生化习题第十三章 蛋白质的生物合成与修饰

第十二第十三章 蛋白质的生物合成与修饰 1．假定阅读框开始于下列每个核苷酸序列的头三个碱基，预计以它们为mRNA模板在蛋白 质合成中所形成肽链的氨基酸顺序。 　（a）GGUCAGUCGCUCCUCCUGAUU 　（b）UUGGAUGCGCCAUAAUUUGCU 　（C）CAUGAUGCCUGUUGCUAC 　（d）AUGGACGAA 2．定出所有能够为简单三肽片断Leu－Met－Tyr编码mRNA顺序。你的答案将给你什么启示？ 3．如果阅读框固定，一条给定mRNA的碱基顺序仅为一条肽链的氨基酸顺序编码。从象细胞色素C这样的蛋白质的一个特定氨基酸顺序，你能预计出一条具特定碱基顺序的mR NA为它编码吗？说明原因。 4．一个双螺旋DNA片断的模板链含有顺序：（5'）GTTAACACCCCTGACTTCGCGCCGTCG 　（a）写出从这条链转录产生的 mRNA的碱基顺序； 　（b）从（a）中的 mRNA的 5'末端开始翻译产生的肽链的氨基酸顺序是什么； 　（c）如果这条DNA的互补链被转录和翻译，产生的氨基酸顺序和 （b）中的一样吗？解释你的答案的生物学重要性。 5．甲硫氨酸是两个仅有一个密码子的氨基酸之一，这单一的密码子是如何在大肠杆菌中既 为起始残基编码又能为多肽链内部的Met残基编码？ 6．遗传密码是用酶法或化学法合成的多核苷酸破译的，假定我们预先知道遗传密码，你怎样能合成一条多核苷酸链作为mRNA使它大部分编码Phe残基，一小部分编码Leu和Ser残基？这条多核苷酸链还能编码着极小量的什么氨基酸？ 7．根据高能磷酸键的消耗计算生物合成血红蛋白产链（14个残基）的最低能量消耗，把计算结果与生物合成一个146葡萄糖残基（α l--> 4）的线形糖原的直接能量消耗作比较。根据你的计算，合成蛋白质比起糖原多消耗多少能量？除了合成蛋白时直接的能量消耗，还有非直接的能量消耗，细胞必须合成蛋白质合成所需的各种酶。根据酶法机制比较真核细胞生物合成α l -->4直链糖原和生物合成多肽链的非直接能量消耗的数量差别。 8．甘氨酸的4个密码子是GGU．GGC．GGA和GGG，请写出它们所有可能的反密码子。 　（a）根据你的答案决定甘氨酸密码子特异性是密码子的哪几个位置？ 　（b）这些密码子反密码子配对中哪个配对中有摆动碱基？ 　（c）哪些密码子一反密码子配对所有三个位置都是Watson－Crick配对？ 9．遗传密码最重要的肯定性证据来自突变蛋白氨基酸顺序单个残基取代。下列哪些个氨基酸的取代来自于遗传密码的单个碱基改变？哪些取代需得改变两个或三个碱基？为什么？ 　（a）Phe --> Leu （b）Lys --> Ala （c）Ala --> Thr 　（d）Phe --> Lys （e）Ile --> Leu （f）His --> Gin 　（g）Pro --> Ser 10．镰刀型细胞贫血症是由正常血红蛋白A的β珠蛋白的链6位发生Val取代Glu残基造成的，你能估计DNA密码发生什么改变才造成撷氨酸残基取代谷氨酸残基？ 11．一些氨酰一tRNA合成酶不识别它的对应tRNA的反密码子而识别 tRNA的其他结构以 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达特异性，丙氨酸一tRNA明显属于这种类型。 　（a）丙氨酸一tRNA合成酶是靠什么机制识别tRNAAla？ 　（b）描述tRNAAla反密码子第三位由C—G突变的影响。 　（c）什么类型的其他突变会造成同样后果？ 　（d）从未发现这种类型的突变在生物界天然发生，为什么？ 12．DNA聚合酶合成DNA时依靠3'一5'外切酶切去错配核着酸残基进行校对，但肽链合成时核糖体实际上无法识别附着于tRNA的氨基酸的身分。不正确氨基酸插人后再水解切除在实践上是不可能的，为什么？（提示，考虑生长中的肽链是如何与mRNA保持联系的。） 13．一个为300氨基酸残基编码的真核基因发生突变，使它在氨基末端有SRP识别的信号顺序，在内部150氨基酸残基开始有一核定位顺序（NLS）。这个蛋白最后可能存在于细胞的哪一个位置？ 14．细菌分泌蛋白OrnpA的前体ProOmpA有分泌过程所需的氨基末端信号顺序。如果纯化的ProOmpA前体用8mol／L尿素变性后除去尿素（可把蛋白溶液迅速通过凝胶过滤色谱柱）。这种蛋白前体在体外实验中能在分离的细菌内膜中穿膜转位，但是如果这个蛋白在无尿素的情况下保温几个小时，转位就不可能的了。但是，如果在另一种被称为“触发因子”的细菌蛋白存在下这个蛋白的转位能力可以得到维持。叙述这种因子可能的功能。 16．举例说明一些蛋白的激活过程中，肽链的局部断裂对其活性的影响？ 17．为什么遗传密码是三联体的（三个碱基一组）而不是二联体或四联体的？ 18．Φ×174基因组是含有 5386个核苷酸的单链 DNA，问： 　1）如果基因组中只有一个AUG存在并用于翻译的起始，该基因组编码的蛋白质应含有多少个氨基酸？假定氨基酸残基的平均分子量为112，所编码的蛋白质的最大分子量是多少？ 　2）研究发现，Φ×174基因组所编码的蛋白质的数量比预期的要多，为什么？ 19．在原核细胞的蛋白质合成中，四氢叶酸和起始因子蛋白的作用是什么？ 20．在体外进行的蛋白质合成实验中发现，Cys－tRNACys可转变为Ala－tRNACys，问： 　1）用14C标记 Ala－tRNACys中的丙氨酸进行蛋白质合成实验，标记的丙氨酸能掺入多肽链中丙氨酸的位置吗？ 　2）氨酰一tRNA合成酶在蛋白质合成中的重要性是什么？ 21．亮氨酸有6个密码子（UUA、UUG、CUU、CUC、CUA和CUG），根据摆动理论，它至少需要几个tRNA以识别这些密码子？ 22．用放射性标记的氨基酸进行蛋白质的体外合成实验，并与不同的反应时间取样 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 得到 如下的结果。注：“－”代表没有标记的氨基酸，“X”代表标记的氨基酸，A和B代表新合成的肽链的末端。 　　时间1（反应开始） A——————————————————X.X－B 　　时间2 　　　　　　A ———————————————X.X.X.X.X—B 　　时间3　　　　　　 A———————————X.X.X.X.X.X.X.X.X—B 　　时间4　　　　　　 A—— X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.X.—B 　　注：“—”代表没有标记的氨基酸，“X”代表标记的氨基酸，A和B分别代表新合成的肽链的氨基末端和羧基末端。 　　问：1）多肽链合成的方向如何？从A向B还是从B向A方向延伸？2）哪是它的氨基末端和按基末端？ 23．已知为E．coli细胞中某个蛋白质氨基末端的氨基酸顺序编码的DNA模板链的核苷酸排列顺序为：“GTAGCGTTCCATCAGATTT”，请写出刚合成出的多肽链氨基末端的前4个氨基酸的排列顺序（参看密码子表）或前4个氨基酸密码子的排列顺序。 24．假定为哺乳类某个蛋白质氨基末端的氨基酸顺序编码的DNA有意义链的核苷酸顺序如下：5'－CCTGTGGATGCTCATGTTT? 3'，参照密码子表，新合成出的蛋白质氨基末端的氨基酸顺序是什么？ 25．为E．coli某蛋白质多肽链C端编码的DNA有意义链的核着酸顺序如下： 　　CCATGCAAAGTAATAGGT，参看密码子表，问产生的蛋白质C端的氨基酸顺序如何？ 26．信号顺序氨基酸组成上的特点是什么？ 1． 　（a）Gly－Gln－Ser－Leu－Leu－Ile 　（b）Leu－Asp－Ala－Pro 　（c）His－Asp－Ala－Cys－Lys－Tyr 　（d）Met－Asp－Gln或fMet－Asp－Gln（原核） 2．编码 Leu－Met－Tyr三肽的 mRNA序列可以是 12种。 　UUAAUGUAU，UUGAUGUAU，CUUAUGUAU， 　CUCAUGUAU，CUAAUGUAU，CUGAUGUAU 　UUAAUGUAC，UUGAUGUAC，CUUAUGUAC， 　CUCAUGUAC，CUAAUGUAC，CUGAUGUAC 　　这个答案表明，一个三肽对应的mRNA序列多达12种，用肽链氨基酸序列很难预测其mRNA的序列。 3．不能，因为大部分氨基都有多于一个的密码子。因此，一个给定多肽链有很多不同的碱基顺序为它编码。但是，由于一些氨基酸只有一个密码，而有些氨基酸的密码子通常有两个位置有相同的核苷酸。因此，一条肽链其相应的mRNA的许多位置的碱基是很肯定的。 4． 　（a）其转录产生的mRNA序列为： 　　5'－CGACGGCGCGAAGUCAGGGGUGUUAAC? 3' 　（b）其编码的肽链为： 　　Arg－Arg－Arg－Glu－Val－Arg－Gly－Val－Lys 　（c）如果是这条DNA链的互补链转录和翻译，产生的肽链的氨基酸顺序不一样。因为反平行的互补链没有相同的碱基顺序。这种情况的重要生物学意义在于同一段 DNA双 螺旋可以用不同互补链为不同基因编码。提高DNA信息量。 5．在大肠杆菌细胞中有两类 tRNA都能携带蛋氨酸，即 tRNAMet和 tRNAfMet。可以形成 Met－tRNAMet和 Met－tRNAfMet。Met－tRNAMet可识别 mRNA中间部分的 AUG密码把甲硫氨酸插入多肽链的中间位置；而 Met－tRNAfMet可被特异于此 tRNA的转甲酰基酶甲酰形成 fMet－tRNAfMet，在起始因子 IF－2的帮助下进入核糖体的 P位。并使其反密码子与 起始密码子 AUG相配对。一般氨基酸的 tRNA不能进入 P位，因而肽链起始氨基酸 N－甲酰甲硫氨酸与内部的甲硫氨酸相区别。 6．可以用多核苷酸磷酸化酶在UDP和CDP参与下合成多核苷酸，并使UDP的浓度是CDP的5倍，这样合成的多核苷酸具有最多的UUU密码（为苯丙氨酸编码）。有较少的 UUC（为苯丙编码）．UCU（为丝氨酸编码）．CUU（为亮氨酸编码），只有极少数的密码为：UCC（为Ser编码）．CUC（为Leu编码）．CCU（为Pro编码）。 7．需消耗583个高能磷酸键。以每加接1个消耗4个高能磷酸键计，因共有145个转肽步骤，l个起始步骤；以上不计矫正氨基酸错误插入所消耗的能量。合成β一珠蛋白每个消耗的能量约比合成相应长度（含146个葡萄糖残基）线性糖原（292个高能磷酸键）要大1倍。这反映了保证信息正确传递给蛋白质要消耗更多的能量。 8．甘氨酸的密码子是：GGU，GGC，GGA，GGG 　　相应的反密码子是：ACC，GCC，UCC，CCC，GCC，ICC，ICC，UCC，ICC 　（a) 反密码子中3'一末端第一个碱基和中间位碱基决定密码的特异性。 　（b) 与 GGC配对的 GCC、ICC，与 GGC配对的 ICC，与 GGA配对的 ICC，与 CCC配对的UCC含有摆动碱基。 　（c）密码子GGU对反密码ACC，GGC对GCC，GGA对UCC，GGG对CCC，均为三个位置都是Watson－Crick碱基配对。 9．单一残基（碱基）改变造成氨基酸替换的是：（a）、（c）、（e）、（g）；而（b）、（d）、(f)不可能是单一碱基的改变；(b)和(f) 需改变两个碱基；(d) 需要取代所有三个碱基。 10．在密码表中，谷氨酸有两个密码子，GAA和GAG。而颉氨酸有4个密码子：GUU、 GUC、GUA和 GUG。GAA变成 GUA及 GAG变成 GUG的单一碱基改变都可导致珠蛋白中的谷氨酸残基变成颗氨酸残基。这种镰刀型贫血病病变，而不太可能是由GAA变成GUG、GUU变成GUC或从GAG变成GUA、GUU或GUC的双碱基突变。 11． 　（a）丙氨酸一tRNA合成酶依靠识别tRNAAla氨基酸臂上的G3一U70碱基对识别tRNA。 　（b)这种突变会导致mRNA上编码脯氨酸的位置插入丙氨酸残基。 　（c）可能导致相同结果的突变是改变tRNAPro使它能被丙氨酸tRNA合成酶所识别。 　（d) 因此这种突变会使所有蛋白质中的脯氨酸被丙氨酸所取代，因此导致所突变体的死亡。这表明自然选择压力对保持遗传密码有极重要的作用。 12．最新补加到生长中的肽链的氨基酸残基是新生肽链和tRNA之间的惟一共价连系。也是肽链和模板 mRNA的惟一连系。如果有一个类似于 DNA合成的外切酶校对活性，会切断这种连系，因而阻断肽链的继续合成。使它从mRNA上释放下来。因此，这种校对过程不可能存在。 13．这个蛋白会被导入内质网膜。因为它存在着SRP识别的信号顺序。在这个顺序为SRP结合并把新肽链导入内质网腔，在那里完成肽链合成并完成修饰。因此这个蛋白被输入内质网膜腔，它的输接信号NLS被参加核投递的蛋白所接触和识别。因此，它最后将不能到达细胞核内。 14．这种触发因子是一种分子伴侣，它能稳定未折叠的处于转位感受性的前OmpA的构象。 16．蛋白质分子中多肽链的修饰和局部断裂，是生物活性蛋白质的形成并执行特定的生物学功能所必须的过程，在生物机体中普遍存在。 　　如前胰岛素原，含110个氨基酸残基。进入内质网腔后被信号肽酶作用切去信号肽转变为胰岛素原。再经特异性酶的作用，切下一段C肽后才转变为有活性的胰岛素。为什么先以胰岛素原的形式存在？可能是为了更好地折叠成活性形式。研究发现，除去C肽的胰岛素原，两条链不能很好地组装成有活性的胰岛素。有一种糖尿病人，其血液中胰岛素原样肽的水平很高。分析其原因是该病人的胰岛素原分子中的第63位精氨酸突变为非碱性氨基酸。因此，在胰岛素原转变为胰岛素时，63位（此位必须是碱性氨基酸）一64位之间的肽键不能被酶切开，不能形成正常的胰岛素分子。所以 C肽仍挂在A链的N端，这样的分子称为胰岛素原样肽。 17．若以每两个为一组，DNA的四种核苷酸仅能产生 42＝16种不同的组合，不足以编码蛋白质中的20种氨基酸。但是，若以每三个一组，则四种碱基就可产生43＝64种不同的组合。早期的遗传学实验不仅证明氨基酸的密码子是核普酸三联体，而且证明密码子是不交盖的，为连续的氨基酸残基编码的密码子之间没有逗号。因此，一个蛋白质的氨基酸序列是由连续的三联体密码子的线性顺序决定的。这个序列中的第一个密码子建立了一种阅读框（reading frame），在这个阅读框中每三个核苷酸残基就开始一个新的密码子。按照这种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，对任何一个DNA序列就有三种可能的阅读框，每个阅读框都将产生一个不同的密码子序列。但通常只有一种阅读框编码着给定蛋白所需的信息。 18． 　1）（5386—3）／3=1794（1794＋1）X 112＝201 000 　2）Φ× 174基因组中有基因重叠现象。如下所示，从不同的阅读框开始翻译会产生不同的蛋白质。 　　阅读框1 　AUG CCU AGA UGC AGU UCG 　　　序列　　AUG CCU AGA UGC AGU UCG 　　　　　　　　阅读框2 　A UGC AGU UCG 19．在蛋白质合成中，氨基酸要活化。原核合成的第一个氨基酸是甲酰蛋氨酸，四氢叶酸是fMet－tRNAfMet形成所必须的，它提供甲酰基；在甲酰化酶的作用下使Met－tRNAfMet分子中的甲硫氨酸甲酸化。原核起始因子蛋白有三种，IF－1、IF－2和IF－3；它们都参与起始复合物的形成。详见《现代生物化学》第361～362。 20． 　1）标记的丙氨酸或者说 Ala－tRNACys中的丙氨酸不能掺入多肽链中丙氨酸应占据的位置。因tRNACys的反密码子只能识别 mRNA分子上的半胱氨酸（CySH）的密码子； 因此Ala－tRNACys中的丙氨酸将掺入多肽链中半胱氨酸应占据的位置中。 　2）氨酰一tRNA合成酶可催化氨基酸与相应的tRNA分子（携带该种氨基酸的tRNA）结合，使氨基酸活化，并由相应的tRNA分子把这个活化的氨基酸带到核糖体一mRNA起始复合物的适当位置上。因 tRNA可阅读 mRNA上的密码子，使不同的氨基酸正确定位。如果氨酸一tRNA合成酶使不正确的氨基酸与tRNA连接了，这个氨基酸将掺入到 tRNA的反密码子所识别的密码子的位置上。即引入错误的氨基酸。 21．要识别这6个密码子，至少需要3个tRNA。其中的一个tRNA，它的反密码子为UAA，可识别密码子 UUA和 UUG。对其他的 4个密码子，有两种不同的组合方式。 　1）反密码子为IAG的tRNA和反密码子为U（或C）AG的tRNA。前者可读CUU、CUC和CUA密码子，后者可读CUG密码子。 　2）反密码子为 GAG的 tRNA可读 CUU和 CUC密码子，而反密码子为 UAG的 tRNA可读CUA和CUG密码子。 　　1）和2）只取其一，因识别相同的密码子。 22．多肽链合成的方向是从A向B方向延伸的，故A是它的氨基末端，B是它的羧基末端。因氨基酸是带有同位素标记的，它总是加到生长着的多肽链的羧基 （C端）端。因此，在反应进行的初期分离出的多肽链只在它的羧基端有少数的带标记的氨基酸。随着反应的进行，靠近多肽链氨基端的带标记的氨基酸数目增多。 23．因 DNA模板链的顺序已知，那么，mRNA的顺序应是： 　　　　5'－AAAUCUGAUGGAACGCUAC? 3' 　　因原核蛋白质合成的第一个氨基酸是甲酰甲硫氨酸，它的密码子为AUG或GUG；上述 mRNA中无 GUG密码子，只有 AUG密码子，故合成的该蛋白质氨基末端的前 4个氨基酸顺序为：甲酰甲硫氨酸一谷一精一酪—?·，相应的mRNA分子上的密码子顺序为： 　　5'一 AUG－GAA－CGC－UAC? 3'。 24．DNA双链中，无意义链的核苷酸顺序应是： 　　5'－AAACATGAGCATCCACAGG? 3'，为该蛋白质编码的 mRNA的顺序应该和它一样是： 　　5'－AAACAUGAGCAUCCACAGG?3'，因真核细胞中的起始密码子为AUG，新合成出的该蛋白质氨基末端的氨基酸顺序应是：Met－Ser–Ile－His－Arg?，相应的mRNA上的密码子顺序为：5'－AUG－AGC－AUC－CAC－AGG?3' 25．由题意知，为该蛋白质 C端氨基酸顺序编码的相应的 mRNA顺序为： 　　　　5'CCAUGCAAAGUAAUAGGU… 3' 　　由于这是肽链C端的顺序，它必然含有一个或多个终止密码子，UAA．UAG或UGA。在上述 mRNA顺序中有 UAA和 UAG两个终止密码串联出现，在 mRNA上的阅读框应为： 　　5'? C．CAU－GCA－AAG－UAA－UAG－GU? 3'，故产生的蛋白质的C端氨基酸顺序应为：His－Ala－Lys。相应的mRNA上的密码子顺序应为：5'?CAU－GCA－AAG?3'。 25．信号序列长度不等，一般在13～16个氨基酸残基；但是它们都有：（1）10～15个残基的疏水氨基酸序列；（2）在疏水序列的前端近氨基末端有一个或多个带正电荷氨基酸残基；（3）在羧基末端（近裂解位点）有一短的序列，这个序列有相当的极性，特别是更接近裂解位点的氨基酸残基带有短的侧链（如甘氨酸）。