发布时间 : 星期六 文章2003年中国海洋大学海洋生命学院研究生复试笔试真题更新完毕开始阅读1e48d0bdfd0a79563c1e7294
核基因具有不连续性。绝大多数真核生物的基因都是不连续基因。不连续基因是指基因的编码序列在DNA分子上是连续的，为不编码的序列所隔开。不连续基因是通过mRNA与DNA杂交试验而发现的。就为蛋白质编码的DNA序列而言，那些在成熟mRNA中不存在的序列称为内含子（intron），而指导在成熟mRNA中存在的序列外显子。 4. 有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因组成为单一基因簇或基因家簇，如血红蛋白基因家簇。 5. 细胞器基因 核生物除具有核基因外，还有细胞器基因，细胞器基因主要存在于线粒体和叶绿体中。动物没有叶绿体，所以动物细胞器基因只存在于线粒体中。 7. 人们常说基因组研究要绘制四张图谱，请问是哪四张图谱？并对其进行简要说明。
答：由人类基因组计划延伸而来，HGP的主要任务是人类的DNA测序，包括下图所示的四张谱图：
遗传图谱（genetic map）又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。
物理图谱（physical map）物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图谱制作开始，它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种，常用的简便方法是标记片段的部分酶解法。
序列图谱：随着遗传图谱和物理图谱的完成，测序就成为重中之重的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。 大规模测序基本策略逐个克隆法；对连续克隆系中排定的BAC克隆逐个进行亚克隆测序并进行组装（公共领域测序计划）；全基因组鸟枪法；在一定作图信息基础上，绕过大片段连续克隆系的构建而直接将基因组分解成小片段随机测序，利用超级计算机进行组装（美国Celera公司）。 基因图谱：基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。
8. 衰减作用如何调控大肠杆菌色氨酸操纵子的表达？
答：转录的弱化理论认为mRNA转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的。因为在前导肽基因中有两个相邻的色氨酸密码子，所以这个前导肽的翻译必定对tRNATrp的浓度敏感。当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的tRNATrp也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区（或停留在两个相邻的trp密码子处），这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将trp操纵子中的结构基因全部转录。 而当培养基中色氨酸浓度高时，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，在4区被转录之前，核糖体就到达2区，这样使2-3不能配对，3-4区可以自由配对形成茎-环状终止子结构，转录停止，trp操纵子中的结构基因被关闭而不再合成色氨酸。所以，弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽翻译中核糖体所处的位置。
三 论述题
1. 同源重组的分子基础与机制。 答：同源重组（Homologus Recombination) 是指发生在姐妹染色单体（sister chromatin) 之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。 同源重组需要一系列的蛋白质催化，如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等；以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。同源重组反应通常根据交叉分子或holiday结构（Holiday Juncture Structure) 的形成和拆分分为三个阶段，即前联会体阶段、联会体形成和Holiday 结构的拆分。同源重组反应严格依赖DNA分子之间的同源性，100%重组的DNA分子之间的重组常见于姐妹染色体之间的同源重组，称为Homologous Recombination，而小于100%同源性的DNA分子之间或分子之内的重组，则被称为Hemologus Recombination。后者可被负责碱基错配对的蛋白如原核细胞内的MutS 或真核生物细胞内的MSH2-3等蛋白质“编辑”。同源重组可以双向交换DNA分子，也可以单向转移DNA分子，后者又被称为基因转换（Gene Conversion)。由于同源重组严格依赖分子之间的同源性，因此，原核生物的同源重组通常发生在DNA复制过程中，而真核生物的同源重组则常见于细胞周期的S期之后。
同源重组的基本特征
同源重组是同源依赖的，不是序列依赖的；
重组时两条同源链经过断裂和重接，形成新的双链分子； 交换位点可发生在同源区任何位置上；
交换位点上，两个双链分子的各一条链进行碱基配对，产 生不同DNA双链之间的连接区或联会点；
依靠recA的重组产生一个四条链的Holliday中间体。 同源重组模型
断裂和重新连接模型(Holliday Model)：重组发生在完整双链间，涉及DNA链的打断和重新连接产生新的分子；
拷贝-选择模型：在DNA修复中重组发生 Holliday重组模型
1）两个具同源序列的DNA双螺旋分子排列在一起(a)；
2）切断：核酸酶和RecBC蛋白复合体作用下在一对姐妹染色单体产生切口，切口发生在约相隔4kb就有一个的chi（GCTGCTGG）序列(b)；
3）侵入：含有5’端切口的单链DNA被RecA蛋白包裹形成RecA-ssDNA细丝，这些相互细丝交换并寻找相对的DNA双螺旋上的相应序列
4）Holliday中间体：切口封闭形成Holliday中间体(d,e)；
5）分支迁移：两条DNA分子间的交叉点可以沿DNA移动；移动实际上是两条DNA分子间交叉的同源单链互相置换的结果(f);
6）Holliday中间体旋转变构(h & i)； Holliday中间体拆分（二次切断），可以有两种情况：
Holliday中间体二次切割发生在原断裂的两条单链上，称为非交换型重组，双链中存在异源区域(图j, k, l)；
Holliday中间体二次切割发生在另外两条单链上，称为交换型重组 1. 联会：同源双链配对；
2. 切刻：联会两分子中各发生一个单链断裂；
3. 链交换：断裂单链进行重新碱基配对交换，形成Holliday构型； 4. 分支移动：使Holliday构型交叉点移位； 5. 产生二次切刻 ；
6. 切刻封闭产生重组分子
2. 请比较原核与真核生物转录的分子基础和过程习题P71 合成前体或原料:四种核糖核苷三磷酸
合成模板:DNA链中一条,模板链,负链,无义链,非编码链;另一条链称为非模板链,正链,有义链,编码链
合成单位:转录单位,包括起始,延伸和终止 合成方向:5’→3’,无需引物
合成催化酶:DNA指导下的RNA聚合酶 ㈡.DNA指导下的RNA聚合酶 1.聚合酶通性
以适当的DNA为模板,全保留方式；底物为四种核苷三磷酸；合成方向5’→3’；无需引物 Mg2＋促进聚合反应
⒉ 大肠杆菌DNA指导下的RNA聚合酶
全酶由α2ββ’σ五种亚基组成46－48万
α2ββ’核心酶：已开始合成RNA链延长，不具有起始合成
σ 使RNA聚合酶稳定地结合到DNA的启动子上，转录的起始密切相关 全酶制剂中含ω亚基,功能未知 ⒊ 真核生物DNA指导下的RNA聚合酶
真核生物RNA聚合酶通常有8-14个亚基,并含有Zn2+离子.利用抑制剂α-鹅膏蕈碱可将其分为三大类
酵母RNA聚合酶II进行凝胶电泳时至少有10条明显的条带,最大的三个亚基相当于大肠杆菌β,β’和α亚
基,无σ因子的类似物,转录的起始需要转录因子. ㈢.启动子和转录因子
启动子:RNA聚合酶识别,结合和开始转录的一段DNA序列
转录因子:RNA聚合酶起始转录需要的辅助因子(蛋白质)称为转录因子,其作用或是识别DNA的特殊序列,或是
识别其他因子,或是识别RNA聚合酶 原核生物启动子的一般结构
σ因子能直接和启动子的-35序列以及-10序列相互作用,二者之间的间距大小直接影响σ因子的作用力,不
同启动子σ因子可能不同 真核生物启动子
真核生物启动子通常由一些短的保守序列所组成,被各种适当的转录因子识别,多种转录因子和RNA聚合酶在
起点上形成前起始复合物促进转录.
真核生物启动子三类,分别与三种RNA聚合酶的转录相关.RNA聚合酶I和RNA聚合酶III的启动子结构种类
有限,而RNA聚合酶II启动子结构多种多样. 类别I启动子
控制rRNA前体基因的转录,转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA 两个富含GC的区域:核心启动子,-45至+20,上游控制元件-180至-107
两种转录因子:UBF1,结合在GC区;SL1类似于大肠杆菌聚合酶σ因子,能使RNA聚合酶I结合在转录起点上并 开始转录 类别II启动子
涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制
该类别启动子的转录涉及到四类控制元件:基本启动子,起始子,上游元件和应答元件;这些元件的不同组合,
加上其他序列的变化,构成了数量庞大的各种启动子
基本启动子序列为中心在-25至-30左右的7bp保守区,RNA聚合酶的定位有关 起始子DNA双链在此解开并决定转录的起点位置
作用于基本启动子的因子称通用因子,起始转录必须的 RNA聚合酶II与通用因子在启动子上的装配过程
有些启动子无TATA框,通过某些识别起始子的通用因子介导其他因子结合并装配成起始复合物
TATA框和起始子均无的启动子通过结合于上游元件的因子介导并装配成起始复合物.
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类别III启动子
RNA聚合酶III转录相关,小分子RNA的转录
5S和tRNA以及胞质小RNA(scRNA)基因启动子位于起点下游,在基因内部 核内小RNA(snRNA)基因启动子在转录起点上游 ㈣.终止子和终止因子
终止子:提供转录停止信号的DNA序列
终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子(蛋白质),Nus因子
通读:终止子的作用被特异的因子所阻止,使聚合酶得以越过终止子继续转录 抗终止因子:引起抗终止子作用的蛋白质称 大肠杆菌两类终止子:
转录中终止信号位于已转录的序列中,原核生物的终止子在终止点之前均有一个回文结构,其产生的RNA可形
成由茎环构成的发夹结构,使聚合酶减慢移动或暂停RNA的合成. 不依赖ρ因子的终止子,简单终止子: 依赖ρ的终止子,RNA-DNA解螺旋酶活力
Nus因子,转录辅助因子,NusA,提高终止频率,可能机理为促使RNA聚合酶在终止位置的停顿. NusA可与RNA聚合酶的核心酶结合,形成α2ββ’NusA复合物,NusA识别终止序列,转录停顿