原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰 摘要:原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰，是各种功能蛋白质生物合成的一系列程序。本文通过介绍了原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰的机制、原理、过程，从而了解真核生物和原核生物的基因表达和功能蛋白质合成上的差异。 关键词: 原核生物真核生物基因转录翻译后修饰 0引言： 21世纪，基因水平上的研究受到人们广泛的关注。原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰是基础研究，人们也只有在此基础不断扩散深入研究其它基因水平问题。本文只简单介绍了一些关于基因转录、翻译和后修饰的一部分相关研究成果。 1 原核生物和真核生物中基因的转录： 基因转录是在由RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下，从双链DNA分子中拷贝生物信息生成一条RNA链的过程。转录中，一个基因会被读取被复制为mRNA，就是说一特定的DNA片断作为模板，以DNA依赖的RNA合成酶作为催化剂的合成前体mRNA的过程。转录产物主要有三类RNA，即信使RNA （mRNA）、核糖体RNA（rRNA）和转移RNA（tRNA）。在基因转录过程中，RNA聚合酶起着非常重要的作用。RNA聚合酶可以催化所有四种核苷- 5′-三磷酸（ATP、GTP、UTP和CTP）聚合成与模板DNA互补的RNA。此反应需要Mg2+,反应中释放焦磷酸。[1]该酶在转录的各个过程中发挥了不同的作用。 1．1 基因转录的启动 RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸构成的三元起始复合物，转录便开始进行。启动子是DNA分子上可与RNA聚合酶特异结合，而使转录开始的一段DNA序列而本身不被转录。DNA模板上的启动区域常含有TATAATG顺序，称P盒。复合物中的核苷三磷酸一般为GTP,少数为ATP,因而原始转录产物的5′端通常为三磷酸鸟苷(pppG)或腺苷三磷酸(pppA)。真核DNA上的转录启动区域也有类似原核DNA的启动区结构，和在-30bp（即在酶和DNA结合点的上游30核苷酸处）附近也含有TATA结构，称TATA盒。[3]第一个核苷三磷酸与第二个核苷三磷酸缩合生成3′-5′磷酸二酯键后,则启动阶段结束，进入延伸阶段。 1．2 基因转录的延伸 σ亚基脱离酶分子，留下的核心酶与 DNA的结合变松，因而较容易继续往前移动。核心酶无模板专一性，能转录模板上的任何顺序，包括在转录后加工时待切除的居间顺序。脱离核心酶的σ亚基还可与另外的核心酶结合，参与另一
真核生物与原核生物转录 与复制的区别 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
不同点 真核生物和原核生物复制的不同点： 1.真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 2.原核生物DNA的复制是单起点的，而真核生物染色体的复制则为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的，而是以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 3.真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。 4.原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶，并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。聚合酶α、δ是DNA 合成的主要酶，分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。聚合酶β可能与DNA修复有关，聚合酶γ则是线粒体中发现的唯一一种DNA聚合酶. 5.染色体端体的复制不同。原核生物的染色体大多数为环状，而真核生物染色体为线状。末端有特殊DNA序列组成的结构成为端体。 真核生物和原核生物转录的不同点： 1.真核生物的转录在细胞核内进行，原核生物则在拟核区进行。 2.真核生物mRNA分子一般只编码一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。
3.真核生物有三种不同的RNA聚合酶催化RNA合成，而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。 4.真核生物的RNA聚合酶不能独立转录RNA，三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录，其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。 真核生物和原核生物翻译的不同点： 的活化：起始氨基酸是，真核是从生成-tRNAi开始的。 翻译的起始：原核的起始tRNA是fMet-tRNA(fMet上角标），30s首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNA(fMet上角标）结合，最后与50s结合。真核中起始tRNA是 Met-tRNA(Met上角标），40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标）相结合，再与模板mRNA结合，最后与60s大亚基结合生成。 的延伸：没有区别 肽链的终止：原核含有三种释放因子RF1,RF2,RF3。真核只有eRF1和eRF3。 前体的加工蛋白质的折叠蛋白质的合成抑制这三步过程过于复杂，因具体物种而异 相同点 真核生物和原核生物复制的相同点： DNA复制 都是半保留复制、半不连续复制、双向复制，在复制中需要的原料、模板、引物都相同，都有前导链和滞后链，都分为起始、延伸、终止三个过程。
第七章作业 一、名词解释 操纵子 弱化子 二、选择题 1. 在调控乳糖操纵子表达中，乳糖的作用是（） A. 与RNA聚合酶结合诱导结构基因的表达 B. 与RNA聚合酶结合抑制结构基因的表达 C. 与抑制物结合诱导结构基因的表达 D. 与抑制物结合抑制结构基因的表达 2. 关于乳糖操纵子学说描述正确的是（） A．乳糖操纵子学说是典型的负控诱导转录系统 B．cAMP-CRP是一个重要的负调节物 C．乳糖及其类似物可以与阻遏基因的编码产物结合启动结构基因的转录 D．在无葡萄糖存在情况下，cAMP-CRP增加，结构基因转录下降 3. 乳糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是（） A. 与DNA结合 B．与启动子结合 C．与RNA聚合酶结合影响其活性 D．与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNA 三．判断题 1. 1953年Watson和Crick提出了操纵子学说。（）2．原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平上，真核生物基因表达的调控可以发生在各个水平上，但主要也是在转录水平上。（）
四．简答题 1、下图是乳糖操纵子的调节模式图，图A是在有充足葡萄糖情况下的示意图，图B是在缺乏葡萄糖，但有乳糖的情况下的示意图。简述其调节机制。 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 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。
第一章 1 简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献 答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。 2写出DNARNA的英文全称 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid） 3试述“有其父必有其子”的生物学本质 答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。4早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA 分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术和基因工程技术 答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重
原核生物基因的转录的 过程 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
原核生物基因的转录的过程 转录过程包括启动、延伸和终止。 启动RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA 和核苷三磷酸(NTP)构成的三元起始复合物，转录即自此开始。DNA模板上的启动区域常含有TATAATG顺序，称普里布诺(Pribnow)盒或P盒。复合物中的核苷三磷酸一般为GTP,少数为ATP,因而原始转录产物的5′端通常为三磷酸鸟苷(pppG)或腺苷三磷酸(pppA)。真核DNA上的转录启动区域也有类似原核DNA的启动区结构，和在-30bp（即在酶和DNA结合点的上游30核苷酸处，常以—30表示，bp为碱基对的简写）附近也含有TATA结构，称霍格内斯(Hogness)盒或TATA盒。第一个核苷三磷酸与第二个核苷三磷酸缩合生成3′-5′磷酸二酯键后,则启动阶段结束，进入延伸阶段。 延伸σ亚基脱离酶分子，留下的核心酶与DNA的结合变松，因而较容易继续往前移动。核心酶无模板专一性，能转录模板上的任何顺序，包括在转录后加工时待切除的居间顺序。脱离核心酶的σ亚基还可与另外的核心酶结合，参与另一转录过程。随着转录不断延伸，DNA双链顺次地被打开,并接受新来的碱基配对，合成新的磷酸二酯键后，核心酶向前移去，已使用过的模板重新关闭起来，恢复原来的双链结构。一般合成的RNA链
对DNA模板具有高度的忠实性。RNA合成的速度，原核为25～50个核苷酸／秒，真核为45～100个核苷酸／秒。 终止转录的终止包括停止延伸及释放RNA聚合酶和合成的RNA。在原核生物基因或操纵子的末端通常有一段终止序列即终止子；RNA合成就在这里终止。原核细胞转录终止需要一种终止因子ρ（四个亚基构成的蛋白质）的帮助。真核生物DNA上也可能有转录终止的信号。已知真核DNA转录单元的3′端均含富有AT的序列〔如AATAA(A)或ATTAA(A)等〕，在相隔0～30bp之后又出现TTTT顺序（通常是3～5个T）,这些结构可能与转录终止或者与3′端添加多聚A顺序有关。
第七章蛋白质的生物合成——翻译 (一)名词解释 1．翻译2．密码子3．密码的简并性4．同义密码子5．变偶假说6．移码突变7．同功受体8．多核糖体 (二)问答题 1．参与蛋白质生物合成体系的组分有哪些?它们具有什么功能? 2．遗传密码是如何破译的? 3．遗传密码有什么特点? 4．简述三种RNA在蛋白质生物合成中的作用。 5．简述核糖体的活性中心的二位点模型及三位点模型的内容。 6．氨基酸在蛋白质合成过程中是怎样被活化的? 7．简述蛋白质生物合成过程。 8．蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性? 9．原核细胞和真核细胞在合成蛋白质的起始过程有什么区别。 10．蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容? 11．蛋白质的高级结构是怎样形成的? 12．真核细胞与原核细胞核糖体组成有什么不同?如何证明核糖体是蛋白质的合成场所? 13. 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 （1）什么核苷酸插入到什么地方导致了氨基酸顺序的改变？ （2）推导出编码正常肽段和突变体肽段的核苷酸序列. 提示：有关氨基酸的简并密码分别为 Val：GUU GUC GUA GUG Arg：CGU CGC CGA CG AGA AGG Cys：UGU UGC Ala：GCU GCC GCA CGC 14. 试列表比较核酸与蛋白质的结构。 15. 试比较原核生物与真核生物的翻译。
(三)填空题 1．蛋白质的生物合成是以___________为模板，以___________为原料直接供体，以_________为合成杨所。 2．生物界共有______________个密码子，其中___________个为氨基酸编码，起始密码子为_________；终止密码子为_______、__________、____________。3．原核生物的起始tRNA以___________表示，真核生物的起始tRNA以___________表示，延伸中的甲硫氨酰tRNA以__________表示。 4．植物细胞中蛋白质生物合成可在__________、___________和___________三种细胞器内进行。 5．延长因子T由Tu和Ts两个亚基组成，Tu为对热___________蛋白质，Ts为对热________蛋白质。 6．原核生物中的释放因子有三种，其中RF-1识别终止密码子_____________、____________；RF-2识别__________、____________；真核中的释放因子只有___________一种。 7．氨酰-tRNA合成酶对__________和相应的________有高度的选择性。 8．原核细胞的起始氨基酸是_______，起始氨酰-tRNA是____________。 9．原核细胞核糖体的___________亚基上的__________协助辨认起始密码子。l0．每形成一个肽键要消耗_____________个高能磷酸键，但在合成起始时还需多消耗___________个高能磷酸键。 11．肽基转移酶在蛋白质生物合成中的作用是催化__________形成和_________的水解。 12．肽链合成终止时，___________进人“A”位，识别出_________，同时终止因子使________的催化作用转变为____________。 13．原核生物的核糖体由____________小亚基和____________大亚基组成，真核生物核糖体由_________小亚基和_______________大亚基组成。 14. 蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要为_____________、____________、___________。 (四)选择题 1．蛋白质生物合成的方向是( )。
真核生物RNA的转录与原核生物RNA的转录过程在总体上基本相同，但是，其过程要复杂得多，主要有以下几点不同（图3-27）。 ⒈真核生物RNA的转录是在细胞核内进行的，而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。所以，RNA转录后首先必须从核内运输到细胞质内，才能指导蛋白质的合成。 ⒉真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因，而除少数较低等真核生物外，一个mRNA分子一般只含有一个基因，编码一条多态链。 ⒊真核生物RNA聚合酶较多在原核生物中只有一种RNA聚合酶，催化所有RNA的合成，而在真核生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三种不同酶，分别催化不同种类型RNA的合成。三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。RNA聚合酶Ⅰ存在于细胞核内，催化合成除5SrRNA 以外的所有rRNA的合成；RNA聚合酶Ⅱ催化合成mRNA前体，即不均一核RNA(hnRNA)的合成；RNA 聚合酶Ⅲ催化tRNA和小核RNA的合成。 ⒋真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA 。原核生物中RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA ，真核生物则不能。在真核生物中，三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。另外，RNA聚合酶对转录启动子的识别，也比原核生物更加复杂，如对RNA聚合酶Ⅱ来说，至少有三个DNA的保守序列与其转录的起始有关，第一个称为TATA框(TATA box)，具有共有序列TATAAAA，其位置在转录起始点的上游约为25个核苷酸处，它的作用可能与原核生物中的－10共有序列相似，与转录起始位置的确定有关。第二个共有序列称为CCAAT框（CCAAT box），具有共有序列GGAACCTCT，位于转录起始位置上游约为50-500个核苷酸处。如果该序列缺失会极大地降低生物的活体转录水平。第三个区域一般称为增强子（enhancer），其位置可以在转录起始位置的上游，也可以在下游或者在基因之内。它虽不直接与转录复合体结合，但可以显著提高转录效率。
：小核RNA，只存在于细胞核或者核质核仁中的一类小分子量的RNA，具有独特功能并且独立存在的实体，约为70-300个核苷酸，可参与真核生物的RNA剪接。 ：即干扰RNA，一类小分子量的RNA，可以高效，特意地阻断体内同源基因的表达，促使同源mRNA降解，诱使细胞表现出特定的基因缺失。 3.核酶：一类具有催化活性的核糖核酸，呈锤头状，参加RNA的剪切和降解。与RNA酶有显 着区别，它是RNA，后者是蛋白质。 4.反义RNA又称调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合的RNA片段，即碱基序列正好与有 意义的mRNA互补的RNA分子。 5三链DNA：是在DNA双螺旋结构基础上形成的，由多聚嘧啶核苷酸或者多聚嘌呤核苷酸与 DNA双螺旋形成的。/由于双螺旋的一股轻微折叠后，该股中的碱基可与双螺旋的碱基以 Hoogsteen氢键相连如TAT、CGC、TAA、CGG。 ：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。 < 7.何谓反义RNA其功能和医学意义如何答：又称为调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合 的RNA片段，也即碱基序列与有意义的mRNA互补的RNA分子。功能：a阻断mRNA的翻 译，b抑制DNA复制和mRNA的转录，c选择性的关闭基因。意义：参与基因调控：可用于 基因治疗（病毒、肿瘤）； 8什么叫做核酶如何发挥作用有何应用价值答：即一类具有催化活性的核糖核酸。主要催化 RNA的剪接反应和剪切反应。应用意义：通过设计合成特异性切割病毒以及病毒的RNA的 核酶，对病毒和肿瘤的基因治疗将发挥重要作用。 9.何谓RNAi其作用机理和应用前景如何 答：：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。作用机理：分为起始阶段和效应阶段。起始阶段Dicer 酶以依赖ATP的方式切割外源性的双链RNA为小分子干扰RNA，清除病毒，阻断转座子表 达；效应阶段小分子干扰RNA结合核酶复合物形成RNA诱导活化的复合物及RISC，然后RISC 结合至mRNA转录本上并切割它，从而发挥作用。应用前景：大通量研究基因功能的工具； 基因敲除中的应用；用于基因治疗；基因表达的调控。 第二章 1移动基因：又叫转位因子（transposable elements）,由于它可以在染色体基因组上移动，甚至可在不同染色体间跃迁，故又称跳跃基因（jumping gene）。 2断裂基因：真核细胞的结构基因，其核苷酸序列中含有与氨基酸编码无关的DNA间隔区段，从而被分割成不连续的若干区域。将这种编码序列不连续，有间隔区段的DNA片断称为断 裂基因 3 RNA剪接：将断裂基因的内含子删除和表达子连接并最终形成成熟mRNA的过程。 ; 4 重叠基因：不同基因的核苷酸序列有时为相邻两个基因共用，将核苷酸彼此重叠的两个基 因称为重叠基因。 5 假基因：在珠蛋白基因簇各片段核苷酸序列分析时发现，除了有正常的功能基因之外，还 有功能失活的特殊序列片段，它不能行使表达功能。该类核苷酸序列中存在的无表达功能的 畸变核苷酸序列片段。 6 卫星DNA：又称随体DNA,不编码蛋白质和转录RNA的小片段高度重复一类小片段DNA序 列，多富含GC碱基在DNA浮力密度实验中会在主峰旁形成些小峰，形似卫星分布而称之。 一般5-10bp短序列，人类为171bp，保护和稳定染色体 7 基因组：表示某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物其配子的DNA总和即为一组基 因组不同生物基因组数目不同。
不同点 真核生物和原核生物复制的不同点： 1.真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 2.原核生物DNA复制是单起点的，而真核生物染色体的复制为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的，而是以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 3.真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。 4.原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶，并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。聚合酶α、δ是DNA合成的主要酶，分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。聚合酶β可能与DNA修复有关，聚合酶γ则是线粒体中发现的唯一一种DNA聚合酶. 5.染色体端粒的复制不同。原核生物的染色体大多数为环状，而真核生物染色体为线状。末端有特殊DNA序列组成的结构成为端粒。 真核生物和原核生物转录的不同点： 1.真核生物的转录在细胞核内进行，原核生物则在拟核区进行。 2.真核生物mRNA分子一般只编码一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。 3.真核生物有三种不同的RNA聚合酶催化RNA合成，而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。 4.真核生物的RNA聚合酶不能独立转录RNA，三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录，其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。真核生物和原核生物翻译的不同点： 氨基酸的活化：原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸，真核是从生成甲硫氨酰-tRNAi开始的。翻译的起始：原核的起始tRNA是tRNA fMet，30s小亚基首先与mRNA模板相结合，再与tRNA fMet结合，最后与50s大亚基结合。真核中起始tRNA是tRNA Met，40s小亚基首先与tRNA Met相结合，再与模板mRNA结合，最后与60s大亚基结合生成起始复合物。 肽链的延伸：没有区别 肽链的终止：原核含有三种释放因子RF1,RF2,RF3。真核只有eRF1和eRF3。 蛋白质前体的加工蛋白质的折叠蛋白质的合成抑制这三步过程过于复杂，因具体物种而异。 相同点 真核生物和原核生物复制的相同点： DNA复制 都是半保留复制、半不连续复制、双向复制，在复制中需要的原料、模板、引物都相同，都有前导链和滞后链，都分为起始、延伸、终止三个过程。 RNA转录：
原核生物基因的转录的过程 转录过程包括启动、延伸和终止。 启动RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸(NTP)构成的三元起始复合物，转录即自此开始。DNA模板上的启动区域常含有TATAATG顺序，称普里布诺(Pribnow)盒或P盒。复合物中的核苷三磷酸一般为GTP,少数为ATP,因而原始转录产物的5′端通常为三磷酸鸟苷(pppG)或腺苷三磷酸(pppA)。真核DNA上的转录启动区域也有类似原核DNA的启动区结构，和在-30bp（即在酶和DNA结合点的上游30核苷酸处，常以—30表示，bp为碱基对的简写）附近也含有TATA结构，称霍格内斯(Hogness)盒或TATA盒。第一个核苷三磷酸与第二个核苷三磷酸缩合生成3′-5′磷酸二酯键后,则启动阶段结束，进入延伸阶段。 延伸σ亚基脱离酶分子，留下的核心酶与DNA的结合变松，因而较容易继续往前移动。核心酶无模板专一性，能转录模板上的任何顺序，包括在转录后加工时待切除的居间顺序。脱离核心酶的σ亚基还可与另外的核心酶结合，参与另一转录过程。随着转录不断延伸，DNA双链顺次地被打开,并接受新来的碱基配对，合成新的磷酸二酯键后，核心酶向前移去，已使用过的模板重新关闭起来，恢复原来的双链结构。一般合成的RNA链对DNA模板具有高度的忠实性。RNA合成的速度，原核为25～50个核苷酸／秒，真核为45～100个核苷酸／秒。 终止转录的终止包括停止延伸及释放RNA聚合酶和合成的RNA。在原核生物基因或操纵子的末端通常有一段终止序列即终止子；RNA合成就在这里终止。原核细胞转录终止需要一种终止因子ρ（四个亚基构成的蛋白质）的帮助。真核生物DNA上也可能有转录终止的信号。已知真核DNA转录单元的3′端均含富有AT的序列〔如AATAA(A)或ATTAA(A)等〕，在相隔0～30bp之后又出现TTTT顺序（通常是3～5个T）,这些结构可能与转录终止或者与3′端添加多聚A顺序有关。
第六章基因表达调控 自测题 （一）选择题 A型题 1. 关于基因表达调控的说法错误 ．．的是 A. 转录起始是调控基因表达的关键 B. 环境因素影响管家基因的表达 C. 在发育分化和适应环境上有重要意义 D. 表现为基因表达的时间特异性和空间特异性 E. 真核生物的基因表达调控较原核生物复杂的多 2. 下列哪项属于可调节基因 A. 组蛋白编码基因 B. 5S rRNA编码基因 C. 异柠檬酸脱氢酶编码基因 D. 肌动蛋白编码基因 E. 血红蛋白编码基因 3. 与α-酮戊二酸脱氢酶系协调表达的是 A. 肉毒碱脂酰转移酶I
B. 柠檬酸合成酶 C. 丙酮酸羧化酶 D. 葡萄糖-6-磷酸酶 E. HMG-CoA合成酶 4. 乳糖操纵子中，能结合别位乳糖（诱导剂）的物质是 A. AraC B. cAMP C. 阻遏蛋白 D. 转录因子 E. CAP 5. 乳糖操纵子模型是在哪个环节上调节基因表达 A. 复制水平 B. 转录水平 C. 转录后水平 D. 翻译水平 E. 翻译后水平 6. 乳糖操纵子的调控方式是 A. CAP的正调控 B. 阻遏蛋白的负调控
C. 正、负调控机制不可能同时发挥作用 D. CAP拮抗阻遏蛋白的转录封闭作用 E. 阻遏作用解除时，仍需CAP加强转录活性 7. 与分解代谢相关的操纵子模型中，存在分解代谢物阻遏现象，参与这一调控的主要作用因子是 A. 阻遏蛋白 B. AraC C. 衰减子 D. cAMP-CAP复合物 E. 诱导剂 8. 原核细胞中，识别基因转录起始点的是 A. 阻遏蛋白 B. 转录激活蛋白 C. 基础转录因子 D. 特异转录因子 E. σ因子 9. 使乳糖操纵子实现高表达的条件是 A. 乳糖存在，葡萄糖缺乏 B. 乳糖缺乏，葡萄糖存在
第一章 1简述孟德尔、摩尔根与沃森等人对分子生物学发展得主要贡献 答：孟德尔得对分子生物学得发展得主要贡献在于她通过豌豆实验,发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根得主要贡献在于发现染色体得遗传机制,创立染色体遗传理论,成为现代实验生物学奠基人；沃森与克里克在1９5３年提出ＤAN反向双平行双螺旋模型. 2写出DNA RＮA得英文全称 答:脱氧核糖核酸(DＮA, Ｄeｏxyriｂonucleic acid),核糖核酸(RNA，Riｂoｎucleic acid） 3试述“有其父必有其子"得生物学本质 答:其生物学本质就是基因遗传。子代得性质由遗传所得得基因决定，而基因由于遗传得作用，其基因得一半来自于父方,一般来自于母方. ４早期主要有哪些实验证实ＤＮA就是遗传物质?写出这些实验得主要步骤 答：一，肺炎双球菌感染实验，１，R型菌落粗糙,菌体无多糖荚膜，无毒,注入小鼠体内后,小鼠不死亡。2,S型菌落光滑,菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3,用加热得方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内,小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌得实验：１,噬菌体侵染细菌得实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2,DNＡ中P得含量多,蛋白质中Ｐ得含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素３5S标记一部分噬菌体得蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体得DNA。用３５P标记蛋白质得噬菌体侵染后,细菌体内无放射性，即表明噬菌体得蛋白质没有进入细菌内部;而用3２P 标记DNA得噬菌体侵染细菌后,细菌体内有放射性,即表明噬菌体得DNA进入了细菌体内.三，烟草TMＶ得重建实验：1957年，Fraeｎｋel-Coｎrat等人，将两个不同得TMV株系（Ｓ株系与HR株系）得蛋白质与ＲＮA分别提取出来，然后相互对换，将S株系得蛋白质与HR 株系得RNA,或反过来将HR株系得蛋白质与Ｓ株系得RＮA放在一起,重建形成两种杂种病毒,去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术与基因工程技术 答：DNA重组技术:目得就是将不同得ＤNＡ片段（如某个基因或基因得一部分）按照人们得设计定向连接起来,然后在特定得受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞得新得遗传性状。基因工程技术：就是除了包含DＮA重组技术外还包括其她可能就是生物细胞基因结构得到改造得体系,基因工程就是指技术重组DＮA技术得产业化设计与应用,包括上游技术与下游技术两大组成部分.上游技术指得就是基因重组、克隆与表达得设计与构建(即重组ＤNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞得大规模培养以及基因产物得分离纯化过程。 6写出分子生物学得主要研究内容。 答：1,DNA重组技术;２,基因表达调控研究；3,生物大分子得结构功能研究,结构分子生物学;4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。 7、分子生物学得定义 答：广义得分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分子结构与功能得研究都属于分子生物学得范畴，即从分子水平阐明生命现象与生物学规律狭义得分子生物学：偏重于核酸（基因）得分子生物学,主要研究基因或DNA得复制、转录、表达与调控等过程,当然也涉及与这些过程相关得蛋白质与酶得结构与功能得研究 第二章 1,染色体具备哪些作为遗传物质得特性? 答：1，分子结构相对稳定;2,能够自我复制，使得亲子代之间保持连续性；3,能够指导蛋白
11-生物化学习题与解析--RNA 的生物合成过程
RNA的生物合成过程 一、选择题 （一） A 型题 1 ．下列关于转录的叙述正确的是 A ．转录过程需 RNA 引物 B ．转录生成的 RNA 都是翻译模板 C ．真核生物转录是在胞浆中进行的 D ． DNA 双链一股单链是转录模板 E ． DNA 双链同时作为转录模板 2 ． DNA 上某段编码链碱基顺序为 5 ' -ACTAGTCAG- 3 ' ，转录后 mRNA 上相应的碱基顺序为 A ． 5 ' -TGATCAGTC-3 ' B ． 5 ' -UGAUCAGUC-3 ' C ． 5 ' -CUGACUAGU-3 ' D ． 5 ' -CTGACTAGT-3 ' E ． 5 ' -CAGCUGACU-3 ' 3 ．不对称转录是 A ．双向复制后的转录 B ．以 DNA 为模板双向进行转录 C ．同一单链 DNA ，转录时可以交替作为编码链和模板链 D ．同一单链 DNA ，转录时只转录外显子部分 E ．没有规律的转录 4 ．真核生物的转录特点是 A ．发生在细胞质内，因为转录产物主要供蛋白质合成用 B ．转录产物有 poly （ A ）尾， DNA 模板上有相应的 poly （ dT ）序列 C ．转录的终止过程需ρ（ Rho ）因子参与 D ．转录起始需要形成 PIC （转录起始前复合物） E ．需要α因子辨认起点 5 ．下列关于转录编码链的叙述正确的是 A ．能转录生成 mRNA 的 DNA 单链 B ．能转录生成 tRNA 的 DNA 单链 C ．同一 DNA 单链不同片段可作模板链或编码链 D ．是基因调节的成份 E ．是 RNA 链 6 ． Pribnow box 序列是 A ． AAUAAA B ． TAAGG C C ． TTGACA D ． TATAAT E ． AATAAA 7 ．真核生物的 TATA 盒是 A ．参与转录起始 B ．翻译的起始点 C ． RNA 聚合酶核心酶结合位点 D ．σ因子结合位点 E ．复制的起始点 8 ．原核生物 DNA 指导的 RNA 聚合酶由数个亚基组成，其核心酶的组成是 A ．α 2 ββ ' ( ω ) B ．α 2 β ( σ ) C ．α 2 ββ ' σ ( ω ) D ．α 2 β ' ( ω ) E ．αββ ' 9 ．原核生物识别转录起始点的是 A ．ρ因子 B ．核心酶 C ． RNA 聚合酶的α亚基 D ．σ亚基 E ． RNA 聚合酶的β 亚基 10 ．ρ因子的功能是 A ．参与转录的启动过程 B ．参与转录的全过程 C ．加速 RNA 的合成 D ．参与转录的终止过程 E ．可改变 RNA 聚合酶的活性 11 ．在转录延长阶段， RNA 聚合酶与 DNA 模板的结合是 A ．全酶与模板结合 B ．核心酶与模板特定位点结合 C ．结合松弛而有利于 RNA 聚合酶向前移动
第一章 1简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献 答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。 2写出DNA RNA的英文全称 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA,Ribonucleic acid） 3试述“有其父必有其子”的生物学本质 答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。 4早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤 答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA 中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P 标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV 株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术和基因工程技术 答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 6写出分子生物学的主要研究内容。 答：1，DNA重组技术；2，基因表达调控研究；3，生物大分子的结构功能研究，结构分子生物学；4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。 7.分子生物学的定义 答:广义的分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，即从分子水平阐明生命现象和生物学规律狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，当然也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究
现代分子生物学第六章习题参考答案 1、列举两种研究基因表达模式的方法并简述原理。 答：⑴基因表达系列分析技术：它是以DNA序列测定为基础分析全基因组表达模式的技术。任何长度超过9-10个碱基的核苷酸片段都可能代表一种特异性的转录产物，因此，根据某个序列占总标签数的比例可分析所对应基因的表达频率。 ⑵基因定点突变技术：通过改变基因特定位点核苷酸序列来改变所编码的氨基酸序列，用于研究某个（些）氨基酸残基对蛋白质的结构、催化活性以及结合配体能力的影响，也可用于改造DNA调控元件特征序列、修饰表达载体、引入新的酶切位点等。 3、简述基因芯片技术对分子生物学研究的意义。 答：基因芯片技术由于同时将大量探针固定于支持物上，所以可以一次性对样品大量序列进行检测和分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting 等）技术操作繁杂、自动化程度低、操作序列数量少、检测效率低等不足。而且，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、实变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序等。 4、比较酵母双杂交技术和免疫共沉淀技术在研究蛋白质相互作用方面的优缺点。 答：⑴酵母双杂交技术 优势：1、大规模筛选；2、操作简单，直观（可以用荧光做报告基因，也可以用氨基酸缺陷型平板筛选等） 缺点：1、传统的酵母双杂交技术不能研究膜蛋白的相互作用，由此派生出的新技术研究膜蛋白的相互作用较困难；2、酵母双杂交技术研究的目的蛋白相互作用需在酵母细胞核内发生相互作用，那么新的问题产生了：如果酵母双杂交技术显示两个蛋白相互作用（也就是在酵母细胞核内，这两个蛋白确实相互作用），但是两个相互作用蛋白在原宿主内却位于不同细胞器（也就是他们不可能出现在同一个位置），那么假阳性就产生了，由此出现的例子很多。 ⑵免疫共沉淀技术(Co-IP) 优势：该技术能捕捉到发生在染色质水平上的基因表达调控的瞬时事件，如实、完整地反映DNA与蛋白质的动态结合； 缺点：难以同时得到多个因子对同一序列结合的信息，或目标蛋白不是直接地与染色质结合等。
R N A的生物合成过程 一、选择题 （一）A型题 1．下列关于转录的叙述正确的是 A．转录过程需RNA引物B．转录生成的RNA都是翻译模板 C．真核生物转录是在胞浆中进行的D．DNA双链一股单链是转录模板 E．DNA双链同时作为转录模板 2．DNA上某段编码链碱基顺序为5'-ACTAGTCAG-3'，转录后mRNA上相应的碱基顺序为 A．5'-TGATCAGTC-3'B．5'-UGAUCAGUC-3' C．5'-CUGACUAGU-3'D．5'-CTGACTAGT-3' E．5'-CAGCUGACU-3' 3．不对称转录是 A．双向复制后的转录B．以DNA为模板双向进行转录 C．同一单链DNA，转录时可以交替作为编码链和模板链 D．同一单链DNA，转录时只转录外显子部分 E．没有规律的转录 4．真核生物的转录特点是 A．发生在细胞质内，因为转录产物主要供蛋白质合成用 B．转录产物有poly（A）尾，DNA模板上有相应的poly（dT）序列 C．转录的终止过程需ρ（Rho）因子参与 D．转录起始需要形成PIC（转录起始前复合物） E．需要α因子辨认起点 5．下列关于转录编码链的叙述正确的是 A．能转录生成mRNA的DNA单链B．能转录生成tRNA的DNA单链 C．同一DNA单链不同片段可作模板链或编码链 D．是基因调节的成份E．是RNA链 6．Pribnowbox序列是A．AAUAAAB．TAAGGCC．TTGACAD．TATAATE．AATAAA 7．真核生物的TATA盒是 A．参与转录起始B．翻译的起始点C．RNA聚合酶核心酶结合位点 D．σ因子结合位点E．复制的起始点 8．原核生物DNA指导的RNA聚合酶由数个亚基组成，其核心酶的组成是 A．α2ββ'(ω)B．α2β(σ)C．α2ββ'σ(ω)D．α2β'(ω)E．αββ' 9．原核生物识别转录起始点的是 A．ρ因子B．核心酶C．RNA聚合酶的α亚基 D．σ亚基E．RNA聚合酶的β亚基 10．ρ因子的功能是 A．参与转录的启动过程B．参与转录的全过程C．加速RNA的合成 D．参与转录的终止过程E．可改变RNA聚合酶的活性 11．在转录延长阶段，RNA聚合酶与DNA模板的结合是
一、填空题 1. DNA水平的调控主要包括（）、（）、（）、（）、（）。 染色质异构基因修饰基因丢失基因扩增基因重排 2. 转录水平的调控是真核基因表达调控中最重要的环节，主要通过（）和（）的相互作用来实现。 反式作用因子 RNA聚合酶 3.真核生物基因转录调控的三大要素是（）、（）（）。 DNA调控单元、调控蛋白、RNA合成酶 4. 转录后水平的调控主要包括（）、（）以及（）。 mRNA选择性剪切 mRNA胞内定位 mRNA稳定性调节 5. 翻译水平的调控主要是控制（）和（）。 mRNA稳定性 mRNA翻译起始频率 6. 翻译水平上的调控机制大致可以分为两种类型，即（）、（）。 固定装置式调控、非固定装置式调控 7. 串联重复多基因家族主要包括（）、（）、（）等。 组蛋白、tRNA rRNA 8.在大肠杆菌中，（）、（）、（）rRNA联合成一个30S的转录单位。16S 23S 5S 9.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（）隔开，并作为独立的（）。 间隔序列转录单位 10.大多数内含子都有特异的保守序列，其5ˊ端为（），3ˊ端为（）。 GT AG 11.一个基因的转录产物通过（）只能产生一种成熟的mRNA分子，编码一个多肽。 组成型剪接 12. 不少真核基因的原始转录产物可通过（）产生不同的mRNA，并翻译成不同的蛋白质。 选择性剪接 13. 不少真核基因的原始转录产物可通过选择性剪接产生不同的（），并翻译成不同的（）。 mRNA 蛋白质 14.在个体发育过程中，用来合成RNA的DNA模版也会发生规律性变化，从而控制（）和（）。 基因表达生物发育。 15.真核基因的活跃转录是在（）上进行的。 常染色质 16.DNA( )能关闭某些基因的活性，( )则诱导了基因的重新活化和表达。 甲基化去甲基化 17.DNA甲基化能引起（）、（）、（）、（）的改变，从而控制基因表达。 染色质结构DNA构象DNA稳定性DNA与蛋白质相互作用方式 18. DNA的甲基化的主要产物有（）、少量（）和（）。 5-甲基胞嘧啶（5-mC）、N6-甲基腺嘌呤（N6-mA）7-甲基鸟嘌呤（7-mG）
