现代分子生物学课后习题集全部习题及答案朱玉贤第三版考研必备自考必备.docx
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现代分子生物学课后习题集全部习题及答案朱玉贤第三版考研必备自考必备
现代分子生物学课后习题及答案（共10章）
第一章绪论
1.你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？
2.分子生物学研究内容有哪些方面？
3.分子生物学发展前景如何？
4.人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？
答案：
1.分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大
分子的结构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。
狭义：
偏重于核酸的分子生物学，主
要研究基因或DNA的复制、转录、达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的
蛋白质和酶的结构与功能的研究。
分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的
机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。
所谓在分子水平上研究生命的本质
主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改
造生物奠定理论基础和提供新的手段。
这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在
遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。
这些生
物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，
并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精
确的生长发育和代谢调节控制系统。
阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学
的主要任务。
2.分子生物学主要包含以下三部分研究内容：
A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究
核酸的结构及其功能。
由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学
（moleculargenetics）是其主要组成部分。
由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比
较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。
研究内容包括核
酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因达
调控和基因工程技术的发展和应用等。
遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论
体系的核心。
B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白
质的结构与功能。
尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难
度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。
近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系
方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。
3.21世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因
组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农
业、工业、医药卫生领域带来新的变革。
4.社会意义：
人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有
重大科学意义、经济效益和社会效益。
1）.极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的
起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊
断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化；
2）.促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领
域的发展，带动起一批新兴的高技术产业；
3）.基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基
因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把
人类带入更佳的生存状态。
科学意义：
1）.确定人类基因组中约5万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产
物及其功能
2）.了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录
与转录后调节
3）.从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录
及达调控中的影响与作用
4）.研究空间结构对基因调节的作用
5）.发现与DNA复制、重组等有关的序列
6）.研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为疾病的诊断、预防和
治疗提供理论依据
7）.确定人类基因组中转座子，逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质
8）.研究染色体和个体之间的多态性
第二章 核酸结构与功能
一、填空题
1．病毒X174及M13的遗传物质都是
2．AIDS病毒的遗传物质是。
。
3．X射分析证明一个完整的DNA螺旋延伸长度为
4．键负责维持A-T间（或G-C间）的亲和力
5．天然存在的DNA分子形式为右手
四、简答题
1．碱基对间在生化和信息方面有什么区别？
2．在何种情况下有可能预测某一给定的核苷酸链中"G"的百分含量？
3．真核基因组的哪些参数影响Ct
01/2
值？
4．哪些条件可促使DNA复性（退火）？
5．为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要？
6．大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5×109Da，核苷酸的平均分子质量是330Da，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？
7．曾经有一段时间认为，DNA无论来源如何，都是4个核苷酸的规则重复排列（如
ATCG、ATCG、ATCG、ATCG），所以DNA缺乏作为遗传物质的特异性。
第一个直接推
翻该四核苷酸定理的证据是什么？
8．为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对？
9．为什么只有DNA适合作为遗传物质？
答案：
一、
填空
1.单链DNA2.单链RNA3.3.4nm4.氢5.B
四、简答
1.答：
从化学角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。
从信息方面看，储存在DNA中的信息是指碱基的顺序，而碱基不参与核苷酸之间的共价连
接，因此储存在DNA的信息不会影响分子结构，来自突变或重组的信息改变也不会破坏分
子。
2.答：
由于在DNA分子中互补碱基的含量相同的，因此只有在双链中G+C的百分比可知时，
G%=（G+C）%/2
3.答：
Ct
01/2
值受基因组大小和基因组中重复DNA的类型和总数影响。
4.答：
降低温度、pH和增加盐浓度。
5.答：
形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需。
6.答：
1碱基=330Da，1碱基对=660Da
碱基对=2.5×109/660=3.8×106kb
染色体DNA的长度=3.8×106/0.34=1.3×106nm=1.3mm
答：
转数=3.8×106×0.34/3.4=3.8×105
7.答：
在1949-1951年间，EChargaff发现：
（1）不同来源的DNA的碱基组成变化极大
（2）A和T、C和G的总量几乎是相等的（即Chargaff规则）
（3）虽然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各种生物之间变化极大
8.答：
（1）C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T碱基对太小，核苷酸间的空间
空隙太大无法形成氢键。
（2）A和T通常形成两个氢键，而C和G可形成三个氢键。
正常情况下，可形成两个氢键
的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。
9.答：
是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性，
DNA的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式多样而复杂
第三章 基因与基因组结构
一、填空题
1．在许多人肿瘤细胞内，
基因的异常活化似乎与细胞的无限分裂能力有关。
2．包装为核小体可将裸露DNA压缩的
倍。
3．哺乳动物及其他一些高等动物的端粒含有同一重复序列，即
4．细胞主要在
达基因，此时染色体结构松散。
。
5．在所有细胞中都维持异染色质状态的染色体区，称为
异染色质。
6．在分裂间期呈现着色较深的异染色质状态的失活X染色体，也叫作
7．果蝇唾液腺内的巨大染色体叫作
。
，由众多同样的染色质平行排列而成。
8．一般说来，哺乳动物粒体与高等植物叶绿体的基因组相比，
9．原生动物四膜虫的单个粒体称作
四、简答题
1．比较基因组的大小和基因组复杂性的不同。
一个基因组有两个序列，一个是A，另一个是B，各有2000bp，其中一个是由400bp的序列
重复5次而成，另一个则由50bp的序列重复40次而成的，问：
（1）这个基因组的大小怎
样？
（2）这个基因组的复杂性如何？
2．一个基因如何产生两种不同类型的mRNA分子？
3．在一个克隆基因的分析中发现：
一个含有转录位点上游3.8kbDNA的克隆，其mRNA直
接转录活性比仅含有3.1kb上游DNA克隆的转录活性大50倍。
这明了什么？
4．被加工的假基因与其他假基因有哪些不同？
它是如何产生的？
5．非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置？
转录间隔区与内含子有何
区别？
6．RNA分子能被运到细胞器中吗？
7．什么证据明细胞器与原核生物的关系比细胞器与真核生物的关系密切？
8．酵母rho-小菌落突变株的粒体DNA发生了什么变化？
9．为什么动物中粒体DNA进化的速率，几乎是核DNA的10倍？
10．为什么研究者认为某些植物的COXII基因是经由RNA的过渡，从粒体转移到了核基
因组中？
11．请描述C值矛盾，并举一个例子说明。
12．酵母mRNA的大小一般与基因的大小相一致，而哺乳动物mRNA比对应的基因明显小。
为什么？
13．在一个基因复制后，外显子发生突变的概率比内含子小。
但是，所有DNA的突变率是
相同的。
请解释原因。
14．跳跃复制的结果是什么？
15．重复序列并不是在选择压力下存在，因此能快速积累突变。
这些特性明重复序列相互
间应存在很大的不同，但事实并不是这样的。
请举例说明。
16．哪些细胞器带有自身的基因组？
为什么这些细胞器带有自身的基因组？
17．粒体DNA的突变率与细胞核DNA突变率有什么不同？
为什么？
18．人粒体DNA的哪些特征明了其基因组的组织方式具有经济性？
19．20世纪70年代提出的"内共生假说"，现已被接受为一种理论。
有哪些分子生物学证
据有力支持了该理论？
答案
填空
1.端粒酶2.73.TTAGGG4.分裂间期5.组成型6.巴氏小体7.多染色体8.叶绿体9.动
粒
四、简答
1.答：
基因组的大小是指在基因组中DNA的总量。
复杂性是指基因组中所有单一序列的总
长度。
1）基因组的大小是4000bp
2）基因组的复杂性是450bp
2.答：
第一种是，一个原初产物含有一个以上的多聚腺苷化位点，能产生具不同3'端的
mRNA。
第二种是，如果一个原初转录产物含有几个外显子，发生不同的剪接，产生多种mRNA。
3.答：
在转录起始位点上游的3.1-3.8kb处有一增强子。
4.答：
已加工过的假基因具有明显的RNA加工反应的印迹。
如缺少内含子，有些在3'端已
经经过加工。
推测已加工过的假基因是在基因转录成前体mRNA、RNA加工后，又经反转录形成DNA，
再将反转录出的DNA重新整合进基因组。
5.答：
rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的18S
RNA基因与28SRNA基因之间。
6.答：
一般来说只有蛋白质才能被输入。
但在锥虫粒体基因组中没有发现tRNA
7.答：
细胞器蛋白质合成对抗生素的敏感性与原核生物相似。
此外，细胞器核糖体蛋白和
RNA聚合酶亚基也与大肠杆菌中的同源
8.答：
rho-酵母粒体基因组具有大量的缺失和重复。
剩余的DNA通过扩增形成多贝。
9.答：
因为粒体DNA复制过程中存在更多的错配，并且其修复机制的效率更低。
10.答：
粒体内发现的COXII假基因含有一内含子，而核基因组内的COXII基因已缺失
了内含子。
11.答：
C值矛盾是真核生物单倍体组DNA总量与编码基因信息DNA总量差异大。
对高等
真核生物而言，生物体基因组的大小与其复杂性没有直接关系。
亲缘关系相近的生物DNA
含量可能差异很大。
如一些两栖动物比其它两栖动物的DNA相差100倍。
12.答：
大部分基因含有内含子。
13.答：
外显子发生突变使功能丧失而个体被淘汰，因此外显子受选择压力的作用。
14.答：
产生串联的DNA序列。
15.答：
如卫星DNA的同源性是通过固定的交换来维持，它们通过不均等交换导致其中一个
重复单元的增加和另一个单元的消失。
16.答：
粒体和叶绿体。
因为这两种细胞器具有不同于细胞质的独特的胞内环境。
17.答：
在哺乳动中，粒体DNA的突变率比细胞核DNA的突变率高，但在植物中，粒
体DNA的突变率比细胞核DNA的突变率低。
粒体采用不同于细胞核的DNA聚合酶和
DNA修复体系。
18.答：
基因组小，基因直接相连甚至重叠，仅出现一个启动子，一些基因甚至不包括终止
密码。
19.答：
（1）粒体与叶绿体具有自身的基因组，并独立核基因组进行复制；
（2）类似于原核DNA，粒体与叶绿体基因组不组装为核销小体结构；
（3）粒体基因利用甲酰甲硫氨酸作为起始氨基酸；
（4）一些抑制细菌蛋白质翻译成的物质也抑制粒体中蛋白质的翻译过程。
第4章DNA复制
一、填空题
1．在DNA合成中负责复制和修复的酶是
2．染色体中参与复制的活性区呈Y开结构，称为
。
。
3．在DNA复制和修复过程中，修补DNA螺旋上缺口的酶称为
4．在DNA复制过程中，连续合成的子链称为，另一条非连续合成的子链称为
。
5．如果DNA聚合酶把一个不正确的核苷酸加到3′端，一个含3′5′活性的独立催化区会将这个
错配碱基切去。
这个催化区称为
6．DNA后随链合成的起始要一段短的
酶。
，它是由
以核糖核苷酸为底物合成的。
7．复制叉上DNA双螺旋的解旋作用由
DNA链单向移动。
8．帮助DNA解旋的
催化的，它利用来源于ATP水解产生的能量沿
与单链DNA结合，使碱基仍可参与模板反应。
9．DNA引发酶分子与DNA解旋酶直接结合形成一个
下移，随着后随链的延伸合成RNA引物。
单位，它可在复制叉上沿后随链
10．如果DNA聚合酶出现错误，会产生一对错配碱基，这种错误可以被一个通过甲基化作用来
区别新链和旧链的判别的
系统进行校正。
11．对酵母、细菌以及几种生活在真核生物细胞中的病毒来说，都可以在DNA独特序列的
处观察到复制泡的形成。
12．可被看成一种可形成暂时单链缺口（I型）或暂时双链缺口（II型）的可逆核酸酶。
13．拓扑异构酶通过在DNA上形成缺口超螺旋结构。
14．真核生物中有五种DNA聚合酶，它们是A.；B.；C.；D.；E.；
15有真核DNA聚合酶和显示3'5'外切核酸酶活性。
四、简答题
1．描述Meselson-Stahl实验，说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。
答：
Meselson-Stahl实验证实了DNA的半保留复制。
证实了两个假说：
（1）复制需要两条DNA的分离（解链/变性）
（2）通过以亲本链作为模板，新合成的DNA链存在于两个复制体中。
2．请列举可以在性染色体的末端建立性复制的三种方式。
答：
（1）染色体末端的短重复序列使端粒酶引发非精确复制。
（2）末端蛋白与模板链的5'端共价结合提供核苷酸游离的3'端
（3）通过滚环复制，DNA双链环化后被切开，产生延伸的3'-OH端
3．为什么一些细菌完成分裂的时间比细菌基因组的复制所需的时间要少？
为什么在选择营
养条件下，E.coli中可以存在多叉的染色体或多达4个以上的开环染色体贝，而正常情况
下染色体是单贝的？
答：
单贝复制由细胞中复制起点的浓度控制的。
在适宜的培养条件下，细胞呈快速生长，稀释起始阻遏物的浓度，使复制连续进行。
4．在DNA聚合酶III催化新链合成以前发生了什么反应？
答：
DnaA（与每9个碱基重复结合，然后使13个碱基解链）、DnaB（解旋酶）和DnaC（先
于聚合酶III与原核复制起点相互作用。
后随链复制需要引发体完成的多重复制起始，引发
体由DnaG引发酶与多种蛋白质因子组成。
5．DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响？
答：
亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。
在复制之后，两模板-复制体双链DNA是半甲
基化的。
半甲基化DNA对膜受体比对DnaA有更高的亲和力，半甲基化DNA不能复制，从
而防止了成熟前复制。
6．请指出在oriC或X型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。
答：
oriC起点起始的DNA复制引发体只含有DnaG。
X型起点起始的DNA复制需要额外的蛋白质—Pri蛋白的参与。
Pri蛋白在引物合成位点装
配引发体。
7．大肠杆菌被T2噬菌体感染，当它的DNA复制开始后提取噬菌体的DNA，发现一些
RNA与DNA紧紧结合在一起，为什么？
答：
该DNA为双链并且正在进行复制。
RNA片段是后随链复制的短的RNA引物。
8．DNA连接酶对于DNA的复制是很重要的，但RNA的合成一般却不需要连接酶。
解释这
个现象的原因。
答：
DNA复制时，后随链的合成需要连接酶将一个冈崎片段的5'端与另一冈崎片段的3'端连
接起来。
而RNA合成时，是从转录起点开始原5'3'一直合成的，因此不需DNA连接酶。
9．曾经认为DNA的复制是全保留复制，每个双螺旋分子都作为新的子代双螺旋分子的模板。
如果真是这样，在Meselson和Stahl的实验中他们将得到什么结果？
答：
复制一代后，一半为重链，一半为轻链；复制两代后，1/4为重链，3/4为轻链。
10．描述Matthew和Franklin所做的证明DNA半保留复制的实验。
答：
（1）将大肠杆菌在15N培养基中培养多代，得到的DNA两条链都被标记，形成重链。
（2）细胞移到14N培养基中培养，提取DNA；
（3）将DNA进行氯化铯密度梯度离心，；
（4）经过一定时间后，DNA在离心管聚集成带，每个带的密度均与该点的氯化铯溶液的密
度相同；
（5）照相决定每条带的位置和所含的DNA量。
1）经15N培养基，所有DNA都聚集在一条重密度带；
2）经14N培养基一代后，所有的DNA形成一条中间密度带；
3）经14N继续培养基一代，DNA一半是中间密度带，另一半是轻密度带；
4）最后，他们证明第一代的分子是双链，且为半保留复制。
11．解释在DNA复制过程中，后随链是怎样合成的。
答：
DNA聚合酶只能朝5'3'方向合成DNA，后随链不能像前导链一样一直进行合成。
后
随链是以大量独立片段（冈崎片段）合成的，每个片段都以5'3'方向合成，这些片段最后
由连接酶连接在一起。
每个片段独立引发、聚合、连接。
12．描述滚环复制过程及其特征。
答：
仅是特定环状DNA分子的复制方式。
（1）复制过程：
1）环状双链DNA的+链被内切酶切开；
2）以-链为模板，DNA聚合酶以+链的3'端作为引物合成新的+链，原来的+链DNA分子
的5'端与-链分离；
3）+链的3'端继续延长；
4）引发酶以离开的+链为模板合成RNA引物，DNA聚合酶以+链为模板合成新的-链；
5）通常滚环复制的产物是一多聚物，其中大量单位基因组头尾相连。
（2）复制过程的特征：
1）复制是单方向不对称的；
2）产物是单链DNA，但可通过互补链的合成转变为双链；
3）子代DNA分子可能是共价连接的连环分子；
4）连环分子随后被切成与单个基因组相对应的片段。
四、简答题
1．描述Meselson-Stahl实验，说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。
2．请列举可以在性染色体的末端建立性复制的三种方式。
3．为什么一些细菌完成分裂的时间比细菌基因组的复制所需的时间要少？
为什么在选择营
养条件下，E.coli中可以存在多叉的染色体或多达4个以上的开环染色体贝，而正常情况
下染色体是单贝的？
4．在DNA聚合酶III催化新链合成以前发生了什么反应？
5．DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响？
6．请指出在oriC或X型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。
7．大肠杆菌被T2噬菌体感染，当它的DNA复制开始后提取噬菌体的DNA，发现一些
RNA与DNA紧紧结合在一起，为什么？
8．DNA连接酶对于DNA的复制是很重要的，但RNA的合成一般却不需要连接酶。
解释这
个现象的原因。
9．曾经认为DNA的复制是全保留复制，每个双螺旋分子都作为新的子代双螺旋分子的模板。
如果真是这样，在Meselson和Stahl的实验中他们将得到什么结果？
10．描述Matthew和Franklin所做的证明DNA半保留复制的实验。
11．解释在DNA复制过程中，后随链是怎样合成的。
12．描述滚环复制过程及其特征。
答案
一、
填空
1.DNA聚合酶2.DNA复制叉3.DNA连接酶4.先导链后随链5.校正核酸外切
6.RNA引物DNA引发酶7.DNA解旋酶8.单链结合蛋白（SSB）9.引发体10.错配
校正（错配修复）11.复制起点12.DNA拓扑酶13.松弛14.15.
四、简答
1.答：
Meselson-Stahl实验证实了DNA的半保留复制。
证实了两个假说：
（1）复制需要两条DNA的分离（解链/变性）
（2）通过以亲本链作为模板，新合成的DNA链存在于两个
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