分子生物學部分課題

1、一、試述DNA損傷切除修復的概念、過程及特點。答：概念：多步驟多酶參與的過程。 過程：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，合成一段正確配對的堿基序列來修補缺口。 特點：DNA損傷最普遍的修復形式，尤其是哺乳類動物；二、試述DNA損傷重組修復的概念、過程及特點。答：概念：當DNA損傷較大、較嚴重，無法及時修復或缺乏切除修復酶系統(tǒng)，可跳躍損傷部位復制，子鏈形成缺口，復制結(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，將無損母鏈的DNA片段移到子鏈缺口，進行重組修復。發(fā)生在復制后，

2、故又稱“復制后修復” 過程：(1)復制：損傷母鏈復制時，越過損傷部位，子鏈對應位點留下缺口；無損母鏈復制成完整雙鏈。 (2)重組：有缺子鏈與無損母鏈重組，缺口轉(zhuǎn)移到無損母鏈，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鏈為模板聚合補齊特點：（1）模板上的傷疤始終留著。只能隨著重組修復次數(shù)，傷疤占的比例。 （2）修復發(fā)生在復制后。 （3）修復的對象是子代DNA。三、基因突變概念，形式，意義答：DNA損傷又稱基因突變（genemutation）：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、插入和缺失等,從而引起基因結(jié)構上發(fā)生堿基對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源，為生物進化提供原料。1、DNA損傷：又稱基因突變（genemutation）：由于DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、插入和缺失等,從而引起基因結(jié)構上發(fā)生堿基對組成或排列順序的改變。2、基因突變：同DNA損傷3、切除修復：多步驟多酶參與的過程，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，合成一段正確配對的堿基序列來修補缺口4、重組修復：當DNA損傷較大、較嚴重，無法及時修復或缺乏切除修復酶系統(tǒng)，可跳躍損傷部位復制，子鏈形成缺口，復制結(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，將無損母鏈的DNA片段移到子鏈缺口，進行重組修復。發(fā)生在復制后，故又稱“復制后修復”SOS修復：DNA嚴重損傷難以修復或DNA復制系統(tǒng)受抑制的緊急情況下，為了保證DNA的完整性，應急產(chǎn)生校對功能的修復酶，采用填補任意堿基的方式修復。1凋亡apoptosis：多細胞有機體為調(diào)控機體發(fā)育、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞主動性死亡過程。又叫程序性細胞死亡，是一種自然的生理過程。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，稱凋亡小體3程序性細胞死亡(PCD)，

5、Caspase：多細胞有機體為調(diào)控機體發(fā)育、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞主動性死亡過程。多細胞生物體個體發(fā)育過程中，預定的并受到嚴格程序控制的細胞死亡。二、試述凋亡的形態(tài)學和生化特征。答：形態(tài)學特征：1.細胞皺縮;2.染色質(zhì)邊集核膜下，呈塊狀、新月形，3.細胞質(zhì)濃縮;4.凋亡小體形成；5.凋亡小體內(nèi)有結(jié)構完整的細胞器。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、線粒體改變?nèi)⒃囀龅蛲龊蛪乃赖膮^(qū)別。三、凋亡/壞死 細胞形態(tài)皺縮腫脹細胞膜始終完整破裂細胞器形態(tài)改變輕腫脹、破裂細胞核染色質(zhì)凝集、斷裂固縮、核膜破裂凋亡小體有無D

6、NA斷裂有規(guī)律、梯形條帶隨即降解分子機制多基因參與、有序控制無基因調(diào)控炎性反應無有 四、試述凋亡的死亡受體通路答：死亡配體（細胞外）-死亡受體（細胞膜）-相關蛋白（中介蛋白，細胞質(zhì)內(nèi)）-激活Caspase8激活Caspase3-細胞凋亡五、試述凋亡的線粒體通路答：凋亡誘導因子AIF釋放，激活DNase,促進Cyt.c釋放凋亡復合體形成（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：各類周期蛋白均含有一段約100個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白盒(cyclinbox)，介導周期蛋白與CDK(cyclindependentkinase)結(jié)合。2、R點：即G1/S檢驗點：在酵母中稱start點，在哺乳動物中稱R點(restrictionpoint)，控制細胞由靜止狀態(tài)的G1進入DNA合成期，1.簡述細胞周期各時相cyclin的種類及作用。答：G1/S期：cyclinE與CDK2結(jié)合，促進細胞通過G1/S限制點而進入S期。向細胞內(nèi)注射CyclinE的抗體能使細胞停滯于G1期，說明細

8、胞進入S期需要CyclinE的參與。S期：將CyclinA的抗體注射到細胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)能抑制細胞的DNA合成，推測CyclinA是DNA復制所必需的。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磷酸化導致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體等下游細胞周期事件。M期：在分裂中期當MPF活性達到最高時，通過一種未知的途徑，激活后期促進因子APC(anaphasepromotingcomplex)，負責將泛素連接在cyclinB上，導致cyclinB被蛋白酶體（proteasome）降解，完成一個細胞周期。2.簡述細胞周期的主要檢驗點（checkp

9、oint）及功能。答：G1/S檢驗點：在酵母中稱start點，在哺乳動物中稱R點(restrictionpoint)，控制細胞由靜止狀態(tài)的G1進入DNA合成期，相關的事件包括：DNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？細胞體積是否足夠大？S期檢驗點：DNA復制是否完成？G2/M檢驗點：是決定細胞一分為二的控制點，相關的事件包括：所有DNA都正確復制了嗎？DNA是否有損傷？細胞體積是否足夠大？中-后期檢驗點（紡錘體組裝檢驗點）：所有染色體都排列在紡錘體上了嗎？任何一個著絲點沒有正確連接到紡錘體上，引起細胞周期中斷。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)構域：由約100個氨基酸殘基組成，中心為反向平行的片層結(jié)構，兩側(cè)為螺旋。（SH2介導信號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結(jié)合。這種結(jié)合依賴于酪氨酸殘基的磷酸化及其周圍的氨基酸殘基所構成的模體（motif）。)3.SH3結(jié)構域：由55-75個氨基酸殘基組成,形成一個扭曲桶狀結(jié)構。(由55-75個氨基酸殘基組成,形成一個扭曲桶狀結(jié)構。SH3結(jié)構域介導信號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成的

11、模體序列相關。)4.STAT：JAK的直接底物中，近年來發(fā)現(xiàn)了一類新的轉(zhuǎn)錄因子，稱為信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活子（signaltransducerandactivatoroftranscription,STAT)，包括STAT1STAT6，具有信號傳遞和轉(zhuǎn)錄因子雙重功能。二、問答：1.舉例說明cAMP-PKA信號傳遞途徑。答：1該途徑的信號分子：根據(jù)它們識別的受體種類以及所引起的生物學效應可分為激動型和抑制型兩類。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)生的生物學效應，也主要包括激動

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胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶AC，催化細胞內(nèi)的ATP環(huán)化生成，同時也可以受磷酸二脂酶的催化降解，cAMP信號隨之消失4細胞內(nèi)cAMP濃度的突然迅速增加，可激活PKA（全稱為依賴cAMP的蛋白激酶）5活化的PKA催化將ATP末端磷酸基團轉(zhuǎn)移到靶蛋白特異位點的Ser/Thr殘基上，從而調(diào)節(jié)靶蛋白的活性。2.試述RTKRasMAPK信號傳遞途徑。答：1該途徑的信號分子：生長因子類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受體在膜上以無活性的單體形式存在，配體EGF與受體結(jié)合并引起構象變化，導致受體二聚化，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別含SH2結(jié)構域的靶蛋白5信號轉(zhuǎn)導：鳥苷酸釋放因子如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聯(lián)系統(tǒng)中，信號蛋依次是：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，參與多種細胞功能的調(diào)控，尤其是在細胞增殖、分化及凋亡過程中，似乎是多種信號轉(zhuǎn)導途徑的共同作用部位。3.簡述JAKSTAT信號傳遞途徑。答：這類細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），其信號途徑為JAKSTAT途徑（1）配體與受體結(jié)合導致受體二聚化；（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；（5）STAT進入核內(nèi)，調(diào)節(jié)基因表達基因表達一、試述乳糖操縱子的作用機制答：cAMP-CAP導致CAP構像發(fā)生變化，可與DN

15、A分子特定的CAP結(jié)合位點結(jié)合，激活基因轉(zhuǎn)錄。細胞內(nèi)葡萄糖濃度cAMP濃度細胞內(nèi)葡萄糖濃度cAMP濃度cAMP+CAP復合物，結(jié)合于CAP結(jié)合位點，激活基因轉(zhuǎn)錄，增加酶產(chǎn)量。二、試述轉(zhuǎn)錄前水平的表達調(diào)控的方式答：1.基因丟失2.基因擴增3.基因重排4.甲基化修飾5.染色質(zhì)結(jié)構三、順式調(diào)控元件：(cis-actingelement,CAE)：基因周圍能與特異轉(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：答:一個完整的反式作用因子含有2個必不可少的結(jié)構域，即DNA結(jié)合結(jié)構域和轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構域。反式作用因子通過前者與DNA特定序列結(jié)合，通過后者發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活化功能。某些反式作用因子含二聚體結(jié)構域.DNA結(jié)合結(jié)構域鋅指結(jié)構域同源盒結(jié)構域堿性結(jié)構域（2）二聚體結(jié)構域亮氨酸拉鏈螺旋-袢-螺旋（3）轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構域酸性螺旋結(jié)構域富含谷氨酰