1、分子生物学-15 及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、问答题(总题数：20，分数：100.00)1.简述真核细胞核 mRNA 前体的后加工过程。 （分数：5.00）_2.为什么真核 mRNA 前体的加帽加工过程属于共转录过程? （分数：5.00）_3.核内小 RNA(snRNA)是什么?试举例说明其作用。 （分数：5.00）_4.小分子核仁 RNA(snoRNA)具有什么作用? （分数：5.00）_5.什么是小干扰 RNA(siRNA)和 microRNA? （分数：5.00）_6.比较 siRNA 和 microRNA 的异同。 （分数：5.00）_7.真核生物中 tR
2、NA、rRNA、mRNA 的拼接各有何特点? （分数：5.00）_8.以人 45S rRNA 前体为例简述真核 rRNA 前体的转录后加工过程。 （分数：5.00）_9.简述真核 mRNA 前体后加工中，类内含子以及 tRNA 内含子的拼接机制。 （分数：5.00）_10.真核 mRNA 前体中类内含子的拼接一般都遵循 GU-AG 规则，怎样保证拼接位点如此相似的各个内含子有序地被拼接? （分数：5.00）_11.简述原核生物与真核生物 mRNA 的主要差别。 （分数：5.00）_12.简述真核生物 mRNA 的加帽过程。 （分数：5.00）_13.真核细胞中细胞核 mRNA 前体加帽的生物学
3、意义是什么? （分数：5.00）_14.为什么只有真核生物的 mRNA 才会加尾? （分数：5.00）_15.真核细胞中细胞核 mRNA 前体加尾的生物学意义是什么? （分数：5.00）_16.什么是选择性拼接?简述可变性拼接的生物学意义及其调控机制。 （分数：5.00）_17.拼接过程中套索结构如何形成? （分数：5.00）_18.下图表示一个具有编码蛋白质功能的基因序列，其中外显子(exon )含有翻译起始密码子 AUG，外显子(exon )含有翻译终止密码子 UGA。A-E 表示不同的 DNA 区域。请指出 a.转录初始产物被剪接体剪除的 DNA 区域；b.TATA box 所在区域；c
4、.poly(A)尾添加的区域；d.5“帽添加的区域。 （分数：5.00）_19.最近的研究表明人类基因组中结构基因大概有 2 万2.5 万个，但是却能编码产生几十万种蛋白质，简述原因。 （分数：5.00）_20.已知真核结构基因 A 含有两个内含子和三个外显子 5“-exon1-intronl-exon2-intron2-exon3-3“，其突变基因 B 因 intronl 的 3“-AG 发生突变，导致拼接体不能识别。试写出基因 A 及其突变体 B 的成熟mRNA 结构组成。 （分数：5.00）_分子生物学-15 答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、问答题(总题数：20，
5、分数：100.00)1.简述真核细胞核 mRNA 前体的后加工过程。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：5“端加帽，在第一个被转录的起始核苷酸上通过 5“，5“-三磷酸酯键连接 7-甲基鸟苷酸； 3“端加尾，在 3“端添加约由 250 个左右的腺苷酸组成的 poly(A)尾巴； 拼接，去除没有编码功能的内含子； 内部甲基化，mRNA 分子内部的某些腺嘌呤 C6 被甲基化修饰； RNA 编辑，mRNA 在转录后插入、缺失或替换核苷酸，可改变初始转录物的编码特性。2.为什么真核 mRNA 前体的加帽加工过程属于共转录过程? （分数：5.00）_正确答案：()解析：加帽反应是一种共转录反应，它
6、在 RNA 聚合酶转录 20nt30nt 以后就已开始。3.核内小 RNA(snRNA)是什么?试举例说明其作用。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：核内小 RNA(small nucleolar RNA，snRNA)是细胞核内一些序列高度保守的小分子 RNA，一般由60nt300nt 组成，在细胞中含量极为丰富，可与相关蛋白质组成 snRNP，参与真核生物 mRNA 前体的拼接反应。 参与拼接反应的 snRNA 有 U1U6-snRNA，其中 U1-snRNA 负责识别 5“拼接位点，U2-snRNA 识别分支位点。4.小分子核仁 RNA(snoRNA)具有什么作用? （分数：5.00
7、）_正确答案：()解析：小分子核仁 RNA(small nucleolar RNA，snoRNA)能与特定的蛋白质组装成 snoRNP。细胞中存在丰富的 snoRNA，但只有少数参加真核生物 rRNA 前体的后加工。已证明 3 种 snoRNP(E1、E2、E3)可以与前体rRNA 的特定序列互补配对来确定修饰位点。5.什么是小干扰 RNA(siRNA)和 microRNA? （分数：5.00）_正确答案：()解析：siRNA 是 2123bp 的短双链小分子 RNA，通常是外源性的非编码 RNA 分子。这些短双链 RNA 和蛋白质形成复合体，可以通过和目标 mRNA 完全互补配对诱发目标 m
8、RNA 解体，从而发挥基因沉默作用。microRNA 是一种 1825nt 的单链小分子 RNA，是内源性的非编码 RNA 分子。这些 microRNA 和蛋白质形成复合体，可以通过和 mRNA 非翻译区域不完全互补配对来抑制蛋白质翻译。6.比较 siRNA 和 microRNA 的异同。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：不同点：microRNA 是内源性的，是基因组中非编码基因的转录产物；而 siRNA 是外源性的，是RNAi 途径中的中间产物。由于 RNA 病毒入侵、转座子转录、基因组中反向重复序列转录等原因，细胞中出现了 dsRNA，dsRNA 在 Dicer 作用下形成 siR
9、NA。结构上，microRNA 是单链 RNA；而 siRNA 是双链RNA。Dicer 对二者的加工过程不同，microRNA 是不对称加工，仅是剪切 pre-miRNA 的一个侧臂，其他部分降解；而 siRNA 是对称加工，来源于双链 RNA 前体的两侧臂。在作用位置上，microRNA 和 mRNA 非翻译区域不完全互补配对；而 siRNA 可作用于 mRNA 的任何部位。在作用方式上，microRNA 可抑制靶基因的翻译，也可导致靶基因降解；而 siRNA 只能导致靶基因的降解。 相同点：二者的长度都约在 22nt 左右。二者都依赖 Dicer 的加工，是 Dicer 的产物。二者生成
10、都需要 Argonaut 家族蛋白存在。二者都是 RISC 组分，所以功能界限不清晰，如二者在介导沉默机制上有重叠。7.真核生物中 tRNA、rRNA、mRNA 的拼接各有何特点? （分数：5.00）_正确答案：()解析：真核生物中 tRNA 的拼接依赖多种蛋白质的催化(如内切酶、激酶和 RNA 连接酶)；rRNA 的拼接需要鸟苷或鸟苷酸为辅助因子进行自我催化；mRNA 的拼接需要 snRNP，内含子在拼接体作用下被去除。8.以人 45S rRNA 前体为例简述真核 rRNA 前体的转录后加工过程。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：人 45S rRNA 前体的 5“端首先被切除，留下
11、41S 中间体；接着，41S 中间体被切成两段：32S 和20S，分别含有 28S 和 18S 序列，32S 中间体还含有 5.8S 序列；最后 32S 中间体被剪切产生成熟的 28S 和5.8S RNA，它们互相碱基配对，而 20S 中间体被剪切产生成熟的 18S RNA。9.简述真核 mRNA 前体后加工中，类内含子以及 tRNA 内含子的拼接机制。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：(1)类内含子：一种自我催化的过程。首先是充当辅助因子的鸟苷或鸟苷酸上的 3“-OH 亲核进攻5“拼接位点上的磷酸二酯键，其结果导致外显子(E1)和内含子之间的磷酸二酯键发生断裂；在 E1 和内含子之间
12、的磷酸二酯键断裂的同时，鸟苷或鸟苷酸即与内含子 5“-端形成新的磷酸二酯键；随后，刚刚暴露出来的 E1 的 3“-OH 开始进攻 3“拼接位点上的磷酸二酯键造成这里的磷酸二酯键断裂，这时内含子随之被切除，而两个外显子(E1 和 E2)则通过新的磷酸二酯键连接起来。 (2)类内含子：一种自我催化的过程。依靠位于内含子内的分支位点腺苷酸 2“-OH 对 5“拼接位点上的磷酸二酯键进行亲核进攻，接着外显子 E1 通过游离出来的 3“-OH 进攻 3“拼接位点上的磷酸二酯键，导致相邻的外显子通过新的磷酸二酯键连接起来。 (3)类内含子：在拼接体中进行。首先由内含子内分支位点腺苷酸残基上的 2“-OH
13、对 5“拼接位点处的磷酸二酯键进行亲核进攻，导致该 3“，5“-磷酸二酯键的断裂；同时，分支位点腺苷酸 2“-OH 与内含子 5“端磷酸之间形成 2“，5“-磷酸二酯键；接下来，由刚刚从 5“拼接位点游离出来的外显子 E1 通过 3“-OH 对 3“拼接位点上的磷酸二酯键进行亲核进攻，从而使得内含子以套索结构的形式被释放，而两个相邻的外显子通过新的磷酸二酯键连接起来。 (4)tRNA 内含子：由专门的蛋白质酶按照一定的次序进行催化。首先由特定的内切酶催化产生具有2“，3“-环磷酸和 5“-OH 的 2 个半 tRNA 分子以及具有 5“-OH 和 3“-磷酸的线状内含子序列；接着由环磷酸二酯酶
14、打开 5“-tRNA 半分子 3“端的 2“，3“-环磷酸，以游离出 3“-OH；由 GTP 激酶负责将 3“-tRNA 的 5“-OH 转变成 5“-磷酸；一旦 2 个半分子 tRNA 被加工好，tRNA 连接酶便将其连接起来，使其成为一个完整的tRNA 分子。10.真核 mRNA 前体中类内含子的拼接一般都遵循 GU-AG 规则，怎样保证拼接位点如此相似的各个内含子有序地被拼接? （分数：5.00）_正确答案：()解析：拼接反应是一种共转录反应，新生 mRNA 只暴露为数不多的拼接位点，因此相互自由组合的机会非常有限。11.简述原核生物与真核生物 mRNA 的主要差别。 （分数：5.00）
15、_正确答案：()解析：与原核生物 mRNA 不同，真核生物 mRNA 转录后经过加工才能成为成熟的、有功能的 mRNA。而原核生物 mRNA 直接指导翻译。12.简述真核生物 mRNA 的加帽过程。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：帽子结构是分步合成的。首先，RNA 焦磷酸酶将 mRNA 前体 5“端的 磷酸基团切除；接着鸟苷转移酶在此末端加上 GMP(来源于 GTP)；甲基转移酶将鸟苷第 7 位 N 甲基化，形成帽子。有的高等生物中，第一个和第二个被转录的核苷酸的 2“-OH 相继甲基化，形成帽子 1 和帽子 2。13.真核细胞中细胞核 mRNA 前体加帽的生物学意义是什么? （分数
16、：5.00）_正确答案：()解析：帽子结构能避免 5“3“外切酶从 5“端降解 mRNA，起到保护 mRNA，延长 mRNA 半衰期的作用；可提高 mRNA 的翻译效率；有助于成熟 mRNA 转运出核；提高 mRNA 的拼接效率。14.为什么只有真核生物的 mRNA 才会加尾? （分数：5.00）_正确答案：()解析：只有 mRNA 才会加尾的原因除了与参与加尾反应的顺式作用元件和反式作用因子有关以外，还与RNA 聚合酶最大亚基上的 CTD 七肽重复序列中 ser2 的磷酸化有关。Ser2 的磷酸化由 TFIIH 催化，其磷酸化有助于将各种与加尾有关的反式作用因子招募到 mRNA 前体上。15
17、.真核细胞中细胞核 mRNA 前体加尾的生物学意义是什么? （分数：5.00）_正确答案：()解析：poly(A)尾结构与 poly(A)结合蛋白作用，可保护其免受 3“5“外切酶的降解；有助于增强 mRNA 的可翻译性。16.什么是选择性拼接?简述可变性拼接的生物学意义及其调控机制。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：同一种 mRNA 前体的不同拼接方式被称为选择性拼接。mRNA 前体的选择性拼接可导致少量的基因编码出更多的蛋白质。 调控选择性拼接的机制可以包括以下几种：转录物在不同的启动子处起始合成；在转录过程中有些外显子被遗漏，产生缺失该外显子的 mRNA 产物；3“或 5“拼接位
18、点的可变性导致某个外显子的部分序列在mRNA 产物中缺失；内含子保留；多聚腺苷化作用引起 pre-mRNA 的切割，导致下游外显子的缺失。17.拼接过程中套索结构如何形成? （分数：5.00）_正确答案：()解析：拼接过程中内含子分支位点腺苷酸残基上的 2“-OH 对 5“拼接位点处的磷酸二酯键进行亲核进攻，导致该 3“，5“-磷酸二酯键的断裂，且分支位点腺苷酸 2“-OH 与内含子 5“端磷酸之间形成 2“，5“-磷酸二酯键。这样 RNA 分子的一端自身回折并与其自身的核苷酸共价结合，导致“套索结构”的形成。18.下图表示一个具有编码蛋白质功能的基因序列，其中外显子(exon )含有翻译起始
19、密码子 AUG，外显子(exon )含有翻译终止密码子 UGA。A-E 表示不同的 DNA 区域。请指出 a.转录初始产物被剪接体剪除的 DNA 区域；b.TATA box 所在区域；c.poly(A)尾添加的区域；d.5“帽添加的区域。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：aD；bB；cE；dC。19.最近的研究表明人类基因组中结构基因大概有 2 万2.5 万个，但是却能编码产生几十万种蛋白质，简述原因。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：这主要归功于选择性拼接。许多真核细胞 mRNA 前体在不同的细胞或组织之中或者在不同的生理条件下可以通过不同的方式进行拼接，不同的拼接产物编码产
20、生不同长度，甚至不同功能的蛋白质。除此之外，还有选择性加尾修饰、RNA 编辑等方式也可以在不增加基因组基因数目的前提下提高不同种类蛋白质的数目。20.已知真核结构基因 A 含有两个内含子和三个外显子 5“-exon1-intronl-exon2-intron2-exon3-3“，其突变基因 B 因 intronl 的 3“-AG 发生突变，导致拼接体不能识别。试写出基因 A 及其突变体 B 的成熟mRNA 结构组成。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：基因 A 成熟 mRNA：5“-exon1-exon2-exon3-3“；基因 B 成熟 mRNA：5“-exon1-intron1-exon2-exon3-3“。
