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第2章染色体与DNA

名词解释

原癌基因：细胞内与细胞增殖相关的正常基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。

复制：以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。

转座子 (transposon 或 transposable element)：位于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。包括插入序列和复合转座子。

半保留复制：以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式合成子代DNA，这样新形成的子代DNA 中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。

染色体：染色体是遗传信息的载体，由DNA、RNA和蛋白质构成，其形态和数目具有种系的特性。在细胞间期核中，以染色质形式存在。在细胞分裂时，染色质丝经过螺旋化、折叠、包装成为染色体，为显微镜下可见的具不同形状的小体。

核小体：是构成真核生物染色体的基本单位，是DNA和蛋白质构成的紧密结构形式，包括200bp左右的DNA和9个组蛋白分子构成的致密结构。

填空题

1.真核细胞核小体的组成是DNA和蛋白

2.天然染色体末端不能与其他染色体断裂片段发生连接，这是因为天然染色体末端存在端粒结构。

3.在聚合酶链反应中，除了需要模板DNA外，还需加入引物、DNA聚合酶、dNTP和镁离子。

4.引起DNA损伤的因素有自发因素、物理因素、化学因素。

5.DNA复制时与DNA解链有关的酶和蛋白质有拓扑异构酶Ⅱ、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白。

6.参与DNA切除修复的酶有DNA聚合酶Ⅰ、DNA连接酶、特异的核酸内切酶。

7.在真核生物中DNA复制的主要酶是DNA聚合酶δ。在原核生物中是DNA聚合酶Ⅲ。

8.端粒酶是端粒酶是含一段RNA的逆转录酶。

9.DNA的修复方式有错配修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、DNA的直接修复。

选择题

1.真核生物复制起点的特征包括（B）

A. 富含G-C区

B. 富含A-T区

C. Z-DNA

D. 无明显特征

2.插入序列（IS）编码（A）

A.转座酶

B.逆转录酶

C. DNA合成酶

D.核糖核酸酶

3.紫外线照射对DNA分子的损伤主要是(D)

A.碱基替换

B.磷酸脂键断裂C。碱基丢失 D.形成共价连接的嘧啶二聚体

4.自然界中以DNA为遗传物质的大多数生物DNA的复制方式（C）

A.环式

B.D环式

C.半保留

D.全保留

5.原核生物基因组中没有（A）

A.内含子

B.外显子

C.转录因子

D.插入序列

6.关于组蛋白下列说法正确的是(D)

A.为中性蛋白

B.为酸性蛋白

C.进化上不具保守性

D.染色体结合蛋白

7.DNA聚合酶Ⅰ（C）

A.是复制酶，但不是修复酶

B.没有模板依赖性

C.有5′→3′外切酶活性

D. 5′→3′聚合酶活性极强

简述DNA复制的过程

DNA的复制过程可被分为3个阶段，即复制的起始、延伸和终止。每个DNA复制的独立单元主要包括复制起始位点和终止位点。

DNA复制的起始包括预引发和引发两个阶段。在预引发阶段，DNA解旋解链，形成复制叉，引发体组装；在引发阶段，在引发酶的催化下以DNA链为模板合成一段短的RNA引物。复制时DNA链的延伸由DNA聚合酶催化，以亲代DNA链为模板，引发体移动，从5′→3′方向聚合子代DNA链。当子链延伸到达终止位点是，DNA复制就终止了，切除RNA引物，填补缺口，在DNA连接酶的催化下将相邻的冈崎片段连接起来形成完整的DNA长链。

试述真原核生物的DNA复制的特点的不同之处

①真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制，多复制子。原核生物的染色体只有一个复制起点，单复制子也呈双向复制。

②真核生物冈崎片段长约200bp比原核生物略短。真核生物DNA复制速度比原核慢，速度为1000～3000bp/min(仅为原核生物的1/20～1/50）。

③真核生物复制的终止在端粒处，原核生物的复制叉相遇时即终止。

④真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新开始复制；而在快速生长的原核生物染色体DNA复制中，起点可以连续发动复制。真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。

⑤真核生物有多种DNA聚合酶，DNA聚合酶δ是真正的复制酶，在PCNA存在下有持续的合成能力。PCNA称为增殖细胞核抗原，相当于大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的β-夹子，RFC蛋白相当于夹子装配器。

原核生物的DNA聚合酶有三种DNA聚合酶ⅢDNA的真正复制酶：多亚基酶，含十种亚基，该酶DNA合成的持续能力强。

⑥真核生物线性染色体两端有端粒结构，它是由许多成串的重短复序列组成，端粒功能是稳定染色体末段结构，防止染色体间的末端连接，并可补偿滞后链5’-末段在消除RNA 引物后造成的空缺，使染色体保持一定长度。端粒酶是含一段RNA的逆转录酶。

⑦RPA：真核生物的单链结合蛋白；RNaseH1和MF-1切除RNA引物，DNA聚合酶ε填补缺口。

简述半保留复制的生物学意义

DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）

复制起始：

（1）、拓扑异构酶解开超螺旋。

（2）、Dna A蛋白识别并在ATP存在下结合于四个9bp的重复序列。

（3）、在类组蛋白（HU、ATP参与下, Dan A蛋白变性13个bp的重复序列,形成开链复合物。（4）、Dna B借助于水解ATP产生的能量在Dna C的帮助下沿5’→3’方向移动，解开DNA 双链，形成前引发复合物。

（5）、单链结合蛋白结合于单链。

（6）、引物合成酶（Dna G蛋白）开始合成RNA引物。

链的延长（冈崎片段的合成）：

在DNA聚合酶Ш的催化下，以四种5’-脱氧核苷三磷酸为底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。DNA链的延伸同时进行前导链和滞后链的合成。两条链方向相反。

6、PCR的基本原理？

PCR是在试管中进行的DNA复制反应，基本原理是依据细胞内DNA半保留复制的机理，以及体外DNA分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系统的温度，

以促使双链DNA变成单链，单链DNA与人工合成的引物退火，然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA的合成，即高温变性、低温退火、中温延伸３个步骤构成PCR反应的一个循环，此循环的反复进行，就可使目的DNA得以迅速扩增。DNA模板变性：模板双链DNA?单链DNA，94℃。退火：引物＋单链DNA?杂交链，引物的Tm值。引物的延伸：温度至70 ℃左右，Taq DNA聚合酶以４种dNTP 为原料，以目的DNA为模板，催化以引物３’末端为起点的5’→3’DNA链延伸反应，形成新生DNA 链。新合成的引物延伸链经过变性后又可作为下一轮循环反应的模板PCR，就是如此反复循环，使目的DNA得到高效快速扩增。

第三章

启动子：是一段位于结构基因5，端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段特定的DNA序列。

增强子：能强化转录起始的序列称为增强子。

转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则合成RNA，即将DNA所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。

RNA的编辑：是某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，它导致了DNA所编码的遗传信息的改变。

外显子(Exon) ：真核细胞基因DNA中的编码序列，这些序列被转录成RNA并进而翻译为蛋白质。

内含子(Intron)：真核细胞基因DNA中的间插序列，这些序列被转录成RNA，但随即被剪除而不翻译。

复制子：生物体的复制单位称为复制子（replicon) ，是在同一个复制起点控制下的一段DNA 序列。

转录单元：是一段启动子开始至终止子结束的DNA序列。

转录起点：是与新生RNA链的第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基，通常为一个嘌呤。转录开始时模板上的第一个碱基，在原核中常为A或G，而且位置固定。

填空

1转录的基本过程包括：模板识别，转录起始，转录的延伸，转录的终止。

2基因表达包括：转录和翻译两个阶段。

3RNA的编辑方式：碱基突变，尿甘酸的缺失和添加。

4在原核生物中，-35区与-10区之间的距离大约是16~19bp

5帽子结构的功能：〔1〕在翻译中起识别作用〔2〕使mRNA免遭核苷酸的破坏

6原核生物只有一种RNA聚合酶而真核生物有三种，每一种都有其特定的功能。聚合酶Ⅰ合成rRNA,聚合酶Ⅱ合成mRNA，聚合酶Ⅲ合成tRNA和5s rRNA。三种聚合酶都是具有多亚基的大的蛋白复合体。

7 转录因子通常具有两个独立的结构域：一个结合DNA，一个激活转录。

8 在真核细胞mRNA的修饰中，“帽子”结构由甲基组成，“尾”由多聚腺嘌呤组成。

9原核生物的绝大部分起启动子都存在共同的序列，即位于-10bp处的区和-35bp处的区，他们都是RNA聚合酶与启动子结合的位点，能与σ因子相互识别而具高度亲和性。真核生物中，在转录起始位点上游-25—-35bp处有区和位于-70--80bp处的区。

选择题

1δ因子的结合依靠（A）

A对启动子共有序列的长度和间隔的识别

B与核心酶的相互作用

C翻译起始密码子的距离

D转录单位的长度

2下列哪一项是对三元转录复合物的正确描述（C）

Aδ因子、核心酶和双链DNA在启动子形成的复合物

B全酶、TFI和解链DNA双链形成的复合物

C全酶、模板DNA和新生RNA形成的复合物

D三个全酶在转录起始位点形成的复合物

3δ因子和DNA之间相互的最佳描述是(C)

A游离和与DNA结合的δ因子的数量是一样的，而且δ因子合成的越多，转录起始的机会越大

Bδ因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到在启动子碰到核心酶，他与DNA的结合不需要依靠核心酶

Cδ因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到碰到启动子，再有核心酶存在时与之结合Dδ因子加入三元复合物而启动RNA合成

4 δ因子专一性表现在（B）

Aδ因子修饰酶催化δ因子变构，使其成为可识别应激启动子的δ因子

B不同基因编码识别不同启动子的δ因子

C不同细菌产生可互换的δ因子

Dδ因子参与起始依靠特定的核心酶

5在大肠杆菌的热激反应中，某些蛋白质表达的开启和关闭的机制是（C）

A温度升高使特定阻抑蛋白失活

B编码热敏感蛋白的基因的启动子区域在较高温度下发生变形

C在高温时合成新的δ因子，调节热激基因的表达

D高温时，已存在的聚合酶δ因子与启动子的结合能力强

6 真核生物中rRNA包括（D）

A 28s,23s,5s rRNA

B 23s,16s,5s rRNA

C 23s,16s,5.8s rRNA

D 28s,23s,5.8s,5s rRNA

7 内含子的剪切位点具有的特征（A）

A 5，—GU，3，—AG

B 5，—AG，3，—GU

C 5，—GA，3，—UG

D 5，—UG，3，—GA

8 部分原核基因的转录终止子在终止位点前均有（A）

A 回文序列

B 多聚T序列

C TATA序列

D 多聚A序列

9 mRNA5，端帽子结构为（C）

A pppmG

B GpppG

C m7GpppG

D GpppmG

简答题

1增强子的特点

〔1〕有远距离效应〔2〕无方向性〔3〕顺势调节〔4〕无物种和基因的特异性

〔5〕具有组织的特异性〔6〕有相位性，其作用与DNA的构象有关〔7〕有的增强子可以对外部信号产生反应。

2比较DNA复制和转录的异同点

相同点：都以DNA链作为模板，合成方向均为5，端到3，端，聚合反应均遵循碱基配对原则，通过核苷酸之间形成的3，，5，—磷酸二酯键使核苷酸键延长。