生化标准答案22 文本文档
1、论述DNA的结构与功能的关系。
1) DNA的双螺旋结构特点与遗传信息复制、传递功能相联系
2)DNA的超螺旋结构,尤其是真核染色体的结构与DNA遗传信息贮存及核内组装功能相联系
3) DNA结构具有多态性,不同构象DNA在功能上有差异,与基因表达调控功能相联系
2、什么是基因表达? 有何基本特征?试述基因表达调控对生物体的重要性。
基因表达是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录及翻译等一系列的过程,即生成具有生物学功能产物的过程。
基本特征一般基因表达的产物是蛋白质,但也有rRNA ,tRNA编码基因转录生成RNA。
重要性它是在细胞生物学,分子生物学以及分子遗传学研究基础上发展的新领域。
3. 比较真核和原核生物基因表达和基因表达调控的相似和不同之处。
相同点:
1 结构基因均有调控序列; 2 表达过程都具有复杂性,表现为多环节; 3 表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性; 与原核生物比较,真核生物基因表达调控具有自己的特点:
1 真核生物基因表达调控过程更复杂; 2 基因及基因组的结构特点不同,如真核生物基因具有内含子结构等; 3 转录与翻译的间断性,原核生物转录与翻译同时进行,而真核生物该两过程发生在不同区域,具有间断性; 4 转录后加工过程; 5正负调控机制; 6RNA聚合酶种类多。
4. 什么叫衰减子?以色氨酸操纵子为例说明衰减子的调控机制。
原核生物基因转录不依赖ρ(rho)因子的终止结构------茎环结构紧接约6个U,使RNA聚合酶脱落,转录终止,称为衰减子(attenuator)。细菌E.Coli具备合成色氨酸所需要的酶,这些酶的编码基因串联成一个操纵子------trp operon , trp operon是一个阻遏型操纵子,在第一个结构基因与启动序列P之间有一个衰减子区域(attenuator region)。当细菌内色氨酸浓度很高时,trp operon表达关闭。是因为trp operon的序列1中有两个色氨酸密码子,色氨酸浓度高时,核蛋白体很快通过编码序列1,并封闭序列2,这种与转录偶联进行的翻译过程导致序列3、4形成一个不依赖ρ(rho)因子的终止结构------衰减子attenuator[茎环结构紧接约6个U],使RNA聚合酶脱落,转录终止。 而细菌内色氨酸浓度缺乏时,trp operon转录,转录速率受转录衰减机制调节。色氨酸缺乏,没有色氨酸-tRNA 供给,核蛋白体翻译停止在序列1中的两个色氨酸密码子前,序列2与序列3形成发夹结构,阻止了3、4形成衰减结构,RNA转录继续进行。实质上是转录与一个前导肽翻译过程的偶联,是原核特有的一种基因调控机制。
5、试列举几种研究
基因表达调控的方法,并简述其原理。
目前常用的方法有:DNase Ⅰ超敏感分析法、DNA甲基化分析、蛋白-核酸紫外交联法、体外转录分析法、氯霉素乙酰转移酶分析、足纹法、凝胶滞留法、Northern印迹法、转录起始点分析法、二相杂交法、三相杂交法和Western印迹法等。
Northern印迹法又称RNA印迹法,它的工作原理和操作过程与Southern印迹法基本相同。所不同之处是Northern印迹法是将电泳分离的RNA从凝胶中转移至固相的支持物上
二相杂交检测法又称二相杂交系统,简称二相杂交法。它是利用酵母细胞的基因表达系统进行检测蛋白质的相互作用。
Western印迹法又称免疫印迹法,用于蛋白质的分析。它与Southern、Northern印迹法相同之处是均是把电泳分离的组份转移至一种固相支持体上,并均用针对特定的氨基酸或核苷酸序列的特异性试剂作用探针检测之。对于Western印迹法来讲,通常使用的探针是抗体。
6、常用的研究基因功能的方法有哪些?
基因转导技术,反义核酸,基因敲除,基因敲入,基因捕获技术
核酶技术 ,基因芯片,双链RNA技术, 蛋白质水平的研究, 生物信息学技术
7、什么是RNA干扰?简述其机理和应用领域。
RNA干扰(RNA interference, RNAi)是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。 这种有siRNA介导的基因表达抑制作用被称为RNA干扰
机理: 实际上通过降解特异mRNA,在转录后水平上发生一种基因表达机制,是生物的一种自我保护现象,它能识别,清除外源dsRNA或同源单链RNA,提供一种防御外源核酸入侵的保护措施。
应用领域:广泛应用于功能基因组研究中。
8试从生物合成过程特点比较N-连和O-连蛋白聚糖的异同。
N-连接聚糖和O-连接聚糖均是在内质网和高尔基复合体中合成的,均由特异的糖基转移酶逐个连接单糖基,单糖基供体一般是UDP或GDP的衍生物。但N-连接聚糖的合成是与蛋白质肽链的合成同时进行的,其以长萜醇为糖链载体,先将UDP-N-乙酰葡萄糖胺中的N-乙酰葡萄糖胺转移到长萜醇分子上,然后逐个加上糖基,直至形成含14个糖基的长萜醇焦磷酸聚糖结构,再将含14个糖基的聚糖链作为一个整体转移到糖基化位点中的天冬酰胺的酰胺氮上,最后再进行加工,成为成熟的N-连接聚糖。O-连接聚糖的合成是在多肽链合成后进行的,没有糖链载体,在相应糖基转移酶的作用下,将O-连接聚糖的第一个单糖基转移到多肽链糖基化位点的氨基酸残基的羟基氧上,形成O-连接,然后逐个加上糖基,直至最后形成O-连接聚糖链。
9 试述导
致肿瘤细胞过度增殖的信号转导异常。
[答案]:肿瘤细胞信号转导的改变是多
成分、多环节的。
1)促细胞增殖的信号转导过强
⑴生长因子产生增多:已证明多种肿瘤组织能分泌生长因子,且肿瘤细胞通常具有上述生长因子的受体,因此肿瘤细胞可通过自分泌方式刺激自身增殖。
⑵受体的改变:①某些生长因子受体异常增多:某些癌基因可以表达生长因子受体的类似物,通过模拟生长因子受体的功能起到促增殖的作用;②突变使受体组成型激活:使受体处于配体非依赖性的持续激活状态,持续刺激细胞的增殖转化。③细胞内信号转导蛋白的改变;除此之外,某些编码蛋白激酶的癌基因的表达增强,也可促进细胞增殖。
2)抑制细胞增殖的信号转导过弱 由于生长抑制因子受体的减少,丧失以及受体后的信号转导通路异常,使细胞的生长负调控机制减弱或丧失从而发生肿瘤。
10.请简述GPCR介导的信号转导通路。
[答案要点]: G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合。由、和γ亚基组成的异三聚体,在膜受体与效应器之间起中介作用。信息分子与受体结合后,激活不同G蛋白,有以下几种途经:(1)腺苷酸环化酶途径 通过激活G蛋白不同亚型,增加或抑制腺苷酸环化酶(AC)活性,调节细胞内cAMP浓度。cAMP可激活蛋白激酶A(PKA),引起多种靶蛋白磷酸化,调节细胞功能。(2) 磷脂酶途径 激活细胞膜上磷脂酶C(PLC),催化质膜磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解,生成三磷酸肌醇(IP3)和甘油二酯(DG)。IP3促进肌浆网或内质网储存的Ca2+释放。Ca2+可作为第二信使启动多种细胞反应。Ca2+与钙调蛋白结合,激活Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶或磷酸酯酶,产生多种生物学效应。DG与Ca2+能协调活化蛋白激酶C(PKC)。小G蛋白只具有G蛋白、G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合。
11、细胞信号转导的主要途径有哪些?
1.G蛋白介导的信号转导途径
G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合。信息分子与受体结合后,激活不同G蛋白,有以下几种途经:(1)腺苷酸环化酶途径 (2) 磷脂酶途径
2.受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径
3.非受体酪氨酸蛋白激酶途径
4.受体鸟苷酸环化酶信号转导途径
5.核受体信号转导途径
12、试述导致肿瘤细胞过度增殖的信号转导异常。
肿瘤细胞信号转导的改变是多成分、多环节的。肿瘤早期的信号转导异常与肿瘤细胞的高增殖、低分化、凋亡减弱有关。而晚期则是控制细胞粘附和运动性的信号转导异常,导致肿瘤细胞具有转移性。其中可引发肿瘤过度增殖的信号转导异常为:
①促细胞增殖的信号转导通路过强,如自分泌或旁分泌的生长因子产生增多、某些生长因子受体过度表达或受体组成型激
活、细胞内的信号转导成分如小G蛋白Ras的突变导致Ras自身GTP酶活性下降等;②抑制细胞增殖的信号转导过弱等,如TGF?信号转导障碍,结果导致肿瘤增殖失控。
13、请简述肾上腺素作用于肝细胞引起血糖升高的信号转导通路。
当肾上腺素到达肝细胞表面时,迅速与肝细胞表面的β-肾上腺素受体结合,受体象变化,激活与受体偶连的G蛋白, G蛋白激活膜上的腺苷酸环化酶,产生cAMP。一旦肾上腺素停止分泌:
结合在肝细胞膜上的肾上腺素就解离下来。cAMP不再生成,遗留的cAMP被磷酸二酯酶分解。
蛋白激酶A的两种亚基又联结成无活性的复合体(催化亚基和调节亚基)。
有活性的磷酸化酶激酶的磷酸化形式遭到脱磷酸作用,变成无活性形式。
磷酸化酶a受到磷酸酶作用,脱去磷酸变成无活性的磷酸化酶b,糖元分解停止。
无活性的磷酸化形式的糖元合成酶经过脱磷酸作用,又变得活跃起来,继续合成糖元。
14、试从生物合成过程特点比较N-连和O-连蛋白聚糖的异同。
N-连接聚糖和O-连接聚糖均是在内质网和高尔基复合体中合成的,均由特异的糖基转移酶逐个连接单糖基,单糖基供体一般是UDP或GDP的衍生物。但N-连接聚糖的合成是与蛋白质肽链的合成同时进行的,其以长萜醇为糖链载体,先将UDP-N-乙酰葡萄糖胺中的N-乙酰葡萄糖胺转移到长萜醇分子上,然后逐个加上糖基,直至形成含14个糖基的长萜醇焦磷酸聚糖结构,再将含14个糖基的聚糖链作为一个整体转移到糖基化位点中的天冬酰胺的酰胺氮上,最后再进行加工,成为成熟的N-连接聚糖。O-连接聚糖的合成是在多肽链合成后进行的,没有糖链载体,在相应糖基转移酶的作用下,将O-连接聚糖的第一个单糖基转移到多肽链糖基化位点的氨基酸残基的羟基氧上,形成O-连接,然后逐个加上糖基,直至最后形成O-连接聚糖链。
15、以镰刀型红细胞贫血患者体内的血红蛋白为例说明“分子病”的机理。
答:1)镰刀型贫血患者的血红蛋白与正常血红蛋白在一级结构上的区别及造成的影响2)镰刀型贫血患者的血红蛋白对应的基因突变3)分子病的定义
16、试比较两类生物大分子蛋白质与核酸在结构与功能上的异同蛋白质与核酸都是生物大分子,它们都具有生物大分子的特点:都是由有机小分子即基本组成单位通过共价键连接聚合而成,基本结构均为线状分子,且有方向性……;空间结构维系键均为非共价键……。但它们又是不同的生物大
分子,组成单位不同,基本结构、空间结构必定各有特点,既然结构决定生物大分子功能和性质,因此两类生物大分子的功能和性质也必不相同。
17、何谓断裂
基因( split gene)?何谓重叠基因( overlapping gene)?它们在生物进化与适应上有何意义?
在真核细胞中的核苷酸序列中间插入与氨基酸编码无关的DNA间隔区段,使一个有功能的结构基因分隔成不连续的若干区段,将该间隔区段的DNA片断称为断裂基因(split gene)
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(overlapping genes)
重叠基因(overlapping genes)在生物进化与适应上有何意义:
重叠基因对于那些具有有限遗传信息含量的生物来说具有一定的适应意义,他们能够比一个序列一个产物产生更多的基因产物,复制过程所需的时间和能量都将减少。但重叠基因也有不利的一方面,即共同的序列上发生突变可能影响两个甚至是哪个基因的功能。因此一个生物的重叠基因越多,它的适用性就越少,在进化中就越趋于保守。
18简述蛋白质的分离纯化方法
方法有:一、根据分子大小不同的纯化方法:1、偷袭和超过滤;2、密度梯度离心;3、凝胶过滤;二、利用溶解度擦汗别的纯化方法:1、等电点沉淀和ph控制;2、蛋白质的盐析和盐溶;3、有机溶剂分级分离法;4、温度对蛋白质浓度的影响;三、根据电荷不同的纯化方法:1、电泳;2、聚丙烯酰胺凝胶电泳;3、毛细管电泳;4、等电聚焦;5、层析聚焦;6、例子交换层析;四、利用选择性媳妇的纯化方法1、羟磷石灰层析;2、疏水作用层析;五、利用配体的特异生物学亲和力的纯化方法亲和层析;六、搞笑也相层析快速蛋白质液相层析
19、简述核酸酶的种类,并说明核酶与核酸酶的区别。
先简述核酸酶的分类,一、核酸外切酶
有些核酸酶能从DNA或RNA链的一端逐个水解下单核苷酸,所以称为核酸外切酶。只作用于DNA的核酸外切酶称为脱氧核糖核酸外切酶,只作用于RNA的核酸外切酶称为核糖核酸外切酶;也有一些核酸外切酶可以作用于DNA或RNA。核酸外切酶从3′端开始逐个水解核苷酸,称为3′→5′外切酶;核酸外切酶从5′端开始逐个水解核苷酸,称为5′→3′外切酶。
二、核酸内切酶
核酸内切酶催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键。有些核酸内切酶仅水解5′磷酸二酯键,把磷酸基团留在3′位置上,称为5′-内切酶;而有些仅水解3′-磷酸二酯键,把磷酸基团留在5′位置上,称为3′-内切酶。还有一些核酸内切酶对磷酸酯键一侧的碱基有专一要求。
然后从以下几个方面比较核酸酶与核酶的不同:
核酶是具有高效、特异催化作用的核糖核酸;是近年来发现的另一类生物催化剂;
核酸酶是指所有可以水解核酸的酶,依据其底物的不同可以将其分
为DNA酶和RNA酶两类。
1)化学本质;2)酶的特异性;3)催化作用;4)应用和意义
20、病毒、细菌基因组的特点?
细菌基因组的结构特点:
基因组多数由环状双链DNA分子组成 具有类核结构、操纵子结构、结构基因中无内含子、结构基因中无重叠现象 DNA绝大部分用于编码蛋白质、结构基因多为单拷贝
病毒基因组的特点 基因组由DNA组成,也可由RNA组成,但只可以由其中的一种组成。
基因组小,基因数目少,重复序列少;存在重叠基因;噬菌体基因无内含子;基因组的大部分用来编码蛋白质;有功能单位或转录单元;大多数为单倍体。
21、人类基因组计划的目的是什么?对于医学发展将会带来哪些影响?
分析出人类基因组 24 条染色体,约 30 亿对核音酸的 DNA 分子的全部序列。这项工作对于认识各种基因的功能,了解基因表达的调控方式,理解生物进化的基础,进而阐明所有生命活动的分子基础无疑具有十分重要的意义。人类基因组计划的具体研究内容包括 (1) 建立高分辨率的人类基因组遗传图;( 2 )建立人类所有染色体的物理图谱;( 3 )完成人类基因组的全部序列测定;( 4 )发展取样、收集、数据的储存及分析技术。人类基因组计划的实施大大促进了医学的发展, DNA 的遗传作图和物理作图对于认识疾病相关基因具有巨大的推动作用。遗传性疾病的基因定位,尤其是多基因复杂性状的基因位点也将在全基因组定位扫描中得到充分认识。例如高血压、糖尿病等吸引着众多的医学家和药物学家从分子水平对这些疾病的认识,从而改变传统治疗方式。
20、病毒、细菌基因组的特点?
细菌基因组的结构特点:
基因组多数由环状双链DNA分子组成 具有类核结构、操纵子结构、结构基因中无内含子、结构基因中无重叠现象 DNA绝大部分用于编码蛋白质、结构基因多为单拷贝
病毒基因组的特点 基因组由DNA组成,也可由RNA组成,但只可以由其中的一种组成。
基因组小,基因数目少,重复序列少;存在重叠基因;噬菌体基因无内含子;基因组的大部分用来编码蛋白质;有功能单位或转录单元;大多数为单倍体。
21、人类基因组计划的目的是什么?对于医学发展将会带来哪些影响?
分析出人类基因组 24 条染色体,约 30 亿对核音酸的 DNA 分子的全部序列。这项工作对于认识各种
基因的功能,了解基因表达的调控方式,理解生物进化的基础,进而阐明所有生命活动的分子基础无疑具有十分重要的意义。人类基因组计划的具体研究内容包括 (1) 建立高分辨率的人类基因组遗传图;( 2 )建立人类所有染色体的物理
图谱;( 3 )完成人类基因组的全部序列测定;( 4 )发展取样、收集、数据的储存及分析技术。人类基因组计划的实施大大促进了医学的发展, DNA 的遗传作图和物理作图对于认识疾病相关基因具有巨大的推动作用。遗传性疾病的基因定位,尤其是多基因复杂性状的基因位点也将在全基因组定位扫描中得到充分认识。例如高血压、糖尿病等吸引着众多的医学家和药物学家从分子水平对这些疾病的认识,从而改变传统治疗方式。