理论要点之生物化学：遗传信息的传递

大纲要求

1.中心法则

2.DNA生物合成的概念

3.DNA的复制

4.反转录

5.DNA的修复

6.DNA修复类型

7.RNA生物合成的概念

8.转录体系的组成及转录过程

9.转录后加工过程

10.蛋白质生物合成的概念

11.蛋白质生物合成体系

12.蛋白质合成与医学的关系

第一节 遗传信息传递概述

遗传学的中心法则

第二节 DNA的合成

一、DNA生物合成的概念

三种合成方式：

DNA指导的DNA合成

RNA指导的DNA合成（逆转录）

损伤DNA修复合成

二、DNA的复制合成

1.概念：

半保留复制

DNA复制时，以母链的双链DNA为模板合成两个子链，每一子代分子中各有一条链来自亲代，另一条是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。

2.DNA复制的过程

1）螺旋的松弛与解链

2）引物RNA的合成

3）DNA的延长

4）终止

三、逆转录合成

概念：

以RNA为模板在反转录酶催化下，由dNTP聚合成DNA的作用。

意义：

1.补充了中心法则。

2.加深了对RNA病毒致癌、致病的认识。

3.利用逆转录酶，进行基因操作，制备cDNA。

四、DNA修复类型

1.DNA的损伤与突变

因素：物理化学因素损伤DNA

突变：

（1）点突变（2）缺失（3）插入（4）置换

修复：

（1）光修复（2）切除修复（3）重组修复（4）SOS修复

练习

◆DNA复制时, 以序列5’-TAGA-3’为模板合成的互补结构是

A.5’ -TCTA-3’ B.5’-ATCT-3’ C.5’-UCUA-3’ D.5’-GACA-3’ E.3’-TCTA-5’

答案[A]

本题考点：PRPP参与的反应。

本题考点为复制时的碱基配对及链的方向.DNA复制时, 除了以AT, GC的碱基配对之外, 新合成的子链与母链方向相反.

◆与岗崎片段的概念有关的是

A.半保留复制 B.半不连续复制 C.不对称转录 D.RNA的剪接 E.蛋白质的修饰

答案[B]

本题考点：岗崎片段的生物学意义, 复制的过程及上述术语的意义.在DNA复制的过程中, 领头链的合成是连续的, 而由于DNA复制的5’→3’的特性, 随从链的合成是以先合成小片断, 而后连接的方式进行的, 即在新合成的两条链中, 有一条是以不连续的方式进行合成的.称为半不连续合成.

◆在DNA复制中RNA引物

A.使DNA聚合酶Ⅲ活化 B.使DNA双链解开 C.提供5’未端作合成新DNA链起点

D.提供3’OH作合成新DNA链起点 E.提供3’OH作合成新RNA链起点

答案：[D]

本题考点: 引物的作用及作用方式.在DNA复制时, 由于DNA聚合酶无法从头合成DNA, 需以5’ →3’的方向先合成小段RNA作为DNA合成的引物.

◆DNA复制时, 下列哪种酶是不需要的

A.DNA指导的DNA聚合酶 B.DNA连接酶 C.拓朴异构酶 D.解链酶 E.限制性内切酶

答案：[E]

本题考点: DNA复制所需的酶类.DNA复制时, 己知拓朴异构酶参与了DNA的剪切和连接, 而非DNA 限制性内切酶.因此根据目前资料尚不能确定限制性内切复制中有限制性内切酶的作用.

◆逆转录酶催化的反应有

A.RNA指导的DNA合成 B.RNA水解反应 C.DNA指导的DNA合成 D.3’→5’外切酶作用

答: A、B、C

考点: 逆转录酶的功能.逆转录酶有多种功能.然而由于其无3’ → 5’ 外切酶作用, 所以无效对功能.这也是逆转录病毒易变异的原因.

2000年考题

◆紫外线对DNA的损伤主要是引起

A.碱基缺失 B.碱基插入 C.碱基置换 D.嘧啶二聚体形成 E.磷酸二酯键断裂

答: D

考点:DNA损伤

紫外线对DNA的损伤主要是引起TT二聚体

2002年考题

◆关于DNA聚合酶的叙述错误的是

A.需模板DNA B.需引物RNA C.延伸方向为5’→3’ D.以NTP为原料 E.具有3’→5’外切酶活性

答: D

考点:DNA合成

DNA合成是以dNTP为原料

第三节 RNA 的生物合成

一、RNA生物合成的概念

以DNA为模板指导RNA的合成称转录

以RNA为模板合成RNA称为复制。

二、转录体系的组成

DNA模板、四种三磷酸核苷酸（NTP）、RNA聚合酶、某些蛋白因子及必要的无机离子。

1.DNA模板

DNA双链中作为转录模板的一条链称为模板链；另一条DNA链不被转录，称为编码链。

双链DNA分子中，各个基因的模板链并不全在同一条链上，因此称不对称转录。

启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位

2.RNA聚合酶：

真核：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Mt。

原核： α2ββ’σ

3.转录过程

方向：5’→3’。

过程（原核） ：

1）起始：σ因子识别起始部位，核心酶结合，形成第一个磷酸二酯键。

2）延长：

3）终止（ρ）（真核还需转录后加工）

四、转录后的加工修饰

mRNA：

原核：多顺反子，

真核：单顺反子，加工复杂。

（1）剪切和剪接：

（2）5’端加帽：m7GpppNm、3’端加尾：PolyA尾。

（3）化学修饰。

（4）RNA编辑。

tRNA：

（1）剪切剪接

（2）化学修饰：甲基化

还原反应

脱H

（3）末端加CCA

rRNA：

核酸酶剪切、剪接、甲基化修饰

原：30S→→→16S、23S、5S

真：45S→→→28S、5S、8S、18S

练习

◆识别转录起点的是

A.σ因子 B.核心酶 C.ρ因子 D.RNA聚合酶的α亚基 E.RNA聚合酶的β亚基

答案: A

本题考点: σ因子作为转录起始因子的作用。

在原核生物中, σ因子可以识别DNA上的启动子序列并诱导RNA聚合酶结合启动子, 从而启动转录。此作用相当于真核细胞核内转录因子的作用。

◆对于RNA聚合酶的叙述, 不正确的是

A.由核心酶和σ因子构成 B.核心酶由α2ββ’组成 C.全酶与核心酶的差别在于β亚单位的存在

D.全酶包括σ因子 E.σ因子仅与转录起动有关

答案: C

本题考点: RNA聚合酶的组成。

全酶与核心酶的差别在于全酶含核心酶 （α2ββ’）及σ因子, 而核心酶α2ββ’不含 σ因子, 因此C是错误的。

2004年考题

◆关于原核RNA聚合酶叙述正确的是（答案：C）

A.原核RNA聚合酶有3种 B.由4个亚基组成的复合物 C.全酶中包括一个σ因子

D.全酶中包括两个β因子 E.全酶中仅有一个α因子

答案: C

考点:原核RNA聚合酶的组成

α2ββσ

第四节 蛋白质的生物合成

一、蛋白质生物合成的概念

以mRNA为模板合成蛋白质多肽链的过程

二、蛋白质生物合成体系

20种氨基酸，mRNA，tRNA，rRNA（核蛋白体），酶，蛋白质因子，ATP，GTP，无机离子。

1.mRNA

密码特性：

（1）简并性（一个以上密码代表一种aa）。

（2）连续性。

（3）通用性。

AUG：起动密码或蛋氨酸

UAA，UAG，UGA：终止密码

2.tRNA：氨基酸的运载体。

3.核蛋白体:多肽链“装配机”。

4.蛋白质因子：启始因子、延长因子、释放因子等。

三、蛋白质合成与医学的关系

1.分子病的概念

2.抗生素与蛋白质生物合成

阻断剂：

[抗生素]：四环素，链霉素、氯霉素，放线菌素，嘌呤霉素。

[细菌植物毒素]：白喉毒素，蓖麻毒素，干扰素。

练习

◆传密码的简并性指的是

A.一些三联体密码可缺少一个嘌呤碱或嘧啶碱 B.密码中有许多稀有碱基

C.大多数氨基酸有一组以上的密码 D.一些密码适用于一种以上的氨基酸 E.以上都不是

答案：C

本题考点：密码子的特性

在mRNA的编码区，每三个前后相联的核苷酸组成一个密码子，每个密码子只为一个氨基酸编码，共有64个密码子；所有生物使用同一套密码子仅有极少数例外，此为密码子的通用性。一种氨基酸可有多个密码子，此特点称为密码子的简并性。

◆原核生物蛋白质生物合成中肽链延长所需的能量来源于

A.ATP B.GTP C.GDP D.UTP E.CTP 答案：B

本题考点：合成过程中不同阶段的能量来源

蛋白质合成分为二个具体步骤：[1]氨基酸的活化与 活化氨基酸的搬运，需要ATP供能。[2] 活化氨基酸在核蛋白体上的缩合。肽链延长阶段是由进位、转肽、脱落、移位四个具体步骤组成，其中进位和移位都需要GTP供能。

◆下列关于氨基酸密码的叙述哪一项是正确的？

A.由DNA链中相邻的三个氨基酸组成 B.由tRNA链中相邻的三个核苷酸组成

C.由 链中相邻的三个核苷酸组成 D.由rRNA链中相邻的三个核苷酸组成

E.由多肽链中相邻的三个氨基酸组成

答案：C

本题考点：哪种物质具有编码氨基酸的功能

核酸是遗传物质，它由DNA和RNA组成，DNA是遗传信息的携带者，它以碱基互补配对的原则将信息传递给RNA分子。RNA分为三种，tRNA具有携带氨基酸的功能；rRNA是合成蛋白质的场所；mRNA将从DNA转录的遗传信息，以三个核苷酸组成一个氨基酸密码子的形式，编码了全部20种氨基酸的密码子。

◆氯霉素的抗菌作用是由于抑制了细菌的

A.细胞色素氧化酶 B.核蛋白体上的转肽酶 C.嘌呤核苷酸代谢 D.基因表达 E.二氢叶酸还原酶

答案：B

本题考点：抗生素阻断蛋白质合成的作用

抗生素对人体的许多代谢过程都有干扰作用，例如：磺胺类药物对细菌四氢叶酸还原酶的竞争性抑制，嘌呤核苷酸代谢的抗代谢物是嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，而不同的抗菌素阻断蛋白质合成的机制不同，例如：链霉素的作用是抑制蛋白质合成的启动；金霉素的作用是阻碍氨基酰tRNA与小亚基结合等，氯霉素、红霉素等的作用是抑制核蛋白体上的转肽酶。

一个mRNA的部分顺序和密码编号如下：

…..CAG CUC UAU CGG UAG AAU AGC…..140 141 142 143 144 145 146

◆以此mRNA为模板，经翻译后生成多肽链含有的氨基酸数是：

A.140 B.141 C.142 D.143 E.146 答案：D

本题考点：终止密码子

在64个密码子中，启始密码子是AUG，代表蛋氨酸。三个终止密码字是：UAA、 UAG、 UGA，它们只提供终止信号，不编码任何氨基酸，题中的144位是终止信号。故合成的氨基酸数应是143。

◆下列哪些氨基酸是蛋白质合成后加工过程形成的

A.羟赖氨酸 B.磷酸酪氨酸 C.羟脯氨酸 D.磷酸丝氨酸 E.都不对

答案：A B C D

[评析]：

本题考点：蛋白质合成后的加工与修饰

有些蛋白质合成后并没有活性，需要进一步加工后才有生物学功能，加工的方式包括：肽段的切除和修饰、亚单位的聚合及分泌蛋白的加工。肽段的修饰又有磷酸化、羟基化、糖基化、甲基化及乙酰化等。肽段中的赖氨酸和脯氨酸通常被羟基化，肽链中的磷酸化主要发生在苏氨酸、酪氨酸和丝氨酸上。

2004年考题

◆放线菌素抗肿瘤作用机制是

A.引起DNA链间交联，妨碍双链拆开 B.插入DNA双链，破坏模板作用

C.抑制细胞DNA聚合酶活性 D.抑制细胞RNA聚合酶活性 E.抑制蛋白质生物合成

答案：E

[评析]：

本题考点：抗生素的作用