华中农业大学生物化学考研试题库附答案RNA生物合成.doc

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1、第15章 RNA生物合成一、 教学大纲基本要求 转录过程中的RNA聚合酶，启动子和转录因子，终止子和终止因子，转录过程的调节控制。转录后的加工，原核生物RNA加工，真核生物RNA的加工，RNA的拼接和催化机理。RNA的复制，噬菌体Q RNA的复制，病毒RNA复制的主要方法。RNA指导DNA的合成，反转录酶，病毒RNA的反转录，反转录的生物学意义。RNA生物合成的抑制，嘌呤和嘧啶类似物，DNA模板功能的抑制剂。二、 本章知识要点(一) DNA指导下RNA的合成:1.转录的基本概念 在DNA指导下RNA的合成称为转录。 转录中充当模板的DNA单链称为模板链、反意义链或（-）链，另一条与之互补的DN

2、A链称为编码链、有意义链或（+）链。转录一个mRNA分子的DNA片段称为一个转录单位。携带一条多肽链（或一条rRNA和tRNA链）所需信息的DNA片段称为一个基因（或顺反子）。原核细胞中大多数转录单位为多顺反子，真核细胞的大多数mRNA为单顺反子的产物。转录仅以DNA一条链的某一区段为模板，因而称为不对称转录。转录在DNA上特定的部位开始，至另一端的特定部位终止，是在DNA模板指导下，按碱基互补的原则，由RNA聚合酶催化完成的。2.RNA聚合酶 RNA聚合酶要求以4种核苷三磷酸作为底物，并需要DNA作为模板，Mg2+能促进反应，RNA链的合成方向也是53。反应是可逆的，焦磷酸的分解可推动反应趋

3、向聚合。RNA聚合酶催化的反应无需引物，也无校对功能。大肠杆菌的RNA聚合酶只有一种，催化3类RNA的合成。RNA聚合酶全酶有5个亚基(2 )组成，亚基可识别并使全酶稳定结合于启动子部位（转录起始点上游-35序列和-10序列），开始转录；没有亚基的酶为核心酶（2），负责RNA链的延伸。真核生物的RNA聚合酶有3种：I、II和III。它们分别转录rRNA、mRNA和小分子量RNA。利用-鹅膏蕈碱的抑制作用可以区分这三类RNA聚合酶。3. 启动子和转录因子 启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。原核生物的启动子有两个保守序列，位于-10的Pribriow框，和位于-35的识别区

4、。真核生物的启动子有3类，分别由RNA聚合酶I、和进行转录。RNA聚合酶不能直接识别和结合到启动子上，而需借助于转录因子和辅助转录因子才能在起点上形成前起始复合物进行转录。类别I启动子包括核心启动子和上游控制元件两部分，需要UBFl和SLl因子参与作用。 类别启动子包括四类控制元件：基本启动子、起始子、上游元件和应答元件。识别这些元件的反式因子有通用转录因子、上游转录因子和可诱导的因子。类别启动子有两类：上游启动子和基因内启动子，分别由装配因子和起始因子促进转录起始复合物的形成和转录。 4. 终止子和终止因子 转录的终止控制元件为终止子，是基因末端一段特殊的序列，它使RNA聚合酶在模板上的移动

5、减慢，停止RNA的合成。终止子的辅助因子为终止因子。大肠杆菌有两类终止子：依赖于rho因子的终止子和不依赖于rho的终止子。终止子还可用于控制下游基因的表达。 5. 转录过程的调节控制 转录的调节是基因表达调节的重要环节，包括时序调节和适应调节。原核生物基因组成操纵子既是表达单位，也是协同调节的单位; 它包括在功能上彼此相关的结构基因和控制部位（操纵基因和启动子），可接受调节基因产物质(阻遏蛋白)的调节。原核生物基因表达调节有正调节和负调节，以负调节为主。受一种调节蛋白所控制的调节系统称为调节子。不同调节系统间形成调节网络。乳糖操纵子是酶合成诱导型操纵子。它分别受降解物基因活化蛋白和阻遏蛋白的

6、正负调控。Trp操纵子属于酶合成型操纵子。它除了受操纵基因（阻遏物）的调节外，还有另一种转录水平上的调节基因即衰减子。衰减作用是比阻遏物更精细的调节。真核生物基因转录的调节包括基因的活化、转录起始复合物的形成、反式作用因子（即对转录起重要调节作用的许多核蛋白）的相互作用和顺式作用元件（指基因5端上游区域那些与基因表达调控有关的顺序，这些顺序均与基因处于顺式位置）的顺序。 真核生物的转录调节与原核生物有相同之处，也有显著的不同。真核生物基因不组成操纵子；真核生物存在大量顺式元件和反式因子，调节更复杂；真核生物的调节以正调节为主，可诱导因子以共价修饰为主；真核生物具有染色质结构水平上的调节。上游调

7、节因子通常有3个结构域：DNA结合结构域、转录激活结构域和二聚化结构域。最常见的DNA结合结构域有：螺旋转角螺旋、锌指、碱性螺旋突环螺旋以及碱性亮氨酸拉链。增强子能在很远距离对启动子产生影响，不论在启动子上游或下游都有作用，作用无方向性，无生物种族特异性，但受发育影响。从本质上讲，增强子与上游元件起同样作用。 （二）转录后的加工1. 原核生物RNA加工 除原核生物mRNA外，其它各类RNA在转录后需要经过一系列复杂的加工过程才能成为成熟的RNA分子。原核生物的稳定RNA(rRNA和tRNA)存在切割、修剪、附加、修饰和异构化等加工过程，mRNA一般在转录的同时即能进行翻译，不存在加工作用。2.

8、 真核生物RNA的加工 在真核生物中，编码大多数蛋白质的基因为不连续基因（或称隔裂基因），即包含编码序列（又称外显子，extron）和非编码序列（又称内含子，intron），外显子被内含子隔裂成若干片段，二者一起被转录。真核生物转录的mRNA前体分子在核内加工形成分子大小不等的中间产物，被称为核不均一RNA（即hnRNA）；其中有一部分可转变成细胞质的成熟mRNA。mRNA存在特殊结构。由hnRNA转变为 mRNA的加工过程包括： 5端形成特殊的帽子结构（m7G5ppp5NmpNp-）； 3端加上polyA尾巴； 通过拼接去除内含子相应序列； 链内部核苷被甲基化。真核生物通过RNA的拼接、编辑

9、和再编码等信息加工过程，可以抽提有用信息，消除错误，适应调节和选择性的表达。这类加工还有利于生物进化。3. RNA的拼接和催化机理 大多数真核基因是断裂基因，其转录的产物需通过拼接，去除非编码区（即内含子，intron），使编码区（外显子，exon）连接成连续序列。这是基因表达调控的一个重要环节。RNA的拼接有类型I自我拼接、类型II自我拼接、核mRNA的拼接体的拼接、核tRNA的酶促拼接4种方式。类型I和类型II自我拼接都不需蛋白酶的参与，其内含子本身具有催化功能（称为核酶），能够自我完成拼接。二者差别在于前者需要游离鸟苷酸（或鸟苷）存在，游离鸟苷酸3-羟基攻击内含子5-磷酸基引起转酯反应；

10、而后者的转酯反应无需游离鸟苷酸（或鸟苷）的发动，是由内含子靠近3端的腺苷酸2-羟基攻击5-磷酸基引起的。核mRNA前体（既hnRNA）的拼接过程与类型II内含子的拼接基本相同，其差别在于前者由拼接体完成，而后者由内含子自我催化完成。拼接体是由U1、U2、U4-6snRNP（核糖核蛋白）以及一些拼接因子在RNA的拼接位点逐步装配而。核内tRNA的酶促拼接反应分两步进行，分别由不同的酶催化。第一步是由一个特殊核酸内切酶断裂磷酸二酯键，切去插入序列，反应不需要ATP。第二步需要ATP，由RNA连接酶催化失窃开的使切开的tRNA两部分共价连接。（三）RNA的复制RNA也可以成为遗传信息的基本携带分子。

11、例如，一些病毒的基因组为RNA分子，含有特异的RNA复制酶，可以在RNA指导下合成RNA。 RNA通过复制将遗传信息由亲代分子传递给子代分子。噬菌体Q RNA复制酶对模板有很高的特异性，只识别病毒自身的RNA，对寄主细胞或其它病毒的RNA均无反应；并且对RNA的复制和翻译，正链和负链的数量等存在调节控制作用。噬菌体QRNA为正链，当它侵入大肠杆菌细胞后，可以直接进行与病毒繁殖有关的蛋白质的合成。在噬菌体特异的复制酶装配好后，酶就吸附到正链RNA的3末端，以正链为模板合成出负链RNA，直至合成进程结束，负链从模板上释放。同样的酶又吸附到负链RNA的3末端，并以负链为模板合成正链。两条链都是由53

12、方向延长。病毒RNA复制方式可以归为下列几类。 正链RNA病毒进入宿主细胞后首先合成复制酶及有关蛋白，然后在复制酶的作用下进行病毒RNA的复制，最后由病毒RNA和蛋白质装配成病毒颗粒； 负链RNA病毒侵入细胞后，借助于病毒带进去的复制酶合成出正链RNA，再以正链RNA为模板合成病毒蛋白和复制病毒RNA； 双链RNA病毒在病毒复制酶的作用下通过不对称转录先合成出正链RNA，并以正链RNA为模板翻译成病毒蛋白质，然后再合成负链RNA，形成双链RNA分子。（四）RNA指导下DNA的合成 1.反转录酶 以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录，由逆转录酶催化。逆转录酶是依赖RNA的DNA聚合酶，催化以

13、RNA为模板的DNA合成。逆转录酶最初发现于致癌RNA病毒。该酶为多功能酶，能以RNA为模板合成第一条cDNA链(逆转录酶活性)，水解除去RNA-DNA杂合分子中的RNA(RNase H活性)，再以DNA链为模板合成双链DNA(DNA聚合酶活性)。病毒RNA的逆转录要求特定tRNA为引物。逆转录酶无校正功能，因此错误率较高。逆转录过程共有10步反应，其中有两次逆转录酶在模板上的转移或称为跳跃。逆转录的结果在前病毒的两端出现两个长末端重复(即U3-R-U5)，这是末端重复逆转录和复制所致。长末端重复序列中含有整合位点、加工位点以及启动子和增强子序列，对于前病毒的整合和表达十分重要。2.病毒RNA

14、的反转录 逆转录病毒能够转导宿主DNA序列。如果病毒携带了细胞的原癌基因，使其高水平表达或失去调控即成为癌基因。人免疫缺损病毒主要侵染T淋巴细胞，它在感染后即杀死宿主细胞，造成获得性免疫缺损综合征(AIDS)。逆转录过程的研究不仅揭示了DNA和RNA之间的关系，而且也为RNA病毒致癌和艾滋病等的治疗提供新的途径。 由RNA逆转录和整合而形成的遗传因子即为逆转座子。逆转座子有两类，一类自身编码逆转录酶整合酶；另一类自身不能编码有关的酶，而依赖于其他来源。事实上任何RNA都能经逆转录和整合而成为逆转座子。具有整合酶和整合位点的逆转座子以较高的效率发生整合。具有poly(A)n结构的逆转座子易于结合

15、在染色体富含A-T的断裂处。有些逆转座子利用染色体DNA随机断裂而发生整合，这种整合方式将缺乏转座子整合位点的结构。 3.反转录的生物学意义 逆转座子广泛分布在真核生物基因组内。它们的生物学作用主要为：影响所在位点或邻近基因的活性；成为基因组的不稳定因素，促进基因组重组；促进生物进化。（五）RNA生物合成的抑制RNA生物合成的抑制剂包括嘌呤和嘧啶类似物、DNA模板抑制物（嵌合剂和烷化剂等）和RNA聚合酶抑制物（如利福霉素、利链菌霉素和-鹅膏蕈碱）。它们有些可在临床上，作为抗生素和抗肿瘤药物，有些只能在实验室供试验用。三、重点、难点重点：转录过程中的RNA聚合酶，启动子和转录因子，终止子和终止因

16、子，转录过程的调节控制。转录后的加工，原核生物RNA加工，真核生物RNA的加工，RNA的拼接和催化机理。RNA的复制，噬菌体Q RNA的复制，病毒RNA复制的主要方法。RNA指导DNA的合成，反转录酶，病毒RNA的反转录，反转录的生物学意义。RNA生物合成的抑制。难点：转录过程,转录过程的调控，RNA转录后的加工与修饰。四、典型例题解析 例题15-1：简要说明原核生物的转录过程解：原核生物大肠杆菌转录过程大致可以模板的识别、转录的起始、转录的延伸和终止4个阶段。RNA聚合酶在亚基引导下，识别并结合到启动子上，然后在与RNA聚合酶结合的部位，DNA双链局部被解开。在转录的起始阶段酶继续结合在启动

17、子上催化合成RNA链最初2-9个核苷酸。随后亚基即脱离核心酶，后者也就离开启动子，起始阶段至此结束，转录进入延伸阶段。在延伸阶段核心酶一直沿着DNA分子向前移动，解链区也跟着移动，新生RNA链得以延长，直至RNA聚合酶识别DNA上的终止子，转录终止，酶与RNA链离开模板。核心酶具有基本的转录功能，对于转录的全过程都是需要的，而识别启动子和起始转录还需要亚基，识别转录终止信号和终止转录还需要终止因子Nus A 参与。例题15-2：下面是单链DNA模板的碱基序列，将它与RNA聚合酶、GTP、CTP、UTP和-32pATP混合物一起保温，再用脾磷酸二酯酶水解RNA产物，试问可得到哪些3-32p标记的

18、NMP？5pApTpCpTpCpGpTpApTpGpCpApTpGpTpCT3解：根据DNA模板的碱基序列先写出RNA产物的碱基序列，每个A的5端为32p：532pApG32pApC32pApUpGpC32pApU32pApCpG32pA32pApG32pAp U 3 5-磷酸二酯酶依次水解生成3-NMP得到332pGMP332pCMP3 32pUMP3 32pCMP3 32pAMP=3211例题15-3：原核生物RNA聚合酶是如何找到启动子的？真核生物RNA聚合酶与之相比有和异同？解：大肠杆菌RNA聚合酶在亚基引导下识别并结合到启动子上。单独核心酶也能与DNA结合，因子的存在对核心酶的构象有

19、较大影响；它导致RNA聚合酶与DNA一般序列和启动子序列亲和力有很大不同，极大降低了酶与DNA一般序列的结合常数和停留时间。RNA聚合酶可通过扩散与DNA任意部位结合，这种结合是松散的，并且是可逆的。随后酶结合的DNA迅速被置换。这个过程一直继续下去，全酶不断变化与DNA结合部位，直到与上启动子序列，随即有疏松结合转变为牢固结合，并且DNA双链被局部揭开。真核生物基因组远比原核生物更大，它们的RNA聚合酶也更为复杂。真核生物RNA聚合酶主要有三类：RNA聚合酶I 转录45SrRNA前体，经转录后加工产生5.8SrRNA，18SrRNA和28SrRNA。RNA聚合酶II转录所有的mRNA前体和大

20、多数SnRNA。RNA聚合酶III转录所tRNA，5SrRNA等小分子转录物。真核生物RNA聚合酶的转录过程大体于细菌相似，所不同的是真核生物RNA聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，而需要在启动子上有转录因子和RNA聚合酶装配成活性转录复合物才能起始转录。例题15-4：何谓启动子？如何利用足迹法法确定启动子的序列结构。解：启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。利用足迹法和DNA测序法可以确定启动子的序列结构。所谓足迹法是将DNA起始转录的限制片段分离出来。具体方法是加RNA聚合酶使之与启动子部位结合，再用DNA酶部分水解。与酶结合的部位被保护而不水解，其余部位水解成长短

21、不同的片段，经凝胶电泳即可测出酶所结合的部位。例题15-5：鸡卵白蛋白基因有7700个核苷酸对，经转录后加工从前体分子中剪去内含子，拼接成1872个残基的成熟mRNA，其中卵白蛋白的编码序列含1164个核苷酸（包括一个终止密码子）。计算：（a）从转录出mRNA前体到最后加工成一个成熟的卵白蛋白mRNA（假定3端还有200个腺苷酸残基组成的尾巴）需要消耗多少分子ATP？（b）从游离氨基酸开始，把这个mRNA翻译一次又需要多少分子ATP？解：（a）从卵白蛋白基因转录出的前体mRNA应含7700个核苷酸残基，另外有200个腺苷酸残基组成的尾巴，因为dNMP+2ATPdNTP+2ADP，所以每掺入一个

22、残基相当于消耗两分子ATP。如果戴帽和内部修饰消耗的能量忽略不计，这个基因转录和加工共需消耗的ATP数为：（7700+200）2=1.58104个ATP分子（b）卵白蛋白编码序列共有1164个核苷酸，减去一个终止密码子，编码氨基酸的部分共有1161个残基，共编码387个氨基酸。在蛋白质合成时，每掺入一个氨基酸相当于消耗4分子ATP（详见第三部分13）。这个mRNA释译一次所需消耗的ATP数为：3874=1548个ATP分子例题15-6 RNA拼接可分为几种类型，其作用特点是什么？解：RNA的拼接有类型I自我拼接、类型II自我拼接、核mRNA的拼接体的拼接、核tRNA的酶促拼接4种方式。类型I和

23、类型II自我拼接都不需蛋白酶的参与，其内含子本身具有催化功能（称为核酶），能够自我完成拼接。二者差别在于前者需要游离鸟苷酸（或鸟苷）存在，游离鸟苷酸3-羟基攻击内含子5-磷酸基引起转酯反应；而后者的转酯反应无需游离鸟苷酸（或鸟苷）的发动，是由内含子靠近3端的腺苷酸2-羟基攻击5-磷酸基引起的。核mRNA前体（既hnRNA）的拼接过程与类型II内含子的拼接基本相同，其差别在于前者由拼接体完成，而后者由内含子自我催化完成。拼接体是由U1、U2、U4-6snRNP（核糖核蛋白）以及一些拼接因子在RNA的拼接位点逐步装配而。核内tRNA的酶促拼接反应分两步进行，分别由不同的酶催化。第一步是由一个特殊核

24、酸内切酶断裂磷酸二酯键，切去插入序列，反应不需要ATP。第二步需要ATP，由RNA连接酶催化失窃开的使切开的tRNA两部分共价连接。例题15-7：简述RNA生物功能的多样性。解：1981年Cech T发现四膜虫rRNA前体能通过自我拼接切除内含子，表明RNA也具有催化功能，称之为核酶。核酶的发现破除了“RNA的功能只是控制蛋白质合成”这一传统观点。此后，RNA的重要功能不断有新的发现。从而认识到DNA是携带遗传信息分子，蛋白质是执行生命功能的分子，RNA则既是信息分子，又是功能分子。其主要功能有以下几个方面： RNA在遗传信息的翻译中起着决定的作用。蛋白质生物合成是生物机体最复杂也是最重要的代

25、谢过程，三类RNA共同承担并完成这一过程。 RNA具有重要的催化功能和其他持家功能。持家功能是指细胞（包括病毒）的基本功能，如原核和真核生物染色体的结构RNA，噬菌体的装配RNA等。 RNA转录后加工和修饰依赖于各类小RNA和其它蛋白质复合物。RNA转录后的信息加工十分复杂，其中包括切割、修剪、修饰、异构、附加、拼接、编辑和再编码等，除少数比较简单的过程可以直接由酶完成外，通常都要由一些特殊的RNA参与作用。 RNA对基因表达和细胞功能具有重要调节作用。反义RNA可通过与靶部位序列互补而与之结合，或直接阻止其功能，或改变靶部位构象而影响其功能。 RNA在生物的进化中起重要作用。从RNA的拼接过

26、程可以推测蛋白质及基因由模块构建的演化历程，拼接和编辑可以消除基因突变的危险，增加遗传信息的多样性，促进生物进化。例题15-8：举例说明原核生物基因转录的调节。解：原核生物基因转录调节的机制，可以用Jacob和Monod提出的操纵子学说来解释。操纵子既是表达单位，也是协同调节的单位; 它包括在功能上彼此相关的结构基因和控制部位（操纵基因和启动子），可接受调节基因产物质(阻遏蛋白)的调节。原核生物基因表达调节有正调节（即调节因子与操纵基因的结合促进转录）和负调节（即阻遏蛋白与操纵基因结合结构基因的转录），以负调节为主。以乳糖操纵子为例说明分解代谢调节。乳糖操纵子由调节基因、操纵基因和结构基因Z（

27、-半乳糖苷酶）、Y（-半乳糖透性酶）和A（-半乳糖苷转乙酰酶）组成。当培养基中没有乳糖存在时，由调节基因表达产生的阻遏蛋白与操纵基因结合，阻止结构基因表达；当培养基中有乳糖存在时，乳糖作为效应物与阻遏蛋白结合，阻止阻遏蛋白与操纵基因结合，结构基因得以表达，分解培养基中的乳糖供给细胞，这是转录的负调控。乳糖操纵子也存在正调节，即调节基因产物环腺苷酸受体蛋白（cyclic AMP receptor protein，CRP）经环腺苷酸（cAMP）活化，可结合于受其调节的启动子附近，促进结构基因的转录。再以色氨酸操纵子为例说明氨基酸合成代谢的调节。当细胞中色氨酸过量时，由调节基因表达产生的阻遏蛋白与色

28、氨酸结合成为有活性的阻遏蛋白，与操纵基因结合，阻止结构基因表。在转录水平上还存在“衰减子”用来终止和衰减转录作用，从而阻止基因表达。例题15-9：指出下列各种二倍体基因型的大肠杆菌中，-半乳糖苷酶和透性酶是可诱导的还是组成型的或者不表达的。（a）i+O+Z-Y+/i+OcZ+Y+ （b）i+OcZ+Y+/i-OcZ-Y-（c）i-O+Z-Y+/i-OcZ+Y- （d）i+OcZ-Y-/i-OcZ-Y-（e）i-O+Z+Y-/i+OcZ-Y- -解：题中各基因型所用符号表示：i为调节基因，O为操纵基因，Z和Y分别代表-半乳糖苷酶和透性酶的结构基因；各基因右上角的符号“+”表示正常，“-”为不表达

29、，“c”表示组成型。（a）这种基因型的-半乳糖苷酶是组成型的，透性酶是部分可诱导的。因为i+O+Z-Y+中虽有野生型的调节基因和操纵基因，但编码-半乳糖苷酶的Z基因失活，编码透性酶的Y基因可在诱导物的诱导下生成正常的透性酶。而在i+OcZ+Y+中，突变为组成型的操纵基因不再结合阻遏蛋白，因而Z基因和Y基因的表达是组成型的。（b）-半乳糖苷酶和透性酶的合成均为组成型。显然，i+OcZ-Y-无法生成有活性的产物，而i+OcZ+Y+中的结构基因都是野生型的，Oc的存在使它们在没有诱导剂的情况下也能表达。（c）这个二倍体中的两个调节基因都发生了突变，不能编码有活性的阻遏蛋白。因此，-半乳糖苷酶和透性酶

30、的合成都是组成型的。（d）由于这种基因型的Z和Y基因均不表达，因而不能合成-半乳糖苷酶和透性酶。（e）i+OcZ-Y-中的结构基因均不表达，但i+基因可以编码正常的阻遏蛋白，结合到i+O+Z+Y-的操纵基因上，当诱导剂出现时就可以转录Z基因。所以，这个基因型的-半乳糖苷酸是可诱导的，透性酶不能合成。例题15-10：简要说明什么是“葡萄糖效应”？解：“葡萄糖效应”是指在培养基中，葡萄糖与乳糖都存在时，细菌通常优先利用葡萄糖不能利用乳糖的现象。只有在葡萄糖耗尽之后，经过短暂停滞后，才能分解利用乳糖。这是由于葡萄糖降解物引起的调节作用。受到降解物阻遏表达的操纵子有乳糖、半乳糖、阿拉伯糖和麦芽糖等操纵

31、子。在这种情况下，调节基因的产物是cAMP受体蛋白（cyclic AMP receptor protein，CRP）或降解基因活化蛋白（catabolite gene activation protein, CAP），当CRP或CAP与cAMP结合后即被活化，然后与启动子中的某个部位结合，促使结构基因表达，但是当细胞内葡萄糖丰富时，cAMP的浓度降低，以及葡萄糖的降解物抑制腺苷酸环化酶的活性，同时能活化磷酸二酯酶，从而阻止cAMP的生成，分解细胞中已经生成的cAMP。cAMP在细胞中含量低，CRP或CAP就不能被活化，结构基因的转录受阻。这种调节属于精细调节。五、单元自测题（一）名词解释或概念

32、比较1. 转录与逆转录 2. 单顺反子与多顺反子3. 反意义链与有意义链 4. 启动子与终止子5. 内含子与外显子 6. RNA聚合酶全酶与核心酶 7. 操纵子与操纵基因8. 顺式作用元件与反式作用因子。9. 阻遏物与辅阻遏物 10. -10序列与TATA box11. 核酶（二）填空题1. 引物酶与转录中的RNA聚合酶之间的差别在于它对 不敏感，并可以 作为底物。2. 大肠杆菌中DNA指导的RNA聚合酶全酶的亚基组成为 ，去掉 因子的部分称为核心酶，这个因子使全酶能辩认DNA上的 位点。3. 利福平抑制细菌中转录的起始，因为 。4. 原核生物中各种RNA是 催化生成的。而真核生物基因的转录分

33、别由 种RNA聚合酶催化，其中rRNA基因由 转录，hnRNA基因由 转录，各类小分子量RNA则是 的产物。5. 一个转录单位一般应包括 序列、 序列和 顺序。6. 真核细胞中编码蛋白质的基因多为 。编码的序列还被保留在成熟mRNA中的是 ，编码的序列在前体分子转录后加工中被切除的是 。在基因中 _被_分隔，而成熟的mRNA中外显子转录的序列被拼接起来。7. 真核生物与原核生物的tRNA前体一个重要的区别就是前者含有 。8. 在原核细胞中，由同一调控区控制的一群功能相关的结构基因组成一个基因表达调控单位，称为 ，其调控区包括 和 。9. 大肠杆菌乳糖操纵子调节基因编码的 与 结合，对lac表达

34、实施负调控； 和 的复合物结合于 上游部分，对lac表达实施正调控。10. 大肠杆菌色氨酸操纵子阻遏蛋白必须先与辅阻遏物 相结合，才能结合于操纵基因。在trp操纵基因与结构基因之间有一段能被转录的 ，可编码含有2个 残基的14肽。色氨酸充裕时， 翻译迅速，转录中断，色氨酸不足时， 翻译迟滞，结构基因的转录得以继续进行，称为 调节。11. 乳糖操纵子的启动，不仅需要有诱导物乳糖存在，而且培养基中不能有 ，因为它的分解代谢产物会降低细胞中 的水平，而使 复合物不足，它是启动基因启动所不可缺少的 调节因子。12.中心法则是 于 年提出的其内容可概括为 。（三）选择题1. hnRNA是：A. 存在于细

35、胞核内的tRNA前体 B. 存在于细胞核内的mRNA前体C. 存在于细胞核内的rRNA前体 D. 存在于细胞核内的snRNA前体2. 真核细胞中RNA聚合酶的产物是：A. mRNA B.hnRNA C. rRNA D. tRNA和snRNA3. 合成后无需进行转录后加工修饰就具有生物活性的RNA是：A. tRNA B. rRNA C. 原核细胞mRNA D. 真核细胞mRNA4. 下列抑制剂哪一种既抑制DNA的复制又抑制转录作用：A. 利福平 B. 丝裂霉素G C. 高剂量放线菌素 D. -鹅膏蕈碱5. 下列核酸合成抑制剂中对真核细胞RNA聚合酶高度敏感的抑制剂是：A. 利福平 B. 氨甲喋呤

36、 C. -鹅膏蕈碱 D氮芥6. 以下哪种物质常造成碱基对的插入或缺失，从而发生移码突变？A. 嘧淀衍生物 B. 5-氟尿嘧啶 C. 羟胺 D. 亚硝基胍7. 下列关于基因增强子的叙述错误的是：A. 删除增强子通常导致RNA合成的速度降低B. 增强子与DNA-结合蛋白相互作用C. 增强子增加mRNA翻译成为蛋白质的速度D. 在病毒的基因组中有时能够发现增强子8. 下列有关操纵子的论述哪个是错误的？A. 操纵子是由启动基因、操纵基因与其所控制的一组功能上相关的结构基因组成的基因表达调控单位B. 操纵子不包括调节基因C. 代谢底物往往是该途径可诱导酶的诱导物，代谢终产物则往往是可阻遏酶的辅助遏物D.

37、 真核细胞的酶合成也存在诱导和阻遏现象，因此也是由操纵子进行调控的9. 操纵子调节系统属于哪一种水平的调节？A. 复制水平的调节 B. 转录水平的调控C. 转录后加工的调控 D. 翻译水平的调控10. 下列关于操纵基因的论述哪个是正确的？A. 能专一地与阻遏蛋白结合B. 能与结构基因一起被转录但未被翻译C. 是RNA聚合酶识别和结合的部位D. 是诱导物或辅助遏物的结合部位11. 下列有关降解物基因活化蛋白（CAP）的哪个论点是正确的？A. CAP-cAMP可专一地与启动基因结合，促进结构基因的转录B. CAP可单独与启动基因相互作用，促进转录C. CAP-cAMP可与调节基因结合，控制阻遏蛋白

38、合成D. CAP-cAMP可与RNA聚合酶竞争地结合于启动基因，从而阻碍结构基因的转录12. 与乳糖操纵子操纵基因结合的物质是：A. RNA聚合酶 B. DNA聚合酶 C. 阻遏蛋白 D. 反密码子13. 下列关于生物体内物质代谢特点的论述哪个是不正确的？A. 各种物质都有特定的代谢途径B. 各种物质的代谢是相互联系的C. 在任何情况下代谢都以不变的速率进行D. 各种物质的代谢是相互联系的14. 假定在含有乳糖作为唯一碳源的培养基上培养大肠杆菌。基因型是i-Z+Y+。然后加入葡萄糖。那么将发生下列哪种情况？A. 不发生什么变化 B. 细胞不再利用乳糖C. 不再产生Lac mRNA D. 阻遏物

39、将结合到操纵基因上15真核基因表达受下列哪个成分调控A. 操纵 B. 非组蛋白 C. 组蛋白 D. 阻遏蛋白16. 参与识别转录起点的是： A. 因子 B. 核心酶（2） C. 引物酶 D. 全酶（2）17. 下列有关转录作用的叙述些是对的？ A模板上专一的转录起始部位必须由RNA聚合酶来识别 B.对于一个基因而言，DNA中的一条链是转录模板，其互补链有可能是另一基因的反意义链C.转录从模板的3端开始，沿模板链35 的方向进行，RNA链按35的方向合成D.模板5端附近有特殊的终止序列，确定转录的终点（四）是非题1. 所有核酸合成时，新链的延长方向都是从53。2. 抑制RNA合成酶的抑制剂不影响

40、DNA的合成。3. 在真核细胞中，三种主要RNA的合成都是由一种RNA聚合酶催化。4. 中心法则概括了DNA在信息代谢中的主导作用。5. 逆转录酶催化RNA指导的DNA合成不需要RNA引物。6. 原核细胞和真核细胞中许多mRNA都是多顺反子的转录产物。7. 在DNA合成中，大肠杆菌DNA聚合酶和真核细胞中的RNaseH均能切除RNA引物。8. 用一个带poly（U）的亲和层析柱，可以方便地从匀浆中分离出真核和原核细胞的mRNA。9. 逆转录酶以RNA为模板合成DNA时，利用病毒RNA链通过氢键结合的一个tRNA分子作为引物。10. 隔裂基因的内含子转录的序列在前体分子的加工中都被切除，因此可以

41、断定内含子的存在完全没有必要。11. 原核细胞中mRNA一般不需要转录后加工。12. 如果没有因子，核心酶只能转录出随机起始的、不均一的、无意义的RNA产物。13. 已发现一些RNA前体分子具有催化活性，可以准确地自我剪接，被称为核酸构成酶（ribozyme）。14. RNA聚合酶不具备核酸外切酶活性，因此RNA合成的保真度比DNA低得多。15. 大肠杆菌乳糖操纵子是第一个阐明的操纵子，是由Monod和Jacob于1961年提出的。16. 大肠杆菌乳糖操纵子真正的诱导物不是乳糖，而是它的异构体别乳糖。17. 操纵基因又称操纵子，如同启动基因又称启动子一样（五）简答与计算1. 大肠杆菌的DNA聚

42、合酶与RNA聚合酶有哪些重要的异同点。2. 如果一种突变的菌株合成的因子与核心酶不易解离，对RNA合成可能产生什么影响？3. 下面是某基因中的一个片段：（1）指出转录的方向和哪条链是转录模板（2）写出转录产物的序列（3）RNA产物的序列与有意义链的序列之间有什么关系？4. 每次DNA合成的起始需要一小段RNA作引物，E.coli RNA聚合酶受利福平的抑制。（1）把利福平加到正在进行对数生长的E.coli群体中，对DNA复制会产生什么影响？（2）如果将E.coli在缺乏某种生长必需因子的培养中饥饿两小时，然后再加入这种生长必需因子和利福平，对DNA复制会产生什么影响？5. 一个正在旺盛生长的大

43、肠杆菌细胞内约含15000个核糖体。 （1） 如果rRNA前体的基因共含有5000对核苷酸残基，转录出这么多rRNA共需消耗多少分子ATP（设反应从5-NMP和ATP开始）？（2） 如果这些能量由葡萄糖的有氧氧化提供，共需消耗多少分子葡萄糖？6. 假设大肠杆菌的转录速度为每秒50个核苷酸残基，计算RNA聚合酶合成一个编码分子量为100KD的蛋白质的mRNA大多需要多少时间？（氨基酸残基的平均分子量按110计）。7. 在突变的大肠杆菌中下列基因的缺失将产生什么结果？（1） 乳糖操纵子调节基因缺失； （2） 色氨酸操纵子调节基因缺失。8. 从野生型大肠杆菌中分离出一个单基因突变的突变株，它不能在乳

44、糖、半乳糖、阿拉伯糖等碳原上生长，但它细胞内的AMP水平正常。试推测什么突变可导致这样的结果？9. 指出下列二倍体基因型（1）能否产生-半乳糖苷酶？（2）-半乳糖苷酶的合成是诱导型还是组成型？（3）如果以乳糖作为唯一碳源是否能生长？（1）I+Z-Y+/ i-Z+Y- （2）i+Z+Y+/ i+OcZ-Y+（3）i+Z-Y+/ OcZ+Y+ （4）i+Z+Y-/ i-Z-Y+（5）i-Z+Y-/ i-Z+Y+ （6）i-Z+Y+/ i+OcZ-Y+（7）i-P-Z+/ i-Z- （8）i+OcZ-Y+/ i+Z+Y-（9）i+P-OcZ-Y-/ i-Z+Y- （10）i+ P-OcZ+Y-/ i

45、-P+O+Z+Y-10. 一种突变的大肠杆菌乳糖操纵子阻遏蛋白对lac操纵基因的亲和力比野生型大100倍，而对DNA上非专一部位的结合亲和力没有改变。试预测其后果。11. 如果把乳糖加到预先在缺少所有糖的营养培养基上培养的一种Lac+ 大肠杆菌菌株培养物中，那么mRNA合成，酶合成，以及酶活性发生什么变化？假定所加入的乳糖量在生长两代后耗尽。12. 有一个基因型为i+Z+Y+的细胞，在既不含葡萄糖也不含乳糖的培养基（即用一些其它碳源）内有多少种蛋白结合成组成型lac操纵子的DNA上？如果葡萄糖存在时有多少种？13. cAMP-CAP系统的作用保证下列哪一点？(1) cAMP水平不会变得太高; (2) 一些酶在需要时产生;(3) 一些酶在不需要时不产生.14.原核生物RNA聚合酶是如何找到启动子的？真核生物RNA 聚合酶与之相比有何异同？15. 简要说明原核生物和真核生物转录调控的主要特点。16. 简要说明RNA功能多样性。六、参考答案（一）名词解释或概念比较1. 在DNA指导下RNA的合成称为转录， 转录是在DNA模板指导下，按碱基互补的原则，由RNA聚合酶催化完成的。以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录，由逆转录酶催化。2.携带一条多肽链（或一条rRNA和tRNA链）所需信息的DNA片段为单顺反子，真核细胞的大多数m