分子生物学习题答案-07.06.11

分子生物学复习题注意：请参照历年题型复习（有判断、填空、名词解释、看图、问答等）第二章DNA的复制与修复1.名词解释：⑴origin：DNA复制是从DNA分子上特定位置开始，此位置称复制起点，是DNA复制所必需的一段特殊的DNA序列。⑵复制叉：DNA正在复制的分叉部位称为复制叉（replicationfork）⑶复制眼：复制的DNA（尤其是双向复制）在电镜下象只眼睛称复制眼（泡）⑷复制子：基因组中具有一个复制起点和一个复制终点并能在细胞中自主复制的单位。⑸滚筒式复制：一种单向复制的特殊方式，一般是环状单链分子在复制过程中先形成共价闭环的双链分子（复制型），然后其正链在特定位置切开，游离出一个3-OH末端，然后在DNA聚合酶催化下，以环状负链为模板从正链3-OH末端加入脱氧核苷酸使链不断延长，通过滚动而合成出新的正链。⑹D-型：一种单向复制的特殊方式，双链在固定点解开进行复制，但两条链的合成高度不对称，一条链先复制，另一条保持单链而被取代，在电镜下看呈D-环型。待一条链复制到一定程度露出另一条链的复制起点，另一条链才开始复制。⑺θ式复制：环状DNA的一种双向复制方式，双链从起点处解开并双向复制，呈θ型状，直到复制终点。⑻端粒：真核生物线性染色体的两个末端具有的特殊结构，由许多成串短的重复序列组成。⑼SOS修复：DNA受到严重损伤，细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式。修复结果只是能维持基因组完整性，但留下的错误较多，又称为错误倾向修复，使细胞有较高的突变率。2．名词对比⑴引物酶和引发体：引物酶即DnaG，是负责DNA复制起始阶段RNA引物合成的酶；引发体指由DnaB解螺旋酶和DnaG引物合成酶构成了复制体的一个基本功能单位。⑵DNApolⅢ和DNApolⅠ：DNApolⅢ是由多个亚基组成的蛋白质，真正负责从新合成DNA的复制酶；DNApolⅠ是一个多功能酶，兼有聚合酶﹑3′-5′﹑5′-3′核酸外切酶的活性，主要起修复酶作用。(3)DNA复制的先导链和随从链：DNA复制时以3′-5′链为模板连续合成的子链；而以5′-3′链为模板的不连续合成的子链为随后链。3.简述同位素标记、密度梯度离心技术在分子生物学研究中的应用⑴15N-标记研究DNA的半保留复制：把细菌放在含15NH4Cl的培养液中培养若干代，分离出的DNA是含15N的“重”DNA，密度比一般含14N的DNA高。用密度梯度离心法，15N-DNA形成的致密带位于普通14N-DNA所形成的致密带的下方。把含15N－DNA的细菌放回含普通的NH4Cl培养液中培养。细菌在营养条件充足时，20分钟就可以生长成新一代。提取子一代的DNA再作密度梯度离心分析，发现其致密带介于重带与普通带之间，看不到有单独的重带或普通DNA带。实验结果说明：子一代DNA双链中有一股是15N单链，而另一股是14N单链。前者是从亲代接受和保留下来的，后者则是完全新合成的。密度梯度离心实验，完全支持半保留复制的设想。含15N-DNA的细菌在普通培养液中继续培育出子二代，其DNA则是中等密度的DNA与普通DNA各占一半这也进一步证明复制是采取半保留式的。实验还可按子3代、子4代……进行下去，15N－DNA则按1／8、1／16…¨的几何级数逐渐被“稀释”掉。⑵3H-标记研究DNA的半不连续复制，即连接酶突变核酸序列特点研究等：用3H脉冲标记大肠杆菌培养物，优先标记的是新合成的DNA。新合成的大多数是一些含有1000核苷酸的短片段，若再将菌放到不带3H的培养基中保温，发现3H出现在大片断中了。若用DNA连接酶突变的菌株作以上测试，3H一直出现在小片段中，说明DNA的复制是不连续的。4．举例说明染色体外遗传元件的不同复制机制（θ型、D型、滚筒型）有些病毒（如腺病毒、Φ29噬菌体等）及线粒体DNA的复制是单向进行的，滚筒式属单向复制。质粒整合前为θ式或滚筒式复制，整合后为一个复制子，质粒为双向复制θ式。真核细胞内线粒体DNA的复制方式为D-环复制（D-loop复制）形式。D-环复制特点是两条链的不同步复制。详见名词解释。5．通过什么实验证明DNApolIII合成DNA冈崎片段是以RNA为引物。以а-32p-NTP标记+未标记dNTP为底物，引发合成后用稀碱处理，水解DNA和RNA的连接处，使RNA上的32p转移到了DNA上，证明RNA为引物。6．生物体内哪些机制保证了DNA复制的保真性.DNA聚合酶的校对作用；RNA引物起始复制可减少复制错误；修复系统有多种机制和酶。7．简要说明沉默突变、致死突变、渗漏突变、进化突变的原因⑴沉默突变：主要因为密码子的简并性，点突变不引起氨基酸的变化；或者个别氨基酸改变为结构和性质相似的氨基酸，则不影响表形，即基因型（genotype）改变表现型（phenotye）不变。⑵致死突变：关键氨基酸改变，如酶的活性中心突变，或者发生无义突变，使编码的蛋白质功能丧失，影响生物存活。⑶渗漏突变：某个氨基酸改变，但基因产物并无重大改变，如酶的Km和Vmax改变。可使生物适应环境或丧失某些功能，可产生新种。⑷进化突变：发生了有利于物种生存的结果，使生物进化。8．什么叫端粒？端粒的结构特点，说明端粒复制的特点？端粒酶在何种细胞中才有活性？⑴端粒位于真核生物染色体DNA的末端特定的序列结构。⑵端粒是由简单的串联重复序列组成的。端粒DNA序列有取向性,可以与由蛋白质和RNA组成的端粒酶结合配对，以RNA为模板进行类似逆转录合成DNA，向5’→3’延伸端粒至模板RNA末端后，延长的DNA末端与RNA模板解离，端粒酶移动，重新定位于延长后的DNA3’端，开始下一轮延长过程，如此反复可达数百次，以对抗DNA复制过程中5’引物消后无法补齐造成的染色体逐渐缩短，维持染色体的长度。⑶端粒酶在生殖细胞中起作用。9．DNA复制中都包括那些酶系统和蛋白因子，这些酶在复制中的各自作用是什么？是通过那些试验现象发现的？（1）解旋酶：DNA复制时，解旋酶在ATP的作用下可促使DNA母链不断解开形成单链；单链DNA结合蛋白：防止单链DNA形成发卡结构，保持伸展状态，保护单链DNA不被水解；DNA拓扑异构酶I，使DNA磷酸二酯键单链断裂断裂，形成DNAnick，使DNA可以旋转以释放解链时的张力；DNA拓扑异构酶II：使DNA复制完毕后“互锁”的两个子代环状DNA解离；引物酶：引物酶以单链DNA为模板，利用核糖核苷酸合成RNA作为DNA合成的引物；DNA聚合酶I的功能a.5’→3’聚合作用，b.3’→5’外切酶活性（校对作用），c.5’→3’外切酶活性（切除修复作用）；DNA聚合酶III的功能：主要是合成新的DNA链；DNA聚合酶II的功能：主要与修复有关；DNA连接酶，借助ATP水解提供的能量，催化DNA单链nick的5’-端与3’-端生成磷酸二酯键。⑵DNA聚合酶I：可以用dNTP合成DNA链，并且该酶突变使菌易受环境影响而突变；DNA聚合酶III：DNA聚合酶I的合成速度不能满足菌生长的需要，并且DNA聚合酶I突变的菌仍然可以复制DNA；引物酶：通过以а-32p-NTP标记+未标记dNTP为底物，引发合成后用稀碱处理，水解DNA和RNA的连接处，使RNA上的32p转移到了DNA上，证明RNA为引物，从而发现引物酶。第三章DNA重组1．生物体内DNA重组的类型，各自的不同和生物学意义。⑴同源重组：真核生物减数分裂过程中，染色体间的物质交换，即DNA分子的断裂和在重组酶作用下的交换连接，细菌中发生在接合过程中，交配的染色体在两个紧密连接的细胞中转移。特点：a.要求较大的DNA片段进行交换；b.存在重组热点；c.整个基因组频率不稳定，受综合和局部效应影响。意义：a.维持生物多样性；b.引起进化；c.瞬间物理连接，对染色单体正确分离到子代细胞，至关重要；d.用于损伤修复。⑵位点专一性重组：在专一酶作用下，在DNA特定位点上发生断裂和重接，从而产生精确的DNA重排的DNA重组方式。特点：a.要专一识别位点，交换的为短同源片段;b.需专一酶识别，结合；c.参与该过程的酶的表达被细胞调节过程引发。意义：发生在DNA特殊序列对之间，是噬菌体进入宿主细胞后整合到宿主DNA上的重组形式。⑶转座重组：转座子在基因的许多为点间反复插入而实现的重组。特点：移动片段与受体同源性无关；b.真核，原核中均可发生转座重组；c.转座子可沿染色体移动，也可在染色体见跳跃。意义：a.可使原本相距较远的基因结合在一起，形成新的操纵子，产生新蛋白。b.在启动子部位插入可使基因打开或关闭。c.转座发生时，大多数受体基因被纯化，也有基因被激活。d.过多转座对细胞不利，细胞在长期进化中形成了一些不利转座的代谢途径与转座平衡⑷异常重组：不需要同源性片段，也不需要酶或特异性序列的参与与识别，并以DNA复制完成重组过程，又称复制性重组（机制尚不清楚）。意义：常导致基因破坏而引起突变，与人类遗传疾病，癌症和基因组进化有关。2．何谓转座子？转座子有哪些类型，研究转座重组有哪些意义？⑴能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段，它们可以从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另一复制子。⑵分类：简单转座子（插入序列IS），可独立存在的单元，带有介到自身移动的蛋白；复合转座子，除转座酶基因外，还带有其他功能性基因的转座子，通常是两端为两个简单转座子，中间夹带一个基因片段。⑶研究意义：a.了解进化意义；b.为细胞分化发育提供理论依据；c.有助研究基因调控机制。3．说明下列符号意义：IS，Tn5(Tn903,10等)，Mu,D108答：⑴IS：插入序列，即最简单的转座子。⑵Tn5：复合转座子的一种，带有某些功能性基因。⑶Mu和D108：转座噬菌体，属于温和噬菌体，Mu和D108DNA经转座可插入宿主染色体的任何一位置，（随即整合）引起突变。4．转座重组的遗传效应。⑴引起插入突变：以10ˉ３—10ˉ８频率进行的转座会引起插入突变，IS，Tn,Mu噬菌体都可以引起插入突变，插入位点若在一个顺反子的前端功能基因中，可能造成极性突变。⑵造成插入位点靶DNA的少量碱基对重复。⑶插入位点出现新基因，复合转座子带有抗性基因，可产生两方面效应：a.靶基因被插入突变；b.靶位点出现抗药基因。⑷转座后供体序列不变，即复制型转座。⑸引起染色体畸变，在一个染色体上如有同一转座子的两个拷贝提供的相同为点，可由重组导致染色体缺失，倒位，插入。⑹切除效应，转座子从原来位置上消失，准确切除，使原插入发生恢复突变，若不准确，会留下转座子残迹，产生插入突变，但转座子标志消失。5．转座效应意义：参考第一题。6．何谓同源重组？特点及机制？⑴定义，特点参见一题。⑵机制：A：断裂-复合机制：a.：断裂复合：发生在染色体复制完成后，每对联会染色体有4个染色单体，在染色单体水平发生DNA断裂，断裂DNA交叉重组，解除张力。b：拷贝选择：姐妹染色单体复制途中各自交换了模板。B：双链断裂启动重组：在受体DNA上形成双链断裂（核酸内切酶），重组开始产生3‘端单链，受体3’-末端迁移至供体同源区，受体3‘-末端修复延伸合成，供体置换，链迁移至受体链，在受体上的另一3’-末端DNA合成，相互迁移产生双链交换。7．举例说明位点专一性重组。λ噬菌体DNA入侵宿主基因组进入溶原状态，是通过λDNA和细菌DNA特定的附着位点之间的重组实现的。E.coliDNA上的重组位点affB分为B、O和B’三部分，λDNA上的affP分为P、O、P’三部分，O为核心序列，λDNA的整合和切离都发生在各自的O序列，两侧的序列对重组也有重要作用。λDNA的整合过程无DNA降解，也无DNA合成，只是affB和affP两个位点整合后，一种DNA结合蛋白inf在拓扑异构酶活性催化下，使两个DNA分子的各一条单链断裂，经inf作用，形成重组中间体Holliday结构，然后另外两条单链同样过程断裂重接，完成重组。8．比较简单转座子和复合转座子。⑴相同：都是存在染色体可自由复制和位移的基本单位；转座发生时，受体分子中有一段3-126p的靶序列DNA自我复制，转