现代分子生物学思考题答案

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的核糖体则直接或间接的与细胞骨架有关联或者与内质网膜结构相连;4、原核生物核糖体由约RNA占2/3及1/3的蛋白组成、真核生物核糖体中RNA占3/5、蛋白质占2/5。 8、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)翻译起点上游与原核16S 核糖体RNA或真核18SrRNA 3′端富含嘧啶的7核苷酸序列互补的富含嘌呤的3~7个核苷酸序列(AGGAGG)、是核糖体小亚基与mRNA结合并形成正确的前起始复合体的一段序列。 功能:SD序列对mRNA的翻译起重要作用。 9、核糖体有哪些活性中心?

答:核糖体包括多个活性中心、即mRNA结合部位、结合或接受AA-tRNA部位、结合或接受肽酰-tRNA部位、肽基转移部位及形成肽键的部位、此外还有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。

10、真核生物与原核生物在翻译起始过程中有哪些区别?

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小亚基首先与mRNA模版相结合、再与fMet-tRNA结合、最后与50S大亚基结合。而在真核生物中、40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合、再与模版mRNA结合、最后与60S大亚基结合生成80S.mRNA.Met-tRNAMet起始复合物。 \\

11、链霉素为什么能够抑制蛋白质的合成?

答:链霉素是是一种氨基葡萄糖型抗生素、分子式C21H39N7O12、可以多种方式抑制原核生物核糖体、能干扰fMet-tRNA与核糖体的结合、从而阻止蛋白质合成的正确起始、也会导致mRNA的错读。

14、什么是信号肽?它在序列组成上有什么特点?有什么功能? 答:绝大部分被运入内质网腔的蛋白质都带有一个信号肽、该序列常常位于蛋白质的氨基端、长度一般都在13-16个残基、有如下三个特征:1、一般带有10-15个疏水残基;2、在靠近该序列N端常常带有一个或者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常常带有数个极性氨基酸。功能:完整的信号肽是保证蛋白质转运的必要条件。 15、简述叶绿体蛋白质的跨膜运输机制。

答:1、活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内;2、叶绿体膜能够特异性的与叶绿体蛋白的前体结合;3、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;

16、蛋白质有哪些翻译后的加工修饰?

答:1、氨基端和羧基端的修饰;2.共价修饰:磷酸化、糖基化、羟基化、二硫键的形成;3.亚基的聚合;4.水解断链、切除新生肽中非功能片段。 18、什么是核定位序列?其主要功能是什么?

答:核定位序列:蛋白质的一个结构域、通常为一短的氨基酸序列、它能与入核载体相互作用、使蛋白能被运进细胞核。在绝大多数多细胞真核生物中、每当细胞发生分裂时、核膜被破坏、等到细胞分类完成后、核膜被重新建成、分散在细胞内的核蛋白必须被重新运入核内、为了核蛋白的重复定位、这些蛋白质中的信号肽----被称为核定位序列。

第七章 基因的表达与调控

1.简述代谢物对基因表达调控的两种方式。 答:① 转录水平上的调控

② 转录后水平上的调控,包括mRNA加工成熟水平上的调控)和翻译水平上的调控 3.简述乳糖操纵子的调控模型。

答:A、乳糖操纵子的组成:大肠杆菌乳糖操纵子含 Z、Y、A 三个结构基因,分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶,此外还有一个操纵序列O,一个启动子P和一个调节基因I。 B、阻遏蛋白的负性调节:没有乳糖存在时,I 基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列 O 处,乳糖操纵子处于阻遏状态,不能合成分解乳糖的三种酶;有乳糖存在时,乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构,不能结合于操纵序列,乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以,乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。

C、CAP的正性调节:在启动子上游有CAP 结合位点,当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时,cAMP浓度升高,与CAP结合,使CAP发生变构,CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的 CAP 结合位点,激活 RNA 聚合酶活性,促进结构基因转录,调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录,对乳糖操纵子实行正调控,加速合成分解乳糖的三种酶。

D、协调调节:乳糖操纵子中的 I 基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制,互相协调、互相制约。 5.什么是弱化作用?

答:1.当培养基中色氨酸的浓度很低时,负载有色氨酸的tRNATrp也就少,这样翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢,当4区被转录完成时,核糖体才进行到1区(或停留在两个相邻的trp密码子处),这时的前导区结构是2-3配对,不形成3-4配对的终止结构, 所以转录可继续进行,直到将trp操纵子中的结构基因全部转录。

2.当培养基中色氨酸浓度较高时,核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子,在4区被转录之前就到达2区,使2-3区不能配对,3-4区自由配对形成基一环终止子结构,转录被终止,trp操纵子被关闭。

第八章

1.基因家族的分类及其主要表达调控模式 答:(1)简单多基因家族,真核生物首先是pre rRNA经过特异性甲基化,然后是经RNA酶的切割便可产生成熟rRNA分子。原核生物则还要经过核酸酶降解才能产生成熟rRNA分子。(2)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,可能存在具有不同专一性的组蛋白亚类和发育调控机制。

(3)发育调控的复杂多基因家族,每个基因家族中,基因排列的顺序就是他们在发育阶段的表达顺序。

2.何为外显子和内含子及其结构特点和可变调控 答:大多数真核基因都是由蛋白质编码序列和非蛋白质编码序列组成的,编码序列称为外显子(exon),非编码序列称为内含子(intron)。 结构特点:一个结构基因中编码某一蛋白质不同区域的各个外显子并不连续排列在一起,而是常常被长度不等的内含子所隔离,形成镶嵌排列的断裂方式。

可变调控:不少真核基因的原始转录产物可通过不同剪接方式,产生不同的mRNA,并翻译成不同的蛋白质。另外,一些核基因由于转录是选择了不同的启动子或者在转录产物上选择了不同的PolyA位点而使转录产物产生不同的二级结构,因而影响剪接过程,最终产生不同的mRNA分子。

3.DNA甲基化对基因表达的的调控机制

答:大量研究表明,DNA甲基化能关闭某些基因达的活性,去甲基化则诱导了基因的重新活

化和表达。

三种调控机制:一是DNA甲基化导致了某些区域DNA构象变化,从而影响了蛋白质和DNA的相互作用,抑制了转录因子与启动区DNA的结合效率。二是促进阻遏蛋白的阻遏作用。三是DNA的甲基化还提高了该位点的突变频率。 4真核生物转录元件组成及其分类

答:启动子,转录模版,RAN聚合酶Ⅱ基础转录所需的蛋白质因子(TFⅡ),RNA聚合酶Ⅱ,增强子,反式作用因子 5.增强子的作用机制。

答: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。可能有3中作用机制:(1)影响模版附近的DNA双螺旋结构,导致DNA双螺旋弯折或在反式因子的参与下,以蛋白质之间的相互作用为媒介形成增强子鱼启动子之间“成环”连接,活化基因转录。 (2)将模版固定在细胞核内特定位置,如连接在核基质上,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”。 6.反式作用因子的结构特点及其对基因表达的调控 答:反式作用因子是能直接或间接的识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上,参与调控靶基因转录效率的蛋白质。这些因子有两种独立的活性: 特异地与DNA结合位点相结合,然后激活转录。两种活性可以独立分配给特定的蛋白结构域,分别称作DNA结合结构域和激活结构域,两者是相分离的。它们在蛋白质的不同区域。 7举例说明蛋白质磷酸化如何影响基因表达。

答:蛋白质磷酸化主要影响细胞信号转导进而影响基因表达。举例:在糖原代谢过程中,激素与其受体在肌细胞外表面相结合,诱发细胞质cAMP的合成并活化A激酶,后者再将活化 磷酸基团传递给无活性的磷酸化酶激酶,活化糖原磷酸化酶,最终将糖原磷酸化,进入糖酵解途径并提供ATP。(cAMP介导的蛋白质磷酸化过程) 8组蛋白乙酰化和去乙酰化影响基因转录的机制。

答:组蛋白乙酰转移酶和去乙酰化酶通过是组蛋白乙酰化和去乙酰化对基因表达产生影响。组蛋白N端尾部上赖氨酸残基的乙酰化中和了尾部的正电荷,降低了它与组蛋白的亲和性,导致核小体构象发生有利于转录调节蛋白与染色质结合的变化,从而提高了基因转录的活性。核心组蛋白H2A,H2B,H3,H4通过组蛋白尾部选择性乙酰化影响核小体的浓缩水平和可接近性。由于乙酰化的组蛋白抑制了核小体的浓缩,使转录因子更容易与基因组的这一部分相接触,有利于提高基因的转录活性。 9激素影响基因表达的基本模式。

答:许多类固醇激素(如雌激素、孕激素、醛固酮、糖皮质激素和雄激素)以及一些代谢性激素(如胰岛素)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与染色质的特定区域结合导致基因转录的起始或关闭。靶细胞内含有大量激素受体蛋白,而非靶细胞中没有或很少有这类受体,这是激素调节转录组织特异性的根本原因。

10分子伴侣的分类及其影响基因表达的机制。

答:分子伴侣(molecular chaperone)是一类序列上没有相关性担忧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。目前认为分子伴侣至少有两类:热休克蛋白家族和伴侣素。 把能与某个(类)专一蛋白因子结合,从而控制基因特意表达的DNA上游序列称为应答元件(response element),如热休克应答元件,这些应答元件与细胞内转移的转录因子相互作用,协调相关基因的转录。


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