。
受cAMP水平调节的A激酶：依赖于cAMP的蛋白激酶称为A激酶，它能把ATP 分子上的末端磷酸基团加到某个特定蛋白质的丝氨酸或者苏氨酸残基上。被A 激酶磷酸化的氨基酸N端上游往往存在两个或两个以上碱性氨基酸，特定氨基酸的磷酸化改变了这一蛋白的酶活性。在不同的细胞中，A激酶的反应底物不同，所以，cAMP能在不同靶细胞中诱发不同的反应，非活性的PKA全酶由4个亚基R2C2所组成。
C激酶：该蛋白激酶活性是依赖Ca2+的，所以称为C激酶（PKC），它具有一个催化结构域和一个调节结构域。IP3引起细胞质Ca2+浓度升高，导致C激酶从胞质转运到靠近原生质膜内侧处，并被DAG和Ca2+的双重影响所激活。DAG提高了C激酶对于Ca2+的亲和力。
CaM激酶及MAP激酶：Ca2+的细胞学功能主要通过钙调蛋白激酶（CaM-kinase）来实现的，它们也是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，但仅应答与细胞内Ca2+水平。MaP
激酶活性受许多外源细胞生长、分化因子的诱导，活性取决于该蛋白中仅有一个氨基酸之隔的酪氨酸、丝氨酸残基是否都被磷酸化。
酪氨酸蛋白激酶（PTK）途径：包括跨膜受体家族与胞质非受体家族两大类。受体类由胞外结合配体结构域、跨膜结构域和细胞质激酶结构域组成，其PTK 活性受胞外结构域与配体的调节。配体与受体结合可诱导受体蛋白的二聚化，将受体胞质区酪氨酸残基磷酸化。
细胞质磷酸化与细胞分裂调控：细胞通过P53和P21蛋白控制CDK活性，调控细胞分裂的进程。P21蛋白过量时，大量周期蛋白E-CDK2复合物与P21蛋白相结合，使CDK2丧失磷酸化P Rb蛋白的功能；没有被磷酸化的P Rb蛋白与转录因子E2F相结合并使后者不能激活与DNA合成有关的酶，导致细胞不能由G1期进入S期，细胞分裂受阻。如果细胞中P53基因活性降低，P21蛋白含量急剧下降，周期蛋白E-CDK2复合物就能有效的将P Rb蛋白磷酸化，此时P Rb蛋白不能与E-2F相结合，后者发挥转录调控因子的作用，激活许多与DNA合成有关的基因表达，细胞从G1期进入S期，开始分裂。CDK的活性也受细胞周期蛋白和磷酸化调控。
11.激素对基因表达的影响：许多类固醇类激素以及一般代谢性激素的调控作用都是通过起始基因转录而实现的。靶细胞具有专一的细胞质受体，可与激素形成复合物，导致三维结构甚至化学性质的变化。经修饰的受体与激素复合物通过核膜进入细胞核内，并与染色质的特定区域相结合，导致基因转录的起始或关闭。
12.热休克蛋白对基因表达的影响：能与某个（类）专一蛋白因子结合从而控制基因特异表达的DNA上游序列成为应答元件，主要有热激应答元件、糖皮质应答元件和金属应答元件。应答元件与细胞内专一的转录因子相互作用，协调相关基因的转录。HSP70家族的主要生理功能：参与蛋白质折叠和去折叠、蛋白质转位及多聚复合物的组装。小分子HSP家族主要的生理功能：参与蛋白质折叠和去折叠及多聚复合物的装配。泛素家族主要生理功能：降解蛋白质。
13.其他水平的基因调控：①RNA的加工成熟：简单转录单位，这类基因只编码产生一个多肽，其原始转录产物有时需要加工，有时则不需要加工。这类基因转录后加工有3种不同形式②mRNA的稳定性与基因表达调控：高等生物中转运铁蛋白受体（TfR）和铁蛋白负责铁吸收和铁解读，其mRNA上存在铁应答元件（IRE），IRE与IRE结合蛋白相互作用控制了这两个mRNA的翻译效率。细胞中能产生两个数量级的蛋白水平差异，却没有在mRNA水平上发现显著差异。
分子生物学试题及答案 一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。 3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。 10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TATA、-35区的TGACA 及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源DNA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。18．Klenow酶：DNA聚合酶I大片段，只是从DNA聚合酶I全酶中去除了5’→3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1． DNA的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2． RNA酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。 3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1）、（IF-2）和（IF-3）。 4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（DNA重组技术）三部分。7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（ T2噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，）、 （mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴）。 9．蛋白质多亚基形式的优点是（亚基对DNA的利用来说是一种经济的方法）、（可以减少蛋白质合成过程中随机的错误对蛋白质活性的影响）、（活性能够非常有效和迅速地被打开和被关闭）。 10．蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11．半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP—CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP—CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。有G时转录从（ S2）开始，无G时转录从（ S1）开
分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型； 60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型； 70年代，Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子； 80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术； 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”； 目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成（图画说明） 2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别 （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；
（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100oC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义：是指吸收值增加的中点。 影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；2）溶液的离子强度 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大
结合着下载的资料复习吧~~~~ 绪论 分子生物学的发展简史 Schleiden和Schwann提出“细胞学说” 孟德尔提出了“遗传因子”的概念、分离定律、独立分配规律 Miescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离出DNA Morgan基因存在于染色体上、连锁遗传规律 Avery证明基因就是DNA分子，提出DNA是遗传信息的载体 McClintock首次提出转座子或跳跃基因概念 Watson和Crick提出DNA双螺旋模型 Crick提出了“中心法则” Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制 Jacob和Monod提出了著名的乳糖操纵子模型 Arber首次发现DNA限制性内切酶的存在 Temin和Baltimore发现在病毒中存在以RNA为模板，逆转录成DNA的逆转录酶 哪几种经典实验证明了DNA是遗传物质? (Avery等进行的肺炎双球菌转化实验、Hershey 利用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA) 第二章染色体与DNA 第一节染色体 一、真核细胞染色体的组成 DNA：组蛋白：非组蛋白：RNA = 1：1：(1-1.5)：0.05 （一）蛋白质（组蛋白、非组蛋白） （1）组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4 功能：①核小体组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）作用是将DNA分子盘绕成核小体
②不参加核小体组建的组蛋白H1，在构成核小体时起连接作用 （2）非组蛋白：包括以DNA为底物的酶、作用于组蛋白的酶、RNA聚合酶等。常见的有（HMG蛋白、DNA结合蛋白） 二、染色质 染色体：分裂期由染色质聚缩形成。 染色质：线性复合结构，间期遗传物质存在形式。 常染色质（着色浅） 具间期染色质形态特征和着色特征染色质 异染色质（着色深） 结构性异染色质兼性异染色质 （在整个细胞周期内都处于凝集状态）（特定时期处于凝集状态）三、核小体 由H2A、H2B、H3、H4各2 分子组成的八聚体和绕在八聚体外的DNA、一分 子H1组成。八聚体在中央，DNA分子盘绕在外，由此形成核心颗粒。,H1结合在核心颗粒外侧DNA双链的进出口端，如搭扣将绕在八聚体外DNA链固定，核心颗粒之间的连接部分为连接DNA。 核小体的定位对转录有促进作用
分子生物学试题及答案
分子生物学试题及答案一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。
除了5’ 3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1． DNA的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2． RNA酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1）、（ IF-2 ）和（IF-3 ）。4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。 5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（ DNA重组技术）三部分。 7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（ T2噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（ hnRNA在转变为mRNA 的过程中经过剪接，）、
生命科学系本科2010-2011学年第1学期试题分子生物学（A）答案及评分标准 一、选择题，选择一个最佳答案（每小题1分，共15分） 1、1953年Watson和Crick提出（A ） A、多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋 B、DNA的复制是半保留的，常常形成亲本——子代双螺旋杂合链 C、三个连续的核苷酸代表一个遗传密码 D、遗传物质通常是DNA而非RNA 2、基因组是（D ） A、一个生物体内所有基因的分子总量 B、一个二倍体细胞中的染色体数 C、遗传单位 D、生物体的一个特定细胞内所有基因的分子总量 3、下面关于DNA复制的说法正确的是（D ） A、按全保留机制进行 B、按3＇→5＇方向进行 C、需要4种NTP加入 D、需要DNA聚合酶的作用 4、当过量的RNA与限量的DNA杂交时（A ） A、所有的DNA均杂交 B、所有的RNA均杂交 C、50%的DNA杂交 D、50%的RNA杂交 5、以下有关大肠杆菌转录的叙述，哪一个是正确的？（B ） A、-35区和-10区序列间的间隔序列是保守的 B、-35区和-10区序列距离对转录效率非常重要 C、转录起始位点后的序列对于转录效率不重要 D、-10区序列通常正好位于转录起始位点上游10bp处 6、真核生物mRNA转录后加工不包括（A ） A、加CCA—OH B、5＇端“帽子”结构 C、3＇端poly（A）尾巴 D、内含子的剪接 7、翻译后的加工过程不包括（C ） A、N端fMet或Met的切除 B、二硫键的形成 C、3＇末端加poly（A）尾 D、特定氨基酸的修饰
8、有关肽链合成的终止，错误的是（C ） A、释放因子RF具有GTP酶活性 B、真核细胞中只有一个终止因子 C、只要有RF因子存在，蛋白质的合成就会自动终止 D、细菌细胞内存在3种不同的终止因子：RF1、RF2、RF3 9、酵母双杂交体系被用来研究（C ） A、哺乳动物功能基因的表型分析 B、酵母细胞的功能基因 C、蛋白质的相互作用 D、基因的表达调控 10、用于分子生物学和基因工程研究的载体必须具备两个条件（B ） A、含有复制原点，抗性选择基因 B、含有复制原点，合适的酶切位点 C、抗性基因，合适的酶切位点 11、原核生物基因表达调控的意义是（D ） A、调节生长与分化 B、调节发育与分化 C、调节生长、发育与分化 D、调节代谢，适应环境 E、维持细胞特性和调节生长 12、乳糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是（E ） A、与DNA结合影响模板活性 B、与启动子结合 C、与操纵基因结合 D、与RNA聚合酶结合影响其活性 E、与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNA 13、Lac阻遏蛋白由（D ）编码 A、Z基因 B、Y基因 C、A基因 D、I基因 14、紫外线照射引起DNA损伤时，细菌DNA修复酶基因表达反应性增强，这种现象称为（A ） A、诱导 B、阻遏 C、正反馈 D、负反馈 15、ppGpp在何种情况下被合成？（A ） A、细菌缺乏氮源时 B、细菌缺乏碳源时 C、细菌在环境温度太高时 D、细菌在环境温度太低时 E、细菌在环境中氨基酸含量过高时
第一章染色体与DNA 1.原核生物的DNA的主要特征：一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因，只有少数的基因是以多拷贝形式存在的；整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。 2.真核生物染色体所具有的特征：分子结构稳定；能够自我复制，使亲代之间保持连续性；能够知道蛋白质的合成，从而控制整个生命活动过程；能够产生可遗传的变异。 3.染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，与DNA组成核小体。其中组蛋白又分为：H1、H2、H2B、H3及H4。 4.组蛋白的特性：①进化上的极端保守性：不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的②无组织特异性③肽链上的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④组蛋白的修饰作用：包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素华及ADP核糖基化（修饰作用只发生在细胞周期的特定时间和组蛋白的特定位点上）⑤富含赖氨酸的组蛋白H5。 5.非组蛋白包括酶类，与细胞分裂有关的收缩蛋白、骨架蛋白、核孔复合蛋白以及肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原基蛋白等。 ①HMG蛋白：其特点在于能与DNA结合，也能与H1作用，但都容易用低盐溶液抽提，说明他们与DNA的结合并不牢靠。 ②DNA结合蛋白：相对分子质量较低的蛋白质，约占非组蛋白的20%，可能是一些与DNA的复制或者转录相关的酶或调节物质。 ③A24非组蛋白：其有两个N端，呈酸性，含有较多的谷氨酸和天冬氨酸，总含量大约是H2A的1%，位于核小体内。 6.C值（C value）：一种生物单倍体基因组DNA的总量。 C值反常现象：某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖类中C值的变化也很大，可相差100倍。 7.真核细胞的DNA序列大概可分为三类（根据对DNA的动力学）： ①不重复序列：这些序列一般只有一个或几个拷贝，它占DNA总量的40%—80%。注：单拷贝基因通过基因扩增仍可合成大量蛋白质。 ②中度重复序列：序列的重复次数为10-10000，约占总DNA的10%—40%。 ③高度重复序列（卫星序列）：只在真核生物中发现，这类DNA是高度浓缩的，是异染色质的组成部分。 8.真核生物基因组的结构特点总结：①基因组庞大，一般大于原核生物的基因组 ②存在大量的重复序列③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的最主要区别④转录产物为单顺反子⑤存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子、沉默子等⑥存在大量的DNA多态性。DNA多态性指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异⑦真核基因是断裂基因，有内含子结构⑧具有端粒结构。端粒是真核生物线性基因组DNA末端的一段特殊结构，它是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体。
Section A 细胞与大分子 简述复杂大分子的生物学功能及与人类健康的关系。 Section C 核酸的性质 1.DNA的超螺旋结构的特点有哪些？ A 发生在闭环双链DNA分子上 B DNA双链轴线高卷曲，与简单的环状相比，连接数发生变化 C 当DNA扭曲方向与双螺旋方向相同时，DNA变得紧绷，为正超螺旋，反之变得松弛为负超螺旋。自然界几乎所有DNA分子超螺旋都为负的，因为能量最低。 2.简述核酸的性质。 A 核酸的稳定性：由于核酸中碱基对的疏水效应以及电荷偶极作用而趋于稳定 B 酸效应：在强酸和高温条件下，核酸完全水解，而在稀酸条件下，DNA的核苷键被选择性地断裂生成脱嘌呤核酸 C 碱效应：当PH超出生理范围时（7-8），碱基的互变异构态发生变化 D 化学变性：一些化学物质如尿素，甲酰胺能破坏DNA和RNA二级结构中的 而使核酸变性。 E 粘性：DNA的粘性是由其形态决定的，DNA分子细长，称为高轴比，可被机械力和超声波剪切而粘性下降。 F 浮力密度：1.7g/cm^3,因此可利用高浓度分子质量的盐溶液进行纯化和分析 G 紫外线吸收：核酸中的芳香族碱基在269nm 处有最大光吸收 H 减色性，热变性，复性。 思考题：提取细菌的质粒依据是核酸的哪些性质？ 质粒是抗性基因，，在基因组或者质粒DNA中用碱提取法。 Sectio C 课前提问 1.在1.5mL的离心管中有500μL，取出10 μL稀释至1000 μL后进行检测，测得A260=0.15。 问（1）：试管中的DNA浓度是多少？ 问（2）：如果测得A280=0.078, .A260/A280=？说明什么问题？ (1)稀释前的浓度：0.15/20=0.0075 稀释后的浓度：0.0075/100=0.75ug/ml （2）0.15/0.078=1.92〉1.8，说明DNA中混有RNA样品。 2.解释以下两幅图
分子生物学：研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。 C值反常：也称c值谬误，指c值往往与种系进化复杂性不一致的现象，及基因组的大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些较低等的生物c值却很大。DNA重组技术：又称基因工程。将不同的DNA片段按照预先的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状的技术。 GU-AG法则：多数细胞核mRNA前体中内含子的5’边界序列为GU，3’边界为AG，因此，GU表示供体衔接点的5’端，AG 表示接纳点的3’端序列，习惯上，把这种保守序列模式称为GU-AG法则。 RNA干涉：是利用双链小RNA高效，特异性降解细胞内同源MRNA，从而阻断体内靶基因的表达，使细胞内出现靶基因缺失表性的方法。 摆动假说：crick为解释反密码子中子某些稀有成分的配对（如I）以及许多氨基酸中有两个以上密码子而提出的假设。编码链/有义链：在DNA双链中，与mRNA 序列（除t/u替换外）和方向相同的那条DNA，又称有义链 模板链：指双链DNA中能够作为模板通过碱基互补原则指导mRNA前体的合成的DNA链，又称反义链 操纵子：原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控原件组成的基因表达单元。 反式作用因子：能直接或间接识别或结合在各类顺式作用元件中核心序列上参与调控靶基因转录效率的pro。 基因定点突变：向靶DNA片段中引入所需的变化，包括碱基的添加，删除，或改变基因家族：在基因组进化中，一个基因通过基因重复发生了两个或更多的拷贝，这些基因即构成一个基因家族，是具有显著相似性的一组基因，编码相似的蛋白质产物 基因敲除技术：针对一个序列已知打包功能未知的基因，从DNA水平上设计实验，彻底破坏该基因的功能或消除其表达机制，从而推测该基因的生物学功能 基因组DNA文库：某一生物体全部或部分基因的集合，将某个生物的基因组DNA 或cDNA片段与适当的载体体外重组后，转化宿主细胞，所谓的菌落或噬菌体的集合即为…… 基因治疗：是将具有治疗价值的基因即“治疗基因“装配于带有在人体细胞中表达所必备元件的载体中，导入人体细胞，通过靶基因的表达来治疗遗传疾病 聚合酶链反应：指通过模拟体内DNA复制方式在体外选择性的将DNA某个特定区域扩增出来的 魔斑核苷酸：在应急反应过程中，由大量GTP合成的ppGpp和pppGpp，它们的主要作用可能是影响RNA聚合酶与启动子结合的专一性，诱发应急反应，帮助细菌度过难关 弱化子：原核生物操纵子中能明显减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列 同工tRNA：几个代表AA，能够被一个特殊的氨酰—tRNA合成酶识别的Trna 顺式作用元件：存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列，包括启动子，增强子等，本身不编码任何pro，仅提供一个作用位点，与反式作用因子相互作用参与基因表达调控 原位杂交技术：用标记的核苷酸探针，经放射自显影或非放射检测体系，在组织，细胞及染色体水平上对核苷酸进行定位和相对定量研究的手段 转座/移位：遗传信息从一个基因座转移至另一个基因座的现象，由可移问位因子介导的遗传物质的重排 管家基因：维持细胞正常生长发育的必需基因，所以细胞中均需表达的一类基因转座子：是存在染色体上的可自主复制和移位的基本单位，参与转座子易位及DNA 链整合的酶称为转座酶 原癌基因：正常细胞中与病毒癌基因具有显著同源性的基因，本身没有致癌作用，但是经过致癌因子的催化下激活成为致 癌基因，使正常细胞向恶性转化。 SP序列：mRNA中用于结合原核生物核糖 体的序列 无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个 核苷酸的改变可能是代表某个AA的密码 子变成终止密码子（UAG UGA UAA），使 pro合成提前终止，合成无功能或无意义 的多肽，这称— 错义突变：由于结构基因中某个核苷酸的 变化使一种AA的密码子变成另外一种AA 的密码 指导RNA：与已正确编码的RNA序列互补 的一小段RNA，被用来作为向未经编辑的 RNA中插入碱基的模板。 上游启动子元件：将TATA区上游的保守 序列称为— 启动子：与基因表达启动相关的顺式作用 原件，是结构基因的重要成分。它是一段 位于转录起始位点5’端上游区大约 100~200bp以内的具有独立功能的DNA序 列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA 准确地相结合并具有转录起始的特异性。 细菌转化：是一种细菌菌株由于捕获了来 自供体菌株的DNA而导致性状特征发生 遗传改变的过程，提供转化DNA的菌株叫 做供体菌株，接受转化DNA的菌株被称作 受体菌株。 实时定量PCR技术：利用带荧光检测的 PCR仪对整个PCR过程中扩增DNA的累积 速率绘制动态变化图。 基因工程：在体外将核算分子插入病毒， 质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新 组合，使之进入新的宿主细胞内并获得持 续稳定增殖能力和表达。 应答原件：能与某个（类）专一蛋白因子 结合，从而控制基因特异表达的DNA上游 序列。 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（1.5分）。它可 以在启动子的上游，也可以在启动子的下 游，绝大多数增强子具有组织特异性（1.0 分）。 分子伴侣：是结合其他不稳定蛋白质并稳 定其构象的一类蛋白质（1.0分）。通过 与部分折叠的多肽协调性地结合与释放， 分子伴侣促进了包括蛋白质折叠、寡聚体 装配、亚细胞定位和蛋白质降 负调控：阻遏蛋白结合在操作子位点，阻 止基因的表达。没有调节蛋白时操纵元内 结构基因是表达的，而加入调节蛋白后结 构基因的表达活性被关闭，这种调节称为 负调节。 应急因子：是指与核糖体相结合的蛋白质 RelA，当空载的tRNA进入A位时，它催 化GTP形成pppGpp或催化GDP形成 ppGpp。 信号肽：在蛋白质合成过程中N端有 15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质 的跨膜。 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密码的简并性 移码突变(frame-shift mutation)：在 mRNA中，若插入或删去一个核苷酸，就 会使读码发错误，称为移码，由于移码而 造成的突变、称移码突变 简答题 1原核生物与真核生物基因组的不同？ 答：原核基因组：常仅由一条环状双链DNA 分子组成，结构简单；基因组中只有一个复 制起点；具有操纵子结构，转录的RNA为多 顺反子；有重叠基因（1、基因内基因 2、部 分重叠基因 3、一个碱基重叠）;无内含子； 编码pro的DNA在基因组中所占比例较大； 结构基因为单贝 真核基因组：真核基因组庞大，一般都远 大于原核生物；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；真核基因组的 转录产物为单顺反子；真核生物为断裂基因、 有内含子结构；真核基因组存在大量的顺式 作用原件；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。 2比较RNA转录与DNA复制的异同？ 答：相同：都以DNA链作为模板；合成方向 均为5’—3’；聚合反应均是通过核苷酸之间 形成的3’，5’—磷酸二酯建使核苷酸链延长 不同：复制转录 模板：两条链均复制；模板链转录（不对称 转录） 原料：dNDP ; NTP 酶：DNA聚合酶；RNA聚合酶 产物：子代双链DNA；mRNA,tENA,rRNA 配对：A---T ,G---C; A—U,T---A,G---C 引物：RNA引物；无 试比较转录与复制的区别。： 1，目的不同，所使用的酶、原料及其它辅助 因子不同，转录是合成RNA，复制是合成DNA； 2，方式不同：转录是不对称的，只在双链DNA 的一条链上进行，只以DNA的一条链为模板， 复制为半不连续的，分别以DNA的两条链为 模板，在DNA的两条链上进行；3，复制需要 引物，转录不需要引物；,4复制过程存在校 正机制，转录过程则没有；5转录产物需要加 工，复制产物不需要加工；6复制与转录都经 历起始、延长、终止阶段，都以DNA为模板， 新链按碱基互补原则，5'→3’方向合成。 3、 RNA转录的基本过程？ 转录的基本过程包括：模板识别、转录起始、 转录的延伸和终止。 模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互 作用并与之结合； 转录起始：RNA聚合酶结合在启动子上以后， 是启动子附近的DNA双链解旋并解链，形成 转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的 碱基配对，当RNA链上第一个核苷酸键产生 标志着转录的起始，一旦RNA聚合酶成功地 合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录 就进入正常的延伸阶段。 转录的延伸：RNA聚合酶释放因子离开启动子 后，核心酶沿模板DNA链移动并使新生成RNA 链不断伸长，在解链区形成RNA—DNA杂合物。 转录终止：当RNA链延伸到转录终止位点时， RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯建，DNA— RNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双 链状态，DNA聚合酶和RNA链都从模板上释放 出来，转录终止。 4.DNA复制的过程和机制? 答：分三个阶段：即复制的起始、延伸、终 止。 复制的起始：DNA解旋解链，形成复制叉，引 发体组装，然后在引发酶的催化下以DNA链 为模板合成一段短的RNA引物。 延伸：DNA链的延伸由DNA聚合酶催化以亲代 DNA链为模板引发体移动，从5’—>3’方向 聚合子代DNA链，前导键的合成以5’—>3’ 方向随着亲本双链体的解开而连续进行复 制，后随链在合成过程中，一段亲本DNA单 恋首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反 方向，按5’—>3’方向合成一系列冈崎片段。 终止：当子链延伸到终止位点时，DNA复制终 止，切除RNA引物，填充缺口，在DNA连接 酶的催化下将相邻的DNA片段连接起来形成 完整的DNA长链。 5、真核生物与原核生物在翻译的起始过程中 有哪些区别？ 答：真核生物的起始tRNA是met-tRNA met 原核是fmet-tRNA fmet； 真核生物核糖体小亚基识别mRNA的帽子结 构，而原核生物通过与mRNA的SD序列结合； 真核生物小亚基先与met-tRNAmet结合再与 mRNA结合，而原核生物小亚基先与mRNA结合 再与fmet-tRNAfmet结合；真核生物有较多 的起始因子参与，且核糖体较大为80S，而原 核生物有较少的起始因子参与，且核糖体较 小为70S 6.简述蛋白质生物合成过程。，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 (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，tRNA f 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。 7.试比较真核生物与原核生物mRNA转录的主 要区别。 答：转录单元：原核生物常为多顺反子转录， 真核生物常为单顺反子转录。酶：RNA聚合酶 核心酶加p因子，原核生物为RNA聚合酶Ⅱ 聚合酶加转录因子。转录产物：真核生物不 需加工与翻译相偶联真核生物需加工与翻译 分开。转录过程：无核小体的结局和组装的 过程，原核生物有核小体的结局和组成的过 程。转录终止“原核生物两种方式分别是依 赖P因子的终止和不依赖P因子的终止，真 核生物转录的终止加尾修饰同步进行。反应 部位：原核生物在类核，真核生物在核内。 8.比较原核和真核生物mRNA的区别？ 答：（1）、原核生物mRNA5’端无帽子结构，3’ 端没有或只少较短的polyA结构，真核生物 5’端存在帽子结构，3’端具有polyA尾巴. （2）、许多原核生物mRNA可能以多顺反子形 式存在，而真核生物几乎都是单顺反子(3)原 核生物mRNA的半衰期短，转录与翻译是紧密 相连的，两个过程不仅发生在同一细胞间里， 而且几乎是同步进行的，真核生物mRNA的录 翻译是发生在不同空间和时间范畴内的。(4) 原核生物以AUG作为起始密码有时以GUG， UUG作为起始密码，真核几乎永远以AUG作为 起始密码。 9.乳糖操纵子调控机理 答：是大肠杆菌中控制半乳糖苷酶诱导合成 的操纵子。包括调控元件P（启动子）和O（操 纵基因）阻遏子（I），以及结构基因lacZ（编 码半乳糖苷酶）、lacY（编码通透酶）和lacA （编码硫代半乳糖苷转乙酰基酶）。转录时 RNA聚合酶首先与启动子结合，通过操纵区向 右转录，转录从O区中间开始，按Z→Y→A 方向进行，每次转录出来的一条mRNA上都带 有这3个基因，转录的调控是在启动区和操 纵区进行的。 1、无乳糖时，调节基因lacI编码阻遏蛋白， 与操纵子基因O结合后抑制结构基因转录， 不产生代谢乳糖的酶。 2、只有乳糖存在时，乳糖可以与lac阻遏蛋 白结合，而使阻遏蛋白不与操纵基因结合， 诱导结构基因转录，代谢乳糖的酶产生以代 谢乳糖。 3、葡萄糖和乳糖同时存在时，葡萄糖的降解 产物能降低cAMP的含量，影响CAP与启动基 因结合，抑制结构基因转录，抑制代谢乳糖 的酶产生。 10、色氨酸操纵子及机制？ 答：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 乏时操纵子打开，trp基因表达，色氨酸或与 其代谢有关的某种物质在阻遏过程中起作 用。由于trp体系参与生物合成而不是降解， 它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。 弱化作用：当色氨酸达到一定浓度、但还没 有高到能够活化R使其起阻遏作用的程度时， 产生色氨酸合成酶类的量已经明显降低，而 且产生的酶量与色氨酸的浓度呈负相关。先 导序列起到随色氨酸浓度升高降低转录的作 用，这段序列就称为衰减子或弱化子。在trp 操纵元中，对结构基因的转录阻遏蛋白的负 调控起到粗调的作用，而衰减子起到细调的 作用。 11.原核生物和真核生物复制的差异？ 答：原核真核 复制起点：一般为单复制起点；一般为多复 制起点 主要的酶：DNA聚合酶Ⅲ；DNA聚合酶& 单链复制叉复制速度：快；慢 复制的延伸：无核小体的解聚及诚信组装； 有核小体…… 终止：两个复制叉相遇终止复制（环形DNA）； 端粒酶复制末端完成复制（线性DNA） 12原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的 起始过程有什么区别。 ．(1)起始因子不同：原核为IF-1，IF-2， IF-2，真核起始因子达十几种。 (2)起始氨酰-tRNA不同：原核为 fMet-tRNA f ，真核Met-tRNAi (3)核糖体不同：原核为70S核粒体， 可分为30S和50S两种亚基，真核为80S 核糖体，分40S和60S两种亚基
1、分子生物学的定义。 从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。 2、简述分子生物学的主要研究内容。 a.DNA重组技术（基因工程） （1）可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽 ; （2）可用于定向改造某些生物的基因组结构 ; （3）可被用来进行基础研究 b.基因的表达调控 在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）。 c.生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） 一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两个前提： (1)拥有特定的空间结构（三维结构）； (2)发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。 结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。它包括3个主要研究方向： (1) 结构的测定 (2) 结构运动变化规律的探索 (3) 结构与功能相互关系 d.基因组、功能基因组与生物信息学研究 3、谈谈你对分子生物学未来发展的看法？ (1)分子生物学的发展揭示了生命本质的高度有序性和一致性，是人类认识论上的重大飞跃。生命活动的一致性，决定了二十一世纪的生物学将是真正的系统生物学，是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一。 (2)分子生物学是目前自然学科中进展最迅速、最具活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。
(3)分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，同时也推动这些学科的发展。 (4)分子生物学涉及认识生命的本质，它也就自然广泛的渗透到医学、药学各学科领域中，成为现代医药学重要的基础。 1、DNA双螺旋模型是哪年、由谁提出的?简述其基本内容。 DNA双螺旋模型在1953年由Watson和Crick提出的。 基本内容： (1) 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手双螺旋。 (2) 嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，3′,5′- 磷酸与核糖在外侧，彼此通过磷酸二酯键相连接，形成DNA分子的骨架。 (3) 双螺旋的平均直径为2nm,两个相邻碱基对之间相距的高度即碱基堆积距离 为0.34nm,两个核苷酸之间的夹角为36。。 (4) 两条核苷酸链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连系而结合在一起，A与T相配对形成两个氢键，G与C相配对形成3个氢键。 (5) 碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，但根据碱基互补配对原则，当一条多核苷酸的序列被确定后，即可决定另一条互补链的序列。
， 宛 本人自己总结，大家随便一看。 基因与基因组 基因（gene ）：储存有功能的蛋白质多肽链或 RNA 序列信息，及表达这些信息所必须的全部 核苷酸序列所构成的遗传单位。 1.顺式作用元件有：启动子和上游启动子元件，反应元件，增强子，沉默子，Poly 加尾信号 启动子：有方向性，转录起始位点上游，TATA 盒，B 地贫，与 RNA 聚合酶特异结合及启 动转录 上游启动子元件：TATA 盒上游，与反式作用因子结合，调控基因转录效率。CAAT 盒，GC 盒，CACA 盒—B 地贫 反应元件：与激活的信息分子受体结合，调控基因表达 增强子：与反式作用因子结合，基因表达正调控，无方向性 沉默子：与反式作用因子结合，基因表达负调控 Poly 加尾信号：结构基因末端 AATAAA 及下游富含 GT 或 T 区，多聚腺苷酸化特异因子， 在 3 末端加 200 个 A B 地贫 1.除逆转录病毒外，通常为单倍体基因组。 逆转录病毒：单股正链二倍体 RNA ，三个结构基因，gag ，pol ，env ，5 端甲基化帽，3 端 poly 加尾。 HIV 免疫缺陷病毒，白血病病毒，肉瘤病毒 感染细菌的病毒基因组与细菌相似，基因连续，感染真核细胞的病毒基因组与真核细胞相似， 有内含子，基因不连续。 3.基因组连续：冠状病毒，脊髓灰质炎病毒，鼻病毒 4.编码区占大部分 原核生物基因组 1.由一条环状双链 DNA 分子组成，通常只有一个复制起点。 2.结构基因大多组成操纵子，形成多顺反子（mRNA ） 3.非编码区主要是调控序列。（转录终止区可有强终止子有反向重复序列，形成茎环结构） 4.存在可移动的 DNA 序列（转座因子：能够在一个 DNA 内或两个 DNA 间移动的 DNA 片 段转座因子：插入序列，转座子，可转座的噬菌体，转座作用的机制：复制性转座，简单转 座，共整合体，插入突变） 5.编码区大于非编码区 真核生物基因组 1.有同源性的功能相关基因构成基因家族 核酸序列相同，核酸序列高度同源，编码产物的功能或功能区相同，假基因 2.真核基因为断裂基因，编码为单顺反子。 3.有单一序列（低度重复序列） 中度重复序列，高度重复序列（反向重复序列—发卡结构， 卫星 DNA ：大卫星 DNA ，高度多态性：小卫星 DNA ，微卫星 DNA ） 基因表达调控 基因表达：。生物基因组中结构基因所携带的遗传信息，经过转录、翻译等一系列过程，合 成具有特定的生物学功能和生物学效应的 RNA 或蛋白质的全过程。包括 rRNA 和 tRNA 的 转录过程。 基因表达特点：时间特异性，空间特异性 按对刺激的反应性分类：基本表达（管家基因），诱导和阻遏表达。协同表达 基因表达调控：机体各种细胞中含有的相同遗传信息(相同的结构基因)，根据机体的不同发
现代分子生物学总结(朱玉贤、最新版)
一、绪论 两个经典实验 1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。实验表明，死细菌DNA 进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。 2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA 复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P 标记。说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。 基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。
二、染色体与DNA 嘌呤嘧啶 腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶 染色体 性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。 组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5 非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白
真核生物基因组DNA 真核细胞基因组最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能蛋白质所隔开。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C 值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C 值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。 真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组；2、真核基因组存在大量的的重复序列；3、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，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，包括启动子、增强子、沉默子等；7、真核基因组中存在大量的DNA多态性；8、真核基因组具有端粒结构。