MRI平扫；左侧颞叶见一类圆形长T1长T2信号。_百度宝宝知道朱玉贤版分子生物学复习题前四章
&&&&第一章 绪论 [要点难点] 1．必须掌握分子生物学的基本概念； 2．一般了解分子生物学发展简史，特别是那些与分子生物学发展有密切关系的关键事件； 3．熟悉分子生物学的研究内容和它的一些分支学科； 4．探讨分子生物学的发展趋势。 [主要内容] （一）分子生物学的基本概念 1．分子生物学术语 2．分子生物学的任务 （二）分子生物学诞生的背景及发展简史 发展史表 1．早期的分子生物学发&&&&展动态 2．现代分子生物学的发展 （三）分子生物学的研究内容 1．dna 重组技术 2．基因表达调控 3．结构分子生物学 4．基因组 5．功能基因组 6．生物信息学 （四）分子生物学发展前景展望、它与其它学科的关系[习题]一、名词解释 1．分子生物学（molecular biology）2．dna 重组技术（recombinant dna techniques） 3．基因（gene） 二、填空题 1．分子生物学是研究核酸等生物大分子的 、 、 及其重要性和规律性的科学，是人 类从 水平上真正揭开生物世界的奥秘， 由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界 的基础学科。 2．分子生物学主要研究核酸在细胞生命过程中的作用，包括 的复制、 以及基因 的 规律，所以，这门学科其实应该叫做核酸生物学（biology of nucleic acid）。 3．1869 年米歇尔（friedrich miescher）分离出 。 。4．1928 年格里菲斯（frederick griffith）发现了一种可以在细菌之间转移的5．1953 年沃森（james watson）和克里克（francis crick）在 结构的论文。正是由于这个模型，他们获得 年诺贝尔奖。杂志上发表 dna 双螺旋6．d.baltimore；h.temin，美国科学家。由于他们各自发现了 ，打破了中心法则，该 酶能使 mrna 反转录成 ，使真核基因的克隆表达成为可能，为病毒学、遗传学、基因 工程作出了重大贡献，他们获得 年诺贝尔奖。 7．1972 年 paul berg 创造出第一个 分子。8．1973 年 herbert boyer 和 stanley cohen 发展了 技术，发现改造后的 dna 分子可在 外来细胞中复制。s.cohen，在质粒的研究中作出了开创性的研究，1973 年他又第一个实现 了 的转移，创立了 重组模式。科学界把这一年定为_____ 诞生之年，以纪 念这位基因工程的创始人。 9． 1977 年 walter gilbert， allan m. maxam 和 frederick sanger 开发出 测序技术。 f.sanger， 英国剑桥大学教授。由于他在 一级结构和核酸序列分析方面的天才创造和震惊世界的成 果， 在 年和 年先后两次获得诺贝尔奖。 他是生物医学科学领域里唯一两次获得这一最 高荣誉的伟大科学家。 10． 1978， p.berg 首次用 sv40 作载体与 λ 噬菌体实现了 技术方面的功绩获得 年诺贝尔奖。 11．1982 年 数据库建立。 年诺贝尔奖。 的重组。 由于他在重组 dna12．1983 年 kary mullis 发明了聚合酶链式反应（pcr）技术，并因此获13．1998 年 6 月 29 日美国宣布正式启动 计划，世界各国也开始加大投入，以生物芯片 为核心的相关产业正在全球崛起， 专家统计： 全球目前生物芯片工业产值为 10 亿美元左右， 预计今后 5 年之内，生物芯片的市场销售可达到 200 亿美元以上。 14．2001 年 2 月，nature 和 science 同时发表了 一。 15．2003 年人类基因组计划宣布，人类基因组 全部实现。 三、选择题（单选或多选） 1．1869 年首先分离出核酸的科学家是 （ ） ，这是人类历史上最伟大的成就之 绘制成功，人类基因组计划的所有目标（a）walter flemming（b）archibald garrod（c）friedrich miescher （d）thomas hunt morgan（e）alfred henry sturtevant 2．1944 年指出 griffith 发现的遗传分子就是 dna 的科学家是 （a）oswald avery（b）colin macleod（c）maclyn mccarty （d）rosalind franklin（e）linus pauling 3．1961 年根据试验，提出在分子水平上特定基因被激活或抑制的机制——乳糖操纵子学说 的科学家是 （ ） （a）friedrich miescher（b）maclyn mccarty（c）francois jacob （d）jacques monod（e）marshall nirenberg （ ）4．有位科学家首先发现了逆转录酶，打破了中心法则，该酶能使 mrna 反转录成 cdna， 使真核基因的克隆表达成为可能，为病毒学、遗传学、基因工程作出了重大贡献，他们获得 1965 年诺贝尔奖。这位科学家是 （ ） （a）jacques monod（b）d.baltimore（c）h.temin（d）marshall nirenberg（e）robert holley 5．1973 年发展了重组 dna 技术，发现改造后的 dna 分子可在外来细胞中复制。这位科 学家是 （ ） （a）herbert boyer（b）stanley cohen（c）h.temin（d）marshall nirenberg（e）robert holley 四、简答题 1．分子生物学的研究内容有哪些 2． 证明 dna 是遗传物质的两个关键性实验是肺炎双球菌在小鼠体内的毒性和 t2 噬菌体感 染大肠杆菌，简单阐述从这两个实验中所得出的主要的论点。 3．dna 重组技术有何应用前景 4．基因表达调控主要发生在什么水平上 5．基因表达调控研究主要有哪些内容 6．结构分子生物学的研究内容是什么 7．人类基因组计划的意义 8．什么是人类蛋白质组计划答案部分第一章 绪 论一、名词解释 1．分子生物学（molecular biology） 答：分子生物学是从分子水平上研究生命本质的一门新兴边缘学科，广义的讲，一切从分子 水平研究生命奥秘的研究工作都是分子生物学。它是研究核酸等生物大分子的形态、结构、 功能、 及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象， 是当前生命科学中发展最快并 正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。 2．dna 重组技术（recombinant dna techniques） 答：dna 重组技术（又称基因工程），它是将不同的 dna 片段（某个基因或基因的一部 分）按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生 影响受体细胞的新的遗传性状。 严格地说，dna 重组技术并不完全等于基因工程，因为后者还包括其他可能使生物细胞基 因组结构得到改进的体系。 3．基因（gene） 答：基因（gene）是 dna（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称， 是具有遗传效应的 dna 分子片段， 是合成一种功能蛋白或 rna 分子所必须的全部 dna 序 列。二、填空题 1．形态；结构；功能；分子 2．核酸本身；表达与调控 3．核酸 4．遗传分子 5．《自然》； 1958 6．逆转录酶；cdna；1965 7．重组 dna 8 重组 dna；细菌间抗药 性基因；基因工程；基因工程 9．dna；蛋白质； 10．两种病毒 dna；1980 11．genbank 12．kary mullis；1993 三、选择题 1．c；2．a,b，c；3．c，d；4．b，c；5．a,b 四、简答题 1．答：分子生物学的研究内容主要有： 1）dna 重组技术 2）基因表达调控研究 3）生物大分子的结构功能研究 4）基因组、功能基因组与生物信息学研究 2．答：1944 年美国的微生物学家 oswald avery 和他的同事，首先将光滑型致病菌（s 型） 烧煮灭活以后再侵染小鼠， 发现这些死细菌自然丧失了致病力。 再用活的粗糙型细菌 （r 型） 来侵染小鼠，小鼠不发病，因为粗糙型细菌天然无致病力。然而，当他们将经烧煮杀死的 s 型细菌和活的 r 型细菌混合再感染小鼠时， 奇迹发生了。 实验小鼠每次都死亡。 解剖死鼠， 发现有大量活的 s 型细菌（而不是 r 型）细菌。他们推测，死细菌中的某一成分――（转 化源）将无致病力的细菌转化成病源细菌。10 多年以后，实验表明，dna 就是转化源。 1952 年 alfred hershey 和 martha chase 利用病毒证实， 传递遗传信息的是 dna 而不是蛋白 质。其实验的关键内容是将噬菌体的外壳蛋白和 dna 分别用 35s 和 32p 标记，在子代噬菌 体中，到底出现的是 35s 还是 32p，从而肯定了 dna 是遗传物质，而蛋白质不是。 3．答：dna 重组技术在以下方面有广阔的应用前景： 1） 可用于大量生产某些正常细胞代谢中产量很低的多肽， 如激素、 抗生素、 酶类及抗体等， 提高产量，降低成本，使许多有价值的多肽类物质得到广泛应用。 2）可用于定向改造某些生物的基因结构，使它们所具备的特殊经济价值得到成百上千倍地 提高。如用在分解石油、生产避孕疫苗及在实验室生产蜘蛛丝等。 3）可用于基础研究。如对启动子的研究、增强子及对转录因子的克隆与分析的研究等。 4．答：基因表达调控主要发生在转录水平和翻译水平上。 原核生物的基因组和染色体结构比真核生物简单， 转录和翻译在同一时间和空间内发生， 基 因表达的调控主要发生在转录水平上。 真核生物有细胞核结构， 转录和翻译在时间和空间上是分开进行的， 并且在转录和翻译后都 有复杂的信息加工过程，其基因表达的调控可以发生在各种不同的水平上。 5．答：基因表达调控主要表现在信号转导研究、转录因子研究及 rna 剪接 3 个方面。 1） 信号传导是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部， 并激活诸如离子通透性、 细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。 13．生物芯片 14．人类基因组全序列 15．序列图当信号分子（配体）与相应的受体作用后，可以引发受体分子的构型变化，使之形成专一性 的离子通道， 也可以引发受体分子的蛋白激酶或磷酸酯酶活性， 还可以通过受体分子指导合 成 cgmp、camp、肌醇三磷酸等第二信使分子。 信号传导引起细胞功能的改变， 主要是由于信号最后活化了某些蛋白质分子， 使之发生构型 变化，从而直接作用于靶位点，打开或关闭某些基因。 2）转录因子是一群能与基因 5’端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度 在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。 3）真核基因在结构上的不连续性是近 10 年来生物学上的重大发现之一。当基因转录成 pre-mrna 后，在 5’端加帽，3’端加 poly（a），还要切去内含子，使外显子（编码区）相 连后成为成熟 mrna。 研究发现， 许多基因中的内含子并不是一次全部切去， 而是在不同的细胞或不同的发育阶段 选择性剪切其中部分内含子，生成不同的 mrna 及蛋白质分子。rna 选择性剪切是真核基 因表达调控中一种比较灵活的方式。 6．答：结构分子生物学主要研究生物大分子的结构功能。一个生物大分子，包括核酸、蛋 白质、多糖，具有生物活性的条件有两个： 1）具有特定的空间结构（三维结构）； 2）在它发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。 结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关 系的科学。 它包括结构的测定、 结构运动变化规律的探索及结构与功能间的相互关系 3 个主 要研究方向。 7．答：人类基因组计划在科学上的目的，是测定组成人类基因组的 30 亿个核苷酸的序列。 从而奠定阐明人类所有基因的结构与功能，解读人类的遗传信息，揭开人类奥秘的基础。由 于生命物质的一致性与生物进化的连续性， 这就意味着揭开生命最终奥秘的关键， 也就是人 类基因组计划的所有理论、策略与技术，是在研究人类这一最为高级、最为复杂的生物系统 中形成的。 生物学家第一次从整个基因组的规模去认识、去研究，而不是大家分头一个一个去发现，基 因研究将是基因组学区别于基因组（genetics）与所有涉及基因的学科的主要地方。基因组 规模也改变了经典的实验室规模，改变了原有的实验方式。 随着人类基因组序列图的最终完成，snp（单核苷酸多态性，即序列差异）的发现以及比较 基因组学古代 dna、―食物基因组计划‖、―病原与环境基因组计划‖（主要是致命致病学） 以及与之有关的人类易感性有关序列的推进，有科学、经济、医学意义的主要物种的基因组 序列图都将问世。 hgp 从整体上解决肿瘤等疾病的分子遗传学问题， 6 千多种单基因遗传病和多种多基因疾病 的致病基因和相关基因的定位、克隆和功能鉴定是 hgp 的核心部分，它将彻底改变传统新 药开发的模式，并赋予基因技术的商业价值；hgp 将进一步深化生物制药的产业结构，引 发基因诊断、基因疫苗、基因治疗、基因芯片等新兴产业。 8．答：在国际人类基因组计划完成后，探寻生命奥秘的下一步关键就是在蛋白质组层面进 行研究。蛋白质组计划是目前生命科学研究的最前沿领域，试图对基因序列图解码，将为生 命科学带来一次新的历史性突破。在某种意义上可以说，国际人类蛋白质组计划是 2002 年 4 月刚刚完成的国际人类基因组计 划的延续。 蛋白质是生命活动的执行体， 人类基因组绝大部分基因及其功能都有待于在蛋白 质层面予以揭示和阐述。 无论是正常的生理过程还是病理状态过程， 身体的异常最直接的体现是蛋白质， 因为蛋白质 是功能的执行者。所以人们研究基因、研究基因组之后感觉到，非得要研究蛋白质和蛋白质 组，人们才可能更多地去发现疾病的诊断标志、疾病的预防标志，疾病药物筛选的靶标和疾 病治疗的靶标。 国际人类蛋白质组组织启动计划主席哈纳希表示，蛋白质组计划比基因组计划困难一百倍， 因为基因图只有一张，而蛋白质图每个器官都有一张。由于鲜有经验可以借鉴，科学家只有 自力更生，使一个计划中得出的数据和经验立刻和其他计划共享。伯杰龙则指出，蛋白质组 计划是人类前所未有的雄心勃勃的科学研究计划。二十年后，将获得巨大的成功。而此一计 划的最大意义， 在于证明科学研究可以真正以全球合作的方式进行， 最大限度地超越利益集 团和国界的束缚。第二章 染色体与 dna[要点难点] 1．必须掌握一些基本概念：dna 的一级结构、高级结构、复制子、组蛋白、非组蛋白、基 因组、dna 类型、 2．熟悉染色体的基本成分和基本结构单位 3．领会原核生物和真核生物基因组的结构特点 4．探讨各种各类生物的 dna 复制的基本概念和过程；参与工作的酶或蛋白质，真核生物 与原核生物 dna 复制特点。 5．分析在 dna 复制时出现错误的修复方式； 6．了解转座子的分类和结构特征以及大肠杆菌的基因.掌握转座机制和转座效应。 [主要内容] （一）染色体染色体概述； 1．染色体基本成分：组蛋白，非组蛋白，dna 2．染色体基本单位：核小体 （二）基因与基因组 1.基因与基因组的概念 2.基因组和 c 值矛盾 3.真核基因组的结构特征（与原核基因组的比较） 4.真核基因组 dna 类型： （1）重复序列：单拷贝，中度重复，高度重复（卫星 dna，小卫星 dna，微卫星 dna） （2）核外基因组：线粒体基因组、叶绿体基因组 5.原核生物基因组特点 （三）dna 的结构1．dna 一、二、三级结构 2．dna 变性与复性 （四）dna 的复制： 1．dna 在遗传信息贮存和传递中的功能、实验依据 2．dna 复制：半保留复制、半不连续复制 （五）原核和真核生物 dna 的复制特点 （六）dna 修复 1．错配修复 2．碱基切除修复 3．核苷酸切除修复 4．dna 的直接修复 5．sos 修复； （七）dna 转座 1．转座子概念 2．转座子的分类和结构特征 3．转座的机制和遗传学效应[习题]一、名词解释 1．染色体（chromosome）2．hmg 蛋白（high mobility group protein） 3．dna 结合蛋白（dna combines protein）4．dna 的复制（dna replication） 5．核小体（nucleosome）6．连接数（linking number） 7．扭转数（缠绕数、盘绕数：twisting number）8．超螺旋数（writhing number） 9．dna 的半保留复制（dna semiconservative replication）10．复制叉（replicating fork） 11．复制子（replicon）12．12．θ 型复制（θ type replication） 13．滚环型复制（rolling circle replication）14．d 环复制（d circle replication） 15．单链结合蛋白（single strand binding protein，ssb 蛋白） 16．dna 的半不连续复制（dna semi-noncontinuous replication） 17．解螺旋酶（helicase）18．引物和引发酶（primase）19．dna 修复（dna repairing） 20．光修复（light repair）21．sos 修复（sos- repair）22．转座子（transposon，tn） 23．插入序列（insertionsequence，is）24．复合式转座子（compositetransposon） 25．转座（transposition）26．基因组（genome）27．c 值（c value） 28．c 值矛盾（c-value paradox）29．单拷贝序列（single copy segment，又称非重复序列） 30． 轻度重复序列 （slightly repeated segments） 31． 中度重复序列 （medium repeated segments）32．高度重复序列（high repeated segments）33．kpnⅰ家族（kpnⅰ family） 34． dna 的一级结构 （dna primary structure） 35． dna 的二级结构 （dna secondary structure） 36．发夹（hairpan）37．回文序列（palindromic sequence） 38．dna 的高级结构（dna advanced structure）39．变性（denaturation） 40．增色效应（hyperchromatic）41．熔解温度（meiting temperature，tm） 42．复性（renaturation）43．杂交（hybridization） 44．前导链（leading strand）45．滞后链（lagging strand）46．dna 连接酶（dna ligase） 二、填空题 1．核酸（dna 和 rna）是一种线性 ，它的基本结构单元是 和 组成。而核苷则由 和 形成。 。核苷酸本身由核苷2．真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都以染色质的形式存在。染色质是一 种纤维状结构，称为 。它是由最基本的单位 串联而成的。这里有一系列的结构等 级：dna 和组蛋白构成 ，核小体再绕成一个中空的螺线管成为 ，染色质丝再与许 多非组蛋白结合进一步螺旋化形成 。 3． 染色体上的蛋白质主要包括 和 。 蛋白是染色体的________， 它与 dna 组成 、 、 等。 、 和 。 。在4．真核生物的染色体一般有 5 种主要的组蛋白，分别命名为 5 种组蛋白中， 富含赖氨酸， 富含精氨酸。 5．非组蛋白主要包括与 和有关的酶类、与细胞分裂有关的6．6．在染色质中可分为 （euchromatin）和 （heteromatin），它们在细胞中凝聚 的时期不同，异染色质是包装成 20～30nm，不具有转录活性的染色质。异染色质又分 为 （constitutive heteromatin）和______________（facultative heteromatin）。前者是 指在各种细胞中，在整个细胞周期内都处于凝聚状态的染色质，如着丝粒、端粒等。后者是 指在某些特定的细胞中， 或在一定的发育时期和生理条件下 ， 由常染色质变成异染色质。 这本身也是真核生物的一种表达调控的途径。 7．真核细胞 dna 序列大致上可分为 4 类，它们是： ① ② ，非重复序列，在基因组中只存在一个拷贝。 ，在基因组中只有 2~10 个拷贝，主要是组蛋白和 trna 等基因。③ ________________，这类序列的重复次数在数十到数百次之间。 ④_________________， 卫星 dna， 这类 dna 只在真核生物中发现， 占基因组的 10％～60％， 由 6～100 个碱基组成，在 dna 链上有几百到几百万个拷贝。 8．dna 的一级结构是指 dna 分子中多个 基的排列顺序。 的排列顺序。即数目庞大的_______ 碱9．研究细菌质粒 dna（环状双链 dna）时发现，天然状态下，该 dna 以 为主，稍 被破坏即出现开环结构，两条链均断裂，则呈 。在电场作用下，相同分子质量的 dna 结构不同，迁移率也不同： ＞ ＞ 。 10．利福平可以抑制 rna 的转录，使细菌无法繁殖。用利福平处理发现： 而 能合成。 11．dna 修复包括 、 、 、 和 。 不能合成，12． 回复修复是较简单的修复方式， 一般都能将 dna 修复到原样。 它包括 13．腺嘌呤-胸腺嘧啶（a-t）间含有 ；鸟嘌呤-胞嘧啶（g-c）间含有、 ___ 。 、 _ 。 ； 4）和。14． 通常情况下， dna 的二级结构分为两大类： 一类是右手螺旋的， 如 另一类是局部的左手螺旋，如 。天然状态下的 dna 大多为 。 15．真核细胞 dna 的复制调控是通过：⑴ ；⑵ ； 2） 和⑶ ； 3）、等；16． 原核生物的转座子， 依组成结构分为以下几类： 1）。17．dna 的复性对片段有两个要求：① 互补序列的______；② 碱基的 完全配对，即不需要两条链完全互补。 18．促使 dna 复性（退火）的条件是：1） 火）。 19．解链的 dna 溶液在 260nm 处吸光值 a260 为 ，反之为 。 ；2），但不需要；3）____可以促进 dna 复性（退，即核苷酸＞单链 dna＞双链 dna，称 ；2） ；3） 。 对已20．真核生物基因组中影响 c0t1/2 值的参数有：1）21．dna 修复包括 3 个步骤： 对 dna 链上不正常碱基的识别与切除； 切除区域的重新合成； 对剩下切口的修补。 22．大肠杆菌中，任何由于 dna 损伤造成的 dna 复制障碍都会诱导 跨过障碍进行复制，给细胞一个生存的机会。的信号，即允许23．修复是由细菌中的 来完成，此酶能特异性识别紫外线造成的核酸链上相 邻 共价结合的 ，并与其结合，这步反应不需要光；结合后如受 300～600nm 波长的 光照射， 则此酶就被激活， 将二聚体分解为两个正常的 ， 然后酶从 dna 链上释放， dna 恢复正常结构。 24．能使生物中 dna 的碱基顺序发生变化的 4 种方式是： 25．在 dna 修复中，胸腺嘧啶二聚体往往是由 、 、_______ 和 。链上的相邻胸腺嘧啶间形成的。 。26．光复活酶在起作用时需要光，是因为光提供二聚体裂解反应的 三、判断题1． dna 单链断裂是常见的损伤， 其中一部分可仅由 dna 连接酶 （ligase） 参与而完全修复。 此酶在各类生物各种细胞中都普遍存在，修复反应容易进行。但双链断裂几乎不能修复。 2．切除修复是修复 dna 损伤最为普遍的方式，对多种 dna 损伤包括碱基脱落形成的无碱 基位点、嘧啶二聚体、碱基烷基化、单链断裂等都能起修复作用。这种修复方式普遍存在于 各种生物细胞中，也是人体细胞主要的 dna 修复机制。 3．大部分天然 dna 呈正的超螺旋，即 dna 变形的方向与双螺旋解旋的方向相同。 4．大多数生物体内 dna 的复制都以双向等速方式进行。 5．大肠杆菌染色体 dna 复制时，dnab 蛋白是复制起始的关键蛋白，可识别复制起点并与 之结合。 6．大肠杆菌染色体 dna 的复制调控是通过复制起点与调节蛋白质的作用。 7．插入序列对插入点后的基因不产生极性效应。 8．在 dna 合成中负责复制和修复的酶是 rna 聚合酶。 9．非组蛋白染色体蛋白负责 30nm 纤丝高度有序的压缩。10．在核酸双螺旋（如 dna）中形成发夹环结构的频率比单链分子低。发夹结构的产生需 要回文序列使双链形成对称的发夹，呈十字结构。 11．在 dna 复制的过程中是碱基发生错配的最主要来源。 12．单链结合蛋白通过与磷酸骨架结合使 dna 单链相互分开，它们离开暴露的碱基，所以 那些碱基可以作为 dna 合成的模板。 13． 模板链或反义链 dna 是指在转录过程中被 rna 聚合酶识别并合成—个互补的 mrna， 这一 mrna 是蛋白质合成的模板。 14．在先导链上 dna 沿 5’→3’方向合成，在后随链上则沿 3’→5’方向合成。 15．若大肠杆菌 dna 聚合酶缺失了 3’→5’校正外切核酸酶活性时会使 dna 合成时的可靠 性增加。 16． 大肠杆菌中的错配校正系统是通过子链上甲基化来区别亲本链和子链的， 从而对子链上 的错误进行校正修复的。 17．在大肠杆菌中发现了 3 种 dna 聚合酶，dna 修复时需要 dna 聚合酶 iii。 18．真核 dna 聚合酶 δ 和 ε 具有 3’→5’外切核酸酶的活性。 19．单个碱基改变是 dna 损伤的一种形式，它可以由 uv 照射（如嘧啶二聚体）或加成化 合物形成（如烷基化）所引起。 20． 错配修复是基于对复制期间产生的错配的识别。 假如识别发生在被重新甲基化的半甲基 化的 dna 之前，那么修复可能偏向野生型序列（dam 甲基化，muth，mutsl）。 21．dna 修复的第一步是由专用于修复过程的酶催化的，下面的步骤由 dna 代谢过程中 的常用酶位化。 22． 大肠杆菌中 sos 反应的最主要作用是通过在原始 dna 损伤区附近导入补偿突变来提高 细胞存活率。 23．大肠杆菌的单链结合蛋白通过与糖-磷酸骨架结合并使碱基暴露，从而解开单链上的短 发夹结构。 24．无义突变是由于一种氨基酸的密码子转变成终止密码子，结果使蛋白质链变短。 25．当溴乙锭存在时，超螺旋结构的 dna 分子的浮力密度要低于线状分子。 26．由于溴乙锭的存在而引起的在 cscl 中 dna 分子浮力密度的降低，会受（g 十 c）含 量的影响。 27．在 dna 合成中，与 2’-oh 和 5’-p 基团之间形成共价键。 28．在大肠杆菌中主要参与 dna 复制的酶是 dna 聚合酶 i。 29．已知 dna 聚合酶的共同特性是将底物加到 3’-oh 基团上，需要有模板。 30．多数核酸酶和聚合酶的活性在加入螯合剂如 edta 后会受到抑制，是因为几乎全部核 ＋ 酸酶活性都需要 ca2 。 31．在 dna 复制过程中，解旋酶松开螺旋，ssb 蛋白阻止重新形成螺旋，阻止分子内发生 碱基配对。 32．在线状 dna 分子中会出现 d 环复制。 33．如果环状 dna 分子在复制开始前有一条链断裂，同样会出现 d 环复制。34．如果将一段供体 dna 片段导入到受体细胞中，若不发生整合作用，通常能在受体细胞 中复制。 四、选择题（单选或多选） 1．肺炎球菌在小鼠体内的毒性和 t2 噬菌体感染大肠杆菌实验证明了遗传物质是： （ ）（a）rna（b）反义 rna（c）dna（d）蛋白质（e）噬菌体 2．双链 rna 中的碱基对有 （a）a-u（b）g-t（c）c-g（d）c-a（e）t-a 3．不同的核酸分子其解链稳定（tm）不同，关于 tm 的正确说法是 （ ） （ ）（a）dna 中 gc 对比例愈高，tm 愈高（b）dna 中 at 对比例愈高，tm 愈高 （c）核酸愈纯，tm 范围愈大（d）核酸分子愈小，tm 范围愈大 （e）tm 较高的核酸，常常是 rna 4．通常不存在 rna 中，也不存在 dna 中的碱基是 （ ）（a）腺嘌呤（b）黄嘌呤（c）鸟嘌呤（d）胸腺嘧啶（e）尿嘧啶 5．auc 为异亮氨酸的遗传密码，在 trna 中其相应的反密码应为 （a）gat（b）tag（c）gau（d）uag（e）lag 6．核酸中核苷酸之间的连接方式是 （ ） （ ）（a）2’，3’磷酸二酯键（b）3’，5’磷酸二酯键（c）2’，5’磷酸二酯键 （d）1’，5’糖苷键（e）氢键 7．下列关于 dna 双螺旋结构模型的叙述，不正确的是 （ ）。（a）两股脱氧核苷酸链呈反向平行（b）两股链间存在碱基配对关系 （c）螺旋每周包含 10 对碱基（d）螺旋的螺距为 3.4nm （e）dna 形成的均是左手螺旋结构 8．既有内含子又有外显子的 rna 是 （ ）（a）rrna（b）mrna（c）hnrna（d）trna（e）snrna 9．下列关于 dna 双螺旋结构模型的叙述正确的是 （a）一条链是左手螺旋，另一条链为右手螺旋 （b）由两条完全相同的多核苷酸链绕同一中心轴盘旋成双螺旋 （c）a+t 与 g+c 的比值为 1 （d）a+g 与 c+t 的比值为 1 （e）两条链的碱基间以共价键相连 10．下列 dna 分子的碱基组成各不相同，解链温度（tm）最低的是 （ （a）.dna 中 a+t 含量占 15% （b）dna 中 g+c 含量占 25% （c）dna 中 g+c 含量占 40% （d）dna 中 a+t 含量占 60% ） （ ）（e）dna 中 g+c 含量占 70% 11．紫外线对 dna 的损伤主要是 （a）引起碱基置换（b）导致碱基缺失 （c）形成嘧啶二聚物（d）发生碱基插入（e）使磷酸二酯键断裂 12．dna 变性过程中发生的变化主要是 （ ） （ ）（a）包括双螺旋的解链（b）与温度无关（c）是可逆的过程（d）磷酸二酯键的断裂 （e）包括氢键的断裂 13．在类似 rna 等出现的―二级结构‖中，发夹结构的形成是由于 （ （a）仅仅当两配对区段中所有的碱基均互补时就会发生 （b）依赖于 a-u 含量，因为形成的氢键越少则发生碱基配对所需的能量也越少 （c）基于各个片段间的互补，形成反向平行双螺旋 （d）同样包括有像 g-u 这样的不规则碱基配对 （e）允许存在几个只有提供过量的自由能才能形成碱基对的碱基 14．dna 在 10nm 纤丝（螺线管）中被压缩的倍数是（长度） （a）6 倍 （b）10 倍 （c）40 倍 （d）240 倍 （e）l 000 倍 15．dna 在 30nm 纤丝（超螺线管）中被压缩的倍数是 （a）6 倍（b）10 倍（c）40 倍（d）240 倍（e）l 000 倍 16．dna 在染色体的常染色质区被压缩的倍数是 （a）6 倍（b）40 倍（c）240 倍（d）l 000 倍（e）10 000 倍 17．dna 在中期染色体中被压缩的倍数是 (a) 6 倍(b) 40 倍(c) 240 倍(d) 1 000 倍(e) l0 000 倍 18．组蛋白的净电荷是 （a）正 （b）中性 （c）负 19．核小体的电性是 （a）正 （b）中性 （c）负 20．当一个基因具有活性时 （d）未知 （ ） （d）未知 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） ）（a）启动子一般不带有核小体（b）整个基因一般不带有核小体 （c）基因被核小体遮盖，但染色质结构已发生改变，以致于整个基因对核酸酶降解更加敏 感（d）整个基因组一般不带有核小体（e）基因被核小体遮盖，染色质结构没有变化。 21．在 dna 复制和修复过程中，修补 dna 螺旋上缺口的酶为 （ ）（a）dna 拓扑异构酶（b）dna 解旋酶（c）dna 连接酶（d）dna 聚合酶（e）dna 酶 22．dna 后随链合成的起始要一段短的 rna 引物，该引物的合成是以核糖核苷酸为底物， 合成时所需的酶为 （ ） （a）dna 聚合酶（b）dna 连接酶（c）rna 引发酶（d）dna 引发酶（e）rna 连接酶 23．下述对于 dna 复制的说法正确的有 （ ）（a）两条链按完全相同的机制进行（b）按 3’→5’方向进行（c）按 5’→3’方向进行（d）需要 dna 聚合酶 i（e）涉及 rna 引物的形成 24．在大肠杆菌中，复制叉以每秒 500 个碱基对的速度向前移动进行 dna 的复制，那么， 为满足这种合成速度，复制叉前的 dna 的旋转速度为 （ ） （a）100r／min（b）500r／min（c）1 000r／min（d）2 000r／min（e）3 000r／min 25． 在依赖于 dna 的 dna 聚合酶所进行的 dna 复制过程中， 要求有—个作为引发物的游 离 3’-oh 的存在。获得游离的 3’-oh 的途径有 （ ） （a）合成一个 rna 引物（b）dna 自我引发的 （c）一个末端蛋白通过磷酸二酯键共价结合到一个核苷酸（d）内含子的剪切 （e）蛋白质的磷酸化 26．在细菌的光修复过程中，完成修复所需的酶是 （ ）（a）dna 连接酶（b）dna 聚合酶（c）dna 光复活酶（d）dna 外切酶（e）dna 内切 酶 27．大肠杆菌的染色体可以联会，而且可使同源双链 dna 彼此配对。这需要 （ （a）reca 蛋白（b）recb 蛋白（c）recc 蛋白（d）recd 蛋白（e）rece 蛋白 28．dna 最普遍的修饰是甲基化。在原核生物中这种修饰的作用是 （a）保护它自身的 dna 免受核酸内切限制酶的作用 （b）复制之后区分链，以确定是否继续复制 （c）识别外来的甲基化的 dna，并将其重组到基因组中 （d）识别受损的 dna 以便于修复 （e）识别转录终止位点以便 rna 聚合酶起作用 29．产生单个碱基变化的突变称为 （ ） （ ） ）（a）移码突变（b）野生型突变（c）点突变（d）自发突变（e）致死突变 30．理论上自发突变是随机发生，并均匀分布于基因组中。然而，精细分析表明，dna 中 的某些位点较其他位点更易发生突变。这些―热点‖突变是由于 （ ） （a）dna 的空间结构选择性地使部分 dna 暴露在诱变因子的作用下 （b）存在可被进一步修饰（如脱氨基）的已修饰碱基（如甲基化），导致碱基转换并通过 复制产生突变 （c）被修饰（如甲基化）碱基的存在，易于发生错配复制并因此产生突变 （d）dna 中富含 a-t 区域的存在，使得自发解链及错配碱基的掺入 （e）对沉默突变的选择压力很低，因此热点多为密码子第三位的碱基 31．is 元件的特性主要是 （ ）（a）所有 is 元件全是相同的（b）具有转座酶基因（c）是旁侧重复序列 （d）引起宿主 dna 整合复制（e）每代每个元件转座 104 次 32．组成转座子的旁侧 is 元件可以 （ ）（a）同向（b）反向（c）两个都有功能（d）两个都没有功能 33．复制型转座的特性主要是 （ ）（a）复制转座子，即在原位点上留有一个拷贝 （b）移动元件转到一个新的位点，在原位点上不留元件 （c）要求有转座酶（d）要求解离酶 （e）涉及保守的复制，在这个过程中转座子序列不发生改变 34．非复制转座的特性主要是 （a）复制转座子，即在原位点上留有一个拷贝 （b）移动元件到一个新的位点，在原位点上不留元件 （c）要求有转座酶（d）要求解离酶 （e）涉及保守的复制，在这个过程中转座子序列不发生改变 35．关于 a1u 序列的描述正确是 （a）所有 a1u 序列都是相同的 （b）a1u 序列来源于有翻译功能的 7sl rna （c）a1u 序列是靠 rna 聚合酶 ii 转录的 （d）alu 序列永远不会存在于结构基因中 （e）这些序列有一个区段与病毒的 dna 复制起点同源 36．如果缺乏下列酶之一，复制叉上一个核苷酸也加不上去。这种酶是 （ （a）聚合酶 i（聚合活性） （b）聚合酶 i（5’→3’核酸外切酶活性） （c）聚合酶 iii （d）dna 连接酶 五．简答题 1．染色体作为遗传物质有何特点 2．真核细胞与原核细胞染色体有何区别 3．简述核小体装配过程 4．为什么会出现 c 值反常现象（c-value paradox） 5．简述 dna→染色体的压缩比例 6．真核生物基因组的结构特点是什么 7．原核生物基因组的特点是什么 8．．病毒基因组的特点是什么 9．人线粒体基因组的特点是什么 10．叶绿体基因组的特点是什么 11．．dna 的碱基组成有何特点（chargaff 定则） 12．dna 测序有何生物学意义 13．维持 dna 双螺旋的稳定因素有哪些 14．dna 分子复制的一般特点是什么 ） （ ） （ ）15．简述 dna 的解链过程是什么 16．16．简述前导链的连续合成和后滞链的不连续合成。 17．简述 dna 聚合酶ⅰ、dna 聚合酶 ii 和 dna 聚合酶ⅲ的主要作用。 18．真核生物 dna 的复制特点是什么 19．真核生物 dna 复制必需的成份 20．简述大肠杆菌染色体 dna 的复制调控 21．真核细胞 dna 复制的调控特点是什么 22．切除修复是如何进行的 23．dna 重组修复是如何进行的 24．sos 修复是如何进行的 25．is 的结构特点是什么 26．转座的机制是什么 27．转座作用的遗传学效应是什么 28．中度重复序列有何特点 29．中度重复序列何为 alu family 家族有什么特点 30．tna 转座子家族（tna family）特点： 31．高度重复序列有几种类型分为几类 32．dna 和 rna 的组成分别是什么 33．dna 二级结构的基本特点是什么 34．请对不同螺旋形式的 dna 分子主要参数进行比较。 35．简述 dna 复制的几种方式 36．大肠杆菌染色体 dna 复制时，dnaa 蛋白的作用是什么 37．某大肠杆菌染色体的分子量大约是 2.5× 109da，核苷酸的平均分子量是 330 da，两个邻 近核苷酸对之间的距离是 0.34nm；双螺旋每一转的高度（即螺距）是 3.4nm，请问： （1）该分子有多长 （2）该 dna 有多少转 38．为什么只有 dna 适合作为遗传物质 39．dna 双螺旋中维持特定的沟有何作用 40．请解释为什么在 dna 中通常只发现 a-t 和 c-g 碱基配对 41．为什么吖啶类染料诱导的突变较碱基类似物诱导的突变对生物体更有害 42．长度为 20 微米的 dna 分子的长宽比是多少它含有多少碱基对 43．当将 dna 放在蒸馏水中时会怎样请解释原因。 44．用哪几种方法可区别具相同分子量的单链 dna 和单链 rna 45．怎样用实验证明：为前体片段合成引物的酶是引物酶而不是 rna 聚合酶 46．单向复制、双向复制和单链环状 dna 复制的 dna 需有怎样的识别位点47． 大剂量的紫外线照射后即使在修复能力限度内， 为什么还能够杀伤野生型细胞群体中的 相当大一部分细胞 六、论述题 1．试论述 dna 分子复制具有高度的精确性和准确性原因的四种可能机制： 2．论述真核生物中发现的 5 种 dna 聚合酶的作用是什么 3．构成染色体的组蛋白的种类及特点是什么 4．请指出原核和真核细胞的区别。 5．dna 双螺旋的结构特征是什么 6．6．真核生物与原核生物 dna 复制的相同点和不同点是什么 7．7．真核生物 dna 聚合酶的特性比较。 8．dna 损伤的原因是什么 第二章 染色体与 dna一、名词解释 1．答：细胞核中由 dna、蛋白质和少量 rna 组成的易被碱性染料着色的一种丝状或杆状 物。1888 年瓦尔德第一次提出了染色体这一名词。亲代能够将自己的遗传物质 dna 以染色 体的形式传给了子代，保持了物种的稳定性和连续性。 2．答：这是一类能用低盐溶液抽提、能溶于 2％三氯乙酸、相对分子质量在 3.0× 104 以下的 非组蛋白。因其在凝胶电泳中迁移速度快而得名。现在一般认为这类蛋白可能与 dna 的超 螺旋结构有关。 3． 答： 只有用 2mol/l nacl 和 5mol/l 尿素才能把这些蛋白从 dna 上解离下来的非组蛋白。 它们是一些分子质量较低的蛋白质，约占非组蛋白的 20％，染色质的 8％。它们与 dna 结 合比较紧密，可能是一些与 dna 的复制或转录有关的酶或调节物质。 4．答：细胞分裂时，每个子代细胞必须含有同样的遗传信息，即 dna 分子必须变成两个 同样的分子，这个过程就是 dna 的复制。 5．答：指的是 200bp 长度的 dna 与一组组蛋白构成的致密结构，是构成真核生物染色质 的基本单位。 图 6．答：指环形 dna 分子中，一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数，以 l 表示。只要 不发生链的断裂，l 是个常量。 7．答：扭转数是指 dna 分子中 watson-crick 的螺旋数，以 t 表示。 8．答：超螺旋数（writhing number）以 w 表示。l=t+w。dna 分子具有相同的结构，但 l 值不同，所以称它们为拓扑异构体。拓扑异构酶能够催化它们之间的转换。 9．答：dna 的复制是分别以亲代 dna 链为模板合成两条子代 dna 链；在子代 dna 双链 中，一条是新合成的，一条是亲代的，称为 dna 的半保留复制。 图 10．答：复制时，双链 dna 要解开两股链分别进行，所以这个复制起点呈现叉子的形式， 称为复制叉。复制正在发生的位点叫复制叉。11．答：dna 分子上一个独立的复制单位，包含一个复制起始位点和适当的调控序列的一 个 dna 分子（或片段）。一个复制子只含有一个复制起点（origin，ori）。原核生物的基 因组只有一个复制子，真核生物具有多个复制子。 12．答：环形 dna 大多采用 θ 型复制，如 e.coli。特点是从原点 ori 开始，通常采用双向等 速复制，不断扩大复制泡，形成 θ 环。 图 13．答：某些环形的病毒 dna，如 θx174、λ 噬菌体都是以这种方式复制。这是一种单向复 制类型。 图 14．答：双链环在固定点解开进行复制。但两条链的合成是高度不对称的，一条链上迅速合 成出互补链，另一条链则成为游离的单链环（d-环）。 图 15．答：ssb 蛋白可牢固地结合在单链 dna 上，在原核生物中表现出协同效应，如第一个 ssb 蛋白结合到 dna 上去的能力为 1，第二个 ssb 蛋白结合能力则高达 103。ssb 蛋白的 作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构， 它以四聚体形式存在于复制 叉处，待单链复制后才掉下，重新循环。所以，ssb 蛋白只保持单链的存在，并不起解链的 作用。ssb 没有催化功能，它可以特异性地结合在单链区，使之免被核酸酶水解，起到保护 和维持单链的作用。 16．答：在 dna 的复制过程中，前导链是连续复制的，而滞后链是通过冈崎片段的连接来 合成的，是不连续的，称之为 dna 的半不连续复制。 图 17．答：用于把 dna 双链解开形成单链。具有 atpase 活性，利用水解 atp 释放的能量， 催化双链 dna 解链。 dnab 基因的产物 dnab 蛋白是一种解链酶，是一个六聚体蛋白。功能为通过 atp 水解驱动 dnab 蛋白在复制叉上移动使 dna 解旋。大部分解链酶可沿滞后链 5’→3’方向移动，蛋白沿 前导链 3’→5’方向移动 18．答：引物是由引发酶合成的，是 dna 复制所需的一段 rna 序列，引物通常是 rna 寡 核苷酸而不是 dna。 引发酶是 dnag 基因的产物，是一个单亚基的多肽，它能重新起始一个新核苷酸链的合成。 19．答：dna 修复是细胞对 dna 受损伤后的一种反应，这种反应可能使 dna 结构恢复原 样，重新能执行它原来的功能。 20．答：这是最早发现的 dna 修复方式。修复是由细菌中的 dna 光复活酶来完成，此酶 能特异性识别紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体， 并与其结合， 这步反应不 需要光；结合后如受 300~600nm 波长的光照射，则此酶就被激活，将二聚体分解为两个正 常的嘧啶单体，然后酶从 dna 链上释放，dna 恢复正常结构。后来发现类似的修复酶广 泛存在于动植物中，人体细胞中也有发现。 图 21．答：sos 修复是指 dna 受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种 dna 修复 方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又 称为错误倾向修复（error prone repair），使细胞有较高的突变率。 图 22．答：转座子是存在于染色体 dna 上可自主复制和位移的基本单位。 23．答：插入序列是不含宿主基因的最简单的转座子，它们是细菌染色体或质粒 dna 的正 常组成部分。is 序列都是可以独立存在的单元，带有介导自身移动的蛋白。插入序列对插 入点后的基因产生极性效应。is 除带有编码转座酶的基因外，不带任何其它遗传信息。24．答：是由两个重复序列夹着一个或多个结构基因组成的转座单位，往往存在于 r 因子 及其它质粒中。有的复合转座子的重复序列就是 is。is 序列插入到某个功能基因两端时就 可能产生复合式转座子。 图。除了末端带有 is 序列的复合式转座子以外，还存在一些没有 is 序列、体积庞大的转座子——tna 家族，一般长 4 500~200 000bp。 25．答：一个转座子由基因组的一个位置移动到另一个位置的过程称为转座。 26．答：对于原核生物来说就是它的整个染色体；对于真核生物来说就是一个物种的单倍体 的染色体数目。 表 27．答：单倍体基因组中的 dna 含量。 28．答：c 值指单倍体基因组中的 dna 含量。不同物种的 c 值有很大差异： c 值矛盾：①在结构和功能相似的物种中，甚至在亲缘关系相近的物种中，c 值差异大。 ②与预期的编码蛋白质的基因的数量相比，基因组 dna 的含量过多。 29．答：在基因组中只有一个拷贝。 30．答：在基因组中只有 2-10 个拷贝，主要是组蛋白和 trna 等基因。 31．答：重复次数在数十到数百次之间。又可分为： ① 长散在重复序列（long interspersed repeated segments）lines ② 短散在重复序列（short interspersed repeated segments）sines sines：长度&500bp，拷贝数&105，如人 alu 序列。 lines：长度&1000bp（可达 7kb），拷贝数 104~105，如人 linel。 32．答：有几百到几百万个拷贝。 33．答：人类和灵长类 dna 经 kpnⅰ酶解后，产生 4 个片段（1.2、1.5、1.8、1.9kb），这 些就被命名为 kpnⅰ家族。人类基因组中的 kpnⅰ序列约在 3-6%，也是散在分布的。功能 尚不清楚。仅次于 alu 家族的第二大家族。 34． 答： 指的是 dna 分子内 4 种核苷酸的连接及排列顺序。 dna 链的方向总是理解为从 5’-p 端到 3’-oh 端。 35．答：dna 的二级结构指的是由两条 dna 链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。 36．答：当同一个 rna 分子的一段碱基序列附近紧接着一段它的互补序列时，核酸链有可 能自身回折配对产生一个反平行的双螺旋结构，叫做发夹（hairpan）。发夹结构由叫做茎的 碱基互补配对的双螺旋区域和末端不配对的环构成。 37． 答： 双链 dna 以相反方向排列的完全相同的序列结构叫做反向重复 （reverse repaeat） 。 反向重复中的序列叫做回文序列（回文）。回文序列是双螺旋 dna 中的一段序列，如果按 确定的方向读双链中的每一条链的序列都是相同的。 38．答：指双螺旋 dna 本身的进一步盘绕成超螺旋的结构，形成特定的空间结构。 39．答：dna 双螺旋区的氢键断裂，使双螺旋的两条链完全分开变成单链，链分离的过程 叫做变性（denaturation）或熔解。 40．答：在变性过程中，260nm 紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称 为增色效应。 41．答：通常把 dna 双螺旋失去一半时的温度称为该 dna 的熔点或熔解温度42．答：变性后的 dna 用某种方法处理后，使之重新形成天然 dna 的过程叫做复性或退 火。复性是一个比较慢的过程。 43．答：不同来源的两个互补核酸序列通过相互退火形成双螺旋结构。 44． 答： 以复制叉向前移动的方向为标准， 一条模板链是 3’→5’走向， 在其上 dna 以 5’→3’ 方向连续合成，称为前导链。 45．答：另一条模板链是 5’→3’走向，在其上 dna 也是以 5’→3’方向合成，但是与复制叉 移动的方向相反，所以随着复制叉的移动，形成许多不连续的片段，最后连接成一条完整的 dna 链，该链称为滞后链。 46．答：催化双链 dna 切口处的 5’-磷酸基和 3’-羟基生成磷酸二酯键。t4 连接酶需 atp、 大肠杆菌连接酶需 nad 做为辅助因子。 二、填空题 1．多聚核苷酸；核苷酸；核苷；磷酸；戊糖；碱基 2．染色质；染色质丝；核小体；核小体；染色质丝；染色体 3．组蛋白；非组蛋白；结构蛋白；核小体 4．h1；h2a；h2b；h3；h4；h1；h3、h4 5．复制；转录；蛋白6．常染色质；异染色质；组成性异染色质；兼性异染色质；凝聚 7．单一拷贝；轻度重复序列；中度重复序列；高度重复序列 8．脱氧核苷酸；四种 9．负超螺旋；线性结构；双链环状 dna；线状 dna；开环 dna10．先导链；后随链 11．回复修复；错配修复；切除修复；重组修复；sos 修复 12．光修复；单链断裂的重接；碱基的直接插入 13．二个氢键；三个氢键 14． b-dna；a-dna；c-dna；z-dna；b-dna 15．细胞生活周期水平调控；染色体水平调控；复制子水平调控 16．16．插入序列；复合转座子；tna 转座子家族；可转移的噬菌体 17．碰撞和排列；正确配对和氢键的形成 18．降低温度；适当的 ph 值；增加盐浓度 19．增大；高色效应；低色效应 20．基因组大小；基因组中重复 dna 的类型；基因组中重复 dna 的总数 21．dna 修复核酸酶；dna 聚合酶；dna 连接酶 22．sos 反应 23．dna 光复活酶；嘧啶；二聚体；嘧啶单体 24．复制差错；修复差错；由于化学不稳定性造成的碱基丢失；环境因素的作用 25．同一条 26．活化能 三、判断题 1．答：正确。2．答：正确。 3．答：错误。大部分天然 dna 呈负的超螺旋，即 dna 变形的方向与双螺旋解旋的方向相 反。 4．答：正确。 5．答：错误。大肠杆菌染色体 dna 复制时，dnaa 蛋白是复制起始的关键蛋白，可识别复 制起点并与之结合。6．答：正确。 7．答：错误。插入序列对插入点后的基因产生极性效应。 8．答：错误。在 dna 合成中负责复制和修复的酶是 dna 聚合酶。 9．答：正确 10．答：正确 11．答：正确 12．答：正确 13．答：正确。 14．答：错误。所有 dna 合成均沿 5’→3’方向，后随链上的 dna 以片段合成然后连接起 来，所以滞后链沿 3’→5’方向增长。 15．答：错误。缺乏 3’→5’的校正外切核酸酶活性，dna 合成将更易出错。 16．答：错误。依靠甲基化的修复系统依赖亲本链上的甲基，这些甲基在子链上是缺失的， 以便识别两条链。 17．答：正确。18．答：正确。 19．答：错误。单个碱基改变是 dna 损伤的一种形式，可能由错配复制或酶的 dna 修饰 （如脱氨基）所引起。 20．答：正确。21．答：正确。 22．答：错误。sos 反应的主要功能在于降低 dna 合成的精确性，使复制可以越过障碍。 因为如果复制存在障碍，细胞会死亡，所以好处就是可以存活下来，而代价是发生突变。 23．答：正确。24．答：正确。 25．答：错误。当溴乙锭存在时，超螺旋结构的 dna 分子的浮力密度要高于线状分子。超 螺旋分子结合的溴乙锭比线状分子的少。所以，螺旋密度的减少程度比线状分子的小。 26．答：错误。不会，因为溴乙锭可在任何两个碱基对之间嵌入。 27．答：错误。在 dna 合成中，于 3’-oh 和 5’-p 基团之间形成共价键。 28．答：错误。在大肠杆菌中主要参与 dna 复制的酶是 dna 聚合酶 iii。 29．答：正确。 30．答：错误。多数核酸酶和聚合酶的活性在加入螯合剂如 edta 后会受到抑制，是因为 ＋ 几乎全部核酸酶活性都需要 mg2 。 31．答：正确。 32．答：错误。在线状 dna 分子中不会出现 d 环复制。 33．答：错误。如果环状 dna 分子在复制开始前有一条链断裂，d 环不可能出现。 34．答：错误。不能复制，因为它不大可能含有复制起始点。 四、选择题（单选或多选） 1．c；2，c3．a；4．b；5．c；6．b；7．e；8．c；9．d；10．b；11．c；12．a，c，e；13．c， d；14．a；15．c；16．d；17．e；18．a；19．b；20．a，c；21．c；22．d；23．c，d，e； 24．e；25．a，b，c；26．c；27．a；28．a，b，d；29．c；30．b；31．b，d；32．a，b， c；33．a，c，d；34．b，c，e；35．b，e；36．c 五．简答题 1．答：①体细胞是二倍体，性细胞是单倍体。 ②结构相对稳定。 ③能够自我复制。④能够指导蛋白质的合成。 ⑤能够产生可遗传的变异。 2．答：真核细胞染色体 蛋白质 蛋白质与 dna 的质量比 dna 存在位置 染色体数量 dna 与蛋白质完全融合在一起 约为 2：1 细胞核 多条染色体、多拷贝基因 原核细胞染色体 细菌染色体外裹着稀疏的蛋白质 -类核体 一般只有一条染色体，且大都带有单拷 贝基因3．答：两分子的 h3 和两分子的 h4 先形成四聚体，然后由 h2a 和 h2b 形成的异二聚体在 该四聚体的两侧分别结合而形成八聚体。长 146bp 的 dna 按左手螺旋盘绕在八聚体上 1.75 周，形成核小体的核心颗粒。核心颗粒两端的 dna 与 h1 结合，形成完整的核小体。4．答：所谓 c 值，通常是指一种生物单倍体基因组 dna 的总量。真核细胞基因组的最大 特点是它含有大量的重复序列，而且功能 dna 序列大多被不编码蛋白质的非功能 dna 所 隔开，这就是著名的―c 值反常现象（c-value paradox）‖。人们发现在真核生物中 c 值一般 是随生物进化而增加的，高等生物的 c 值一般大于低等生物，但某些两栖类的 c 值甚至比 哺乳类还大。 具体体现在：①在结构和功能相似的物种中，甚至在亲缘关系相近的物种中，c 值差异大。 ②某些低等生物的 c 值比高等生物的 c 值还大。5．答：dna 双螺旋→核小体（压缩 1/7）→螺线圈（螺旋化，h1，压缩 1/6）→超螺线圈 （折叠和螺旋化，压缩 1/40）→染色单体（折叠和螺旋化，压缩 1/5）。合计压缩 1/8 400。 从 dna 到染色单体，dna 压缩了近万倍。 6．答：①基因组分子量较大。 ②真核生物 dna 常和组蛋白结合形成染色体。 ③dna 集中在细胞核区，转录在核内，翻译在细胞质中。 ④真核生物基因组多形成断裂基因。 ⑤真核生物 dna 序列中有很多重复序列和不编码序列。 ⑥真核生物的编码基因常以单拷贝存在，无操纵子形式。 7．答：①dna 是裸露的，不形成染色体。 ②能够最经济地利用 dna 序列，除控制区域外，很少有不编码的 dna 序列。 ③原核生物把功能相关的一系列基因高度集中在一起，形成一个操纵子（转录功能单位）。 ④基因组中几乎没有重复序列。 ⑤原核生物由于没有细胞核，转录和翻译是同步进行的。 8．答：1）每种病毒只有一种核酸，或者 dna，或者 rna； 2）病毒核酸大小差别很大，3× 103~3× 106bp；3）除逆病毒外，所有病毒基因都是单拷贝的。 4）大部份病毒核酸是由一条双链或单链分子（rna 或 dna），仅少数 rna 病毒由几个核 酸片段组成。 5）真核病毒基因有内含子，而噬菌体（感染细菌的病毒）基因中无内含子。 6）有重叠基因。 9．答： 1）人线粒体基因组为 16 569bp 的双链闭环分子，一条链为重链（h 链），一条链为轻链（l 链） ， 两条链均有编码功能， 每个 mtdna 分子编码 13 种蛋白质和 24 种结构 rna （22rrna， 2trna）。 2）线粒体 dna 为母系遗传。 3）结构基因不含内含子，部分区域有基因重叠，因此病理性 mtdna 突变更易发生。 4）mtdna 突变频率更高。 5）线粒体 dna 突变的表型表达与核 dna 不同。 10．答：叶绿体基因组在大小上是惊人的一致，一般在 120~160kb。 1） ctdna 为闭合环状分子， 分为大单拷贝 （large single copy， lsc） 、 小单拷贝 （small single copy， ssc）和反向重复三部分 2）ctdna 通常以多拷贝形式存在，其拷贝数因植物组织或细胞类型不同而差异很大，一般 每个叶绿体中有 20~40 个 ctdna，每个细胞中有 20~40 个叶绿体。 3） ctdna 上所载有的基因与线粒体基本相似， 只是所含的基因较多， 编码基因有一百多个， 编码 rna 链和多肽链，一些基因有内含子。 11．答：（1）在所有的 dna 中，a=t，g=c 即 a+g=t+c （2） dna 的碱基组成具有种的特异性， 即不同生物物种的 dna 具有自己独特的碱基组成， 但没有组织和器官的特异性。12．答：dna 是遗传信息的储存者和发布者，遗传信息是由碱基序列体现的，碱基序列略 有改变，即可引起遗传信息的显著改变。所以 dna 测序是研究 dna 功能的基础，非常重 要。 13．答：dna 双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。维持这种稳定性的主要因素包括：两 条 dna 链之间碱基配对形成的氢键和碱基堆积力；另外，存在于 dna 分子中的一些弱键 在维持双螺旋结构的稳定性上也起一定的作用。 即磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子间 形成的离子键及范德华力。改变介质条件和环境温度，将影响双螺旋的稳定性。 14．答：1）dna 分子的复制是从特定的位点开始并按特定的方向进行 2）dna 分子的半保留复制 3）dna 分子的半不连续复制 4）dna 分子的复制是通过 dna 聚合酶及各种相关酶蛋白、蛋白质因子的协同有序工作完 成的 5）dna 分子复制具有高度的精确性和准确性15．答：dna 的解链过程，首先是在拓扑异构酶 i 的作用下解开负超螺旋，并与解链酶共 同作用，在复制起点处解开双链。参与解链的除一组解链酶外，还有 dna 蛋白等。一旦局 部解开双链，就必须有 ssb 蛋白来稳定解开的单链，以保证局部结构不会恢复成双链。接 着，由引发酶组成的引发体迅速作用于两条单链 dna 上。不论是前导链还是滞后链，都需 要一段 rna 引物以开始子链 dna 的合成。 16．答： 1）旋转酶（topoli）改变双螺旋的构象，解螺旋酶解开双链。 2）ssb 结合到解开的单链上。 3）引发体合成 rna 引物。 4）dna 聚合酶ⅲ作用下合成先导链。 5）滞后链开始合成，形成第一个冈崎片段。 6）复制叉继续前进，前导链连续合成，滞后链上合成新的 rna 引物。 7）第二个冈崎片段形成，dna 聚合酶ⅰ切去引物，并加上脱氧核苷三磷酸。 8）间隙被 dna 连接酶封闭。 17．答： 1）dna 聚合酶ⅰ：主要负责 dna 损伤的修复和冈崎片段之间间隙的填补。 ①5'→3'聚合活性，要求有双链 dna 模板和具有 3'羟基的引物，活性很高，可达 1 000 核苷 酸/min。 ②3’→5’外切活性， 可以对不配对的局部单链进行识别， 切除不配对碱基， 又称―校正功能‖。 ③5’→3’外切活性，主要功能是切除复制过程中的引物。 此酶被认为在切除由紫外线照射而形成的嘧啶二聚体中起着重要作用。 它也可用以除去冈崎 片段 5’端 rna 引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将此片段连接起来。 2）dna 聚合酶 ii 是一条 120kd 的肽链，催化 5’→3’方向合成 dna，也具有 3’→5’外切酶 活性但没有 5’→3’外切酶活性。可能在当细胞 dna 受到化学或物理损伤时，dna 聚合酶 ii 在修复过程中起特殊作用。 3）dna 聚合酶ⅲ，polⅲ是体内 dna 复制的主要承担者，是大肠杆菌中最重要的复制酶。 全酶由多亚基组成，至少有 10 种，共 22 个亚基：α2ε2θ2δ2γ2η2δ'2χ2θ2β2。其中 α、ε、θ 三种 亚基组成核心酶，其它为辅助蛋白。 18．答：真核生物 dna 的复制与原核生物 dna 的复制有很多不同。 真核生物每条染色体上可以有多处复制起点，而原核生物只有一个起始点。 真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起点上 dna 的复制不能再开始，而在快速生 长的原核生物中，复制起点上可以连续开始新的 dna 复制，表现为虽只有一个复制单元， 但可有多个复制叉。 真核生物 dna 的复制子称为 ars （autonomously replicating sequences） ， 长约 150bp 左右， 包括数个复制起始必需的保守区。 真核生物 dna 复制的起始需要起始原点识别复合物（orc）参与。 真核生物 dna 复制叉的移动速度大约只有 50bp/s，还不到大肠杆菌的 1/20，因此，人类 dna 中每隔 3 000~300 000bp 就有一个复制起始位点。19．答： 1）染色体 dna 复制必需三种核苷酸序列①复制起点②着丝粒③端粒。 2）rna 引物（rna primer），一般 8~14nt，带游离 3’-oh 末端。 3）参加 dna 复制的主要酶和蛋白质。 ① dna 聚合酶 （dna polymerase） ， 真核 dna 复制的主要酶 dna polα/δ。 功能： 从 5’→3’ 方向延伸与模板互补的子代链。 ② 引发酶（primase）与其他多种蛋白组成多蛋白复合体-引发体（primosome），催化 rna 引物合成和复制起始。 ③ dna 连接酶（dna ligase），催化一个双链 dna 的 5’-磷酸与另一双链 dna 的 3’-oh 形成磷酸二酯键。 ④ dna 解链酶（dna helicase），打开 dna 双链。 ⑤ 增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，pcna），辅助催化前导链合成。 ⑥ 端粒酶（telomerase），末端复制问题。 20． 答： 原核生物 dna 链的延伸速度是恒定的。 与生长、增殖相配合协调的 dna 的合成， 主要依靠复制叉数量的不同。 迅速分裂的细胞具有较多的复制叉， 分裂缓慢的细胞复制叉较 少。细胞复制叉的多少取决于复制起始的频率，这是原核细胞复制的调控点。复制子的调控 由复制起始因子和起始位点两部分组成。e.coli 的起始位点主要是 oric，与蛋白相互作用来 启动复制。主要的起始因子有 dnaa、dnah 等蛋白质，它们通过与起始位点形成复合物相互 作用，确定复制的起始频率。研究发现：dnaa 对复制起正调控作用。 21．答：真核细胞中 dna 复制有三个调控点： ① 细胞生活周期水平的调控 也称为限制点调控，即决定细胞停留在 g1 还是进入 s 期。许 多外部因素和细胞因子参与限制点调控。促细胞分裂剂、致癌剂、外科切除、细胞质因子等 可诱发 g1 进入 s 期。 ② 染色体水平的调控 决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在 s 期 起始复制，这种有序复制的机理还不清楚。 ③ 复制子水平的调控 决定复制的起始与否。 这种调控从单细胞生物到高等生物是高度保守 的。 此外，真核生物复制的起始还包括转录活化、复制起始复合物的合成和引物合成等阶段，许 多参与复制起始蛋白的功能与原核生物中类似。 22．答：切除修复方式普遍存在于各种生物细胞中，也是人体细胞主要的 dna 修复机制。 修复过程需要多种酶的一系列作用，基本步骤包括： ① 首先由核酸内切酶识别 dna 的损伤位点，在损伤部位的 5’侧切开磷酸二酯键。不同的 dna 损伤需要不同的特殊核酸内切酶来识别和切割。 ② 由 dna 解链酶将有损伤的 dna 片段解离。 ③ 在 dna 聚合酶的催化下，以完整的互补链为模板，按 5’→3’方向合成 dna 链，填补已 切除的空隙。 ④ 由 dna 连接酶将新合成的 dna 片段与原来的 dna 断链连接起来。这样完成的修复能 使 dna 恢复原来的结构。23．答： ① 受损伤的 dna 链复制时，产生的子代 dna 在损伤的对应部位出现缺口。 ② 另一条母链 dna 与有缺口的子链 dna 进行重组交换，将母链 dna 上相应的片段填补 子链缺口处，而母链 dna 出现缺口。 ③ 以另一条子链 dna 为模板，经 dna 聚合酶催化合成一新 dna 片段填补母链 dna 的 缺口，最后由 dna 连接酶连接，完成修补。 重组修复不能完全去除损伤，损伤的 dna 段落仍然保留在亲代 dna 链上，只是重组修复 后合成的 dna 分子是不带有损伤的，但经多次复制后，损伤就被―冲淡‖了，在子代细胞中 只有一个细胞是带有损伤 dna 的。 24．答：sos 修复是指 dna 受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种 dna 修复 方式。 当 dna 两条链的损伤邻近时， 损伤不能被切除修复或重组修复， 这时在核酸内切酶、 外切酶的作用下造成损伤处的 dna 链空缺，再由损伤诱导产生的一整套的特殊 dna 聚合 酶-sos 修复酶类，催化空缺部位 dna 的合成，这时补上去的核苷酸几乎是随机的，但仍 然保持了 dna 双链的完整性，使细胞得以生存。但这种修复带给细胞很高的突变率。 25．答：is 的结构特点：① 长度在 1 000bp 左右。② 末端具有倒置重复序列，转座时常复 制靶位点附近的一小段 dna（4~15bp），形成位于 is 两端的正向重复区。③ 具有编码转 座酶的基因。 26． 答： 转座时发生的插入作用有一个普遍的特征， 即受体分子中有一段很短的 （3~12bp） 、 被称为靶序列的 dna 会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 转座可分为复制性和非复制性两大类： 1）在复制性转座中，整个转座子被复制了，所移动和转位的仅仅是原转座子的拷贝。转座 酶（transposase）和解离酶（resolvase）分别作用于原始转座子和复制转座子。tna 类转座 主要是这种形式。 2）在非复制性转座中，原始转座子作为一个可移动的实体直接被转位，is 序列、mu 及 tn5 等都以这种方式进行转座。 27．答：1） 转座引起插入突变： 如果插入位于某操纵子的前半部分，就可能造成极性突变， 导致该操纵子后半部分结构基因表达失活。 2）转座产生新的基因 3）转座产生染色体畸变 4）转座引起生物的进化 28．答：中度重复序列其重复次数在数十到数百次之间。特点是： ① 重复单位序列相似，但不完全一样 ② 散在分布于基因组中 ③ 序列的长度和拷贝数非常不均一 ④ 中度重复序列一般具有种属特异性，可作为 dna 标记 ⑤ 中度重复序列可能是转座元件（返座子） 29．29．答：哺乳动物中含量最丰富的中度重复序列家族。重复单位中带有限制性内切酶 alu 的酶切位： ag↓cttc↑ga 单倍体人基因组 50 万~100 万拷贝， 平均每隔 3~6kb 就有一个 alu 序列， 人 a1u 序列长 300bp。 alu 序列广泛散布于人基因组，约 90%巳克隆的人基因含有 alu 序列。 30．答： ⑴ 没有 is 序列 ⑵ 体积庞大（5000bp 以上） ⑶ 两翼都带有 38bp 的倒置重复序列 31．答：高度重复序列有几百到几百万个拷贝。根据重复序列的长度可将其分为 3 类： 1）卫星（satellite）dna：重复长度 5~10bp，大多位于着丝粒和端粒、表达基因的间隔区、 内含子。 2）小卫星 dna：重复长度 15~70bp，其在人群中有高度的特异性。 3）微卫星 dna（简单串联重复序列）：重复长度 2~5bp，其在人群中存在个体间的高度变 化，是 dna 指纹的形成基础。 32．答： 1）dna 的组成：dna 为脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成。含氮碱基： 腺嘌呤（a）、鸟嘌呤（g）、胞嘧啶（c）、胸腺嘧啶（t） 2）rna 的组成：rna 为核糖核苷酸，由磷酸、核糖、含氮碱基组成。含氮碱基：腺嘌呤 （a）、鸟嘌呤（g）、胞嘧啶（c）、尿嘧啶（u） 33．答： 1）dna 分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的。 2）dna 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 3）两条链上的碱基通过氢键结合，形成碱基对。a 总是与 t 配对，g 总是与 c 配对。 34．请对不同螺旋形式的 dna 分子主要参数进行比较。 表：不同螺旋形式的 dna 分子主要参数比较双螺旋 a-dna b-dna z-dna 碱基倾角/（° ） 碱基间距/nm 20 6 7 0.26 0.34 0.37 螺旋直径/nm 11 10 12 每轮碱基数 右 右 左 螺旋方向2.6 2.0 1.835．答： （1）线性 dna 双链的复制 单一起点的单向及双向、多个起点的双向 （2）环形 dna 双链的复制 包括滚环式和 d-环型。 滚环型复制，某些环形的病毒 dna，如 θx174、λ 噬菌体都是以这种方式复制。这是一种单 向复制类型；d 环复制，双链环在固定点解开进行复制。但两条链的合成是高度不对称的， 一条链上迅速合成出互补链，另一条链则成为游离的单链环（d-环）。36．答：大肠杆菌染色体 dna 复制时，dnaa 蛋白是复制起始的关键蛋白，可识别复制起 点并与之结合。一旦结合 dna，起始蛋白会获得额外的性质： ① 它可促进 dna 解旋或使邻近的 dna 发生扭曲使 dna 解链酶能够进入； ② 它们可帮助与复制叉组装和功能有关的其他因子进入。 37．答：（1）1 碱基＝330da，1 碱基对＝660da 碱基对数＝2.5× 109／660＝3.8× ＝3 800kb 每个碱基对相距 0.34nm，这样： 染色体 dna 分子的长度＝3.8× 106nm ＝1.3× 106nm ＝1.3mm （2）该 dna 双螺旋中的转数＝3.8× 106× 0.34／3.4＝3.8× 105 38．答：dna 是由磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构（二级结构）保证了 依赖于模板合成的准确性。dna 以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式的多样 性和复杂性是令人难以想像的。 39．答：形成沟状结构是 dna 与蛋白质相互作用所必需的，这样 dna 结合蛋白与 dna 修 饰蛋白中特定的氨基酸才能与对应的碱基相互作用。 40．答： （1）c-a 配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；g-t 碱基对则太小，核苷酸间的空隙太大 无法形成氢键。 （2）a 和 t 通常有两个氢键，而 c 和 g 有三个。正常情况下，可形成两个氢键的碱基不能 与可形成三个氢键的碱基配对。 41．答：吖啶类引起的突变主要是产生无义密码子，使翻译提前终止。碱基类似物诱导碱基 取代式的突变，很多是同义突变，或是对生物体影响不大的错义突变。 42．答：宽是 2 纳米，长是 2× 104 纳米。因此，长宽比是 10 000。这一分子具有的分子量是 40× 106。每对碱基的分子量是 672，所以有约 59 500 对碱基。另一种计算方法是利用每对碱 基的距离是 0.34 纳米，所以碱基对数目是 2× 104/0.34=58 800。 43．答：当 dna 放在蒸馏水中时，两条链分离。我们知道，溶液中离子对带电荷基团间具 有相互作用的影响。 没有带相反电荷的离子将磷酸基团相互屏蔽起来， 的静电斥力使两条链 分离。 44．答：可通过特异性核酸酶酶解来区分 ssdna 和 ssrna；rna 可被碱水解，但 dna 不 能； 二苯胺试验可区分核糖和脱氧核糖； 酸水解后再进行层析或电泳可区分尿嘧啶和胸腺嘧 啶。 45．答：前体片段的起始可以在利福平存在条件下出现，利福平是抑制 rna 聚合酶的；在 dnag 基团缺陷的突变体中不出现前体片段的起始，dnag 基团是编码引物酶的。 46．答：一切形式的复制都需有复制起始的部位和前体片段合成起始的部位。单向复制还需 要终止信号以阻止第一个前体片段的扩展； 双向复制不再需要任何其它部位； 单链环状 dna 需要有一个不被 ssb 蛋白结合的区域，在那里可以合成引物。 47．答：如果 dna 复制发生在损伤充分修复之前，就不会形成有功能的 dna。此外，从 两条单链上切除片段会引起双链断裂。六、论述题1．答：1）dna 聚合酶具有选择正确地脱氧核苷三磷酸的能力。 2）可能存在一种核对机制，通过这种机制拒绝不正确的核苷三磷酸进入。 这种对核苷酸识别能力的提高可能是由于模板诱发使 dna 聚合酶构象发生变化，只允许选 择正确的脱氧核苷三磷酸底物，或者在存在互补的核苷酸时，增加了酶与模板的结合。 3）动力学校对模型：认为，当脱氧核苷三磷酸作为底物进行 dna 链合成时，随着焦磷酸 的释放，形成了酶-模板-dnmp 高能复合物。dna 聚合酶具有对此复合物核对的能力，看掺 入的核苷酸是否正确。这个核苷酸（dnmp）这时可能被释放的机会远远高于正确核苷酸。 这就是动力学校对模型。 4） dna 聚合酶具有聚合酶活性， 还具有 5’→3’和 3’→5’的外切酶活性。 dna 聚合酶的 3’→5’ 外切酶活性可以随时将已经掺入的错配的脱氧核糖核苷酸从生长的多核苷酸链上去除， 保证 了 dna 复制的忠实性和准确性。 2．答：真核生物中发现有 5 种 dna 聚合酶，分别是：α、β、γ、δ、ε。 （1）dna 聚合酶 α，是 dna 复制的主要酶类，由 4 个亚基组成。原因是： ① 所有强烈抑制 α 酶的抑制剂都能抑制细胞的复制。 ② α 酶的温度敏感突变株使该细胞的 dna 复制成呈温度敏感型。③ 显微注射 α 酶的抗体 可以抑制 dna 的复制。④ α 酶的活性随细胞周期而变化，s 期活性最高。 （2）dna 聚合酶 δ，具有 3’→5’外切酶活性，对于复制的真实性十分重要。同时也是前导 链合成的主要酶类。 （3）聚合酶 γ 负责线粒体基因组的复制：目前认为：α 酶和 δ 酶都是真核 dna 复制酶。δ 酶在复制中合成前导链，α 酶合成后滞链。δ 和 ε 都具有 3’→5’外切核酸酶的活性，说明二 者都有校对功能。δ 和 ε 之间的差别是：在催化持续的 dna 合成时，δ 需要一个辅助蛋白因 子－－增值细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，pcna），而 ε 则不需要。 （4）β 可能主要在 dna 损伤的修复中起作用。 （5）ε 的主要功能可能是在去掉 rna 引物后把缺口补全。 3．答：构成真核生物染色体的组蛋白为一类小的带有丰富正电荷（富含 lys，arg）的核蛋 白，是染色体的结构蛋白，与 dna 有较高的亲和力，与 dna 共同组成核小体。 真核生物的染色体一般有 5 种主要的组蛋白，分别命名为：h1、h2a、h2b、h3 和 h4。在 5 种组蛋白中，h1 富含赖氨酸，h3、h4 富含精氨酸。h2a、h2b 介于两者之间。 组蛋白根据其作用，又可分为 2 类： ① 核小体核心组蛋白：h2a，h2b，h3，h4。分子量较小（102-135aa）。作用：盘绕 dna 形成核小体。 ② h1 组蛋白：分子量较大（223aa）。作用：与连接器 dna 结合后利于核小体稳定和更高 级结构的形成。组蛋白的特点如下： 1） 进化上的极端保守性。 不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分保守的， 特别是 h3 和 h4。 保守程度：h1→h2a、h2b→h3、h4。 2）无组织特异性。仅发现鸟类、鱼类、两栖类红细胞不含 h1 而含有 h5。 3）肽链上氨基酸分布不对称性。碱性氨基酸分布在 n 端的半条链上，大部分疏水基团都分 布在 c 端。这种不对称分布可能与它们的功能和相互作用有关。碱性的半条链易与 dna 的 负电荷区结合，而另外半条链与其它组蛋白、非组蛋白结合。4）组蛋白的修饰作用。包括甲基化、乙酰化、磷酸化等。h3 和 h4 的修饰作用比较普遍。 5）富含赖氨酸的组蛋白 h5。很可能 h5 的磷酸化在染色质的失活过程中起重要作用。 4．答：见下表。 原核和真核细胞特征分析特 体积 基因组 征 原核细胞 小（1~10μm） 真核细胞 较大（5~100μm）dna 与非组蛋白相结合，基因组 dna 与非组蛋白及非组蛋白结合形成染色体 位于类核中细胞分裂形式 外膜包被的细胞器 能量代谢裂殖或出芽 无有丝分裂和减数分裂 线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等无线粒体， 氧化还原酶系统位于细 氧化还原酶系统位于线粒体中，能量代谢途径之间 胞质膜上 差异较小 由微管、中间纤维和微丝等形成复杂的细胞骨架 原生质体流动或胞饮 无 无细胞骨架 细胞间的运动5．答：① 主链：脱氧核糖和磷酸通过 3’-5’磷酸二酯键连接形成螺旋链的骨架。两条主链 以反平行的方式围绕同一中心轴相互缠绕，组成双螺旋。两条链均为右手螺旋。磷酸与核糖 主链处于螺旋的外侧，在磷酸基团上带有负电荷。碱基处于螺旋的内侧。核糖平面与螺旋轴 平行。 ② 碱基对：两条核苷酸链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连结合在一起，而且必须是嘌呤 与嘧啶相配，a 和 t、c 和 g 配对才能保证形成正确的双螺旋结构。 ③ 大沟和小沟：配对的碱基并不充满双螺旋空间，且碱基对占据的空间不对称，螺旋的表 面形成两条沟。大沟中碱基的差异很易被识别，是蛋白质结合特异 dna 序列的位点，对于 蛋白质识别 dna 双螺旋结构上的特异序列非常重要。 ④ 螺旋参数：螺旋直径 2nm；螺旋周期包含 10 个核苷酸；螺距 3.4nm；相邻碱基对平面的 间距 0.34nm。 6． 答： 1） 相同点： 都是半保留和半不连续复制； 复制过程都有起始、 延伸和终止三个阶段； 都必须有相应功能的蛋白质和 dna 聚合酶参与等等。 2）不同点： ① 真核生物的每条染色体有多个复制起始位点，而原核只有一个起始位点； ② 真核生物染色体在全部复制完成之前，各个起始点上 dna 的复制不能再开始，而原核 复制起始点上可以连续地开始新的 dna 复制，表现为虽只有一个复制子，但可有多个复制 叉。 ③ 真核生物 dna 的复制子称为 ars（autonomously replicating sequences），长约 150bp 左 右，包括数个复制起始必需的保守区。 ④ 真核生物 dna 复制的起始需要起始原点识别复合物（orc）参与。 ⑤ 真核生物 dna 复制叉的移动速度大约只有 50bp/s，还不到大肠杆菌的 1/20，因此，人 类 dna 中每隔 3 000~300 000bp 就有一个复制起始位点。7．答：以下列表格说明。 真核生物 dna 聚合酶的特性比较性质 亚基数 细胞内分布 功能 3’→5’外切 5’→3’外切 聚合酶 α 4 核内 dna 引物合成 无 无 聚合酶 β 1 核内 损伤修复 无 无 聚合酶 γ 2 线粒体 线粒体 dna 复制 有 无 聚合酶 δ 2~3 核内 主要 dna 复制酶 有 无 聚合酶 ε ≥1 核内() dna 复制() 有 无8．答：1）dna 分子的自发性损伤 ⑴ dna 复制中的错误，错配率约在 10-10 左右 ⑵ dna 的自发性化学变化 ① 碱基的异构互变 ② 碱基的脱氨基作用 ③ 脱嘌呤与脱嘧啶 ④ 碱基修饰与链断裂 2）物理因素引起的 dna 损伤 ⑴ 紫外线引起的 dna 损伤 ⑵ 电离辐射引起的 dna 损伤（x 射线、γ 射线） 3）化学诱变因素 烷化剂 亚硝酸 嵌入剂等第三章 生物信息的传递（上） 从 dna 到 rna 第三章 生物信息的传递（上） ——从 dna 到 rna [要点难点] 1.必须熟悉一些基本概念：转录、聚合酶、增强子、启动子（结构、特征、类型） 2.掌握原核生物和真核生物转录的基本过程（起始、延伸和终止）以及二者的差别； 3.了解真核生物转录的基本过程以及转录抑制剂 4.深入探讨真核生物转录后 rna 加工的类型及机制。 [主要内容] （一）rna 的转录1．转录所需物质：核心酶、封闭复合物、开放复合物 2．rna 聚合酶的亚基组成及功能 3．转录的不对称性，意义链和反义链概念 4．转录的过程：转录的起始，延长和终止； （二）启动子与转录起始 1．启动子结构：转录单元、pribnow 区、hogness 区 2．启动子的突变：上升突变、下降突变 3．增强子 4．upe/uas； （三）原核生物与真核生物 mrna 的特征比较； （四）终止与抗终止 1．依赖于 ρ 因子的终止子与不依赖于 ρ 因子的终止子、茎-环结构 2．终止子的序列特点和作用 3．ρ 因子作用 （五）rna 加工 1．内含子的剪接 2．编辑与化学修饰：rna 的剪接、rna 编辑 3．rna 转录后的加工过程及其机制。 （六）原核生物和真核生物转录的异同， 1．转录的抑制剂 2．真核生物三种 rna 聚合酶的基本特征和功能[习题] 一、名词解释 1．转录（transcription）2．翻译（translation）3．转录的不对称性（transcription asymmetry） 4．编码链（有义链）（coding strand）5．反义链（无意义链，负链）（antisense strand） 6．启动子（promoter）7．终止子（terminator）8．增强子（enhancer） 9． 转录单元 （transcription unit） 10． pribnow 框 （pribnow box） 11． －35 序列 （sexfama box） 12． 下降突变 （down mutation） 13． 上升突变 （up mutation） 14． hogness 区 （hogness box ） 15．caat 区（caat box）16．沉默子（silencer） 17． 上游启动子元件 （upstream promoter element， upe） 18． 单顺反子 （monocistronic mrna） 19． 多顺反子 （polycistronic mrna ） 20． 操纵子 （operon） 21． sd 序列 （shine-dalgarno sequence） 22．抗转录终止（anti-terminator）23．通读（readthrough） 24．抗终止因子（antitermination factors）25．外显子（exon） 26．rna 的成熟（或称为 rna 的转录后加工，post transcriptional modification）27．rna 的剪接（splicing） 28．什么是―snrnp‖（small nuclear ribonucleoprotein particle，snrnp） 二、填空题 1．dna 序列是遗传信息的贮存者，它通过 通过翻译成 的过程来控制生命现象。 2．基因表达包括 和 两个阶段。 链序列完全相同的 单链的过程，是基因表达的核心步骤。 、 合成 的过程， 得到永存，并通过转录生成 ，进而3．转录是指拷贝出一条与4． 翻译是指以新生的 为模板， 把核苷酸三联遗传密码子翻译成 是基因表达的最终目的。 5．生物体内共有三种 rna， 、 和 。6． 无论是原核细胞还是真核细胞， 转录的基本过程都包括： 模板的、、 __2+和2+。7．rna 聚合酶主要以 为模板，以四种核苷三磷酸为活化前体，并以 mg /mn 为辅 助因子，催化 的起始、延伸和终止，它不需要任何引物。 8．e.coli 和其它原核细胞一样，只有一种 rna 聚合酶。由 5 种亚基 α2ββ’ωζ 组成的 rna 聚合酶称为 ， ζ 因子与其它部分的结合不是十分紧密， 它易于与 β’βα2 分离。 含有 α2ββ’ω 的酶称为 ，加上 ζ 亚基则成为 。 9．真核生物中已发现有三种细胞核的 rna 聚合酶，分别称为 、 、 ，分子量大致 都在 50 万道尔顿左右。它们专一性地转录不同的基因，因此由它们催化的转录产物也各不 相同。 合成 rna 的活性最显著，它位于 中，负责转录编码 的基因。而细胞内 绝大部分 rna 是 。 ，位于 中，负责核内 的合成，而 hnrna 是 的前 体。 负责合成 和许多小的核内 snrna。 10．转录可被分成 4 个阶段： （起始位点的识别）、 、_______ 和 。11．启动子的选择包括 rna 聚合酶 对启动子的 ，聚合酶与启动子可逆性 形 成 （closed complex）。此时，dna 仍处于 。伴随着 dna 构象上的重大变化， 封闭复合物转变成 （open complex） ， 聚合酶全酶所结合的 dna 序列中有一小段 。 12．在 dna 转录过程中，开放复合物与最初的两个 ntp 相结合并在这两个核苷酸之间形 成磷酸二酯键后，即转变成包括 、 和 的三元复合物。 13．真核生物由 dna 转录产生的原始转录产物 （hnrna），即 mrna 的前体，经 过 和 3’酶切加 ，再经 的剪接，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一个连 续的可读框 （open reading frame,orf） ， 通过核孔进入细胞质， 就能作为蛋白质合成的 了。 14．在 dna 转录终止过程中，根据是否依赖 而分成 的终止和 的终止。15．现在一般认为，rna 合成起始后，ρ 因子即附着在新生的 链上，靠 atp 水解产生 的 ，沿 方向朝 rna 聚合酶移动，到达 rna 的 端后取代了暂停在终止位点上 的 聚合酶，使之从模板 dna 上释放 mrna，完成转录过程。 16．抗终止转录主要有两种方式：1）破坏终止位点 录抗终止。 结构；2）依赖于_____ 的转17．启动子的结构（以大肠杆菌为例）至少由三部分组成：－35 序列提供了 rna 聚合酶全 酶 的信号；－10 序列是酶的 位点（富含 at 碱基，利于双链打开）；第三部分是 rna 合成的 点。18． 在转录起始过程中， rna 聚合酶全酶扫描 ， 找到 ， 然后结合第一个核_________。 加入的第一个核苷三磷酸常是 或 ，很少是 ctp，不用 utp。所形成的启动子、全酶 和核苷三磷酸复合物称为 ，第一个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点，_________ 就会被释放脱离核心酶。 19．在 rna 链的延伸过程中，dna 分子和酶分子发生构象的变化， 与 dna 结合比较 松弛，可沿 模板移动，并按模板顺序选择下一个 ，将核苷三磷酸加到生长的 rna 链的 端，催化形成 键。 20．转录延伸方向从 5’→3’。 20． 在转录终止过程中， 在 dna 分子上 （基因末端） 提供 它能使 rna 聚合酶停止合成 rna 并释放出 rna。 21．rna 是由核糖核苷酸通过 键连接而成的一种 由 dna 而来，因此，序列和其中一条链 。 信号的 dna 序列称为 。几乎所有的 rna 序列都是 ，22．多数类型的 rna 是由加工 产生的，真核生物前体 trna 的 包括 的切除 和 的拼接。 随着 端的序列切除， 3’端加上了序列 。 在四膜虫中， 前体 trna 的 切除和 的拼接是通过 机制进行的。 23． rnase p 是一种 24．c0t1/2 实验测定的是 ， 含有 作为它的活性部位， 这种酶在 。 种 trna 来翻译 61 种氨基酸密码子。 和 。 序列的 切割 。25．假定摆动假说是正确的，那么最少需要 26．写出两种合成后不被切割或拼接的 rna： 27．ζ 因子的专一性表现在不同识别不同启动子的 ζ 因子。28．正调控和负调控是不同的，它们的主要不同是：负调控时，调节基因的蛋白质产物是基 因活性的一种 ，而在正调控时，调节基因的产物是一种 。 29． 对原核生物 mrna 的精确转录来说有 3 个序列是必不可少的， 它们是： ______、 ________ 和_________。 30．合成 rna 的底物是__________________。 31．编码链是由___________的一段 dna 链。反义链是与编码链 的 dna 链。 的碱基顺32．顺反子是一个 片段，含有翻译的______信号，中间是相应于______ 序。多顺反子 mrna 分子含有的顺序可编码 多肽链。33．在 rna 合成过程中，放射菌素 d、利福平和利链菌素都对其合成有影响。放线菌素 d 通过嵌入，往往抑制 。利福平抑制 rna 合成的 。利链菌素抑制链的 。 34．从初级转录物生成 trna 分子需要三个步骤：形成（1） 三、判断题 1．通过启动子的时间不能代表一个启动子的强弱。一般来说，通过启动子的时间越短，该 基因转录起始的频率也越低。 2．真核生物 rna 聚合酶不能直接识别基因的启动子区，所以，需要一些被称为转录调控 因子的辅助蛋白质按特定顺序结合于启动子上，rna 聚合酶才能与之相结合并形成复杂的 前起始复合物（preinitiation transcription complex，pic）以保证有效地起始转录。 3．真核生物转录和翻译的速度相差很大，37℃时，转录生成 mrna 的速度大约是每分钟 1 500 个核苷酸， 即每秒钟合成 8 个密码子， 而蛋白质的合成速度大约是每秒钟 25 个氨基酸。 、（2） 和（3） 。4． 正常情况下， 真核生物从一个基因开始表达到细胞中出现其 mrna 的间隔约为 2.5 分钟， 而再过 0.5 分钟就能在细胞内检测到相应的蛋白质。 5．rna 聚合酶对单链、双链 dna 模板没有要求，其合成活性相同。 6．rna 聚合酶是转录过程中的关键酶。 7．不同的原核生物由于具有不同的核心酶，决定了原核基因的选择性表达。 8．对于强启动子来说，从封闭复合物到开放复合物的转变是可逆的，是慢反应。 9．ζ 因子的作用只是起始而已，一旦转录开始，它就脱离了起始复合物，而由核心酶负责 rna 链的延伸。 10．聚合酶全酶的作用是启动子的选择和转录的起始，而核心酶的作用是链的延伸。 11．启动子的结构不影响它与 rna 聚合酶的亲和力，从而不影响基因表达的水平。 12． 一般认为， rna 聚合酶并不直接识别碱基对本身， 而是通过氢键互补的方式加以识别。 13．13．rna 聚合酶既是双链 dna 结合蛋白，又是单链 dna 结合蛋白。 14．在原核生物中，－35 区和－10 区的距离大约是 16～19bp，小于 15bp 或大于 20bp 都会 降低启动子的活性。 保持启动子这两段序列以及它们之间的距离是十分重要的， 否则就会改 变它所控制的基因表达水平。 15．真核基因大多是断裂的，也就是说，一个基因可由多个内含子和外显子间隔排列而成。 研究表明，内含子在真核基因中所占的比例很高，甚至超过 99％。 16．利链霉素与细菌 rna 聚合酶 α 亚基结合，抑制转录过程中 rna 链的延长反应。 17．ⅰ型内含子的自我剪接需要鸟苷参与。ⅱ型内含子的自我剪接不需要鸟苷参与，而由其 自身结构决定，特点是形成套索内含子。 18．原核生物和真核生物 mrna 的在可翻译顺反子的数目上没有差别，均为多顺反子。 19．在体内，rrna 和 trna 都具有代谢的稳定性，而 mrna 的寿命却更长。 20．如果 dna 双螺旋中的两条链都能被正常的转录，则形成的多肽是相同的。 21．真核生物的 mrna 加工过程中，5’端加上帽子结构，在 3’端加上多腺}