分子生物学期末复习 题目及答案

北方民族大学

虽然原核生物钟一种RNA聚合酶可以合成所有的RNA，但是不能识别真核启动子，原核生物内常见的强启动子有乳糖启动子，色氨酸启动子，和乳糖以及色氨酸的杂合启动子。

真核启动子

真核生物含有三种RNA聚合酶，各种酶有自己的启动子。

1类型，rRNA基因的启动子，分为两类，核心启动子和上游启动元件。

2类型，mRNA基因的启动子，分为核心启动子和上游启动子元件。核心启动子分为4个小元件，起始子、TATA框，TF2B元件、下游启动元件。

3类型，分为两类，基因内启动子和转录起始点上游启动区，TATA盒、远端序列元件和近端序列元件。

蛋白质生物合成

1.氨基酸的活化，游离的氨基酸需要经过活化获得能量才能参与蛋白质的合成，氨酰-tRNA合成酶的催化下，消耗1分子ATP，合成氨酰-tRNA.由GTP水解供能。

2.肽链合成的起始，由起始因子参与，mRNA和30S小亚基，50S大亚基以及起始甲酰甲硫氨酰-tRNA一起合成70S起始复合物。由GTP水解供能。

3.肽链合成的延伸，起始复合物形成后即开始延长肽链，首先是氨酰-tRNA结合到核糖体的A位点，然后由肽酰转移酶催化和P位点的起始氨基酸和肽酰基结合形成肽键。tRNAf或空载RNA仍留在P位点，最后核糖体沿mRNA5'--3'方向移动一个密码子的距离，最后A位点上延长了一个氨基酸单位的肽酰-tRNA移动到P位点。延伸过程需要延伸因子，EF-Tu,EF-Ts，由GTP水解供能。 4.肽链合成的终止，当核糖体转移至终止密码子UAA/UAG/UGA时，终止因子RF-1，RF-2，识别并结合终止密码子，同时将肽酰转移酶的活性变为水解作用，水解P位点的肽酰-tRNA，释放肽链，转录终止。

真核基因组特点

① 真核生物基因组分子质量大，有多个复制起始位点，各个复制子大小不一。

② 真核基因的DNA和组蛋白形成染色质，被包裹在核膜内，核外也有遗传组分，即线粒体DNA。

③ 存在重复序列。

④ 真核基因由一个结构基因和调节基因组成，转录产物为单顺反子mRNA. ⑤ 非编码序列所占比例高，占90%以上。

⑥ 真核基因组基因的编码序列是不连续的即断裂基因。 ⑦ 存在可移动的DNA序列即自私基因。

⑧ 结构功能相关的基因一起组成各种基因家族。

原核生物基因组结构特点

① 原核基因组通常为为双链环状DNA分子。 ② 只有一个复制起始点。 ③ 无重叠基因。 ④ 无内含子。

⑤ 有操纵子序列，转录产物为多顺反子mRNA. ⑥ 结构基因为单拷贝。

⑦ 有很多调控序列，如启动子、终止子等。

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⑧ 存在可移动的插入序列和转座因子等DNA序列。 ⑨ 编码序列所占比例大。

成熟的真核生物mRNA特点：

① 5'端存在帽子结构； ② 3'端存在poly(A)尾巴； ③ 无内含子；

④ 部分碱基发生甲基化。 密码子（遗传密码）的特点：

① 三联密码； ② 无标点符号； ③ 不重叠；

④ 通用性和变异性； ⑤ 简并性；

⑥ 起始密码子和终止密码子

原核生物蛋白质合成（翻译）分为四个阶段： 氨基酸的活化、肽链合成的起始、延伸和终止。

① 氨基酸的活化：活化反应由氨酰-tRNA合成酶催化，最终氨基酸连接在tRNA3'端AMP的3'-OH上，合成氨酰-tRNA。

② 肽链合成的起始：首先IF1和IF3与30S亚基结合，以阻止大亚基的结合；接着IF2和GTP与小亚基结合，以利于随后的起始tRNA的结合；形成的小亚基复合物经由核糖体结合点附着在mRNA上，起始tRNA和AUG起始密码子配对并释放IF3并形成30S起始复合物。大亚基与30S起始复合物结合，替换IF3和IF2+GDP,形成70S起始复合物，这样在mRNA正确部位组装成完整核糖体。

③ 肽链的延伸：分三步进行，进位、转肽、移位。

④ 肽链合成的终止与释放：释放因子识别终止密码子，并在IF3作用下，促使肽酰转移酶在肽链上加上一个水分子并释放肽链。

真核生物基因组的特点：

1) 真核生物基因组的相对分子质量大，具有多个复制起点，每个复制子大小不一。 2) 真核生物基因组DNA与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外也存在遗传组分，

如线粒体DNA.

3) 真核生物基因由一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物为单顺反子mRNA. 4) 存在大量重复序列，或集中成簇或分散于基因间。 5) 基因组大部分为非编序列，占90%以上。 6) 基因编码区一般是不连续的，即断裂基因。 7) 功能相关的基因构成各种基因家族。 8) 存在可移动的DNA序列，即自私基因。

原核生物（细菌）基因组特点：

① 原核基因组通常仅有一条环状双链DNA分子组成。 ② 基因组中只有1个复制起始点。

③ 具有操纵子结构，转录的RNA为多顺反子。

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④ 一般无重叠基因。 ⑤ 无内含子。

⑥ 编码蛋白质的DNA在基因组中所占比例较大。 ⑦ 结构基因为单拷贝。

⑧ 基因组DNA具有多种调控区，如复制起始区、复制终止区、转录启动子等序列。

⑨ 存在插入序列和转座子等可移动的DNA序列。

原核生物（细菌） RNA（基因）转录过程： ? 起始阶段：由全酶上的σ因子辨认结合在DNA模板上的-35区，然后移向-10

区并跨入转录起始点，局部DNA解链，以DNA的一条链为模板，NTP为原料，按碱基互补配对原则，由PPPA或PPPG启动转录。

? 转录延长：起始后σ因子离开，核心酶构象改变，沿DNA模板3'→5'方向

进行聚合作用使链延长，转录生成DNA-RNA杂交双链，由于DNA-RNA双链比DNA-RNA杂交双链更稳定，随后DNA互补链取代RNA链，恢复DNA双螺旋结构。

? 转录终止：当模板上出现终止信号，转录便自行终止，依据是否需要蛋白质

因子的参与，原核生物转录终止分为非依赖Rho因子和依赖Rho因子两大类。

真核生物 RNA（基因）转录过程

真核生物转录起始时，RNA聚合酶不直接与模板结合。各种转录因子相互作用结合到TATA盒上，RNA聚合酶再结合上去形成转录起始前化合物。转录的延长中有核小体移位和解聚现象。转录的终止伴随有RNA的加尾修饰。转录结束后，需经过加工，转移到细胞质才开始翻译。

真核生物基因表达调控主要的七个层次： ① 染色体水平上的结构变化与基因活化。

② 转录水平上的调控，如基因的开与关，转录效率的高与低。

③ RNA加工水平上的调控，包括对初始转录产物的剪接、修饰、活化、编辑等。

④ 转录后加工产物在从细胞核向细胞质转运中的调控。

⑤ 翻译水平的控制，对哪一种mRNA结合核糖体进行翻译的选择及蛋白质合成量的控制。

⑥ 蛋白质合成后选择性的被激活的控制，蛋白质和酶分子水平上的剪切、活化水平的控制。

⑦ 控制mRNA选择性的降解的调控。

真核生物基因表达调控的特点： ① 多层次。

② 个体发育复杂。 ③ 正调控占主导。

④ 转录与翻译间隔进行。

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试述乳糖操纵子的调控机制 答：（1）、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β-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和上游的分解代谢物基因激活蛋白（CAP）结合位点，构成乳糖操纵子的调控区。在操纵子的上游还有一个调节基因I，编码一种阻遏蛋白，后者可与O序列结合而使操纵子处于关闭状态。

（2）、乳糖操纵子的负性调节：当细菌以葡萄糖为能源时，I基因编码一种阻遏蛋白， 同等学力分子生物学考试G蛋白偶联受体氨基酸的类型、...与O序结合，阻碍RNA聚合酶 与P序列结合和向结构基因移动，而抑制结构基因的转录。 （3）、乳糖操纵子的正性调节：当细菌只能以乳糖为能源时，乳糖转变为半乳糖，后者与阻遏蛋白结合，使其构象变化而不能结合O序列，从而诱导转录过程。同时，细胞内的cAMP的含量升高，cAMP与CAP结合，使CAP结合到CAP位点上，促进转录过程。

乳糖操纵子控制模型的主要内容及其调控机制 主要内容：

?Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码；?该mRNA分子的启动区（P）位 于阻遏基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达；?操纵区是DNA上的一小段序列，是阻遏物结合的位点；?当阻遏物与操纵区结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制；?诱导物通过与阻遏物结合，改变其三维构象，使之不能与操纵区结合，从而激活lac mRNA能够合成。

调控机制：A：阻遏蛋白的负调控：

①当大肠杆菌在没有乳糖的环境中生存时，lac操纵子处于阻遏状态。R基因在其自身的启动子控制下，低水平、组成性表达产生阻遏蛋白R，每个细胞中仅维持约10个分子的阻遏蛋白。R以四聚体形式与操纵子ｏ结合，阻碍了RNA聚合酶与启动子Plac的结合，阻止了基因的转录起动。R的阻遏作用不是绝对的，R与ｏ偶尔解离，使细胞中还有极低水平的?－半乳糖苷酶及透过酶的生成。 ②当有乳糖存在时，乳糖受? －半乳糖苷酶的催化转变为别乳糖，与R结合，使R构象变化，R四聚体解聚成单体，失去与ｏ的亲和力，与ｏ解离，基因转录开放，使? －半乳糖苷酶在细胞内的含量可增加1000倍。这就是乳糖对lac操纵子的诱导作用。

B、CAP的正调控

细菌中的cAMP含量与葡萄糖的分解代谢有关，当细菌利用葡萄糖分解产生能量时，cAMP生成少而分解多，cAMP含量低；相反，当环境中无葡萄糖可供利用时，cAMP含量就升高。细菌中有一种能与cAMP特异结合的cAMP受体蛋白CRP(cAMP receptor protein)，当CRP未与cAMP结合时它是没有活性的，当cAMP浓度升高时，CRP与cAMP结合并发生空间构象的变化而活化，称为CAP(CRP-cAMP activated protein)，能以二聚体的方式与特定的DNA序列结合。 在lac操纵子的启动子Plac上游端有一段序列与Plac部分重叠的序列，能与CAP特异结合，称为CAP结合位点（CAP binding site）。CAP与这段序列结合时，可增强RNA聚合酶的转录活性，使转录提高50倍。相反，当有葡萄糖可供分解利用时，cAMP浓度降低，CRP不能被活化，lac操纵子的结构基因表达下降。 分子生物学的研究内容：

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