2022年现代分子生物学_课后思考题答案 .pdf
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1、1 第一章绪论1染色体具有哪些作为遗传物质的特征?答:分子结构相对稳定; 能够自我复制,使亲子代之间保持连续性;能够指导蛋白质的合成,从而控制整个生命过程; 能够产生可遗传的变异。2.什么是核小体?简述其形成过程。答: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6
2、8nm,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答:组成:蛋白质+核酸。组装过程: 1,首先组蛋白组成盘装八聚体,DNA 缠绕其上,成为核小体颗粒,两个颗粒之间经过DNA 连接,形成外径 10nm 的纤维状串珠, 称为核小体串珠纤维;2, 核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6 个核小体, 外径 30nm的螺线管结构;3,螺线管结构再次螺旋化,形成超螺旋结构;4,超螺线管,形成绊环,即线性的螺线管形成的放射状环。绊环在非组蛋白上缠绕即形成了显
3、微镜下可见的染色体结构。4. 简述 DNA 的一 ,二,三级结构的特征答: 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(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
4、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。7DNA 复制通常采取哪些方式?线性 DNA 双链的复制将线性复制子转变为环状或多聚分子精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页2 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环状 D
5、NA 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 3DNA 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( Preprimosom
6、e )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
7、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答: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;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;复制子水平调控即决定复制的起始与否。10 细胞通过哪
8、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?答: 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(
9、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。一旦形成复合转座精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 16 页3 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。答:转座子是存在于染色体DNA 上的可自
10、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13. 组蛋白上都存在哪些修饰?其作用是什么?(P27) 答:甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化及ADP 核糖基化等。以甲基化(基因激活与沉默)、乙酰化(转录激活,转录延伸,DNA
11、 修复拼接复制,染色体组装,基因沉默,信号转导)为主。影响染色体的结构和功能、基因的表达和沉默。第三章生物信息的传递(上)- 从 DNA 到 RNA 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) 。2,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。3,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
12、的RNA聚合酶由2个亚基、一个亚基、一个亚基和一个亚基组成的核心酶,加上一个亚基后则成为聚合酶全酶。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;亚基和亚基组成了聚合酶的催化中心,亚基能与模版DNA 、新生 RNA链及核苷酸底物相结合。4,什么是封闭复合物、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
13、和新生 RNA的三元复合物。5,简述因子的作用。答: 1,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,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,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。6,什么是Pribnow box ?它的保守序列是什么?答: pribnow box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 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 16 页
14、4 7,什么是上升突变?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 。9,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48 个 A组成的序列,所以转录产物的3端为寡
15、聚U 。依赖于p 因子的终止子的结构特点: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的mRNA ,以用作蛋白质合成的模版。答: 1,装上 5端帽子; 2,装上 3端多聚A尾巴; 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参与完成的, 被切除的居间顺序形成套索形;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。12,什么是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DN
16、A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DAN 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;3,扩充遗传信息,能使基因产物获得心得结构核功能,有利于生物的进化。13,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
17、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 生物信息的传递(下) - 从 mRNA 到蛋白质1,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。2,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。3,简述摆动学说。答: 1966 年, Crick根据立体化学原
18、理提出摆动学说,解释了反密码子中某些稀有成分的配对。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。认为除A-U、G-C 配对外,还有非标准配对,I-A 、I-C 、I-U ,并强调密码子的 5端第 1、2 个碱基严格遵循标准配对,而第3 个碱基可以非标准配对,具有一定程度的摆动灵活性。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
19、RNA 分子序列中很有反密码子。6,什么是SD序列?其功能是什么?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页5 答: SD序列是指信使核糖核酸(mRNA) 翻译起点上游与原核16S 核糖体 RNA或真核 18S rRNA 3 端富含嘧啶的7 核苷酸序列互补的富含嘌呤的37 个核苷酸序列(AGGAGG) ,是核糖体小亚基与mRNA 结合并形成正确的前起始复合体的一段序列。功能: SD序列对 mRNA 的翻译起重要作用。7,核糖体有哪些活性中心?答:核糖体包括多个活性中心,即mRNA 结合部位、结合或接受AA-tRNA部位,结
20、合或接受肽酰-tRNA 部位,肽基转移部位及形成肽键的部位,此外还有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。9,链霉素为什么能够抑制蛋白质的合成?答:链霉素是是一种氨基葡萄糖型抗生素,分子式C21H39N7O12 ,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。10,什么是信号肽?它在序列组成上有什么特点?有什么功能?答:绝大部分被运入内质网腔的蛋白质都带有一个信号肽,该序列常常位于蛋白质的氨基端,长度一般都在13-16个残基,有如下三个特征:1,一般带有10-15 个疏水残基; 2,在靠近该序列N端常常带有一个
21、或者数个带正电荷的氨基酸; 3,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。功能:完整的信号肽是保证蛋白质转运的必要条件。11,简述叶绿体蛋白质的跨膜运输机制。答: 1,活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内;2,叶绿体膜能够特异性的与叶绿体蛋白的前体结合;3,叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物和蛋白质种类不同而表现出明显的差异;12,蛋白质有哪些翻译后的加工修饰?答: 1、氨基端和羧基端的修饰;2. 共价修饰:磷酸化、糖基化、羟基化、二硫键的形成;3. 亚基的聚合;4. 水解断链,切除新生肽中非功能片段。13,什么是核定位序列?其主要功能是什么?答:核定位序列:蛋白质的一个结构域,通常为一
22、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。 在绝大多数多细胞真核生物中,每当细胞发生分裂时,核膜被破坏, 等到细胞分类完成后,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,为了核蛋白的重复定位,这些蛋白质中的信号肽-被称为核定位序列。14. 什么是核信号序列,其序列组成有哪些特点?主要功能是什么?存在于核蛋白中,引导核蛋白出核的序列,称为出核信号序列(NES)。经典的 NES序列是由疏水性氨基酸尤其是亮氨酸和异亮氨酸富集的区域构成。功能:经典的NES大多为 CRM1 依赖性。它能够被出核因子识别并结合,从而携带该蛋白出核。16增强子具有哪些特点?答: (1)增强相
23、邻启动子的转录; (2)两个方向都能起作用;(3)位于相邻启动子的上游或下游都能起作用;(4)在远距离外也能起作用;(5)具有细胞类型的特异性。1. 说出分子克隆的主要改进过程试述基因克隆载体进化过程。pSC101 质粒载体,第一个基因克隆载体ColE1 质粒载体,松弛型复制控制的多拷贝质粒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页6 pBR322 质粒载体,具有较小的分子量(4363 bp) 。能携带6-8 kb 的外源 DNA 片段,操作较为便利pUC 质粒载体,具有更小的分子量和更高的拷贝数pGEM-3Z 质粒,编码
24、有一个氨苄青霉素抗性基因和一个lacZ基因穿梭质粒载体,由人工构建的具有原核和真核两种不同复制起点和选择标记,可在不同的寄主细胞内存活和复制的质粒载体pBluescript 噬菌粒载体,一类从pUC 载体派生而来的噬菌粒载体2. 试述 PCR扩增的原理和步骤。原理:首先将双链DNA 分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA 分子, DNA 聚合酶以单链DNA 为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸、合适的Mg2+ 浓度和实验中提供的引物序列合成新生的DNA 分子。步骤:将含有待扩增DNA 样品的反应混合物放置在高温(94)环境下加热1 分钟,使双链DNA 变性,形成单链模板DNA
25、降低反应温度(退火,约50) ,约 1 分钟,使寡核苷酸引物与两条单链模板DNA 结合在靶 DNA 区段两端的互补序列位置上将反应混合物的温度上升到72左右保温1-数分钟, 在 DNA 聚合酶的作用下, 从引物的 3-端加入脱氧核苷三磷酸,并沿着模板分子按53方向延伸,合成新生DNA 互补链3. 筛选基因文库主要有哪些方法 核酸杂交法:其以广泛的适用性和快速性成为基因文库筛选中最常用方法之一。 PCR筛选法:有很强的通用性,操作简单,但前提是已知足够的序列信息并获得基因特异性引物。 免疫筛选法:免疫筛选法:基于抗体特异性结合原理,即使实验中靶基因的序列完全未知,只要有针对该基因产物的抗体,也能
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