1. DNA是遗传物质的实验证据?
三个关键实验:
(1) 1928, Frederick Griffith, 细菌转化原理的发现。
(2) 1944, Avery等,纯化的DNA是细菌转化过程中真正的转化因子。
(3) 1952 , Hershey & Chase,大肠杆菌噬菌体实验证明病毒的遗传物质是DNA.
(4)真核生物的遗传物质也是DNA
2. DNA一级结构的参数,双螺旋结构特征,维持作用力;DNA和RNA的核苷酸区别,人类基因组DNA双螺旋的长短(多少bp,多少米)?
DNA一级结构指DNA分子中的核苷酸排列顺序。DNA一级结构决定其高级结构,而高级结构又决定和影响着一级结构的信息功能。
双螺旋结构特征:
(1)反方向平行两条磷酸戊糖骨架盘绕成直径2nm的双螺旋结构;
(2)由于两股链上的C1位置完全对应而形成大沟和小沟;
(3)互补配对:碱基位于螺旋内部,配对成A-T,G-C;
(4)轴向螺距3、4nm,一圈含10bp碱基,因此,碱基间隔0.34nm,相当于碱基厚度;5.相邻碱基转动36°
维持双螺旋结构作用力:氢键、碱基堆积力、磷酸基的静电斥力、碱基分子内能
RNA与DNA核苷酸区别 |
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|
RNA |
DNA |
碱基 |
A、U、G、C |
A、T、G、C |
戊糖 |
B-D-核糖 |
B-D-2’脱氧核糖 |
碱基含量 |
A、U含量不一定相同,G、C含量也不一定相同 |
A=T,G=C |
碱基互补配对 |
A-U、G-C |
A-T,G-C |
分子大小 |
不等,几十乃至数千个核苷酸 |
因物种不同而异,但较RNA大得多 |
结构 |
单链;局部互补配对形成双螺旋 |
双链,形成双螺旋 |
功能 |
多样,涉及遗传信息表达的各个方面 |
携带遗传信息 |
人类基因组DNA双螺旋长度:人类基因组DNA分子伸展开来大约有2米长有7.5×105 个核小体,每个核小体内DNA长度约为200bp,所以长约7.5×10 5×200bp
3. 正链、负链、模板链、非模板链、有义链、反义链,与mRNA序列的关系?
DNA两条链的阅读方向:5’→3’; 互补配对方式:A-T,G-C
PCR引物与模板的关系:正链/有义链/非模板链——与mRNA序列相同的那条DNA链
负链/反义链/模板链——根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链
4. tRNA二级结构——三叶草型结构;三级结构——倒L型结构
氨酰tRNA合成酶催化的反应过程、几个底物:底物——氨基酸、tRNA、ATP;
反应过程:
1.AMP连接到氨基酸的羟基上形成氨酰腺苷酸中间体,释放出的焦磷酸水解驱动反应继续进行;2.氨酰腺苷酸与空载tRNA作用形成氨酰tRNA和AMP。
副密码子:tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码。
稀有剪接假尿嘧啶核苷(假尿苷)
密码子简并性:除AUG(Met)和UGG(Trp)以外,每个氨基酸都有一个以上密码子,这种现象称密码子的简并,只有1个密码子的氨基酸:色氨酸与甲硫氨酸。
有两个同义密码子的氨基酸:除了色氨酸与甲硫氨酸以外的氨基酸。
反密码子第一位的I可以识别密码子第三位的什么碱基——U、A、C。
密码子和反密码子都要从5‘到3’书写。
5. 复制、转录、有哪些,抑制原理是什么;
转录的抑制剂:
(1)嘌呤和嘧啶类似物:作为代谢拮抗物,直接抑制核苷酸生物合成有关酶类或者进入核酸分子,形成异常RNA或DNA,影响核酸的功能并导致突变;
(2)烷化剂:与DNA结合使其失去模板功能,从而抑制转录;
(3)放线菌素类:可与DNA形成非共价复合物,抑制其模板功能;
(4)嵌入染料:嵌入碱基对之间,导致移码突变;
(5)利福霉素:抑制细菌RNA聚合酶活性
翻译的抑制剂:
原核生物主要有:氯霉素、四环素类、链霉素等,氯霉素结合于70s核糖体从而影响其在合成中承担的功能;链霉素与30s核糖体结合,能引起错误阅读读码框等;
(1)真核生物有亚胺环己酮,结合于80s核糖体抑制其功能;
(2)白喉毒素:与EF-2结合组织mRNA在核糖体上的移位
6. 乳糖操纵子的正、负调控机制,葡萄糖效应,衰减子(弱化子)?
正调控机制包括可诱导的正控系统和可阻遏的正控系统。在可诱导的正控系统中,调节基因编码的激活蛋白在诱导 物作用下,能与启动子结合开启操纵子结构基因的转录。在可阻遏的正控系统中,激活蛋白可与启动子结合,促进转录。但当这种激活蛋白与辅阻遏物结合后就失去了激活能力,使基因不转录。
负调控机制包括可诱导的负控系统。可诱导的负控适当阻遏蛋白与诱导物结合时,结构基因转录;可阻遏的负控使阻遏蛋白与辅阻遏物结合时,结合基因不转录
葡萄糖效应:葡萄糖的代谢抑制了cAMP的活性,或激活磷酸二酯酶,导致缺少cAMP,而只有CAP+cAMP,形成复合物才有激活活性,这种现象称葡萄糖效应。
衰减子(弱化子):mRNA合成起始以后,除非培养基中完全没有色氨酸,转录总是在这个区域终止,产生一个仅有140个核苷酸的RNA分子,终止Trp基因转录,该区域被称为弱化子
7. mRNA帽子结构,作用,polyA尾巴的作用,真核生物mRNA加尾与转录终止的关系?
mRNA中有三种帽子:
(1)cap 0 :m7GpppX,存在于单细胞生物内;(2)cap1:m7Gppp Xm在多细胞生物中;(3)Cap2:m7Gppp Xm pXm
作用:有帽子结合蛋白(cBp)与帽子结合
(1)有助于mERNA运输越过核膜进入胞质;
(2)保护5’不被酶降解;
(3)翻译时供eIF和核糖体识别;
(4)促进5’内含子的剪切
PolyA尾巴作用:
(1)有蛋白质(pBp)与PolyA尾结合提高了信使RNA在细胞质中的稳定性;
(2)(2)增强翻译的效率
8. 图示和详述复制叉的结构和蛋白组分及功能
复制叉是指复制开始时在复制起点形成的一个特殊的叉形结构,是复制有关的酶和蛋白质组装成复合物和新链合成的部位。有Hu蛋白、DnaA、DnaB、DnaC以及DnaG等蛋白,DnaA/ATP多聚体链同Hu蛋白一起结合在Dric上形成起始复合体,Hu蛋白导致DNA链弯曲,DnaB蛋白有解旋酶功能,DnaC是DnaB的辅助蛋白,使DnaB进入组装位点,DnaG起引发酶作用。
DNA复制的保真机制:
(1)RNA引物的使用:DNA聚合酶不能从头合成新DNA链
DNA聚合酶校对活性;,必须有一段引物,多为一段RNA。在复制前DNApol 首先与模板—引物链3’端结合,只有3’端碱基配对正确时,DNApol才发挥聚合作用。如果从头开始合成的事DNA引物,而又不能被有效地切除,后果很严重。
(2)DNA聚合酶校对活性:DNApol 3’→5’外切核酸酶活性是校正错误碱基的重要机制。DNApol 的碱基选择作用和3’→5’外切核酸酶的校对作用可使复制的错配率下降到10-6
错配修复机制:在含有错配碱基的DNA中,使正常核苷酸序列恢复的修复方式。是以模板链(亲代链)上的信息为模板进行的,细胞通过识别DNA链的甲基化状态来区分模板链和新合成的链。
9. mRNA内含子的剪接过程,内含子以套索状释放:
剪接过程包括:剪接体的装配、结构重排、催化:
先形成早期剪接复合体,然后剪接体内结构重排,形成有利于催化剪接反应的构象;剪接体被激活形成剪接产物,释放信使RNA剪接产物和内含子。涉及两次转酶反应:第一次转酯反应是5’分支点的A残基攻击5’剪接位点,形成真索中间产物;第二次转酯反应是外显子1 的3’端对内含子3’端剪接点亲核攻击,产生两个外显子的链接产物和一个有套索结构的内含子。
选择性剪接(可变剪接):是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式产生不同的mRNA剪接异构体的过程。
10. snoRNA参与什么过程,snRNA呢。
snoRNA稳定存在于细胞核核仁内,能与细胞内特定蛋白质结合,产生snoRNP,snoRNP多与rRNA前体加工,并指导rRNA中核糖和碱基的修饰。snoRNP还能以类似分子伴侣的形式参与rRNA高级结构形成。
snRNA是细胞核内小分子RNA,是剪接体的重要组成成分,能在细胞内与蛋白因子偶联形成snRNP,参与mRNA前体的剪接。
11. 限制性内切酶的命名
限制性内切酶 |
酶分子 |
识别位点 |
切割位点 |
限制作用是否需要ATP |
Ⅰ类 |
三亚基双功能酶 |
二分非对称 |
至少在识别位点外1000bp |
需要 |
Ⅱ类 |
内切酶与甲基化酶分子不在一起 |
4~6bp大多数为回文对称结构 |
在识别位点中或靠近识别位点,无特异性 |
不需要 |
Ⅲ类 |
二亚基双功能酶 |
5~7bp,非对称 |
在识别位点下游,24~26bp |
需要 |
12. 翻译的起始:是指mRNA、起始氨基酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译。
(1)核蛋白大小亚基分离,此过程需翻译起始因子参加,分别为IF-1、IF-2、IF-3;
(2)30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合,所谓的SD序列就是在原核生物mRNA起始密码AUG上游,存在4~9个富含嘌呤碱的一致性序列;
(3)在IF-2和GTP的帮助下,fMet-tRNAfMet 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;
(4)(4)带有tRNA、mRNA和翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合,GTP水解,释放起始因子。
肽链的延伸:
(1)AA-tRNA与核糖体A位点的结合,消耗GTP,需EF-TU、EF-TS延伸因子;
(2)由转肽酶催化形成肽链;
(3)移位,核糖体向mRNA3’方向移动一个密码子
肽链的终止:当核蛋白体A位出现终止密码后,多肽链合成听着,有终止因子RF1 、RF2、RF3参与
蛋白质翻译时供给能量的主要是ATP和GTP
原核、真核生物核糖体各有几种rRNA,如何分布?
原核:23S、16S和5SrRNA;由50S大亚基和30S小亚基组成70S的核糖体其中16S与小亚基结合,23S、5S与大亚基结合
真核:28S、18S、5.8S和5SrRNA;由60S大亚基和40S小亚基组成80S的核糖体,18S与小亚基结合,其余与大亚基结合
13.损伤:DNA损伤指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变(PPT第五章)亚硝酸盐诱导DNA损伤的原理:亚硝酸盐是一种脱氢试剂,它作为一种诱变剂,主要诱导DNA单链中C→U的改变,也使A和G脱去氨基,即:C→U→A(非G)下一轮A→T,导致GC→AT引起突变,从而引起体内外广泛突变。
错配修复机制:第8题
weigle效应:紫外线处理的病毒借助于宿主细胞的DNA复制机制进行修复,重新产生活性,此时,如将寄主细胞预先用紫外光照射,则比未经照射的要产生更高的活化效应。
突变:PPT第五章
RNA编辑(不是突变):是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰。一种RNA编辑是以另一种RNA为模板来修饰mRNA前体。
14.反向重复序列:又称回文序列,指在双链DNA序列中按正确的方向阅读双链中每条单链的序列都相同的DNA序列。
当DNA的一段多聚嘧啶核苷酸或多聚嘌呤核苷酸为镜像重复时,即可回折产生H-DNA,又称H-回文结。
15.自然情况下细胞里的dNA是那种超螺旋状态,什么作用
自超螺旋是细胞内常见的DNA高级结构,负超有利于DNA的复制、重组和转录过程。
16.复制终止点和转录终止子的异同:
复制终止点:含n个位点(ter),大约位于复制原点Dric的180°相对位置。与ter位点结合的蛋白称为Tus,Tus-ter复合物协助阻止DNA的过量复制,是DnaB解旋酶的抑制因子。
转录终止子:分为强终止子和弱终止子;强终止子无需特异蛋白就能终止转录,在体外实验中,只有核心酶和终止子就足以使转录终止;弱终止子P因子,故又称P因子依赖性终止子。另外,强终止子依赖于弱终止子中的两个结构特征:一是富含GC的IR区形成发卡结构,二是IR区后又富含4~6个T的序列。
17.核酶,你学过的核酶,核酶只能催化以RNA为底物的反应吗?
核酶不仅能作为催化剂催化以RNA为底物的反应,而且还能作为底物参加生物反应过程。
18.大肠杆菌RNA聚合酶的亚基组成几各亚基的功能;谁负责识别启动子的什么元件。真核生物有几种RNA聚合酶(转录),分别负责转录什么RNA;
大肠杆菌RNA聚合酶的性质和功能 |
|||
亚基 |
基因 |
亚基数目 |
功能 |
α |
rpoA |
2 |
酶的装配 |
β |
rpoB |
1 |
与启动子上游元件和活化因子结合 |
β’ |
rpoC |
1 |
结合核苷酸底物 催化磷酸二酯键形成 与模板DNA结合 |
σ |
rpoD |
1 |
识别启动子,促进转录起始 |
ω |
|
1 |
与酶复合体的组装有关 |
真核生物RNA聚合酶 |
||
pol |
位置 |
产物 |
polⅠ |
核仁 |
28S 18S 5.8SrRNAs |
polⅡ |
核质 |
hnRNA、mRNA、某些snRNA |
polⅢ |
核质 |
tRNA、5SrRNA、某些SnRNAs |
19.实现DNA体外变性的方法:
(1)加热:加热使DNA变性后,在260 nm的紫外吸收值明显上升,即增色效应。变性发生的温度范围很窄,其相变过程用Tm描述,是使DNA双螺旋结构解开一半的链时的温度。DNA的Tm值一般在82~95℃。将DNA的稀盐溶液加热到80~100℃时,双螺旋结构即发生解体,双链分开。
(2)极端ph:当ph约为12时,碱基上的酮羰基变为烯醇基,后者影响氢键形成从而改变Tm值;当ph=2~3时,碱基上的氨基发生质子化,也影响氢键的形成好稳定。
(3)有机溶剂、尿素、酰胺等:破坏水溶液中的氢键作用→疏水碱基的堆积作用在能量上被削弱→解旋
20.C值:真核生物单倍体基因组DNA的总含量
C值矛盾:真核生物中DNA含量的反常现象
重叠基因:是指两个或两个以上的基因共有一段重叠的核苷酸序列。分为两种情况:(1)一个基因的密码子完全包含在另一个基因内;(2)两个基因只有一个或几个核苷酸的重叠。重叠基因最多有六种阅读框。
假基因的特征:假基因是指DNA序列与结构与有功能的基因相似,但不表达产生有功能的基因产物,用“ψ”表示。假基因与有功能的基因一般是同源的,最初是有功能的,由于发生了缺失、到位、点突变等,使该基团失去活性,成为无功能的假基因。
原核生物基因组的特征:(1)基因组小,单一DNA复制起点一个复制子;
(2)重复序列很多;
(3)一般无内含子和重复基因,即原核生物基因是连续的;
(4)功能上密切相关的基因构成操纵子或高度集中,常转录成多基因mRNA;
(5)有重复基因;
(6)结构基因通常是单一的DNA序列,除rRNA和tRNA基因外,结构基因都是单拷贝
真核生物基因组的特征:(1)基因组数目庞大,结构复杂,基因组大部分位于细胞核内;
(2)一般由多条染色体组成,每条染色体又是由DNA分子与蛋白质稳定地合成染色质的多级结构;
(3)每条染色体的DNA复杂有多个复制起点;
(4)真核基因多为断裂基因;
(5)编码序列仅占基因组DNA的一小部分;
(6)存在大量的奢侈基因
21.染色体末端复制、蛋白质翻译、rRNA加工和mRNA剪接过程中涉及何种RNP,功能如何?
端粒酶:催化互补于RNA模板的DNA片段合成,使复制后的线型DNA分子的末端保持不变。
蛋白质翻译RNP:核糖体:有许多与起始因子、延伸分子、释放因子与各种酶相结合的位点,以提高翻译效率。
rRNA剪接过程RNP:snRNP多与RNase对特定立体结构和剪切位点的识别,也参与甲基化修饰位点的识别。
mRNA剪接过程RNP:snoRNP参与hnRNA的加工与修饰。