转录因子和rna聚合酶

第八章　细胞内遗传信息的流动

大纲要求

1．掌握基因的结构。

2．掌握DNA的复制方式、复制特点。

3．了解转录的过程及转录后的加工，了解翻译的过程。

重点和难点

1．重点

（1）基因的结构及遗传信息的流动规则。

（2）DNA的复制过程。

2．难点

（1）基因的分子结构。（2）DNA子链的合成方式。

内容精要

一、基因的结构

1．基因是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。按功能分为3类：第1类，具有转录和翻译功能，如结构基因和调节基因。第2类，只有转录功能，tRNA基因和rRNA基因。第3类，不转录的基因，如启动基因和操纵基因。按分布可分为：核基因和核外基因（线粒体、叶绿体）。根据基因的行为和功能还有：移动基因、间隔基因和重叠基因。

2．基因的分子结构基因由三部分组成：转录调控区域、转录区、编码区和非编码区终止子。

二、DNA的复制

1．DNA复制的引发阶段：DNA解旋酶打开双链，暴露出特定序列与引发体结合，形成复制叉，由引物酶催化合成小段RNA引物。

2．DNA链的延伸：在DNA聚合酶作用下完成，具有方向性即从5′→3′端，以母链为模板合成子链，两条子链合成方式不同。前导链：以3′→5′端方向链为模板，可以连续合成。后随链：以5′→3′端方向链为模板，不连续合成，先合成冈崎片段，后在DNA连接酶作用下，连接为一完整的子链。

3．DNA复制的终止：一般认为存在复制终止位点。

三、转录转录的基本过程包括：转录的起始、RNA链的延长和转录终止3个

过程。

1．转录起始：RNA聚合酶与启动子结合，以3′→5′端单链DNA为模板开始转录。

2．RNA链的延长：在RNA聚合酶作用下，按碱基配对原则，延长RNA链。真核细胞有3种RNA聚合酶，各有不同作用。

3．转录终止：RNA聚合酶移动至终止子时，转录终止，与DNA分离，释放出新合成的RNA分子。

综合练习题

一、名词解释

1．转录（transcription）

2．翻译（translation）

3．转座子（transposon）

4．重叠基因（overlapping gene）

5．基因表达（gene expression）

6．遗传密码（genetic code）

7．引发体（primosome）

8．DNA复制体（replisome）

9．转录子（transcription）

10．模板链（template strand）

11．启动子（promoter）

12．中心法则（central dogma）

二、填空题

1．DNA分子中遗传信息的传递是以基因的形式进行的，一般而言，一个基因包括________、________和________。

2．在64个密码子中，有3个终止密码子，它们是________、________和________。

3．DNA复制的主要特点是________。

4．DNA转录的基本过程包括________、________和________3个阶段。

5．蛋白质的合成过程包括________，________，________和________。

6．RNA聚合酶识别和结合的部位是________，RNA聚合酶在________的帮助下与其结合。

7．氨基酰－tRNA合成酶的识别部位是________，与活化氨基酸连接的是________。

三、是非题

1．细胞内遗传信息的流动方向是DNA→RNA→蛋白质。

2．转录和翻译都是在细胞核中进行的。

3．所有的基因都能够通过表达合成蛋白质。

4．DNA聚合酶不能自行从头合成DNA链。

5．DNA两条子链的合成方式是完全相同的。

6．转录起始不需要引物的合成。

7．所有基因的模板链都在同一条DNA链上。

8．氨基酸与密码子的配对存在唯一性。

9．在蛋白质生物合成中，mRNA是编码蛋白质合成的模板，而tRNA能转运相应的氨基酸。

10．所有RNA的转录后加工过程都相同。

11．真核生物中的RNA聚合酶不止一种。

12．DNA复制时要沿5′→3′端方向进行，而转录过程无此要求。

四、选择题

（一）单选题

1．下列关于引物描述不正确的是

A．是一小片段DNA

B．提供3′－OH端供DNA链延伸

C．提高了DNA复制的准确性

D．一般长十多个至数十个核苷酸

E．由引物酶催化合成

2．转录中发生替换的碱基是

A．A　　　　　B．T　　　　　　　　C．G

D．C　　　　　E．以上都不对

3．下列哪项属于tRNA转录后的加工

A．5′端加上7－甲基－鸟嘌呤核苷的帽子

B．3′端接上多聚腺苷酸尾巴

C．3′端加CCA－OH

D．切割成小片段RNA

E．内含子的剪除

4．蛋白质合成的场所是

A．细胞核　　　　B．细胞质　　　　C．核糖体

D．内质网　　　　E．高尔基复合体

5．肽链合成过程中，氨基酰－tRNA首先进入的部位是

A．P位　　　　　　B．E位　　　　　C．A位

D．C位　　　　　　E．G位

（二）多选题

6．下列关于基因的描述，哪些选项是正确的

A．负责细胞内遗传信息的流动

B．所有的基因都可以编码蛋白质

C．是遗传物质的最小功能单位

D．只存在于细胞核内

E．通常是DNA序列

7．下列哪些基因具有转录功能

A．结构基因　　　B．启动基因　　　C．操纵基因

D．tRNA基因　　　E．调节基因

8．遗传密码的特征包括以下哪几项

A．唯一性　　　　B．连续性　　　　C．方向性

D．兼并性　　　　E．通用性

9．下面关于DNA复制过程叙述正确的是

A．只需要DNA聚合酶Ⅲ的参与

B．两条子链的合成方式不同

C．必须先合成引物

D．有严格的方向性要求

E．是半保留复制

10．下列哪些能减少DNA复制中的误差

A．碱基的配对原则　　　B．DNA聚合酶本身的校对作用

C．RNA引物的存在　　　　D．DNA复制的方向性

E．引物酶的校对作用

11．真核生物mRNA转录后加工包括下列哪些选项

A．5′端加上7－甲基－鸟嘌呤核苷的帽子

B．3′端接上多聚腺苷酸尾巴

C．内含子的剪除

D．氨基酸的活化

E．引物的切除

12．真核生物中rRNA的初级转录产物45SRNA经加工切割后可形成

A．18SRNA　　　　　B．5SRNA　　　　　C．5．8SRNA

D．15SRNA　　　　　E．28SRNA

13．下列属于遗传密码的是哪些

A．终止密码子　　　B．起始密码子　　　C．同义密码子

D．兼职密码子　　　E．反密码子

五、简答题

1．基因按功能分类分为哪几类？各有什么作用？

2．简述基因的分子结构特点。

3．简述遗传密码特点。

4．简述DNA复制过程中子链的合成方式。

5．真核细胞中有几种RNA聚合酶？各有什么作用？

参考答案

一、名词解释

1．在细胞核中以DNA为模板合成mRNA的过程，称为转录。

2．mRNA从细胞核进入细胞质，在核糖体上合成蛋白质的过程，称为翻译。

3．即移动基因，是指可以从染色体的一个位置转移到另一位置或在不同染色体之间移动的基因。

4．是指在同一段DNA序列中存在两个基因的核苷酸序列彼此重叠的现象。

5．DNA分子中由4种碱基不同组合而构成的遗传信息通过转录“传抄”给mRNA，进而mRNA通过遗传密码将其翻译成特定蛋白质氨基酸序列的过程，称为基因表达。

6．遗传信息由DNA通过碱基互补转录至mRNA后，mRNA分子上相邻的3个核苷酸能合成一种氨基酸或是终止信号者称为密码子，所有密码子统称为遗传密码。

7．由6种蛋白与DNA单链结合所形成的引发前体和引物酶组装而成，能够识别DNA复制起点位置。

8．是指在DNA复制过程中，在复制叉附近，形成的由两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋酶构成的类似核糖体大小的复合体。

9．DNA链上从启动子到终止子为止的长度称为一个转录单位，即转录子。

10．在DNA的两条链中只有其中一条链可作为模板，这条链叫作模板链，又叫作有义链。

11．转录是从DNA模板上的特定部位开始的，这个部位也是RNA聚合酶结合的部位，称为启动子。

12．是指细胞内遗传信息的流动方向。遗传信息的流动是从DNA转录至RNA，最后流向蛋白质；同时也包括mRNA通过反转录酶形成DNA的方式。

二、填空题

1．转录调控区域　转录区　终止子

2．UAA　UAG　UGA

3．半保留复制

4．转录起始　RNA链的延长　转录终止

5．氨基酸的活化　肽链合成开始　肽链的延长　肽链合成终止

6．启动子　转录因子

7．二氢尿嘧啶环　3′端－CCA的A端

三、是非题

1．√2．╳3．╳4．√5．╳6．√7．╳8．╳9．√10．╳

11．√12．╳

四、选择题

1．A　2．B　3．C　4．C　5．C

6．A、C、E　7．A、D、E　8．B、C、D、E　9．B、C、D、E　10．A、B、C

11．A、B、C　12．A、C、E　13．A、B、C、D

五、简答题

1．从功能上讲，基因可分为以下3类：①具有转录和翻译功能的结构基因和调节基因，结构基因编码蛋白质，包括编码酶和结构蛋白；调节基因可编码阻遏蛋白。②只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因。③不转录的基因，它对基因的表达起调节控制作用，包括启动基因和操纵基因。

2．典型的基因包括转录调控区域、转录区和终止子。

（1）转录调控区域中的启动子引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合，启动转录。

（2）转录区分为编码区和非编码区：编码区包括一个起始密码子（通常是AUG）、编码密码子和一个终止密码子（UAA、UAG或UGA）；非编码区（转录不翻译区）包括位于编码区两侧5′UTR（包括一个核糖体的结合位点和一个转录起始信号）和3′UTR（含有一个转录终止信号）以及编码区中的间隔区域称为内含子（转录不翻译区域）。

（3）终止子具有终止RNA聚合酶继续移动的功能。

3．遗传密码特点：①连续性，是指2个密码子间没有任何核苷酸加以分

隔。②方向性，密码子的阅读方向与mRNA合成方向一致，从5′→3′端。③兼并性，是指一种氨基酸可由2种或2种以上密码子决定。

④通用性，是指遗传密码同样适用于病毒、原核细胞和真核细胞。

4．DNA分别以2条母链作为模板进行复制时，子链的合成方式不同。

（1）一条子链以3′→5′端方向链为模板，可以反向平行的方式顺利地按5′→3′端方向合成新的DNA链。这条链是连续合成的，称为前导链。

（2）另一条链（以5′→3′端方向链为模板）是不连续合成的，称为后随链。在后随链合成过程中，首先合成引物，为DNA聚合酶提供3′－OH末端，然后以5′→3′端方向合成较短的DNA片段（冈崎片段）。当冈崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通过其5′→3′外切酶活性，切除冈崎片段上的RNA引物，最后在DNA连接酶作用下，再将这些片段连接起来，形成完整的DNA。

5．真核细胞中有3种RNA聚合酶：①RNA聚合酶Ⅰ，在核仁内催化合成45SrRNA，进而加工形成5．8S、18S和28S的rRNA分子，组装形成核糖体的前体；②RNA聚合酶Ⅱ，在增强子的帮助下，在细胞核内催化mRNA前体（hnRNA）的合成；③RNA聚合酶Ⅲ，在细胞核内催化5SrRNA和tRNA的合成。

（潍坊医学院　赵小娟　高志芹）