分子生物学课后答案

第一章绪论1.简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献。答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。2.写出DNA和RNA的英文全称。答：脱氧核糖核酸（DNA,Deoxyribonucleicacid），核糖核酸（RNA,Ribonucleicacid）3.试述“有其父必有其子”的生物学本质。答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。5.请定义DNA重组技术和基因工程技术。答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。6.写出分子生物学的主要研究内容。答：1，DNA重组技术；2，基因表达调控研究；3，生物大分子的结构功能研究----结构分子生物学；4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。第二章染色体与DNA1.染色体具有哪些作为遗传物质的特征？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。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。每个核小体只有一个H1。所以，核小体中组蛋白和DNA的比例是每200bpDNA有H2A,H2B,H3,H4各两个，H1一个。用核酸酶水解核小体后产生只含146bp核心颗粒，包括组蛋白八聚体及与其结合的146bpDNA，该序列绕在核心外面形成1.75圈，每圈约80bp。由许多核小体构成了连续的染色质DNA细丝。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真核生物染色体除了性细胞外全是二倍体，DNA以及大量蛋白质及核膜构成的核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）构成的扁球状8聚体。蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。2.在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径为30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。3.由螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，称为超螺线管，这是染色质包装的三级结构。4.这种超螺线管进一步螺旋折叠，形成长2-10μm的染色单体，即染色质包装的四级结构。4.简述DNA的一,二,三级结构的特征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5.原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？1,结构简练原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质，只有非常小的一部分不转录，这与真核DNA的冗余现象不同。2,存在转录单元原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成功能单元或转录单元，它们可被一起转录为含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA。3,有重叠基因重叠基因，即同一段DNA能携带两种不同蛋白质信息。主要有以下几种情况①一个基因完全在另一个基因里面②部分重叠③两个基因只有一个碱基对是重叠的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DNA的双螺旋结构分为右手螺旋A-DNA、B-DNA和左手螺旋Z-DNA。DNA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。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θ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？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