分子生物學(xué)部分課題

1、一、試述DNA損傷切除修復(fù)的概念、過(guò)程及特點(diǎn)。答：概念：多步驟多酶參與的過(guò)程。 過(guò)程：在DNA內(nèi)切酶、外切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等多種酶的共同作用下，先將DNA受損部位切除，然后以另一條鏈為模板，合成一段正確配對(duì)的堿基序列來(lái)修補(bǔ)缺口。 特點(diǎn)：DNA損傷最普遍的修復(fù)形式，尤其是哺乳類(lèi)動(dòng)物；二、試述DNA損傷重組修復(fù)的概念、過(guò)程及特點(diǎn)。答：概念：當(dāng)DNA損傷較大、較嚴(yán)重，無(wú)法及時(shí)修復(fù)或缺乏切除修復(fù)酶系統(tǒng)，可跳躍損傷部位復(fù)制，子鏈形成缺口，復(fù)制結(jié)束后，在重組基因rec編碼的酶（Rec蛋白）、DNA聚合酶、DNA連接酶等的作用下，將無(wú)損母鏈的DNA片段移到子鏈缺口，進(jìn)行重組修復(fù)。發(fā)生在復(fù)制后，

2、故又稱(chēng)“復(fù)制后修復(fù)” 過(guò)程：(1)復(fù)制：損傷母鏈復(fù)制時(shí)，越過(guò)損傷部位，子鏈對(duì)應(yīng)位點(diǎn)留下缺口；無(wú)損母鏈復(fù)制成完整雙鏈。 (2)重組：有缺子鏈與無(wú)損母鏈重組，缺口轉(zhuǎn)移到無(wú)損母鏈，使損傷母鏈的子鏈完整，損傷母鏈仍然保留。 (3)再合成：轉(zhuǎn)移后的母鏈缺口以新的互補(bǔ)鏈為模板聚合補(bǔ)齊特點(diǎn)：（1）模板上的傷疤始終留著。只能隨著重組修復(fù)次數(shù)，傷疤占的比例。 （2）修復(fù)發(fā)生在復(fù)制后。 （3）修復(fù)的對(duì)象是子代DNA。三、基因突變概念，形式，意義答：DNA損傷又稱(chēng)基因突變（genemutation）：由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、插入和缺失等,從而引起基因結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對(duì)組成或排列順序的改變。突變形式：替換、缺

3、失、插入、重排。意義：是生物變異的根本來(lái)源，為生物進(jìn)化提供原料。1、DNA損傷：又稱(chēng)基因突變（genemutation）：由于DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、插入和缺失等,從而引起基因結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對(duì)組成或排列順序的改變。2、基因突變：同DNA損傷3、切除修復(fù)：多步驟多酶參與的過(guò)程，在DNA內(nèi)切酶、外切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等多種酶的共同作用下，先將DNA受損部位切除，然后以另一條鏈為模板，合成一段正確配對(duì)的堿基序列來(lái)修補(bǔ)缺口4、重組修復(fù)：當(dāng)DNA損傷較大、較嚴(yán)重，無(wú)法及時(shí)修復(fù)或缺乏切除修復(fù)酶系統(tǒng)，可跳躍損傷部位復(fù)制，子鏈形成缺口，復(fù)制結(jié)束后，在重組基因rec編碼的酶（Rec蛋白）、DN

4、A聚合酶、DNA連接酶等的作用下，將無(wú)損母鏈的DNA片段移到子鏈缺口，進(jìn)行重組修復(fù)。發(fā)生在復(fù)制后，故又稱(chēng)“復(fù)制后修復(fù)”SOS修復(fù)：DNA嚴(yán)重?fù)p傷難以修復(fù)或DNA復(fù)制系統(tǒng)受抑制的緊急情況下，為了保證DNA的完整性，應(yīng)急產(chǎn)生校對(duì)功能的修復(fù)酶，采用填補(bǔ)任意堿基的方式修復(fù)。1凋亡apoptosis：多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)性死亡過(guò)程。又叫程序性細(xì)胞死亡，是一種自然的生理過(guò)程。2凋亡小體apoptoticbody：胞膜皺縮內(nèi)陷、反折，包圍凝集斷裂的染色質(zhì)、胞質(zhì)、細(xì)胞器等形成芽狀突起并分離，形成一些有膜包被，內(nèi)涵物不外溢的小塊，稱(chēng)凋亡小體3程序性細(xì)胞死亡(PCD)，

5、Caspase：多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)性死亡過(guò)程。多細(xì)胞生物體個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，預(yù)定的并受到嚴(yán)格程序控制的細(xì)胞死亡。二、試述凋亡的形態(tài)學(xué)和生化特征。答：形態(tài)學(xué)特征：1.細(xì)胞皺縮;2.染色質(zhì)邊集核膜下，呈塊狀、新月形，3.細(xì)胞質(zhì)濃縮;4.凋亡小體形成；5.凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細(xì)胞器。凋亡的生化特征：1、染色質(zhì)DNA片段化2、內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活3、半胱天冬酶激活-凋亡蛋白酶激活4、鈣離子濃度5、線(xiàn)粒體改變?nèi)?、試述凋亡和壞死的區(qū)別。三、凋亡/壞死 細(xì)胞形態(tài)皺縮腫脹細(xì)胞膜始終完整破裂細(xì)胞器形態(tài)改變輕腫脹、破裂細(xì)胞核染色質(zhì)凝集、斷裂固縮、核膜破裂凋亡小體有無(wú)D

6、NA斷裂有規(guī)律、梯形條帶隨即降解分子機(jī)制多基因參與、有序控制無(wú)基因調(diào)控炎性反應(yīng)無(wú)有 四、試述凋亡的死亡受體通路答：死亡配體（細(xì)胞外）-死亡受體（細(xì)胞膜）-相關(guān)蛋白（中介蛋白，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)）-激活Caspase8激活Caspase3-細(xì)胞凋亡五、試述凋亡的線(xiàn)粒體通路答：凋亡誘導(dǎo)因子AIF釋放，激活DNase,促進(jìn)Cyt.c釋放凋亡復(fù)合體形成（Cyt.c+Apaf-1+dATP+caspase9），激活caspase，凋亡蛋白酶活化因子(apoptoticprotease-activatingfactor，Apaf-1)釋放Smac/Diablo，阻斷凋亡抑制蛋白（IAPs）作用，IAPs抑制casp

7、ase3、7、9，Smac功能就是拮抗lAP與活化caspase9的結(jié)合。1、cyclinbox：各類(lèi)周期蛋白均含有一段約100個(gè)氨基酸的保守序列，稱(chēng)為周期蛋白盒(cyclinbox)，介導(dǎo)周期蛋白與CDK(cyclindependentkinase)結(jié)合。2、R點(diǎn)：即G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)：在酵母中稱(chēng)start點(diǎn)，在哺乳動(dòng)物中稱(chēng)R點(diǎn)(restrictionpoint)，控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的G1進(jìn)入DNA合成期，1.簡(jiǎn)述細(xì)胞周期各時(shí)相cyclin的種類(lèi)及作用。答：G1/S期：cyclinE與CDK2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞通過(guò)G1/S限制點(diǎn)而進(jìn)入S期。向細(xì)胞內(nèi)注射CyclinE的抗體能使細(xì)胞停滯于G1期，說(shuō)明細(xì)

8、胞進(jìn)入S期需要CyclinE的參與。S期：將CyclinA的抗體注射到細(xì)胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)能抑制細(xì)胞的DNA合成，推測(cè)CyclinA是DNA復(fù)制所必需的。G2/M期：cyclinA、cyclinB與CDK1結(jié)合，CDK1使底物蛋白磷酸化,如將組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體等下游細(xì)胞周期事件。M期：在分裂中期當(dāng)MPF活性達(dá)到最高時(shí)，通過(guò)一種未知的途徑，激活后期促進(jìn)因子APC(anaphasepromotingcomplex)，負(fù)責(zé)將泛素連接在cyclinB上，導(dǎo)致cyclinB被蛋白酶體（proteasome）降解，完成一個(gè)細(xì)胞周期。2.簡(jiǎn)述細(xì)胞周期的主要檢驗(yàn)點(diǎn)（checkp

9、oint）及功能。答：G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)：在酵母中稱(chēng)start點(diǎn)，在哺乳動(dòng)物中稱(chēng)R點(diǎn)(restrictionpoint)，控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的G1進(jìn)入DNA合成期，相關(guān)的事件包括：DNA是否損傷？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？細(xì)胞體積是否足夠大？S期檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA復(fù)制是否完成？G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)：是決定細(xì)胞一分為二的控制點(diǎn)，相關(guān)的事件包括：所有DNA都正確復(fù)制了嗎？DNA是否有損傷？細(xì)胞體積是否足夠大？中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)（紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)）：所有染色體都排列在紡錘體上了嗎？任何一個(gè)著絲點(diǎn)沒(méi)有正確連接到紡錘體上，引起細(xì)胞周期中斷。1.G蛋白:廣義的G蛋白是指所有能與GTP或GDP結(jié)合的蛋白質(zhì)。狹義的G蛋白（GTPbi

10、ndingprotein）一般是指與膜受體偶聯(lián)的異三聚體G蛋白（heterotrimericGTPbindingprotein）。2.SH2結(jié)構(gòu)域：由約100個(gè)氨基酸殘基組成，中心為反向平行的片層結(jié)構(gòu)，兩側(cè)為螺旋。（SH2介導(dǎo)信號(hào)分子與含磷酸酪氨酸蛋白分子的結(jié)合，并與磷酸化酪氨酸的磷酸基團(tuán)結(jié)合。這種結(jié)合依賴(lài)于酪氨酸殘基的磷酸化及其周?chē)陌被釟埢鶚?gòu)成的模體（motif）。)3.SH3結(jié)構(gòu)域：由55-75個(gè)氨基酸殘基組成,形成一個(gè)扭曲桶狀結(jié)構(gòu)。(由55-75個(gè)氨基酸殘基組成,形成一個(gè)扭曲桶狀結(jié)構(gòu)。SH3結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)信號(hào)分子與富含脯氨酸的蛋白分子的結(jié)合，其親和力與脯氨酸殘基及鄰近氨基酸殘基所構(gòu)成的

11、模體序列相關(guān)。)4.STAT：JAK的直接底物中，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)新的轉(zhuǎn)錄因子，稱(chēng)為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子（signaltransducerandactivatoroftranscription,STAT)，包括STAT1STAT6，具有信號(hào)傳遞和轉(zhuǎn)錄因子雙重功能。二、問(wèn)答：1.舉例說(shuō)明cAMP-PKA信號(hào)傳遞途徑。答：1該途徑的信號(hào)分子：根據(jù)它們識(shí)別的受體種類(lèi)以及所引起的生物學(xué)效應(yīng)可分為激動(dòng)型和抑制型兩類(lèi)。前者包括腎上腺素（）、胰高血糖素、促腎上腺皮質(zhì)激素等。后者包括腎上腺素（）乙酰膽堿（M）、阿片肽、生長(zhǎng)抑素等。2該途徑的受體：G蛋白偶聯(lián)受體偶聯(lián)的G蛋白按所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，也主要包括激動(dòng)

12、型G蛋白（Gs）、抑制型G蛋白（Gi）。分別激活和抑制腺苷酸環(huán)化酶（AC）3該途徑的第二信使：cAMP。cAMP是最早發(fā)現(xiàn)的胞內(nèi)信使，它是在刺激型G蛋白作用下，激活廣泛存在于組織細(xì)胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶AC，催化細(xì)胞內(nèi)的ATP環(huán)化生成，同時(shí)也可以受磷酸二脂酶的催化降解，cAMP信號(hào)隨之消失4細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度的突然迅速增加，可激活PKA（全稱(chēng)為依賴(lài)cAMP的蛋白激酶）5活化的PKA催化將ATP末端磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到靶蛋白特異位點(diǎn)的Ser/Thr殘基上，從而調(diào)節(jié)靶蛋白的活性。2.試述RTKRasMAPK信號(hào)傳遞途徑。答：1該途徑的信號(hào)分子：生長(zhǎng)因子類(lèi)2該途徑的受體：RPTK/RTK3.RTK的活化：受

13、體二聚體的形成及自磷酸化，EGF受體在膜上以無(wú)活性的單體形式存在，配體EGF與受體結(jié)合并引起構(gòu)象變化，導(dǎo)致受體二聚化，激活受體本身的酪氨酸蛋白激酶活性，引起受體本身的酪氨酸磷酸化，即發(fā)生自身磷酸化。4活化的受體磷酸化酪氨酸殘基識(shí)別含SH2結(jié)構(gòu)域的靶蛋白5信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：鳥(niǎo)苷酸釋放因子如sos蛋白促使Ras蛋白釋放GDP，代之以GTP，將Ras蛋白激活。GTP酶活化蛋白如Raf蛋白可加速分解GTP。在Ras蛋白下游的蛋白激酶激酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中，信號(hào)蛋依次是：Raf蛋白：又名MAPKKK；MEK蛋白：又名MAPKK?；罨腞af蛋白的C端催化結(jié)構(gòu)域結(jié)合并激活MEK蛋白，它兼有Tyr激酶和Thr激酶活性，可使

14、MAPK的Tyr和Thr殘基磷酸化。MAPK磷酸化并被激活，參與多種細(xì)胞功能的調(diào)控，尤其是在細(xì)胞增殖、分化及凋亡過(guò)程中，似乎是多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的共同作用部位。3.簡(jiǎn)述JAKSTAT信號(hào)傳遞途徑。答：這類(lèi)細(xì)胞因子的受體本身不具有酶活性，但與配體結(jié)合后發(fā)生二聚化而激活，羅織或連接胞內(nèi)酪氨酸蛋白激酶（如，JAK），其信號(hào)途徑為JAKSTAT途徑（1）配體與受體結(jié)合導(dǎo)致受體二聚化；（2）二聚化受體激活JAK；（3）JAK將STAT磷酸化；（4）STAT形成二聚體，暴露出入核信號(hào)；（5）STAT進(jìn)入核內(nèi)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)基因表達(dá)一、試述乳糖操縱子的作用機(jī)制答：cAMP-CAP導(dǎo)致CAP構(gòu)像發(fā)生變化，可與DN

15、A分子特定的CAP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，激活基因轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞內(nèi)葡萄糖濃度cAMP濃度細(xì)胞內(nèi)葡萄糖濃度cAMP濃度cAMP+CAP復(fù)合物，結(jié)合于CAP結(jié)合位點(diǎn)，激活基因轉(zhuǎn)錄，增加酶產(chǎn)量。二、試述轉(zhuǎn)錄前水平的表達(dá)調(diào)控的方式答：1.基因丟失2.基因擴(kuò)增3.基因重排4.甲基化修飾5.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)三、順式調(diào)控元件：(cis-actingelement,CAE)：基因周?chē)芘c特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄的DNA序列。四、試述反式作用因子的結(jié)構(gòu)：答:一個(gè)完整的反式作用因子含有2個(gè)必不可少的結(jié)構(gòu)域，即DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域。反式作用因子通過(guò)前者與DNA特定序列結(jié)合，通過(guò)后者發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活化功能。某些反式作用因子含二聚體結(jié)構(gòu)域.DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域鋅指結(jié)構(gòu)域同源盒結(jié)構(gòu)域堿性結(jié)構(gòu)域（2）二聚體結(jié)構(gòu)域亮氨酸拉鏈螺旋-袢-螺旋（3）轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域酸性螺旋結(jié)構(gòu)域富含谷氨酰