现代分子生物学(第4版)-课后思考题答案

1第一章绪论1．染色体具有哪些作为遗传物质的特征？答：①分子结构相对稳定；②能够自我复制，使亲子代之间保持连续性；③能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程；④能够产生可遗传的变异。。2.什么是核小体？简述其形成过程。答：由DNA和组蛋白组成的染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。核小体是由H2A,H2B,H3,H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp的DNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体外面核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一阶段。在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩至原尺寸的1/7。200bpDNA完全舒展时长约68nm,却被压缩在10nm的核小体中。核小体只是DNA压缩的第一步。核小体长链200bp→核酸酶初步处理→核小体单体200bp→核酸酶继续处理→核心颗粒146bp3简述真核生物染色体的组成及组装过程答：组成：蛋白质+核酸。组装过程：1，首先组蛋白组成盘装八聚体，DNA缠绕其上，成为核小体颗粒，两个颗粒之间经过DNA连接，形成外径10nm的纤维状串珠，称为核小体串珠纤维；2，核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体，外径30nm的螺线管结构；3，螺线管结构再次螺旋化，形成超螺旋结构；4，超螺线管，形成绊环，即线性的螺线管形成的放射状环。绊环在非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。4.简述DNA的一,二,三级结构的特征答：DNA一级结构：4种核苷酸的的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学结构DNA二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构DNA三级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构6简述DNA双螺旋结构及其在现代分子生物学发展中的意义(1)DNA双螺旋是由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的,多核苷酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯键的走向决定，一条是5---3，另一条是3-----5。（2）DNA双螺旋中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（3）其两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对意义：该模型揭示了DNA作为遗传物质的稳定性特征，最有价值的是确认了碱基配对原则，这是DNA复制、转录和反转录的分子基础，亦是遗传信息传递和表达的分子基础。该模型的提出是20世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化学和分子生物学乃至整个生命科学飞速发展的基石。7．DNA复制通常采取哪些方式？①线性DNA双链的复制将线性复制子转变为环状或多聚分子2在DNA末端形成发夹式结构使分子没有游离末端在某种蛋白质的介入下，在真正的末端启动复制②环状DNA双链的复制Sita型滚环型D—环型8.简述原核生物DNA的复制特点。（1）复制的起始：1，DNA双螺旋的解旋DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，这是一个有多种蛋白质和酶参与的复杂过程。(2)DNA复制的引发：RNA引物的合成前导链：DNA双链解开为单链后，由引发酶（RNA聚合酶，Primase）在5’→3’DNA模板上合成一段RNA引物，再由DNA聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA链。然后以此为起点，进入DNA复制的延伸。后随链：后随链的引发过程由引发体（Primosome）来完成。引发体由6种蛋白组成的引发前体（Preprimosome）和引发酶（Primase）组成。引发体催化生成滞后链的RNA引物短链，再由DNA聚合酶III作用合成后续DNA，直至遇到下一个引物或冈崎片段为止。在滞后链上所合成的RNA引物非常短，一般只有3-5个核苷酸。而且，在同一种生物体细胞中这些引物都具有相似的序列。（3）复制的延伸：冈崎片段与半不连续复制在原核生物中，DNA新生链的合成主要由DNA聚合酶III所催化。当冈崎片段形成后，DNA聚合酶I通过其5'→3'外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物，同时，利用后一个冈崎片段作为引物由5'→3'合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来，形成完整的DNA滞后链。（4）复制的终止：DNA复制的终止依赖与Tus蛋白（Terminusutilizationsubstance，36kD）和DNA链上特殊的重复序列Ter（约22bp）。Tus-ter复合体将阻止DNA解链，等反方向的复制叉到达后停止复制，然后两条链解开。最后，释放子链DNA，依靠拓扑酶将超螺旋结构引入DNA分子。9．真核生物DNA的复制在哪些水平上受到调控答：①细胞生活周期水平调控（限制点调控）即决定细胞停留在G1期还是进入S期；②染色体水平调控即决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在S期起始复制；③复制子水平调控即决定复制的起始与否。10．细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复错配修复、切除修复、重组修复‘、DNA直接修复、SOS系统。11.什么是转座子？可分为哪些种类？答：DNA的转座，或称移位，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子（transposon,Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。转座子分为两大类：插入序列（IS）和复合型转座子。（1）插入序列：插入序列是最简单的转座子，它不含有任何宿主基因。它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。一个细菌细胞常带有少于10个序列。转座子常常被定为到特定的基因中，造成该基因突变。（2）复合型转座子：复合型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，表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。一旦形成复合转座3子，IS序列就不能再单独移动，因为它们的功能被修饰了，只能作为复合体移动。大部分情况下，这些转座子的转座能力是由IS序列决定和调节的。除了末端带有IS序列的复合转座子外，还存在一些没有IS序列的，体积庞大的转座子（5000bp以上）——TnA家族。12请说说插入序列与复合型转座子之间异同。答：转座子是存在于染色体DNA上的可自主复制和位移的基本单位。最简单的转座子不含有任何宿主基因而被称为插入序列（IS），他们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。她常常被定位到特定的基团中，造成基因突变。、复合式转座子是一类带有某些抗药性基因的转座子，其两翼是相同的或高度同源的IS序列，且IS序列是不能单独移动的只能作为复合体移动而且IS序列也决定和调节转座子的转座能力。也是有没有IS序列的转座子Tna家族，其两翼带有38bp的倒置重复序列13.组蛋白上都存在哪些修饰？其作用是什么？(P27)答：甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP核糖基化等。以甲基化（基因激活与沉默）、乙酰化（转录激活，转录延伸，DNA修复拼接复制，染色体组装，基因沉默，信号转导）为主。影响染色体的结构和功能、基因的表达和沉默。第三章生物信息的传递（上）---从DNA到RNA1，什么是编码链？什么是模版链？答：与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链（或有意义链）；另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成DNA链称为模版链（或反义链）。2，简述RNA转录的概念及其基本过程。答：RNA转录：以DNA中的一条单链为模板，游离碱基为原料，在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。基本过程：模版识别—转录开始—转录延伸—转录终止。3，大肠杆菌的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α亚基、一个β亚基、一个β’亚基和一个ω亚基组成的核心酶，加上一个σ亚基后则成为聚合酶全酶。α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；β亚基和β’亚基组成了聚合酶的催化中心，β亚基能与模版DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。4，什么是封闭复合物、开放复合物以及三元复合物？答：模版的识别阶段，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭性复合物；封闭性复合物形成后，此时，DNA链仍然处于双链状态，伴随着DNA构象的重大变化，封闭性复合物转化为开放复合物；开放复合物与最初的两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二脂键后即转变成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元复合物。5，简述σ因子的作用。答：1，σ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，σ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，σ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。6，什么是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。47，什么是上升突变？什么是下降突变？答：上升突变：细菌中常见的启动自突变之一，突变导致Pribnow区共同序列的同一性增加；下降突变：细菌中常见的启动子突变之一，突变导致结构基因的转录水平大大降低，如Pribnow区从TATAAT变成AATAAT。9，大肠杆菌的终止子有哪两大类？请分别介绍一下它们的结构特点。答：大肠杆菌的终止子可以分为不依赖于p因子和依赖于p因子两大类。不依赖于p因子的终止子结构特点：1，位于位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构。2，在终止位点前面有一端由4—8个A组成的序列，所以转录产物的3’端为寡聚U。依赖于p因子的终止子的结构特点：10，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：1，装上5′端帽子；2，装上3′端多聚A尾巴；3，剪接：将mRNA前体上的居间顺序切除，再将被隔开的蛋白质编码区连接起来。剪接过程是由细胞核小分子RNA参与完成的，被切除的居间顺序形成套索形；4，修饰：mRNA分子内的某些部位常存在N6-甲基腺苷，它是由甲基化酶催化产生的，也是在转录后加工时修饰的。12，什么是RNA编辑？其生物学意义是什么？答：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；3，扩充遗传信息，能使基因产物获得心得结构核功能，有利于生物的进化。13，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—--也许曾经存在以RNA为基础的原始生命。第四章生物信息的传递（下）----从mRNA到蛋白质1，遗传密码有哪些特征？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。2，有几种终止密码子？它们的序列和别名分别是什么？答：3种，UAA、UAG和UGA，别名是无意义密码。3，简述摆动学说。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，I-A、I-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。4，tRNA在组成和结构上有哪些特点？答：1.tRNA中含有稀有碱基,除ACGU外还含有双氢尿