远古巨龙和大龙的加成:《分子生物学》复习资料

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/03/29 06:41:26

《分子生物学》复习资料(二)

 

第七章  基因的转录

一、名词解释

1.转录:是指以DNA为模板,合成RNA的信息传递过程。除了某些RNA病毒的基因组之外,所有的RNA都是转录产物。

2.反义链:在基因的DNA双链中,转录时作为mRNA合成模板的那条单链叫做模板链或反义链。

3.上游顺式作用元件:在真核基因中存在着很多的位于转录起始点上游的顺式调控序列,这些DNA序列称之为上游顺式作用元件。是指与结构基因表达调控相关、能够被调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列,包括启动子、上游启动子元件等,它们是通过与反式作用因子的相互作用来调节基因转录活性。

4.启动子:是基因DNA中一段特定的核苷酸序列,是与启动机因表达相关的顺式作用元件,式RNA聚合酶在转录起始时对模板DNA的识别位点和结合位点,是基因转录的开始部位,也即是转录是否能起始的决定位点。

5.终止子:促进转录终止的DNA序列,在RNA水平上通过转录出的终止子序列形成茎-环结构而起作用。又可分为依赖于ρ因子的终止子和不依赖于ρ因子的终止子两类。

 

二、思考题

1.原核生物和真核生物基因转录的异同?

①相同点:转录过程是相似的,都是以DNA的一条链为模板,4种NTP为底物,经过起始、延伸和终止三个阶段,以5′→3′方向合成RNA。

②不同点:

原核生物

真核生物

只有一种RNA聚合酶合成所有的RNA

三种RNA聚合酶分别合成不同的RNA

不同的启动子间有相当大的同源性

各种不同启动子间差异很大

聚合酶直接同启动子结合,

不需要另外的蛋白质成分

聚合酶通过同转录因子的相互作用进行转录

无增强子

有增强子序列对转录进行调控

启动子一般位于结构基因之前

聚合酶Ⅲ的启动子位于被转录的序列之中

 

2.熟悉原核生物启动子的结构与功能、其中的-35区、-10区等的结构?

域中的基序并与之结合,启动转录的起始。一般将DNA上的转录位点定位+1来排序,其下游(右侧)为正值,其上游(左侧)为负值。原核生物不同基因的启动子虽然结构也有一定的差异,但明显具有共同的特点。◆结构典型,都含有识别(R),结合(B)和起始(I)三个位点;◆序列保守,如-35序列,-10序列结构都十分保守;◆位置和距离都比较恒定;◆直接和多聚酶相结合;◆常和操纵子相邻;◆都在其控制基因的5′端;◆决定转录的启动和方向。

②-35序列又称为Sextama盒,其保守序列为TTGACA,与-10序列相隔16~19bp。其功能是:◆为RNA 聚合酶的识别位点。RNA 聚合酶的核心酶只能起到和模板结合和催化的功能,并不能识别-35序列,只有σ亚基才能识别-35序列,为转录选择模板链。◆-35序列和-10序列的距离是相当稳定的,过大或过小都会降低转录活性。这可能是因为RNA 聚合酶本身的大小和空间结构有关。

③-10序列也称为Pribnow框盒,其保守序列为TATAAT,位于-10bp左右,其中3′端的“T”十分保守。A,T较丰富,易于解链。它和转录起始位点“I”一般相距5bp。其功能是:◆与 RNA聚合酶紧密结合;◆形成开放启动复合体;◆使RNA聚合酶定向转录。

 

3.原核生物转录的起始分几个阶段?

核心酶在σ因子参与下接触到DNA上,形成特异性结合;

起始识别,RNA聚合酶与启动子结合,形成封闭性起始复合物;

从封闭性转变为开放形起始复合物,酶结合在-10序列,启动子活化,并解开双链结构,暴露模板链;

形成DNA-酶-底物NTP的三元起始复合物,酶移动到转录起始位点,在起始位点加上开头的几个核苷三磷酸。

 

4.真核生物基因类型II启动子的结构与功能?

①转录起始位点:是RNA合成的开始位置;

②基本启动子:和Inr一起构成核心启动子;

③转录起始位点下游元件:

④转录起始位点上游元件:

5.真核生物基因转录的一般规律?

典型的真核基因转录单元为单顺反子,原核为多顺反子。

真核生物的RNA聚合酶高度分工。

转录的正常进行,除了需要RNA聚合酶以外,还需要许多蛋白质因子的参与。

真核基因DNA的顺式作用元件要比原核基因复杂得多。

真核基因的转录调控以正调控为主。

 

 

第八章 转录后加工

一、名词解释

1.转录后加工:在转录中新合成的RNA往往是较大的前体分子,需要经过进一步的加工修饰,才转变为具有生物学活性的、成熟的RNA分子,这一过程称为转录后加工。

2.多顺反子:在原核细胞中,通常是几种不同的mRNA连在一起,相互之问由一段短的不编码蛋白质的间隔序列所隔开,这种mRNA叫做多顺反子mRNA。

3.RNA编辑:某些mRNA的核苷酸序列,在生成转录产物后还需插入、删除或取代一些核苷酸残基,方能生成具有正确翻译功能的模板,遗传信息在mRNA水平上的改变过程,称为RNA编辑。

 

二、思考题

1、内含子RNA剪接的三种方式?

第一类:自我剪切。由于内含子的特殊结构而能自发地进行剪切。

第二类:蛋白质参与剪切的内含子,主要在tRNA前体中发现。剪切在一系列酶催化下进行。

第三类:内含子是snRNP参与剪接的内含子。

 

2、原核生物tRNA前体以几种方式存在?

多个相同tRNA串联排列在一起;

不同的tRNA串联排列;

tRNA与rRNA混合串联排列在一起。因而RNA前体必须经历加工,在tRNA与一些RNA片段之间先切断,完成此任务的似乎是RNaseⅢ。然后,RNA片段再进行5’端、3’端加工,某些碱基进行修饰

 

3、真核生物RNA前体的加工过程包括?

真核生物tRNA和rRNA前体的加工包括转最初始产物中间隔序列的除去、内含子的剪接、5’和3’端修饰、碱基的修饰等。这些过程需要酶和蛋白质的参与。

 

4、RNA前体的剪切过程要通过4个步骤:

首先在5’端切除非编码的序列,生成41S中间物;

41S的RNA切成32S和20S两段,分别含有28S rRNA和18S rRNA,32S中还含有5.8S rRNA;

20S剪切成18S;

32S剪切成28S rRNA和5.8S rRNA,它们相互进行碱基配对。

 

5、5’端帽子结构具有如下3个功能。

对mRNA的保护作用,保护mRNA免受RNase从5’端开始的攻击。

5’端帽子结构使mRNA具有可翻译能力。

5’端帽子有利于成熟的mRNA从细胞核输送到细胞质,只有成熟的mRNA才能进行输送。

 

 

第九章  蛋白质生物合成和翻译后加工

一、名词解释

1.tRNA荷载作用:翻译起始之前不断地供应各种氨基酰-tRNA,也就是氨基酸必须被活化,共价连接在tRNA上,即为tRNA荷载作用。

2.开放阅读框架:从mRNA 5’端起始密码子AUG到3’端终止密码子之间的核苷酸序列,各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链,称为开放阅读框架(ORF)。

3.肽链合成的延伸:是指第二个和以后的密码子编码的氨基酸不断进入核糖体,并形成肽键的过程。

4.核定位信号:是另一种形式的信号肽, 可位于多肽序列的任何部分。一般含有 4~8个氨基酸, 且没有专一性, 作用是帮助亲核蛋白进入细胞核。

5.共翻译转动机制:

 

6.分子伴侣和分子伴素:分子伴侣专指一类多功能蛋白,它能通过阻止诸如聚合作用这样的副反应来促使其他蛋白质按正确的方式进行折叠,而它本身却不是最终形成的功能蛋白的部分。分子伴素是指不对共价连接的蛋白质能特异性地帮助折叠,而是非特异性地帮助蛋白质折叠,建立起他的正确结构。

7.遗传密码的特点:①三联密码;无标点符号;不重叠;通用性和变异性,其中通用性是指各种生物共用一套遗传密码;简并性;起始密码子和终止密码子。

8.摆动假设要点:①密码子和反密码子之间的碱基配对中,密码子的5´端前两位碱基必须严格地按照碱基配对原则同反密码子配对。密码子的第3个核苷酸为A时,由于受到立体化学因素的影响,将产生与G,U和C配对的一组特异构象。

9.滑动搜索模型:是阐述核糖体在带有5´帽子结构地真核生物mRNA上如何启动翻译的起始反应。

10.三位点模型:现在认为核糖体结合tRNA有三个位点,即P位点,A位点和E位点。在早期,普遍认为核糖体只有两个结合tRNA的位点,即P位点和A位点,后来发现还有E位点。因而提出三位点模型。

11.信号肽和导肽的特点:

信号肽:◆几乎所有的信号肽整体上都是疏水的。◆信号肽一般位于蛋白质的N端,进入膜后被信号肽酶水解,真核细胞信号肽酶位于ER膜,原核细胞位于质膜内侧。◆信号肽中部常常由12~14个残基构成疏水性酸,称为信号肽疏水酸。◆信号肽是初生蛋白质穿过膜所必须的疏水性肽段,位于蛋白质分子的各个部位。◆信号肽几乎没有严格的专一性。◆信号肽可能不是以一直线通过双脂层膜,而是一种环状结构。

②导肽的共性:◆带正电荷的碱性氨基酸(特别是Arg)含量较丰富。◆不含或基本上不含带有负电荷的酸性氨基酸。◆羟基氨基酸(特别是Ser)含量较高◆有形成两亲的а螺旋结构的倾向。

 

二、思考题

1.核糖体的组分和立体结构?

 

2.原核和真核生物翻译的起始?两者起始反应的比较?

①起始阶段一样:◆只在核糖体小亚基上结合荷载的起始tRNA;◆在mRNA上必须找到合适的起始密码子;◆在已经形成有小亚基,mRNA和起始tRNA的起始复合物之后,大亚基参与形成完整的起始复合物。

②差异:◆原核细胞中,mRAN首先与小亚基结合,再有起始tRNA加入形成起始复合物。而真核细胞中,起始tRNA首先结合于小亚基,形成四元复合物,然后在多种因子参与下结合mRNA,才形成起始复合物。◆小亚基起始复合物在mRNA上寻找起始密码子的方式不同。

 

3.翻译延伸和终止的过程?

①延伸反应◆进位反映是延伸的开始步骤;◆转位和肽键的合成;◆移位反应。

②终止的过程◆终止密码子;◆终止密码的校正;◆释放因子。

 

4.蛋白质转运的3种机制?

核孔对特定大分子起选择性通道的作用,核孔以其充分折叠的构象转运蛋白质;

分泌蛋白的边翻译边转运机制;

翻译后转运机制。

 

5.蛋白质前体的共价修饰类型,蛋白质的剪切形式,内含肽的剪切过程?

①共价修饰类型:◆肽链N端残基fMet或Met的切除;◆二硫键的形成;◆氨基酸侧链的共价修饰。

②蛋白质的剪切形式:前胰岛素原,胰凝乳蛋白酶原,凝血酶原的活化,及蛋白质内含子,外显子和自我剪切。

内含肽的剪切过程:内含肽的切除相应于hnRNA中内含子的剪切。内含肽是蛋白质的内部片段,翻译后很快被剪切,两个外显肽连接到一起。内含肽的长度一般在300~ 600个氨基酸之间。内含肽的剪接位点的序列非常相似,第一个氨基酸通常是半胱氨酸,有时为丝氨酸,最后两个氨基酸的序列一般总是组氨酸和天冬氨酸。下游外显肽的第一个氨基酸是半胱氨酸、丝氨酸或苏氨酸。剪接是由内含肽自我催化的,具体机制不详。

 

6.蛋白质折叠的意义和过程及自动装配原则?

①双重意义:结构上,这个过程使伸展的肽键成为特定的三维结构;功能上,它使无活性的分子具有特定生物学功能的蛋白质分子。

②自动装配原则:蛋白质在离体就已具有自发装配的能力,并且不需要外加能量。自装配原则只适用于小分子的蛋白质。

 

 

第十一章  原核生物基因和真核生物基因表达的调空

1、名词解释

1.操纵子:原核生物基因表达和调空的单位,包括功能相关的几个结构基因和能被调空基因产物识别的DNA 控制元件。

2.结构基因:是指一类编码细胞结构和基本代谢活动所必要的RNA、蛋白质或酶。一般来说,它们不是调控因子。

3.调控基因:是指那些编码那些控制其他基因表达的RNA或蛋白质的基因。调控基因的表达产物是调控因子。调控基因也是结构基因,只是它的编码蛋白质具有基因调控的功能,是在基因水平上而不是蛋白质水平上的控制。

4.反式作用因子:指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子。 

5.诱导作用:原核生物以及低等真核生物中广泛存在着一种机制,某些酶或一组酶的合成是对特定物质作出的反应,即所谓诱导作用。

6.正调控:与缺乏调控因子时作为比较,若调控因子使靶基因的表达水平上升,这种调控方式称为正调控。

7.负调控:与缺乏调控因子时作为比较,若调控因子使靶基因的表达水平下降,甚至关闭,这种调控作用称为负调控。

8.乳糖操纵子的结构:E.coli的乳糖操纵子是乳糖分解代谢的3个基因,lacZ编码β半乳糖苷酶,lacY编码β半乳糖透性酶,lacA编码β半乳糖苷乙酰转移酶构成的一个典型的操纵子。

9.色氨酸操纵子的结构:包括结构基因(E、D、C、B、A):分别编码合成色氨酸途径的酶或酶亚基。以及调控区域:阻遏基因(R)、启动子区(P)、操纵区(O)、前导肽编码区(L),弱化子区(a)。

10.可阻遏型的负调控:调节基因的产物阻遏蛋白使trp操纵子关闭,这种作用称为可阻遏型的负调控。它是某些氨基酸等生物合成酶类有关基因表达调控的基本形式。

11.弱化作用:是RNA聚合酶从启动子出发(开始转录)的转录受到衰减子的调控,也称为衰减作用。

12.抗终止作用:抗终止因子pN和pQ依赖于基因内特殊序列和特殊蛋白银子的相互作用,影响RNA聚合酶对终止位点的识别功能,使RNA聚合酶在终止位点通读,形成一个较长的mRNA。pN和NusA蛋白如果作用于nut位点,就能引起抗终止作用。

 

2、思考题

1.乳糖操纵子的正负调控?

①阻遏蛋白的负调控:◆当细胞内有诱导物时,诱导物结合阻遏蛋白,此刻聚合酶与启动子形成开放式启动子复合物转录乳糖操纵子结构基因。◆当无诱导物时,阻遏蛋白结合与启动子与蛋白质部分重叠不转录。

②CAP正调控: ◆当细胞内缺少葡萄糖时ATP→CAMP结合,CRP生成CAP与CAP位点结合,增前RNA聚合酶转录活性。◆当有葡萄糖存在时CAMP分解多合成少,CAP不与启动子上的CAP位点结合RNA聚合酶不与操纵区结合无法起始转录结构基因表达下降。

 

2.前导肽序列的特点?

前导序列某些区段富含GC,GC区段之间容易形成茎环二级结构,接着有8个U的寡聚区段构成一个不依赖于ρ因子的终止信号。

除了这个终止信号的发夹结构之外,由1区和2区序列构成第二个发夹结构。

3区也可以与2区互补,形成另一个由2区和3区组成的发夹结构。

前导序列RNA中编码了一段14个氨基酸的前导肽,在它的前面有5个核糖体的强结合位点,在编码序列之后有一终止密码子UGA。

前导序列中并列两个色氨酸密码子。

 

3.原核生物时序表达在转录调控点的3种方式?

几种新的蛋白因子代替RNA聚合酶原来的σ因子,协助RNA聚合酶的核心酶识别新的启动子。

合成新的RNA聚合酶,代替原有的酶,开动一套新的启动子。

合成新的调控因子,影响RNA聚合酶对转录终止信号的行为。

 

4. λ菌体中DNA转录的3个阶段?

早期基因从PL和PR启动子开始;

晚早期基因的转录;

晚期基因的转录。

 

5.溶源化和裂解的命运选择?

 

6.CI基因在溶源化过程中自我调控?

λ阻遏蛋白低浓度时,能促进它自己的转录,产生更多的阻遏蛋白;

高浓度的阻遏蛋白能抑制,关闭自己基因的转录;

阻遏蛋白能阻遏Cro基因转录。C1阻遏蛋白在低浓度时,Cro转录有某些抑制作用;在高浓度时,Cro转录完全停止;在更高浓度时,C1严重受抑制。

 

7.原核生物在翻译水平上的自我调控?