现代分子生物学课后答案

第二章：染色体与DNA
1 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146bp

3简述真核生物染色体的组成及组装过程
除了性细胞外全是二倍体 是有DNA以及大量蛋白质及核膜构成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）各两个分子构成的扁球状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 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 Sita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（Terminus utilization substance，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：生物信息学的传递——————从DNA到RNA
1.什么是编码链？什么事模板链？
答：与mRNA序列相同的那条DNA链成为编码链或有意义链，把另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链或反义链。

2、简述RNA转录的概念及其基本过程。
答：转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤。
（1）模板识别：本阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用与之结合的过程。
（2）转录起始：RNA聚合酶结合在启动子上以后，使启动子附近的DNA双链解旋并解链，形成转录泡以 促使第五核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。
（3）转录延伸：RNA聚合酶释放6因子离开启动子后，核心酶沿模板DNA链移动并使新生RNA链不断伸长 的过程就是转录的延伸。
（4）转录终止：当DNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不在形成新的磷酸二酯键，RNA—DNA咋何 物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板链上释放 出来，这就是转录的终止。

3、大肠杆菌的RNA聚合酶有哪些组成部分？各个亚基的作用如何？
答：大肠杆菌RNA聚合酶首先由2个α亚基、一个B亚基、一个B'亚基和一个w亚基组成核心酶，加上一个6亚 后则成为聚合酶全酶，相对分子质量为4.65*10 5。
转录的起始过程需要全酶，由6因子辨认起始点，延长过程仅需要核心酶的催化。由B和B'亚基组成了聚 合酶的催化中心，他们在序列上与真核生物RNA聚合酶的两个大亚基有同源性。B亚基能与模板DNA、新 生RNA链及核苷酸底物相结合。α因子可能与核心酶的组装及启动子识别有关，并参与RNA聚合酶和部分 调节因子的相互作用。6因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，他是酶的别构效应物，使酶专 一性识别模板链上的启动子。

4、什么事封闭复合物、开放复合物及三元复合物？
答：封闭复合物：RNA聚合酶通过σ因子来达到识别基因的目的，在这个过程中很多应激反应基因依赖于 σ54因子，它们和启动子DNA结合形成一个稳定的封闭复合物。
开放复合物：模板的识别阶段包括RNA

聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性的结合形成 封闭复合物。此时，dna链仍处于双链状态。伴随着dna构象上的重大变化，封闭复合物转 变成开放复合物，聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开。
三元复合物：又称三元起始复合物。为全酶、模板DNA和新生RNA形成的复合物，亦可理解为由全酶、 DNA和核苷三磷酸(NTP)构成。于RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子后形成。

5、简述σ因子的作用。
答：σ因子:原核生物RNA聚合酶的一个亚基，是转录起始所必需的因子，主要影响RNA聚合酶对转录起始位 点的正确识别。
σ因子对识别DNA链上的转录信号是不可缺少的,它是核心酶和启动子之间的桥梁.σ因子与RNA聚合酶核 心酶的结合是原核生物RNA合成的关键步骤。对于不同的RNA序列或者是不同的基因，同一个σ因子与其 RNA聚合酶核心酶结合的紧密程度是不同的。另外，已知σ因子与RNA聚合酶核心酶结合的亲和力大小会 影响基因转录的启示频率。换句话说就是会影响特定基因表达量的大小，从而对生命活动进行调节。

6、什么是Prinbnow box?它的保护序列是什么？
答：pribnow box是原核生物中位于转录起始位点上游-10区的TATA区，保守序列是TATAAT，其功能是RNA聚 合酶中的σ因子与其特异结合使转录得以起始。

7、什么事上升突变？什么事下降突变？
答：启动子突变:使启动子的碱基序列发生变化或采用修饰碱基的方法，可以改变启动子的强弱。使启动子 的功能减弱或消失→下降突变,使启动子的功能增强→上升突变
序列对转录的效率影响
TATAAT→AATAAT,转录效率下降,称为下降突变(down mutation).
TATGTT→TATATT,转录效率上升,为上升突变(up mutation).

8、简述原核生物和真核生物mRNA的区别？
答：(1)原核生物的半衰期短
（2）许多原核生物mRNA可能以多顺反子的形式存在，
（3）原核生物mRNA5'端无帽子结构，3'端没有或只有较短的POLY A结构；真核生物的5'端存在帽子结构
（4）绝大多数真核生物mRNA具有多聚A尾巴。

9、大肠杆菌的终止子有哪两大类？请分别介绍一下他们的结构特点。
答：依赖p因子和不依赖p因子两种
不依赖p因子：（1）终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区
（2）在终止子位点前面有一段由4—8个A组成的序列，所以转录产物的3'端为寡聚U，这 种结构特征的存在决定了转录的终止。
依赖p因子：

10、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mRNA，以用作蛋白质合成的

模板？
答：真核mRNA一般都有相应的前体，前体必须经过后加工才能用于转译蛋白质。mRNA前体的后加工包括以下 四方面：①装上5′端帽子：转录产物的5′端通常要装上甲基化的帽子；有的转录产物5′端有多余的 顺序，则需切除后再装上帽子。②装上3′端多聚A尾巴：转录产物的3′端通常由多聚A聚合酶催化加上 一段多聚A，多聚A尾巴的平均长度在20～200个核苷酸；有的转录产物的3′端有多余顺序，则需切除后 再加上尾巴。装5′端帽子和3′端尾巴均可能在剪接之前就已完成。③剪接：将mRNA前体上的居间顺序 切除，再将被隔开的蛋白质编码区连接起来。剪接过程是由细胞核小分子RNA（如U1RNA）参与完成的， 被切除的居间顺序形成套索形（即lariat RNA中间体）。④修饰：mRNA分子内的某些部位常存在N6-甲 基腺苷，它是由甲基化酶催化产生的，也是在转录后加工时修饰的。

11、简述I、II类内含子的剪切特点。
答：1类内含子的剪接主要是转酯反应，剪接反应实际上是发生了两次磷酸二酯键的转移。第一个转酯反应 由一个游离的鸟苷或鸟苷酸（GTP、GMP或GDP）介导，其3‘-OH作为亲核集团攻击内含子5’端的磷酸二 酯键，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酯键，使内含子完全被切开，上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键重新连接。 2类内含子切除体系中，转酯反应无需游离鸟苷酸或鸟苷，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的5‘端的磷酸二酯键，从上游切开RNA后形成套索装结构。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酯键，使内含子被完全切开，上下 游两个外显子通过新的磷酸二酯键重新连接。

12、什么是RNA编辑？其生物学意义是什么？
答：是指某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入、删除或取代一些核苷酸残疾，导致DNA所编码 的遗传信息的改变，因为经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。介导RNA编辑的机制有两种
：位点特异性脱氨基作用和引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除。

13、核酶具有哪些结构特点？其生物学意义是什么？
答：核酸酶的生物学意义：
凡是能水解核酸的酶都称为核酸酶。凡能从多核苷酸链的末端开始水解核酸的酶称为核酸外切酶，凡能 从多核苷酸链中间开始水解核酸的酶称为核酸内切酶。能识别特定的核苷酸顺序，并从特定位点水解核 酸的内切酶称为限制性核酸内切酶

结构特点：同一核酶分子由具有催化中心的核酶和含有剪切位点的底物部分共同组成锤头结构，底物部
分是切割部位两端的核苷酸，它与核酶的茎I和茎III结合，在切割之后该底物被释放，由一个新的没有
被切割的底物取代，使切割反应得以重复进行。

第四章：生物信息的传递—从mRNA到蛋白质
1、遗传密码有哪些特性？
答：（1）密码的连续性
（2）密码的兼并性
（3）密码的通用性与特殊性
（4）摆动性

2、有几种终止密码子？他们的序列和别名是什么？
答：三种：UAA 赭石密码
UAG 琥珀密码
UGA 蛋白石密码

3、简述摆动学说。
答：摆动学说认为，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自 由度，可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。

4、tRNA在组成和结构上有哪些特点？
答：组成特点：存在经过特殊的修饰碱基，tRNA的3'端都以CCA_OH结束，该位点是tRNA与相应氨基酸结合的 位点；由于小片段碱基互补配对，三叶草形tRNA分子上有4条根据他们的结构或已知功能命名的手臂
（1）受体臂
（2）T C臂是根据三个核苷酸命名的，其中 表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸。
（3）反密码子臂是根据位于套索中央的三联反密码子命名的。
（4）D臂是根据它含有二氢尿嘧啶命名的。
结构特点：L型三级结构，主要由在二级结构中未配对的碱基间形成氢键而引发的。
一级结构：tRNA的一级结构即核苷酸排列顺序
二级结构：tRNA分子均可排布成三叶草模型的二级结构，三环四茎。

5、比较原核与真核生物的核糖体组成。
答：原核生物核糖体由约三分之二RNA及三分之一的蛋白质组成，真核生物核糖体中RNA占五分之三，蛋白质
占五分之二。
真核生物：核糖体80S 大亚基60S 小亚基40S
原核生物：核糖体70S 大亚基50S 小亚基30S
真核生物特有5.8SrRNA 原核生物含有5S rRNA

6、什么是SD序列？其功能是什么？
答：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。SD序列在细菌mRNA起始密码子AUG上游10个碱基左右处，有一 段富含嘌呤的碱基序列，能与细菌16SrRNA3’端识别，帮助从起始AUG处开始翻译。

7、核糖体有哪些活性中心？
答: mRNA结合位点：与转录来的信使RNA相结合。
P位点：肽酰基tRNA位或者给位，是结合起始tRNA（就是起始密码子对应的转运RNA,通常是甲酰甲硫氨酸）的位点。
A位点：氨基酰-tRNA（就是活化的氨基酸与tRNA的结合物）结合位点

或受位，结合新进入的氨基酸。
肽基转移酶活性位点：将肽链转移到另一个氨基酸上面，就是将肽链延长。
5S RNA位点：与核糖体小亚基（5SRNA)的结合位点。注意：核糖体其实是两个亚基结合起来的，小的叫小亚基，大的叫大亚基。通常，两个亚基是分开的，只有当开始翻译的时候才互相结合。
EF-Tu位点：EF-Tu循环位点，可以理解为翻译过程中能量的供应点。
转位因子EF-G结合位点：使得新合成的肽链转移到P位点。

8、真核生物与原核生物在翻译起始过程中有哪些区别？
答：原核生物的起始tRNA是fMet-tRNA fMet,真核生物是Met-tRNAMet,原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板 相结合，再与fMet-tRNA fMet结合，最后与50S大亚基结合。而在真核生物中，40S小亚基首先与Met- tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S mRNA Met-tRNAMet 起始复合物。
真核生物核糖体较大，有较多的起始因子参与，其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，Met-tRNAMet不甲酰化
，mRNA分子5'端得帽子和3'端得多聚A都参与形成翻译起始复合物。

9、链霉素为什么能抑制蛋白质的合成？
答：链霉素是一种碱性三糖，可以多种方式抑制原核生物核糖体，能干扰fMet-tRNA与核糖体的结合，从而
阻止蛋白质合成的正确起始，也会导致mRNA的错读。

10、什么事信号肽？他在序列组成上有哪些特点？有什么功能？
答:定义：在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，被称为信号肽。
组成：一般带有10-15个疏水氨基酸，在靠近该序列N端常常有一个或数个带正电荷的氨基酸，在其C端靠
近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链
功能：(1)它能和新生的分泌蛋白的信号肽相结合；(2)还能和位于膜上的蛋白受体相结合；(3)延伸制动
11、简述叶绿体蛋白质的跨膜转运机制。
答：它虽然含有遗传物质以及核糖体，但它的DNA信息含量有限，大部分线粒体蛋白质都是由核DNA编码，在 细胞质自由核糖体上合成，被释放至细胞质，在跨膜转运到线粒体各部分，与分泌蛋白质通过内质网进
行转运不同，通过线粒体膜的蛋白质是在合成以后再转运的。
特征：①通过线粒体膜的蛋白质在转运之前大多数以前体形式存在，它由成熟蛋白质和位于N端得一段
前导肽共同组成
②蛋白质通过线粒体内膜的转运是一种需要能量的过程
③蛋白质通过线粒体膜转运时，首先由外膜上的TOM受体复合蛋白识别，与Hsp70S或MSF等分子
伴侣相结合的待转运多肽。

12、

蛋白质有哪些翻译后的加工修饰？
答：(1)N端fMet或Met的切除
(2)二硫键的形成
(3)特定氨基酸的修饰
①磷酸化
②糖基化
③甲基化
(4)切除新生肽链的非功能片段

13、什么是和核定位序列？其主要功能是什么？
答： 蛋白质的一个结构域，通常为一短的氨基酸序列，它能与入核载体相互作用，使蛋白能被运进细胞核 功能：绝大部分细胞真核生物中，每当细胞发生分裂时，核膜被破坏，等到细胞分裂完成后，核膜被 重新建成，分散在细胞内的核蛋白必须被重新运入核内，核定位序列能保证核蛋白的重复定位