现代分子生物学思考题答案

第一章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、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、一半来自于母方。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、定义DNA重组技术答：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。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。7、分子生物学的定义答:广义的分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，即从分子水平阐明生命现象和生物学规律狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，当然也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究第二章1、染色体具备哪些作为遗传物质的特性？答：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制、使得亲子代之间保持连续性；3、能够指导蛋白质的合成、从而控制整个生命活动的过程；4、能够产生可遗传的变异。2、核小体结构特点。答：①每个核小体单位包括200bp左右的DNA链、一个组蛋白八聚体及一分子H1。②组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构，由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成。③146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈，组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bpDNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。④相邻核心颗粒之间为一段连接DNA，连接DNA上有组蛋白H1和非组蛋白。5、简述DNA的一、二、三级结构特征。答：1、DNA的一级结构、就是指4种核苷酸的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学成分；2、DNA的二级结构是指两条多核苷酸连反向平行盘绕所形成的双螺旋结构；3、DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。6、原核生物DNA与真核生物有哪些不同的特征？答：(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8、DNA复制通常采取哪些方式。答：一、线性DNA双链的复制：1、将线性复制子转变为环装或者多聚分子；2、在DNA末端形成发卡式结构、使分子没有游离末端；3、在某种蛋白质的介入下（如末端蛋白、terminalprotein）、在真正的末端上启动复制。二、环状DNA的复制：1、θ型；2、滚环形；3、D—环形（D--loop）。9、简述原核生物的DNA复制特点。答：1、与真核生物不同、原核生物的DNA复制只有一个复制起点；2、真核生物的染色体全部完成复制之前、各个起始点上DNA的复制不能在开始、而在快速生长的原核生物中、复制起始点上可以连续开始新的DNA的复制、变现为虽然只有一个复制单元、但可有多个复制叉；13、细胞通过哪些修复系统对DNA损伤进行修复？答：1、错配修复、恢复错配；2、切除修复、切除突变的碱基和核苷酸序列；3、重组修复、复制后的修复、重新启动停滞的复制叉；4、DNA的直接修复、修复嘧啶二聚体和甲基化的DNA；5、SOS系统、DNA的修复、导致突变。14、什么是转座子？可以分为哪些种类？答：转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。转座子可分为两大类：插入序列和复合型转座子。第三章1、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）。4、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。6、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。7、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。8、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。9、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。10、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。11、简述原核生物和真核生物mRNA的区别。答：1)原核生物mRNA常以多顺反子的形式存在。真核生物mRNA一般以单顺反子的形式存在；2)原核生物mRNA的转录与翻译一般是偶联的、真核生物转录的mRNA前体则需经转录后加工、加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成信息体后才开始工作；3)原核生物mRNA半寿期很短、一般为几分钟、最长只有数小时。真核生物mRNA的半寿期较长、如胚胎中的mRNA可达数日；4)原核与真核生物mRNA的结构特点也不同、原核生物的mRNA的5’端无帽子结构、3’端没有或只有较短的polyA结构。13、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：14、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15、简述Ⅰ、Ⅱ类内含子的剪接特点。答：Ⅰ类内含子的剪接主要是转酯反应、即剪接反应实际上是发生了两次磷酸二脂键的转移。I类内含子的切除体系中、在第一个转酯反应由一个游离的鸟苷或者鸟苷酸介导、鸟苷或鸟苷酸的3’—OH作为亲核基团攻击内含子5’端的磷酸二脂键、从上游切开RNA链。在第二个转酯反应中、上游外显子的自由3’—OH作为亲核基团攻击内含子3’位核苷酸上的磷酸二脂键、使内含子被完全切开、上下游两个外显子通过新的磷酸二脂键相连。Ⅱ类内含子主要存在于真核生物的线粒体和叶绿体rRNA基因中、在Ⅱ类内含子切除体系中、转酯反应无需游离鸟苷或鸟苷酸、而是由内含子本身的靠近3’端的腺苷酸2’—OH作为亲核基团攻击内含子5’端的磷酸二脂键、从上游切开RNA链后形成套索结构。再由上游外显子的自由3’—OH作为亲核基团攻击内含子3’位核苷酸上的磷酸二脂键、使得内含子被完全切开、上下游两个内含子通过新的磷酸二脂键相连。17、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DNA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。18、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2、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。3、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。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外还含有双氢尿嘧啶、假尿嘧啶等；2.tRNA分子形成茎环节构；3.tRNA分子末端有氨基酸接纳茎；4.t