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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。分子生物学与基因工程-第一章遗传物质一、填空题1病毒X174及M13的遗传物质都是。答案：1单链DNA2AIDS病毒的遗传物质是。答案：2单链RNA3X射线分析证明一个完整的DNA螺旋延伸长度为。答案：34nm4.键负责维持A-T间(或G-C间)的亲和力。答案：4.氢5天然存在的DNA分子形式为右手型螺旋。答案：5B二、选择题(单选或多选)1证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是：肺炎球菌在老鼠体内的毒性和T2噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是()。A从被感染的生物体内重新分离得到DNA作
2、为疾病的致病剂BDNA突变导致毒性丧失C生物体吸收的外源DNA(而并非蛋白质)改变了其遗传潜能DDNA是不能在生物体间转移的，因此它一定是一种非常保守的分子E真核生物、原核生物、病毒的DNA能相互混合并彼此替代答案：1C21953年Watson和Crick提出()。A多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋BDNA的复制是半保留的，常常形成亲本子代双螺旋杂合链C三个连续的核苷酸代表一个遗传密码D遗传物质通常是DNA而非RNAE分离到回复突变体证明这一突变并非是一个缺失突变答案：2.A3DNA双螺旋的解链或变性打断了互补碱基间的氢键，并因此改变了它们的光吸收特性。以下哪些是对DNA的解链温度的正
3、确描述?()A哺乳动物DNA约为45C，因此发烧时体温高于42是十分危险的B依赖于A-T含量，因为A-T含量越高则双链分开所需要的能量越少C是双链DNA中两条单链分开过程中温度变化范围的中间值D可通过碱基在260nm的特征吸收峰的改变来确定E就是单链发生断裂(磷酸二酯键断裂)时的温度答案：3.CD4DNA的变性()。A包括双螺旋的解链B可以由低温产生C是可逆的D.是磷酸二酯键的断裂E包括氢键的断裂答案：4.ACE5在类似酗A这样的单链核酸所表现出的“二级结构”中，发夹结构的形成()。A基于各个片段间的互补，形成反向平行双螺旋B依赖于AU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仅
4、仅当两配对区段中所有的碱基均互补时才会发生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答案：5.AD6DNA分子中的超螺旋()。A仅发生于环状DNA中。如果双螺旋在围绕其自身的轴缠绕后(即增加缠绕数)才闭合，则双螺旋在扭转力的作用下，处于静止B在线性和环状DNA中均有发生。缠绕数的增加可被碱基配对的改变和氢键的增加所抑制C可在一个闭合的DNA分子中形成一个左手双螺旋。负超螺旋是DNA修饰的前提，为酶接触DNA提供了条件D是真核生物DNA有丝分裂过程中固缩的原因E是双螺旋中一条链绕另一条链的旋转数和双螺旋轴的回转数的总和答案：6.ACE7DNA在
5、10m纤丝中压缩多少倍?()。A6倍B10倍C40倍D240倍E1000倍F10000倍答案：7.A8下列哪一条适用于同源染色单体?()A有共同的着丝粒B遗传一致性C有丝分裂后期彼此分开D两者都按照同样的顺序，分布着相同的基因，但可具有不同的等位基因E以上描述中，有不止一种特性适用于同源染色单体答案：8.D9DNA在30m纤丝中压缩多少倍?()A6倍B10倍C40倍D，240倍E1000倍F10000倍答案：9.C10DNA在染色体的常染色质区压缩多少倍?()A6倍B10倍C40倍D240倍E1000倍F10000倍答案：10.E11DNA在中期染色体中压缩多少倍?()A6倍B10倍C40倍D
6、240倍E1000倍F10000倍答案：11.F12分裂间期的早期，DNA处于()状态。A单体连续的线性双螺旋分子B半保留复制的双螺旋结构C保留复制的双螺旋结构D单链DNAE以上都不正确答案：12.A13分裂间期S期，DNA处于()状态。A单体连续的线性双螺旋分子B半保留复制的双螺旋结构C保留复制的双螺旋结构D单链DNAE以上都不正确答案：13.B14当一个基因具有活性时()。A启动子一般是不带有核小体的B整个基因一般是不带有核小体的C基因被核小体遮盖，但染色质结构已发生改变以至于整个基因对核酸酶降解更加敏答案：14.AC15鸟类中，雌性具有不同的性染色体(Z与W)，而雄性具有两条Z染色体。一
7、对乙连锁的基因控制羽毛形态显性B等位基因控制条纹羽的性状，而隐性6等位基因控制非条纹羽的性状。在以下杂交组合中，哪一种组合得到的雌性子代具有一致的性状(全部条羽或非条羽)，同时雄性子代全部表现为另一种性状?()A条羽雌性X非条羽雄性B非条羽雌性X条羽雄性C非条羽雌性X非条羽雄性D条羽雌性X条羽雄性E以上不止一种组合可达到目的答案：15.A三、判断题1在高盐和低温条件下由DNA单链杂交形成的双螺旋表现出几乎完全的互补性，这一过程可看作是一个复性(退火)反应。答案：错误2单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到DNA骨架上。答案：正确3DNA分子整体都具有强的电负性，因此没有极性。答案：错误4在核酸双螺旋(
8、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。答案：正确5病毒的遗传因子可包括l一300个基因。与生命有机体不同，病毒的遗传因子可能是DNA或RNA，(但不可能同时兼有!)因此DNA不是完全通用的遗传物质。答案：正确6一段长度100bp的DNA，具有4100种可能的序列组合形式。答案：正确7C0t1/2与基因组大小相关。答案：正确8Cot1/2与基因组复杂性相关。答案：正确9非组蛋白染色体蛋白负责30nm纤丝高度有序的压缩。答案：正确四、简答题1碱基对间在生化和信息方面有什么区别?答案：1从化学的角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基有差别
9、。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?答案：2由于在分子中互补碱基的含量是相同的，因此只有在双链中G+C的百分比可知时，G二G+C)2。G十C可由分光光度法测定。3真核基因组的哪些参数影响Cotl2值?答案：3Cot1/2值受基因组大小和基因组中重复DNA的类型和总数影响。4哪些条件可促使DNA复性(退火)?答案：4降低温度、pH和增加盐浓度可以促进DNA复性(退火)。5为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要?答案：5形
10、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。6大肠杆菌染色体的分子质量大约是25X109Da，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34nm，请问：(1)该分子有多长?(2)该DNA有多少转?答案：6(1)l碱基=330Da，1碱基对=660Da碱基对数=25X109660=38X106=3800kb每个碱基对相距034nm，这样染色体DNA分子的长度=38X106X034nm=13X106nm=13mm(2)该DNA双螺旋中的转数=38X106X034
11、34=38X105。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?答案：7在19491951年间，ErwinChargaff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的总量几乎总是相等(即Chargaff规则)。(3)虽然(A+G)(C十T)的值总是l，但(A+T)(G+C)的比值在各生物体之间变化极大。8为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对?答案：8(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
12、太小，核苷酸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。9列出最先证实是DNA(或RNA)而不是蛋白质是遗传物质的一些证据。答案：9(1)在20世纪40年代，OswaldAvery和他的同事发现来自于肺炎球菌光滑型毒株(被一层多糖荚膜包被着)的DNA可被无毒的粗糙菌株(无荚膜)吸附，并将一些这种细胞转化为光滑型毒株。如果提取出的DNA首先用DNase处理，将其降解，转化则不会发生。(2)1956年，HeinzFraenkel-Conrat重建了烟草花叶病毒(TMV)，将一种病毒株的衣壳蛋白和另一种病毒株的RN
13、A构成杂合病毒。(注意：TMV的遗传物质是单链RNA分子。)用这些杂合体感染烟草时，发现：产生的损伤与RNA供体植株相同；从损伤处得到的子代病毒具有与提供RNA的亲本株系一致的RNA和蛋白质衣壳。(3)当噬菌体感染细菌时，只有核酸进入被感染细胞(虽然有时可能也有微量的结合蛋白进入)，而这已足以编码完整的新噬菌体。(4)可特异性改变DNA结构的化学物质能够诱导产生可遗传的变化或突变。(5)在任何种属中，DNA的量在各个细胞中是稳定的，除了单倍体配子中只含有该数值的一半。如果认为DNA是遗传物质，这是意料之中的。此外，在细胞的其他成分中没有发现这种稳定性的联系。10为什么只有DNA适合作为遗传物质
14、?答案：10DNA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。11什么是连锁群?举一个属于连锁基因座的例子。答案：11连锁群是指通过共同遗传分离的一组遗传基因座。通常这些基因座在同一染色体上，相互靠得很近，而且在这区域重组率低。最常见的例子是X染色体连锁群，该连锁群只在雄性后代中出现遗传型和表型的明显分离(如果蝇中的白眼突变体)。12什么是顺反子?用“互补”和“等位基因”说明“基因”这个概念。答案：12等位基因是指同一基因的不同状态，通常是位于不同个体的同源染色体上
15、。在遗传作图(RFLP或突变体表型分析)中，染色体上的基因(遗传单元)与基因座等价。这些遗传学术语必须与分子生物学术语相结合才能反映遗传信息的利用及基因表达。基因表达的单位即转录单位，在原核生物中一般由多个可翻译成蛋白质的片段组成；而在真核生物中则不然，仅含有一个翻译单位的转录单位称为一个顺反子。顺反子可以通过互补分析得以鉴定：若两个突变单位不能通过反式互补实验使功能得以恢复，则说明这两个突变单位位于同一转录单位。五、实验设计与分析1假定你在25条件下用如下浓度的DNase：0、01、10及100mgml，对鸡红细胞细胞核的染色质进行酶切20min。将这些样品与分子质量标记一起上样于6变性聚丙
16、烯酰胺凝胶。下图是凝胶电泳的结果。但由于你混淆了样品，因此弄不清每个泳道对应的样品是什么。惟一可以确信的是分子质量标准上样于左边的泳道，但忘记了各带对应的分子质量大小(图Q11)。(1)请回忆在各泳道分别使用的是哪一种浓度的DNase?(2)请指出分子质量标准泳道(用M表示)各带的大约分子质量。(3)描述各泳道所显示的染色质结构特征，证实所记忆的数字是正确的。泳道DNaseI浓度1mgml2mgml3mgml4mgml图Q11DNaseI消化鸡红细胞细胞核染色质后的电泳图答案1(1)和(2)的答案示如图A11。(3)在没有DNase加入时，染色质没有被消化，可以看到一条高分子质量的带。在低浓度
17、下(01mgm1)，DNase切割核小体之间的连接DNA产生一个单核小体带(200nt的带)、双核小体带(400nt的带)等。增加核酸酶的浓度到10mg/ml，这时所有的多核小体带都被切割成单核小体的带。在非常高的浓度下，包围组蛋白八聚体的DNA也会被切割。只有当一条链处于双螺旋之外时，它才可能有敏感性。消化后，产生了与DNA的周期性结构相关的相间10个核苷酸的条带。由此可说明记忆的数字是正确的。：2从4种不同的物种分离出的核酸中各种碱基的比率()如下：(1)对于每个物种，回答：核酸是DNA还是RNA?它是双链还是单链?(2)填充物种4中缺少的碱基百分比答案：2(1)第一种是DNA(因为不含U
18、而含T)，并且，由于A=T，G=G，该DNA是双链。第二种也是DNA，但是由于AT，CG，该DNA是单链。注意：虽然该DNA是单链，但(A+T)(G+C)和(A+G)(C+T)的比值都是1。第三种是RNA(因为不含T而含U)，单链。第四种是双链DNA因为含T且(A+G)(C+T)二1)。(2)缺少的百分比是A，34；C，16；G，16。3假定你从一新发现的病毒中提取核酸。请用最简单的方法确定：它是DNA还是RNA?它是单链还是双链答案：3确定碱基比率。如果有胸腺嘧啶，为DNA；如果有尿嘧啶，则为RNA。如果为双链分子，那么A与T(或U)的量以及G与C的量应相等。第二章DNA复制一、填空题1在D
19、NA合成中负责复制和修复的酶是。答案：1DNA聚合酶2染色体中参与复制的活性区呈Y形结构，称为。答案：2DNA复制叉3在DNA复制和修复过程中，修补DNA螺旋上缺口的酶称为。答案3DNA连接酶：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。答案：4先导链，后随链5如果DNA聚合酶把一个不正确的核苷酸加到3端，一个含3一5活性的独立催化区会将这个错配碱基切去。这个催化区称为酶。答案：5校正外切核酸6DNA后随链合成的起始要一段短的，它是由以核糖核苷酸为底物合成的。答案：6RNA引物，DNA引发酶7复制叉上DNA双螺旋的解旋作用由催化的，它利用来源于ATP水解产生的能量沿D
20、NA链单向移动。答案：7DNA解旋酶8帮助DNA解旋的与单链DNA结合，使碱基仍可参与模板反应。答案：8单链DNA结合蛋白(SSB)9DNA引发酶分子与DNA解旋酶直接结合形成一个单位，它可在复制叉上沿后随链下移，随着后随链的延伸合成RNA引物。答案：9引发体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差别的系统进行校正。答案：10错配校正(错配修复)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。答案：11复制起点12可被看成一种可形成暂时单链缺口(1型)或暂时双链缺口(11型)的可
21、逆核酸酶。答案：12DNA拓扑酶13拓扑异构酶通过在DNA上形成缺口超螺旋结构。答案：13松弛14根据图Q21填空：a为b为c为d为，e为，f为，g为图Q21DNA转录结构示意图。答案：14复制起点，聚合酶，后随链，前导链，RNA引物，冈崎片段，解旋酶二、选择题(单选或多选)1DNA的复制()。A包括一个双螺旋中两条子链的合成B遵循新的子链与其亲本链相配对的原则C依赖于物种特异的遗传密码D是碱基错配最主要的来源E是一个描述基因表达的过程答案：1.BD2一个复制子是()。A细胞分裂期间复制产物被分离之后的DNA片段B复制的DNA片段和在此过程中所需的酶和蛋白质C任何自发复制的DNA序列(它与复制
22、起点相连)D任何给定的复制机制的产物(如单环)E复制起点和复制叉之间的DNA片段答案：2.C3真核生物复制子有下列特征，它们()。A比原核生物复制子短得多，因为有末端序列的存在B比原核生物复制子长得多，因为有较大的基因组C通常是双向复制且能融合D全部立即启动，以确保染色体在S期完成复制E不是全部立即启动，在任何给定的时间只有大约15具有活性答案：3.C4下述特征是所有(原核生物、真核生物和病毒)复制起始位点都共有的是()A起始位点是包括多个短重复序列的独特DNA片段B起始位点是形成稳定二级结构的回文序列C多聚体DNA结合蛋白专一性识别这些短的重复序列D起始位点旁侧序列是AT丰富的，能使DNA螺
23、旋解开E起始位点旁侧序列是G-C丰富的，能稳定起始复合物答案：4.ACD5下列关于DNA复制的说法正确的有()。A按全保留机制进行B按3一5方向进行C需要4种dNMP的参与D需要DNA连接酶的作用E涉及RNA引物的形成F需要DNA聚合酶答案：5.DEF6滚环复制()。A是细菌DNA的主要复制方式B可以使复制子大量扩增C产生的复制子总是双链环状拷贝D是噬菌体DNA在细菌中最通常的一种复制方式E复制子中编码切口蛋白的基因的表达是自动调节的答案：6.BDE7标出下列所有正确的答案。()A转录是以半保留的方式获得两条相同的DNA链的过程BDNA依赖的DNA聚合酶是负责DNA复制的多亚基酶C细菌转录物(
24、mRNA)是多基因的D因子指导真核生物的hnRNA到mRNA的转录后修饰E促旋酶(拓扑异构酶)决定靠切开模板链而进行的复制的起始和终止答案：7.BC8哺乳动物线粒体和植物叶绿体基因组是靠D环复制的。下面哪一种叙述准确地描述了这个过程?()A两条链都是从oriD开始复制的，这是一个独特的二级结构，由DNA聚合酶复合体识别B两条链的复制都是从两个独立的起点同时起始的C.两条链的复制都是从两个独立的起点先后起始的D复制的起始是由一条或两条(链)替代环促使的Eter基因座延迟一条链的复制完成直到两个复制过程同步答案：8.CD9DNA多聚体的形成要求有模板和一个自由3-OH端的存在。这个末端的形成是靠(
25、)。A在起点或冈崎片段起始位点(3-GTC)上的一个RNA引发体的合成B随着链替换切开双链DNA的一条链C自由的脱氧核糖核苷酸和模板一起随机按Watson-Crick原则进行配对D靠在3端形成环(自我引发)E一种末端核苷酸结合蛋白结合到模板的3端答案：9.ABDE10对于一个特定的起点，引发体的组成包括()。A在起始位点与DnaG引发酶相互作用的一个寡聚酶B一个防止DNA降解的单链结合蛋白CDnaB解旋酶和附加的DnaC、DnaT、PriA等蛋白DDnaB、单链结合蛋白、DnaC、DnaT、PriA蛋白和DnaG引发酶EDnaB解旋酶、DnaG引发酶和DNA聚合酶答案：10.AC11在原核生物
26、复制子中以下哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核苷酸?()ADNA聚合酶BDNA聚合酶CDNA聚合酶D外切核酸酶MFIEDNA连接酶答案：11.C12使DNA超螺旋结构松弛的酶是()。A引发酶B解旋酶C拓扑异构酶D端粒酶E连接酶答案：12.C13从一个复制起点可分出几个复制叉?()A1B2C3D4E4个以上答案：13.B三、判断题1大肠杆菌中，复制叉以每秒500bp的速度向前移动，复制叉前的DNA以大约3000r/min的速度旋转。答案：1正确。(如果复制叉以每秒500个核苷酸的速度向前移动，那么它前面的DNA必须以500105=48周s的速度旋转，即2880周min。)2所谓半保留复制就是
27、以DNA亲本链作为合成新子链DNA的模板，这样产生的新的双链DNA分子由一条旧链和一条新链组成。答案：2.正确3“模板”或“反义”DNA链可定义为：模板链是被RNA聚合酶识别并合成一个互补的mRNA，这一mRNA是蛋白质合成的模板。答案：3.正确4DNA复制中，假定都从53同样方向读序时，新合成DNA链中的核苷酸序列同模板链一样。答案：4错误。尽管子链与亲本链因为碱基互补配对联系起来，但子链上核苷酸序列与亲链有很大不同。5DNA的53合成意味着当在裸露3-OH的基团中添加dNTP时，除去无机焦磷酸DNA链就会伸长。答案：5.正确6在先导链上DNA沿5一3方向合成，在后随链上则沿35方向合成。答
28、案：6错误。所有DNA合成均沿53方向。后随链上的DNA以短片段合成，然后连接起来，所以后随链沿35方向增长。7如果DNA沿35合成，那它则需以5三磷酸或3脱氧核苷三磷酸为末端的链作为前体。答案：7.正确8大肠杆菌DNA聚合酶缺失35校正外切核酸酶活性时会降低DNA合成的速率但不影响它的可靠性。答案：8错误。缺乏35的校正外切核酸酶活性，DNA合成将更易出错。9DNA的复制需要DNA聚合酶和RNA聚合酶。答案：9.正确10复制叉上的单链结合蛋白通过覆盖碱基使DNA的两条单链分开，这样就避免了碱基配对。答案：10错误。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
29、些碱基可以作为DNA合成的模板。11只要子链和亲本链中的一条或两条被甲基化，大肠杆菌中的错配校正系统就可以把它们区别开来，但如果两条链都没有甲基化则不行。答案：11错误。依靠甲基化的修复系统依赖于亲本链上的甲基，这些甲基在子链上是缺失的，以便识别两条链。12大肠杆菌、酵母和真核生物病毒DNA的新一轮复制是在一个特定的位点起始的，这个位点由几个短的序列构成，可用于结合起始蛋白复合体。答案：12.正确13拓扑异构酶之所以不需要ATP来断裂和重接DNA链，是因为磷酸二酯键的能量被暂时储存在酶活性位点的磷酸酪氨酸连接处。答案：13.正确14酵母中的拓扑异构酶突变体能够进行DNA复制，但是在有丝分裂过程
30、中它们的染色体不能分开。答案：14.正确15靠依赖于DNA的DNA聚合酶所进行的DNA复制要求有作为一个引发物的游离3-OH的存在。游离的3OH可以通过以下三种途径获得：合成一个RNA引物、DNA自我引发或者一个末端蛋白通过磷酸二酯键共价结合到一个核苷酸上。答案：15.正确16当DNA两条链的复制同时发生时，它是由一个酶复合物，即DNA聚合酶负责的。真核生物的复制利用三个独立作用的DNA聚合酶，Poi的一个拷贝(为了起始)和Pol的两个拷贝(DNA多聚体化，当MFl将RNA引发体移去之后填入)。答案：16.正确17从ori开始的噬菌体复制的起始是被两个噬菌体蛋白O和P所控制的。在Ecoli中O
31、和P是DnaA和DnaC蛋白的类似物。基于这种比较，O蛋白代表一个解旋酶，而P蛋白调节解旋酶和引发酶结合。答案：17.错误四、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。答案：1在1958年，Meselson-Stahl实验证实了复制是半保留的。事实上，这一实验证实了两种假说：复制需要两条DNA链的分离(即解链，变性)；通过以亲本作为模板，新合成的DNA链存在于两个复制体中。采用密度梯度离心可以区分13C和15N标记的DNA链(重链)与12C和14N标记的DNA链(轻链)。第一代合成的DNA分子的密度都介于重链与轻链之间。这一发现证实了复制忠实性的机制
32、，对于认识遗传的本质是相当重要的。2请列举可以在线性染色体的末端建立线性复制的三种方式。答案2通过以下方式可以在线性染色体的末端建立线性复制。(1)染色体末端的短重复序列使RNA聚合酶(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)通常，通过滚环复制，DNA双链环化后被切开，产生可被延伸的游离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拷贝，而正常情况下染色体是单拷贝的?答案：3单拷贝复制是由每个细胞中复制起点的浓度控制的。在适宜的营养
33、条件下，细胞呈现快速生长，这样会稀释起始阻抑物的浓度，使复制连续进行。这使细胞在分裂周期结束之前起动复制。4在DNA聚合酶UI催化新链合成以前发生了什么反应?答案：4DnaA(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先于聚合酶与原核复制起点相互作用。由于复制是半保留的，后随链复制需要由引发体完成的多重复制起始，引发体由DnaG引发酶与依赖该系统的多种蛋白因子组成。5DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响?答案：5亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。在复制之后，两个模板复制体双链体是半甲基化的。因为半甲基化DNA对膜结合受体比对DnaA有更高的亲和力，半甲
34、基化DNA不能复制，从而防止了成熟前复制(prematurereplication)。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。答案：6从X型起点开始复制需要额外的蛋白质Pri蛋白的参与。Pri蛋白指导在引物合成位点(即引发体装配位点-pas)合成引发体。oriC型起点的引发体只含有DnaG引发酶。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?答案：7该DNA为双链并且正在进行复制。这些RNA片段是后随链复制的短引物序列。8DNA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
35、个现象的原因。答案：8在DNA复制时，连接酶对于后随链的合成是重要的，因为它能将冈崎片段的5端与它前面的另一条链的3端连接起来。RNA的合成既能以DNA为模板(RNA聚合酶活性)，又能以RNA为模板(RNA复制酶活性)；相应的，先导链的合成沿着53方向进行，不需要连接酶。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?答案：复制一代后，一半为“重链”，一半为“轻链”。两代后，l4为“重链”，34为“轻链”(图A21)。10描述Matthew和Franklin所做的证明DNA半保留复制的实验
36、。答案：10实验结果示于图A22。(1)将大肠杆菌在15N培养基中经多代培养，得到的DNA两条链都被标记，形成“重链”。(2)细胞移到14N中，这样新产生的链都被标记为“轻链”。(3)选择不同时间，从14N培养基中取出细胞，提取DNA。(4)将DNA溶解在氯化铯溶液中，100000g离心。这就是现在的密度梯度离心。(5)经过若干小时的离心，达到平衡，此时扩散力恰好与离心力平衡。这样，DNA在离心管聚集成带，每条带的密度均与该点的氯化铯溶液的密度相同。(6)照相决定每条带的位置和所含的DNA量。Matthew和Franklin发现：a经15N培养基培养，所有的DNA都聚集在一条“重带”。b在14
37、N培养基中培养一代后，所有的DNA形成一条中间密度的带，位于纯14N-DNA和纯15N-DNA形成的带之间。如果认为复制是半保留的，每一个子代分子中含有一条旧的“重带”和一条新的“轻带”，那么与这个实验结果相符。c在14N中继续培养一代，子代DNA中的一半是中间密度，另一半则是“轻带”，该结果又可由DNA的半保留复制预测到。在以后的样品中，中间密度的DNA的比例恰如预期一样逐渐减少。d最后，他们有力地证明第一代的分子是双链且为半保留复制。他们成功地用加热将来自第一代杂交DNA分子变性，分成两条单链后离心，发现有一条“重带”和一条“轻带”。11解释在DNA复制过程中，后随链是怎样合成的。答案：1
38、1因为DNA聚合酶只能朝着53的方向合成DNA，后随链不能像前导链那样总是朝着同一方向合成。后随链是以大量独立片段的形式(冈崎片段)合成的，每个片段都是以53方向合成，这些片段最后连在一起形成一连续的多核苷酸链。每个片段都独立地被引发、聚合和连接(图A23)。(a)DNA引发酶识别模板链上一个短的引发序列并合成一短的RNA引物(A)，DNA聚合酶把核苷酸加在引物(B)的3端；(b)DNA聚合酶继续催化核苷酸(C)的聚合反应至到达先前合成片段的引物；(c)DN缧合酶识别引物的5游离末端并利用其外切核酸酶的活性将引物消化掉。同时利用它的聚合酶活性以相应的脱氧核糖核苷酸(E)填补缺口。最后还在糖磷酸
39、主链上留下一个缺口，这个缺口由DNA连接酶填上并在(E)的3端和前一片段(F)的5端之间形成一个磷酸二酯键。同时复制叉前移，DNA引发酶在下一引发序列(G)上成另一引物12描述滚环复制过程及其特征。答案：12仅是特定的环状DNA分子能以滚环方式进行复制。这个过程存在于某些噬菌体(包括入噬菌体)的营养复制过程和接合质粒的转移复制过程中。滚环复制的发生如图A24所示。这个过程的特征是。(1)虽然是半保留复制，但它却是单方向和不对称的。(2)产物是单链DNA，但可通过互补链的合成转变成双链。(3)子代分子可能是连环的，即对应于每个单位基因组的相同DNA分子头尾相接。(4)连环DNA随后被切成与每一单
40、基因组相对应的小片段。(5)()链通常保持环状，因而保留有一套完整的遗传信息。图A2，4DNA的滚环复制示意图(a)环状分子的一条链(+链)被核酸内切酶切开；(b)5端作为一条单链破切掉，一条新的链(+链)以另完整的()链为模板被合成；(c)当(+)链被切除的同时，其3端继续延长；(d)尾巴可能因-条新的()链朝被切除的(+)链的反方向的合成而变成双链；(e)通常滚环复制的产物是一个多聚物，其中大量单位长度基因组头尾相连五、问答题1EcoliOHl57生长得特别快。在正常(较差的环境)条件下，这些菌6070min后分裂表明复制和细胞的分裂是连续的过程，一个仅在另一个完成后才起始。假如有机会生长
41、在一个多汁暖和的牛肉饼上，加倍的时间接近20min，这比复制过程所需的标准时间快l倍。请解释原因。详细描述原核生物中DNA的复制过程(如结构和功能特征及一系列过程)。涉及多基因组拷贝的复制却没有发生碰撞，其复制机制如何?答案：1这种情况在现有循环完成之前需要新一轮的复制起始，产生多个相互连接的复制子。这将缩短二分裂到胞质分裂所需时间。例如，大肠杆菌细胞大约需要20min(复制需要40min)。在恶劣条件下，二分裂需要6070min。多个基因组拷贝复制不会发生碰撞的主要原因在于复制过程是从53进行，大肠杆菌是环状基因组。DNA修饰和聚合的方向对于防止复制、转录和翻译机制之间的相互碰撞同样也很关键
42、。2图Q22中的DNA片段两端为双链，中间为单链，上面一条链的极性已标出。53一PHO一图222个具有单链缺口的双链DNA分子(1)下面一条链中所示的磷酸所连的是片段的5端还是3端?(2)你能设想在细胞中这个缺口怎样在DNA修复过程中被修复的?(3)如果缺口在含有脱氧核苷三磷酸和DNA聚合酶的无细胞系统中被修复，那么底部那条链将包括几个片段?答案：2.(1)所示磷酸(P)是在它所连片段的5端。(2)切口会通过连续DNA修复合成填上，从底部链所示的一OH开始，沿53方向进行，直到到达相邻片段的磷酸基团部位。(3)在缺少DNA连接酶时，缺口填上后，底部链中的两个片段仍不能相连。3除了聚合作用外，D
43、NA聚合酶I还具有35校正核酸外切酶的活性，在把错配碱基从新合成DNA链末端切去的校正过程中发挥作用。为了鉴定这种活性，你制备了人工合成的poly(A)链和poly(T)链作为底物，其中poly(T)链上含一32P标记的dT残基，同时其3端还连了几个3H标记的dC残基，如图Q23所示。分别统计在没有任何dTTP存在，DNA不可能合成以及有dTTP存在，DNA可以合成的两种情况下，标记dT和dC残基的丢失，结果如图Q24所示。(1)为什么要用不同的同位素来标记T、C残基?(2)为什么在dTTP不存在情况下，切除T残基比切除C残基需要更长的时间?(3)为什么在dTTP存在的情况下，没有一个T残基被
44、切除，而无论是否有dTTP，C残基都被切除?(4)若是加入了dCTP和dTTP，图024中的结果会改变吗?：1啊扣f1e39霹J)3骡g蛾藤图(223研究大肠杆菌DNA聚合酶I校正功能的人工底物黑体字母表示被放射性标记的核苷酸S：朝如fKn楹彝19蓉g啪藤图Q2，4DNA聚合酶I在不含dTTP(a)和含有d丁TP(b)时的校正功能。答案：3(1)把T、C核苷酸进行不同的标记，可以很容易衡量它们从多聚体上的丢失。高能32p和相当低能的3H的放射衰变可以用液体闪烁计数器来区别(本来可用单一同位素来测量，然后把释放出的核苷酸层析分离，但过程更长)。(2)因为DNA聚合酶是外切核酸酶(也就是说，它从链
45、的末端切去核苷酸)，T核苷酸由于滞后只有在所有C核苷酸被切去后才释放。(3)当反应中加入dTTP时，一旦找到合适的AT核苷酸对，聚合就会开始。聚合不会从错配的AC对开始，因为聚合的速率比外切核酸酶酶切速率快2030倍，所以标记的T残基会很快被包埋，不被外切核酸酶切除。(4)dCTP的出现不会影响结果，因为模板是poly(dA)，C核苷酸不会被挂上。如果它们被错误地挂上，错配的C不能作为聚合的引物。4大肠杆菌的dnaB基因编码一个在复制叉上可将DNA解折叠的解旋酶(DnaB)。已利用如图Q25（用来检测DnaB的底物）所示的人工底物对它的特性进行了研究。实验方法是在多种条件下培养底物，然后把样品进行琼脂糖凝胶电泳。如果短单链DNA与长的DNA已退火结合在一起，那么泳动速率就会快些，但如果它已解折叠且