分子生物學(xué)課后習(xí)題答案

1、第一章 緒論o DNA重組技術(shù)和基因工程技術(shù)。DNA重組技術(shù)又稱基因工程技術(shù)，目的是將不同DNA片段（基因或基因的一部分）按照人們的設(shè)計定向連接起來，在特定的受體細(xì)胞中與載體同時復(fù)制并得到表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。DNA重組技術(shù)是核酸化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、酶工程及微生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)長期深入研究的結(jié)晶，而限制性內(nèi)切酶DNA連接酶及其他工具酶的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用則是這一技術(shù)得以建立的關(guān)鍵。DNA重組技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景。首先，DNA重組技術(shù)可以用于大量生產(chǎn)某些在正常細(xì)胞代謝中產(chǎn)量很低的多肽，如激素、抗生素、酶類及抗體，提高產(chǎn)量，降低成本。其次，DNA重組技術(shù)可以用于定向改造某些生物的基因結(jié)

2、構(gòu)，使他們所具有的特殊經(jīng)濟價值或功能成百上千倍的提高。o 請簡述現(xiàn)代分子生物學(xué)的研究內(nèi)容。1、DNA重組技術(shù)(基因工程)2、基因表達(dá)調(diào)控(核酸生物學(xué))3、生物大分子結(jié)構(gòu)功能(結(jié)構(gòu)分子生物學(xué))4、基因組、功能基因組與生物信息學(xué)研究第二章 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)及基因與基因組結(jié)構(gòu)o 核小體、DNA的半保留復(fù)制、轉(zhuǎn)座子。核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。是由H2A、H2B、H3、H4各兩分子生成八聚體和由大約200bp的DNA構(gòu)成的。核小體的形成是染色體中DNA壓縮的第一步。DNA在復(fù)制過程中，每條鏈分別作為模板合成新鏈，產(chǎn)生互補的兩條鏈。這樣新形成的兩個DNA分子與原來DNA分子的堿基順序完全一樣。因此，每個

3、子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式被稱為DNA的半保留復(fù)制。轉(zhuǎn)座子是存在染色體DNA上的可自主復(fù)制和移位的基本單位。轉(zhuǎn)座子分為兩大類：插入序列和復(fù)合型轉(zhuǎn)座子。o DNA的一、二、三級結(jié)構(gòu)特征。DNA的一級結(jié)構(gòu)是指4種脫氧核苷酸的連接及其排列順序，表示了該DNA分子的化學(xué)構(gòu)成。DNA的二級結(jié)構(gòu)是指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。分為左手螺旋和右手螺旋。DNA的高級結(jié)構(gòu)是指DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲盤繞所形成的特定空間結(jié)構(gòu)。超螺旋結(jié)構(gòu)是DNA高級結(jié)構(gòu)的主要形式，可分為正超螺旋與負(fù)超螺旋兩大類。o DNA復(fù)制通常采取哪些方式？1、線性DNA雙鏈的復(fù)制：復(fù)制經(jīng)

4、過起始、延伸、終止和分離三個階段。復(fù)制是從5端向3端移動，前導(dǎo)鏈的合成是連續(xù)的，后隨鏈通過岡崎片段連接成完整鏈。2、環(huán)狀DNA雙鏈的復(fù)制(1)型：是一種雙向復(fù)制方式。復(fù)制的起始點涉及DNA的結(jié)旋和松開，形成兩個方向相反的復(fù)制叉，復(fù)制從定點開始雙向等速進(jìn)行。 (2) 滾環(huán)型：是單向復(fù)制的一種特殊方式，發(fā)生在噬菌體DNA和細(xì)菌質(zhì)粒上，首先對正鏈原點進(jìn)行專一性的切割，形成的5端被單鏈結(jié)合蛋白所覆蓋，3端在DNA聚合酶的作用下不斷延伸。 (3) D-環(huán)復(fù)制：也是單向復(fù)制的一種方式。是在線粒體DNA中發(fā)現(xiàn)的。兩條鏈的合成是高度不對稱的，最初只以一條母鏈為模版合成，迅速合成互補的新鏈，另一條則成為游離的單

5、鏈環(huán)（即D環(huán)）。o 真核生物DNA的復(fù)制在哪些水平上受到調(diào)控？1、細(xì)胞生活周期水平調(diào)控：決定細(xì)胞停留在G1期還是進(jìn)入S期。2、染色體水平調(diào)控：決定不同染色體或同一染色體不同部位的復(fù)制子按一定順序在S期起始復(fù)制。3、復(fù)制子水平調(diào)控：決定復(fù)制的起始與否，并且是高度保守的。o DNA 修復(fù)包括哪幾種？1、 錯配修復(fù)：識別新合成鏈中的錯配并加以校正，保證子鏈的正確性。2、 切除修復(fù)1）堿基切除修復(fù)：切除突變的堿基2）核苷酸切除修復(fù)：修復(fù)被破壞的DNA3、DNA直接修復(fù)：修復(fù)嘧啶二聚體或者甲基化DNA第三章 生物信息的傳遞-RNA轉(zhuǎn)錄與加工 o 定義：Pribnow box，編碼鏈，上升突變，增強子。在

6、原核生物啟動子被保護(hù)區(qū)內(nèi)有一個由5個核苷酸組成的保守序列TATATT，是聚合酶結(jié)合位點，稱為Pribnow區(qū)，其中央大約位于起點上游10bp處，所以又稱為10區(qū)。在DNA的兩條鏈中與mRNA序列相同的那條DNA鏈?zhǔn)蔷幋a鏈或稱有意義鏈。如果增加Pribnow區(qū)的共同序列，將乳糖操縱子的啟動子中的TATGTT變成TATATT，就會提高啟動子的效率，稱為上升突變。在一些轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)錄起始位點上游約200bp處有兩段72bp長的重復(fù)序列，它們不是啟動子的一部分，但能增強或促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始，因此，稱這種能強化轉(zhuǎn)錄起始的序列為增強子或強化子o 簡述生物體內(nèi)RNA的種類和功能。生物體內(nèi)擁有三種RNA，即

7、：編碼特定蛋白質(zhì)序列的mRNA；能特異性解讀mRNA 中的遺傳信息并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸后加入多肽鏈中的tRNA；直接參與核糖體中蛋白質(zhì)合成的rRNA。o 什么是DNA模板與mRNA及蛋白質(zhì)產(chǎn)物之間的共線性關(guān)系？核苷酸特異性的組成和排列順序決定了貯存在DNA上的遺傳信息，并通過轉(zhuǎn)錄mRNA傳遞遺傳信息，此過程是從起始核苷酸開始，一個脫氧核苷酸對應(yīng)一個核苷酸，不重疊，不跳躍，一一對應(yīng)。mRNA上每3個核苷酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈上的一個氨基酸，這個過程也是連續(xù)的，而且沒有發(fā)生重疊現(xiàn)象。因此，什么是DNA模板與mRNA及蛋白質(zhì)產(chǎn)物之間的共線性關(guān)系。o 轉(zhuǎn)錄一般被分為哪幾個步驟？無論是原核還是真核細(xì)胞，

8、轉(zhuǎn)錄的基本過程都包括：1、模板識別：模板識別階段主要指RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程。2、轉(zhuǎn)錄起始：轉(zhuǎn)錄起始就是RNA鏈上第一個核苷酸鍵的產(chǎn)生。3、通過啟動子：RNA聚合酶成功地合成9個以上核苷酸并離開啟動子區(qū)，轉(zhuǎn)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。4、轉(zhuǎn)錄的延伸和終止：RNA聚合酶離開啟動子，沿DNA鏈移動并使新生RNA鏈不斷伸長的過程就是轉(zhuǎn)錄的延伸。當(dāng)RNA鏈延伸到轉(zhuǎn)錄終止位點時，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，o 轉(zhuǎn)錄終止子與翻譯終止密碼的結(jié)構(gòu)特點？轉(zhuǎn)錄終止子：1、不依賴于因子的終止終止位點上游一般有一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，由這段DNA轉(zhuǎn)

9、錄產(chǎn)生的RNA容易形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)。新生RNA中出現(xiàn)發(fā)夾式結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致RNA聚合酶的暫停，破壞RNA-DNA雜合鏈5端的正常結(jié)構(gòu)。在終止位點前面有一段由4-8個A組成的序列，所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3端為寡聚U，這種結(jié)構(gòu)特征的存在決定了轉(zhuǎn)錄的終止。寡聚U的存在使雜合鏈的3端部分出現(xiàn)不穩(wěn)定的rUdA區(qū)域，兩者共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來。2、依賴r因子的終止r因子：六聚體蛋白, 水解各種核甘三磷酸，通過催化NTP的水解促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。翻譯終止密碼：肽鏈延伸過程中，終止密碼子出現(xiàn)在核糖體A位時，沒有相應(yīng)的AA-tRNA與之結(jié)合，而釋放因子能識別這些終止密碼子并

10、與之結(jié)合，水解P位上多肽鏈與tRNA之間的二脂鍵。接著，新生的肽鏈和tRNA從核糖體上釋放出來，核糖體大小亞基解體，蛋白質(zhì)合成結(jié)束。o 什么是RNA編輯？其生物學(xué)意義？編輯（editing）是指轉(zhuǎn)錄后的RNA特別是mRNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的突變、加入或丟失等現(xiàn)象。RNA編輯的生物學(xué)意義校正作用：RNA的編輯可以恢復(fù)丟失的遺傳信息。調(diào)控翻譯：構(gòu)建或者去除起始密碼子和終止密碼子，是基因表達(dá)調(diào)控的一種方式。擴充遺傳信息：使基因產(chǎn)物獲得新的結(jié)構(gòu)和功能，有利于生物進(jìn)化。第四章 生物信息的傳遞-蛋白質(zhì)的翻譯 o 定義：SD序列，信號肽。SD序列：存在于原核生物起始密碼子上游7-12個核苷酸的一段富含嘌呤保

11、守區(qū)域，它與16SrRNA3端反向互補，在mRNA與核糖體結(jié)合中起重要作用。信號肽：在蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基端，有一段疏水性氨基酸序列，它負(fù)責(zé)把蛋白質(zhì)引導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)不同膜結(jié)構(gòu)的亞細(xì)胞器內(nèi)。o 簡述tRNA 的結(jié)構(gòu)。tRNA一級結(jié)構(gòu)是四種核糖核苷酸的組成和排列順序，單鏈。tRNA二級結(jié)構(gòu)是三葉草形的，由于小片段堿基互補配對所形成。三葉草形的tRNA分子上有4條根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)或功能命名的手臂。tRNA的三級結(jié)構(gòu)，都呈L形折疊式，而這種結(jié)構(gòu)是靠二級結(jié)構(gòu)中未配對堿基間所形成的氫鍵來維持的。tRNA的三級結(jié)構(gòu)與氨酰-tRNA合成酶對tRNA的識別有關(guān)。o 簡述核糖體的組成及其功能。核糖體是由幾十種蛋白質(zhì)和幾種

12、核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA)組成的亞細(xì)胞顆粒。核糖體是一個致密的核糖核蛋白顆粒，可以解離為大小兩個亞基。每個亞基都含有一個分子質(zhì)量較大的rRNA和許多蛋白質(zhì)分子。這些大分子rRNA能在特定位點與蛋白質(zhì)結(jié)合，從而完成核糖體不同亞基的組裝。核糖體小亞基負(fù)責(zé)對模板mRNA進(jìn)行序列特異性識別，如起始部分的識別、密碼子與反密碼子的相互作用等，mRNA的結(jié)合位點也在小亞基上。大亞基負(fù)責(zé)攜帶AA-tRNA、肽鍵的形成、AA-tRNA與肽鏈的結(jié)合。A位、P位、轉(zhuǎn)肽酶中心等在大亞基上。o 簡述肽鏈合成過程的生物學(xué)機制。蛋白質(zhì)的生物合成包括氨基酸活化、肽鏈的起始、伸長、終止以及新合成多肽鏈

13、的折疊、加工。氨基酸是生物合成蛋白質(zhì)的原料，氨基酸在氨酰-tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸AA-tRNA才能被準(zhǔn)確地運送到核糖體中，參與多肽鏈的起始或延伸。翻譯的起始是核糖體小亞基、信使RNA、核糖體大亞基以及氨酰-tRNA和幾十種蛋白質(zhì)因子的相互結(jié)合，形成起始復(fù)合物。肽鏈的延伸：當(dāng)?shù)谝粋€氨基酸與核糖體結(jié)合以后，按照mRNA模板密碼子的排列，氨基酸通過新生肽鍵的方式被有序地結(jié)合上去。每加一個AA是一個循環(huán)，每個循環(huán)包括AA-tRNA與核糖體結(jié)合、肽鍵的生成和移位。肽鏈在延伸過程中，當(dāng)終止密碼子出現(xiàn)在核糖體的A位時，沒有相應(yīng)的AA-tRNA能與之結(jié)合，而釋放因子具有GTP酶活性能識別終止密碼

14、子并與之結(jié)合，水解P位上多肽鏈與tRNA之間的酯鍵。新生的肽鏈和tRNA從核糖體上釋放，核糖體解體，蛋白質(zhì)合成結(jié)束。釋放因子RF催化GTP水解促使肽鏈與核糖體解離。o 蛋白質(zhì)加工的種類和意義。新生多肽鏈大多數(shù)是沒有功能的，必須經(jīng)過加工修飾才能轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘牡鞍踪|(zhì)。1N端fMet或Met的切除：細(xì)菌蛋白質(zhì)N端的甲?；鼙幻摷柞；杆?，原核生物和真核生物N端的甲硫氨酸在多肽鏈合成完畢之前被切除。2二硫鍵的形成 二硫鍵是蛋白質(zhì)合成后通過兩個半胱氨酸的氧化作用生成的。3特定氨基酸的修飾 氨基酸側(cè)鏈的修飾包括磷酸化(如核糖體蛋白質(zhì))、糖基化(如各種糖蛋白)、甲基化(如組蛋白、肌肉蛋白質(zhì))、乙基化(如組

15、蛋白)、羥基化(如膠原蛋白)和羧基化等。4、切除新生鏈中非功能片段。o 簡述蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運的種類和機制。蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)可分為兩大類: 1、翻譯運轉(zhuǎn)同步機制：蛋白質(zhì)的合成和運轉(zhuǎn)同時發(fā)生; 分泌蛋白質(zhì)大多是以同步機制運輸?shù)?。a、蛋白質(zhì)合成起始首先合成信號肽，b、信號識別蛋白SRP與信號肽結(jié)合，翻譯停止；c、SRP和SRP受體結(jié)合，核糖體與膜結(jié)合，翻譯重新開始；d、信號肽進(jìn)入膜結(jié)構(gòu)；e、蛋白質(zhì)過膜，信號肽被切除，翻譯繼續(xù)進(jìn)行；f、蛋白質(zhì)完全過膜，核糖體解離2、翻譯后運轉(zhuǎn)機制：蛋白質(zhì)從核糖體上釋放后才發(fā)生運轉(zhuǎn)。在細(xì)胞器發(fā)育過程中，由細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞器的蛋白質(zhì)大多是以翻譯后運轉(zhuǎn)機制運輸?shù)拇祟惖鞍自诩?xì)胞質(zhì)游離的核糖

16、體中翻譯，翻譯產(chǎn)物在N端都含有信號序列。第五章 基因表達(dá)與調(diào)控o 定義：基因家族。真核細(xì)胞中許多相關(guān)的基因常按功能成套組合，被稱為基因家族。o 簡述操縱子學(xué)說。操縱子是原核生物基因表達(dá)和調(diào)控的最重要的形式。組成操縱子的最基本原件包括四個部分:啟動子，操縱基因，結(jié)構(gòu)基因和相關(guān)的調(diào)節(jié)基因。啟動子是指能夠被RNA聚合酶識別、結(jié)合并啟動基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。結(jié)構(gòu)基因是能夠編碼蛋白質(zhì)的基因序列。操縱基因能被蛋白特異性結(jié)合的一段序列，常與啟動子相鄰或者與啟動子序列重復(fù)，當(dāng)調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合在操縱子上，會影響其下游基因的表達(dá)。調(diào)節(jié)基因編碼能有操縱基因結(jié)合的蛋白。整個操縱子模型就是通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)蛋白與操

17、縱基因的結(jié)合和分離，來控制啟動子序列，從而調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。o 簡述乳糖操縱子的調(diào)控模型。大腸桿菌乳糖操縱子包括三個結(jié)構(gòu)基因：Z、 Y、 A 以及啟動子、控制子和阻遏子等，轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶從啟動子區(qū)開始，通過操縱區(qū)向右轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄的調(diào)控是在啟動區(qū)和操縱區(qū)進(jìn)去的。mRNA的啟動區(qū)P位于阻遏基因I和操縱區(qū)O之間，不能單獨起始結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。阻遏基因I表達(dá)阻遏蛋白，可與操縱區(qū)O結(jié)合，當(dāng)阻遏物與操縱區(qū)相結(jié)合時，mRNA的轉(zhuǎn)錄起始受到抑制。誘導(dǎo)物通過和阻遏物結(jié)合，改變它的三維構(gòu)想，使之不能和操縱區(qū)結(jié)合，從而激發(fā)mRNA的合成。o 簡述順式作用元件與反式作用因子。順式作用元件：影響自身基因表達(dá)活性的非編碼D

18、NA序列。例： 啟動子、增強子、沉默子等反式作用因子是能直接或間接地識別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。o DNA 甲基化的方式及其作用。DNA甲基化主要形成5-甲基胞嘧啶，N6-甲基腺嘧啶和7-甲基鳥嘌呤。甲基化能關(guān)閉某些基因的活性，去甲基化則能誘導(dǎo)基因的重新活化和表達(dá)。DNA甲基化能夠引起染色體結(jié)構(gòu)，DNA構(gòu)想，DNA穩(wěn)定性和DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達(dá)。o 簡述真核基因轉(zhuǎn)錄的過程和調(diào)控方式。在真核生物中，DNA的轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中進(jìn)行。轉(zhuǎn)錄的基本過程包括模板識別、轉(zhuǎn)錄起始、通過啟動子和轉(zhuǎn)錄的延伸和終止。1、模板識別：模板識別階段主要指RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過