DNA二级结构的特点资料.docx
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DNA二级结构的特点资料
1.DNA二级结构的特点？
答：
（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）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.
2.阐述Meselson和Stahl关于DNA半保留复制的证明实验？
答：
用普通培养基（含14N的氮源）培养15N标记的大肠杆菌，经过一代后，所有DNA
的密度都在15n-dna和14n-dna之间，即形成了一半15n和一半14n的杂合分子，两代后出现等量的14n分子和14n-15n杂合分子。
若再继续培养，可以看到14n-dna分子增多，说明DNA分子复制时均可被分成两个亚单位，分别构成子代分子的一半，这些亚单位经过很多代复制仍然保持着完整性。
3.描述大肠杆菌DNA聚合酶I在DNA生物合成过程中的作用？
答：
该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的作用，它也可用
以出去冈崎片段5,端RNA引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将片段连接起来。
4.DNA的损伤原因是什么？
答：
DNA的损伤分自发性损伤、物理因素引起的DNA损伤、和化学因素引起的DNA损伤.自发性损伤是由于DNA复制中的错误和碱基的自发性化学变化造成DNA的损伤.物理因素引起的DNA损伤常是缘于紫外线引起的DNA损伤和电离辐射引起的DNA损伤.化学因素引起的DNA损伤是突变剂或致癌剂对DNA的作用，包括烷化剂对DNA的损伤和碱基类似物对DNA的损伤.
5.组蛋白具有哪些特性？
答：
进化上的极端保守性，无组织特异性，肽链上氨基酸分布的不对称性，组蛋白的修饰作用（包括甲基化，乙酰化，磷酸化，范素化及ADP核糖基化），富含赖氨酸的组蛋
白H5
6.比较原核生物和真核生物DNA复制的不同点。
答：
真核生物每条染色质上可以有多处复制起始点，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，个个起始点上DNA的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始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。
（1）原核为单复制起点，真核为多复制起点
（2）原核复制子大而少，真核复制子小而多（3）真核复制起始受许可
因子的控制（4）真核复制叉移动的速度快，原核速度慢（5）真核冈崎片段
小，原核大（6）真核复制存在端粒和端粒酶（7）真核原核
DNA聚合酶种类，结构，作用上有差异（8）真核生物DNA复制的起始需要起始原点
识别复合物（ORC参与
7.大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5x109Da，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0.34mn，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？
1）该分子有多长？
答：
1碱基=330Da,1碱基对=660Da碱基对=2.5X109/660=3.8X106kb染色体DNA的长度=3.8X106/0.34=1.3X106nm=1.3mm
（2）该DNA有多少转？
答：
转数=3.8X106X0.34/3.4=3.8X105
8.转座作用机理及遗传学效应？
答：
作用机理：
转座可被分为复制型和非复制型两大类。
顾名思义，在复制性转座中，整个转座子被复制了，所移动和转座的的仅仅是原转座子的拷贝。
转座酶和解离酶分别
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。
与此相对应，在非复制
型转座中，原始转座子作为一个可移动的实体直接被移动，IS,Mu及Tn5等都以这种方式进行转座。
遗传效应：
转座引入插入突变
（P65）转座引起新的基因
转座产生的染色体畸变转座引起的生物进化
9.请解释与DNA复制有关的两个术语：
进行性和忠实性。
在E.coilDNA复制过程中，哪
些蛋白质或酶能够增强DNA复制的进行型和忠实性？
答：
进行性是指DNA聚合酶沿着DNA模板所能移动的最大距离，即合成DNA分子
的长度。
DNA聚合酶川的B钳确保DNA复制的进行性。
忠实性是衡量DNA聚合酶合成子代DNA分子的准确度，DNA聚合酶川的3，~5，核酸外切酶校正功能确保DNA复制的忠实性。
11.试述DNA复制过程，总结DNA复制的基本规律。
以E.coli为例，DNA复制过程分三个阶段；①起始：
从DNA上控制复制起始的
序列即起始点开始复制,形成复制叉,复制方向多为双向,也可以是单向,若以双向进行复制，两个方向的复制速度不一定相同.由于DNA聚合酶不能从无到有合成新链，
所以DNA复制需要有含3'-OH的引物，引物由含有引物酶的引发体合成一段含3一
10个核苷酸的RNA片段；②延长：
DNA复制时，分别以两条亲代DNA链为模板，当复制叉沿DNA移动时，以亲代3'宀5'链为模板时，子链的合成方向是5't3'，可连续进行，以亲代5't3'链为模板时，子链不能以3't5'方向合成，而是先合成出许多5't3'方向的冈崎片段，然后连接起来形成一条子链；③终止：
当一个冈崎片段的3'-OH与前一个冈崎片段的5'-磷酸接近时，复制停止，由DNA聚合酶I切除引物，填补空隙，连接酶连接相邻的DNA片段.
DNAM制时，由DNA解旋酶（又称解链酶）通过水解ATP获得能量来解开DNA双链，并沿复制叉方向移动，所产生的单链很快被单链结合蛋白所覆盖，防止DNA的变性并保
护其单链不被降解，复制叉前进过程中，双螺旋产生的应力在拓扑异构酶的作用下得到调整.
DNAM制基本规律：
①复制过程为半保留方式；②原核生物单点起始，真核生物多点
起始，复制方向多为双向，也有单向；③复制方式呈多样性，（直线型、Q型、滚动环
型…等）；④新链合成需要引物，引物RNA长度一般为几个〜10个核苷酸，新链合成方向5't3'，与模板链反向，碱基互补；⑤复制为半不连续的，以解决复制过程中，两条不同极性的链同时延伸问题，即…—条链可按5't3'方向连续合成称为前导链，另一条链先按5't3'方向合成许多不连续的冈崎片段（原核生物一般长1000-2000个核苷酸，真核生物一般长100--200个核苷酸），再通过连接酶连接成完整链，称后随链，且前导链与后随链合成速度不完全—致，前者快，后者慢.
第八章
1.简述DNA的甲基化修饰有哪些生理意义？
答：
DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。
DNA
甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，
从而控制基因表达。
2.简述翻译后水平的调控及其加工是如何进行的？
答：
真核翻译后水平的调控有哪些
（1）翻译后产生的多数蛋白质无生物活性，必须经过
切割加工、水解、化学修饰、剪接;
（2）某些蛋白质有选择的受到抑制;（3）某些蛋白质
必须位于细胞内特定位置，如溶酶体、线粒体、叶绿体;（4）需同其他蛋白质结合，组装成功能单位，如血红蛋白、微管蛋白、核糖体等，都是由多条蛋白质分子结合在一起形成的功能单位
3.真核生物转录后水平的调控机制？
答：
真核细胞中，存在着普遍的转录阻遏机制，与基因的激活相拮抗。
阻遏蛋白参与的作用机制可区分为3种：
竞争性DNA结合机制、猝灭或遮盖机制及直接作用于通用转录机构的作用机制竞争性DNA结合机制阻遏蛋白结合于基因上游调控区的特定序列，阻止了紧邻的DNA序列与活化蛋白的结合，从而使该基因不能转录
4.试诉真核生物基因表达调控的一般规律？
答：
真核基因组比原核大得多，结构更复杂，含有许多重复序列，基因组的大部分序列不是为蛋白质编码的，而为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续的。
真核生物基本上是采取逐个基因调控表达的形式。
真核基因表达调控的环节更多，转录前可以有基因的扩增或重排，并涉及染色质结构的改变、基因激活过程。
转录后调控的方式也很多，但仍以转录起始调控为主。
正性调控是真核基因调控的主导方面，RNA聚合酶的转录活性依赖于基本转录因子，在转录前先形成转录复合体，其转录效率受许多蛋白因子的影响，协调表达更为复杂。
5.比较原核生物与真核生物基因表达调控的异同点？
答：
原核基因表达调控特点：
⑴RNA聚合酶只有一种，其b因子决定RNA聚合酶识别特异性；⑵操纵子模型的普遍性；⑶阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性（负性调节占主导）；⑷转录
和翻译偶联进行；⑸转录后修饰、加工过程简单；⑹转录起始是基因表达调控的关键环节•
真核基因表达调控特点：
⑴RNA聚合酶有三种，分别负责三种RNA转录，每种RNA聚合酶由约10个亚基组成；⑵活性染色质结构发生变化；⑶正性调节占主导；⑷转录和翻译分隔进行；⑸转录后修饰、加工过程较复杂；⑹转录起始是基因表达调控的关键环节
6.真核生物转录水平的调控机制？
P302
答：
真核生物真核基因表达在转录水平的调控机制极为复杂。
据估计，真核细胞的基因大约有十分之一是用以编码参与转录调控尤其是转录起始调控的蛋白质的。
目前，这方面的研究
主要集中于通用转录因子在TATA盒上的组装与去组装以及基因特异性激活蛋白对转录
的正调控作用两个方面，而对转录的负调控作用尚未予以足够重视。
这是由于较晚才发现真核基因表达调控中存在阻遏蛋白，对它的认识尚需一个不断深化的过程，同时也有观点上的束缚：
认为既然在真核细胞中通常只有大约7%的基因能被转录，而其它的基因与组蛋白等
结合为染色质而受到阻遏，所以经济的调控手段应为激活而非阻遏。
但在真核细胞中，确实存在着普遍的转录阻遏机制，与基因的激活相拮抗。
阻遏蛋白参与的作用机制可区分为3种：
竞争性DNA结合机制、猝灭或遮盖机制及直接作用于通用转录机构的作用机制竞争性DN
A结合机制阻遏蛋白结合于基因上游调控区的特定序列，阻止了紧邻的DNA序列与活化蛋
白的结合，从而使该基因不能转录。
7.真核基因表达调控的过程？
P301
1.经过测序分析，欲克隆的一段DNA序列如下：
GAATTCCGGCGGCGGGGTTTTCATTATTATGATCGTTGACATGGGACAAGGGG
（1）⑵
CTCCTATAATAGGTGCATTTGTAGGGGATGTGGCCACATGATAGCGCGTCGAG~®~~W~~®~
GCATTCAGGACCGATATTGTCATATTGCCAGCATGCTGCAGCGCGCCAACTTAGTTACAACTTATACGATGATTTTAAAAAAAGAATATCAAATAGCCATCCACCCGAAAGACCACCGCAAGTATCGGTACGATCGTACCAGCACACACCACAGTCGCCAGTCTGTTACCAAATAATAAAGTTGATAATTAATTCACATCTACCTGGGTAACCC
⑹（7）
AGGTAGATGTGAATTTTTAGAATTC
⑺⑻
这段序列被一种限制性内切酶酶切后，可插入到某多拷贝质粒中，并表达了一个小肽。
请说出图中下划线标出的序列是哪些功能位点和调控序列？
对调控序列，请简单说明其在基因表达中的功能。
一段从E.coli中分离出来的DNA单链序列为：
5'-GTAGCCTACCCATAGG-3'
（1）DNA制
时，另一条单链的序列；
（2）假设mRNA是由这段DNA单链的互补链作为模板转录而来，mRNA的序列怎样？
（3）如果转译从mRNA的5'端开始，将得到什么样的多肽（假设并不需要起始密码子）？
当tRNAAla离开核糖体后，核糖体将结合什么样的tRNA?
当Ala的氨基形成肽键后，如果有化学键断裂，是什么键？
tRNAAla又将怎样？
⑷这个RNA可编码多少种不同的肽？
如果以另一条DNA单链作为模板，还会得到相同的肽吗？
（5）假设这条DNA链像
（2）
中所说的那样被转录，但不知道用哪个可读框。
请判断这个DNA是来自一个基因的头部？
中部？
还是尾部？
答：
（1）5'-CCTATGGGTAGGCTAC-3'
（2）5'-GUAGCCUACCCAUAGG-3'
（3）如果从RNA的5'段开始翻译，合成出来的蛋白质应为Val-Ala-Tyr-Pro（VAYP）。
只有在Ala和Tyr见的肽键形成后，tRNAAla才会离开核糖体。
这样，在tRNAAla离开后，与核糖体结合的下一个tRNA为tRNAPro。
当Ala的氨基形成肽键，Val和tRNAVaI间的酯键就会断裂，tRNAVal离开核糖体，同时tRNAAla从A位移到P位。
（4）因为有3种不同的可读框，所以这个段RNA可编码3个不同的肽。
在第二个读码框，第一个密码子是终止密码子UAG但是，随后的密码子不可被翻译。
（5）由于没有AUG甚至GUG这个序列不可能来自一个基因编码区的起始部分。
如果用第一个或第二个可读框，它可能来自基因的末端；如果用第三个可读框，它可能来自基因的中部。
2大肠杆菌在含有葡萄糖的培养基中长势良好，当将其接种到只含有乳糖的培养基上时，起
初大肠杆菌的长势很弱，但接种几代之后该菌株又恢复其良好长势。
请运用相关知识解释这一现象。
这是基因的可诱导调节。
所谓的可诱导调节是指一些基因在特殊的代谢化合物的作用下，由原来的关闭状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。
例如，在只有乳糖培养基中，E.coli开始生长不好，直到合成了利用乳糖的一系列酶，具备了利用乳糖作为碳源的能力，E.coli才能在这一培养基中生存下来，E.coli获得这一能力的原因就是
因为在诱导物乳糖的诱导下，开动了乳糖操纵子基因，表达了它编码的酶：
3-半乳糖苷酶，
这一类基因称为可诱导基因，这类酶称为诱导酶
下图为人类基因的各部分结构，请结合所学知识写出图中A—0字母所代表的具体内容。
K,J.LH..L」MN0.,
11丨
—
r
二
G.,
F.
ii
|
Cd
Ai
Iff
B
答：
A:
转录区域B:
下游区域C:
上游区域
D:
模板链（或反义链、非编码链）E:
有意链（或编码链）
F:
外显子G:
内含子H:
ATGI:
起始点
J:
启动子（TATA盒）K:
上游增强子L:
TAA
M多聚A位点N:
终止点O:
下游增强子
3.现分离了一段DNA,含有编码多肽的基因的前几个密码子，该片段的序列组成如下：
5'-CGCAGGATCAGTCGATGCCTGTG-33'-GCGTCCTAGTCAGCTACAGGACAC回答以下问题并作说明。
1）哪一条链为反义链？
哪一条链为有意链？
2）mRNA勺顺序是什么？
并请标出第二个密码子的位置。
3）此mRNA能形成二级结构吗？
若能，请写出此结构。
4）翻译从哪里开始？
朝哪个方向进行？
5）此DNA最可能是从原核细胞还是真核细胞中分离的？
为什么？
假定有一种大肠杆菌，其甲硫氨酸操纵元只由衰减子机制调控而没有阻遏蛋白。
在
这种操纵元模型中，甲硫氨酸衰减子同大肠杆菌的色氨酸衰减子机制十分类似，在mRNA链
上衰减子的部分序列如下：
5'-AAAAUGAUGAUGAUGAUGAUGAUGAUGGACUAA-
翻译的起点位于这一序列的上游，且给出的序列是一正确的阅读框。
当mRNA发生下列
情况的突变时，大肠杆菌的甲硫氨酸操纵元的表达情况如何（组成型、野生型、或MeL）?
并请说明原因。
（1）斜体的A缺失；
（2）斜体A及带下划线的A都缺失；（3）序列中的前三个A都缺失。
答：
（1）组成型表达UGA因为斜体A缺失后会引起移框突变，由原来的AUGAUG等等
变为UGAUGA等等。
UGA是终止密码子，所以衰减子不能继续翻译，结构基因可继续转录。
（2）Mef:
当斜体A及带下划线的A都缺失后，同样会引起移框突变，由原来的AUGAUG等等变为GAUGAU等等，GAU是天冬氨酸密码子，这样，即使在培养基中甲硫氨酸的含量很低，衰减子序列的翻译也会继续下去，操纵元的结构基因的转录就会终止。
（3）野生型：
当前三个A都缺失时，阅读框并不会发生改变。
注：
AAALys（赖氨酸）；GAUArp（天冬氨酸）
1）你打算扩增下图所示的两段序列之间的DNA请在下列序列中选择合适的两条作为上、
下游引物。
5'-GACCTGTGGAAGC——CATACGGGATTG-
2）某一质粒载体具有Tetr和Amp的表型，在Tet抗性基因内有一BamH的切点。
现用BamH切割该载体进行基因克隆，问：
①转化后涂皿时应加什么样的抗生素？
②培养后长出的菌落具有什么样的抗性基因型？
③如何利用抗性变化筛选到含有插入片段的重组体？
?
答：
1）5'-GACCTGTGGAAG上游弓I物；5'-CAATCCCGTATG下游引物。
?
2）①加氨苄青霉素；②TetrAmpr;TetsAmpr;③选择只能在氨苄青霉素平板上生长，而不能在四环素平板上生长的菌落。
?
实验室对一原核生物基因转录实验验证该基因转录的终止为不依赖于p因子的方
式进行。
进而扩增获得该基因核酸片段，并测出的其DNA序列，通过对序列分析得
到以下几个特征序列和位点，
（1）请写出各特征位点名称，并写出该位点功能和
作用。
（2）写出转录的mRNA序列，并指出SD序列，翻译起始密码子，翻译终止密码子。
（3）写出翻译得到的蛋白质一级结构，用三个字母表示氨基酸。
S^CGGGGTTTTCATTATTATGATCGTITGACAITGGGACAAGGGGCTCC
17taat]aggtg4a|tttgaaacatgaggattacccatgtggccacatg
23
MAGCGCGTCGAGGCATTGGACCTGAGACGCCTTTTTTGAATTCTAC
TGTAGT3
附遗传密B除
1
U
C
A
G
UUU
ucu
UAU
UGU
Hie
Cvs
UUC
ucc
UAC
UGC
U
Ser
UUA
UCA
UAA
UGAStop
Leu
Stop
UUG
UCG
UAG
UGGT^p
CUU
ecu
CAU
CGU
His
cue
ccc
CAC
CGC
C
Leu
Pro
Aig
CUA
CCA
CAA
CGA
Gin
CUG
8G
CAG
CGG
AUU
ACU
AAU
AGU
Asn
Ser
AUC
lieACC
AAC
AGC
A
Itii
AUA
ACA
AAA
AGA
AUG
iVfetACG
AAG
Aig
AGG
GUU
GCU
GAU
GGU
GUC
GCC
Asp
GAC
GGC
G
Vai
Ala
Glv
GUA
GCA
GAA
GGA
Glu
GUG
GCG
GAG
GGG
提示：
有关氨基酸的简并密码分别为
Vai:
GUUGUCGUAGUGArg:
CGUCGCCGACGGAGAAGG
Cys:
UGUUGCAla:
GCUGCCGCACGC
大肠杆菌某一多肽基因的编码序列是：
5'-ACAATGTATGGTAGTTCATTATCCCGGGCGCAAATAACAAACCCGGGT回容以下问题并作简要说明。
a.写出
该基因的无意链的序列以及它编码的mRNA勺序列？
b.预测它能编码多少个氨基酸。
c.如
果利用PCR扩增该基因，需要合成两段长度分别为10个寡聚核苷酸作为引物，请写出此两
段引物的序列？
（2）已知一种突变的噬菌体蛋白是由于单个核苷酸插入引起的移码突变的，将正常的蛋白质和突变体蛋白质用胰蛋白酶消化后，进行指纹图分析。
结果发现只有一个肽段的差异，测得其基酸顺序如下：
正常肽段Met-Val-Cys-Val-Arg;突变体肽段Met-Ala-Met-Arg。
a.什么核苷酸插入到什么地方导致了氨基酸顺序的改变？
b.推导出
编码正常肽段和突变体肽段的核苷酸序列.
答：
（1）a.某一基因的编码链的碱基序列与其mRNA序列是一样的，只不过U代替了T。
因此该基因编码的mRNA序列是：
5'-ACAAUGUAUGGUAGUUCAUUAUCCCGGGCGCAAAUAACAAACCCGGGUUUC-
无意链与编码链互补：
5'-GAAACCCGGGTTTGTTATTTGCGCGGGATAATGAACTACCAATACATTGT-;b.9肽，mRNA所含的ORF序列是：
AUGGUAGUUCA
UUAUCCCGGGCGCAAAUAA引物序列只要将ORF包括在内即可，GC含量次之。
如分别是5'-ACAATGTATG3'和5'-GAAACCCGGG-
（2）a.在正常肽段的第一个Vai的密码GUA的G后插入了一个C;b.正常肽段的核苷酸序列为：
AUGGUAUGCGUCG…；突变体肽段的核苷酸序列为：
AUGGCUAUGCGU
大肠杆菌某一多肽基因的编码链的序列是：
5'ACAATGTATGGTAGTTCATTATCCCGGGCGCAAATAACAAACCCGGGTTTC3
（1）写出该基因的无意义链的序列以及它编码的mRNA勺序列。
（2）起始密码子和终止密码子是什么？
在序列中划出。
（3）预测它能编码多少个氨基酸？
ORF序列？
（4）标出该基因上对紫外线高敏感位点。
近年来，我国农业生物技术发展迅速，实现了将抗菌肽基因导入棉花植株中，获得了转基因植株，经过推广种植，对棉铃虫的抵抗力明显增强，大大提高了棉花的产量。
现欲将另一杀虫基因转入经济作物烟草中，提高其抗病能力，请设计实验思路。
要求：
实验思路的描述基本完整，必须包括载体构建、转基因操作、转基因植株的筛选、阳性植株的抗感染能力鉴定、遗传稳定性考察等5部分。
尽管DNA聚合酶催化聚合反应既需要模板，又需要引物。
但下面的单链DNA却可以直接作
为DNA聚合酶I的有效的底物。
试解释其中的原因，并写出由DNA聚合酶I催化而形成的
终产物的结构。
S^OH-TGGCTCATAGCCGGAGCCCTAACCGTAGACCACGAATAGCATTAGGpS1
由于此链DNA特殊的碱基组成使得该DNA能够形成如图所示的茎环结构
XA-T-A-CTCGGT-0H3*
GGAGCCCTAACCGTAGACCACGAATAGCATTAGGp5'
XC-C-GZ
DNA聚合酶I能以该结构的3-OH为引物，以5'-端的序列为模板催化聚合反应的进行，但对于DNA聚合酶I来讲，在催化聚合反应之前，会通过其3''5'的外切酶活性将末端错配的T水解掉而引入正确的G,然后再进行延伸反应，最终得到的产物是
XA-T-A-CTCGGGAn
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