分子生物學(xué)課后答案

第一章緒論1.簡述孟德爾、摩爾根和沃森等人對分子生物學(xué)發(fā)展的主要貢獻。答：孟德爾的對分子生物學(xué)的發(fā)展的主要貢獻在于他通過豌豆實驗，發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律、分離規(guī)律及自由組合規(guī)律；摩爾根的主要貢獻在于發(fā)現(xiàn)染色體的遺傳機制，創(chuàng)立染色體遺傳理論，成為現(xiàn)代實驗生物學(xué)奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向雙平行雙螺旋模型。2.寫出DNA和RNA的英文全稱。答：脫氧核糖核酸（DNA,Deoxyribonucleicacid），核糖核酸（RNA,Ribonucleicacid）3.試述“有其父必有其子”的生物學(xué)本質(zhì)。答：其生物學(xué)本質(zhì)是基因遺傳。子代的性質(zhì)由遺傳所得的基因決定，而基因由于遺傳的作用，其基因的一半來自于父方，一般來自于母方。4.早期主要有哪些實驗證實DNA是遺傳物質(zhì)？寫出這些實驗的主要步驟。答：一，肺炎雙球菌感染實驗，1，R型菌落粗糙，菌體無多糖莢膜，無毒，注入小鼠體內(nèi)后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌體有多糖莢膜，有毒，注入到小鼠體內(nèi)可以使小鼠患病死亡。3，用加熱的方法殺死S型細(xì)菌后注入到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡；二，噬菌體侵染細(xì)菌的實驗：1，噬菌體侵染細(xì)菌的實驗過程：吸附→侵入→復(fù)制→組裝→釋放。2，DNA中P的含量多，蛋白質(zhì)中P的含量少；蛋白質(zhì)中有S而DNA中沒有S，所以用放射性同位素35S標(biāo)記一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，用放射性同位素32P標(biāo)記另一部分噬菌體的DNA。用35P標(biāo)記蛋白質(zhì)的噬菌體侵染后，細(xì)菌體內(nèi)無放射性，即表明噬菌體的蛋白質(zhì)沒有進入細(xì)菌內(nèi)部；而用32P標(biāo)記DNA的噬菌體侵染細(xì)菌后，細(xì)菌體內(nèi)有放射性，即表明噬菌體的DNA進入了細(xì)菌體內(nèi)。三，煙草TMV的重建實驗：1957年，F(xiàn)raenkel-Conrat等人，將兩個不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白質(zhì)和RNA分別提取出來，然后相互對換，將S株系的蛋白質(zhì)和HR株系的RNA，或反過來將HR株系的蛋白質(zhì)和S株系的RNA放在一起，重建形成兩種雜種病毒，去感染煙草葉片。5.請定義DNA重組技術(shù)和基因工程技術(shù)。答：DNA重組技術(shù)：目的是將不同的DNA片段（如某個基因或基因的一部分）按照人們的設(shè)計定向連接起來，然后在特定的受體細(xì)胞中與載體同時復(fù)制并得到表達，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。基因工程技術(shù)：是除了包含DNA重組技術(shù)外還包括其他可能是生物細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)得到改造的體系，基因工程是指技術(shù)重組DNA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)計與應(yīng)用，包括上游技術(shù)和下游技術(shù)兩大組成部分。上游技術(shù)指的是基因重組、克隆和表達的設(shè)計與構(gòu)建（即重組DNA技術(shù)）；而下游技術(shù)則涉及到基因工程菌或細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產(chǎn)物的分離純化過程。6.寫出分子生物學(xué)的主要研究內(nèi)容。答：1，DNA重組技術(shù)；2，基因表達調(diào)控研究；3，生物大分子的結(jié)構(gòu)功能研究----結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)；4，基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究。第二章染色體與DNA1.染色體具有哪些作為遺傳物質(zhì)的特征？①分子結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定②能夠自我復(fù)制，使親子代之間保持連續(xù)性③能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制整個生命過程④能夠產(chǎn)生可遺傳的變異2.什么是核小體？簡述其形成過程。由DNA和組蛋白組成的染色質(zhì)纖維細(xì)絲是許多核小體連成的念珠狀結(jié)構(gòu)。核小體是由H2A,H2B,H3,H4各兩個分子生成的八聚體和由大約200bp的DNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而H1則在核小體外面。每個核小體只有一個H1。所以，核小體中組蛋白和DNA的比例是每200bpDNA有H2A,H2B,H3,H4各兩個，H1一個。用核酸酶水解核小體后產(chǎn)生只含146bp核心顆粒，包括組蛋白八聚體及與其結(jié)合的146bpDNA，該序列繞在核心外面形成1.75圈，每圈約80bp。由許多核小體構(gòu)成了連續(xù)的染色質(zhì)DNA細(xì)絲。核小體的形成是染色體中DNA壓縮的第一階段。在核小體中DNA盤繞組蛋白八聚體核心，從而使分子收縮至原尺寸的1/7。200bpDNA完全舒展時長約68nm,卻被壓縮在10nm的核小體中。核小體只是DNA壓縮的第一步。核小體長鏈200bp→核酸酶初步處理→核小體單體200bp→核酸酶繼續(xù)處理→核心顆粒146bp3.簡述真核生物染色體的組成及組裝過程真核生物染色體除了性細(xì)胞外全是二倍體，DNA以及大量蛋白質(zhì)及核膜構(gòu)成的核小體是染色體結(jié)構(gòu)的最基本單位。核小體的核心是由4種組蛋白（H2A、H2B、H3和H4）構(gòu)成的扁球狀8聚體。蛋白質(zhì)包括組蛋白與非組蛋白。組蛋白是染色體的結(jié)構(gòu)蛋白，它與DNA組成核小體，含有大量賴氨酸核精氨酸。非組蛋白包括酶類與細(xì)胞分裂有關(guān)的蛋白等，他們也有可能是染色體的結(jié)構(gòu)成分由DNA和組蛋白組成的染色體纖維細(xì)絲是許多核小體連成的念珠狀結(jié)構(gòu)。1.由DNA與組蛋白包裝成核小體，在組蛋白H1的介導(dǎo)下核小體彼此連接形成直徑約10nm的核小體串珠結(jié)構(gòu)，這是染色質(zhì)包裝的一級結(jié)構(gòu)。2.在有組蛋白H1存在的情況下，由直徑10nm的核小體串珠結(jié)構(gòu)螺旋盤繞，每圈6個核小體，形成外徑為30nm，內(nèi)徑10nm，螺距11nm的螺線管，這是染色質(zhì)包裝的二級結(jié)構(gòu)。3.由螺線管進一步螺旋化形成直徑為0.4μm的圓筒狀結(jié)構(gòu)，稱為超螺線管，這是染色質(zhì)包裝的三級結(jié)構(gòu)。4.這種超螺線管進一步螺旋折疊，形成長2-10μm的染色單體，即染色質(zhì)包裝的四級結(jié)構(gòu)。4.簡述DNA的一,二,三級結(jié)構(gòu)的特征DNA一級結(jié)構(gòu)：4種核苷酸的的連接及排列順序，表示了該DNA分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)DNA二級結(jié)構(gòu)：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA三級結(jié)構(gòu)：指DNA雙螺旋進一步扭曲盤繞所形成的特定空間結(jié)構(gòu)5.原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？1,結(jié)構(gòu)簡練原核DNA分子的絕大部分是用來編碼蛋白質(zhì)，只有非常小的一部分不轉(zhuǎn)錄，這與真核DNA的冗余現(xiàn)象不同。2,存在轉(zhuǎn)錄單元原核生物DNA序列中功能相關(guān)的RNA和蛋白質(zhì)基因，往往叢集在基因組的一個或幾個特定部位，形成功能單元或轉(zhuǎn)錄單元，它們可被一起轉(zhuǎn)錄為含多個mRNA的分子，稱為多順反子mRNA。3,有重疊基因重疊基因，即同一段DNA能攜帶兩種不同蛋白質(zhì)信息。主要有以下幾種情況①一個基因完全在另一個基因里面②部分重疊③兩個基因只有一個堿基對是重疊的鏈仍然處于雙鏈狀態(tài)，伴隨著DNA構(gòu)象的重大變化，封閉性復(fù)合物轉(zhuǎn)化為開放復(fù)合物；開放復(fù)合物與最初的兩個NTP相結(jié)合并在這兩個核苷酸之間形成磷酸二脂鍵后即轉(zhuǎn)變成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元復(fù)合物。5.簡述σ因子的作用。答：1.σ因子的作用是負(fù)責(zé)模版鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物，使酶專一性識別模版上的啟動子；2.σ因子可以極大的提高RNA聚合酶對啟動子區(qū)DNA序列的親和力；3.σ因子還能使RNA聚合酶與模版DNA上非特異性位點結(jié)合常數(shù)降低。6.什么是Pribnowbox？它的保守序列是什么？答：pribnowbox是原核生物中中央大約位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游10bp處的TATA區(qū)，所以又稱作-10區(qū)。它的保守序列是TATAAT。7.什么是上升突變？什么是下降突變？答：上升突變：細(xì)菌中常見的啟動自突變之一，突變導(dǎo)致Pribnow區(qū)共同序列的同一性增加；下降突變：細(xì)菌中常見的啟動子突變之一，突變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水平大大降低，如Pribnow區(qū)從TATAAT變成AATAAT。8.簡述原核生物和真核生物mRNA的區(qū)別。答：1，原核生物mRNA常以多順反子的形式存在。真核生物mRNA一般以單順反子的形式存在；2，原核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄與翻譯一般是偶聯(lián)的，真核生物轉(zhuǎn)錄的mRNA前體則需經(jīng)轉(zhuǎn)錄后加工，加工為成熟的mRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合生成信息體后才開始工作；3，原核生物mRNA半壽期很短，一般為幾分鐘，最長只有數(shù)小時。真核生物mRNA的半壽期較長，如胚胎中的mRNA可達數(shù)日；4，原核與真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)特點也不同，原核生物的mRNA的5’端無帽子結(jié)構(gòu)，39.大腸桿菌的終止子有哪兩大類？請分別介紹一下它們的結(jié)構(gòu)特點。答：大腸桿菌的終止子可以分為不依賴于p因子和依賴于p因子兩大類。不依賴于p因子的終止子結(jié)構(gòu)特點：1.位于位點上游一般存在一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，由這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成發(fā)卡式結(jié)構(gòu)。2.在終止位點前面有一端由4—8個A組成的序列，所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3’依賴于p因子的終止子的結(jié)構(gòu)特點：1.ρ因子是一個相對分子質(zhì)量為2.0×105的六聚體蛋白，它能水解各種核苷三磷酸，實際上是一種NTP酶。2.終止過程需要消耗能量,ρ因子具有終止轉(zhuǎn)錄和核苷三磷酸酶兩種功能。10.真核生物的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須經(jīng)過哪些加工才能成為成熟的mRNA，以用作蛋白質(zhì)合成的模版。答：1，裝上5′端帽子；2，裝上3′端多聚A尾巴；3，剪接：將mRNA前體上的居間順序切除，再將被隔開的蛋白質(zhì)編碼區(qū)連接起來。剪接過程是由細(xì)胞核小分子RNA參與完成的，被切除的居間順序形成套索形；4，修飾：mRNA分子內(nèi)的某些部位常存在N6-甲基腺苷，它是由甲基化酶催化產(chǎn)生的，也是在轉(zhuǎn)錄后加工時修飾的。11.簡述Ⅰ、Ⅱ類內(nèi)含子的剪接特點。答：Ⅰ類內(nèi)含子的剪接主要是轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，即剪接反應(yīng)實際上是發(fā)生了兩次磷酸二脂鍵的轉(zhuǎn)移。在I類內(nèi)含子的切除體系中，第一個轉(zhuǎn)酯反應(yīng)由一個游離的鳥苷或者鳥苷酸介導(dǎo)，鳥苷或鳥苷酸的3’—OH作為親核基團攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二脂鍵，從上游切開RNA鏈。在第二個轉(zhuǎn)酯反應(yīng)中，上游外顯子的自由3’—Ⅱ類內(nèi)含子主要存在于真核生物的線粒體和葉綠體rRNA基因中，在Ⅱ類內(nèi)含子切除體系中，轉(zhuǎn)酯反應(yīng)無需游離鳥苷或鳥苷酸，而是由內(nèi)含子本身的靠近3’端的腺苷酸2’—OH作為親核基團攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二脂鍵，從上游切開RNA鏈后形成套索結(jié)構(gòu)。再由上游外顯子的自由3’12.什么是RNA編輯？其生物學(xué)意義是什么？答：RNA編輯是指某些RNA特別是mRNA前體經(jīng)過插入、刪除或取代一些核苷酸殘疾等操作，導(dǎo)致DNA所編碼的遺傳信息的改變，使得經(jīng)過RNA編輯的mRNA序列發(fā)生了不同于模版的DAN的變化。生物學(xué)意義：1，校正作用，有些基因在突變的途中丟失的遺傳信息可能通過RNA的編輯得以恢復(fù)；2，調(diào)控翻譯，通過編輯可以構(gòu)建或去除其實密碼子和終止密碼子，是基因表達調(diào)控的一種方式；3，擴充遺傳信息，能使基因產(chǎn)物獲得心得結(jié)構(gòu)核功能，有利于生物的進化。13.核酶具有哪些結(jié)構(gòu)特點？其生物學(xué)意義是什么？答：核酶的結(jié)構(gòu)特點：核酶的錘頭結(jié)構(gòu)特點是：三個莖區(qū)形成局部的雙鏈結(jié)構(gòu)；其中含13個保守的核苷酸，N代表任何核苷酸；生物學(xué)意義：1，核酶是繼反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象之后對中心法則的有一個重要的修正，說明RNA既是遺傳物質(zhì)又是酶；2，核酶的發(fā)現(xiàn)為生命起源的研究提供了新思路—--也許曾經(jīng)存在以RNA為基礎(chǔ)的原始生命。第四章生物信息的傳遞（下）----從mRNA到蛋白質(zhì)1.遺傳密碼有哪些特征？答：1，密碼的連續(xù)性，密碼之間無間斷也沒有重疊；2，密碼的簡并性，許多氨基酸都有多個密碼子；3，密碼的通用性和特殊性，遺傳密碼無論在體內(nèi)還是在體外，無論是對病毒、細(xì)菌、動物還是植物而言都是通用的，但是也有少數(shù)例外；4，密碼子和反密碼子的相互作用。2.有幾種終止密碼子？它們的序列和別名分別是什么？答：3種，UAA、UAG和UGA，別名是無意義密碼。3.簡述擺動學(xué)說。答：1966年，Crick根據(jù)立體化學(xué)原理提出擺動學(xué)說，解釋了反密碼子中某些稀有成分的配對。擺動學(xué)說認(rèn)為，在密碼子與反密碼子的配對中，前兩對嚴(yán)格遵守堿基配對原則，第三對堿基有一定的自由度，可以“擺動”，因而使某些tRNA可以識別1個以上的密碼子。認(rèn)為除A-U、G-C配對外，還有非標(biāo)準(zhǔn)配對，I-A、I-C、I-U，并強調(diào)密碼子的5’端第1、2個堿基嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)配對，而第34.tRNA在組成和結(jié)構(gòu)上有哪些特點？答：1.tRNA中含有稀有堿基,除ACGU外還含有雙氫尿嘧啶、假尿嘧啶等；2.tRNA分子形成莖環(huán)節(jié)構(gòu)；3.tRNA分子末端有氨基酸接納莖；4.tRNA分子序列中很有反密碼子。5，比較原核與真核的核糖體組成。答：1，真核細(xì)胞中的核糖體數(shù)量多余原核；2，真核細(xì)胞中核糖體RNA占細(xì)胞中總RNA的量少于原核；3，原核生物的核糖體通過與mRNA的相互作用，被固定在核基因組上，真核生物的核糖體則直接或間接的與細(xì)胞骨架有關(guān)聯(lián)或者與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)相連；4，原核生物核糖體由約RNA占2/3及1/3的蛋白組成，真核生物核糖體中RNA占3/5，蛋白質(zhì)占2/5。6，什么是SD序列？其功能是什么？答：SD序列是指信使核糖核酸(mRNA)翻譯起點上游與原核16S核糖體RNA或真核18SrRNA3′端富含嘧啶的7核苷酸序列互補的富含嘌呤的3～7個核苷酸序列(AGGAGG)，是核糖體小亞基與mRNA結(jié)合并形成正確的前起始復(fù)合體的一段序列。功能：SD序列對mRNA的翻譯起重要作用。7.核糖體有哪些活性中心？答：核糖體包括多個活性中心，即mRNA結(jié)合部位、結(jié)合或接受AA-tRNA部位(A位點)，結(jié)合或接受肽酰-tRNA部位（P位點），肽基轉(zhuǎn)移部位及形成肽鍵的部位（E位點），此外還有負(fù)責(zé)肽鏈延伸的各種延伸因子的結(jié)合位點。8，真核生物與原核生物在翻譯起始過程中有哪些區(qū)別？答：原核生物的起始tRNA是fMet-tRNA，真核生物是Met-tRNAMet。原核生物中30S小亞基首先與mRNA模版相結(jié)合，再與fMet-tRNA結(jié)合，最后與50S大亞基結(jié)合。而在真核生物中，40S小亞基首先與Met-tRNAMet相結(jié)合，再與模版mRNA結(jié)合，最后與60S大亞基結(jié)合生成80S.mRNA.Met-tRNAMet起始復(fù)合物。9，鏈霉素為什么能夠抑制蛋白質(zhì)的合成？答：鏈霉素是是一種氨基葡萄糖型抗生素，分子式C21H39N7O12，可以多種方式抑制原核生物核糖體，能干擾fMet-tRNA與核糖體的結(jié)合，從而阻止蛋白質(zhì)合成的正確起始，也會導(dǎo)致mRNA的錯讀。10，什么是信號肽？它在序列組成上有什么特點？有什么功能？答：絕大部分被運入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的蛋白質(zhì)都帶有一個信號肽，該序列常常位于蛋白質(zhì)的氨基端，長度一般都在13-16個殘基，有如下三個特征：1，一般帶有10-15個疏水殘基；2，在靠近該序列N端常常帶有一個或者數(shù)個帶正電荷的氨基酸；3，在其C端靠近蛋白酶切割位點處常常帶有數(shù)個極性氨基酸。功能：完整的信號肽是保證蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運的必要條件。11，簡述葉綠體蛋白質(zhì)的跨膜運輸機制。答：1，活性蛋白水解酶位于葉綠體基質(zhì)內(nèi)；2，葉綠體膜能夠特異性的與葉綠體蛋白的前體結(jié)合；3，葉綠體蛋白質(zhì)前體內(nèi)可降解序列因植物和蛋白質(zhì)種類不同而表現(xiàn)出明顯的差異；12，蛋白質(zhì)有哪些翻譯后的加工修飾？答：1、氨基端和羧基端的修飾；2.共價修飾：磷酸化、糖基化、羥基化、二硫鍵的形成；3.亞基的聚合；4.水解斷鏈，切除新生肽中非功能片段。13，什么是核定位序列？其主要功能是什么？答：核定位序列：蛋白質(zhì)的一個結(jié)構(gòu)域，通常為一短的氨基酸序列，它能與入核載體相互作用，使蛋白能被運進細(xì)胞核。在絕大多數(shù)多細(xì)胞真核生物中，每當(dāng)細(xì)胞發(fā)生分裂時，核膜被破壞，等到細(xì)胞分類完成后，核膜被重新建成，分散在細(xì)胞內(nèi)的核蛋白必須被重新運入核內(nèi)，為了核蛋白的重復(fù)定位，這些蛋白質(zhì)中的信號肽----被稱為核定位序列。第五章分子生物學(xué)研究法（上）------DNA、RNA及蛋白質(zhì)操作技術(shù)2.如何理解PCR擴增的原理和過程。答：PCR擴增的原理及過程該技術(shù)模擬體內(nèi)天然DNA的復(fù)制過程，其基本原理是在模板、引物、4種dNTP和賴熱DNA聚合酶存在的條件下，特異擴增位于兩段已知序列之間的DNA區(qū)段的酶促合成反應(yīng)。每一循環(huán)包括高溫變性、低溫退火、中溫延伸三步反應(yīng)。每一循環(huán)的產(chǎn)物作為下一個循環(huán)的模板，如此循環(huán)30次，介于兩個引物之間的新生DNA片段理論上達到230拷貝（約為109個分子）。PCR技術(shù)的特異性取決于引物與模板結(jié)合的特異性。PCR由變性--退火--延伸三個基本反應(yīng)步驟構(gòu)成：①模板DNA的變性：模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時間后，使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合，為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備；②模板DNA與引物的退火(復(fù)性)：模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結(jié)合；③引物的延伸：DNA模板--引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，按堿基配對與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復(fù)制鏈重復(fù)循環(huán)變性--退火--延伸三過程，就可獲得更多的“半保留復(fù)制鏈”第七章基因的表達與調(diào)控（上）------原核基因表達調(diào)控模式1.簡述代謝物對基因表達調(diào)控的兩種方式。答：①

轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控(transcriptional

regulation)；②

轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控(post-transcriptional

regulation)

，包括mRNA加工成熟水平上的調(diào)控(differen,tial

processing

of

RNA

transcript)和

翻譯水平上的調(diào)控(differential

translation

of

mRNA)。2.什么是操縱子學(xué)說1961年，法國科學(xué)家莫諾（J·L·Monod，1910-1976）與雅可布（F·Jacob）發(fā)表“蛋白質(zhì)合成中的遺傳調(diào)節(jié)機制”一文，提出操縱子學(xué)說，開創(chuàng)了基因調(diào)控的研究。四年后的1965年，莫諾與雅可布即榮獲諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。莫諾與雅可布最初發(fā)現(xiàn)的是大腸桿菌的乳糖操縱子。這是一個十分巧妙的自動控制系統(tǒng)，這個自動控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)控大腸桿菌的乳糖代謝。乳糖可作為培養(yǎng)大腸桿菌的能源。大腸桿菌能產(chǎn)生一種酶（叫做“半乳糖苷酶”），能夠催化乳糖分解為半乳糖和葡萄糖，以便作進一步的代謝利用。編碼半乳糖苷酶的基因（簡稱z）是一個結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）。這個結(jié)構(gòu)基因與操縱基因共同組成操縱子。操縱基因受一種叫作阻遏蛋白的蛋白質(zhì)的調(diào)控。當(dāng)阻遏蛋白結(jié)合到操縱基因之上時，乳糖會起誘導(dǎo)作用，它與阻遏蛋白結(jié)合，使之從操縱基因上脫落下來。這時，操縱基因開啟，相鄰的結(jié)構(gòu)基因也表現(xiàn)活性，細(xì)菌就能分解并利用乳糖了，這樣，乳糖便成了誘導(dǎo)半乳糖苷酶產(chǎn)生的誘導(dǎo)物。上述內(nèi)容表明，大腸桿菌的乳糖操縱子是一個十分巧妙的自動控制系統(tǒng)：當(dāng)培養(yǎng)基中含有充分的乳糖，同時不含葡萄糖時，細(xì)菌便會自動產(chǎn)生半乳糖苷酶來分解乳糖，以資利用。當(dāng)培養(yǎng)基中不含乳糖時，細(xì)菌便自動關(guān)閉乳糖操縱子，以免浪費物質(zhì)和能量。3.簡述乳糖操縱子的調(diào)控模型。答：A、乳糖操縱子的組成：大腸桿菌乳糖操縱子含Z、Y、A三個結(jié)構(gòu)基因，分別編碼半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶，此外還有一個操縱序列O，一個啟動子P和一個調(diào)節(jié)基因I。B、阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)：沒有乳糖存在時，I基因編碼的阻遏蛋白結(jié)合于操縱序列O處，乳糖操縱子處于阻遏狀態(tài)，不能合成分解乳糖的三種酶；有乳糖存在時，乳糖作為誘導(dǎo)物誘導(dǎo)阻遏蛋白變構(gòu)，不能結(jié)合于操縱序列，乳糖操縱子被誘導(dǎo)開放合成分解乳糖的三種酶。所以，乳糖操縱子的這種調(diào)控機制為可誘導(dǎo)的負(fù)調(diào)控。C、CAP的正性調(diào)節(jié)：在啟動子上游有CAP結(jié)合位點，當(dāng)大腸桿菌從以葡萄糖為碳源的環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀樘菫樘荚吹沫h(huán)境時，cAMP濃度升高，與CAP結(jié)合，使CAP發(fā)生變構(gòu)，CAP結(jié)合于乳糖操縱子啟動序列附近的CAP結(jié)合位點，激活RNA聚合酶活性，促進結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合于操縱子后促進結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，對乳糖操縱子實行正調(diào)控，加速合成分解乳糖的三種酶。D、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)：乳糖操縱子中的I基因編碼的阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控與CAP的正調(diào)控兩種機制，互相協(xié)調(diào)、互相制約。4.什么是葡萄糖效應(yīng)?又稱葡萄糖阻遏或分解代謝產(chǎn)生阻遏作用。葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代謝產(chǎn)物阻遏某些誘導(dǎo)酶體系編碼的基因轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。如大腸埃希氏菌培養(yǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上，在葡萄糖沒有被利用完之前，乳糖操縱子就一直被阻遏，乳糖不能被利用，這是因為葡萄糖的分解物引起細(xì)胞內(nèi)cAMP含量降低，啟動子釋放cAMP-CAP蛋白，RNA聚合酶不能與乳糖的啟動基因結(jié)合，以至轉(zhuǎn)錄不能發(fā)生，直到葡萄糖被利用完后，乳糖操縱子才進行轉(zhuǎn)錄，形成利用乳糖的酶，這種現(xiàn)象稱葡萄糖效應(yīng)5.什么是弱化作用？答：1.當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸的濃度很低時，負(fù)載有色氨酸的tRNATrp也就少，這樣翻譯通過兩個相鄰色氨酸密碼子的速度就會很慢，當(dāng)4區(qū)被轉(zhuǎn)錄完成時，核糖體才進行到1區(qū)（或停留在兩個相鄰的trp密碼子處），這時的前導(dǎo)區(qū)結(jié)構(gòu)是2-3配對，不形成3-4配對的終止結(jié)構(gòu)，所以轉(zhuǎn)錄可繼續(xù)進行，直到將trp操縱子中的結(jié)構(gòu)基因全部轉(zhuǎn)錄。2.當(dāng)培養(yǎng)基中色氨酸濃度較高時，核糖體可順利通過兩個相鄰的色氨酸密碼子，在4區(qū)被轉(zhuǎn)錄之前就到達2區(qū)，使2-3區(qū)不能配對，3-4區(qū)自由配對形成基一環(huán)終止子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止，trp操縱子被關(guān)閉。6.簡述抗終止子的調(diào)控機制在以mRNA為模板翻譯多肽是，當(dāng)核糖體遇到終止密碼是如果沒有其他的情況一般都會停止翻譯，但當(dāng)有其他因素存在例如，色氨酸操縱子的調(diào)控中的弱化作用，這些因素會使核糖體不能夠在終止信號處終止肽鏈的延伸，叫做抗終止7.簡述反義RNA的調(diào)控機制反義RNA，根據(jù)反義RNA的作用機制可將其分為3類

Ⅰ類:這類反義RNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和/或編碼區(qū)，引起翻譯的直接抑制(ⅠA類)或與靶mRNA結(jié)合后引起該雙鏈RNA分子對RNA酶Ⅲ的敏感性增加，使其降解(ⅠB類)。Ⅱ類:這類反義RNA與mRNA的SD序列的上游非編碼區(qū)結(jié)合，從而抑制靶mRNA的翻譯功能。其作用機制尚不完全清楚，可能是反義RNA與靶mRNA的上游序列結(jié)合后會引起核糖體結(jié)合位點區(qū)域的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因而阻止了核糖體的結(jié)合。Ⅲ類:這類反義RNA可直接抑制靶mRNA的轉(zhuǎn)錄。8.簡述原核基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的不同方式轉(zhuǎn)錄的起始由RNA聚合酶與DNA模板的啟動子(promoter)結(jié)合。

經(jīng)過對百種以上原核生物不同基因的啟動子進行分析，發(fā)現(xiàn)啟動子具有下列的共同點：在-10bp處有一段共有序列（consensussequence），富含AT，即–TATAAT-，系Pribnow等首先發(fā)現(xiàn)，因而稱為Pribnow盒（box），再往上游-35bp的中心處又有一組保守的共有序列，即-TTGACT-。啟動子鄰近的結(jié)構(gòu)示如圖13-3。

結(jié)合過程可分為二個步驟，首先由σ因子辨認(rèn)啟動子的–35區(qū)，全酶與該區(qū)結(jié)合，形成疏松的復(fù)合物，此時DNA雙鏈未解開，因而稱為封閉型轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，繼而RNA聚合酶移向–10區(qū)及轉(zhuǎn)錄起始點，在–20區(qū)處DNA發(fā)生局部解鏈，形成12～17bp的單鏈區(qū)，RNA聚合酶與DNA結(jié)合更緊密，形成開放型轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。以單鏈的模板鏈為模板，RNA聚合酶上的起始位點和延伸位點被相應(yīng)的NTP占據(jù)，聚合酶的β亞基催化第一個磷酸二酯鍵的生成，σ亞基從全酶解離，形成DNA-RNA聚合酶（核心酶）結(jié)合在一起的起始延伸復(fù)合物。第八章基因的表達與調(diào)控（下）------真核基因表達調(diào)控一般規(guī)律1.基因家族的分類及其主要表達調(diào)控模式。

答：（1），簡單多基因家族，真核生物首先是pre

rRNA經(jīng)過特異性甲基化，然后是經(jīng)RNA酶的切割便可產(chǎn)生成熟rRNA分子。原核生物則還要經(jīng)過核酸酶降解才能產(chǎn)生成熟rRNA分子。（2），復(fù)雜多基因家族，一般由幾個相關(guān)基因家族構(gòu)成，基因家族之間由間隔序列隔開，并作為獨立的轉(zhuǎn)錄單位，可能存在具有不同專一性的組蛋白亞類和發(fā)育調(diào)控機制。（3），發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜多基因家族，每個基因家族中，基因排列的順序就是他們在發(fā)育階段的表達順序。

2，何為外顯子和內(nèi)含子及其結(jié)構(gòu)特點和可變調(diào)控？

答：大多數(shù)真核基因都是由蛋白質(zhì)編碼序列和非蛋白質(zhì)編碼序列組成的，編碼序列稱為外顯子（exon），非編碼序列稱為內(nèi)含子（intron）。結(jié)構(gòu)特點：一個結(jié)構(gòu)基因中編碼某一蛋白質(zhì)不同區(qū)域的各個外顯子并不連續(xù)排列在一起，而是常常被長度不等的內(nèi)含子所隔離，形成鑲嵌排列的斷裂方式?？勺冋{(diào)控：不少真核基因的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可通過不同剪接方式，產(chǎn)生不同的mRNA，并翻譯成不同的蛋白質(zhì)。另外，一些核基因由于轉(zhuǎn)錄是選擇了不同的啟動子或者在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上選擇了不同的PolyA位點而使轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物產(chǎn)生不同的二級結(jié)構(gòu)，因而影響剪接過程，最終產(chǎn)生不同的mRNA分子。

3，DNA甲基化對基因表達的調(diào)控機制。

答：大量研究表明，DNA甲基化能關(guān)閉某些基因達的活性，去甲基化則誘導(dǎo)了基因的重新活化和表達。三種調(diào)控機制：一是DNA甲基化導(dǎo)致了某些區(qū)域DNA構(gòu)象變化，從而影響了蛋白質(zhì)和DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率。二是促進阻遏蛋白的阻遏作用。三是DNA的甲基化還提高了該位點的突變頻率。

4，真核生物轉(zhuǎn)錄元件組成及其分類。

答：啟動子，轉(zhuǎn)錄模版，RAN聚合酶Ⅱ基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄所需的蛋白質(zhì)因子（TFⅡ），RNA聚合酶Ⅱ，增強子，反式作用因子

5，增強子的作用機制。

答：增強子是指能使與它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列?？赡苡?中作用機制：（1），影響模版附近的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致DNA雙螺旋彎折或在反式因子的參與下，以蛋白質(zhì)之間的相互作用為媒介形成增強子魚啟動子之間“成環(huán)”連接，活化基因轉(zhuǎn)錄。（2），將模版固定在細(xì)胞核內(nèi)特定位置，如連接在核基質(zhì)上，有利于DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶改變DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的張力，促進RNA聚合酶Ⅱ在DNA鏈上的結(jié)合和滑動。（3），增強子區(qū)可以作為反式作用因子或RNA聚合酶Ⅱ進入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的“入口”。

6，反式作用因子的結(jié)構(gòu)特點及其對基因表達的調(diào)控。

答：反式作用因子是能直接或間接的識別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)特點：同一類序列特異性的反式作用因子由多基因家族所編碼,它們具有特定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(如上述的鋅指結(jié)構(gòu)、堿性亮氨酸拉鏈、螺旋-環(huán)-螺旋基元等)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的同源性,因而構(gòu)成反式作用因子家族,如類固醇激素受體家族、AP1家族等。主要包括：1.DNA結(jié)合域：a.螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋b.鋅指結(jié)構(gòu)c.亮氨酸拉鏈d.螺旋-突環(huán)-螺旋2.轉(zhuǎn)錄激活域：與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用的結(jié)構(gòu)成分。[1]常見的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域有富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域，富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域及酸性α螺旋結(jié)構(gòu)域隨著表觀遺傳學(xué)的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)除了蛋白，DNA、RNA也有調(diào)控功能，所以現(xiàn)在也稱反式調(diào)控元件，主要有miRNA，轉(zhuǎn)錄因子等

7，舉例說明蛋白質(zhì)磷酸化如何影響基因表達。

答：蛋白質(zhì)磷酸化主要影響細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)進而影響基因表達。舉例：在糖原代謝過程中，激素與其受體在肌細(xì)胞外表面相結(jié)合，誘發(fā)細(xì)胞質(zhì)cAMP的合成并活化A激酶，后者再將活化磷酸基團傳遞給無活性的磷酸化酶激酶，活化糖原磷酸化酶，最終將糖原磷酸化，進入糖酵解途徑并提供ATP。（cAMP介導(dǎo)的蛋白質(zhì)磷酸化過程）

8，組蛋白乙?；腿ヒ阴；绊懟蜣D(zhuǎn)錄的機制。

答：組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶和去乙?；竿ㄟ^是組蛋白乙酰化和去乙?；瘜虮磉_產(chǎn)生影響。組蛋白N端尾部上賴氨酸殘基的乙?；泻土宋膊康恼姾?，降低了它與組蛋白的親和性，導(dǎo)致核小體構(gòu)象發(fā)生有利于轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白與染色質(zhì)結(jié)合的變化，從而提高了基因轉(zhuǎn)錄的活性。核心組蛋白H2A,H2B,H3,H4通過組蛋白尾部選擇性乙?；绊懞诵◇w的濃縮水平和可接近性。由于乙?；慕M蛋白抑制了核小體的濃縮，使轉(zhuǎn)錄因子更容易與基因組的這一部分相接觸，有利于提高基因的轉(zhuǎn)錄活性。

9，激素影響基因表達的基本模式。

答：許多類固醇激素（如雌激素、孕激素、醛固酮、糖皮質(zhì)激素和雄激素）以及一些代謝性激素（如胰島素）的調(diào)控作用都是通過起始基因轉(zhuǎn)錄而實現(xiàn)的。靶細(xì)胞具有專一的細(xì)胞質(zhì)受體，可與激素形成復(fù)合物，導(dǎo)致三維結(jié)構(gòu)甚至化學(xué)性質(zhì)的變化。經(jīng)修飾的受體與激素復(fù)合物通過核膜進入細(xì)胞核與染色質(zhì)的特定區(qū)域結(jié)合導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄的起始或關(guān)閉。靶細(xì)胞內(nèi)含有大量激素受體蛋白，而非靶細(xì)胞中沒有或很少有這類受體，這是激素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄組織特異性的根本原因。

10，分子伴侶的分類及其影響基因表達的機制。

答：分子伴侶（molecular

chaperone）是一類序列上沒有相關(guān)性擔(dān)憂共同功能的保守性蛋白質(zhì)，它們在細(xì)胞內(nèi)能幫助其他多肽進行正確的折疊、組裝、運轉(zhuǎn)和降解。目前認(rèn)為分子伴侶至少有兩類：熱休克蛋白家族和伴侶素。

把能與某個（類）專一蛋白因子結(jié)合，從而控制基因特意表達的DNA上游序列稱為應(yīng)答元件（response

element），如熱休克應(yīng)答元件，這些應(yīng)答元件與細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，協(xié)調(diào)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。第十一章基因組與比較基因組學(xué)1.簡述人類基因組計劃的科學(xué)意義（詳細(xì)答案見教材P424）人類是在“進化”歷程上最高級的生物，對它的研究有助于認(rèn)識自身、掌握生老病死規(guī)律、疾病的診斷和治療、了解生命的起源。測出人類基因組DNA的30億個堿基對的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因，找出它們在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息。在人類基因組計劃中，還包括對五種生物基因組的研究：大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅和小鼠，稱之為人類的五種“模式生物”。HGP的目的是解碼生命、了解生命的起源、了解生命體生長發(fā)育的規(guī)律、認(rèn)識種屬之間和個體之間存在差異的起因、認(rèn)識疾病產(chǎn)生的機制以及長壽與衰老等生命現(xiàn)象、為疾病的診治提供科學(xué)依據(jù)。2.請分析人類基因組計劃的發(fā)展趨勢人類基因組研究的目的不只是為了讀出全部的DNA序列，更重要的是讀懂每個基因的功能，每個基因與某種疾病的種種關(guān)系，真正對生命進行系統(tǒng)地科學(xué)解碼，從此達到從根本上了解認(rèn)識生命的起源、種間、個體間的差異的原因，疾病產(chǎn)生的得機制以及長壽、衰老等困擾著人類的最基本的生命現(xiàn)象目的。3.試述大腸桿菌基因組和真核生物基因組的主要區(qū)別(一).大腸桿菌基因組

1基因組很小，大多只有一條染色體

2結(jié)構(gòu)簡煉

3存在轉(zhuǎn)錄單元

4多順反子

5有重疊基因

(二)真核生物基因組

1真核基因組結(jié)構(gòu)龐大

2單順反子

3基因不連續(xù)性

4非編碼區(qū)較多

5含有大量重復(fù)序列4.列出LINEs與SINEs的異同LINES:哺乳動物基因組中長散布序列，由RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄本反轉(zhuǎn)座產(chǎn)生哺乳動物基因組含有很多相對短但彼此相關(guān)的序列，其重要部分包含轉(zhuǎn)座子。大部分可歸納為兩個家族，即長散布重復(fù)序列(LINES)和短散布重復(fù)序列(SINES)。這些成分當(dāng)初曾被認(rèn)為是一些分散重復(fù)序列：每個家族都包含許多成員分散在基因組中。LINES和SINES的一個更重要的區(qū)別是，LINES是RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄物，而SINES則是RNA聚合酶Ⅲ的轉(zhuǎn)錄物。5.區(qū)分遺傳圖譜和物理圖譜，試述這兩項技術(shù)的優(yōu)缺點前者是描述的基因相對位置，后者是具體的堿基位置

遺傳圖譜是某一物種的染色體圖譜（也就是我們所知的連鎖圖譜），顯示所知的基因和/或遺傳標(biāo)記的相對位置，而不是在每條染色體上特殊的物理位置。由遺傳重組測驗結(jié)果推算出來的、在一條染色