整理分子生物学27章作业及答案.docx
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整理分子生物学27章作业及答案
第二章
一、名词解释
1、DNA的一级结构：
四种脱氧核苷酸按照一定的排列顺序以3’，5’磷酸二酯键相连
形成的直线或环状多聚体，即四种脱氧核苷酸的连接及排列顺序。
2、DNA的二级结构：
DNA两条多核苷酸链反向平行盘绕而成的双螺旋结构.
3、DNA的三级结构：
DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。
4、DNA超螺旋:
DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构，是DNA结构的主要形式，可分为正超螺旋与负超螺旋两大类。
按DNA双螺旋的相反方向缠绕而成的超螺旋成为负超螺旋，反之，则称为正超螺旋。
所有天然的超螺旋DNA均为负超螺旋。
5、DNA拓扑异构体：
核苷酸数目相同，但连接数不同的核酸，称拓扑异构体
6、DNA的变性与复性:
变性（双链→单链）在某些理化因素作用下，氢键断裂，DNA双链解开成两条单链的过程。
复性（单链→双链）变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补配对原则重新恢复天然的双螺旋构想的现象。
7、DNA的熔链温度（Tm值）：
DNA加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时
的温度，即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链。
Tm值计算公式：
Tm＝69.3+0.41（G+C）%；＜18bp的寡核苷酸的Tm计算：
Tm＝4（G+C）+2（A+T）。
8、DNA退火：
热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火
9、基因：
编码一种功能蛋白或RNA分子所必需的全部DNA序列。
10、基因组：
生物的单倍体细胞中的所有DNA，包括核DNA和线粒体、叶绿体等细胞器DNA
11、C值：
生物单倍体基因组中的全部DNA量称为C值
12、C值矛盾：
C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论
13、基因家族：
一组功能相似、且核苷酸序列具有同源性的基因。
可能由某一共同祖先基因经重复和突变产生。
14、假基因：
假基因是原始的、有活性的基因经突变而形成的、稳定的无活性的拷贝。
表示方法：
Ψα1表示与α1相似的假基因
15、转座：
遗传可移动因子介导的物质的重排现象。
16、转座子：
染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分。
17、逆转座子：
基因组内存在着通过DNA转录为RNA后，再转录为cDNA并插入到基因组的新位点上的因子。
18、开放读码框：
是从起始密码子到终止密码子的一段核苷酸序列，中间不含终止密码子。
二、简答题
1、影响DNA双螺旋结构稳定的因素是什么？
其中哪一种最主要？
2、DNA二级结构有哪几种主要类型？
各自会在细胞的什么情况下出现？
B-DNA、A-DNA、Z-DNA
DNA在一般的正常的生理条件下，多以B-型存在。
在不同的条件下，DNA可能有不同的构型，有时可相互转换。
1）碱基组成：
A-T丰富→B-DNA；RNA-RNA或RNA-DNA杂交→A-DNA；
poly（GC）→Z-DNA；B－DNA大沟表面的胞嘧啶甲基化→Z-DNA
2）盐浓度、湿度：
75%，K+、Na+、Ca++→A-DNA；92%，0.1mol/LNa+→B-DNA；
66%，（有时含Li+）→C-DNA；高盐4mol/LNa+→Z-DNA
3）活性状态：
Z-DNA可能跟基因表达的调控有关
A-DNA可出现在转录本和模板形成的暂时结构中:
即DNA：
RNA
3、简述B型DNA双螺旋的结构要点，包括主要的参数。
（1）
DNA分子是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的；
（2）糖－磷酸骨架。
DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替链接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
恒定的宽度：
直径2.0nm；
（3）两条链上的碱基通过氢键相结合，按照碱基互补配对原则形成碱基对。
扁平的碱基对垂直于糖－磷酸骨架；
（4）链间有螺旋形的凹槽，较浅的为小沟，较深的为大沟。
B-DNA的主要参数：
碱基倾角（。
）6；碱基间距0.3nm;螺旋直径：
2.0nm;每螺旋碱基数10；右手性
4、简述细胞中DNA拓扑异构酶的种类及其主要的作用。
TopI:
每次切开一条链，松弛负超螺旋。
不需要ATP
TopII:
每次切开两条链，引入负超螺旋，松弛正超螺旋。
需要ATP。
5、图示并描述真核生物中编码蛋白质的基因的典型结构。
真核生物中典型的编码蛋白质的基因包括：
①编码序列—外显子（exon）②插入外显子之间的非编码序列—内含子（intron）③5’-端和3’-端非翻译区（untranslatedregion,UTR）④调控序列（可位于上述三种序列中）
6、何谓基因家族？
举例说明基因家族的种类。
基因家族（genefamily）:
一组功能相似、且核苷酸序列具有同源性的基因。
可能由某一共同祖先基因（ancestralgene）经重复（duplication）和突变产生。
根据基因家族的复杂性，分为：
（1）简单的多基因家族：
家族成员串联在一起，形成基因簇。
如真核生物的rRNA基因。
（2）复杂的多基因家族：
一般由几个独立的基因家族组成，以间隔序列隔开，基因家族成员都不相同，转录方向也不一致。
如海胆、果蝇组蛋白基因。
（3）发育调控的复杂多基因家族：
基因家族成员具有发育阶段表达特异性。
如人的β−球蛋白基因家族。
7、何谓假基因？
有哪些种类？
假基因产生的原因可能有哪些？
假基因是原始的、有活性的基因经突变而形成的、稳定的无活性的拷贝。
表示方法：
Ψα1表示与α1相似的假基因。
分类：
第一类假基因：
由基因重复与分歧引起，其位置一般与起源的基因拷贝临近，保留着祖先基因的组成特点。
第二类假基因：
加工的假基因；第三类假基因：
残缺基因
产生的原因：
启动子错误；有缺陷的剪接信号；框架中引入了终止信号；插入或缺失导致移码。
8、何谓转座子？
原核生物转座子有哪些类型？
转座子是指染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分。
类型：
插入序列；复合式转座子；TnA家族
9、转座引起的生物学效应有哪些？
转座引起的遗传学效应：
插入突变；抗性表型；染色体畸变；基因进化
10、转座机制有哪些？
图示并说明之。
非复制型转座复制型转座
非复制型转座留下断裂（breakage）
第三章
一、名词解释
1、DNA的半保留复制：
每个子代DNA分子的一条链来自亲代DNA分子，另一条链则是新合成的这种复制方式成为DNA的半保留复制。
2、DNA的半不连续复制：
DNA复制的过程中前导链的复制是连续的，而另一条链，即后随链得复制是中断的、不连续的。
3、前导链：
在DNA复制过程中，与复制叉运动方向相同，以5’→3’方向连续合成的链称为前导链。
4、滞后链：
在DNA复制过程中，与复制叉运动方向相反，通过不连续的5ˊ-3ˊ聚合而成的链，称为滞后链（后随链）。
5、复制起点：
DNA双链解开和复制起始发生的位点。
复制起点序列包，括起始蛋白结合位点和容易解开的位点。
6、复制子：
基因组中能独立进行复制的单位；每个复制子包含一个复制起点。
原核生物为一个复制子，真核生物为多复制子。
7、冈崎片段：
滞后链的合成是一段一段的。
DNA复制时，由滞后链所形成的子代DNA短链称为冈崎片段。
8、逆转录：
以RNA为模板,按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程，称为逆转录，该过程由逆转录酶催化进行。
亦称反转录。
9、cDNA：
利用逆转录酶可合成出与RNA模板的碱基序列互补的DNA—互补DNA（cDNA），
二、简答题
1、Meselsohn和Stahl是如何证明DNA的复制是半保留复制的？
2、简述原核生物DNA复制的过程。
复制起始:
（1）识别起始点，合成引发体
（2）形成单链（3）合成引物
复制延伸:
（1）按照与模板链碱基配对的原则，在DNA聚合酶III的作用下，逐个加入脱氧核糖核酸，使链延长。
（2）DNA聚合酶的即时校读和碱基选择功能，确保复制的保真性。
（3）由于DNA双链走向相反，DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成，前导链的复制方向与解链方向一致，可以连续复制。
（4）而另一模板链沿5’→3’方向解开，随从链的复制方向与解链方向相反，复制只能在模板链解开一定长度后进行，因此随从链的合成是不连续的，形成的是若干个岗崎片段。
（5）DNA聚合酶I的3’-5’核酸外切酶活性去除RNA引物。
（6）DNA聚合酶I填补DNA间隙。
（7）连接酶使相邻两个DNA片段的3’-OH末端和5’-P末端形成3’，5’磷酸二酯键。
复制终止:
两个复制叉的汇合点就是复制的终点。
两个复制叉向前推移，在终止区相遇而停止复制，复制体解体。
3、简述DNA聚合酶反应的条件。
判断下列四种情况下DNA聚合酶能否催化DNA的聚合反应（假想其他条件满足；5’端为磷酸基，3’为羟基端）
反应的条件：
模板（template）、引物（primer）、dNTPs、Mg2+
（3）DNA聚合酶能催化DNA的聚合反应
4、完成下表，有该性质的记+，没有的记-，填写在相应的表格里。
表大肠杆菌三种DNA聚合酶的性质比较
性质
DNA聚合酶I
DNA聚合酶II
DNA聚合酶III
5’—3’DNA聚合酶活性
+
+
+
3’—5’核酸外切酶活性
+
+
+
5’—3’核酸外切酶活性
+
-
-
新生链合成
-
-
+
5、大肠杆菌DNA聚合酶I的酶切大片段—Klenow片段有何酶活性？
它有哪些用途？
大片段（Klenow片段）:
聚合酶活性、’-5’外切酶活性,校正功能
Klenow片段的应用：
填补反应,用于DNA的末端标记；填补反应,用于DNA的末端标记；缺平移，用于DNA标记
6、以原核生物为例，简述参与DNA复制过程中主要蛋白质的种类及功能。
DNA解链酶，解螺旋酶：
打开DNA双链；
SSB,单链结合蛋白：
结合于处于单链状态模板链上；
引发酶：
合成滞后链；
DNA聚合酶III：
使链延长。
DNA聚合酶I:
填补DNA间隙。
其3’-5’核酸外切酶活性去除RNA引物；
连接酶：
使相邻两个DNA片段的3’-OH末端和5’-P末端形成3’，5’磷酸二酯键。
7、生物体如何保证DNA复制的准确性（保真性）？
复制的保真性（fidelity）主要依赖4种机制：
#对碱基的选择；#3′→5′方向的外切核酸酶活性起校正作用;#RNA引物最终被切除,提高了复制准确性;#复制后错配现象的特异性修复机制
8、为什么线性DNA复制存在5’端隐缩的问题，而原核生物的环状DNA复制不会出现该问题？
真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末端连接和核酸酶降解。
9、真核生物是如何解决线性DNA复制存在5’端隐缩的问题的？
由端粒酶负责新合成链5'端RNA引物切除后的填补，保持端粒的一定长度。
10、逆转录酶有哪些酶活性？
其发现有何理论和实践意义？
3种酶活性:
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（RNaseH）的活性。
。
理论和实践意义:
（1）不能把“中心法则”绝对化，遗传信息也可以从RNA传递到DNA。
（2）促进了分子生物学、生物化学和病毒学的研究，为肿瘤的防治提供了新的线索。
目前，反转录酶已经成为研究这些学科的有力工具。
11、比较原核生物与真核生物DNA复制的不同。
（1）DNA复制发生在细胞周期的S期；
（2）染色体DNA有多个复制起点，为多复制子；
（3）冈崎片段长约100—200bp。
（4）每个复制子在染色体DNA全部复制完成前，不能再开始新一轮复制；而在快速生长的原核中，起点可以连续发动复制。
真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。
第四章转录
一、名词
1、转录:
是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA（除了T→U之外）单链的过程。
2、转录单位：
是可以被RNA聚合酶转录成一条连续mRNA的一段DNA，包括转录起始和终止信号。
一个转录单元可能包含不只一个基因。
3、启动子：
被RNA聚合酶识别、结合并开始转录的一段DNA序列，它还包括一些转录调节蛋白的结合位点。
4、终止子：
提供转录终止信号的DNA序列。
5、终止因子：
协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）。
6、抗终止因子：
使RNA聚合酶在终止序列继续转录的蛋白质。
7、增强子：
指增强基因的启动子的活性，促进转录起始的DNA顺式元件。
作用：
增强基因转录起始的频率，即增强基因的启动子活性。
8、沉默子：
是一种抑制基因表达的DNA元件，即负调控元件。
它可以不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。
9、核酶：
具有催化功能的RNA分子。
10、断裂基因：
基因的编码序列被不编码的插入序列分割成几段，这样的基因称为断裂基因。
11、内含子：
大多数真核生物基因的核苷酸顺序不全部反映到蛋白质一级结构上。
不编码的插入序列，称内含子
12、外显子：
大多数真核生物基因，编码的序列称外显子。
13、拼接：
断裂基因的原初转录产物除去插入部分，使编码区成连续序列的过程。
14、内含子的GT－AG规则：
几乎所有编码蛋白质的核基因内含子5’端是GT，而3’末端是AG。
对应于pre-mRNA来说是GU－AG。
这种类型的内含子称为主要内含子。
少数内含子5’端是AT，3’末端是AC。
这种类型的内含子称为次要内含子。
GT－AG规则不适用于线粒体和叶绿体基因、tRNA和rRNA基因的内含子。
15、拼接体：
由U1,U2,U4,U5和U6snRNP以及一些拼接因子在RNA拼接位点组装而成的复合物。
mRNA前体的拼接在拼接体中进行。
16、反式拼接:
分子间的拼接，称反式拼接。
一个RNA分子的5’拼接点与邻近的另一RNA分子的3’拼接点间发生类似顺式拼接过程，可使前者5’拼接点上游序列与后者3’拼接点下游的序列连在一起。
17、选择性拼接：
在高等生物中，一个基因在不同的发育阶段、细胞类型和生理状态下，通过不同的拼接方式，得到不同的mRNA产物，称选择性拼接。
18、外显子洗牌：
不同基因中，两个或多个编码不同结构域的外显子彼此连接形成全新编码顺序，称为外显子洗牌。
外显子洗牌是基因进化的一种方式。
19、RNA编辑：
mRNA分子由于核苷酸的缺失、插入或置换导致序列发生了不同于模板DNA的变化，这种现象称为RNA编辑
二、简答题
1、何谓中心法则？
由克连克首次提出的遗传信息传递规律，该法则阐明了DNA复制、RNA转录以及翻译产生蛋白质在生命过程中的核心地位。
2、简述原核生物RNA聚合酶各亚基组成及各亚基功能。
细菌RNA聚合酶核心酶：
a2ββ’ω；全酶a2ββ’ωs
a:
核心酶组装；DNA双链解开；与调节蛋白相互作用；与启动子识别有关
β:
催化磷酸二酯键形成,与β’一道构成催化中心
β’与DNA模板非特异结合
σ:
负责模板链的选择，识别启动子，保证转录正确起始
ω:
unkown
3、简述原核生物启动子的保守核心序列及其功能。
E.coli中σ70识别的启动子包含两个保守的核心序列：
-10区（Pribnowbox）中心位于转录起始位点上游10bp处，一致序列（Consensussequence）为T80A95T45A60A50T96,所以称-10区。
为RNA聚合酶牢固结合位点。
-35区（Sextamabox）
中心位于转录起始位点上游35bp处，一致序列为T82T84G78A65C54A45。
为RNA聚合酶识别位点。
-35区和-10区是σ70启动子的核心元件，除此之外，还包括上游元件（UPelement）。
上游元件是-35区上游的一段DNA序列，它为RNA聚合酶提供了另外的作用位点，起增强转录频率的作用，赋予启动子特异性。
4、简述影响原核生物启动子的因素。
在―10区和－35区之间的序列并不重要，然而两者间的距离却对启动子强度有较大影响。
-35区与-10区间的距离对σ因子与启动子的结合及转录起始的频率有较大影响。
以17bp最强。
5、简述足迹法的原理及用途。
足迹法，用来测定DNA（或RNA）的蛋白结合序列的一种技术。
原理：
用核酸酶消化放射性标记的核酸样本，核酸中结合有蛋白的部位受保护不被消化,没有结合蛋白的部位不被保护，受保护与不受保护的样本的凝胶电泳带不同。
用途：
利用该技术可以确定启动子的核苷酸顺序。
6、简述原核生物终止子类型及各自的结构特点。
不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子；不依赖于ρ因子结构特点：
富含GC的茎-环（stem-loop）结构;茎-环结构后连续的U。
依赖于ρ因子结构特点：
必需在ρ因子的存在下才发生终止。
其回纹结构不含富G－C区，回纹结构后也无寡聚U。
细菌中少见。
噬菌体中多见。
7、简述真核生物RNA聚合酶的类型、细胞中的位置及所负责转录的基因。
RNAPⅠ：
核仁，rRNAgene（5.8S,18S,28S），except5srRNAgene）
RNAPⅡ：
核质，allproteingenes,mostsnRNAgenes
RNAPⅢ：
核质，5srRNAgene,tRNAgene，SnU6RNA,胞质小RNA（scRNA）
8、图示蛋白质基因启动子元件的组成。
9、简述增强子的特点及其与启动子的区别。
增强子：
指增强基因的启动子的活性，促进转录起始的DNA顺式元件。
（1）它没有方向性，不管其位于启动子上游还是下游，对相邻的启动子起促进作用；将增强子序列倒转，也起作用。
（2）可以远距离发挥作用；（3）要有启动子才能发挥作用，没有启动子存在，增强子不能表现活性。
作用：
增强基因转录起始的频率，即增强基因的启动子活性。
与启动子的区别：
都是顺式作用元件。
但：
a.相对于启动子来说，增强子的位置不固定；而启动子位于基因转录起始位点上游的固定区域内。
b.可以在很远的范围内发挥作用；而启动子只能在临近的范围起作用。
c.无方向性：
可以在启动子的上游，也可在启动子的下游；将增强子序列倒转，也起作用。
d.调节元件的密度大，排列紧密。
10、何谓核酶？
简述其种类及发现的意义。
核酶：
具有催化功能的RNA分子。
类型①剪切型：
相当于内切核酸酶②剪接型：
相当于内切核酸酶及连接酶
③其他类型：
如核苷酸转移，脱磷酸作用
意义①突破了酶的传统概念；②揭示了内含子自我剪接的奥秘，促进了RNA的研究；③为生命的起源和分子进化提供了新的依据；④为治疗破坏有害基因，肿瘤等疾病提供手段。
11、简述真核生物mRNA的加工方式。
5’加帽；3’加polyA尾巴；拼接；编辑；修饰
12、简述mRNA前体分子中有关内含子拼接所必需的保守序列（图示）。
（1）5’splicesite
（2）3’splicesite
5’ExonAGGUIntronAGG3’Exon
Y=pyrimidine
R=purine
N=anythingAG前18-40nucleotide的位置
YNYRAY
（3）Branchpoint
13、第一类内含子、第二类内含子和mRNA前体内含子拼接的异同。
相同点：
化学过程的本质都是两次转酯反应。
不同点：
groupⅠ和groupII内含子有自我拼接功能；groupIII内含子需要拼接体催化。
groupⅠ需游离的鸟苷或鸟苷酸作为辅助因子，鸟苷（酸）3’-OH作为亲核供体；自我催化。
groupII内含子中腺苷酸残基2’位羟基作为亲核供体，去除的内含子形成套马索结构；自我催化。
Pre-mRNA内含子：
内含子中分枝点序列中的腺苷酸残基2’位羟基作为亲核供体，去除的内含子也形成套马索结构；需要在拼接体中完成拼接。
14、试比较原核生物与真核生物转录及转录产物的差异。
在原核生物中，转录、翻译、降解同时进行；就整体而言，寿命较真核生物的短。
多顺反子mRNA：
编码多个蛋白质或多肽链的mRNA。
在真核生物中，转录、翻译分时间、分地点进行；寿命也较原核生物的长；原初产物需经过5’加帽、3’加polyA尾、拼接等加工过程才能形成成熟的mRNA；
单顺反子mRNA：
只能编码一条多肽链或蛋白质的mRNA。
三、问答题
举例说明病毒是何以实现早期、中期、晚期基因转录的时序控制的。
噬菌体的一些早期基因是通过宿主的RNA聚合酶转录的，这些早期基因中就有调节蛋白的基因，编码调控下一组噬菌体基因表达的调节蛋白。
调控蛋白的作用有两种基本类型：
作用于噬菌体基因的启动子
抗终止，RNA聚合酶发生通读
第五章
一、名词解释
1、翻译:
以氨基酸为原料,以mRNA为模板,以tRNA为运载工具,以核糖体为合成场所起始、延长、终止各阶段蛋白因子参与,合成蛋白质的过程。
2、多顺反子：
含有多个开放读码框（ORF）的mRNA，或编码不只一条多肽或蛋白的mRNA，称多顺反子mRNA。
3、SD序列：
又称核糖体结合序列（ribosome-bindingsequence,RBS）。
原核生物mRNA通常含有一段富含嘌呤碱基、能与16SrRNA3’端的嘧啶碱基互补配对的序列，它通常在起始AUG上游10个碱基左右，在mRNA和核糖体结合以及起始AUG的识别中起重要作用。
4、Kozak序列：
真核生物mRNA起始AUG所在的一段保守序列——GCCA/GCCAUGG，是40S核糖体亚基识别起始密码子的位点。
这段序列能提高翻译效率。
5、遗传密码子:
指核苷酸三联体（triplet）决定氨基酸的对应关系。
-共64个遗传密码，三联体=3个连续的核苷酸组成一个密码子，决定一个氨基酸。
起始密码----AUG终止密码----UAA/UGA/UAG
6、同功tRNA：
每种AA都有一种或数种相对应的tRNA；携带相同氨基酸而反密码子不同的一组tRNA称为同功tRNA（cognatetRNA）。
7、密码子的简并性：
一个A.A有多个密码子的现象。
8、tRNA副密码子：
氨酰tRNA合成酶识别AA和相应tRNA的特异性取决于tRNA的AA接受臂（acceptorarm）和反密码子环的某些位点，这些位点称为副密码子。
二、简答题
1、遗传密码子有何特点？
（1）方向性与连续性:
连续阅读从mRNA5'--3’，阅读框移位（frameshift），蛋白功能丧失
（2）简并性：
一个A.A有多个密码子的现象（简并性）;编码同一个氨基酸的一组密码子称为同义密码子。
（3）兼职性：
AUG：
起始信号和Met的密码子
（4）通用性：
从最简单的生物（病毒）到人类，使用同一套遗传密码
2、同工tRNA反密码子的变偶性有何生物学意义？
tRNA的反密码子的变偶碱基（5’第一个碱基）决定了该tRNA能够识别密码子的个数
3、比较原核生物与真核生物翻译的差异（可列表）。
真核生物
原核生物
遗传密码
相同
不同
转录与翻译
不偶联，mRNA的前体要加工
偶联
起始因子
多、起始复杂
少
mRNA
5’端：
帽子
3’端：
尾巴
单顺反子
5’端：
Kozazk序列
无需加工
多顺反子
5’端：
SD序列
第六章
一、名词
1、基因表达：
基因转录成RNA再翻译成蛋白质的过程，称基因表达（expression）。
对rRNA、tRNA基因来说，其表达即基因的转录。
2、诱导与阻遏:
在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因，可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导（induction）。
如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因，可阻遏基因表达产物降低或表达关闭的过程称为阻遏
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