中RNA具有自我复制的能力,并同时作为mRNA,指导病毒蛋白质的生物合成;
在致癌RNA病毒中,RNA还以逆转录的方式将遗传信息传递给DNA分子。
42简述DNA复制的基本规律。 答:(1)复制过程是半保留的。
(2)细菌或病毒DNA的复制通常是由特定的复制起始位点开始,真核细胞染
色体DNA复制则可以在多个不同部位起始。
(3)复制可以是单向的或是双向的,以双向复制较为常见,两个方向复制的速
度不一定相同。
(4)两条DNA链合成的方向均是从5→3’进行的。
(5)复制的大部分都是半不连续的,即其中前导链是相对连续的,滞后链则是
不连续的。
(6)各短片段在开始复制时,先形成短片段RNA作为DNA合成的引物,这一
RNA片段以后被切除DNA聚合酶Ⅰ,并用DNA聚合酶Ⅰ填补因切除引物RNA产生的缺口,并由DNA连接酶连接切口。
43简述RNA转录的过程.
答:RNA转录过程为起始位点的识别、起始、延伸、终止。
(1)起始位点的识别 RNA聚合酶先与DNA模板上的特殊启动子部位结合,σ因子起着识别DNA分子上的起始信号的作用。在σ亚基作用下帮助全酶迅速找到启动子,并与之结合生成较松弛的封闭型启动子复合物。这时酶与DNA外部结合,识别部位大约在启动子的-35位点处。接着是DNA构象改变活化,得到开放型的启动子复合物,此时酶与启动子紧密结合,在-10位点处解开DNA双链,识别其中的模板链。由于该部位富含A-T碱基对,故有利于DNA解链。开放型复合物一旦形成,DNA就继续解链,酶移动到起始位点。
(2)起始留在起始位点的全酶结合第一个核苷三磷酸。第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物,第一个核苷酸掺入的位置称为转录起始点。这时σ亚基被释放脱离核心酶。 (3)延伸 从起始到延伸的转变过程,包括σ因子由缔合向解离的转变。DNA分子和酶分子发生构象的变化,核心酶与DNA的结合松弛,核心酶可沿模板移动,并按模板序列选择下一个核苷酸,将核苷三磷酸加到生长的RNA链的3′-OH端,催化形成磷酸二酯键。转录延伸方向是沿DNA模板链的3′→5′方向按碱基酸对原则生成5′→3′的RNA产物。RNA链延伸时,RNA聚合酶继续解开一段DNA双链,长度约17个碱基对,使模板链暴露出来。新合成的RNA链与模板形成RNA-DNA的杂交区,当新生的RNA链离开模板DNA后,两条DNA链则重新形成双股螺旋结构。
(4) 终止 在DNA分子上有终止转录的特殊碱基顺序称为终止子,它具有使RNA聚合酶停止合成RNA和释放RNA链的作用。这些终止信号有的能被RNA聚合酶自身识别,而有的则需要有ρ因子的帮助。ρ因子是一个四聚体蛋白质,它能与RNA聚合酶结合但不是酶的组分。它的作用是阻RNA聚合酶向前移动,于是转录终止,并释放出已转录完成的RNA链。对于不依赖于ρ因子的终止子
序列的分析,发现有两个明显的特征:即在DNA上有一个15~20个核苷酸的二重对称区,位于RNA链结束之前,形成富含G-C的发夹结构。接着有一串大约6个A的碱基序列它们转录的RNA链的末端为一连串的U。寡聚U可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板。在真核细胞内,RNA的合成要比原核细胞中的复杂得多
44简述原核细胞和真核细胞的RNA聚合酶有何不同?
答:(1)原核细胞大肠杆菌的RNA聚合酶研究的较深入。这个酶的全酶由5种
亚基(α2ββ′δω)组成,还含有2个Zn原子。在RNA合成起始之后,δ因子便与全酶分离。不含δ因子的酶仍有催化活性,称为核心酶。δ亚基具有与启动子结合的功能,β亚基催化效率很低,而且可以利用别的DNA的任何部位作模板合成RNA。加入δ因子后,则具有了选择起始部位的作用,δ因子可能与核心酶结合,改变其构象,从而使它能特异地识别DNA模板链上的起始信号。
(2)真核细胞的细胞核内有RNA聚合酶I、II和III,通常由4~6种亚基组成,并含有Zn2+。RNA聚合酶I存在于核仁中,主要催化rRNA前体的转录。RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ存在于核质中,分别催化mRNA前体和小分子量RNA的转录。此外线粒体和叶绿体也含有RNA聚合酶,其特性类似原核细胞的RNA聚合酶。
45真核细胞mRNA加工过程包括哪四步?
答: (1)5ˊ加帽、3ˊ聚腺苷酸化、RNA剪接和转运出核。 5ˊ加帽和3ˊ聚腺苷酸化在剪接和转运之前。
46比较DNA的复制和转录有什么不同?
答:(1)DNA复制是为了保留物种的全部遗传信息,因此是整个分子都复制;而
转录只是转录DNA分子中的一个片段(称为转录单位或操纵子 operon),哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。
(2)双链DNA中只有一条链具有转录活性,称之为模板链(或反义链),无转录活性的链称为有义链(或编码链);
(3)转录不需引物,而DNA的复制需要一小段RNA作为引物; (4)RNA聚合酶无校对功能,转录的错误率高;
(5)复制时双链DNA在复制过程中需要逐步但全部解链,而转录时只需DNA双链局部解链,当RNA聚合酶移开时DNA双螺旋很快恢复。
复制的产物无需加工就有活性,而转录产物必需经过加工才具有活性。
47简述真核生物和原核生物的mRNA在结构上的主要区别。
答:①真核生物mRNA在5'端有一帽子结构,(由7-甲基鸟苷酸三磷酸组成);
②在3'端有一多聚腺苷酸poly(A)的尾部结构,由20~300腺苷酸组成; ③所有真核生物的mRNA分子都是只含一个结构基因。而原核生物的mRNA可以由几个结构基因组成;
④原核生物的起始信号有SD序列,两末端有不编码的重复序列。
48原核细胞与真核细胞(细胞质)的蛋白质生物合成有何主要区别?
答:1.主要区别有:
(1)原核生物翻译与转录是偶联的,而真核生物不存在这种偶联关系。
(2)原核生物的起始tRNA经历甲酰化反应,形成甲酰甲硫氨酸-tRNA,真核生物则不。
(3)采取完全不同的机制识别起始密码子,原核生物依赖于SD序列,真核生物依赖于帽子结构。
(4)原核生物的mRNA与核糖体小亚基的结合先于起始tRNA与小亚基的结合,而真核生物的起始tRNA与核糖体小亚基的结合先于mRNA与小亚基的结合。
(5)在原核生物蛋白质合成的起始阶段不需要消耗ATP,但真核生物需要消耗ATP。
(6)参与真核生物蛋白质合成起始阶段的起始因子比原核复杂,释放因子则相对简单。
49遗传密码有何基本特性?这些特性有何重要意义?
答: mRNA分子上的核苷酸顺序与蛋白质多肽链上氨基酸顺序之间的对应关系称为遗传密码,mRNA上每3个相邻的核苷酸编成一个密码子。其特点有: ① 方向性:编码方向是5ˊ→3ˊ;
② 无标点性:密码子连续排列,既无间隔又无重叠;
③ 简并性:除了Met和Trp各只有一个密码子之外,其余每种氨基酸都有
2~6个
密码子;
④ 通用性与变异性:不同生物共用一套密码;有少数线粒体的密码发生变
异;
⑤ 变偶性与摆动性:在密码子与反密码子相互识别的过程中密码子的第一
个、第
二个核苷酸起决定性作用,而第三个核苷酸能够在一定范围内进行变动。
这些特性的意义在于:兼并性有利于减少有害突变,而变偶性与摆动性既减少有害突变,也平衡了翻译速度与翻译准确性的要求。
50简述糖代谢与蛋白质代谢的相互关系。 答:(1)糖是蛋白质合成的碳源和能源:糖分解代谢产生的丙酮酸、α-酮戊二酸、
草
酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、4-磷酸赤藓糖等是合成氨基酸的碳架。糖分解产生的
能量被用于蛋白质的合成。
(2)蛋白质分解产物进入糖代谢:蛋白质降解产生的氨基酸经脱氨后生成α-酮酸,α-酮酸进入糖代谢可进一步氧化放出能量,或经糖异生作用生成糖。 51简述糖代谢与脂类代谢的相互关系。 答:(1)糖转变为脂肪:糖酵解所产生的磷酸二羟丙同酮还原后形成甘油,丙酮
酸氧
化脱羧形成乙酰辅酶A是脂肪酸合成的原料,甘油和脂肪酸合成脂肪。 (2)脂肪转变为糖:脂肪分解产生的甘油和脂肪酸,可沿不同的途径转变成糖。甘油经磷酸化作用转变成磷酸二羟丙酮,再异构化变成3-磷酸甘油醛,后者沿糖酵解逆反应生成糖;脂肪酸氧化产生乙酰辅酶A,在植物或微生物
体内可经乙醛酸循环和糖异生作用生成糖,也可经糖代谢彻底氧化放出能量。 (3)能量相互利用:磷酸戊糖途径产生的NADPH直接用于脂肪酸的合成,脂肪分解产生的能量也可用于糖的合成。
52以乳糖操纵子为例说明酶诱导合成的调控过程。
答:(1)乳糖操纵子:操纵子是指在转录水平上控制基因表达的协调单位,包括
启动基因(P)、操纵基因(O)和在功能上相关的几个结构基因,操纵子可受调节基因的控制。乳糖操纵子是三种分解的乳糖酶在细胞中表达的控制单位。
(2)阻遏过程:在没有诱导物(乳糖)情况下,调节基因产生的活性阻遏蛋白
与操纵基因结合,操纵基因被关闭,操纵子不转录。
(3)诱导过程:当有诱导物(乳糖)的情况下,调节基因产生的活性阻遏蛋白
与诱导物结合,使阻遏蛋白构象发生改变,失去与操纵基因结合的能力,操纵基因被开放,转录出三种乳糖分解酶(LacZ、LacY、LacA)。
53原核生物和真核生物基因表达调控有何不同?
答:转录水平操纵子调控模式是原核生物基因表达调控的主要方式,多细胞真核生物至今未发现操纵子。故其调控方式不同于原核生物。真核基因表达的时间性十分明显,而且是多水平的复杂调控,其中以转录前和转录水平的调控较重要。转录前调控包括染色质及核小体结构的改变、基因扩增和重组等。转录水平的调控依靠数目众多的反式因子(蛋白质)与RNA聚合酶和DNA的相互作用而实现,这种蛋白质与蛋白质和蛋白质与DNA的识别和结合则依靠蛋白质分子中各种基元如锌指、亮氨酸拉链、螺旋-环-螺旋基元实现的。
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