第五章 二、问答
1. 什么是摇摆假说?
同义密码子的第1、2位碱基是保守的，同相应的tRNA上的反密码子2、3位形成标准的watson-crick碱基配对，而第3位碱基是可变的，与tRNA反密码子的第1位碱基之间的配对有某种程度的灵活性（由于反密码子位于tRNA的突环上，使反密码子三联体的排列呈弯曲弧线，不能与密码子保持完全平行，加上反密码子的第1个核苷酸位于非双链结构的松弛环内，摇摆的自由度大，形成非标准的碱基配对，称为摇摆位点），摇摆性使同一种tRNA上的反密码子可以与几种或多种密码子配对结合。 如果tRNA的摇摆位点是被修饰的碱基，就可能出现更多地选择配对关系；线粒体tRNA中具有较多的U含量，使tRNA的二级结构较为松弛，对密码子的识读具有更大的摇摆，对密码子家族采用“三中读二”的识读原则（“超摇摆”），第三位碱基没有任何遗传学意义，密码子家族的遗传寓意仅由第1、2位的两个碱基决定。
生物学意义：仅需32种tRNA便可以解读61种氨基酸密码，大大减少了tRNA的基因种数。对于线粒体只需22种就能满足蛋白质翻译的需要。
2.简述真核与原核细胞中翻译起始的主要区别。
①真核生物的翻译起始于甲硫氨酸，翻译起始和多肽延伸中的甲硫氨酸分别由tRNAiMet和
tRNAeMet负载，而原核生物翻译起始于N-甲硫氨酸（氨基N端发生甲酰化修饰形成N-甲酰
甲硫氨酸后去甲酰化），翻译起始的甲硫氨酸由tRNAMet负载；②真核生物mRNA中没有SDf序列，而是以真核生物特有的5’端帽子结构作为起始因子的结合位点；③真核生物起始定位比原核生物需要更多的间接过程、更多的辅助因子。
3.如果你发现了一种新蛋白质，你将如何进行下一步研究?请按先后顺序列出基本方
案。
4.起始tRNA具有哪两种与其他 tRNA不同的特性? 原核生物起始tRNA: ①因为起始密码一般是AUG（有时使用GUG或UUG），使得起始tRNA负载的始终是甲硫氨酸（Met），当起始tRNAMet上的甲硫氨酸被负载后，f其氨基N端立即发生甲基化修饰，形成N-甲酰甲硫氨酸，使后续肽键形成反应只能在甲硫氨酸的羧基端（C）端上进行，保证肽链的延伸只能是N→C方向；②tRNAMet反密码子臂f中缺乏丰富的G/C双链结构，保证了fMet?tRNAMet进入核糖体P位点还可阻止在形成翻f译起始复合体时fMet?tRNAMet进入核糖体的A位点，为第二个氨基酰tRNA进入核糖体f留出A位空间。
5.氨基酸分子如何与正确的tRNA分子连接?
负载过程：ATP进入AARS上的ATP结合位点，与随之进入氨基酸结合位点上的氨基酸在羧基和?磷酸之间发生反应，使氨基酸获得AMP，随后AARS将被活化的氨基酸连接到tRNA氨基酸承受臂的3’末端腺苷酸上。
氨基酸被准确负载于tRNA上的两个重要前提： ①氨基酸分子准确进入并稳定结合到对应AARS的氨基酸位点，准确活化。
氨基酸结合位点的“双筛效应”：双筛结构是指AARS的氨基酸位点上的结合位点和水解位点的两个功能域，由此形成两个不同筛孔的筛板结构，行使对具有相似R基团氨基酸被AMP错误活化后的选择性降解，防止因错误活化而导致错误负载的双筛效应； ②AARS对特定tRNA的准确识别与结合。 AARS对副密码子的识别，为一种AARS所识别的一组同工受体具有相同的副密码子。
6.谈谈保证蛋白质翻译准确率的主要机制有哪些？ ①tRNA对氨基酸的准确负载； ②tRNA反密码子对密码子的准确识读； ③核糖体对进入A位的aa-tRNA-EF-Tu-GTP复合体在成肽键前的最后校对。
7.氨酰tRNA合成酶的功能是什么? 氨酰tRNA合成酶：催化特定的氨基酸准确负载于与其对应的tRNA上的专化性酶类。因此AARS具有双重重要的功能，即结合特定的氨基酸与识别对应的tRNA.1种AARS只能识别装载同一种氨基酸的一组同工受体（tRNA分子）。
第六章 二、问答
1.衰减作用如何调控E. coli中色氨酸操纵子的表达?
衰减作用根据trp-tRNAtrp(色氨酰tRNA)的数量去调节Trp操纵子的表达，而trp-tRNAtrp的数量又取决于细胞中Trp的水平.Trp操纵子mRNA前导序列很长，
包括了编码一个长14个氨基酸的多肽所需的全部遗传信息(包括一个AUG起始密码和一个UGA终止密码)。这个多肽含有两个相邻的Trp残基，因此色氨酰-tRNA对前导肽的翻译是必不可少的。
衰减作用发生的必要条件是：1>翻译产生前导多肽；2>转录和翻译的偶联。这样，当RNA聚合酶转录前导序列的同时核糖体就紧接着结合到新生的mRNA上翻译产生前导肽。mRNA的前导序列包括两对相似的反向重复区段。区段2与区段1和3部分互补，这样1+2或2+3或3+4或1+2和3+4都能通过碱基配对形成茎环结构。 由区段3和4配对形成的茎环结构与Trp操纵子的终止子基本相同。和终止子一样，在其茎的3’一侧具有7个连续的U形成的尾巴。当形成这种衰减子结构时，它就能像终止子一样使转录终止。同时，两个Trp密码位于区段1内，而且前导肽的终止密码在区段l和2之间。
这样，如果色氨酸的量是充足的，那么，trp-tRNAtrp的含量也能够使前导肽的翻译进行到终止密码UGA。结合的核糖体覆盖了l和2两个区域，这样1和2、2和3两个区段就不能形成茎环结构，这就使3，4两个区段形成衰减子环并起到终止子的作用，导致RNA聚合酶分子脱离DNA模板。另一方面，如果色氨酸缺乏，那么存在的trp-tRNAtrp也很少，导致核糖体停止在两个Trp密码之前，这样核糖体仅盖住区段l，并在区段4被转录之前，区段2和区段3形成茎环结构。这个结构的形成阻止了区段3与区段4形成终止子结构。于是，出现通读，使操纵子的其他部分被继续转录。事实上，是mRNA上核糖体所在的位置决定mRNA的二级结构和衰减作用是否发生。衰减作用的实质是：通过对存在于引导区内短肽的翻译与否，调控该操纵子的转录延伸。
2.说明原核生物基因表达的正控制诱导型（positive inducible control）和负控制阻遏型（Negative-represible control）调控的遗传机理。 负调控的诱导模型：调控基因的产物是具有与O位点结合活性的阻遏蛋白，效应物（诱导物）能与阻遏蛋白结合，使其构型改变后失去与O位点结合的能力，从而诱导操纵子的开启。
负控制的阻遏模型：调控基因的产物是没有与O 位点结合活性的失活阻遏蛋白，效应物（辅助阻遏物）能与阻遏蛋白结合，使其构型改变后获得与O位点结合的能力，导致操纵子的关闭。 正调控的诱导模型：调控基因的产物是不具有与UCE位点结合，激活转录活性的激活蛋白，效应物（诱导物）能与激活蛋白结合，使其构型改变后获得激活转录活性，从而启动操纵子的转录。 正调控的阻遏模型：调控基因的产物是具有与UCE位点结合，激活转录活性的激活蛋白，效应物（辅助阻遏物）能与阻遏蛋白结合，使其构型改变后失去与UCE位点结合或激活转录的活性，从而导致操纵子的关闭。
3.正调控和负调控的主要不同是什么? 诱导和阻遏的主要不同是什么?
调控基因编码能与操纵基因结合的调控蛋白，根据调控蛋白对基因表达的作用，调控基因所编码的调控蛋白可分为两种：一是与操纵子结合后能减弱或阻止结构基因转录的调控蛋白称为阻遏蛋白，其介导的调控方式称为负调控；二是与
操纵基因或位于启动子上游的控制因子（UCE）结合后能增强或启动结构基因转录的调控蛋白称为激活蛋白，其所介导的调控方式称为正调控。 无论是在正控制系统中，还是在负控制系统中，操纵子的开启与关闭均受到环境因子的诱导，这种因子能与调控蛋白结合，改变调控蛋白的空间构象，从而改变其对基因转录的影响，这种因子称为效应物。一是凡能诱导操纵子开启的效应物称为诱导物，对应于诱导模型；二是凡能导致操纵子关闭，阻遏转录过程发生的效应物称为辅助诱导物，对应于阻遏模型。
4.简述RNAi的机制。
RNA干涉可分为起始和效应两个阶段。①起始阶段：加入的小分子RNA或者内源产生的dsRNA被切割为21～23个核苷酸长度的小分子干扰RNA片段（siRNA）。在这一过程中，内源的依赖RNA的RNase参与反应，这种酶称为Dicer酶（特异识别双链RNA），它能以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导入或者由转座子转录、病毒感染、反向重复序列的转录等各种方式引入的双链RNA，将RNA降解为21～23bp的双链siRNA，并且每一个片段的5’端被磷酸化、3’端都有2个碱基突出，此结构形式是siRNA进入蛋白复合体所必需的。 ②效应阶段：siRNA双链首先与一个核酶复合物结合形成RNA诱导的沉默复合物（RISC）。随后，消耗ATP能量将双链siRNA解链为单链的小分子RNA。siRNA的两条链对形成活性RISC复合物是非对称的，其中一条易于进入复合体中，而另一条则较难，而且只有与靶mRNA序列互补的单链siRNA进入RISC才能激活RISC。激活的RISC中存在另一种与Dicer的RNase，并在距离siRNA3’端12个碱基的位置切割mRNA形成25个核苷酸长度的片段。被激活的RISC可以催化多轮剪切反应，使得靶mRNA被完全降解。
另一种模型：随机降解的PCR（线虫和植物），依赖RNA的RNA聚合酶RdRP以配对的siRNA为引物，以靶RNA为模板，类似PCR扩增形成dsRNA，然后由Dicer切割形成新的siRNA,进入下一步反应。
5.简述反义RNA的机制。
存在于细胞质中的反义RNA分子，可与游离的靶mRNA的5’-UTR（原核生物的SD序列）以及编码序列部分结合，形成部分双链引起核糖体结合区域的二级结构发生变化，阻止核糖体的前进，mRNA翻译被迫中断；或者反义RNA与靶序列结合后形成的dsRNA被RNase H降解，抑制了靶基因蛋白质的合成。
存在于细胞核中的反义RNA分子，则可以与前体mRNA结合，如配对区域内有内含子存在，则该内含子受反义RNA分子覆盖，不能被剪切，加工后的mRNA中则包含有内含子的存在，导致前体mRNA的选择性剪接方式的改变；同样的，前体mRNA与反义RNA分子配对形成dsRNA后，被RNase降解。
6.蛋白质前体的加工有哪些形式？ N端甲硫氨酸和信号肽的切除； 新生肽链剪切加工； 多肽的修饰； 二硫键的形成； 亚基的聚合。