DNA二级结构的特点? DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧 阐述Meselson和Stahl 关于DNA 半保留复制的证明实验? 答:用普通培养基(含14 N的氮源)培养 15 N标记的大肠杆菌,经过一代后,所有 DNA 的密度都在 15 N-DNA和14 N-DNA之间,即形成了一半 15 N和一半 14 N的杂合分子,两代 后出现等量 14N分子和 14 15N杂合分子。若再继续培养,可以看到 14 N-DNA分子增多, 说明 DNA 分子复制 时均可被分成两个亚单位,分别构成子代分子的一半,这些亚单位 经过很多代复制仍然保持着完整性。 描述大肠杆菌DNA 聚合酶 在DNA生物合成过程中的作用? 答:该酶被认为在切除由紫外线照射 而形成的嘧啶二聚体中起着重要的作用,它也可用 以出去冈崎片段5,端RNA引物,使冈崎片段间缺口消失, 保证连接酶将片段连接起来。 DNA的损伤原因是什么? 答:DNA的损伤分自发性损伤、物理因素引起的DNA损伤、和化学因素引起的 DNA损伤. 自发性损 伤是由于 DNA复制中的错误和碱基的自发性化学变化造成 DNA的损伤.物理因 素引起的DNA损伤 常是缘于紫外线引起的 DNA损伤和电离辐射引起的 DNA损伤.化学因 素引起的DNA损伤是突变剂 或致癌剂对 DNA的作用,包括烷化剂对DNA的损伤和碱基类 似物对DNA 的损伤. 组蛋白具有哪些特性?答:进化上的极端保守性,无组织特异性,肽链上氨基酸分布的不对称性,组蛋白的修 饰作用(包括 甲基化,乙酰化,磷酸化,范素化及 ADP 核糖基化),富含赖氨酸的组蛋 比较原核生物和真核生物DNA 复制的不同点。 答:真核生物每条染色质上可以有多处复制起始点,而原核生物只有一个起始点;真核 生物的染色体 在全部完成复制之前,个个起始点上 DNA 的复制不能再开始,而在快速 生长的原核生物中,复制起 始点上可以连续开始新的 DNA 复制,表现为虽只有一个复 制单元,但可有多个复制叉。 (1)原核为单复制起点 ,真核为多复制起点( 核复制子小而多(3)真核复制起始受许可 因子的控制 真核复制叉移动的速度快,原核速度慢( 5)真核冈崎片段 DNA聚合酶种类 ,结构, 作用上有差异( 8)真核生物 DNA 复制的起始需要起始原点 识别复合物(ORC参与 大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5x109Da,核苷酸的平均分子质量是 330Da,两个 邻近核苷酸对之间的距离是 0.34mn,双螺旋每一转的高度 (即螺距)是3.4nm,请问(1) 该分子 有多长?( )该DNA有多少转? 1)该分子有多长?答:1 碱基=330Da, 碱基对=660Da碱基对=2.5 106kb DNA的长度=3.8 )该DNA有多少转?答:转数 =3.8X 106X 0.34/3.4=3.8X 105 转座作用机理及遗传学效应?答:作用机理:转座可被分为复制型和非复制型两大类。顾名思义,在 复制性转座中, 整个转座子被复制了,所移动和转座的的仅仅是原转座子的拷贝。转座酶和解离酶分 作用于原始转座子和复制转座子。TnA 类转座主要是这种形式。与此相对应,在非复制 型转座中,原始转座子作为一个可移动的实体直接被移动, IS,Mu Tn5等都以这种方 式进行转座。 遗传效应:转座引入插入突变 (P65) 转座引起新的基因 转座产生的染色体畸变 转座引起的生物进化 请解释与DNA 复制有关的两个术语:进行性和忠实性。在E.coil DNA 复制过程中,哪 些蛋白质或酶能够增强 DNA 复制的进行型和忠实性? 答:进行性是指 DNA聚合酶沿着DNA模板所能移动的最大距离,即合成 DNA分子 的长度。DNA聚合酶川的 B钳确保DNA复制的进行性。 忠实性是衡量 DNA聚合酶合成子代 DNA分子的准确度,DNA聚合酶川的3,~5,核酸外切 酶校正功能确 保DNA复制的忠实性。 11.试述DNA 复制过程,总结 DNA 复制的基本规律。 coli为例,DNA复制过程分三个阶段;起始:从DNA上控制复制起始的 序列即起始点开始复制 ,形成复制叉 复制方向多为双向,也可以是单向 若以双向进行复制,两 个方向的复制速度不一定相同 .由于DNA聚合酶不能从无到有合成新链 10个核苷酸的RNA片段;延长:DNA复制时,分别以两条亲代 DNA链为模板,当复 DNA移动时,以亲代3´宀5´链为模板时,子链的合成方向是5´T3´,可连续 进行,以亲代5´ T3´ 链为模板时,子链不能以3´ T5´方向合成,而是先合成出许 T3´方向的冈崎片段,然后连接起来形成一条子链;终止:当一个冈崎片 段的3´-OH与前一个冈崎片段的 5´-磷酸接近时,复制停 止,由DNA聚合酶 切除引物,填补空隙,连接酶连接相邻的 DNA片段. DNAM制时,由DNA解旋酶(又称解链酶)通过水解 ATP 获得能量来解开 DNA双链,并 复制叉方向移动,所产生的单链很快被单链结合蛋白所覆盖,防止DNA的变性并保 护其单链不被降解 复制叉前进过程中,双螺旋产生的应力在拓扑异构酶的作用下得 到调整 DNAM制基本规律:复制过程为半保留方式;原核生物单点起始,真核生物多点 起始,复制方向多为双向,也有单向;复制方式呈多样性 ,(直线型、Q型、滚动环 型…等);新链合成需要引物,引物RNA长度一般为几个〜10 个核苷酸,新链合成 方向5´ 与模板链反向,碱基互补;复制为半不连续的,以解决复制过程中,两条不同极性的链同时延 伸问题 3´方向合成许多不连续的冈崎片段 (原核生物一般长 1000-2000 个核苷酸 真核生物一般长100--200 个核苷酸 再通过连接酶连接成完整链,称后随链 ,且前导链与后随链合成速度不完全—致 ,前者快 简述DNA的甲基化修饰有哪些生理意义?答:DNA甲基化能关闭某些基因的活性, 去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。 DNA 甲基化能引起染色质结构、 DNA构象、DNA稳定性及 DNA与蛋白质相互作用方式的改变, 从而控制基因表达。 简述翻译后水平的调控及其加工是如何进行的?答:真核翻译后水平的调控有哪些 (1)翻译后产生的多数蛋白质无生物活性,必须经过 切割加工、水解、化学修饰、剪接 (3)某些蛋白质必须位于细胞内特定位置,如溶酶体、线粒体、叶绿体 4)需同其他蛋白质结合,组装成功能单位, 如血红蛋白、微管蛋白、核糖体等,都是由多条蛋白质分子结合在一起形成的 功能单位 真核生物转录后水平的调控机制?答:真核细胞 中,存在着普遍的转录阻遏机制,与基因的激活相拮抗。 阻遏蛋白 参与的作 用机制可区分 种:竞争性DNA 结合机制、猝灭或遮盖机制及直接作用于通用转录机构 的作用机制竞争性 DNA 合机制阻遏蛋白 结合于基因上游调控区的特定序列,阻止了紧邻 DNA序列 与活化蛋白的结合,从而 使该基因不能转录 试诉真核生物基因表达调控的一般规律?答:真核基因组比原核大得多,结构更复杂,含有许多重复序列,基因组的大部分序列不 是为蛋白质编 而为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续的。真核生物基本上是采取逐 个基因调控 表达的形式。 基因表达调控的环节更多,转录前可以有基因的扩增或重排, 并涉及染色质结构的改变、 基因激活 过程。 转录后调控的方式也很多, 但仍以转录起始调控 为主。正性调控是真核 基因调控 的主导方面, RNA 聚合酶 的转录活性依赖于基本转录因子, 在转录前先形成转录复合体,其转录效率受许多蛋白因子的影响, 协调表达更为复杂。 比较原核生物与真核生物基因表达调控的异同点?答:原核基因表达调控特点: RNA聚合酶只有一种,其 b因子决定RNA聚合酶识别特异 性;操纵 子模型的普遍性;阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性(负性调节占主导) ;转录 和翻译偶联进行;转录后修饰、加工过程简单;转录起始是基因表达调控的关键环节 真核基因表达调控特点:RNA聚合酶有三种,分别负责三种RNA转录,每种RNA聚合酶由约 10 基组成;活性染色质结构发生变化;正性调节占主导;转录和翻译分隔进行;转录后修饰、加工 过程较复杂;转录起始是基因表达调控的关键环节 真核生物转录水平的调控机制?P302 答:真核生物真核基因表达在转录水平的调控机制极为复杂。 据估计, 真核细胞的基因大约 有十分之一 是用以编码参与转录调控尤其是转录起始调控的蛋白质的。 目前,这方面的研究 主要集中于通用转录因子在 TATA盒上的组装与去组装以及基因 特异性激活蛋白对转录 的正调控作用两个方面, 而对转录的负调控作用尚未予以足够重视。 这是由于较晚才发现真 核基因表达 调控 中存在 阻遏蛋白 ,对它的认识尚需一个不断深化的过程, 同时也有观点上的 束缚:认为既然在真核 细胞中通常只有大约7%的基因能被转录, 而其它的基因与组蛋白等 结合为染色质而受到阻遏, 所以经济的调控手段应为激活而非阻遏。 但在真核细胞中, 确实 存在着普遍 的转录阻遏机制, 与基因的激活相拮抗。阻遏蛋白参与的作用机制可区分为3 竞争性DNA结合机制、猝灭或遮盖机制及直接作用于通用转录机构的作用机制竞争性DN A结合机制阻遏蛋白结合于基因上游调控区的特定序列, 阻止了紧邻的DNA序列与活化蛋 白的结合,从而使该基因不能转录。 真核基因表达调控的过程?P301 1.经过测序分析,欲克隆的一段 DNA序列如下: GAATTCC GGCGGC GGGGTTTTCATTA TTATGATC GTTGACATGGGACAAGGGG CTCCTATAATAGGTGCATTTGTAGGGGATGTGG CCACATGATAGCGC GTCGA GCATTCAGGACCGATATTGTCATATTGCCAGCATGCTGCAGCGCGCCAACTTAG TTACAACTTATACGATGATTTTAAAAAAAGAATATCAAATAGCCATCCACCC GA AAGACCACCGCAAGTATCGGTACGATCGTACCAGCACACACCACAGTCGCCA GTCTGTTACCAAATAATAAAGTTGATAATTAATTCACATCTACCTGGGTAACC 这段序列被一种限制性内切酶酶切后,可插入到某多拷贝质粒中,并表达了一个小肽。请说出图中下划线 标出的序列是哪些功能位点和调控序列?对调控序列,请简单说明其在基 因表达中的功能。 一段从E.coli 中分离出来的 DNA 单链序列为:5´-GTAGCCTACCCATAGG-3´ (1)DNA 时,另一条单链的序列;(2)假设mRNA是由这段 DNA 单链的互补链作为模板转录而来, mRNA 序列怎样?(3)如果转译从mRNA 的5´端开始,将得到什么样的多肽(假设并不需要 起始密码子)? 当tRNAAla 离开核糖体后,核糖体将结合什么样的 tRNA?当Ala 的氨基形成 肽键后,如果有化学键断裂, 是什么键? tRNAAla 又将怎样? 这个RNA 可编码多少种不同 的肽?如果以另一条 DNA 单链作为模 板,还会得到相同的肽吗? (5)假设这条DNA 中所说的那样被转录,但不知道用哪个可读框。请判断这个DNA 是来自一个基因的头部? 中部?还是尾部? 如果从RNA的5´段开始翻译,合成出来的蛋白质应为 Val-Ala-Tyr-Pro(VAYP)。只有 Ala和Tyr 见的肽键形成后,tRNAAla 才会离开核糖体。这样,在tRNAAla 离开后,与 核糖体结合的下一个 tRNA为tRNAPro。当Ala 的氨基形成肽键, Val 和tRNAVaI 就会断裂,tRNAVal离开核糖体, 同时 tRNAAla 因为有3种不同的可读框,所以这个段 RNA可编码3 个不同的肽。在第二个读码框, 第一个密 码子是终止密码子 UAG但是,随后的密码子不可被翻译。 由于没有AUG甚至GUG这个序列不可能来自一个基因编码区的起始部分。如果用第 一个或第 二个可读框,它可能来自基因的末端;如果用第三个可读框,它可能来自基因的 中部。 大肠杆菌在含有葡萄糖的培养基中长势良好,当将其接种到只含有乳糖的培养基上时, 初大肠杆菌的长势很弱,但接种几代之后该菌株又恢复其良好长势。请运用相关知识解释这一现象。 这是基因的可诱导调节。所谓的可诱导调节是指一些基因在特殊的代谢化合物的作用下, 由原来的关闭 状态转变为工作状态,即在某些物质的诱导下使基因活化。例如,在只有乳 糖培养基中,E. coli 开始生长 不好,直到合成了利用乳糖的一系列酶,具备了利用乳糖作 为碳源的能力,E. coli 才能在这一培养基中生 存下来, coli获得这一能力的原因就是 因为在诱导物乳糖的诱导下, 开动了乳糖操纵子基因, 表达了它编码的酶:3 -半乳糖苷酶, 这一类基因称为可诱导基因,这类酶称为诱导酶 下图为人类基因的各部分结构,请结合所学知识写出图中 答:A:转录区域B:下游区域 C:上游区域 D:模板链(或反义链、非编码链) :有意链(或编码链)F:外显子 :起始点J:启动子(TATA盒) 现分离了一段DNA,含有编码多肽的基因的前几个密码子,该片段的序列组成如下: 5´-CGCAGGATCAGTCGATGCCTGTG-3 3´-GCGTCCTAGTCAGCTACAGGACAC 回答以下问 )此DNA最可能是从原核细胞还是真核细胞中分离的?为什么?假定有一种大肠杆菌,其甲硫氨酸操纵元只由衰减子机制调控而没有阻遏蛋白。在 这种操纵元模型中,甲硫氨酸衰减子同大肠杆菌的色氨酸衰减子机制十分类似,在mRNA链 上衰减子的部分序列如下: 5´-AAAAUGAUGAUGAUGAUGAUGAUGAUGGACUAA- 翻译的起点位于这一序列的上游,且给出的序列是一正确的阅读框。当mRNA发生下列 情况的突变时,大肠杆菌的甲硫氨酸操纵元的表达情况如何 (组成型、野生型、或MeL)? 并请说明原因。 (1)斜体的A缺失;(2)斜体 A及带下划线的 A都缺失;(3)序列中的前三个 缺失。答:(1)组成型表达 UGA因为斜体 A缺失后会引起移框突变,由原来的 AUG AUG等等 变为UGA UGA等等。UGA是终止密码子,所以衰减子不能继续翻译, 结构基因可继续转录。 Mef:当斜体A及带下划线的 A都缺失后,同样会引起移框突变, 由原来的AUG AUG 等等 变为GAU GAU等等,GAU是天冬氨酸密码子,这样,即使在培养基中甲硫氨酸的含 量很低,衰减子序 列的翻译也会继续下去,操纵元的结构基因的转录就会终止。 野生型:当前三个A都缺失时,阅读框并不会发生改变。 注:AAA Lys (赖氨酸);GAU Arp (天冬氨酸) 1)你打算扩增下图所示的两段序列之间的 DNA请在下列序列中选择合适的两条作为上、 下游引物。 5´-GACCTGTGGAAGC——CATACGGGATTG- 可供选择的序列: CTGGACACCTTCG5´-GACCTGTGGAAGC 5´-CGAAGGTGTCCAG ´-CAATCCCGTATG2)某一质粒载体具有 Tet 和Amp的表型,在Tet 抗性基因内有一 BamH的切点。现用BamH 切割该载体进 行基因克隆,问:转化后涂皿时应加什么样的抗生素?培养后长出的菌 落具有什么样的抗性基因型? 如何利用抗性变化筛选到含有插入片段的重组体? 物;5´-CAATCCCGTATG下游引物。 2)加氨苄青霉素;Tet ;选择只能在氨苄青霉素平板上生长,而不能在四环素 平板上生长的菌落。 实验室对一原核生物基因转录实验验证该基因转录的终止为不依赖于p因子的方 式进行。进而扩增获得该基因核酸片段,并测出的其 DNA序列,通过对序列分析得 到以下几个特征序列和位点,( 1)请写出各特征位点名称,并写出该位点功能和 作用。(2)写出转录的 mRNA序列,并指出 SD序列,翻译起始密码子,翻译终止 密码子。(3) 写出翻译得到的蛋白质一级结构,用三个字母表示氨基酸。 ^CGGGGTTTTCATTATTATGATCGTITGACAITGGGACAAGGGGCTCC17TAAT]AGGTG4A|TTTGAAACATGAGGATTACCCATGTGGCCACATG MAGCGCGTCGAGGCATTGGACCTGAGACGCCTTTTTTGAATTCTACTGTAGT3 附遗传密B UUUucu UAU UGU Hie Cvs UUC ucc UAC UGC SerUUA UCA UAA UGA Stop Leu Stop UUG UCG UAG UGG CUUecu CAU CGU His cue ccc CAC CGC LeuPro Aig CUA CCA CAA CGA Gin CUG 8G CAG CGG AUU ACU AAU AGU Asn Ser AUC lie ACC AAC AGC tiiAUA ACA AAA AGA AUG iVfet ACG AAG Aig AGG GUU GCU GAU GGU GUC GCC Asp GAC GGC VaiAla Glv GUA GCA GAA GGA Glu GUG GCG GAG GGG 提示:有关氨基酸的简并密码分别为 Vai: GUU GUC GUA GUG Arg: CGU CGC CGA CGG AGA AGG Cys: UGU UGC Ala: GCU GCC GCA CGC 大肠杆菌某一多肽基因的编码序列是:5´-ACAATGTATGGT AGTTCATTATCCCGGGCGCAAATAACAAACCCGGGT 回容以下问题并作简要说明。 a.写出 该基因的无意链的序列以及它编码的 mRNA勺序列? b.预测它能编码多少个氨基酸。 果利用PCR扩增该基因,需要合成两段长度分别为10 个寡聚核苷酸作为引物,请写出此两 段引物的序列? (2)已知一种突变的噬菌体蛋白是由于单个核苷酸插入引起的移码突变的, 将正常的蛋白质 和突变体蛋白质用胰蛋白酶消化后,进行指纹图分析。结果发现只有一个 肽段的差异,测得其基酸顺序如下: 正常肽段Met-Val-Cys-Val-Arg ;突变体肽段 Met-Ala-Met- Arg 。