分子生物学(上)

由天下分享时间：2024/12/19 17:34:25 加入收藏我要投稿点赞

酶细胞内定位转录产物相对活性敏感程度 DNApolyaseⅠ 核仁 rRNA 50～70％－ DNApolyaseⅡ 核质 hnRNA 20～40％＋ DNApolyaseⅢ 核质 tRNA ≈10％存在物种特异 51、三种聚合酶中有两个行对分子量超过1×10的大亚基； 2、同种生物3类聚合酶有“共享”小亚基的倾向。 3、线粒体和叶绿体RNA聚合酶活性不受α－鹅膏蕈碱所抑制。

24 试述转录的基本过程。P66

模板识别：RNA聚合酶与启动子区相互结合。转录起始前，启动子附近的DNA双链会分开形成转录泡，促使底物NTP，与模板DNA配对。

转录起始：RNA上第二个核苷酸键的产生。转录起始后直到形成9个核苷酸短链使通过启动子阶段，转录开始进入正常的延伸阶段。

转录的延伸：RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动，DNA双链持续解开，新生RNA链以DNA为模板不断在3’端延长，在接连区形成DNA-RNA杂合物。在解链区后面，DFNA模板链与原先配对的非模板链重新结合成双螺旋。转录终止：延伸到终止位点时，RNApolyase不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复双链，RNA被释放。

25 何谓增强子其作用机制和特点是什么？增强子：能强化转录起始的序列为增强子或强化子。

机理：可能通过影响染色质DNA－蛋白质结构或改变超螺旋的密度而改变模板的整体结构，从而使得RNA聚合酶更容易与模板结合，起始基因转录。特点：1、72bp，起始位点约200bp处。

2、保留或将之插在DNA任何部分，都能保持基因的正常转录。

26 真核生物的启动子区的主要结构特征是什么？各部分的作用如何？（原核生物：－10bpTATA区－35bpTTGACA区）

真核生物：－25～30bpTATA区，－70～－78bpCAAT区，GC区上游启动子原件UPE或上游激活序列UAS

TATA区：使转录精确地开始，提供结合位点。 CAAT区：控制转录起始的频率，基本不参加起始位点的确定。 GC区同上

27 原核生物与真核生物mRNA的特征主要表现在什么地方？单顺反子：只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子。多顺反子：编码多个蛋白质的mRNA。原核真核 1、mRNA半衰期短，细菌的转录和翻译是紧密1、5’端存在“帽子”结构，一般以为是GTP相连的，一旦转录开始，核糖体就结合到与原mDNA5’ATP，GTP缩合反应物。mRNA帽mRNA5’端启动蛋白结合，当一个mRNA5’开子常被甲基化；帽子结构可能使mRNA免受核始降解时，3’可能仍在合成或被翻译。酸酶破坏。 2、以多顺反子形式存在，对于第一个顺反子2、具有poly（A）尾巴（绝大多数），使mRNA来说，一旦mRNA5’被合成，翻译起始位点即由细胞核进入细胞质所必需的形式，大大提可与核糖体相结合，而后面几个顺反子翻译高了mRNA在细胞质中的稳定性。的起始就会受上游顺反子结构的调控。mRNA可分为：①编码区②位于AUG之前5’端上游非编码区③终止密码之后不翻译的3’端下游非编码区。 3、原核mRNA5’端无帽子结构，3’端无poly(A)3、几乎都是单顺反子，通过RNA聚合酶Ⅱ 6

或只有较短的poly(A) 4、常以AUG，有时以GUG，UUG作为起始密码子。 28 DNA甲基化状态可能调节DNA复制的机理如何？P250

DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的

改变，从而控制基因表达。DNA甲基化主要形成5－甲基胞嘧啶（5－mC）和少量的N－甲基

腺嘌呤（N－mA）及7－甲基鸟嘌呤（7－mG）。在真核生物中，5－甲基胞嘧啶主要出现在CpG序列、CpXpG、CCA/TGG和GATC中。 DNA甲基化抑制基因转录的机理：

DNA甲基化导致某些区域DNA构象变化，从而影响了蛋白质与DNA的相互作用，抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率。研究表明，当组蛋白H1与含CCGG序列的甲基化或非甲基化DNA分别形成复合体时，DNA的构型存在着很大的差别，甲基化达到一定程度时会发生从常规的B-DNA向Z-DNA的过渡。由于Z-DNA结构收缩，螺旋加深，使许多蛋白质因子赖以结合的元件缩入大沟而不利于基因转录的起始。

5－甲基胞嘧啶在DNA上并不是随机分布的，基因的5’端和3’端往往富含甲基化位点，而启动区DNA分子上的甲基化密度与基因转录受抑制的程度密切相关。对于弱启动子来说，稀少的甲基化就能使其完全失去转录活性。当这一类启动子被增强时（带有增强子），既使不去甲基化也可以恢复其转录活性。若进一步提高甲基化密度，即使增强后的启动子仍无转录活性。因为甲基化对转录的抑制强度与MeCP1结合DNA的能力成正相关，甲基化CpG的密度和启动子强度之间的平衡决定了该启动子是否具有转录活性。

DNA的甲基化还提高了该位点的突变频率。真核生物中5－mC主要出现在5’－CpG－3’序列中，5－mC脱氨后生成的胸腺嘧啶，不易被识别和矫正。因此，特定部位的5－mC脱氨反应，将在DNA分子中引入可遗传的转化（C－T），若位点突变发生在DNA功能区域，就可能造成基因表达的紊乱。由于CpG甲基化增加了胞嘧啶残基突变的可能性，5－mC也作为内源性诱变剂或致癌因子调节基因表达。

29 DNA转录终止的机制是什么？终止子：能提供转录终止信号的DNA序列。终止因子：协助RNA聚合酶识别终止信号的蛋白因子。 1、不依赖ρ因子的终止

终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，转录产生的RNA易形成发卡结构；终止位点前有一端由4～8个A组成的序列，转录产物的3’端的寡聚U。

新生DNA中的发卡结构会导致RNA聚合酶的暂停，破坏RNA-DNA杂合链5’端的正常结构；寡聚U使杂合链的3’部分出现不稳定rU?da区域。两者共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。

终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关。 2、依赖ρ因子的终止无GC二重对称序列及寡聚U

ρ因子使一个相对分子量2.0×10六聚体蛋白，是一种NTP水解酶。RNA合成起始后，ρ因子即附着在新生的RNA链上，靠ATP水解能量，沿5’?3’朝RNA聚合酶移动，到达RNA的3’－OH端后取代了暂停在终点位上的RNA聚合酶，使之从模板DNA释放nRNA，完成转录。

30 RNA的I、Ⅱ内含子的剪切机制是什么？它与mRNA内含子剪切作用机制有什么不同？P91-92

mRNA前体中主要（GU-AG类）和次要（AU-AC类）内含子的剪接方式不同的是Ⅰ、Ⅱ类内含子，因为带有这些内含子的RNA本身具有催化活性，能进行内含子的自我剪接。

Ⅰ型：1、鸟苷或鸟苷酸的3’－OH作为亲核基团攻击内含子5’端磷酸二酯键，从上游切

进行转录。 4、相对分子量较大的前体RNA出现在核内，只有成熟的，相对分子量明显变小并经过化学修饰的mRNA才进入胞质。 5、永远以AUG作为起始。 7

开DNA链；

2、再由上游外显子（第一个）的自由3’－OH作为亲核基团攻击内含子3’核苷酸的磷酸二酯键，使内含子被完全切开（不发生水解，无需供能）； 3、上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连。

Ⅱ型：1、内含子本身的某个腺苷酸2’－OH作为亲核基团攻击5’端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链后形成套索状结构；

2、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酯键，使内含子被完全切开；

3、上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连。 mRNA：许多分子量较小的核内RNA（U1,U2,U4,U5,U6）以及与这些RNA结合的核蛋白（snRNA）参与RNA剪接。 1、mRNA链上每个内含子3’，5’分别与不同snRNP相结合，形成RNA-RNP复合物；

2、一般，由U1snRNA以碱基互补的方式识别mRNA前体5’剪接点，由结合再3’剪接点上游富含嘧啶区的U2AF识别3’剪接点并引导U2snRNP与分支点相结合，形成剪接体，并进一步与U4,U5,U6snRNP三聚体相结合，形成60s剪接体，进行RNA前体分子剪接。

保守序列GU-AG,AU-AC次要

区别：Ⅰ、Ⅱ型剪接本身具有催化功能，属于核酸催化，Ⅰ类需游离鸟苷或鸟苷酸启动，Ⅱ类无需，mRNA剪接属于蛋白催化。

31 RNA剪切、修饰和编辑的基本过程。 RNA的剪切：

许多相对分子质量较小（106～185bp）的核内RNA（如U1,U2,U4,U5和U6）以及与这些RNA相结合的核蛋白（snRNP）参与RNA的剪接。mRNA链上每个内含子的5’和3’端分别与不同的snRNP相结合，形成RNA和RNP复合物。一般情况下，由U1 snoRNA以碱基互补的方式识别mRNA前体5’剪接点，由结合在3’剪接点上游富嘧啶区的U2AF识别3’剪接点并引导U2snRNP与分支点相结合，形成60S的剪接体，进行RNA前体分子的剪接。哺乳动物细胞中mRNA前体上的snRNP是从5’向下游“扫描”，选择在分支点富嘧啶区3’下游的第一个AG作为剪接的3’受点。AG前一位核苷酸可以影响剪接效率，一般来说，CAG=UAG>AAG>GAG。如果mRNA前体上同时存在几个AG，可能发生剪接竞争。

在高等真核生物中，内含子通常是有序或组成性地从mRNA前体中被剪接，然而，在个体发育或细胞分化时可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点进行变为剪接，产生组织或发育阶段特异性mRNA，称为内含子的变位剪接。

与前面所述的mRNA前体中主要和次要内含子的剪接方式不同的是Ⅰ、Ⅱ类内含子，因为带有这些内含子的RNA本身具有催化活性，能进行内含子的自我剪接。

RNA的编辑： RNA的编辑是某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，它导致了DNA所编辑的遗传信息的改变，因为经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。哺乳动物载脂蛋白mRNA的编辑是广泛研究的典型例子，载脂蛋白基因编码区共有4563个密码子，在所有组织中其DNA序列都相同。在肝脏中，该基因转录产生完整的mRNA并被翻译成有4563个氨基酸的全

长蛋白质，相对分子质量位5.1×10。在肠中合成的却是只包含有2153个密码子的mRNA，

翻译产生相对分子质量为2.5×10的蛋白质。该蛋白其实是全长载脂蛋白的N端，它是一个在序列上除了第2153位密码子从CAA突变为UAA之外完全与肝脏mRNA相同的核酸分子所编码的，C→ U突变使编码谷氨酰胺的密码子变成了终止密码子。 RNA的编辑虽然不是很普遍，在真核生物中也时有发生，表明RNA的编辑可能时充分发挥生理功能所必须的。 RNA编辑的另一种形式是尿苷酸的缺失和添加。除单碱基突变之外，RNA的修饰：特别是前体rRNA和tRNA，还可能有特异性化学修饰。有些RNA，

（1）甲基化在核苷酸的碱基或核糖基上加一个或多以个－CH3。（2）去氨基化从碱基上去掉氨基。（3）硫代用硫取代碱基分子上的氧。（4）碱基的同分异构化碱基环结构上发生分子替代。

（5）二价键的饱和化把一个二价键饱和。（6）核苷酸的替代用不常见核苷酸替换常见核苷酸。

32 何谓遗传密码的简并性？

总共由64个三联体密码子，除三个终止密码外（UAA,UAG,UGA），其余61个密码子编码20种AA，所以许多AA不只一个遗传密码，由一种以上密码子编码同一个AA的现象称为简并。

同一密码子：对应同一AA密码子。

33 细胞的通用密码中终止密码是哪几个？起始密码是什么？34 线粒体中的终止密码是什么？终止：UAA,UGA,UAG 起始：AUG 线粒体终止：AGA,AGG

35 “摆动假说”如何解释密码子与反密码子的配对原则。为什么有些氨基酸会有三个以上的密码子？

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，第三对碱基由一定的自由度，可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别一个以上的密码子，一个tRNA可以识别密码子的数量使由反密码子的第一个碱基的性质决定的。A或C只能识别1种，G,U可识别2种，为某些稀有成份Ⅰ时，可识别3种，若有几个密码子同时编码一个AA，凡是第一，二位碱基不同的密码子都对应各自独立的tRNA。原核生物大约有30－45种tRNA 真核生物大约有50种tRNA。

除了UAA,UGA,UAG三个终止密码外，存在61种密码子编码20种AA，所以有的AA有三种以上密码子。

36 描述tRNA分子的二级结构及其功能。

结构：tRNA的二级结构为三叶草形，由于小片段碱基互补配对，三叶草形tRNA分子上有4条根据它们的结构或已知功能命名的手臂：

受体臂，主要由链两端序列碱基配对形成的杆状结构和3’端末配对的3－4个碱基所组成，其3’端的最后3个碱基序列永远是CCA，最后一个碱基的3’或2’自由羟基（－OH）可以被胺酰化。

其余手臂均由碱基配对产生的杆状结构和无法配对的套索状结构所组成，TψC臂是根据3个核苷酸命名的，其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸。反密码子臂是根据位于套索中央的三联反密码子命名的。D臂是根据它含有二氢尿嘧啶命名的。

不同的tRNA分子可有74～95个核苷酸不等的二级结构形式。tRNA分子长度的不同主要是由其中的两条手臂引起的，在D臂中存在多至3个可变核苷酸位点，包括17：1（位于第17和18核苷酸之间）及20：1、20：2（位于第20和21核苷酸之间）。最常见的D臂缺失这3个核苷酸，而最小的D臂中第17位核苷酸也缺失了。

tRNA分子中最大的变化发生在位于TψC和反密码子臂之间的多余臂上。根据多余臂的特性，又可以降tRNA分为两大类：第一类tRNA占所有tRNA的75％，只含有一条仅为3～5个核苷酸的多余臂；第二类tRNA含有一条较大的多余臂，包括杆状结构上的5个核苷酸，套索结构上的3～11个核苷酸。多余臂的生物学功能尚不清楚。 tRNA的功能：1、为翻译提供接合体； 2、为准确无误将所需AA运送到核糖体上提供了运送载体。

有关功能位点：1、3’端CCA上氨基酸的接受位点； 2、识别氨酰－tRNA合成酶位点； 3、核糖体识别位点；（能与核糖体P/A位点结合） 4、反密码子位点。

37 氨基酸活化的基本过程及其活化的场所是什么？蛋白质合成起始：核糖体大、小亚基，起始tRNA，几十个蛋白因子。

氨基酸再氨酰－tRNA合成酶作用下，能够识别并通过氨基酸的羟基与tRNA3’腺苷酸核糖基上的3’－OH缩水形成二酯键，生成活化氨基酸－AA-tRNA。研究发现至少存在20种以上具有氨基酸专一性的氨酰－tRNA合成酶；同意氨酰－tRNA合成酶有将相同氨基酸加到两个或更多带有不同反密码子tRNA分子上的功能。原核生物：1、30S小亚基首先与mRNA结合；

fMet

2、再与fMet-tRNA结合； 3、与50S大亚基结合。

MetMet

真核：40S小亚基——Met-tRNA——mRNA——60S大亚基，形成80S?mRNA?Met-tRNA复合物。

2+4+

起始复合物的生成除了需要GTP提供能量外，还需要Mg,NH，三个起始因子（IF-1，IF-2，IF-3）。

38 为什么核糖体可以与mRNA上的SD序列结合？

细菌30S亚基具有专一性的识别和选择mRNA起始点的性质，二IF3能协助该亚基完成这种选择。30S亚基通过其16S rRNA的3’端与mRNA5’端起始密码子上游碱基配对结合。几乎所有原核生物mRNA上都有一个5’－AGGAGGU－3’序列即SD序列，这个富嘌呤区与30S亚基上16S rRNA3’端的富嘧啶区序列5’－GAUCACCUCCUUA－3’相互补，进行识别，帮助从起始AUG处开始翻译。

39 蛋白质合成的基本过程如何？P122

蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、伸长、终止以及新合成多肽链的折叠和加工。

氨基酸的活化：蛋白质合成的起始需要核糖体大、小亚基，起始tRNA和几十个蛋白因子的参与，在模板mRNA编码区5’端形成核糖体－mRNA－起始tRNA复合物并将甲酰甲硫氨酸放入核糖体P位点。氨基酸必须在氨酰—tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸——AA-tRNA。

fMet

原核：七种成份：①30S小亚基②模板mRNA③fMet-tRNA④3个翻译起始因子（IF-1、IF-2、

2＋

IF-3）⑤GTP⑥50S大亚基⑦Mg

翻译的起始：1、30S小亚基首先与翻译起始因子IF-1，IF-2结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。

fMet

2、在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNA进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。

3、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。真核：与原核生物基本相同，但存在差异

1、真核mRNA存在mGpppNp帽子结构，能促进起始反应，核糖体40S起始复合物形成过程中有帽子结合蛋白，能专一地识别mRNA帽子结构，与mRNA5’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。