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1、 学院 专业 班级 学号 阅卷人姓名 -装-订-线- 分子生物学分子生物学 Homework ( 2016 2017 学年第 1 学期) 兽医 学院 2016 级 硕士研究生 课程 分子生物学 ( A )卷 题目 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得分 1. 看图说话： 描述该图要表达的几条重要信息。 2. 该图显示的是那一类蛋白， 属于这类蛋白中的哪一类， 想要说明的是什么。 DNA 结合蛋白中的锌指蛋白 C2H2 型锌指 氨基酸序列在锌存在时 折叠和 螺旋,形成 结构,Zn 离 子夹叠在 螺旋和两股反平行 链中 DNA 结合蛋白中常见的结构基序，长约 30 个氨基酸，每个重复的指状结构
2、约含 23 个 氨基酸 锌以4个配价键与4个Cys （Cys2/ Cys2 锌 指） 或2个Cys和2个His相结合 （Cys2/His2 锌指），与 Zinc 结合后锌指结构较稳定 每一个单位可以其旋部分伸入 DNA 双 螺旋的大沟，接触 5 个核苷酸 很多类固醇激素和甲状腺激素的 受体有相似的结构，如独特的 N 端区，保守的 DNA 结合区，C 端 激素结合。 结构域也是功能单位， 通常多结构 域蛋白质不同的结构域与不同功 能相关联 在蛋白质中， 一些结合方式似乎是 蛋白质结构所偏爱， 而相似的结构 域结构在功能和序列不同的蛋白 质中也经常出现 3. 看图说话， 将这两个图的重要信息描述出
3、来。 每个受体识别反应元件：有一个特征，即每个共有序列由两个简单重复序列构成。 有回文和直接重复两种。他们的接近和定向确定那种受体识别反应元件 蛋白可因此分为两大类： 同源二聚体 亚基分子结构相同 异源二聚体 亚基分子结构不同 4. 下图显示的哪一类转录因子？ 其活性是如何调控的 螺旋-环-螺旋 (helix-loop-helix， HLH) 长约 50 个氨基酸残基，同时具有 DNA 结合和形成蛋白质二聚体的 功能，其主要特点是可形成一长一 短两个亲脂性-螺旋， 螺旋之间由 环状结构相连，其 DNA 结合功能 由一个较短的富碱性氨基酸区所决 定 5. 下图是阻遏蛋白（repressor）抑制
4、基因转录的示意图，请对其阻遏机理做出解释 6. 对最常见的四类转录因子的特征以及调控机理进行说明 锌指(Zinc finger)结构转录因子 锌以 4 个配价键与 4 个 Cys（Cys2/ Cys2 锌指）或 2 个 Cys 和 2 个 His 相结合 （Cys2/His2 锌指），与 Zinc 结合后锌指结构较稳定 每一个单位可以其 旋部分伸入 DNA 双螺旋的大沟，接触 5 个核苷酸 螺旋-转折-螺旋 (Helix-turn-helix,HTH)转录因子 结构域长约 20 个氨基酸，包括两个 -螺旋区和将其隔开的 转角 C 端螺旋称为识别螺旋，螺旋上的氨基酸侧链可帮助其专一性识别 DNA
5、，主 要是填入 DNA 的大沟中 另一螺旋无特异性，与 DNA 骨架相接触 亮氨酸拉链(Leucine zipper)转录因子 亲脂性的 螺旋每隔 6 个残基出现一个亮氨酸， 导致这些亮氨酸残基都在 螺 旋的同一方向出现 由赖氨酸和精氨酸组成 DNA 结合区 两个相同结构的两排亮氨酸残基能以疏水键结合成二聚体，二聚体的另一端 肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与 DNA 双螺旋链上带负电荷的磷酸基 团结合 若不形成二聚体则对 DNA 的亲和结合力明显降低 CAAT 框（CAAT box）：是真核生物基 因常有的调节区，控制着转录起始的频 率。 组蛋白 H2B 启动子的元件有 2 个 Oct(八
6、聚体) 2 个 CAAT 由不同转录因子识别 Oct-1 是广泛存在的转录因子，结合后活 化 H2B CTF 家族为 CAAT 转录因子 CAAT 框的识别因子有多种， CTF 为正调 控因子， CDP 为负调控因子。 CAAT 可能 是调控基因表达的靶位点。 螺旋-环-螺旋(Helix-loop-helix,HLH)转录因子 长约 50 个氨基酸残基，同时具有 DNA 结合和形成蛋白质二聚体的功能，其主要特点是可形成 一长一短两个亲脂性-螺旋， 螺旋之间由环状结构相连， 其 DNA 结合功能由一个较短的富碱性 氨基酸区所决定 7. 下图示基因转录启动（Transcription Initia
7、tion）的三个步骤，请对其的进行描述。 （The following schematic presentation illustrates the transcription initiation. Please provide a step-by-step description） 启动子结合: 核心酶先与启动子DNA序列非特异结合， 然后全酶沿着DNA搜索-10和-35 序列，增加与启动子的特异性结合，形成闭合的聚合酶-启动子 DNA 复合物 双链DNA解链: 聚合酶将启动子处的DNA双链解开， DNA双链的负超螺旋有利于解链， 解链的 DNA 与聚合酶形成开放复合物 RNA 合成启动:
8、 RNA 合成不需引物， 合成从 GTP or ATP 开始, 在聚合酶不移动情况下 将前 9 个核糖核苷酸添加在 RNA 链上 8. 下图演示的是一个基因转录过程中转录延长（Elongation）的过程，请对其的各个环节进行 描述。 （The following scheme is an illustration of transcription elongation, please describe the process） 延伸阶段 随着 RNA 合成的启动，RNA 聚合酶全酶释放 因子，形成聚合酶-DNA-RNA 复合物， 使得聚合酶沿着 DNA 链移动，此步骤称为启动子清除，以便转录
9、再次启动 解链的 DNA 区域形成转录泡，随聚合酶沿着 DNA 移动 RNA 的 5-端与模板链的 12 碱基区域形成杂合区域 9. 下图演示的是一个乳糖操纵子调控半乳糖苷酶基因表达的示意图， 请对各调控步骤进行解 释（The following schematic presentation illustrates how lac operon regulates the expression of b-galactosidase gene, please provide a step-by-step explanation of the whole process） （a) ：有葡萄糖存在时
10、，大肠杆菌不需乳糖作为替代碳源，此时葡萄糖与 cAMP 结合使其浓度 下降，CAP 不与 CAP 结合部位结合，不能发挥正调节作用；而阻遏蛋白与操作基因结合，阻碍 启动子启动结构基因转录 （b)：当葡萄糖和乳糖同时存在时，细胞内 cAMP 浓度低，CAP 仍不发挥正调节作用；但阻遏 蛋白因乳糖结合发生构象改变失去阻遏作用，结构基因低水平转录 （c): 当缺少葡萄糖时，细菌以乳糖为碳源，细胞内 cAMP 浓度升高，与 CAP 形成的复合物与 启动子 结合，发挥正调节作用；而阻遏蛋白不能发挥负调节作用，结构基因高水平转录 10. 下图演示的是大肠杆菌通过转录延长来调控色氨酸合成酶的基因转录， 请对
11、其调控机理进 行解释（The following schematic presentation illustrates how tryptophan operon regulates the expression of tryptophan synthetase, please explain the underlying mechanism） trp 操纵子转录终止的调控是通过弱化作用实现的。 在大肠杆菌 trp operon,前导区的碱基序列包括 4 个分别以 1、2、3 和 4 表示的片段 ,能以两种不同的方式进行碱基配对, 1 -2 和 3 -4 配对,或 2 -3 配对, 3 -4
12、配对区正好位于终止密码子的识别区。前导序列有相邻的两个色氨酸密码子 ,当培 养基中 Trp 浓度很低时, 负载有 Trp 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,核糖体滞留 1 区, 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。反之 ,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 区可以配对形成终止子结构,转录 停止. 11. 下图演示的是一个色氨酸操纵子调控色氨酸合成酶基因表达的示意图， 请对其调控机理进
13、 行解释（The following schematic presentation illustrates how Trp operon regulates the expression of tryptophan synthetase, please provide a step-by-step explanation of the whole process） 色氨酸操纵子转录起始的调控是通 过阻遏蛋白实现的。产生阻遏蛋白 的基因是 trpR，其距 Trp operon 距 离较远，可结合于 trp 操纵基因特 异序列,阻止转录起始。 但阻遏蛋白 的 DNA 结合活性受 Trp 调控。 a
14、) 当 Trp 水平低时，阻遏蛋白以 一种非活性形式存在，不能结 合启动序列，操纵子基因开放， 开始转录。 b) 当 Trp 水平高时，色氨酸作为 辅阻遏物，与阻遏蛋白结合而 形成同源二聚体使之活化，可 结合启动序列，阻断基因转录 12. 下图演示的是双组份系统调控能量代谢相关的酶的表达， 请对其调控机理进行解释（The following schematic presentation illustrates how two component system regulates the expression of the genes related to energy metabolism,
15、please provide a step-by-step explanation of the whole process） 组氨酸激酶系统，又称双组分调 控系统， 在原核生物中普遍存在， 是原核生物重要的信号转导系 统。典型的双组份系统包括两个 组成部分，包括一个感受器激酶 （SK）和一个应答调控蛋白 （RR）。 大多数组氨酸激酶，多为跨膜蛋 白，它主要由三个结构域组成， 即信号感应域(sensor domain， sd) ，ATP 酶域(ATPase domain)和信 号传递域(transmitter domain, td)。 调控氮代谢的 NtrB/NtrC a)低谷氨酰胺， 刺激信号感应域， 信号传递域有 His 激酶活性，通 过自身的磷酸化作用， 将 ATP 的 高能磷酸基团转移到自身保守的 组氨酸残基上，从而将外界刺激 转化为细胞内的化学信号。RR 由信号接受域和效应结构域。当 环境刺激产生时，激酶的组氨酸 位点被磷酸化继而将磷酸化信号 传递给应答调控蛋白的谷氨酰胺 增强子，应答调控蛋白磷酸化以 后，构象发生改变导致相应结构 域的激活从而使得调控功能发生 变化 b)一般双组份系统，刺激物激活其梭越端（也称 transmitter)的组氨酸激酶活性，ATP 结合 A
