一、填空题
1. 磷酸二酯、多聚体、模板、转录、DNA互补2. 一、rRNA、mRNA、tRNA、5S RNA、复合体、原核生物3. 5S RNA、TFIIIA、TFIIIC、核内小RNA、TATA、TATA 4. Inr、iniation region、TATA、TATATAAAA、-10、TFIID5. 增强子、转录因子、上游、下游、相反、环、浓度 6. 结构域、结合、激活7. N-7-甲基鸟嘌呤、多聚腺嘌呤 8. 帽子结构、多聚腺苷尾、poly(A)聚合酶、内含子、剪接、外显子、snRNA、snRNP、剪接体 9. 可变10. GU、AG、旁侧序列、酰苷酸 11. 前体分子、加工、内含子、外显子、5' 、3' 、CCA、内含子、外显子、自动催化12. 内切核酸酶、RNA、tRNA、5'、前体RNA13. 真核生物的5S rRNA、原核生物的mRNA 14. 反义RNA 15. 15min、4-24h、多顺反子、Shine-Dalgarno、顺反子
16. 启动子、NTP、β亚基、NTP、NTP、3'→5'、δ、RNA、RNA、DNA、终止信号
二、选择题(单选或多选)
8 D
29 D 30 B C 31
B
三、判断题
1× 2√ 3× 4× 5
√ 6
× 7× 8× 9
× 10
√ 11
√
12 × 13
√ 14
√ 15
× 16
× 17
√ 18
× 19
× 20
× 21√ 22
×
四、简答题
1.答:原核生物中,具有特异识别能力的σ亚基识别转录起始点上游的启动字同源序列,这样可以使全酶与启动子序列结合力增加,形成闭合的二元起始复合物。关键的作用时RNA聚合酶与DNA的相互作用。
真核生物中,当含TBP的转录因子与DNA相互作用时,其它转录因子也结合上来,形成起始复合体,这一复合物在于RNA聚合酶结合,因此主要是RNA与蛋白质之间的作用。
2.答:转录过程中模板与编码链的分离时,RNA聚合酶覆盖了整个转录泡--从解旋位点到螺旋重新形成位点,以此单链的DNA被保护。
3.答:σ因子(RpoN)有识别启动子序列的结构域。作为游离的蛋白质,σ因子并不具与DNA结合的构象。当σ因子与核心酶结合后构象发生改变,其N端游离出与DNA结合的结构域。σ因子的这一调节方式防止了游离的σ因子与启动子区的结合,阻碍了依赖全酶的转录起始。另外,也可防止形成全酶的σ因子的浓度被稀释,因为每3个核心酶对应一个σ因子。
4.答:顺式作用的启动子等调节序列的突变不是阻碍相应的转录单元转录所必需的,然而,转录启动的效率可能会下降,相邻基因的转录会减弱,这样的突变称为减效突变。若改变启动子序列的突变能增强转录启动的效率,则称为增效突变。
5.答:促旋酶是拓扑异构酶II,可在DNA中引入负超螺旋,增加DNA的超螺旋数。拓扑异构酶I则能释放高度负超螺旋化的DNA。单个拓扑异构酶突变体能导致DNA的拓扑学性质发生不可逆的改变,严重影响转录过程。在两种拓扑异构酶同时发生突变时,若不使DNA暴露在使DNA损伤的外界压力下(可能会导致单链DNA分子的断裂),则超螺旋DNA仍能保持完整地构象。
6.答:σ因子对不同基因的启动子同源序列有特异选择性。不同σ因子与核心酶结合形成不同的全酶,启动相应基因表达。如果一些σ因子不是组成型而是受环境或发育信号所诱导的,则细胞会表现出差异的基因表达。
7.答:细菌σ因子[σ70(RpoD)]作为全酶的一部分与DNA结合,而由rpoN基因编码的σ因子--σ54本身具有与DNA结合的功能,使其能不依赖于核心酶与DNA结合。RpoN蛋白的功能像真核生物中的转录因子,通过蛋白质与蛋白质的作用将核心酶导向启动子。
8.答:核心酶与DNA具有高度的亲和力,只有少量的RNA聚合酶是以游离状态存在。转录起始前后,RNA聚合酶均是非特异地与基因组DNA松弛结合。如果核心酶与σ因子结合,全酶只对紧密结合位点,即转录起始位点有较高的亲和力。因此核心酶与DNA松弛与紧密结合的平衡反映了核心酶与全酶之间的平衡。这样才能保证有高效的转录起始。
9.答:(1)启动子内部的突变会增强或降低转录水平;
(2)同启动子有关,上游序列同转录方向一致,上游序列同转录方向相反。
10.答:如果两条链都被转录,不仅每个基因能编码两个不同的多肽,同是会因互补而产生一致。
11.答:-35序列(RNA聚合酶结合位点),-10序列(RNA聚合酶起始位点)和终止子。
12.答:启动子具有不同的与RNA聚合酶结合的保守序列,这些序列能分别被与不同的σ因子结合的RNA聚合酶核心酶分子或不同种的RNA聚合酶分子识别。
13.答:如果mRNA的寿命很长,就不可能通过控制mRNA的合成速度调节基因的活性;如果的rRNA和tRNA寿命长,就会更经济。
14.答:(1)因为RNA聚合酶III的启动子位于基因内,启动子序列的变化,将会改变前体tRNA的核苷酸序列;(2)可能没有,因为tRNA基因是过剩的。
15.原核生物
真核生物
1、一种RNA聚合酶
1、三种RNA聚合酶
2、不同启动子具相当大的同源性
2、不同启动子的差异大
3、聚合酶直接与启动子结合 3、聚合酶通过转录因子相互作用进行结合
4、没有增强子
4、有增强子
5、转录作用的终止由在几个 5、转录的终止是靠转录过程特殊的核酸内切酶切多聚U前面形成茎环
割的序列介导
6、启动子通常位于基因的上游 6、聚合酶III的启动子位于被转录的序列之中
7、转录单位常常含有多基因 7、转录单位只含一基因
16.答:(1)增强相邻启动子的转录;
(2)两个方向都能起作用;
(3)位于相邻启动子的上游或下游都能起作用;
(4)在远距离外也能起作用;
(5)具有细胞类型的特异性。
17.答:TBP是聚合酶I因子SL1、聚合酶II因子TFIID和聚合酶III因子TFIIIB的组成成分。所以这些蛋白都能帮组RNA聚合酶定位于起始位点的附近。TBP可能与这三种聚合酶都具有的一个亚基相互作用。
18.答:前起始复合体包含与RNA聚合酶相结合所必需的基本转录因子。
19.答:TFIIIA和TFIIIC因子结合于RNA聚合酶III的内部启动子上并吸引TFIIIB结合到起始位点上游的一个位点,接着TFIIIB将RNA聚合酶III定位到起始位点。
20.答:A、B、C盒必须能够被与之结合的RNA聚合酶III的转录因子所识别。因此它们与共同序列不能相差太大。因为这些元件就位于RNA聚合酶III转录物的编码区内,所以它们限制了该区域内的转录物的编码能力。
21.答: TFIIH以两种形式存在:激活复合物和修饰复合物。在转录起始之后,激酶形式被修饰酶形式所代替。当遇到受损的DNA时,RNA聚合酶活性下降。这可能成为激活TFIIH修复活性的信号。
22.答:A框和B框结构TFIIIC,TFIIIC能够吸引TFIIIB。TFIIIB中的TBP与TATA框的相互作用帮助TFIIIB稳定结合于上游区域。如果A、B框位于正确的位置并能很好地互相匹配那就不需要TATA框了。
23.答:单链核酸形成的茎环结构是固有的转录终止子,例如,RNA中的茎环结构。
24.答:由于DNA是高度卷曲所以不能有效转录,改进的办法是加入DNA促旋酶,可以去除负超螺旋,使DNA处于松驰状态,就可以进行转录实验。
25.答:免疫球蛋白基因的表达需要只在淋巴细胞中具有的Oct-2或其他的转录因子,而单独一个转录因子往往不足以活化基因,同时必须考虑整个启动子。只有DNA重排在启动子的作用范围内产生一个下游增强子之后,免疫球蛋白才能被完全激活。
26.答:对于线性DNA,TFIIE、TFIIH和ATP是聚合酶II复合体前方的DNA解旋所必需的。这些因子并不是超螺旋DNA转录所必需的,因为它们只在负超螺旋的解旋中活性较高。
27.答:5.8S rRNA是作为前体rRNA大分子的一部分被转录的。
28.答:分支位点位于疏松的剪接共有序列中。它最早发现于多聚嘧啶区和3′剪接位点附近。当一个真正的分支位点从多聚嘧啶区和3′剪接位点移走之后,它将不能被U2 snRNP所识别。这时多聚嘧啶区附近的A残基起分位点的作用。
29.答:在剪接体组装中,U1 snRNP结合于5′剪接位点,U2AF结合于多聚嘧啶序列上。U2 snRNP结合于分支位点形成A复合物。接着加上U4/U6-U5三聚体形成B1复合物。snRNP 的重排形成B2复合物(U5从外显子转移到内含子上,U6在5′剪接位点代替U1)。进一步的snRNP重排形成C1和C2复合物(释放U4,U6/U2形成催化中心),它们是剪接体的活化形成。
30.答:U1与5′剪接位点通过U1 RNA的5′端与5′剪接位点保守序列以RNA-RNA碱基配对形式相互作用。这可以两方面进行证明:一是在5′剪接位点制造一个破坏与U1进行碱基配对的突变可抑制剪接;第二是在U1 RNA中设计一些能够恢复碱基配对的突变使剪接得以进行。U1 RNA对5′剪接位点突变的补偿性突变能够恢复剪接,令人信服地证明这些RNA是通过碱基配对互相作用的。
31.答:U1-5′剪接位点、U2-分支位点、U4-46、U2-U6、U6-5′剪接位点、U5-外显子。
32.答:剪接小体的组装包括很多RNA螺旋的形成和解旋过程,RNA螺旋的解旋需要RNA解旋酶的作用。剪接小体组装的时的snRNA重组(如U4和U6的去组装)需要这些酶。
33.答:催化中心由U2和U6 RNA及内含子组成。它形成于装配的剪接小体C复合物中。由U2-U6配对形成的二级结构看起来与II组内含子的结构域5相似。
34.答:II组内含子和前mRNA的剪接有着相同的反应机制、相同的剪接位点,在催化中心形成相同的二级结构。前mRNA内含子可能由II组内含子进化而来。在进化过程中,II组内含子中被切除的结构域插入到分隔的基因中,这些结构域呆能成为snRNA。它们通过分开片段的相互作用形成II组内含子的催化中心。这对生物体来说是有利的,因为它们不再需要内含子了。内含子序列可以自由地进化形成新基因,而且它提供了多种II组内含子不具备的剪接方式。
35.答:性别决定中包括多种剪接事件。在雌性中,常染色体与X染色体的比导致Sex-lethal基因以雌性方式被剪接从而产生Sxl蛋白。Sxl蛋白使性别转换基因(transformer)以雌性方式进行剪接产生Tra蛋白。Tra蛋白诱导了性别转换基因-2(transformer-2)以雌性方式进行剪接产生Tra2蛋白。Tra2蛋白使doublesex基因以雌性方式剪接形成雌性特异的Dsx蛋白,这种蛋白质抑制雄性基因的表达导致雌性的发育。在雄性中没有Sxl、Tra或Tra2蛋白的产生。而雄性特异的Dsx蛋白的产生导致了雄性的分化。
36.答:RNA聚合酶I终止于由核内切割产生的成熟3′端下游1000个碱基的固定位点上。RNA聚合酶III当遇到一个四U残基序列时终止(更确切地说,是在模板链上有四个A残基)。U残基必须位于富含GC的区域中,转录常终止于第二个U。而3′端不再进一步加工(除了在tRNA中由一系列特殊的酶进行加工外)。RNA聚合酶II经过成熟转录物的末端后继续前进。在切除AAUAAA序列的下游之后加上一个poly(A)尾巴,这样就形成了3′端。
37.答:组蛋白mRNA 3′端的加工需要一个内部发夹环结构及与U7 snRNA进行碱基配对。可通过DNA螺旋侧面的核苷酸突变来检测二级结构(组蛋白内部发夹环结构和组蛋白-U7分子间螺旋)的作用,这些突变会破坏加工过程,然后在DNA螺旋另一侧面制造突变使之回复碱基配对能力恢复加工功能。如果出现这种情就说明二级结构对加工更重要。U7 snRNA对切割位点的识别恢复了U1 snRNA与5′剪接位点、U2 snRNA与分支位点区域的相互作用。
38.答:用一系列不同内含子和外显子的探针标记——Northern印迹可以检测内含子去除的顺序。
39.答:原核与真核细胞的mRNA必须在翻译起始密码子上游有一段不被翻译的核糖核苷酸上游区(前导序列),一则可以为核糖体结合提供位点,二则保持结合的稳定性。
40.答:向导RNA的5′区域与mRNA的前编辑区互补,5'区后有一个与编辑mRNA互补的区域,3'端有poly(U)尾巴。向导RNA作为模板引导插入或缺失U残基从而产生编辑mRNA。
41.答:真核细胞mRNA的poly(A)尾巴并不是由DNA编码的。RNA聚合酶通常从加poly(A)的位置向下游转录出几百个核苷酸,然后由酶复合体识别多聚腺嘌呤通用位点并切割,以聚合形式加上约200个腺嘌呤。
42.答:当RNA分子的一端自身回折成环并与其自身的核苷酸形成共价结合时,便形成了一个套索结构。在内含子的套索结构中的磷酸二酯键很少见,因为它是由核苷酸5′和2′上的碳原子的连接起来的,而磷酸二酯键通常是靠靠相邻两个核苷酸的5′和3′碳原子连接起来的。
43.答:锤头型核酶在活性位点上结合一个Mg2+。这个Mg2+通过去掉一个质子并攻击切割位点而直接参与切割反应。
44.答:原核生物和真生物mRNA的差别在于可翻译顺反子的数目,真核生物的mRNA是单个顺子。而且,真核生物的mRNA在其3′端有多聚腺嘌呤尾巴poly(A),而5′端有7-甲基鸟嘌呤帽子。真核生物的mRNA尾部区域有时会携带特定的去稳定因子。
45.答:在不同的营养状态或细胞分化期间,mRNA的(种类和数量)变化很大;rRNA和tRNA则无此特性。
46.答:因为rRNA需要的量很大,并且没有翻译扩增作用。
47.答:真核基因表达过程是被区室化的。mRNA的合成与成熟是在细胞核中完成的,翻译则发生在细胞质中,转录“信息”被传递到细胞核外的核糖体中。由于真核细胞mRNA的半衰期比原核细胞mRNA长而且可以通过多种实验方法干扰转录“信息”的传递,因此可分离出真核细胞的mRNA。
48.答:mRNA只占总RNA的3%-5%,这主要是有以下两个原因:①由于需要大量的核糖体和稳定的tRNA群,因此mRNA合成量比其他RNA的量要少;②由于对内切酶与外切核酸酶敏感,mRNA容易自发地降解,所以在原核细胞中mRNA的半衰期只有2-15min,真核细胞中也只有4-24h。
49.答:mRNA游离存在于细胞之中,并且被特异的单链RNA核酸酶所降解。 tRNA和rRNA是部分双链的,所以能够免遭酸酶的攻击。另外,rRNA不是游离存在的,通常同蛋白质结合形成核糖体。
50.答:I组内含子、II组内含子、RNase P、锤头型核酶。
51.答:可以。这些活性包括:RNA聚合酶、内切核酸酶、磷酸连接酶的活性。将I组内含子转变成这些酶的能力表明它能结合于RNA的糖-磷酸骨架并能催化在它前后的几个不同反应。例如,连接是剪切的相反反应。
52.答:编码的蛋白质有:反转录酶、内切核酸酶、成熟酶。这些蛋白质产生内含子的一个DNA拷贝并在染色体一个新位点上打开双链以便插入内含子。