第一节 核苷酸的代谢 一、填空题 1．人类对嘌呤代谢的终产物是 。 2．痛风是因为体内 产生过多造成的，使用 作为黄嘌呤氧化酶的自杀性底物可以治疗痛风。 3．核苷酸的合成包括 和 两条途径。 4．脱氧核苷酸是由 还原而来。 5．从IMP合成GMP需要消耗 ，而从IMP合成AMP需要消耗 作为能源物质。 6．不能使用5-溴尿嘧啶核苷酸代替5-溴尿嘧啶治疗癌症是因为 。 7．细菌嘧啶核苷酸从头合成途径中的第一个酶是 。该酶可被终产物 抑制。 二、是非题 1．黄嘌呤氧化酶既可以使用黄嘌呤又可以使用次黄嘌呤作为底物。 2．嘌呤核苷酸的从头合成是先闭环，再在形成N糖苷键。 3．IMP是嘌呤核苷酸从头合成途径中的中间产物。 4．真核细胞内参与嘧啶核苷酸从头合成的酶都位于细胞质。 5．嘧啶合成所需要的氨甲酰磷酸合成酶与尿素循环所需要的氨甲酰磷酸合成酶是同一个酶。 三、选择题（下列各题均有五个备选答案，其中只有一个正确答案) 1．嘌呤环1号位N原子来源于（ ) （A)Gln的酰胺N （B)Gln的α氨基N （C)Asn的酰胺N （D)Asp的α氨基N （E)Gly的α氨基N 2．dTMP的直接前体是（ ) （A)Dcmp （B)dAMP （C)dUMP （D)dGMP （E)dIMP 3.人类嘧啶核苷酸从头合成的哪一步反应是限速反应？（ ) （A)氨甲酰磷酸的形成 （B)氨甲酰天冬氨酸的形成 （C)乳清酸的形成 （D)UMP的形成 （E)CMP的形成 4．下面哪一种物质的生物合成不需要PRPP？（ ) （A)啶核苷酸 （B)嘌呤核苷酸 （C)His （D)NAD（P)+ （E)FAD 5．下列哪对物质是合成嘌呤环和嘧啶环都是必需的？（ ) （A)Gln/Asp （B)Gln/Gly （C)Gln/Pro （D)Asp/Arg （E)Gly/Asp 四、问答题 1．你如何解释以下现象：细菌调节嘧啶核苷酸合成的酶是天冬氨酸-氨甲酰转移酶，而人类调节嘧啶核苷酸合成的酶主要是氨甲酰磷酸合成酶。 2．白血病是一种白细胞的恶性增殖。一临床医生在试用一种腺苷脱氨酶（ADA)的抑制剂作为治疗白血病的药物。你认为这种试剂会有效吗？为什么？ 3．在什么样的条件下，你预期HGPRT（次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶)有缺陷的细胞会影响到嘧啶核苷酸的生物合成？你如何估计动物体或人体内嘧啶核苷酸生物合成的速率？ 4．已在某些噬菌体的DNA分子上发现了下面的碱基取代：（1)dUMP完全取代了dTMP；（2)5-羟甲基脱氧尿苷酸完全取代了dTMP；（3)5-甲基脱氧胞苷酸完全取代dCMP。根据上述任何一种情况，写出由噬菌体基因组编码的导致上述取代反应发生的酶。 5．如果让鸡服用别嘌呤醇，则会有什么现象发生？ 参考答案： 一、填空题 1．尿酸 2．尿酸 别嘌呤醇 3．从头合成 补救途径 4．NDP（核苷二磷酸) 5．ATP GTP 6．5-溴尿嘧啶核苷酸带负电荷不能通过细胞膜 7．天冬氨酸氨甲酰转移酶 CTP 二、是非题 1．对。次黄嘌呤被黄嘌呤氧化酶氧化成黄嘌呤，黄嘌呤再被黄嘌呤氧化酶氧化尿酸。 2．错。嘌呤核苷酸的从头合成是先形成N糖苷键再闭环。 3．对。 4．错。真核细胞参与嘧啶从头合成的二氢乳清酸脱氢酶位于线粒体。 5．错。嘧啶合成与尿素循环都需要氨甲酰磷酸合成酶，但前者需要的氨甲酰磷酸合成酶位于胞浆，后者位于线粒体。 三、选择题： 1．（D)嘌呤环上各原子的来源是N1来源于Asp，C2和C8来源于甲酸，N3和N9来源于Gln的酰胺N，C6来源于CO2，C4和C5以及N7来源于Gly。 2．（C)dTMP是直接由dUMP在胸苷酸合成酶的催化下形成的。 3．（A)催化氨甲酰磷酸合成的酶氨甲酰磷酸合成酶II（CPSII)受到CTP的反馈抑制。 4．（E)PRPP（磷酸核糖焦磷酸)是多种物质合成的前体，包括嘧啶核苷酸、嘌呤核苷酸、烟酰胺核苷酸（NAD+或NADP+)以及某些氨基酸（如Trp和His)。 5．（A) 四、问答题 1．氨甲酰磷酸合成酶参与两种物质的合成：嘧啶核苷酸的合成和精氨酸的合成（或尿素循环)。在细胞体内，这两种物质的合成发生在相同的地方（细菌无细胞器)，如果调节嘧啶核苷酸合成的酶是此酶的话，对嘧啶核苷酸合成的控制将会影响到精氨酸的正常合成。而人细胞有两种氨甲酰磷酸合成酶，一种定位于线粒体内参与尿素循环或精氨酸的合成，另一种定位于细胞质，参与嘧啶苷酸合成。 2．ADA的缺乏可能导致了细胞内腺苷或脱氧腺苷的积累。而腺苷或脱氧腺苷的堆积又导致dATP的堆积。过分多的dATP可抑制NDP还原酶的所有活性。 3．HGPRT（次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶)有缺陷的细胞将会发生底物积累，它包括PRPP（磷酸核糖焦磷酸)。在PRPP的水平尚没饱和乳清酸（orotate)-磷酸核糖基转移酶时，这将提高嘧啶核苷酸的合成。计算乳清酸渗入到核苷酸库或核酸中的能力可用来测定人体内嘧啶核苷酸从头生物合成的速率。 4．（1)胸苷酸合成酶的抑制蛋白和dUTPase的抑制蛋白。 （2)dUMP羟甲基化酶和羟甲基胞苷酸激酶。 （3)dCMP甲基化酶。 5．别嘌呤醇是黄嘌呤氧化酶的抑制剂，而黄嘌呤氧化酶是鸟类嘌呤代谢形式尿酸的关键酶，形成的尿酸排除体外，如果让鸡服用别嘌呤醇，尿酸将无法产生，将会对鸟类嘌呤的代谢带来灾难性的后果。 第二节 DNA的复制和修复 一、填充题 1．DNA复制的方向是从 端到 端展开。 2．大肠杆菌在DNA复制过程中切除RNA引物的酶是 ，而真核细胞DNA复制过程中切除DNA引物的酶是 或 。 3． 和 酶的缺乏可导致大肠杆菌体内冈崎片段的堆积。 4． 体内DNA复制主要使用 作为引物，而在体外进行PCR扩增时使用 作为引物。 5．使用 酶或 酶可将大肠杆菌DNA聚合酶工水解成大小两个片段，其中大片段被称为 酶，它保留 和 酶的活性，小片段则保留了 酶的活性。 6．参与大肠杆菌DNA复制的主要聚合酶是 ，该酶在复制体上组装成 二聚体，分别负责 链和 链的合成，已有证据表明后随链的模板在复制中不断形成 结构。 7．DNA拓扑异构酶工能够切开DNA的 条链，而DNA拓扑异构酶Ⅱ能同时切开DNA的 链，在切开DNA链以后，磷酸二酯键中的磷酸根被固定在它的 残基上。 8．DNA损伤可分为 和 两种类型，造成DNA损伤的因素有 和 。 9．光复活酶的辅基是 和 或 ，它能直接修复 。 10．真核细胞DNA的损伤可诱导抗癌基因 表达量提高，该抗癌基因的产物可 细胞周期的进行；当损伤过于严重的时候，可诱导 。 11．维持DNA复制的高度忠实性的机制主要有 、 和 。 12．原核细胞DNA复制时形成的冈崎片段比真核细胞DNA复制形成的冈崎片段 。 二、是非题 1．DNA分子是由两条链组成的，其中一条链作为前导链的模板，另一条链作为滞后链的模板。 2．DNA复制的总实性主要是由DNA聚合酶的3′→5′外切酶的校对来维持。 3．DNA连接酶和拓扑异构酶的催化都属于共价催化。 4．大肠杆菌DNA连接酶使用NAD+作为氧化剂。 5．真核细胞DNA聚合酶α没有3′→5′外切酶的活性，因此真核细胞染色体DNA复制的忠实性低于原核细胞。 6．大肠杆菌DNA复制的延伸速度取决于培养基的营养状况。 7．大肠杆菌参与DNA错配修复的DNA聚合酶是DNA聚合酶Ⅰ。 8．癌细胞的端聚酶活性较高，而正常的分化细胞的端聚酶活性则很低。 9．DNA的后随链的复制是先合成许多冈崎片段，最后再将它们一起连接起来形成一条连续的链。 10．由于真核细胞的DNA比原核细胞DNA大得多，因此真核细胞DNA在复制过程中复制叉前进的速度大于原核细胞的复制叉前进的速度，这样才能保证真核细胞DNA迅速复制好。 三、选择题 (下列各题均有五个备选答案，其中只有一个正确答案) 1．参与真核细胞线粒体DNA复制的DNA聚合酶是( ) (A)DNA聚合酶α (B)DNA聚合酶β (C)DNA聚合酶γ (D)DNA聚合酶δ (E)DNA聚合酶ε 2．识别大肠杆菌DNA复制起始区的蛋白质是( ) (A)Dna A蛋白 (B)Dna B蛋白 (C)Dna C蛋白 （D)Dna E蛋白 (E)Dna G蛋白 3．尿嘧啶糖苷酶的功能是( ) (A)去除嘧啶二聚体 （B)切除RNA分子中的尿嘧啶 (C)切除DNA分子中的尿嘧啶 （D)切除RNA分子中的尿甘酸 (E)切除RNA分子中的尿苷酸 4．DNA突变和DNA修复之间的平衡在生物进化中发挥着重要的作用，这是因为（ ) (A)DNA损伤过分严重总是导致物种的灭绝。 (B)DNA修复需要消耗ATP去纠正DNA的损伤。 (C)DNA损伤和DNA修复是细胞中互不相关的事件。 (D)胞嘧啶的脱氨基反应是一件罕见的事件，但却是引起突变的。 (E)生殖细胞中的DNA突变如果没有被修复，只可以允许自然选择。 5．在大多数DNA修复中，牵涉到四步序列反应，这四步序列反应的次序是( ) (A)识别、切除、再合成、再连接 (B)再连接、再合成、切除、识别 (C)切除、再合成、再连接、识别 (D)识别、再合成、再连接、切除 (E)切除、识别、再合成、再连接 6．同源重组是产生遗传多样性的一种重要的途径。以下关于同源重组的机制哪一个是错误的?( ) (A)分支点的迁移决定交叉的范围 (B)DNA链的断裂并非同源重组所必需 (C)链的侵入需要序列的同源性 (D)Holliday连接的分离需要180°的转动 (E)重新连接是同源重组的最后一步反应 7．XP(着色性干皮病)是因为什么酶缺失引起的?( ) (A)DNA复制 (B)转录 (C)转录后加工 (D)DNA修复 （E)翻译 8．萘啶酮酸是大肠杆菌细胞哪一种酶的抑制剂?( ) (A)DNA聚合酶 片 (B)引发酶 (C)DNA连接酶 (D)DNA拓扑异构酶 (E)DNA解链酶 9．在一个复制叉之中，以下哪一种蛋白质的数量最多?( ) (A)DNA聚合酶 (B)引发酶 (C)SSB (D)DNA解链酶 (E)DNA拓扑异构酶 10．参与DNA复制的几种酶的作用次序是( ) (A)DNA解链酶→引发酶→DNA聚合酶→DNA连接酶→切除引物的酶 (B)DNA解链酶→引发酶→DNA聚合酶→切除引物的酶→DNA连接酶 (C)引发酶→DNA解链酶→DNA聚合酶→DNA连接酶→切除引物的酶 (D)DNA解链酶个引发酶→切除引物的酶→DNA连接酶→DNA聚合酶 (E)DNA聚合酶→引发酶→DNA解链酶→DNA连接酶→切除引物的酶 11．预测下面哪一种基因组在紫外线照射下最容易发生突变?( ) (A)双链DNA病毒 (B)单链DNA病毒 (C)线粒体基因组 (D)叶绿体基因组 (E)细胞核基因组 四、问答题 1．如何证明DNA复制延伸的方向是从5′→3′? 2．在冈崎提出DNA复制的不连续性观点以后，对于DNA复制过程中是两条链都是不连续复制，还是仅仅是后随链才是不连续复制，存在着很大争议。显然前导链的合成不需要不连续复制，但是许多研究者发现经脉冲标记的冈崎片段可以和亲代DNA的两条链杂交，这似乎意味着亲代DNA的两条链都可以作为冈崎片段的模板。试提出一种机制解释前导链的复制也可能产生冈崎片段，并设计一个实验证明你提出的机制。 3．已发现大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的3′→5′的外切酶活性并不能区分3′端错误配对的核苷酸和正确配对的核苷酸。3′-端正确配对的核苷酸和错误配对的核苷酸可被相同的速度切下。你如何解释这种观察到的结果与3′→5′的外切酶活性提高复制的忠实性这一事实不相冲突。 4．请设计一个实验证明野生型的大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ在催化DNA复制的过程中具有自我校对的能力。 5．简述维持DNA复制的高度忠实性的机制。你预计前导链复制的忠实性与后随链复制的忠实性会是一样吗? 6．大肠杆菌Dna A蛋白的突变通常是致死型的。对于这种蛋白质功能的研究只能借助于条件致死型突变株。已得到大肠杆菌的一种温度敏感型突变株。这种突变株在18℃能生长的很好，其DNA能正常地进行复制，但在37℃就不能正常地生长，这时候DNA不能进行复制。有两种结果在确定Dna A蛋白的功能中很有用：其一是体外进行的研究表明使用缺刻的DNA模板不需要Dna A蛋白；其二是将生长在18℃下突变株放在37℃下培养，DNA复制会继续进行，直到一轮复制结束，以后DNA复制将停止。你从以上观察中，对Dna A蛋白的功能有什么结论? 参考答案
一、填充题 1．5′ 3′ 2．DNA聚合酶Ⅰ Rnase H MFl 3．DNA聚合酶Ⅰ DNA连接酶 4．RNA人工合成的DNA 5．胰蛋白酶 枯草杆菌蛋白酶 Klenow 3′→5′核酸外切酶 DNA聚合酶 5′→3′核酸外切酶 6．DNA聚合酶Ⅲ 不对称 前导链 后随链 环（loop) 7．1 2 Tyr 8．碱基损伤 DNA链损伤 理化因素 生物学因素 9．FADH2 蝶呤 脱氮黄素 嘧啶二聚体 10．P53 阻止 细胞凋亡 11．DNA聚合酶的高度选择性 DNA聚合酶的自我校对 错配修复 12．长 二、是非题 1．错。对于一个双向复制的DNA分子来说，相对于一个复制叉为前导链模板的那条链相对于另一个复制叉来说则是后随链的模板。 2．错。 DNA复制的忠实性主要是由DNA聚合酶的高度选择性决定的，DNA聚合酶所具有的3′→5′核酸外切酶只是进一步提高复制的忠实性。 3．对。DNA连接酶和DNA拓扑异构酶在催化反应中都与底物形成了共价的中间物，前者的赖氨酸残基的ε-NH2与AMP共价相连，后者的酪氨酸残基与5′→磷酸或3′→磷酸形成共价中间物。 4．错。大肠杆菌DNA聚合酶以ANAD+作为能源物质，并非氧化剂。 5．错。在真核细胞细胞核DNA复制的过程中，会发生DNA聚合酶。被子取代的过程，DNA聚合酶占具有校对功能，因此真核细胞细胞核DNA复制的忠实性并不比原核细胞差。 6．错。DNA复制的延伸速度相对恒定，与培养基的营养状况关系不大。 7．错。参与大肠杆菌DNA错配修复的DNA聚合酶为DNA聚合酶Ⅲ。 8．对。癌细胞具有无限的增殖能力，而正常的细胞寿命是有限的，这与端聚酶的活性是平行的。 9．错。 DNA在合成的时候，不断发生连接反应，将先形成的冈崎片段连接起来，并不是在反应的最后才将各冈崎片段连接起来。 10．错。真核细胞DNA复制过程中复制叉前进的速度(30核苷酸渺)实际上小于原核细胞DNA复制叉前进的速度(1 000核苷酸/秒)，但是，真核细胞DNA具有多个复制起始区，这就弥补了复制叉前进速度低的不足。 三、选择题 1． (C) 五种DNA聚合酶，只有γ位于线粒体基质之中，线粒体DNA的复制只能由它负责催化。 2．(A) 大肠杆菌DnaA蛋白与oriC里的4个重复的由9bp组成的DNA序列有非常 高的亲和性，由于它的与oriC区域的结合而触发了DNA复制的起始o 3．(C) 尿嘧啶糖苷酶的功能是切除DNA分子中胞嘧啶因自发脱氨基作用而转变成的尿嘧啶或在DNA复制过程中，因dUTP代替dTTP而出现在DNA分子中的尿嘧啶，为AP内切酶的作用创造条件。 4．(E) 生殖细胞DNA发生突变没有及时修复，如果这种突变不是致死型的，则可以遗传给后代，通过自然选择，积累有利的突变，为生物进化提供动力。 5．(A) DNA修复首先需要识别损伤的地点，然后切除受损伤处的一段核苷酸序列，在以正常的一条链作为模板合成互补的片段代替被切除的核苷酸序列，最后连接酶负责连接以形成一条连续的DNA链。 6．(B) DNA链的断裂是完成同源重组所必需的一步反应。 7．(D) 当DNA修复有缺陷时，DNA分子上紫外线引发的嘧啶二聚体不能有效地去除，而导致XP的发生。 8．(D) 萘啶酮酸是大肠杆菌旋转酶的抑制剂，而旋转酶即是一种拓扑异构酶Ⅱ。 9．(C) 题目中所给出的5种蛋白质，只有SSB不是酶，它以化学计量参与DNA复制反应，因此在复制叉中，分子数应最多。 10．(B) DNA复制首先需要解链，这需要解链酶的作用，其次是合成引物，这是在引发酶催化下进行的，再其次是切除冈崎片段上的引物，然后填补空缺，最后连接酶将相连的冈崎片段连接起来。 11．(B) 单链RNA当受到损伤以后，因缺乏互补链作为模板，而难于修复，因此最容易产生突变。 四、问答题 1．将双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)加到体外复制体系中，如果能够造成末端终止，则DNA复制的方向是5′→3′，因为当DNA复制是3′→5′，时，ddNTP无法掺入到DNA链的生长端(无3′-羟基，不能与前一个核苷酸形成3′，5′-磷酸二酯键)，即5′-端，因此不可能造成末端终止。 2．前导链似乎也形成小的片段，是因为在一个细胞中，含有微量的dUTP，它在DNA复制过程中，有可能代替dTTP掺人到新合成的子链之中，由于脱氧尿苷酸不是DNA分子中的正常核苷酸，所以体内的修复系统会将它去除。去除的机制先是尿嘧啶糖苷酶切除DNA链上的尿嘧啶，然后AP内切酶在被切除碱基的地方，将DNA链切开，外切酶切除一段包括错误的尿苷酸在内的核苷酸序列，再由DNA聚合酶和连接酶完成剩下的修复工作。AP内切酶的作用必然导致前导链形成小的DNA片段(类似于冈崎片段)。筛选AP内切酶缺失的大肠杆菌突变株，观察以上现象是否还能发生。 3．已发现DNA聚合酶Ⅰ在催化错配的碱基的3′端进行的延伸反应的速度低于在正确配对的碱基的3′端所进行的延伸反应。因而错配的碱基在3′端暴露的时间就长，这就为3′→5′外切酶切除错配的碱基创造了更大的可能性。 4．以人工合成的Poly dA作为模板，以3′端为[32P]-dCMP的Oligo[3H]-dT作为引物，加入DNA聚合酶Ⅰ。引物中的dT将会与模板中的dA正常地配对，而引物中的最后一个核苷酸dC将不会与dA正常地配对。在dTTP存在下，会发现引物中的[32p]标记的dCMP很快地消失，而[3H]标记的dT不仅没有消失，而且还有增加。这说明DNA聚合酶工依靠它的3′→5′的外切酶活性去除了错误的dCMP，然后根据模板的要求继续进行复制。 5．维持DNA复制的高度忠实性的机制主要包括：(1)DNA聚合酶的高度选择性。(2)DNA聚合酶所具有的3′→5′的外切酶活性能够进行自我校对，以切除复制过程中错误掺人的核苷酸。(3)错配修复。(4)使用RNA作为引物也能提高DNA复制的忠实性。因为当DNA刚开始进行复制的时候，由于缺乏协同性，所以错误的机会很大。利用RNA作为引物，就可以降低在开始阶段所发生的错误，这是因为最终RNA引物都要被切除。如果不使用RNA作为引物，那么后随链的合成忠实性可能要低于前导链。 6．Dna A蛋白的功能参与DNA复制的起始，负责识别复制起始区。在体外使用缺刻的DNA模板不需要Dna A蛋白，这是因为缺刻DNA很容易解链，缺刻处可直接作为复制起始区使用；将生长在18℃下的Dna A蛋白的突变株放在37℃下培养，DNA复制会继续进行，直到一轮复制结束，以后DNA复制将停止。这是因为在18℃下，Dn会计资格a A蛋白具有活性，DNA复制能够正常地起始。当将细胞改放在37℃下培养，原来与已完成起始步骤的DNA可继续复制直到结束。然而却不能进行新一轮的复制，因为在37℃下，Dna A蛋白没有活性。 第3节 RNA的生物合成（转录) 一、填充题 1．基因转录的方向是从 端到 端。 2．使用 可将真核细胞的三种RNA聚合酶区分开来。 3．所有真核细胞的RNA聚合酶Ⅱ的最大亚基的C端都含有一段高度保守的重复序列，这段重复序列是 ，它的功能可能是 。 4．原核细胞启动子-10区的序列通常被称为 ，其一致序列是 。 5．真核细胞转录因子的功能是 和 。 6．大肠杆菌Rnase P由 和 组成，其中 能独立完成催化，该酶参与 的后加工。 7．原核细胞基因转录的终止有两种机制，一种是 ，另一种是 。 8．使用 技术可以确定一个蛋白质基因是不是断裂基因。 9．所有的反转录病毒的基因组都含有 、 和 三种基因。 10．真核细胞三种RNA聚合酶共有的转录因子是 。 11．RNA病毒的进化速度远高于它的宿主细胞是因为 。 12．同一种基因在肝细胞中表达的终产物是Apo B-100，而在小肠上皮细胞中表达的终产物是相对分子质量较小的Apo B-48，这种差别是通过 机制实现的。 二、是非题 1．原核细胞和真核细胞的RNA聚合酶都能够直接识别启动子。 2．在原核细胞基因转录的过程中，当第一个磷酸二酯键形成以后，口因子即与核心酶解离。 3．大肠杆菌染色体DNA由两条链组成，其中一条链充当模板链，另外一条链充当编码链。 4．真核细胞4种rRNA的转录由同一种RNA聚合酶，即RNA聚合酶Ⅰ催化。 5．利福霉素和利链霉素都是原核细胞RNA聚合酶的抑制剂，两者都抑制转录的起始。 6．原核细胞中，构成RNA聚合酶的σ因子的浓度低于核心酶的浓度。 7．到现在为止，还没有在正常的或受病毒感染的原核细胞中发现有反转录现象。 8．与蛋白质酶不同的是，ribozyme的活性不需要有特定的三维结构。 9．帽子结构是真核细胞，mRNA所特有的结构。 10．线粒体内的RNA聚合酶由细胞核基因编码。 11．真核细胞mRNA编码区不含修饰核苷酸。 12．有的tRNA的反密码子由四个核苷酸组成。 13．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶一般都含有锌离子。 三、选择题(下列各题均有五个备选答案，其中只有一个正确答案) 1．使用纤维素-Oligo dT分离真核生物的mRNA时，哪一种条件比较合理?( ) (A)在有机溶剂存在下上柱，低盐溶液洗脱 (B)低盐条件下上柱，高盐溶液洗脱 (C)高盐溶液上柱，低盐溶液洗脱 (D)酸性溶液上柱，碱性溶液洗脱 (E)碱性溶液上柱，酸性溶液洗脱 2．四种真核mRNA后加工的顺序是( ) (A)带帽、运输出细胞核、加尾、剪接 (B)带帽、剪接、加尾、运输出细胞核 (C)剪接、带帽、加尾、运输出细胞核 (D)带帽、加尾、剪接、运输出细胞核 (E)运输出细胞核、带帽、剪接、加尾 3．转录真核细胞rRNA的酶是( ) (A)RNA聚合酶Ⅰ (B)RNA聚合酶Ⅱ (C)RNA聚合酶Ⅲ (D)RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ (E)RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ 4．大肠杆菌RNA聚合酶全酶分子中负责识别启动子的亚基是( ) (A)α亚基 (B)β亚基 (C)β′亚基 (D)σ因子 (E)ω因子 5．关于某一个基因的增强子的说法哪一种是错误的?( ) (A)增强子的缺失可导致该基因转录效率的降低 (B)增强子序列与DNA结合蛋白相互作用 (C)增强子能够提高该基因mRNA的翻译效率 (D)增强子的作用与方向无关 (E)某些病毒基因组中也含有增强子 6．雌激素反应元件（ERE)的一致序列为AGGTCAnnnTGACCT。如果将该序列方向改变，则依赖于雌激素的基因转录将受到什么样的影响?( ) (A)只有3′端基因将被关闭 (B)只有5′端基因将被关闭 (C)5′端和3′端基因都将被关闭 (D)对5′端和3′端基因没有什么影响 (E)由ERE编码的所有氨基酸都将改变 7．细菌转录过程中RNA合成的正常终止是因为什么造成的?( ) Ⅰ．RNA聚合酶与另一个向相反方向转录的RNA聚合酶相遇 Ⅱ．RNA聚合酶经过DNA上的一段特殊的碱基序列随后从DNA模板上掉下来 Ⅲ．RNA聚合酶与特殊的蛋白质相互作用随后从新合成的RNA链上解离 (A)只有工 (B)只有Ⅱ (C)只有Ⅲ (D)只有工和Ⅱ (E)工、Ⅱ和Ⅲ 四、问答题 1．某些基因在转录的过程中，RNA聚合酶会发生暂停的现象，即RNA聚合酶在到达某些位点停止转录，你如何检测到这种暂停现象。 2．在很长一段时间里，人们对乳糖操纵子阻遏蛋白究竟是通过阻止RNA聚合酶与启动子的结合来抑制乳糖操纵子的结构基因转录的，还是允许基因转录的起始但阻止延伸通过与操作子结合阻遏蛋白而抑制转录的并不清楚。你如何确定阻遏蛋白是通过以上哪一种机制抑制乳糖操纵子的结构基因的转录的? 3．如果你得到一种新的顺式作用元件，你可以使用什么样的方法确定它究竟属于增强子、沉默子还是启动子? 4．为什么在野生型的大肠杆菌细胞内得不到rRNA基因的初级转录物? 5．在任何给定的时间内，细菌合成的RNA中约有40%～50%是mRNA，但细胞中的mRNA却只占总RNA的3%左右，为什么?试预测真核生物"mRNA占总RNA的比例与原核生物会有什么不同? 6．与真核细胞的其他蛋白质基因相比，组蛋白的基因的结构具有一些不同寻常的性质，比如基因的拷贝数属于中等拷贝、基因无内含子以及它的成熟的mRNA无Poly A尾巴，你认为这些性质对于组蛋白合成的特殊要求具有什么样的优势。 7．有一种假说认为真核细胞mRNA3′端上的PolyA尾巴的功能可能是给信使mRNA“记帐”，也就是说mRNA每使用一次，Poly A上就被水解掉一个或几个核苷酸，当Poly A被水解到一临界的长度时，mRN A即被水解。试设计一个实验验证这种假说。 参考答案 一、填充题 1．5′端 3′端。 2．α鹅膏蕈碱(α-amanitin) 3．Thr-Ser-Pro-Tyr-Ser-Pro 磷酸化位点 4．Pribonow box TATAT 5．将RNA聚合酶引向启动子 调节RNA聚合酶的活性 6．RNA 蛋白质 RNA Pro-tRNA的5′端 7．依赖于终止子 依赖于rho因子 8．R环技术 9．gag pol env 10.TBP 11．RNA复制或反转录缺乏自我校对机制 12．编辑 二、是非题 1.错。原核细胞的RNA聚合酶能够直接识别启动子，并与启动子结合，但真核细胞的 三种RNA聚合酶并不能识别启动子，它们与启动子的结合需要特殊的转录因子的帮助。 2.错。原核基因的转录一般是形成5～6个磷酸二酯键以后方因子才与核心酶解离. 3错。不同的基因使用不同的链作为其编码链和模板链。 4.错。28S rRNA、18S rRNA和5.8S rRNA作为一个多顺反子，由RNA聚合酶Ⅰ催化转录，5S rRNA是一种小分子RNA，由RNA聚合酶Ⅲ催化转录o 5．错。利福霉素抑制原核细胞转录的起始阶段，利链霉素则抑制延伸阶段 6．对。原核细胞RNA全酶分子中的δ因子只参与转录的起始，当起始完成以后即与核心酶解离，并可以重新利用参与新一轮的转录起始，因此它的浓度不需要与核心酶一样。 7．错。在一种黏细菌细胞内，发现有一种特殊的分支核酸分子的存在，这种核酸就是通过反转录过程形成的。 8．错。 ribozyme与蛋白类酶一样，也需要有正确的三维结构，才会有活性。 9．错。某些SnRNA的5′端也有帽子结构o 10．对。线粒体内的蛋白质有许多由细胞核基因编码，包括它的RNA聚合酶。 11．错。真核细胞mRNA的后加工方式中有一种内部甲基化形式，它既可以发生在内含子上，也可以发生在外显子上，被甲基化的碱基是A(m6A)。 12．对。某些tRNA基因的突变可使得这种tRNA具有四个核苷酸的密码子。 13．对。 三、选择题 1．(C) 高盐可中和多聚核苷酸链上磷酸根的负电荷，有利于互补链的结合。 2．(D) 带帽是一个共转录的后加工方式，它首先发生，其次是加尾，然后是剪接，最后才是运输出细胞核。 3．(D) 真核细胞28S rRNA、18S rRNA和5．8S rRNA作为一个多顺反子由RNA聚合酶工催化转录，5S rRNA作为一种小分子RNA由RNA聚合酶Ⅲ负责催化。 4．(D) 大肠杆菌RNA聚合酶全酶上的不同亚基的功能是有区别的：β′基是一种碱性蛋白能够与DNA结合，β亚基含有聚合酶的活性中心，α负责全酶的组装和链的起始，σ因子负责识别启动子，ω因子并不是聚合酶的组分。 5．(C) 增强子是调节基因转录的碱基序列，与mRNA的翻译无关。 6．(D) ACGGTCAnnnTGACCT是一段回文序列，当将它以反方向插到启动子上游的时候，理应对两侧基因的表达没有影响。 7．(D) 细菌转录的终止机制有两种：一种依赖于终止子序列；另一种依赖于一种被称为rho因子的蛋白质。 四、思考问答题 1．当RNA聚合酶在催化转录的过程中有暂停现象，则转录的速度将低于无暂停的RNA聚合酶催化转录的速度，这样在相同的时间内，转录物的长度将比一般转录物的长度短。使用放射性标记的NTP标记转录产物，然后进行凝胶电泳和放射自显影，有暂停现象的转录物的条带位置将会超前。 2．使用足印法(footprinting)进行确定：如果阻遏蛋白是通过阻止RNA聚合酶与启动子的结合来抑制乳糖操纵子的结构基因转录的，则高浓度的阻遏蛋白的存在将会竞争性抑制RNA聚合酶与启动子的结合；如果阻遏蛋白允许基因转录的起始但通过与操作子结合抑制转录的延伸，则不会出现上述现象。也可以通过相关的基因在体外转录进行确定：观察在无阻遏蛋白的情况下，被转录的区域是否包括操作子序列。 3．根据增强子、沉默子和启动子的不同性质进行确定。增强子和沉默子与启动子的主要差别是启动子与它所控制转录的基因之间在方向和距离上有严格的要求，而增强子和启动子与距离、方向无关。这样可以通过改变未知功能的顺式作用元件与报告基因(reporter gene)的距离和方向，观察报告基因的表达所发生的变化来确定新发现的顺式作用元件究竟属于那一类。 4．大肠杆菌rRNA后加工并非绝对发生在转录以后，一些后加工反应在转录还没有完成的时候就已经开始，其中包括某些剪切反应，因此在野生型大肠杆菌体内，等转录结束后得到的并不是原始的初级转录物。只有当大肠杆菌某些参与后加工的酶有缺陷以后，才有可能得到真正的初级转录物。 5．在给定的时间内，尽管细菌合成的RNA中约有40%～50%是mRNA，但转录出来的mRNA很容易水解，甚至在其3′端还没有合成好，5′端就开始水解。因而它的半寿期极短，在细胞中不容易积累，只占细胞总RNA的很小的一部分。然而，虽然tRNA和rRNA转录的效率低，但是稳定性高于mRNA，所以它们在细胞中容易堆积，占细胞总RNA的比例反而大。 与原核生物的mRNA相比，真核生物mRNA的5′端有帽子结构，3′端有PolyA尾巴的保护，因而其稳定性要比原核生物mRNA高得多。因此它占细胞中总DNA的比例应高于原核生物。 6．组蛋白的合成与DNA的复制是高度同步的，都集中在细胞周期的S期。在合成以后两者要组装成核小体的结构，这需要在较短的时间内合成大量的组蛋白。组蛋白的基因的结构所具有的一些不同寻常的性质，比如基因的拷贝数属于中等拷贝。基因无内含子以及它的成熟的mRNA无PolyA尾巴等似乎都与使得它能够在短时间内得到大量拷贝的成熟mRNA有关。组蛋白mRNA的5′端仍然保留戴帽反应，这 也可以得到解释，因为戴帽反应是一种共转录反应，它并不需要专门的时间来完成。 7．测定不同长度PolyA尾巴的mRNA的分布及其相对含量，如果能够发现细胞内缺乏一定长度以下的mRNA的存在，那么就说明题中的假说是正确的。 第4节 蛋白质的生物合成 一、填充题 1．蛋白质的生物合成是以 作为模板， 作为运输氨基酸的工具， 作为合成的场所。 2．细胞内多肽链合成的方向是从 端到 端，而阅读mRNA的方向是从 端到 端。 3．核糖体上能够结合rRNA的部位有 部位、 部位和 部位。 4．蛋白质的生物合成通常以 作为起始密码子，有时也以 作为起始密码子，以 、 和 作为终止密码子。 5．SD序列是指原核细胞mRNA的5′端富含 碱基的序列，它可以和16S rRNA的3′端的 序列互补配对，而帮助起始密码子的识别。 6．密码子的第2个核苷酸如果是嘧啶核苷酸，那么该密码子所决定氨基酸通常是 。 7．原核生物蛋白质合成中第一个被掺入的氨基酸是 。 8．无细胞翻译系统翻译出来的多肽链通常比在完整的细胞中翻译的产物要长，这是因为 。 9．同工受体tRNA是指 。 10．疯牛病的致病因子是一种 。 11．已发现体内大多数蛋白质正确的构象的形成需要 的帮助，某些蛋白质的折叠还需要 和 酶的催化。 12；已有充分的证据表明大肠杆菌的转肽酶由其核糖体的 承担。 二、是非题 1．氨酰-tRNA合成酶可通过其催化的逆反应对误载的氨基酸进行校对。 2．在蛋白质生物合成中，所有的氨酰-tRNA都是首先进入核糖体的A部位。 3．由于遗传密码的通用性，所以真核细胞的mRNA可在原核翻译系统中得到正常的翻译。 4．在翻译起始阶段，由完整的核糖体与mRNA的5′端结合，从而开始蛋白质的合成。 5．所有的氨酰-tRNA的合成都需要相应的氨酰-tRNA合成酶的催化。 6．对于某一种氨酰-tRNA合成酶来说，在它的催化下，被识别的氨基酸随机的与其相应的tRNA的3′端CCA的3′-OH或5′-OH形成酯键。 7．tRNA的个性即是其特有的三叶草结构。 8．泛素是一种热激蛋白(HSP)。 9．氨酰-tRNA进入A部位之前，与EF-Tu结合的GTP必须水解。 10．从DNA分子的三联体密码可以毫不怀疑地推断出某一多肽的氨基酸序列，但从氨基酸序列并不能准确地推导出相应基因的核苷酸序列。 11．已发现许多蛋白质的三维结构不是由其一级结构决定的，而是由分子伴侣决定的。 12．多肽链的折叠发生在蛋白质合成结束以后才开始。 13．在线粒体内的翻译系统中，第一个被掺入的氨基酸也都是甲酰甲硫氨酸。 14．蛋白质翻译一般以AUG作为起始密码子，有时也以GUG为起始密码子，但以GUG为起始密码子，则第一个被掺入的氨基酸为Val。 15．与核糖体蛋白相比，rRNA仅仅作为核糖体的结构骨架，在蛋白质合成中没有什么直接的作用。 16．人工合成多肽的方向也是从N端到C端。 17，在大肠杆菌里表达人组蛋白，可直接从人基因组中获取目的基因。 18．细胞内的tRNA只参与蛋白质的合成。 三、选择题(下列各题均有五个备选答案，试从其中选出一个) 1．某一种tRNA的反密码子为5′IUC3′，它识别的密码子序列是( ) (A)AAG (B)CAG (C)GAG (D)GAA (E)AGG 2．根据摆动学说，当一个tRNA分子上的反密码子的第一个碱基为次黄嘌呤时，它可以和mRNA密码子的第三位的几种碱基配对?( ) (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (E)5 3．如果遗传密码是四联体密码而不是三联体，而且tRNA反密码子前两个核苷酸处于摆动的位置，那么蛋白质正常合成大概需要多少种tRNA?( ) (A)约256种不同的tRNA (B)150～250种不同的tRNA (C)小于20种 (D)与三联体密码差不多的数目 (E)取决于氨酰—tRNA合成酶的种类 4．以下哪一种抑制剂只能抑制真核生物细胞质的蛋白质合成?( ) (A)氯霉素 (B)红霉素 (C)放线菌酮 (D)嘌呤霉素 (E)四环素 5．既能抑制原核又能抑制真核细胞及其细胞器蛋白质合成的抑制剂是( ) (A)氯霉素 (B)红霉素 (C)放线菌酮 (D)嘌呤霉素 (E)蓖麻毒素 6．白喉毒素能够抑制真核生物细胞质的蛋白质合成，是因为它抑制了蛋白质合成的哪一个阶段?( ) (A)氨基酸的活化 (B)起始 (C)氨酰-tRNA的进位 (D)转肽 (E)移位反应 7．一个N端氨基酸为丙氨酸的20肽，其开放的阅读框架至少应该由多少个核苷酸残基组成?( ) (A)60 (B)63 (C)66 (D)57 (E)69 8．以下哪一种蛋白质因子在GTP的存在下，至少可以局部地保护Met-tRNAMetm防止核酸酶对它的降解?( ) (A)EF-Ts (B)EF-Tu (C)EF-G (D)IF-2 (E)RF-3 9．美国洛克菲勒大学的Blobel因提出什么学说而获得1999年的诺贝尔医学生理学奖? ( ) (A)信号肽学说 （B)氧化磷酸化学说 （C)第二信使学说 (D)癌基因学说 （E)分子伴侣学说 四、问答题 1．大肠杆菌某一多肽基因的编码链的序列是： 5′ACAATGTATGGTAGTTCATTATCCCGGGCGCAAATAACAAACCCGGGTTTC3′ (1)写出该基因的无意义链的序列以及它编码的mRNA的序列。 (2)预测它能编码多少个氨基酸。 (3)标出该基因上对紫外线高敏感位点。 (4)如果使用PCR扩增该基因，需要合成两段(dNMP)6作为引物，请写出(dNMP)6核苷酸序列。 2．嘌呤霉素和红霉素都能够抑制原核细胞的蛋白质合成，从而抑制细菌的生长，但嘌呤霉素抑制的效果明显低于同剂量的红霉素，试解释这种现象。 3．尽管蛋白质的水解在热力学上是有利的，但是由泛素介导的蛋白质选择性降解却需要消耗ATP。试解释ATP对于这种形式的降解为什么是必需的。 4．简述原核细胞与真核细胞(细胞质)的蛋白质生物合成的主要区别。 5．假如你纯化得到一种新的蛋白质因子，但不知道它在细胞中的功能，你将采取什么样的方法进行研究? 答 案 一、填充题 1．mRNA rRNA 核糖体 2．N端 C端 5′端 3′端 3．P A E 4．AUG GUG UAG UGA UAA 5．嘌呤 嘧啶 6．疏水氨基酸 7．甲酰甲硫氨酸。 8．没有经历后加工，如剪切 9．携带同一种氨基酸的不同的tRNA分子 10．蛋白质（朊病毒) 11．分子伴侣 二硫键互换酶 脯氨酰肽酰异构酶 12．23S rRNA 二、是非题 1．错。氨酰tRNA合成酶是通过其水解酶活性进行校对，并非逆反应(焦磷酸解)。 2．错。起始tRNA进入P部位。 3．错。真核细胞mRNA的5′端无SD序列，因此在原核细胞翻译系统中，不能有效地翻译。 4．错。核糖体需要解离成大小两个亚基才能够与mRNA结合，启动翻译。 5．错。某些生物缺乏谷氨酰胺酰-tRNA合成酶或天冬酰胺酰-tRNA合成酶，相应的Gln-tRNAGln或Asn-tRNAAsn的合成先是由谷氨酰-tRNA合成酶或天冬氨酰-tRNA合成酶催化形成误载的Glu-tRNAGln或Asp-tRNAAsn，再经过酰胺化反应生成Gln-tRNAGln或Asn-tRNAAsn。 6．错。20种氨酰-tRNA合成酶可分为两大类，一类将氨基酸转移到相应tRNA的3′ 端CCA的2′羟基上，另一类将氨基酸转移到相应tRNA的3′端CCA的3′羟基上。但对于某一种氨酰-tRNA合成酶来说，将氨基酸转移到哪一位的羟基上是确定的，并不是随机的。 7．错。tRNA是一个tRNA分子上决定所携带氨基酸性质的核苷酸序列和阻止其他氨基酸被携带的核苷酸序列。不同种的tRNA的个性是不同的。 8．对。泛素是一种热激蛋白，它在温度生高的情况下表达量提高，有利于机体清除受热变性的蛋白质。 9．错。氨酰-tRNA进入A部位以后，与EF-Tu结合的GTP才被水解，水解的意义在于释放出EF-Tu。 10．错。从DNA的核苷酸序列并不能始终根据三联体密码推断出某一蛋白质的氨基酸序列，这是因为某些蛋白质的翻译经历再次程序化的解码，而且大多数真核细胞的蛋白质基因为断裂基因。 11．错。分子伴侣在多肽链的折叠过程中起辅助作用，对蛋白质三维结构起决定性的因素仍然是它的一级结构。 12．错。多数多肽的折叠与肽链延伸反应同时进行。 13．错。哺乳动物线粒体翻译的蛋白质第一个氨基酸并非是甲酰甲硫氨酸。 14．错。不管哪一个是起始密码子，被掺人的氨基酸仍然是Met。 15．错。越来越多的证据表明rRNA在翻译中，决不是仅仅充当组装核糖体的骨架作用，它能主动参与蛋白质的合成，如作为ribozyme发挥作用。 16．错。人工合成多肽的方向正好与体内的多肽链延伸的方向相反，是从C端向N端。 17．对。组蛋白基因不含内含子，因此可从基因组中直接获取它的基因。 18．错。 tRNA除了参与蛋白质合成以外还有其他的功能，比如作为反转录病毒的引物、参与叶绿素的合成、参与细菌细胞壁肽聚糖的合成、作为转录因子调节基因的转录以及参与细胞内蛋白质的定向水解。 三、选择题 1．（C) 2．(C) 根据摆动规则，如果反密码子的第一个碱基是I，它可以与U、C或A配对。 3．（D) 4．(C) 四环素、氯霉素和红霉素专门抑制原核细胞的蛋白质合成，嘌呤霉素既能抑制原核细胞的蛋白质合成，又能抑制真核细胞的蛋白质合成，只有放线菌酮才是真核细胞细胞质合成的特异性抑制剂。 5．（D) 解释见上。 6．(E) 白喉毒素的A亚基催化NAD+上的ADP-核糖基转移到EF-2上，导致移位因子失活，因此白喉毒素抑制的是真核细胞细胞质蛋白质合成的移位反应。 7．(C) 该ORF由20×3+3(起始密码子)+3(终止密码子)二66个核苷酸组成。 8．(B) EF-Tu作为蛋白质合成的延伸因子，它能够与Met-tRNAMetm及GTP形成三元复合物，从而保护Met-tRNAMetm防止核酸酶对它的降解。 9．(A) 四、问答题 1．(1)某一个基因的编码链的碱基序列与其mRNA序列是一样的，只不过U代替了T。因此该基因编码的mRNA序列是 5′ACAAUGUAUGGUAGUUCAUUAUCCCGGGCGCAAAUAACAAACCCGGGUUUC3′ 该基因的无意义链即是与编码链互补的碱基序列，应为 5′GAAACCCGGGTTTGTTATTTGCGCCCGGGATAATGAACTACCATACATTGT3′ (2)9肽，因为该mRNA所含有的ORF序列是 AUGGUAGUUCAUUAUCCCGGGCGCAAAUAA (3)对紫外线敏感的位点应该是具有相连的TT序列，如以下划线的区域： 5′ACAATGTATGGTAGTTCATTATCCCGGGCGCAAATAACAAACCCGGGTTTC3′ (4)引物的序列分别是ACAATG和GAAACC。 2．嘌呤霉素和红霉素抑制蛋白质生物合成的机理完全不同，红霉素是以催化剂量发挥作用，而嘌呤霉素作为氨酰-tRNA的类似物，当“冒名顶替”进入核糖体的A部位以后，肽酰转移酶将P部位上的肽酰基转移到嘌呤霉素的氨基上，形成肽酰—嘌呤霉素，结果导致肽链合成提前释放。由于嘌呤霉素在作用的时候，自己也被消耗了，所以它是以化学计量起作用。显然两种抑制剂要达到相同的抑制效果，嘌呤霉素的用量要大。 3．由泛素介导的蛋白质定向水解不同于消化道内发生的蛋白质的非特异性降解，它需要存在一种识别机制以识别将要被水解的蛋白质，为了保证在识别过程中不发生错误，也许还存在一种校对机制。正像其他的校对事件，如DNA复制过程中的校对以及氨酰-tRNA合成酶在氨基酸活化反应中的校对等，都是以消耗能量为代价的。因此在泛素介导的蛋白质降解之中，消耗ATP可能有利于识别过程的高度忠实性。 4．原核生物的蛋白质合成与真核生物的蛋白质合成的主要差别表现在以下几个方面： (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o (2)原核生物的起始tRNA经历甲酰化反应，形成甲酰甲硫氨酰-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。 (7)原核生物与真核生物在密码子的偏爱性上有所不同。 5．(1)测定该蛋白质的一级结构，将它和已知功能的蛋白质进行比较，看能非找到具有同源序列的蛋白质。如果有，检测新发现的蛋白质有无与它同源的蛋白质的活性。 (2)制备该蛋白质的单克隆抗体，使用核糖体沉降技术获取该蛋白质的mRNA，进而得到它的cDNA。 (3)或者根据密码子表从氨基酸序列反推出它cDNA序列。 (4)按照cDNA的序列设计能够定向水解该蛋白质mRNA的核酶(具锤头结构的核酶)表达载体，或者设计针对该蛋白质mRNA的反义核酸表达载体。 (5)将以上表达载体引入能够合成该蛋白质的细胞。 (6)检测细胞表型的改变，推断该蛋白质可能的生理功能。 (7)也可以直接筛选该蛋白质基因发生突变的细胞，检测突变株细胞表型的变化。 | ||||
