暨南大学分子生物学资料
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暨南大学 2005 分子生物学复习题参考解答
2005生物化学与分子生物学专业
暨南大学 2005 分子生物学复习题参考解答
1.举例解释蛋白质二级结构、超二级结构（MOTIF）、三级结构、DOMAIN和四级结构？
二级结构:一条多肽链主链原子局部的空间排列
超二级结构:由若干个相邻的二级结构元件组合在一起,彼此相互作用形成的有规则的二级结构的组合体.ＤＯＭＡＩＮ（结构域）:多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成的三级结构的局部折叠区,是相对独立的紧密球状实体.三级结构:一条肽链的所有原子的空间排列.MOTIF:就是在许多转录因子的序列中,存在的负责与DNA结合的共同基序.这些基序通常都很短,仅含一小部分蛋白质结构,还通过与转录复合体的蛋白质之间的相互作用激活转录.如锌指基序,亮氨酸拉链等都是MOTIF.四级结构:几个亚基在三级结构的基础上相互作用所形成的空间结构．
2.定义chaperone，并解释其功能？
Chaperone:即分子伴侣，为一类与其他蛋白不稳定构像相结合并使之稳定的蛋白，他们通过控制结合和释放来帮助被结合多肽在体内的折叠、组装、转运或降解等。分子伴侣在蛋白质的折叠和组装中起非常重要的作用，它是细胞内蛋白质折叠和组装的重要调节者。
分子伴侣的功能：分子伴侣是一类蛋白家族，可以在细胞内帮助蛋白折叠 • 在蛋白转运的过程中，保持蛋白质的去折叠状态 • 在受胁迫的细胞内帮助蛋白进行正确的折叠 • 阻止形成错误的折叠，抑制聚沉 • 为执行校验功能进行再折叠
• 为了防止降解使蛋白去折叠，或选择蛋白使其降解
3.分析你所认识的RNA分子二级结构？
核酸分子的二级结构，对RNA而言，是指单链RNA分子通过自身碱基的配对，折叠而成的螺旋，突环相间排列的结构。如广泛存在的tRNA的三叶草形二级结构是由于小片断互补碱基配对而形成。它包括四条根据结构或已知功能命名的手臂即受体臂，D臂，反密码臂和TψC臂。另外还有一条易变的多余臂。无法配对的碱基形成套索状结构。
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4.解释DNA聚合酶I的三种酶活性？
DNA聚合酶I 其活性主要有：①5＇→3＇聚合酶活性，即使脱氧核糖核苷酸逐个加到3＇－OH末端的核苷酸链上，使DNA链沿5＇→3＇方向延长，其聚合活性只能在已有的核苷酸链上延长DNA而不能从无到有开始DNA链的合成；②3＇→5＇核酸外切酶活性，只作用于单链DNA,此活性对DNA复制的忠实性极为重要，在极少情况下，聚合酶在3＇－OH末端加上1个与模板链上碱基不配对的碱基，此时聚合酶I即可发现并切除这个错配碱基，从而避免复制过程中的错误；③5＇→3＇核酸外切酶活性，它只作用于双链DNA的碱基配对部分，从5＇末端水解下核苷酸，此活性在切除由紫外线照射而形成的胸腺嘧啶二聚体中起重要作用，在DNA复制中冈崎片段5＇端RNA引物的切除也靠此酶。
5.解释DNA聚合酶III各亚基的功能？
DNA聚合酶III是多亚基组成的蛋白质,它在细胞中含量很少,在每个细胞中只有10～20个拷贝的全酶，Pol III全酶由α,β,γ,δ,ε,θ,τ,δ\',χ,ψ10种不同的亚基组成
核心酶由α, ε，θ组成。
α亚基具有5\'→3\'方向合成DNA的催化活性,每秒可以合成8个核苷酸。
ε亚基具有3\'→5\'外切核酸酶的校对功能,在体内其基本功能是控制复制的忠实性,ε亚基常与α亚基形成一个紧密的1:l复合物,协同发挥功能.θ亚基使核心酶相互连接
τ亚基使核心酶形成二聚体，与模板连接，具有ATP活性。
β亚基是以二聚体的形式存在的.在复制过程中β二聚体环绕着DNA,并能在DNA上自由滑动,构成一个滑动钳.滑动钳可把全酶束缚在模板DNA上,从而保证高度的进行性和聚合反应速度。
γ复合物是β滑动钳的载体,可帮助β滑动钳结合到DNA上.γ复合物含有5个不同的亚基,形成一种化学计量为γ2δ1δ\'1χ1ψ1的结构.β二聚体自己并不能组装到DNA 上 ,它是通过γ复合物与ATP协同作用催化ATP的水解而组装到DNA上的.6.生物如何控制一个世代只复制一次？
原核生物与真核生物控制自身DNA复制次数的机理是不一样的现分别以大肠杆菌和酵母为例加以阐明：
在大肠杆菌复制起点存在一些被Dam甲基化酶甲基化的位点，包括那些DnaA特异的13bp结合位点，复制起时候再复制周期后将保持甲基化状态，并处予隔离状态约10分
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钟，在这一时期他与膜相连，而复制的再次起始会被抑制直到复制起点完全甲基化时与膜连接的DnaA取代抹上的抑制剂时DNA才开始下一次的复制
细胞分裂后，真核生物细胞和含有执照因子，它是复制起时所需的，在酵母中执照因子在复制起始后被破坏，这就能阻止再次复制周期的发生，执照因子不能从细胞只运送到细胞核中，只能在有丝分裂过程中和崩裂时才能进入核内
7.阐明Rolling Circle Replication？
滚环式复制(rolling circle replication)是噬菌体中常见的DNA复制方式。滚环式复制的一个特点是以一条环状单链DNA为模板，进行新的DNA环状分子合成。噬菌体的双链DNA环状分子先在一条单链的复制起点上产生一个切口，然后以另一条单链为模板不断地合成新的单链。释放出的新合成的单链或是先复制成双链DNA，被酶切割成单位长度后，再形成环状双链DNA分子；或是释放出的新合成的单链DNA，先被酶切割成单位长度形成单链环状DNA分子后再复制成双链环状DNA分子。
质粒的滚环式复制有2个步骤：第一步是前导链的合成。质粒编码的复制蛋白（Rep）起始子与超螺旋DNA的正起点结合，并提供链特异性及位点特异性缺口。随着缺口的母链被替换，随着宿主编码的产的参入，前导链的合成不断进行着，当复制复合体到达重构的起点，同一个或另一个Rep分子在质粒DNA上引入一个新的缺口，使替换链从DNA形式解放；第二步是随后链的合成。这一过程从不同的质粒区域即单链起点起始。由于前导链和随后链的解偶联，复制是不对称的。DNA的产生是RC质粒的标志。宿主谱广可能是RC质粒的特征。
8.阐述端粒的结构和端粒酶功能？
端粒的结构：
端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构，是由端粒DNA和与端粒DNA特异结合的端粒结合蛋白组成的核糖核酸的蛋白质复合物，在真核生物包括原虫、真菌、纤毛虫、植物和哺乳动物中都存在．端粒DNA 由非编码的重复序列组成，不同物种的DNA 重复序列的重复数不同，如人与其他脊椎动物约为2 000 个，拟南芥是53 个拷贝．不同的真核细胞端粒存在类似的DNA 序列与结构，且高度保守。其共同的特征是富含G，而且富含G的链(5′→3′)比富含C的链(3′→5′)突出12~16个核苷酸。
尽管端粒DNA 是染色体末端的一个结构，但在染色体的中间也发现了同样的重复序列．与端粒DNA 相邻的是一“端粒下区”(subtelomericregion)，它由一些退化的端粒DNA 片断独特的重复片断组成。
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端粒除简单的核苷酸重复外，还包含有特殊的非核小体蛋白端粒结合蛋白．端粒结合蛋白依据结合特性分为两大类
(1) 双链TBPs (double-strand TBPs)：这是一类可特异地与双链端粒重复序列结合的蛋白质，它在端粒长度的维持中具有重要作用，而且对端粒具有保护和调节功能。
(2) 单链TBPs(single-strand TBPs)：可结合于3′单链突出的末端，对于染色体末端的“戴帽”，以及端粒酶活性的调节具重要作用。
端粒酶的功能：
端粒酶的主要作用是维持端粒的长度。端粒酶不但可以维持已经存在的端粒DNA，同时端粒酶反转录酶能够识别断裂染色体的末端，重新将端粒重复序列加到染色体的断裂末端或非端粒DNA上。端粒酶能利用端粒3′端单链为引物，自身的RNA 为模板合成端粒重复序列添加到染色体末端，从而延长端粒的长度。人的生殖细胞、造血干细胞及T，B 淋巴细胞中端粒酶有不同程度的表达，而在正常的体细胞中，端粒酶处于失活状态，因此体细胞随细胞分裂次数的增加端粒逐渐缩短。端粒的长度与有丝分裂次数相关，所以端粒又有细胞的“有丝分裂钟”之称。
9.描述The Nucleotide Excision Repair pathway。
当DNA链上相应位臵的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键，则需要以核苷酸切除修复(nucleotide-excision repair)方式进行修复。
1）．切除损伤部位。一种专门的核酸切割酶识别并在已损伤的核苷酸5’和3’位分别切开磷酸糖苷键，产生一个由12～13个核苷酸（原核生物）或27～29个核苷酸（人类或其他高等真核生物）的小片段。
2）．DNA解链酶把切除的小片段核苷酸移去。
3）．DNA聚合酶I（原核）或DNA聚合酶E以完整的互补链为模板，按5’—3’方向DNA链，填补已切除的空隙。
4）．DNA连接酶封口，修复完成。
10.解释recA, recB, recC ，recD ，RuvA，RuvB，RuvC genes 所编码蛋白和Chi sites 在重组中的作用。
RceA蛋白具有链交换，ATP酶及蛋白酶活性。它能结合到DNA上，促使DNA分子间的链交换，我们将RecA催化单、双链DNA的反应分为三个阶段： 1RecA结合到单链DNA上。
2单链DNA与其互补物在双链上快速配对反应，产生异性双链连接
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3单链从双链中转移，取代了双链中的一条链。
RecBCD是由recB，recC，recD三个基因编码的三个亚单位组成的酶，具有：核酸外切酶V活性；解旋酶；核酸内切酶；ATP酶；DNA外切酶活性。它能结合到双链的上并使双链解旋并分开，当遇到Chi位点时，RecBCD就切开一条单链，并失去RecD亚单位，RecBC继续解开双链。这样就得到了链交换和重组的位点。 Chi是一个被recBCD基因编码的酶的作用目标。
RuvA辨认Holliday连合处的结构，RuvB是一个解旋酶，并以六聚体形式结合于双链DNA上，解开双链螺旋。
ruvC，编码了一个末端核酸酶，它能确精地辨认出Holliday结合处，结合到Holliday中间产物上，将这样的结合处分开。
11.原核生物启动子所组成的保守序列和终止子特异序列是什么？
原核生物中绝大部分的启动子都存在位于-10bp处的TATAAT区和-35bp处的TTGACA区。这两个区是相当保守的序列，是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与因子相互识别而具有很高的亲和力。在-35区和-10区之间的距离17±1bp。保持启动子这二段的序列以及它们之间的距离是很重要的，否则会改变它所控制的基因的表达水平。UP 元件，位于启动子上游-57 和 -47 富含A/T 。(5\'-AAAATTATTTT-3\').不依赖于rho因子的终止子：终止位点上游一般都存在一个富含GC碱基的二重对称区，由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构。在终止位点前面有一段由6-8个A组成的序列，所以转录产物的3`端为寡聚U，这种结构特征的存在决定了转录的终止。
依赖于rho因子的终止子：依赖rho因子的转录终止区DNA序列缺乏共性。Rho因子是一个相对分子量为2.0×105的六聚体蛋白，是一种NTP酶，通过催化NTP的水解促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。RNA合成起始以后，rho因子即吸附在新生的RNA链上，靠ATP水解产生的能量，沿5`→3`方向朝RNA聚合酶移动，到达RNA的3`-OH端后取代了暂停在终止位点上的RNA聚合酶，使之从模板DNA上释放mRNA ，完成转录过程
12.RNA聚合酶I识别的启动子包含有哪两个部分？分别有什么蛋白因子识别？
RNA聚合酶Ⅰ只转录编码核糖体RNA的基因，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA RNA 聚合酶I 的转录单位有两段起始调控序列，核心启动子(Core promoter)和与之
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相距70bp 处的上游启动元件upstream promoter element(UPE) （旧称上游控制元件(Upstream control element，UCE)）
核心启动子(Core promoter)位于起始位点周围，从-45 延伸到+20，它本身就足以起始转录。但是，其效率可被位于-180 到-107 的上游启动元件（UPE)显著提高。与一般启动子相比，这两个区域都有不寻常的组成，富含G·C碱基对，而且它们约有85%是一致的。
RNA 聚合酶Ⅰ需要UBF1和SL1两个辅助因子。UBF1 是一个单链多肽，它先后与UPE和核心启动子上富含G·C 区结合。SL1 因子是一个四聚体蛋白，其作用类似于细菌，本身对于启动子没有特异性，但一旦UBF1 结合，SL1 就可以协同UPE结合到此覆盖的DNA 延伸区域，可能其主要功能是使RNA 聚合酶正确的定位在起始位点。
发生在两个部位的结合因子之间相互作用的详细情况尚不清楚。 两个因子都结合后， RNA 聚合酶Ⅰ就与核心启动子结合起始转录。
简单答案：（RNA聚合酶I识别的启动子包含-40~+50的近启动子和-165~-40的远启动子两部分。近启动子功能决定了转录起始的精确位臵，远启动子的功能是影响转录的频率。近启动子有辅助因子UBFl识别，远启动子有SL1识别。）
13.RNA聚合酶III识别的启动子有哪几类？其定位因子是什么？
RNA聚合酶Ⅲ的启动子分成两大类,由不同的因子采用不同方式识别。
5SrRNA和tRNA基因的启动子是内部（internal）启动子，它们位于起点下游（Downstream）。
snRNA（核小RNA）基因的启动子与其它启动子相似，位于起始位点上游（Upstream）。在这两种情况中，启动子的功能元件都是由可被转录因子识别的序列组成，但它反过来指导RNA聚合酶结合。
5SrRN转录产物的启动子位于基因+55和+80之间。
RNA聚合酶Ⅲ有三种类型启动子包括两种类型的内部启动子，每个都含有两个分开的结构，其中两个短序列元件被一个多变的序列分开。类型Ⅰ（5SrRN）同boxA 序列和一个隔开的boxC组成，类型Ⅱ（tRNA）由boxA和一个隔开的boxB序列组成。类型Ⅱ启动子上的A盒和B盒之间的距离可以变化很大，但两盒不能过近，太近会失去其功能。
RNA聚合酶Ⅲ的第Ⅲ类启动子有三个上游元件。负责转录snRNA的基因，其元件主要包括：Oct-PSE-TATA(PSE：近端序列元件，提高转录效率)
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有关的转录因子包括TFⅢA、TFⅢB、TFⅢC, 在Ⅰ类启动子的转录起始过程中，首先TFⅢA结合于内部部启动子的boxA，然后TFⅢC结合于boxC然后招募真正的起始因子TFⅢB，TFⅢB最后招募RNA聚合酶Ⅲ。
在Ⅱ类启动子的转录起始过程中，首先TFⅢC结合于平boxA和boxB，然后招募真正的起始因子TFⅢB，后者招募RNA聚合酶Ⅲ。
（TFⅢB含TBP是真正的转录因子，A、C可被高盐除掉，是装配因子）
14.RNA聚合酶II识别的启动子含有多种顺式作用因子，请举4例。
eg1: TATA box通常位于起始位点上游约25bp处，它组成唯一的上游启动子元件，此元件距起始位点有相对固定的位臵。它可以在所有真核生物中找到。TATA盒倾向于被富含G*C对的序列环绕，可能是TATA盒起作用的一个因子。具有选择定位转录点的功能，作为定位因子起作用的
eg2: GC box通常在起始位点上游40-70处，但在每一个启动子中，GC盒前后的情况是不一样的。功能是加强转录，两个方向都有效。
eg3: CAAT box决定了转录的效率，两个方向都有效。 eg4: 八聚体（8bp元件）能增强真核生物启动子的转录功能。
15.列出能在真核生物细胞中表达载体的构件名称，并作出解释？
真核表达系统中根据受体细胞的不同，其所应用的载体和表达策略各有不同，据此可将真核生物表达系统分为三类：1酵母表达系统，2哺乳动物表达系统，3昆虫表达系统，这三类的组成元件分述如下。
1.酵母表达系统的组成元件包括
1〉 遗传标记：利于重组子的筛选、鉴定 2〉 调控序列
a.ARS：酵母自主复制序列，相当于复制起点，可启动基因在酵母中的复制 b.2μ质粒，酵母细胞中存在削夺不同类型的内源性质粒，其中一种称为2μ质粒，它以高拷贝数存在于细胞核外，为小球状DNA，长约2μm，可以独立复制转录
c.酵母启动子：在小母表达载体中必需含有酵母启动子，以启动外源基因在酵母中的表达
d.酵母着丝粒区段：增加转化的的稳定性 2.哺乳动物细胞表达载体的主要组成元件 1〉启动子
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2〉增强子， 3〉筛选标记，
4〉终止信号和多聚腺苷酸化信号：维系转录后能有效切割和多聚腺苷酸化，在真核表达载体中须含有转录终止信号和多聚腺苷酸化信号，
5〉剪切信号，并非所有的cDNA都需要剪切信号但一般来说内含子不会降低而是提高表达的效率，
6〉复制元件：可提高外源基因的表达水平，
7〉为了能方便化的大量重组DNA，哺乳动物表达载体通常含有一段原核系列。- 3.昆虫杆状病毒载体——转移载体的基本元件
1〉原核系列：包括复制起始点、抗性基因及多克隆位点。 2〉杆状病毒启动子：常用的有P10启动子
3〉杆状病毒复制非必需区：多采用多角体蛋白侧翼序列，提供转移载体与杆状病毒细胞内同源重组的位点
昆虫细胞加尾信号
16.请阐述ALTERNATIVE SPLICING的生理学意义。
选择性剪接（ALTERNATIVE SPLICING）是指同一基因转录形成的初级RNA经过不同的剪切和连接方式形成不同的RNA的过程。真核生物含有限数目的基因，但是当严格需要时，真核生物通过一系列精确的工具来加工 mRNA,产生不同的转录类型。选择性剪接属于复杂性剪接，也就是说，一个基因的初始转录物能够加工产生出不同的 mRNA,从而产生不止一种蛋白质。一个选择性剪接的例子就是SV40,当它感染细胞时，引导2种蛋白质的合成：大T抗原和小T抗原。这两种蛋白质表达自同一种前体mRNA，通过2个5\'剪切位点及一个共同的3\'剪切位点的不同加工过程，表达出2种不同的抗原。一般地，真核生物一个基因的外显子和内含子的数目及所在位臵是固定的。但也可能出现外显子和内含子数目及所在位臵不固定的情况，选择性剪接的直接后果是一个基因产生多个不同功能的蛋白质。mRNA 选择性剪接涉及生命现象的很多方面，如细胞分化，个体发育，免疫机理，某些遗传病的发生等等。选择性剪接在器官发育中具有重要意义，同样的基因产生不同的蛋白质，使得不同的组织，不同的器官各自分工，形成真核生物复杂的生命体。同时可以节省大量的遗传信息。选择性剪接使真核生物在蛋白质组水平上表现出极高的复杂性，这就是人类的基因数目只有3 万多个，却有比其他生物高得多的进化程度的一个重要原因。
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17.请阐述RIBOZYME的应用？
（由于
17、18题目相对开放灵活，没有大篇幅详细解答。请各位同学结合自己研究方向对感兴趣的某一方面进行详细阐述，这里只起抛砖引玉作用。）
核酶(ribozyme)是一类具有催化活性的RNA 分子,可通过碱基配对特异地与相应的RNA 底物结合,并在特定的位点切割底物RNA 分子。自美国科学家Cech 和Altman 等发现核酶至今的20多年来,人们利用核酶可以特异性地切割靶RNA序列的特点,通过设计合适的核酶阻断特定基因的表达,已相继对获得性免疫缺陷综合征、肿瘤、生殖系统疾病、病毒性肝炎、白血病、移植排斥反应等进行了广泛深入的研究。核酶的种类很多，从结构上看主要有发夹状核酶(hairpin ribozyme)和锤头状核酶(hammerhead ribozyme)。
从目前来看，核酶的应用主要在基因治疗上。即将核酶基因导入细胞内，使其在细胞内表达出相应的核酶，从而对mRNA进行切割，在翻译水平阻止某些基因的异常表达，达到治疗疾病的目的。
核酶的应用举例：
1．核酶在肿瘤治疗中的应用 主要集中在以下几个方面
①核酶与癌基因：核酶独特的切割目的基因的方式有可能阻断癌基因的表达, 从而逆转肿瘤细胞恶性增殖, 并诱导其分化和凋亡。
②核酶与多药耐药性：多药耐药性(Multidrug resistance, MDR) 是肿瘤化疗失败的主要原因。设计核酶抑制耐药相关基因的表达，使耐药的肿瘤细胞重新获得对化疗药物的敏感性。
③核酶和端粒酶：在高等生物细胞中, 除了精原细胞和少数造血细胞存在端粒酶活性外, 其余体细胞的端粒酶均处于失活状态。而当细胞恶变时, 端粒酶则被激活, 使端粒酶长度不随细胞分裂而丢失, 从而使细胞逃避老化死亡, 保持无限复制与增殖。现在, 人们已经开始应用核酶技术通过抑制端粒酶活性, 从而抑制肿瘤细胞的增殖。
2．核酶在抗病毒中的应用
①抗艾滋病病毒HIV：HIV的长末端重复序列(LTR)参与病毒蛋白生成的调节，起着类似“开关”的作用。HIV感染人体后，病毒的RNA在逆转录酶作用下合成DNA，然后整合到细胞染色体上，可长期潜伏。只有某些特定的激活因子作用于已整合人细胞基因的 HIV 前病毒LTR时，才能启动表达，或使表达从低水平转入高水平。利用特异性核酶在细胞内抑制HIV-1的LTR mRNA表达，能明显降低细胞HIV-1病毒蛋白的表达水平，从而
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达到抑制病毒复制的作用。
②抗乙肝病毒HBV：核酶能特异地切割HBV前基因组RNA , 使其丧失模板 活性, 如针对HBcAg mRNA 设计的核酶, 可有限的剪切HBV mRNA; 针对HBV 前C/C区基因设计的锤头状核酶, 经体外转录后可定点切割靶RNA等。从而起到抗病毒的作用。
尽管核酶已经开始应用于人体内治疗,但尚有许多问题有待解决。例如:如何获得高效、无毒的特异性核酶,如何选择靶序列中最佳切割位点,如何提高核酶进入靶细胞的效率并稳定发挥作用等。
18.请阐述RNA分子功能的研究进展？
RNA是由4种核糖核苷酸组成的多核苷酸分子，在细胞内的RNA按结构与功能可分为若干类，最基础的是mRNA、rRNA、tRNA。此外还有一些小RNA分子。
RNA是生物体内最重要的物质基础之一，它与DNA和蛋白质一起构成生命的框架。但长久以来，RNA分子一直被认为是小角色。它从DNA那儿获得自己的顺序，然后将遗传信息转化成蛋白质。然而，一系列发现表明，RNA事实上操纵着许多细胞功能。它可透过互补序列的结合反作用于DNA，从而关闭或调节基因的表达。甚至某些小分子RNA可以透过指导基因的开关来调控细胞的发育时钟。
近年来对RNA分子功能的研究主要集中在以下几个方面 1．小干涉RNA(small interfering RNA, siRNA) 双股RNA(dsRNA)对基因表达的阻断作用被称为RNA干扰(RNA interference，RNAi)。双股RNA(dsRNA)经酶切后会形成很多小片段，如siRNA。siRNA一旦与信使RNA(mRNA)中的同源序列互补合，会导致mRNA失去功能，即不能转译产生蛋白质，也就是使基因“沉默化”了。
2．小RNA (microRNA, miRNA) 最近几年来，科学家在线虫(C.elegans)中相继发现了能时序性调控发育的基因lin-4和let-7，将这类基因编码的能时序调控发育进程，长度约为22个核苷酸的小分子RNA称为small temporal RNA(stRNA)。后来，科学家又相继在线虫、果蝇、鼠、人等生物中发现了许多类似的基因，把它统称作miRNA(microRNA)。miRNA的主要功能是调节内源基因的表达，参与细胞周期的调控及个体发育过程，同时它与在siRNA具有很大的相关性，可能对基因功能研究、人类疾病防治及生物进化探索有重要的意义。
此外，2004年Tomoko Kuwabara和他的同事们发现一种小dsRNA能够作用于神经
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基因的表达，并且能在转录水平上直接诱导神经干细胞向神经细胞分化.这种RNA在基因转录水平上直接参与调控，它被命名为smRNA。
19.请阐述Aminoacyl tRNA synthetases 在蛋白质翻译中的作用。
在蛋白质翻译中，每种tRNA分子在它到达核糖体之前都需与相应的氨基酸结合，这种结合是在一系列被称为氨酰-tRNA合成酶作用下完成的。大多数细胞可产生二十种不同的氨酰-tRNA合成酶，每一种酶既识别tRNA，又能识别氨基酸，对两者都具有高度专一性。它们各不相同，各负其责，使一种氨基酸与其相应的一套tRNA分子结合。这些酶可以将正确的氨基酸装载到相应的tRNA分子上，于是，tRNA就可以执行它从DNA的脱氧核糖核苷酸序列信息到蛋白质的氨基酸序列信息的翻译功能，保证了蛋白质翻译的真实性。
20.阐述IF
1、IF2、IF
3、EF-Tu、EF-Ts、EF-G、RF
1、RF
2、RF
3、RRF的功能。
起始因子
IF-1：无特异功能，仅具有加强IF2和IF3的活性作用，尤其在70S起始复合物生成后促进IF-2的释放。
IF-2：对于30S起始符合物与50S亚基的连接是必需的。
IF-3：形成三元复合物；使70S核糖体颗粒解离为30S和50S亚基。 延长因子
EF-Tu：与氨基酰-tRNA及GTP结合形成三元复合体。
EF-Ts：结合EF-Tu，臵换出GDP，再被GTP取代，使失活的EF-Tu·GDP变成有活性的EF-Tu·GTP。
EF-G：介导GTP水解，为核糖体的移动提供必需的能量。
终止因子：终止因子用以识别这些密码子，并在A位点上与终止密码子相结合，从而阻止肽链的继续延伸。
RF1：识别UAG和UAA RF2：识别UGA和UAA RF3：具体作用还不肯定，可能与核糖体的解体有关。
21.原核生物如何Rescuing synthesis on “broken\" mRNA from ribosome。
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细菌mRNA寿命较短而且通常很快就被降解，所以其3’端很容易丢失。3’端丢失，一般此序列就没有终止子了，这段系列就遭到严重的破坏。没有终止子的mRNA，缺少了促使核糖体从其上面脱落的标志。如果核糖体结合了这样一个mRNA，那么它将在到达有缺陷的地方后就停止，并且无法有效的脱落。这对细胞是有害的。
E.coli有一种由rA基因编码小分子RNA，其前体形式有457个核苷酸，成熟形式有363个核苷酸。这种RNA又称为tmRNA 或 10SaRNA，它同时具有tRNA, mRNA两者的性质。它在蛋白质合成过程中用来拯救被困在失去终止序列的缺陷RNA上的核糖体。tmRNA有若干重要的特性：
1 它的二级别结构和三级结构类似于tRNA. 2 它受丙氨酸的调控。
3 它能做为mRNA使用，用来知道合成一段10个氨基酸的寡肽ANDENYALAA。E.coli中的SsrB蛋白有一个丙氨酸末端，能够结合tmRNA。后者将tmRNA带到受困的核糖体的A位点。随即肽基转移酶把新生肽，也即是原先无法继续合成的肽链的C端连接到SsrB蛋白的丙氨酸末端上。此时tmRNA也取代了原先的缺陷RNA，以自身为模板行使其mRNA功能，再合成10个氨基酸加到新生肽上。
最后加上的两个氨基酸均为丙氨酸，它们是作为水解酶ClpAP和 ClpXP识别标志而加上去了的。这样，因为核糖体受困而合成不完全的肽链能够即使的被水解。从而消除由于synthesis on “broken\" mRNA from ribosome带来的潜在危害。
22.真核生物翻译scanning模型
Scanning模型是阐述核糖体在带有5′帽子结构的真核生物mRNA上翻译的起始作用。
该模型认为40s亚基首先识别5′端帽子，然后沿mRNA移动进行扫描。从5′端的扫描是一个线性过程。当40s亚基扫描先导序列时，可能遇到发夹二级结构，其稳定性应小于-30kcal，因为更稳定的发夹结构会阻止亚基的移动。
当40s亚基遇到AUG起始密码子时即停止移动。通常（不是所有情况下），第一个AUG三联体密码子为起始密码子，AUG本身并不能阻止亚基移动，并且只有在合适的位臵上它才会被高效地识别。该位臵含有序列GCCAGCCAUGG，在AUG前三个碱基位臵上的嘌呤（A或G）和随后的G非常重要，它们以10倍的关系影响翻译效率，而其余的碱基对翻译效率影响较低。当前导序列很长时，第一个亚基还未离开起始位点，5′端又会被新的亚基识别，从而在前导序列和起始位点之间形成一串亚基。
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当40s亚基定位于AUG上，即停止扫描，60s亚基加入，形成完整的80s起复合物。
23.解释大肠杆菌乳糖操纵子的正负调控机制。
大肠杆菌乳糖操纵子包括三个结构基因：Z，Y和A，以及启动子，控制子和阻遏子等。转录时，RNA聚合酶首先与启动区结合，通过操纵区向右转录。转录从启动区开始，按Z-》Y-》A方向进行，每次转录出来的一条mRNA上都带有这三个基因。转录的调空是在启动区和操纵区进行的。
正调空机制：
cAMP-CAP复合物与 DNA结合改变了这一区段 DNA次级结构，促进了RNA聚合酶结合区的解链。这可能是cAMP-CAP通过与RNA聚合酶结合，再与DNA结合，因而促进了RNA聚合酶与启动子的结合，从而增强了转录。cAMP-CAP复合物的形成取决于细胞内cAMP的浓度，当以葡萄糖为能源时，由于其抑制腺苷酸环化酶的活性，ATP不能转化为cAMP，细胞内cAMP浓度降低，形不成CAP-cAMP复合物，因而乳糖结构基因不被转录。
负调空机制：
具有活性的阻遏物只要结合在操纵基因上，就可以阻扰RNA聚合酶的转录活动，这是由于P和O位点有一定的重叠序列，O被阻遏物占据后，RNA聚合酶便不能结合到P位点上。阻遏物有无活性又受乳糖这种小分子诱导物的影响。阻遏物与乳糖结合后，由于发生构象变化而失活，不再能同操纵基因结合，于是RNA聚合酶便能结合于启动子，起动基因的表达，使乳糖利用的结构基因转录出相应的mRNA，进而再翻译出蛋白质。在酶诱导合成的这个调节系统中，阻遏蛋白是主要的作用因子，而诱导物可以影响阻遏蛋白的活性，只有阻遏物被诱导失活，结构基因才得以表达。
24.解释大肠杆菌半乳糖操纵子的两启动子调控机制。
大肠杆菌半乳糖操纵子(galactose operon)包括3个结构基因galE galT galk 分别编码3种酶。这3个酶的作用是使半乳糖变成葡萄糖-1-磷酸。GalR与galE、T、K及操纵区O等离得很远，而galR产物对galO的作用与lacI-lacO的作用相同。
分析gal操纵子P-O区的DNA序列发现，该操纵子存在两个相距仅5bp的启动子，可以分别起始mRNA的合成。每个启动子拥有各自的RNA聚合酶结合位点S1和S2。
从S1起始的转录只有在培养基中无葡萄糖时，才能顺利进行，RNA聚合酶与S1的结合需要半乳糖、CAP和较高浓度的cAMP。从S2起始的转录则完全依赖于葡萄糖，高水平的cAMP-CAP能抑制由这个启动子起始的转录。当有cAMP-CAP时，转录从S1开始，
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当无cAMP-CAP时，转录从S2开始。
为什么gal操纵子需要两个转录起始位点？
半乳糖不仅可以作为唯一碳源供细胞生长，而且与之相关的物质--尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大肠杆菌细胞壁合成的前体。在没有外源半乳糖的情况下，UDP-gal是通过半乳糖差向异构酶的作用由UDP-葡萄糖合成的，该酶是galE基因的产物。生长过程中的所有时间里细胞必须能够合成差向异构酶。现在设想只有S1一个启动子，那么由于这个启动子的活性依赖于cAMP-CRP，当培养基中有葡萄糖存在时就有能合成异构酶。假如唯一的启动子是S2，那么，即使在葡萄糖存在的情况下，半乳糖也将使操纵子处于充分诱导状态，这无疑是一种浪费。无论从必要性或经济性考虑，都需要一个不依赖于cAMP-CAP的启动子（S1）对高水平合成进行调节。
25.解释大肠杆菌阿拉伯糖操纵子的C蛋白正负调控机制。
在大肠杆菌中阿拉伯糖的降解需要3个基因：araB、araA和araD，分别编码3个酶。与araBAD相邻的是一个复合的启动子区域和一个调节基因araC，这个AraC蛋白同时显示正、负调节因子的功能。AraBAD和araC基因的转录是分别在两条链上以相反的方向进行的。araBAD基因簇从启动子PBAD开始向左进行转录，而araC基因则是从Pc向右转录
AraC蛋白作为PBAD活性正、负调节因子的双重功能是通过该蛋白的两种异构体来实现的。Pr是起阻遏作用的形式，可以与现在尚未鉴定的类操纵区位点相结合，而Pi是起诱导作用的形式，它通过与PBAD启动子结合进行调节。在没有阿拉伯糖时，Pr形式占优势；一旦有阿拉伯糖存在，它就能够与AraC蛋白结合，使平衡趋向于Pi形式。这样，阿拉伯糖的诱导作用就可以解释为阿拉伯糖与Pr的结合，使Pr离开它的结合位点，然后，产生大量的Pi，并与启动子结合。
26．解释大肠杆菌衰减子（ Attenuator）调控机制。
在阻遏型操纵子中第一个结构基因之前常有一段能减弱转录的序列,称为衰减子.当操纵子被阻遏,RNA合成别终止,起终止转录信号做用的那一段核苷酸称为衰减子.在色氨酸操纵子结构基因中的一个区域,此区域以形成不同二级结构的方式,利用原核生物转录与翻译的偶联对转录进行调节.在衰减子调控方式中,起信号作用的是有特殊负载的氨基酰-tRNA的浓度.在MRNA水平上,该序列有4个调节区,分别是1,2,3,4区,其中1-2,2-3,3-4可自行配对形成RNA特有的发夹结构,但只有3-4配对才能形成茎部富含G-C,3’端有7个连续U的典型内在终止子结构.此外,该序列还编码含有14个氨基酸残基的前导肽.前导肽编码区3’端与1区部分重叠.在Trp操纵子中,该重叠序列含有两个连续的
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Trp密码子,其他氨基酸操纵子相应地也有类似特点.
以大肠杆菌色氨酸操纵子为例说明衰减子调控机制.细菌的转录和翻译几乎同步进行,RNA聚合酶在转录前导序列时,核糖体和相应的tRNA紧随其后翻译前导肽.当介质中Trp浓度很低时,tRNA-trp相应短缺,核糖体移至重叠区两个Trp密码子时因缺少相应tRNA-trp而停滞不前,使1区不能和2区配对,所以2区和3区配对,结果不能形成3-4区配对的终止子结构,因此RNA聚合酶能继续转录下去,操纵子得以表达.当介质中Trp浓度高时,核糖体与足量的tRNA-trp紧随聚合酶后迅速合成前导肽,并在位于1区和2区之间的终止密码子处停止,不影响1区和2区的配对,所以3区可以和4区配对,形成终止子结构,使RNA聚合酶在此终止,从而阻止操纵子酶基因的转录和翻译.
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