10．比较DNA的复制和转录有什么不同？ 答：（1）DNA复制是为了保留物种的全部遗传信息，因此是整个分子都复制；而转录只
是转录DNA分子中的一个片段（称为转录单位或操纵子 operon)，哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。
（2）双链DNA中只有一条链具有转录活性，称之为模板链（或反义链），无转录活性的链称为有义链（或编码链）；
（3）转录不需引物，而DNA的复制需要一小段RNA作为引物； （4）RNA聚合酶无校对功能，转录的错误率高；
（5）复制时双链DNA在复制过程中需要逐步但全部解链，而转录时只需DNA双链局部解链，当RNA聚合酶移开时DNA双螺旋很快恢复。
复制的产物无需加工就有活性，而转录产物必需经过加工才具有活性。
11．比较四种核酸聚合酶（DNA复制酶、RNA聚合酶、RNA复制酶、逆转录酶）的性
质和作用的异同。 答：（1）DNA聚合酶(DDDP)的性质：以四种脱氧核苷三磷酸dNTP为底物；合成反应
需要模板，模板可以是双链DNA ，也可以是单链DNA，合成产物与模板互补；需要引物：以一小段RNA为引物，引物必须含 3’-OH，并与模板的5’-端互补；合成方向：5 ? ? 3 ?；该酶具有5’ ? 3 ’ 聚合酶功能；还具有3 ’? 5’ 核酸外切酶活性：对双链无作用，在正常聚合条件下，此活性不能作用于正常的生长链，只作用于生长中不配对的单链，校对功能；5’? 3’ 外切酶活性，对双链有效，可用于合成过程中RNA的切除。
B、RNA聚合酶(DDRP)的催化性质：四种核苷三磷酸（ATP、GTP、CTP、UTP）为底物；以DNA为模板，模板可以是单链DNA、双链DNA，但双链DNA状态下活性最大；合成方向：5 ? ? 3 ?；无校对功能即3’→5’核酸外切酶功能，也无5’→3’核酸外切酶功能；合成无需引物。
C：RNA复制酶(RDRP)的催化性质：以四种NTP为底物，合成方向：5 ? ? 3 ?；具有模板选择性，专一性地选择病毒RNA为模板；按5’→3’的方向合成病毒RNA；无任何外切酶活性，即无校对功能，复制的RNA错误率高，易变异；合成无需引物。 D：逆转录酶(RDDP)是多功能酶，兼有3种酶的活性：RNA指导的DNA聚合酶活性； DNA指导的DNA聚合酶活性；核糖核酸酶H的活性，专一水解RNA－DNA杂交分子中的RNA，可沿5’ ?3’方向起核酸外切酶的作用；无3 ’? 5’ 核酸外切酶活性即无校对功能，错误率高，易产生变异；以四种脱氧核苷三磷酸dNTP为底物，合成方向：5 ? ? 3 ?；反应需要RNA模板与引物。
12．简述真核生物和原核生物的mRNA在结构上的主要区别。
答：①真核生物mRNA在5'端有一帽子结构，(由7－甲基鸟苷酸三磷酸组成)；
②在3'端有一多聚腺苷酸poly(A)的尾部结构，由20～300腺苷酸组成； ③所有真核生物的mRNA分子都是只含一个结构基因。而原核生物的mRNA可以由几个结构基因组成；
④原核生物的起始信号有SD序列，两末端有不编码的重复序列。 13．由RNA聚合酶Ⅱ合成的初始转录物(mRNA前体)需经过哪些加工过程才能成为成熟的mRNA？
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答：①5'—端加帽形成“帽子结构”－7－甲基鸟苷酸三磷酸；
②3'—端切断并加多聚腺苷酸尾巴(polyA尾)； ③剪接除去内含子； ④部分核苷酸甲基化。
13 蛋白质的生物合成
四、问答题
1.原核细胞与真核细胞（细胞质）的蛋白质生物合成有何主要区别？ 答：主要区别有：
（1）原核生物翻译与转录是偶联的，而真核生物不存在这种偶联关系。
（2）原核生物的起始tRNA经历甲酰化反应，形成甲酰甲硫氨酸-tRNA，真核生物则不。
（3）采取完全不同的机制识别起始密码子，原核生物依赖于SD序列，真核生物依赖于帽子结构。
（4）原核生物的mRNA与核糖体小亚基的结合先于起始tRNA与小亚基的结合，而真核生物的起始tRNA与核糖体小亚基的结合先于mRNA与小亚基的结合。 （5）在原核生物蛋白质合成的起始阶段不需要消耗ATP，但真核生物需要消耗ATP。
（6）参与真核生物蛋白质合成起始阶段的起始因子比原核复杂，释放因子则相对简单。
（7）原核生物与真核生物在密码子的偏爱性上有所不同。
2．简述tRNA在蛋白质的生物合成中是如何起作用的？
答：在蛋白质合成中，tRNA起着运载氨基酸的作用，将氨基酸按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序搬运到蛋白质合成的场所——核糖体的特定部位。tRNA是多肽链和mRNA之间的重要转换器。①其3ˊ端接受活化的氨基酸，形成氨酰-tRNA②tRNA上反密码子识别mRNA链上的密码子 ③ 合成多肽链时，多肽链通过tRNA暂时结合在核糖体的正确位置上，直至合成终止后多肽链才从核糖体上脱下。
3．tRNA在蛋白合成过程中被称为\适配器\分子，原因是什么？
答： tRNA具有将mRNA序列翻译成相应的蛋白序列的作用。tRNA既能与mRNA结合，也能与氨基酸结合。
4．mRNA遗传密码排列顺序翻译成多肽链的氨基酸排列顺序，保证准确翻译的关键是什么？
答：保证翻译准确性的关键有二：一是氨基酸与tRNA的特异结合，依靠氨酰- tRNA合成酶的特异识别作用实现；二是密码子与反密码子的特异结合，依靠互补配对结合实现，也有赖于核蛋白体的构象正常而实现正常的装配功能。
5．AUG和UAG是蛋白合成中特定的起始和终止密码，如下所示的mRNA中什么样的开放阅读框才能编码一个短肽？写出该短肽的氨基酸序列。 5ˊ-UUAUGAAUGUACCGUGGUAGUU-3ˊ 答：只有阅读框3（从第3个核苷酸开始读码）才能编码一个短肽。Met-Asn-Val-Pro-Trp
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6．细菌的基因组通常含有多个rRNA基因拷贝，它们能迅速地转录以生产大量rRNA装配成核糖体。相对比而言，编码核糖体蛋白的基因只有一份拷贝，试解释rRNA基因和核糖体蛋白基因数量的差别。
答：每一个rRNA基因的转录本是一个rRNA分子，它被组装入核糖体中，因而需要。多考贝的rRNA基因来装配细胞所需要的大量的核糖体。相反每一个核糖体蛋白质基因的转录本是一个mRNA它可以被翻译许多次，因为从RNA到蛋白质的这种放大作用，所以用于合成核糖体蛋白质的基因的需求比对rRNA基因的需求少。 7．为什么m7GTP 能够抑制真核细胞的蛋白质合成，但不抑制原核细胞的蛋白质合成？ 相反人工合成的SD序列能够抑制原核细胞的蛋白质合成，但不抑制真核细胞的蛋白质合成？
答：m7GTP之所以能够抑制真核细胞的蛋白质合成是因为它是真核细胞mRNA的
5ˊ帽子结构的类似物，能够竞争性的结合真核细胞蛋白质合成起始阶段所必需的帽子结合蛋白（一种特殊的起始因子）原核细胞mRNA的5ˊ端没有帽子结构，因此m7GTP不会影响到它翻译的起始。 SD序列是存在于原核细胞mRNA的5ˊ端非编码区的一段富含嘌呤碱基的序列，它能够与核糖体小亚基上的16SrRNA的3ˊ端的反SD序列通过互补结合，这种结合对原核细胞翻译过程中起始密码子的识别非常重要，将人工合成的SD序列加到翻译体系中，必然会干扰到mRNA所固有的SD序 列与16SrRNA的反SD序列的相互作用，从而竞争性抑制原核细胞蛋白质合成的起始。
8．遗传密码有何基本特性？这些特性有何重要意义？
答： mRNA分子上的核苷酸顺序与蛋白质多肽链上氨基酸顺序之间的对应关系称为遗传密码，mRNA上每3个相邻的核苷酸编成一个密码子。其特点有： ① 方向性：编码方向是5ˊ→3ˊ； ② 无标点性：密码子连续排列，既无间隔又无重叠； ③ 简并性：除了Met和Trp各只有一个密码子之外，其余每种氨基酸都有2～6
个
密码子； ④ 通用性与变异性：不同生物共用一套密码；有少数线粒体的密码发生变异； ⑤ 变偶性与摆动性：在密码子与反密码子相互识别的过程中密码子的第一个、第 二个核苷酸起决定性作用，而第三个核苷酸能够在一定范围内进行变动。
这些特性的意义在于：兼并性有利于减少有害突变，而变偶性与摆动性既减少
有害突变，也平衡了翻译速度与翻译准确性的要求。
14 物质代谢的调控
四、问答题
1. 简述糖代谢与蛋白质代谢的相互关系。 答：（1）糖是蛋白质合成的碳源和能源：糖分解代谢产生的丙酮酸、α-酮戊二酸、草 酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、4-磷酸赤藓糖等是合成氨基酸的碳架。糖分解产生的 能量被用于蛋白质的合成。
（2）蛋白质分解产物进入糖代谢：蛋白质降解产生的氨基酸经脱氨后生成α-酮酸，α-
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酮酸进入糖代谢可进一步氧化放出能量，或经糖异生作用生成糖。
2. 简述蛋白质代谢与脂类代谢的相互关系。 答：（1）脂肪转变为蛋白质：脂肪分解产生的甘油可进一步转变成丙酮酸、α-酮戊二 酸、草酰乙酸等，再经过转氨基作用生成氨基酸。脂肪酸氧化产生乙酰辅酶A与草 酰乙酸缩合进入三羧酸循环，能产生谷氨酸族和天冬氨酸族氨基酸。
（2）蛋白质转变为脂肪：在蛋白质氨基酸中，生糖氨基酸通过丙酮酸转变成甘油，也 可以氧化脱羧后转变成乙酰辅酶A，用于脂肪酸合成。生酮氨基酸在代谢反应中能生成乙酰乙酸，由乙酰乙酸缩合成脂肪酸。丝氨酸脱羧后形成胆氨，胆氨甲基化后变成 胆碱，后者是合成磷脂的组成成分。
3. 简述糖代谢与脂类代谢的相互关系? 答：（1）糖转变为脂肪：糖酵解所产生的磷酸二羟丙同酮还原后形成甘油，丙酮酸氧 化脱羧形成乙酰辅酶A是脂肪酸合成的原料，甘油和脂肪酸合成脂肪。
（2）脂肪转变为糖：脂肪分解产生的甘油和脂肪酸，可沿不同的途径转变成糖。甘油经磷酸化作用转变成磷酸二羟丙酮，再异构化变成3-磷酸甘油醛，后者沿糖酵解逆反应生成糖；脂肪酸氧化产生乙酰辅酶A，在植物或微生物体内可经乙醛酸循环和糖异生作用生成糖，也可经糖代谢彻底氧化放出能量。
（3）能量相互利用：磷酸戊糖途径产生的NADPH直接用于脂肪酸的合成，脂肪分解产生的能量也可用于糖的合成。
4．简述酶合成调节的主要内容？ 答：（1）转录水平的调节：负调控作用（酶合成的诱导和阻遏）；正调控作用（降解 物基因活化蛋白）；衰减作用（衰减子）。
（2）转录后的的调节：转录后mRNA的加工，mRNA由细胞核向细胞质的运输，
mRNA细胞中的定位和组装。
（3）翻译水平的调节：mRNA本身核苷酸组成和排列（如SD序列），反义RNA的
活性，mRNA的稳定性等都是翻译水平的调节的重要内容。
5．以乳糖操纵子为例说明酶诱导合成的调控过程。 答：（1）乳糖操纵子：操纵子是指在转录水平上控制基因表达的协调单位，包括启动基
因（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因，操纵子可受调节基因的控制。乳糖操纵子是三种分解的乳糖酶在细胞中表达的控制单位。
（2）阻遏过程：在没有诱导物（乳糖）情况下，调节基因产生的活性阻遏蛋白与操纵
基因结合，操纵基因被关闭，操纵子不转录。
（3）诱导过程：当有诱导物（乳糖）的情况下，调节基因产生的活性阻遏蛋白与诱导
物结合，使阻遏蛋白构象发生改变，失去与操纵基因结合的能力，操纵基因被开放，转录出三种乳糖分解酶（LacZ、LacY、LacA）。
6．以糖原磷酸化酶激活为例，说明级联系统是怎样实现反应信号放大的？ 答：（1）级联系统：在连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活， 导致原始调节信号的逐级放大，这样的连锁代谢反应系统称为级联系统。糖原磷酸化酶的激活过程就是一个例子。 （2）放大过程：a-激素（如肾上腺素）使腺苷酸环化酶活化，催化ATP和生成cAMP。 b- cAMP使蛋白激酶活化，使无活力的磷酸化酶b激酶转变成有活力的磷酸化酶b
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