分子生物学作业打印版.docx

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分子生物学作业打印版

第一章绪论

1、分子生物学的定义

广义上：

是指对蛋白质及核酸等生物大分子空间结构和功能研究从分子水平阐明生命现象和生物学规律。

狭义上：

偏重于核酸的分子生物学，主要研究DNA的复制、转录、表达和调控等过程。

也涉

及在该过程中相关的蛋白质和酶的结构和功能研究。

2、简述分子生物学的主要研究内容

1、DNA重组技术（基因工程）：

可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽；可用于定向改造某些生物的基因组结构；可被用来进行基础研究

2、基因的表达调控（信号转导研究，转录因子研究，RNA剪接）

3、生物大分子的结构和功能研究（结构分子生物学）：

一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两个前提：

拥有特定的空间结构（三维结构）；发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。

4、基因组、功能基因组（蛋白组计划）与生物信息学研究

3、谈谈你对分子生物学未来发展的看法？

121世纪是生命科学世纪，生物经济时代，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；

2分子生物学的发展揭示了生命本质的高度有序性和一致性，是人类认识论上的重大飞跃。

生命活动的一致性，决定了二十一世纪的生物学将是真正的系统生物学，是生物学范围内

所有学科在分子水平上的统一；

3分子生物学是目前自然学科中进展最迅速、最具活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。

第二章染色体与DNA

1、DNA双螺旋模型是哪年、由谁提出的？

简述其基本内容

答：

DNA双螺旋模型是Watson和Crick于1953年提出为合理解释遗传物质的各种功能，

解释生物的遗传和变异，解释自然界生命现象的千变万化。

其基本内容：

①主链是由两条

反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手螺旋结构；②DNA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；③两条链上的碱基以氢键相连，G与C配对，A

与T配对。

嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧。

2、DNA的双螺旋结构有哪几种不同形式，各有何特点？

1B-DNA构象：

相对湿度为92%寸，DNA钠盐纤维为B-DNA构象。

在天然情况下，绝大多数DNA以B构象存在。

2A-DNA构象：

当相对湿度改变（75%以下）或由钠盐变为钾盐、铯盐，DNA的结构可成为A构象。

它是B-DNA螺旋拧得更紧的状态。

DNA-RNA杂交分子、RNA-RNA双链分子均采取A构象。

3Z-DNA构象：

在一定的条件下（如高盐浓度），DNA可能出现Z构象。

Z-DNA是左手双螺旋，磷酸核糖骨架呈Z字性走向。

不存在大沟，小沟窄而深，并具有更多的负电荷密度。

Z-DNA的存在与基因的表达调控有关。

3、简述DNA的C-值以及C-值矛盾（CValueparadox）?

C值：

一种生物单倍体基因组DNA的总量称C值；C值矛盾：

指C值往往与种系进化的复杂程

度不一致，有时某些低等生物却有较大的C值。

（C值反常现象或C值谬论）4、简述真核生物染色体上组蛋白的种类，组蛋白修饰的种类及其生物学意义

组蛋白的种类：

H1、H2A、H2B、H3、H4；组蛋白的修饰种类：

甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化；组蛋白的生物学意义：

一是改变染色体的结构，直接影响转录活性；二是

核小体表面发生改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。

5、比较原核、真核基因组的特点原核生物基因组特点：

1原核生物的基因组很小大多只有一条染色体，且DNA含量少如大肠杆菌DNA的相对分子

6

质量仅为4.6X10bp,

2原核生物基因主要是单拷贝基因，只有很少数基因〔如rRNA基因〕以多拷贝形式存在；

整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；几乎每个基因序列都与它所编

码的蛋白质序列呈线性对应状态。

3结构简炼，原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的，只有很小一部分控制基因表达的序列不转录。

4

RNA和蛋白质因，往往丛集在基因组的mRNA勺分子，称为多顺反子mRNA同一段DNA能携带两种不同蛋白质的

、内含子（intron）、外显子（exon）

存在转录单元，原核生物DNA序列中功能相关的一个或几个特定部位，形成转录单元并转录产生含多个

5有重叠基因，一些细菌和动物病毒存在重叠基因，信息。

真核生物基因组结构特点：

1真核基因组结构庞大，一般远大于原核的

2含有大量重复序列

3非编码序列多，多于编码序列

4转录产物为单顺反子

5基因不连续性，断裂基因（interruptedgene

6存在大量的顺式作用元件。

启动子、增强子等

7存在大量的DNA多态性（DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异

8端粒结构（端粒是真核染色体末端的蛋白质-DNA结构,其功能是完成染色体末端的复制可防止染色体融合、重组和降解。

端粒的结构和功能都是十分保守的。

）

6、请设计一个实验来证明DNAM制是以半保留方式进行的

1515

1将大肠杆菌在以N作为氮源的培养基中长期培养，得到N-DNA，由于该DNA分子的密度

比普通dna（4n-dna的密度大，经氯化铯密度梯度离心时，其条带在底层。

2取出经15n培养基培养的大肠杆菌放入以14n为氮源的培养基中培养，经过一代以后，氯化铯密度梯度离心，条带出现在较中层。

3经过二代以后，形成两条带，一条带在较中层，一条带在较上层。

4经过若干代培养，仍然形成两条带，较中层的带没什么变化，而较上层的带则会越来越宽。

7、名词解释：

冈崎片段

答：

指在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成53的多个

短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段

8、原核DNA合成酶中（DNA聚合酶川）的主要功能是合成前导链和冈崎片段

9、简要说明细胞中DNA的错配修复系统

答：

①DNA复制后，通过复制起始位点，Dam甲基化酶将位于母链的5'-GATC序列中腺苷

酸的N5位甲基化；

2在两条母链上碱基配对出现错误的时候，错配系统会根据“保存母链，修正子链”的原则找出错误碱基所在的DNA链。

3当错配碱基位于切口3/下游端时，在Mutl-Muts、解链酶n、DNA外切酶W或RecJ核酸酶的作用下，从错配碱基3/下游端开始切除单链DNA直到原接口，并在Pol川和SSB的作用下合成新的子链片段。

4若错配碱基位于切口的5/上游端，则在DNA外切酶I或X的作用下，从错配碱基5/上游端开始切除单链DNA直到原切口，再合成新的子链片段。

10、简要说明细胞中DNA的碱基切除修复系统

答：

1、糖苷水解酶识别改变了的碱基，把碱基从N-3-糖苷键处切下来，在DNA链上形成

去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点

2、一旦产生AP位点，由AP核酸内切酶将受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点核苷酸在内的小片段DNA

3、利用DNA聚合酶I切除损伤部位，补上核苷酸合成新片段。

11、简要说明细胞中DNA的核苷酸切除修复系统

1）通过特异的核酸内切酶识别损伤部位2）由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸

3）DNA聚合酶以母链为模板复制合成新子链4）DNA连接酶将切口补平

12、简要说明细胞中SOS修复系统

答：

由RecA蛋白和LexA阻遏物的相互作用引起的。

LexA阻遏物：

是SOS修复系统所有基因的阻遏物

RecA蛋白：

是SOS反应的最初的发动因子。

在单链DNA和ATP存在时，RecA蛋白被激活，表现出水解酶活性，分解LexA阻遏物，当

RecA水解LexA阻遏物后，导致SOS体系（包括recA基因）高效表达，DNA得到修复。

13、名词解释：

转座子，转座，复合转座子

答：

转座子：

基因组上不必借助于同源序列就可移动的DNA片段称为转座子（transposons）

或转座元件。

转座子的转移过程称为转座。

转座子的结构特征：

转座子具有反向末端重复序列以及具有编码转座酶的基因。

复合转座子：

是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个

相同或高度同源的IS序列。

14、请列举3项实验证据来说明为什么染色质中DNA与蛋白质分子是相互作用的。

答：

Tm值高；DNA酶消化慢；DNA聚合酶和RNA聚合酶催化复制和转录活性低于自由DNA

15、DNA双螺旋结构模型是由谁提出的？

简述其发现的主要实验依据及其在分子生物学发展中的重要意义。

答：

1953年Waston和Crick提出DNA双螺旋结构模型。

DNA的双螺旋结构分为右手螺旋A-DNAB-DNA左手螺旋Z-DNADNA的二级结构是指两条都核

苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构

右手螺旋----是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的。

多核苷酸的方向是由

核苷酸间的磷酸二酯键的

走向决定的一条由5'到3'另一条由3'到5'。

两链上的碱基以氢键相连，嘌呤和嘧啶碱基对层叠与双螺旋内侧，顺着螺旋轴心从上向下看，可见碱基平面与纵轴平面垂直且螺旋的轴心方向穿过氢键的中点。

核苷酸的磷酸集团与脱氧核糖在外侧，通过磷酸二酯键相连接

而构成DNA分子的骨架。

DNA转录时其链板间与有它转录所得的RNA链间形成A-DNA这对基

因表达有重要意义

左手螺旋----是右手螺旋的一个补充。

Z-DNA调控基因转录模型中，在邻近调控系统中，与

调节区相邻的转录区被Z-DNA抑制，只有Z-DNA转变为B-DNA后，转录才得以活化，而在远距离调控系统中，Z-DNA可以通过改变负超螺旋水平，决定聚合酶能否与模板链相结合而调节转录起始活性

16、什么是DNA的Tm值？

它受哪些因素的影响？

融解温度（Tm）:

变性过程紫外线吸收值增加的中点的温度，生理条件下一般为85—

95C受GC含量、PH值、离子浓度、尿素、甲酰胺等的影响

17、DNA复制时为什么前导链是连续复制，而后随链是以不连续的方式复制？

并请以大肠杆菌为例简述后随链复制的各个步骤。

答：

复制叉，弓I发酶，冈崎片段，然后以与复制叉移动相反的方向按照3/方向合成

一系列的冈崎片段，引物去除，连接酶连接。

18、什么是转座子？

可分为哪些种类？

答：

转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和位移基本单位。

种类有：

（1）插入序列（IS）是最简单的转座子，不含任何宿主基因、是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。

末端具有反向重复序列。

（2）复合型转座子是一类带有某些抗药性基因的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。

（3）除以上两种外，还存在一些没有IS的、体积庞大的转座子——TnA家族。

其带有三个基因，其中一个编码B-内酰胺酶，另外两个则是转座作用所必需的。

第三章生物信息的传递（上）

1名词解释Transcription,转录的不对称性，编码链、核酶、RNA的剪接、RNA勺编辑

1Transcription:

转录，指DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程称为转录。

转

录产物有mRNA,tRNA和rRNA。

2转录的不对称性：

在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。

3编码链：

与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链（codingstrand）或称有意义链（sensestrand）;将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链（templatestrand）或称反意义链（antisensestrand）。

核酶（ribozyme）:

是指一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯

键的断裂，特异性的剪切底物RNA分子，从而阻断基因的表达。

RNA的剪接（editing）:

hnRNA在加工成为mRNA勺过程中，切掉内含子，拼接外显子的RNA加工过程。

RNA编辑（editing）：

是指某些RNA特别是mRNA前体经过插入、删除或取代一些核苷酸残基等操作，导致DNA所编码的遗传信息的改变，使得经过RNA编辑的mRNA序列发生

了不同于模版的DAN的变化。

2、选择填空题

（1）下列有关TATA盒（Hognessbox）的叙述，正确的是（它和RNA聚合酶结合）。

（2）转录需要的原料是（NTP。

（3）原核生物RNA聚合酶核心酶由（2a、B、B'、3亚基）组成，全酶由（2a、B、B'、3、（T亚基）组成。

（4）DNA模板链为5'-ATTCAG-3',其转录产物是：

（5'-CUGAAU-3）。

（5）真核生物mRNA勺加工过程中，5?

端加上（帽子结构），在3躺加上（多腺苷化尾巴）,后者由（ploy（A）聚合酶）催化。

如果转录的基因是不连续的，那么，（内含子）要被切除，并通过（剪接）过程将（外显子）连在一起。

（6）-10位的（TATA）区和-35位的（TTGACA）区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与b因子相互识别而具有很高的亲和力。

（7）下面那一项不属于原核生物mRNA帽子结构是（5'端有帽子结构）

其他选项：

半衰期短、存在多顺反子的形式、3'端没有或只有较短的多聚（A）结构

（8）真核细胞中的mRNA帽子结构是（7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸）。

3、什么是编码链？

什么是模板链？

答：

与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链（或称有意义链），另一条根据碱基互补原则指导mRN冶成DNA链的称为模板链。

4、简述RNA的种类及其生物学作用。

答：

mRNA编码特定的序列，是蛋白质合成的模板；

tRNA:

能特异性解读mRNA中的遗传信息、将其转化成为相应氨基酸后加入多肽链中，是模板

与氨基酸的集合体；

rRNA:

是核糖体的基本单位，直接参与核糖体中蛋白质的合成；

snRNA核内的小分子RNA是mRNA前体信号的识别因子，参与mRNA勺剪接，使hnRNA变

成成熟的mRNA

核酶（ribozyme）:

是指一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性的剪切底物RNA分子，从而阻断基因的表达。

5、RNA的结构有哪些特点？

答：

RNA含有核糖和尿嘧啶，通常是单链线性分子。

RNA链自身折叠形成局部双螺旋

RNA可折叠形成复杂的三级结构6、简述RNA转录的概念及其基本过程。

转录（transcription）:

DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程称为转录。

转录产

物有mRNA,tRNA和rRNA。

过程：

①模板识别：

全酶上的因子辨认DNA模板上的起始位点，使全酶结合在起始位点上形成全酶-DNA复合物，从而开始“起始反应”；

2转录起始：

RNA聚合酶结合在启动子上后，开始DNA双链解旋并解链，以底物为原料合成

出第一个磷酸二酯键；

链不断延伸的过程；

6转录终止：

当RNA聚合酶延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再

形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂和物分离，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链

都从模板上释放出来，转录终止。

7、请比较复制与转录的异同点。

答：

相同点：

都以DNA为模板，遵循碱基互补配对原则，都在细胞核内进行•不同点：

1转录以DNA单链为模版而复制以双链为模板

2转录用的无引物而复制以一段特异的RNA为引物

3转录和复制体系中所用的酶体系不同

4转录和复制的配对的碱基不完全一样，转录中A对U,而复制中A对T,而且转录体系中有次

黄嘌呤碱基的引入

8、大肠杆菌RNA聚合酶有哪些组成成分？

各个亚基的作用如何？

答：

大肠杆菌的RNA聚合酶由2个a亚基、一个B亚基、一个亚基和一个3亚基组成的

核心酶，加上一个b亚基后则成为聚合酶全酶。

a亚基肯能与核心酶的组装及启动子的识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互

作用；B亚基和亚基组成了聚合酶的催化中心，B亚基能与模版DNA新生RNA链及核

苷酸底物相结合。

b因子可以极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力，加入b

因子以后，RNA聚合酶全酶识别启动子序列的特异性总共提高了107倍。

9、什么是闭合复合物、开放复合物以及三元复合物？

答：

（1）启动子选择阶段包括RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结

合形成封闭复合物（closedcomplex）。

此时DNA链仍处于双链状态

（2）而伴随着DNA勾象上得重大变化，封闭复合物就转变为开放复合物即聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段解开。

（3）开放复合物与最初的两个NTA相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后转变成包括RNA聚合酶，DNA和新生RNA的三元复合物。

10、简述b因子的作用。

答：

1、b因子的作用是负责模版链的选择和转录的起始，它是酶的别构效应物，使酶专一

性识别模版上的启动子；

2、b因子可以极大的提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力；

3,b因子还能使RNA聚合酶与模版DNA上非特异性位点结合常数降低。

11、什么是Pribnowbox?

它的保守序列是什么？

答：

pribnowbox是原核生物中中央大约位于转录起始位点上游10bp处的TATA区，所以又称作-10区。

它的保守序列是TATAAT

12、简述原核生物和真核生物mRNA的区别？

一、原核生物mRNA勺特征：

1、半衰期短；

2、多以多顺反子的形式存在。

单顺反子mRNA只编码一个蛋白质的mRNA多顺反子

mRNA编码多个蛋白质的mRNA

3、5'端无“帽子”结构，3'端没有或只有较短的poly（A）结构。

二、真核生物mRNA勺特征：

基因的分子生物学定义：

产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部

核甘酸序列1、5'端存在"帽子”结构；2、多数mRNA3端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）；3、以单顺反子的形式存在。

13、真核生物的原始转录产物必须经过哪些加工才能成为成熟的mRNA以用作蛋白质合成的模版？

答：

加工包括：

（1）5'端连接“帽子”结构；

（2）3'端添加polyA“尾巴”；

（3）hnRNA被剪接，把内含子（DNA上非编码序列）转录序列剪掉，把外显子（DNA上的编

码序列）转录序列拼接上（真核生物一般为不连续基因）。

（4）分子内部的核苷酸甲基化修饰。

14、什么是RNA编辑？

其生物学意义是什么？

RNA编辑是指某些RNA特别是mRNA前体经过插入、删除或取代一些核苷酸残疾等操作，导

致DNA所编码的遗传信息的改变，使得经过RNA编辑的mRNA序列发生了不同于模版的DAN

的变化。

生物学意义：

1,校正作用，有些基因在突变的途中丢失的遗传信息可能通过RNA的编辑得

以恢复；

2,调控翻译，通过编辑可以构建或去除其实密码子和终止密码子，是基因表达调控的一种方式；扩充遗传信息

3,能使基因产物获得心得结构核功能，有利于生物的进化。

15、核酶具有哪些结构特点？

其生物学意义是什么？

答：

核酶的结构特点：

核酶的锤头结构特点是：

三个茎区形成局部的双链结构；其中含13

个保守的核苷酸，N代表任何核苷酸；

生物学意义：

1，核酶是继反转录现象之后对中心法则的有一个重要的修正，说明RNA既

是遗传物质又是酶；

2,核酶的发现为生命起源的研究提供了新思路一--也许曾（经存在以RNA为基础的原始

生命•

第二章生物信息的传递（下）

1、遗传密码有哪些特征？

简述密码的简并性于生物体的生物学意义？

答：

1、密码的连续性，密码之间无间断也没有重叠；

2、密码的简并性，许多氨基酸都有多个密码子；

3、密码的通用性和特殊性，遗传密码无论在体内还是在体外，无论是对病毒、细菌、动物还是植物而言都是通用的，但是也有少数例外；

4、密码子和反密码子的相互作用。

即摆动学说，密码子在与反密码子配对的时候，前

两对严格遵守碱基配对原则，第三个碱基有一定的自由度，可以“摆动”，使某些tRNA

可以识别一个以上的密码子。

2、有几种终止密码子？

它们的序列和别名分别是什么？

答：

1966年，Crick根据立体化学原理提出摆动学说，解释了反密码子中某些稀有成分的配

对。

摆动学说认为，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。

认为

除A-U、G-C配对外，还有非标准配对，l-A、l-C、I-U，并强调密码子的5'端第1、2个碱基严格遵循标准配对，而第3个碱基可以非标准配对，具有一定程度的摆动灵活性。

3、简述摆动学说。

答：

根据摆动学说，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别一个以上的密码子。

一个

tRNA究竟能识别多少个密码子是由反密码子的第一位碱基的性质决定的，反密码子的第一位A或C时智能识别1种密码子，为G或U时可以识别2种密码子，为I时可识别3种密码子。

如果有几个密码子同时编辑一个氨基酸，凡是第一、二位碱基不同的密码子都对应于各

自独立的tRNA。

4、什么是SD序列？

其功能是什么？

答：

SD序列是指信使核糖核酸（mRNA翻译起点上游与原核16S核糖体RNA或真核18SrRNA3'端富含嘧啶的7核苷酸序列互补的富含嘌呤的3〜7个核苷酸序列（AGGAGG）是核糖体小

亚基与mRNA吉合并形成正确的前起始复合体的一段序列。

功能：

SD序列对mRNA勺翻译起重要作用。

5、核糖体有哪些活性中心？

答：

核糖体包括多个活性中心，即mRNA吉合部位、结合或接受AA-tRNA部位，结合或接受

肽酰-tRNA部位，肽基转移部位及形成肽键的部位，此外还有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。

6、真核生物与原核生物在翻译的起始过程中有哪些区别？

答：

起始tRNA不同（原核生物使用甲酰甲硫氨酰tRNA）;

翻译起始复合物组装方式不同：

原核：

30s小亚基一mRNA---起始tRNA----50s大亚基

真核：

40s小亚基---起始tRNA---mRNA---60s大亚基

起始因子不同：

IF123;较多起始因子：

eLFIA,3,2,5b,4F,4B

起始密码子的识别：

真核需要结合帽子和多聚A结构，通过小亚基对起始密码子进行扫描。

7、哪些种类抗生素只能特异性地作用于原核生物核糖体？

哪些只作用于真核生物核糖

体？

哪些既能抑制原核生物核糖体，也能抑制真核生物核糖体？

答：

青霉素、四环素、红霉素、青霉素、卡那霉素只能特异性地作用于原核生物核糖体；

白喉毒素、放线菌酮只作用于真核生物核糖体

潮霉素、嘌呤霉素、链霉素、蓖麻毒素既能抑制原核生物核糖体，也能抑制真核生物核

糖体

8、什么是分子伴侣？

有哪些重要功能？

答：

序列上没有相关性但有共同功能的保守型蛋白质，在细胞内能帮助其他多肽进行正确的

折叠、组装、运转和降解。

（热休克蛋白和伴侣素）防止或消除肽链的错误折叠。

9、什么是信号肽？

它在序列组成上有什么特点？

有什么功能？

答：

信号肽：

常指新合成