第二章 DNA的生物合成(复制)

第二章 DNA的生物合成（复制）

教学大纲要求

1. 描述遗传学中心法则，扩大的中心法则及生物学意义。

2. 记住DNA合成的概念，包括以DNA作为模板指导的DNA合成(复制)，以RNA作为模板指导的DNA合成(反转录)及DNA的修复合成，分别描述其概念。

3. 复述DNA复制特点，过程，参与的酶和因子(包括它们的功能)。简要叙述复制过程及真核DNA复制特点。

4. 结合反转录酶的功能，简要叙述反转录过程及其生物学意义。记住端粒酶的概念与功能。

5. 列举DNA损伤的几种类型，写出修复合成的几种方式名称。叙述切除修复过程。

教材内容精要

（一）遗传信息传递概述

基本概念：

1. 遗传：生殖过程中表现出来的子代与亲代的相似性。

2. 变异：生殖过程中表现出来的子代与亲代的差异性。

3. 基因: 能为生物大分子蛋白质，也包括RNA编码的核酸片段。高等生物的基因是DNA，少数低等生物的遗传物质是RNA。

4. 复制: 即DNA的生物合成，DNA母链为模板，由核苷酸聚合成子代DNA的过程。

5. 转录即RNA的生物合成，DNA贮存的遗传信息作模板，转抄成RNA的碱基序列。

6. 翻译: 把mRNA的遗传信息用遗传密码的方式破读为蛋白质分子上的氨基酸排列次序，即蛋白质的生物合成。

7. 中心法则: 遗传信息从DNA流向RNA，再流向蛋白质的信息传递规律。DNA有贮存、表达遗传信息功能，因此认为DNA处于生命活动中心。

8. 基因表达贮存在DNA上的遗传信息，通过转录和翻译，指导合成主要执行生命活动功能的蛋白质的过程。

9. 半保留复制亲代的DNA双链解开，各自作为模板，按照碱基配对规律(AT配对，GC配对)，指引子链的合成。因此，子代DNA双链和亲代DNA双链有一致的碱基序列。

DNA是遗传的物质基础。DNA分子中由4种不同碱基组成的核苷酸的排列顺序(以下简称碱基顺序)即是储藏的遗传信息。所谓基因，即指DNA分子中碱基组成的功能片段。DNA分子很大(如人类基因组DNA约含3 109个碱基对)，但全部由A、G、C和T四种碱基以不同的排列方式组成。不同的基因由不同的碱基序列构成，并携带不同的遗传信息。细胞分裂时，通过DNA的复制，遗传信息从亲代DNA分子传到子代DNA分子中。另一方面，DNA分子储藏的信息要通过指导特异蛋白质的合成来体现其生物学功能。以DNA分子为模板，用四种dNTP 做原料，以碱基互补配对原则将DNA的遗传信息抄录到mRNA分子中。这种将DNA的遗传信息传递给mRNA的过程称为转录。以mRNA为模板，按其碱基排列顺序，以三个相邻碱基序列决定一个氨基酸的密码子形式，决定蛋白质(肽链)合成时氨基酸排列顺序的过程称为翻译。通过转录和翻译，基因遗传信息从DNA传递到蛋白质，由蛋白质赋予细胞一定的表型。遗传信息传递的规律，称为遗传信息传递的中心法则。自然界某些RNA病毒还可以RNA为模板，指导DNA的合成。这种遗传信息传递方向与转录过程相反，称为反(逆)转录，它使遗传信息传递的中心法则被补充。

(二)DNA的合成

1．DNA生物合成的概念

DNA分子在生物体内经酶促聚合反应进行合成，DNA合成反应主要有DNA指导的DNA合成、RNA指导的DNA合成以及修复合成三种方式。以DNA作为模板指导的DNA合成作用称为DNA复制，由此将DNA携带的信息传至子代DNA。它是细胞内DNA最主要的合成方式；DNA 的合成也可以RNA为模板指导DNA合成作用，这称为反向转录作用，可见于病毒。环境因素可以造成DNA分子结构的损伤，损伤的DNA可进行修复合成，即校正错误的序列，以保持DNA结构的稳定性。

2．DNA的复制合成

(1)复制的概念：DNA复制开始时，亲代DNA双链分子打开，分别作为模板，在DNA依赖的DNA聚合酶催化下，按A与T、G与C碱基配对原则，自5'→3'连续的合成一条前导链；不连续地合成一些片段，而后连成一条随从链，所以DNA复制是半不连续合成。在子代DNA 双链分子中，一条来自亲代的旧链，另一条为新合成的链，故DNA复制是半保留复制。

(2)复制需要的酶类：DNA复制的化学本质是由其组成单位核苷酸逐一聚合成核酸大分子的过程。核苷酸之间是靠生成磷酸二酯键而彼此连接的。作为原料(底物)的核苷酸是脱氧三磷酸核苷(dATP，dCTP，dGTP，dTTP，总称dNTP)。聚合是在3'-OH和5'-P之间生成3'，5'-磷酸二酯键，并以焦磷酸的方式脱出dNTP上的β，γ-磷酸基。催化DNA的核苷酸聚合的酶是依赖DNA的DNA聚合酶，可简称为DNA pol。原核生物的DNA聚合酶有DNApolⅠ，Ⅱ，Ⅲ。DNA polⅢ是复制延长中起催化作用的，DNA polⅠ有校读、填补空隙、修复等功能。真核生物DNA聚合酶有DNApolα、β、γ、δ。复制延长中起催化作用的是DNA polα和δ。复制的保真性，除了靠模板的指引，于链延长严格遵照碱基配对规律外，DNA聚合酶I的即时校读，DNA-pol Ⅲ的碱基选择功能，都能体现复制保真性。

除了DNA聚合酶外，复制需要的其他酶和因子大致有三类：一是解链酶类，包括解螺旋酶和单链DNA结合蛋白(SSB)；二是拓扑异构酶类，这类酶通过切断DNA链，绕过缺口又重新连接以达到解连环、解缠、解结的目的，使DNA解链中造成的过度盘绕、打结等现象得以理顺；三是引物酶类，该酶通过组成引发体催化RNA(不是删A)引物的生成，复制过程由引物提供3'-OH末端，与底物dNTP的5'-P生成磷酸二酯键。

此外DNA连接酶也催化消耗ATP生成磷酸二酯健，它连接两条不连续链相邻的3'-OH和5'-P。

(3)DNA复制过程：真核生物的DNA复制过程与原核牛物基本相似，但基理尚不十分清楚。以原核生物为例，将正coli DNA复制过程分为以下阶段：

1)螺旋的松弛与解链：复制起始首先要解开DNA双链。在E.coli，复制超始点称为ori C，它有规律的结构能被四聚体的DnaA蛋白辨认结合。在此基础上DnaB蛋白(解螺旋酶)在DnaC蛋白辅助下结合于起始点，并打开双链。再由单链DNA、结合蛋白保护和稳定DNA单链，形成复制点。复制点的形状像叉子，即复制叉。

2)引发：引物酶催化RNA引物生成，由引物提供3'-OH基，复制就可进入延长阶段。用电镜观察原核生物的环状DNA，是在一个起始点上进行双向复制。真核生物有多个复制起始点，两起始点之间的范围称为一个复制子。

主要由引发酶和引发前体参与合成RNA引物。在前导链合成中，先由引发酶催化合成一段RNA引物(10～60bp)；继而在DNA聚合酶Ⅲ催化下，以5'→3'方向连续的合成DNA链。随从链引物的合成是在引物酶，引发前体以及DnaA蛋白联合作用下合成的。继而在引物的3'-OH 端进行冈崎片段的合成。

3)DNA链的延长：DNA链的延长是在DNA聚合酶(DNAp01)催化下，以四种脱氧三磷酸(dNTP)即dATP、dGTP、dCTP和dTTP为原料进行的合成反应。反应体系中有DNA模板、引物及Mg2+存在。聚合作用是自引物3'-OH端开始，沿5'→3'方向逐个加入脱氧核苷酸&NMP而脱下焦磷酸PPi，使DNA链得以延长。DNApoi仅催化DNA链沿5'→3'方向的聚合作用，因此，解开双

链后在5'→3'方向的模板上可以按5'→3'方向合成前导链；而以5'→3'方向链为模板、仍然按5'→3'方向合成不连续的短冈崎片段。子链生成过程是半不连续式的。因为DNA走向相反，而子链只能从5'端向3'端方向延长。DNA双链解开成两股单链，都是复制模板。复制方向和解链方向一致的一股链，就可以连续复制，称为前导链。另一股母链沿5'至3'方向解开，子链只能从其解链的反方向延长，因此是不连续的，称为随从链。电镜下观察到的这些不连续复制片段，称为冈崎片段。某些低等生物环状DNA采用滚环复制的方式。环状DNA打开一个缺口后，一股链伸出，另一股链保持环状，边滚动边复制。

4)终止：复制的终止在原核生物是双向复制的两子链在复制终止点处汇合。其中包括把复制中的不连续片段连接成连续的子链。在DNA合成的片段内，由DNA聚合酶I外切酶活性切除RNA引物，致使各片段之间形成空隙，然后由DNA聚合酶I的聚合酶活性催化填补空隙，最后由DNA连接酶将这些片段再连接起来，成为一条长链。DNA复制完毕后，DNATolm将DNA 分子引入超螺旋结构。真核生物的DNA复制与Ecoli基本相似，但仍有一些特点，如有多个起始点，冈崎片段的长度小于原核生物，在DNA聚合酶δ与α配合下催化合成反应等不同。

这一过程需先由RNA酶水解引物，引物留下的空隙由DNA聚合酶I催化dNTP逐一自5'向3'端聚合而填补。最后，两不连续片段相邻的5'-P和3'-OH还有一个缺口，则由DNA连接酶加以连接。

真核生物复制是在细胞周期的S-期进行，有多个复制起始点同时进行复制，两复制起始点之间的范围称为一个复制子。复制的延长过程大致上与原核生物相似。真核生物染色体DNA采取线性复制方式。最早生成的一段RNA引物被水解后，留下的空隙如何填补，曾经是一个不明确的问题。虽然很早就已观察到染色体两端膨大成端粒。但端粒的DNA结构阐明和端粒酶的发现却是近年才清楚的。端粒酶含有RNA的组分，这些RNA组分可作为逆转录的模板，而端粒酶又有逆转录酶的活性。因此，端粒的结构和端粒酶的活性保证了DNA线性复制性，不会复制一次，缩短一段。端粒酶的活性和细胞衰老，肿瘤发生有一定的关系。

半保留复制，提供了复制的保真性，都是遗传保守性的依据。遗传保守性保证了物种的相对稳定，而突变是和遗传的保守性对立的，在生物界中普遍存在的现象。有突变才能有种

(三)反转录合成

(1)反转录的概念：反转录又称逆转录，是RNA指导下的DNA合成作用，即以RNA为模板，由&NTP聚合生成DNA的作用，因为此RNA指导下的DNA合成作用恰好与转录作用中遗传信息的流动呈反方向进行，所以称为反转录作用。催化此反应的酶为反转录酶或逆转录酶。在致癌的RNA病毒中，有反转录酶的存在。

(2)反转录酶与反转录：反转录酶具有三种酶活性：①RNA指导的 DNA合成反应；②RNA 的水解反应；③DNA指导的DNA聚合反应。反转录合成以病毒基因组RNA为模板，在反转录酶的催化下，先合成一条与RNA模板互补的DNA单链，产物与模板形成DNA-RNA杂交分子。然后，以此新合成的DNA单链为模板，合成另一条互补DNA链，形成双链DNA分子。反转录合成的方向也是自5'→3'进行：在DNA合成开始时需要tRNA作为引物。经反转录合成的DNA 分子，一旦整合到宿主染色体的基因组中，可导致宿主细胞癌变。端粒酶类似于反转录酶，由RNA和蛋白质组成，该酶利用自身的RNA为模板，催化染色体DNA端区的合成，防止染色体缩短。

(3)反转录病毒：是一类RNA病毒，因含反转录酶而得名。人类免疫缺陷病毒(HIV)也是一种反转录病毒，因它的感染导致艾滋病。

(四)DNA的修复合成

(1)DNA损伤与突变：DNA复制过程中的错误可产生碱基突变，这可以由DNA聚合酶在复制过程中来修正错误。习；境中某些理化因素或生物学因素，也引起DNA序列上的改变，DNA 损伤的类型有链的断裂、链内交联和链间交链等；DNA的突变分为点突变、缺失突变、插入

和置换突变。这些DNA的损伤不校正，则会影响DNA的复制和转录功能，引起生物体变异。

(2)DNA损伤修复：DNA的损伤修复是通过一系列酶完成的，并可通过切除修复、重组修复和SOS修复等不同方式来进行，而切除修复最为重要。切除修复包括光化酶修复、UvrAI 修复两种方式。

大多数突变目前还不知道其发生的原因，称为自然突变。研究上用物理、化学因素可以诱发突变。而这些物理、化学诱变因素正随着物质文明的不断进步，成为现代文明生活中的一隐患。从分子水平看，突变是DNA分子的损伤，它包括点突变(错配)、缺失、插入、框移、重排等各种类型。越来越多遗传性疾病、肿瘤，都逐渐在DNA水平上找到了病变的根本原因。细胞内有使DNA损伤完全或不完全复原的一些机制，称为修复。DNA修复实际上是一种特殊的复制现象。主要的修复方式有光修复、切除修复、重组修复、SOS修复等。其中切除修复是一种重要的，又了解得较多的修复方式。它包括去除DNA链的损伤部分，用执行修复功能的DNA聚合酶催化dNTP聚合而填补缺口。最后用连接酶把修复过的链与无损伤的链两端连接起来。至于如何除去损伤链，原核生物需要UvrA，UvrB，UvrC等多种蛋白质共同作用，而真核生物则需各种称为XP的蛋白质。

测试题

一、名词解释

1．中心法则

2．基因表达

3．半保留复制

4．DNA拓扑异构酶

5．引发体

6．复制起始点

7．领头链

8．冈崎片段

9．滚环复制

10．TT二聚体

11．切除修复

12．着色性干皮病

二、填空题

1．复制是遗传信息从传递至；翻译是遗传信息从传递至。

2．连接核苷酸和核苷酸的化学链是，连接氨基酸和氨基酸的化学链是。

3 ．DNA复制延长中起催化作用的DNA聚合酶在原核生物是，真核生物是。

16．DnaA，DnaB，DnaC三种蛋白质在复制中的作用是，其中有酶的作用。

4．UvrA，UvrB，UvrC三种蛋白质在DNA损伤修复中的作用是，其中有酶的作用。

5．冈崎片段的生成是因为DNA复制过程中，和的不一致。

6．复制过程能催化磷酸二酯键生成的，除了DNA聚合酶外，还有和。

7．细胞周期的S期处于两期之间，S期的合成活跃。

8．端粒酶能保证染色体线性复制，是因为它兼有和两种作用。

9．能引起框移突变的有和突变。

10．镰形红细胞贫血HbS是由突变引起的，地中海贫血HbLepore是由突变引起的。

11．DNA的切除修复，除去损伤链，在原核生物主要靠蛋白；真核生物靠蛋白。

三、选择题

A型题

1．Meselson和Stahl利用14N及15N标记大肠杆菌的实验证明的反应机理是A．DNA能被复制 B．DNA可转录为mRNA

C. DNA可表达为蛋白质 D．DNA的半保留复制

E.DNA的全保留复制

2．合成DNA的原料是

A．dAMP，dGMP，dCMP，dTMP B．dATP，dGTP，dCTP，dTTP

C．dADP，dGDP，dCDP，dTDP D．ATP，GTP，CTP，UPT

E．AMP，GMP，CMP，UMP

3．DNA复制之初，参与从超螺旋结构解开双股链的酶或因子是

A．解链酶 B．拓扑异构酶I C．DNA结构蛋白

D．引发前体 E．拓扑异构酶Ⅱ

4．DNA复制时，以序列5'-TpApGpAp 3'-为模板将合成的互补结构是

A．5'-pTpCpTpA-3' B．5'-pApTpCpT-3'

C．5'-pUpCpUpA-3' D，5'-pGpCpGpA-3'

E．3'-pTpCpTpA-5'

5．与岗崎片段的概念有关的是

A．半保留复制 B．半不连续复制 C不对称转录

D．RNA的剪接 E．蛋白质的修饰

6．在DNA复制中RNA引物

A．使DNA聚合酶Ⅲ活化

B．使DNA双链解开

C. 提供5'-末端作合成新DNA链起点

D．提供3'-OH作合成新DNA链起点

E．提供3'-O H作合成新RNA链起点

7．DNA复制时，下列哪种酶是不需要的

A.DNA指导的DNA聚合酶 B．DNA连接酶 C．拓扑异构酶

D．解链酶 E.限制性内切酶

8．哺乳类动物DNA复制叙述错误的是

A．RNA引物较小

B．冈崎片段较小

C．DNA聚合酶α和δ参与

D．仅有一个复制起始点

E．片段连接时由ATP供给能量

9．端粒酶是一种

A．DNA聚合酶 B．RNA聚合酶 C．DNA水解酶

D．反转录酶 E．连接酶

10．在DNA复制中RNA引物的作用是

A．使DNA聚合酶Ⅲ活化 B．使DNA双链解开

C. 提供5'-P末端作合成新DNA链起点

D. 提供3'-OH末端作合成新RNA链起点

E.提供3'-OH末端作合成新DNA链起点

11．关于DNA复制中DNA聚合酶的错误说法是

A．底物是dNTP B．必须有DNA模板

C.合成方向只能是5'→3' D．需要ATP和Mg2+参与

E．使DNA双链解开

12．关于真核生物DNA复制与原核生物相比，下列说法错误的是 A. 引物长度较短 B. 冈崎片段长度较短

C. 复制速度较慢 D．复制起始点只有一个

E．由DNA聚合酶α及δ催化核内DNA的合成p

13．哺乳类动物DNA复制叙述错误的是

A．RNA引物较小 B.冈崎片段较小

C. DNA聚合酶S和。参与 D．仅有一个复制起始点

E．片段连接时由ATP供给能量

14．关于大肠杆菌DNA聚合酶I的说法正确的是

A．具有3'→5'核酸外切酶活性

B．具有5'→3'核酸内切酶活性

E.是唯一参与大肠杆菌DNA复制的聚合酶

D．dUTP是它的一种作用物

E．可催化引物的合成

15．关于大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的说法错误的是

A．催化dNTP连接到DNA片段的5羟基末端

B. 催化dNTP连接引物链上

E. 需要四种不同的dNTP为作用物

D．是由多种亚基组成的不对称二聚体

E．在DNA复制中链的延长起主要作用

16．关于真核生物DNA聚合酶的说法错误的是

A．DNApola与引发酶共同参与引发作用

B．DNApola催化链的生成

C.DNApolp催化线粒体DNA的生成

D．PCNA参与DNApoi 6的催化作用

E．真核生物DNApol有α、β、γ、ε和δ5种

17．下列对大肠杆菌DNA聚合酶的叙述不正确的是

A.DNApol I可分为大小两个片段

B．DNApolⅡ具有3'→5'的外切酶活性

C.DNApolⅢ在复制链延长中起主要作用

D．DNAp01Ⅲ由四个亚基组成

E．以四处脱氧核苷作为作用物

18．在紫外线照射对DNA分子的损伤中最常见形成的二聚体是 A．C—C B．C—T C．T—T D．T—U E．G—T 19．DNA复制引发过程的错误说法是

A．引发过程有引发酶及引发前体参与

B．引发酶是一种特殊的RNA聚合酶

C．随从链的引发较前地链的引发要简单

D．引发前体含有多种蛋白质因子

E．引发前体与引发酶可联合装配成引发体并解离

20．原核生物DNA复制错误率低的原因中，解释错误的是

A．DNApol I具有3'→5'外切酶活性

B．DNApol I具有5'→3'外切酶活性

E.DNApolI及Ⅲ均具有内切酶活性

D．DNApol Ⅲ具有3'→5'外切酶活性

E．DNApolI及Ⅲ均具有3'→5'外切酶活性

21．DNA损伤后切除修复的说法中错误的是

A．修复机制中以切除修复最为重要

B．切除修复包括有重组修复及SOS修复

C．切除修复包括糖基化酶起始作用的修复

D．切除修复中有以UvrABC进行的修复

22．反转录过程需要的酶是

A．DDDP B．RDRP C．RDDP

D．DDRP E．以上都不是

23．在DNA复制中RNA引物的作用是

A.使DNA聚合酶Ⅲ活化 S．使DNA双链解开

C．提供5'-P末端作为合成新DNA链起点

D．提供3'-OH’末端作为合成新RNA链起点

E．提供3'-OH’末端作为合成新DNA链起点

24．下列过程中需要DNA连接酶的是

A.DNA复制 U．RNA转录 C．DNA断裂和修饰

D．DNA的甲基化 E．DNA的乙酰化

25．DNA复制时，下列酶中不需要的是

A. DNA指导的DNA聚合酶 B．DNA连接酶 C．拓扑异构酶D．解链酶 E. 限制性内切酶

26．DNA复制时，子代DNA的合成方式是

A. 两条链均为不连续合成 B．两条链均为连续合成，

C. 两条链均为不对称转录合成 D．两条链均为合成

27. NA聚合酶④拓扑异构酶⑤

4A连接酶。其作用的顺序是

A.①，②，④，③，⑤ B．④，①，②，③，⑤

C．①，④，③，②，⑤ D．①，④，②，③，⑤

E．④，③，②，⑤，①

28．DNA合成的原料是

A．dNMP B．dNDP C．dNTP D．NTP E．NMP

29．关于反转录酶的叙述错误的是

A．作用物为四种dNTP B．催化RNA的水解反应

C．合成方向3'→5' D．催化以RNA为模板进行DNA合成E．可形成DNA-RNA杂交体中间产物

30．下列过程中需要DNA连接酶催化的是

A．DNA复制 n．DNA甲基化 C．DNA的ZJ酰化

D．DNA断裂 E．RNA转录

31．辨认DNA复制起始点主要依靠的酶是

A．DNA聚合酶 B．DNA连接酶C‘引物酶

D．拓扑异构酶 E．解链酶

32. NA复制发生在细胞周期的

A．G1期 B．G2期 c．M期 D．S期 E．以上都不是

33．DNA连接酶的作用是

A．使双螺旋DNA链缺口的两个末端连接

34．镰刀状红细胞贫血其p链有关的突变是

A．插入 B．断裂 C．缺失 D．交联 E.点突变

35．关于大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的说法错误的是

A. 催化dNTP连接到DNA片段的5'羟基末端

B．催化dNTP连接到引物链上

C.需要四种不同的dNTP为作用物

D ．是由多种亚基组成的不对称二聚体

E.在DNA复制中链的延长起主要作用

36．下列对大肠杆菌DNA聚合酶的叙述不正确的是

A．DNA pol1可分为大小两个片段

B．DNApolⅡ具有3'→5'的外切酶活性

C．DNApolⅢ在复制链延长中起主要作用

D．DNApolⅢ由四个亚基组成

E．以四种脱氧核苷作为作用物

37．在紫外线照射对DNA分子的损伤中最常见形成的二聚体是

A．C-C 1LC-T C．T-T D．T-U E．U-C

38．DNA复制引发过程的错误说法是

A．引发过程有引发酶及引发前体参与

B.引发酶是一种特殊的RNA聚合酶

C．随从链的引发较前导链的引发要简单

D．引发前体含有多种蛋白质因子

E．引发前体与引发酶可联合装配成引发体并解离

39．DNA损伤后切除修复的说法中错误的是

A.修复机制中以切除修复最为重要

B. 切除修复包括有重组修复及SOS修复

C. 切除修复包括糖基化酶起始作用的修复

D．切除修复中有以UvrM~C进行的修复

E．呈对DNA损伤部位进行切除，随后进行正确合成的修复

40．腺嘧啶二聚体阻碍DNA合成的机制是

A.DNA的合成将停止在二聚体处并使合成受阻体DNA的生成

B．使DNA聚合酶失活 E.使DNA模板链断裂

D．使两股DNA链间形成负超螺旋E．使dS,WP无法进入DNA合成链

41．前导链为连续合成，随从链为不连续合成，生命科学家习惯称这种DNA复制方式为 A．全不连续复制 B．全连续复制 E.全保留复制

D．半不连续复制 E．以上都不是

42．比较真核生物与原核生物的DNA复制，二者的相同之处是

A．引物长度较短 B．合成方向是3'→5'

C．冈崎片段长度短 D．有多个复制起始点

E．DNA复制的速度较慢(50nt／s)

43．在DNA生物合成中，具有催化RNA指导的DNA聚合反应，RNA水解及DNA指导的DNA聚合反应三种功能的酶是

A．DNA聚合酶 B．RNA聚合酶 E.反转录酶

D．DNA水解酶 E．连接酶

44．真核生物DNA复制中，DNA要分别进行随从链和前导链的合成，催化核内前导链合成的酶是

A．DNApolα B．DNApolδ C．DNApolγ

D．DNApolε E．DNApolβ

45．着色性干皮病是人类的一种遗传性皮肤病，患者皮肤经阳光照射

后易发展为皮肤癌，该病的分子机理是

A．细胞膜通透性缺陷引起迅速失水

B．在阳光下使温度敏感性转移酶类失活

C．因紫外线照射诱导厂有毒力的前病毒

D．细胞不能合成类胡萝卜素型化合物

E．DNA修复系统有缺陷

46．DNA复制与转录过程有许多异同点中，描述错误的是

A.转录是只有一条DNA链作为模板，而复制时两条DNA链均可为模板链

B．在复制和转录中合成方向都为3'→5'

C．复制的产物通常大于转录产物

D．两过程均需RNA引物

E. 两过程均需聚合酶和多种蛋白因子

47．DNA复制时需要解开DNA的双螺旋结构，参与此过程的酶是

A．DNAPol I B．DNAPolⅡ C．DNAPolⅢ

D．端粒酶 E．拓扑异构酶

48．关于DNA复制中连接酶的叙述错误的是

A.催化相邻的DNA片段以5’，3’—磷酸二酯键相连

B．连接反应需要ATP或NAD’参与

E.催化相邻的DNA片段以3'，5'-磷酸二酯键相连

D．参与随从链的生成

E．催化反应中首先与ATP生成中间体

49．岗崎片段是指

A.DNA模板上的DNA片段 B．随从链上合成的DNA月·段

E.前导链上合成的DNA片段 D．引物酶催化合成的RNA片段

E．由DNA连接酶合成的DNA

50．逆转录过程中需要的酶是

A．DNA指导的DNA聚合酶 B．核酸酶

C．RNA指导的RNA聚合酶 D．DNA指导的RNA聚合酶

E，RNA指导的DNA聚合酶

51．关于DNA的半不连续合成，错误的说法是

A．前导链是连续合成的 B．随从链是不连续合成的

C.不连续合成的片段是冈崎片段

D．前导链和随从链合成中有一半是不连续合成的

E. 随从链的合成迟于前导链的合成

52．减少染色体DNA端区降解和缩短的方式是

A．重组修复 11．UVrABC C．SOS修复

D．DNA甲基化修饰 E．TG重复序列延长

B型题

（1—5）

A．DNApol α B．DNApol I C．DNA pol δ

D．DNApol Ⅱ E．DNA polⅢ

1．与真核核内DNA随从链合成有关的酶是

2．与原核DNA复制有关的酶是

3．与真核DNA复制引发过程有关的酶是

4．与原核DNA修复有关的酶是

5．与真核线粒体DNA合成有关的酶是

（6—8）

A．DNA的全保留复制机制 B．DNA的半保留复制机制

C．DNA的半不连续复制 D．DNA的全不连续复制E．反转录作用

6．15N及14N标记大肠杆菌繁殖传代的实验证明的制是

7．前导链与随从链的合成说明DNA的复制方式是

8．以RNA为模板合成DNA的过程是

（9—12）

A.重组修复 B．UvrABC C．SOS修复

D．DNA甲基化修饰 E．端粒酶

9．当DNA双链分开进行复制中突发损伤时，采用的修复方式是 10. 大肠杆菌对紫外照射形成的损伤所进行的修复是

11．减少染色体DNA端区降解和缩短的方式是

12．当DNA损伤时，因应急而诱导产生的修复作用是（13—16）

A．rep蛋白 B．DNA旋转酶 C．DNApol I D．DNA pol Ⅲ E．DNA连接酶

13．使原核DNA形成负超螺旋结构的是

14．使大肠杆菌DNA链解开双链的是

15．使大肠杆菌DNA复制时去除引物，补充空隙的是

16．使大肠杆菌DNA复制时延长DNA链的是

（17—20）

A.反转录酶 B．端粒酶 C．末端转移酶

D．反转录病毒 E．噬菌体病毒

17．属于DNA病毒的是

18．真核生物染色体中具反转录作用的是

19．以RNA作模板，催化合成cDNA第一条链的酶是

20．属于RNA病毒的是

（21—24）

A．甲基转移酶 B．DNA连接酶 C．引物酶

D．DNApol I E．末端转移酶

21．在DNA复制中，催化DNA片段连接的是

22.基因工程中用于探针标记的酶是

23．催化DNA中相邻的5’磷酸基和3’羟基形成磷酸二酯键的酶是 24．在DNA复制中，催化合成引物的酶是

（ 25—27）

A．利福平 B．利福霉素 C.绿霉素

D．干扰素 E．链霉素

25．真核生物DNA聚合酶。的抑制剂是

26．真核生物MtRNA聚合酶的抑制剂是

27．真核生物RNA聚合酶Ⅲ的抑制剂是

(28—30)

A．PCNA B．SSB C．DnaB蛋白 D．CDK2 E．CDKl 28．参与真核DNA合成与链的延长有关的因子是

29．在原核DNA复制中，可与单股DNA链结合的是

30．在早S期DNA合成的起始阶段，与细胞因子A形成复合物的是 (31—34)

A．反转录酶 B．端粒酶 C. 末端转移酶

D. 反转录病毒

E. 噬菌体病毒

31．属于DNA病毒的是

32．真核生物染色体中具有反转录作用的是

33．以RNA作模板，催化合成cDNA第一条链的酶是

34．属于RNA病毒的是

(35—38)

A．甲基转移酶 B．连接酶 C．引物酶

D.DNApol I E．末端转移酶

35．在DNA复制中，催化去除引物，补充空隙的酶是

36．催化GpppNp mGpppNp反应的酶是

37．催化DNA中相邻的5‘磷酸基和3，羟基形成磷酸二酯键的酶是 38．在DNA复制中，催化合成引物的酶是

X型题

1．DNA连接酶催化的反应

A. 连接两段游离的DNA片段，是基因工程的重要步骤之一

B. 在两股单链DNA互补碱基之间形成氢键

C．需ATP供能

D．使复制中的RNA引物与冈崎片段相互聚合

E．使相邻的DNA片段间以3'，5'-磷酸二酯键相连

2．DNA聚合酶Ⅲ催化的反应

A．以三磷酸核苷为底物 B．合成反应的方向为3'→5'

C．以NAD+为辅酶 D．生成磷酸二酯键

A．以一磷酸核苷为底物

3．DNA复制的特点是

A．半保留复制 B．需合成RNA引物

C.只有一条链作为模板 D．有半不连续性

E.形成复制叉

4．DNA聚合酶I具有

A．3'→5'外切酶活性 B． 5'→3'外切酶活性

C．3'→5'聚合酶活性 D．5'→3'聚合酶活性

E. 具有核酸内切酶活性

5．参与原核DNA复制的DNA聚合酶有

A．DNA聚合酶α B．DNA聚合酶Ⅱ

C．DNA聚合酶Ⅲ D.DNA聚合酶Ⅱ

E．DNA聚合酶δ

6．参与复制中解旋、解链的酶和蛋白质有

A．解链酶 B．DNA结合蛋白

C. DNA拓扑异构酶 D．核酸外切酶

E．DNA聚合酶δ

7．紫外线照射的后果往往引起的突变是

A．碱基缺失 B．碱基插入 C.倒位

D．形成嘧啶二聚体 E．点突变

8．需要DNA连接酶参与的过程有

A．DNA复制 B．DNA体外重组 C．DNA损伤修复

D．RNA逆转录 E．RNA复制

9．比较严重的突变类型有

A．缺失二个核苷酸 B .A取代C C．甲基胞嘧啶取代C. D．插人一个核苷酸 E．DNA链断裂

10．DNA的损伤和突变可以导致下列哪些疾病

A. 癌症 B．肺结核 C．着色性干皮病

D．镰刀状红细胞贫血 E.白化病

11．胸腺嘧啶二聚体阻碍DNA合成的机制

A．使DNA聚合酶失活

B．使DNA模板链断裂

C．DNA的合成将停止在二聚体并使合成受阻

D．使两股DNA链间形成负超螺旋

E．使dNTP无法进入DNA合成链

12．关于DNA复制中连接酶的叙述错误的是

A．催化相邻的DNA片段以5'，3'-磷酸二酯链相连

B．连接反应需要ATP或NAD+参与

C．催化相邻的DNA片段以3'，5'-磷酸二酯键相连

D．参与随从链的生成

E．催化反应中首先与ATP生成中间体

13．冈崎片段是指

A．由DNA连接酶合成的DNA B．随从链上合成的DNA片段

C. 领头链上合成的DNA片段 D．引物酶催化合成的RNA片段

E. DNA模板上的DNA片段

14．反转录过程需要的酶是

A．DDDP B．RDRP C.RDDP

D．DDRP E．以上都不是

15．在DNA复制中RNA引物的作用是

A．使DNA聚合酶Ⅲ活化

B．使DNA双链解开

C．提供5'-P末端作为合成新DNA链起点

D．提供3'-OH末端作为合成新RNA链起点

E．提供3'-OH末端作为合成新DNA链起点

16．下列过程中需要DNA连接酶的是

A．DNA复制 B．RNA转录 C．DNA断裂和修饰

D．DNA的甲基化 E．DNA的乙酰化

17．DNA复制时，下列酶中不需要的是

A．rep蛋白 B．DNA旋转酶 C.DNApolI

D．DNApol I E．DNA连接酶

18. 关于原核生物DNA聚合酶作用的叙述，正确的是

A．DNApolⅠ在损伤修复中发挥作用

B．DNApol I有去除引物，填补合成片段空隙的作用

C．DNApol Ⅲ在复制中起主要作用的酶

D. DNApolⅡ是复制中起主要作用的酶

E．DNApol Ⅲ在在细胞中的含量最多

19．参与原核DNA复制的DNA聚合酶有

A．DNA聚合酶α B．DNA聚合酶I C．DNA聚合酶I

D．DNA聚合酶Ⅲ E．DNA聚合酶δ

20．参与复制中解旋、解链的酶和蛋白质有

A．解链酶 B．DNA结合蛋白 C.DNA拓扑异构酶Ⅱ

D. DNA拓扑异构酶Ⅰ E．核酸外切酶

21．DNA复制需要的酶有

A．DNA聚合酶 B．RNA聚合酶 C. DNA连接酶

D．解链酶 E. 核酸外切酶

22．以下对反转录酶催化的反应描述正确的是

A．RNA指导的DNA合成反应

B．RNA的水解反应

C. DNA指导的RNA合成反应

D．有3'-5'外切酶活性

E. DNA指导的DNA合成反应

23．DNA复制需要下列哪些成分参与

A．DNA模板 B．DNA指导的DNA聚合酶 C.引物酶

D．反转录酶 E.四种核糖核苷酸

24．将细菌培养在含有放射性物质的培养液中，使双链都带有标记，然后使之在不含标记物的培养液中生长三代，其结果是

A．第一代细菌的DNA都带有标记

D．第二代细菌的DNA都带有标记

C. 第二代细菌有一半带有标记

D．不出现两股链都带有标记的子代细菌

E.以上都不对

25．

四、问答题

1.什么叫中心法则？有何意义？

2．参与DNA复制的酶类和蛋白质因子有哪些?它们有什么主要的生理功能？

3．参与DNA复制的酶在原核生物和真核生物有何异同?

4．DNA拓扑异构酶在DNA复制中有何作用?如何起作用?

5．复制的起始过程如何解链?引发体是怎样生成的?

6．DNA复制过程为什么会有领头链和随从链之分？

7．DNA聚合酶I不是真正的“复制酶”，试从校读和不连续片段的连接及切除修复等过程说明具体作用。

8．解释遗传相对保守性及其变异性的生物学意义和分子基础。

9. 什么是点突变、框移突变?其后果如何?

10．真核生物染色体的线性复制长度是如何保证的?

参考答案

一、名词解释

1．中心法则，遗传信息从DNA向RNA，再向蛋白质传递的规律。

2．从贮存状态的遗传信息表现为有功能的蛋白质过程，包括转录和翻译。

3．复制时，母链DNA解开成两股单链，每股各作为一个子代细胞复制的模板。使子代DNA与母链DNA有相同碱基序列。

4．能改变DNA拓扑状态的酶。其作用是在DNA链上作切口，使一链绕过缺口再连接，可达到理顺复制中DNA出现缠绕、打结、过度拧紧的现象。

5．在DnaA，B，C蛋白打开DNA双链的基础上加入引物酶及其辅助蛋白而形成的复合物。 6．即大肠杆菌DNA复制要从分子的特定部位开始，此特定部位称为复制起始点。原核生物只有一个起始点，真核生物有几个起始点。

7．在DNA复制中，解链方向与复制方向一致，因而能沿5，至3，方向连续复制的子链称为领头链。

8．冈崎片段是由于解链方向与复制方向不一致，其中一股子链的复制，需待母链解出足够长度才开始生成引物接着延长。这种不连续的复制片段就是冈崎片段。

9．滚环复制，是某些低等生物或染色体以外的DNA的复制形式。环状DNA外环打开，伸出环外作母链复制，内环不打开一边滚动一边复制。最后一个双链环就滚动复制成两个双链环。

10．在紫外线照射下，相邻的两个DNA分子上的嘧啶碱基之间共价结合而成的。

11. DNA损伤修复一种方式。通过切除损伤部位，剩下空隙由DNA—poi I催化dNTP聚合而填补，最后由DNA连接酶接合裂隙。切除损伤在原核生物需Uvr蛋白类，真核生物需XP蛋白类。

12．着色性干皮病是由于DNA损伤修复有缺陷而造成的一种遗传性疾病，患者有较高的皮肤癌发病倾向。对该病的研究，发现了一些与切除损伤部位有关的蛋白质，称为XP蛋白。

二、填空题

13．DNA—DNA RNA一蛋白质 14．磷酸二酯键肽键 15．DNA—poiⅢ DNA—pola，8

16．解开DNA双键 DnaB 17．切除损伤的DNA UvrB 18．开链复制 19．DNA 拓扑异构

酶 DNA连接酶 20．G1和G2 DNA 21．RNA模板反转录酶 22．缺失插入 23．碱基

错配重排 24．Dna XP

三、选择题

A型题

1—10

11—20

21—30

31—40

41—50

5—60

B型题

1—10

11—20

21—30

31—40

X型题

1—10

11—20

21—30

31—40

四、问答题

1．核苷、核苷酸、核酸三词常易被初学者混淆。核苷是碱基与核糖通过糖苷键连接成的糖苷(苷或称甙)化合物。核苷酸是核苷的磷酸酯，是组成核酸(DNA，RNA)的基本单元，正如由氨基酸(基本单元)组成蛋白质(生物大分子)一样道理。所以核酸也叫多聚核苷酸。核苷(nucleoside)、核苷酸(nucleotide)英文名称只有一个字母之差。

2．116—1 RNA不但可传递遗传信息，也可以贮存和携带遗传信息。这是逆转录现象的发现对生命科学的重要贡献。116—2原核生物虽没有细胞核，照样有遗传信息的贮存和传递。真核生物核内染色体之外，胞浆内也有DNA，例如mt—DNA。原核生物染色体之外也有DNA，例如质粒、F因子等。116—3同一个体各组织、细胞来自单一受精卵的发育分化。从遗传保守性看，肝脏和心脏细胞DNA应该是大致相同的。从遗传变异性看，经过组织分化，二者之间肯定会有相当大差别。

3．原核生物有DNA—poi I，Ⅱ，Ⅲ；真核生物为DNA—poi。、p、丁、8、s；而且每种都各有其自身的功能。这是最主要的必需掌握的差别。相同之处在于底物(dNTP)相同，催化方向(5，一3，)相同，催化方式(生成磷酸二酯键)、放出PPi相同等等；又如：解螺旋酶，原核生物是dnaB基因的表达产物(DnaB)，真核生物就不可能是这个基因和这种产物。

4．主要是理顺由复制的高速度引起的DNA连环、缠绕、打结等现象和使复制中过度拧紧的正超螺旋得以松弛。这些都是复制能继续进行的保证。DNA拓扑酶的作用本质是靠其核酸内切酶活性和催化磷酸二酯键生成的活性，即先在DNA链上造成缺口，其中一股链绕过缺口后再与原断端连接，就可达到松弛DNA拓扑构象的目的。

5．E.colioriC位点上有规律的结构可被DnaA四聚体蛋白结合而使双链打开，DnaB，C 蛋白的进一步结合使双链更为展开，DnaB蛋白就是解螺旋酶。在此基础上，引物酶及其辅助蛋白结合在开链DNA上，形成引发体。

6．DNA复制是半不连续性的。因为开链只有一个方向，解成两单链走向相反，复制又只能按5’一3，一个方向。于是就形成了解开的两股链一股可连续复制，就是领头链，另一股只能解开至相当长度，才开始生成引物及延长复制，这就是随从链。

7．DNA—poi I是最先在E.coli发现和可在试管内催化核苷酸聚合的酶，故曾称为“复制酶”。后来才陆续发现其他DNA聚合酶，并发现DNA—polI除催化核苷酸聚合生成磷酸二酯键这一活性外，还有3，一5，核酸外切酶活性。后一种活性在正确配对的DNA双链中不表现而只在错配的一端才表现。因此能合 189 理地推论DNA—polI的即使校读功能：把错配碱基从3，端切去，用同一酶的聚合活性，换上正确配对核苷酸。相当一段时间认为DNA损伤部位的切除也是靠DNA—poiI的作用。最近研究才发现：原核生物靠Uvr蛋白，真核生物靠XP蛋白切除损伤部分。但DNA—polI仍认为是原核生物填充切除剩下空隙的酶。

8．遗传相对保守性，其分子基础在复制保真性上，包括已知三方面：依照碱基配对规律的半保留复制、DNA—poiI的校读、修复机制和DNA—poiⅢ的碱基选择作用。因此，遗传信息代代相传，作为基因组(全套基因)传代，是相对稳定的，物种的变化是漫长过程的积累，如果不用人工手段去干预，是不可能在几个世代之内就见得到的。生物的自然突变频率很低，例如在lo”水平。考虑到生物基因组的庞大，自然突变是不容低估的。例如同一物种的个体差别、器官组织的分化、从长远意义上说，生物进化，都是突变造成的。突变都是DNA分子上可传代的各种变化(点突变、缺失、插入、框移、重排)。其后果需具体情况具体分析，不可能笼统地简化为有利或有害。当然，更新的技术可用诱变或其他(例如基因工程)手段改造物种，建立有益于人类的突变体。

9．点突变即碱基配错。一个点突变可以(但不一定)造成一个氨基酸在蛋白质大分子上的改变。有时一个氨基酸的改变可以影响生物的整体，例如血红蛋白HbS引起的镰形红细胞贫血、癌基因的点突变等。

框移突变是由缺失或插入(核苷酸)的突变，引起转录出的mRNA读码框架不按原有的三联体次序。其影响不限于突变点上的个别氨基酸。而是整条肽链的读码变更。后果是翻译出不是原来应有的(称为野生型)蛋白质，而是一级结构完全不同的另一种蛋白质。临床上有些病人缺乏某种蛋白质，其中，部分的原因可能是框移突变引起的。

10．真核生物染色体采取线性复制方式。在两端形成的复制引物RNA被水解留下的空隙，如果是环状DNA，其填补空隙应当没问题。但线性复制两端空隙不能填补，则会复制一定变短一些。端粒的DNA序列高度重复并形成反折式二级结构。端粒酶含RNA，又有反转录酶活性。引物去除留下空隙，靠端粒，端粒酶这种爬行复制，就可填补而不缩短。