朱玉贤-现代分子生物学-第三版-课后习题及答案(整理版)

朱玉贤-现代分子生物学第三版课后习题及答案（整理版）第1页共38页现代分子生物学课后习题及答案（共10章）第一章绪论1．你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？答：分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。2．分子生物学研究内容有哪些方面？答：分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子——蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。3．分子生物学发展前景如何？答：21世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，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，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。4．人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？答：社会意义：人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有重大科学意义、经济效益和社会效益。1）极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化；2）促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业；3）基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。科学意义：1）确定人类基因组中约5万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能；2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构朱玉贤-现代分子生物学第三版课后习题及答案（整理版）第2页共38页的宏观水平上了解基因转录与转录后调节；3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录及表达调控中的影响与作用；4）研究空间结构对基因调节的作用；5）发现与DNA复制、重组等有关的序列；6）研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据；7）确定人类基因组中转座子，逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质；8）研究染色体和个体之间的多态性。第二章核酸结构与功能一、填空题1．病毒ΦX174及M13的遗传物质都是单链DNA。2．AIDS病毒的遗传物质是单链RNA。3．X射线分析证明一个完整的DNA螺旋延伸长度为3.4nm。4．氢键负责维持A-T间（或G-C间）的亲和力型螺旋。5．天然存在的B-DNA分子形式为右手。二、选择题（单选或多选）1．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是：肺炎球菌在老鼠体内的毒性和T2噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是（C）。A．从被感染的生物体内重新分离得到DNA作为疾病的致病剂B．DNA突变导致毒性丧失C．生物体吸收的外源DNA（而并非蛋白质）改变了其遗传潜能D．DNA是不能在生物体间转移的，因此它一定是一种非常保守的分子E．真核心生物、原核生物、病毒的DNA能相互混合并彼此替代2．1953年Watson和Crick提出（A）。A．多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋B．DNA的复制是半保留的，常常形成亲本-子代双螺旋杂合链C．三个连续的核苷酸代表一个遗传密码D．遗传物质通常是DNA而非RNAE．分离到回复突变体证明这一突变并非是一个缺失突变3．DNA双螺旋的解链或变性打断了互补碱基间的氢键，并因此改变了它们的光吸收特性。以下哪些是对DNA的解链温度的正确描述？（CD）A．哺乳动物DNA约为45℃，因此发烧时体温高于42℃是十分危险的B．依赖于A-T含量，因为A-T含量越高则双链分开所需要的能量越少C．是双链DNA中两条单链分开过程中温度变化范围的中间值D．可通过碱基在260nm的特征吸收峰的改变来确定E．就是单链发生断裂（磷酸二酯键断裂）时的温度4．DNA的变性（ACE）。A．包括双螺旋的解链B．可以由低温产生C．是可逆的D．是磷酸二酯键的断裂E．包括氢键的断裂5．在类似RNA这样的单链核酸所表现出的“二级结构”中，发夹结构的形成（AD）A．基于各个片段间的互补，形成反向平行双螺旋B．依赖于A-U含量，因为形成的氢键越少则发生碱基配对所需的能量也越少C．仅仅当两配对区段中所有的碱基均互补时才会发生朱玉贤-现代分子生物学第三版课后习题及答案（整理版）第3页共38页D．同样包括有像G-U这样的不规则碱基配对E．允许存在几个只有提供过量的自由能才能形成碱基对的碱基6．DNA分子中的超螺旋（ACE）。A仅发生于环状DNA中。如果双螺旋在围绕其自身的轴缠绕后（即增加缠绕数）才闭合，则双螺旋在扭转力的作用下，处于静止B．在线性和环状DNA中均有发生。缠绕数的增加可被碱基配对的改变和氢键的增加所抑制C．可在一个闭合的DNA分子中形成一个左手双螺旋。负超螺旋是DNA修饰的前提，为酶接触DNA提供了条件D．是真核生物DNA有比分裂过程中固缩的原因E．是双螺旋中一条链绕另一条链的旋转数和双螺旋轴的回转数的总和7．DNA在10nm纤丝中压缩多少倍？（A）。A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．1000倍8．下列哪一条适用于同源染色单体？（D）A．有共同的着丝粒B．半保留C．有丝分列后期彼此分开D．两者都按照同样的顺序，分布着相同的基因，但可具有不同的等位基因E．以上描述中，有不止一种特性适用同源染色单体9．DNA在30nm纤丝中压缩多少倍？（C）A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．1000倍10．DNA在染色体的常染色质区压缩多少倍？（E）A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．1000倍11．DNA在中期染色体中压缩多少倍？（E）A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．10000倍12．分裂间期的早期，DNA处于（A）状态。A．单体连续的线性双螺旋分子B．遗传一致性复制的双螺旋结构C．保留复制的双螺旋结构D．单链DNAE．以上都不正确13．分裂间期S期，DNA处于（B）状态。A．单体连续的线性双螺旋分子B．半保留复制的双螺旋结构C．保留复制的双螺旋结构D．单链DNAE．以上都不正确三、判断题1．在高盐和低温条件下由DNA单链杂交形成的双螺旋表现出几乎完全的互补性，这一过程可看作是一个复性（退火）反应。（X）2．单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到DNA骨架上。（√）3．DNA分子整体都具有强的负电性，因此没有极性。（X）4．在核酸双螺旋（如DNA）中形成发夹环结构的频率比单链分子低。发夹结构的产生需要回文序列使双链形成对称的发夹，呈十字结构。（√）5．病毒的遗传因子可包括1-300个基因。与生命有机体不同，病毒的遗传因子可能是DNA或RNA，（但不可能同时兼有！）因此DNA不是完全通用的遗传物质。（√）6．一段长度100bp的DNA，具有4100种可能的序列组合形式。（√）7．C0t1/2与基因组大小相关。（√）8．C0t1/2与基因组复杂性相关。（√）9．非组蛋白染色体蛋白负责30nm纤丝高度有序的压缩。（√）朱玉贤-现代分子生物学第三版课后习题及答案（整理版）第4页共38页10．因为组蛋白H4在所有物种中都是一样的，可以预期该蛋白质基因在不同物种中也是一样的。（不同物种组蛋白H4基因的核苷酸序列变化很大，）（X）四、简答题1．碱基对间在生化和信息方面有什么区别？答：从化学角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。从信息方面看，储存在DNA中的信息是指碱基的顺序，而碱基不参与核苷酸之间的共价连接，因此储存在DNA的信息不会影响分子结构，来自突变或重组的信息改变也不会破坏分子。2．在何种情况下有可能预测某一给定的核苷酸链中“G”的百分含量？答：由于在DNA分子中互补碱基的含量相同的，因此只有在双链中G+C的百分比可知时，G%=（G+C）%/2。3．真核基因组的哪些参数影响C0t1/2值？答：C0t1/2值受基因组大小和基因组中重复DNA的类型和总数影响。4．哪些条件可促使DNA复性（退火）？答：降低温度、pH和增加盐浓度。5．为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要？答：形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需。6．大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5×109Da，核苷酸的平均分子质量是330Da，两个邻近核苷酸对之间的距离是0.34nm，双螺旋每一转的高度（即螺距）是3.4nm，请问：（1）该分子有多长？（2）该DNA有多少转？答：（1）碱基=330Da，1碱基对=660Da，碱基对=2.5×109/660=3.8×106kb，染色体DNA的长度=3.8×106/0.34=1.3×106nm=1.3mm。（2）转数=3.8×106×0.34/3.4=3.8×1057．曾经有一段时间认为，DNA无论来源如何，都是4个核苷酸的规则重复排列（如ATCG、ATCG、ATCG、ATCG…），所以DNA缺乏作为遗传物质的特异性。第一个直接推翻该四核苷酸定理的证据是什么？答：在1949-1951年间，EChargaff发现：（1）不同来源的DNA的碱基组成变化极大（2）A和T、C和G的总量几乎是相等的（即Chargaff规则）（3）虽然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各种生物之间变化极大8．为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对？答：（1）C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T碱基对太小，核苷酸间的空间空隙太大无法形成氢键。（2）A和T通常形成两个氢键，而C和G可形成三个氢键。正常情况下，可形成两个氢键的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。9．为什么只有DNA适合作为遗传物质？答：是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性，DNA的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式多样而复杂。第三章基因与基因组结构一、填空题1．在许多人肿瘤细胞内，端粒酶基因的异常活化似乎与细胞的无限分裂能力有关。2．包装可将为核小体的7倍裸露DNA压缩。3．哺乳动物