《分子生物学》复习题解答【2010级生物科学(师范)版】

质粒，如酵母和植物。 ④ 原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核。
真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。 ⑤ 真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，
如RNA病毒。
5、转位因子的特点。 （1）结构特点：在转位因子的两端，存在末端重复序列（TIR），在转 位过程中至关重要。 （2）结构特点：绝大多数转位因子含有开放阅读框架（ORF），它可能 编码转座酶，促进转位因子的转位。 （3）结构特点：受体DNA上很短的一段靶序列，由于转位因子的插入，靶序
靶位点连接。最后，填补插入位点两侧的单链区。 （4）分析比较细菌转座子的结构与特点？ 答：1974年，随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色
5、简述拓扑异构酶的概念、分类、特点及作用机理。 （1）概念：在真核、原核生物中发现有催化双螺旋DNA的超螺旋化或者回
到松弛态的酶类，即负责DNA拓扑异构体的超螺旋与松弛态相互 间的转化，反应都与链的切断——缝合机制相关。 （2）分类：I型拓扑异构酶，II型拓扑异构酶。 （3）特点：既能水解，又能连接磷酸二酯键。 （4）作用机理： ① Ⅰ型拓扑异构酶不需要ATP的能量而催化异构体化，作为反应的中间 产物，在原核生物来说是游离型的5′-OH末端扣3′-磷酸末端与酶形成 共价键，而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端与酶形成共价键。此酯 键中所贮存的能量，可能在切断端的再结合上起着作用。 ② 在Ⅱ型拓扑异构酶中，DNA促旋酶可单独催化闭环状DNA产生超螺 旋，这是独特的。其它二个型的酶，除可使超螺旋松弛也需要ATP的 能量外，还可催化促旋酶的催化反应。
7、熔解温度（Tm）
Tm是指DNA的热变性过程中，260nm处的紫外吸收值的增加量达到 最大增量的一半时的温度。 8、拓扑异构酶 拓扑异构酶是指在真核、原核生物中发现有催化双螺旋DNA的超螺旋 化或者回到松弛态的酶类，即负责DNA拓扑异构体的超螺旋与松弛态 相互间的转化，反应都与链的切断——缝合机制相关。 9、双螺旋呼吸作用 双链DNA中配对碱基的氢键不断处于断裂和再生状态之中，特别是稳 定性相对较低的富含A-T的区段，在微观上，常会发生瞬间的单链泡 状结构，这种现象称双螺旋的呼吸作用。 10、镜像重复 镜像重复由反方向完全相同的两个序列组成的重复序列。
研究；基因组、功能基因组与生物信息学研究。
2、简述DNA重组技术的应用前景。 （1）用于大量生产某种在正常细胞代谢中产量很低的多肽：如激素、抗生
素、酶类、抗体等，提高产量，降低成本，使许多有用多肽得到广泛 的应用。 （2）用于定向改造某些生物基因组结构,使其具备的特殊经济价值或功能 提高、扩大。 （3）用于基础研究。
二、简答题
1、简述分子生物学的含义及研究内容。 （1）广义：研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要
性、规侓性和互相关系的科学，是人类从分子水平上真正揭开生 物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然 界的基础学科。 （2）狭义：研究范畴偏重于核酸（或基因）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。（也涉及与这些过 程相关的蛋白质和酶的结构、功能的研究）。 （3）研究内容：DNA重组技术；基因表达调控研究；生物大分子的结构功能
列在转位因子的两侧形成正向重复序列。靶序列的长短对每类 转位因子都是特异的。 （4）识别机制：“区域性优先”，绝大多数转位因子可以插入到染色体DNA的 任何碱基序列内，但更倾向于插入到某些特定的“靶序列”位 点。 （5）插入机制：取决于DNA双螺旋状态或DNA-蛋白质的结合状况等，而不 是取决于靶的具体序列，不依赖于给体和受体序列之间的任何 同源性的相互关系，即有别于DNA重组现象。 （6）每个转位因子携带自身转位所需的基因。 （7）转位作用可以引起缺失和倒位，一段序列转位到新的位点，可以阻 碍有关基因的转录和翻译。
③ 转座子的两条游离单链在靶位点退火接合，DNA聚合酶项平缺 口。
（1）IS元件整合到靶位点时发生什么？ 答：由于在转座子插入之前已产生一个交错切口，而且这一交错切口在转 座子插入后被填补，因此导致靶位点序列重复。 （2）一个复合转座子和一个IS元件之间的关系是什么？ 答：复合转座子在两个末端有IS序列。 （3）列出一个转座子插入到一个新位点所要求的步骤？ 答：首先，在靶位点处产生一个交错切口，切出转座子。接着，转座子与
重复序列；蛋白质编码基因往往以单拷贝存在；复杂的成熟和间接 过程；调控。 （3）区别 ① 真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基
因。还包括叶绿体、线粒体的基因组。 原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一
个基因组。 ② 原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序，DNA仅有
二、问答题
1、真核生物不连续基因（断裂基因）的特点。
（1）断裂基因中的内含子和外显子的关系不完全是固定不变的， （2）每个断裂基因中第1个外显子的上游和最末一个外显子的下游，都有 一段不被转录的非编码区，
称为侧翼序列； （3）断裂基因结构中外显子-内含子的接头区是一高度保守的一致顺序， 称为外显子-内含子接头。
这样一组或一套基因组合则称为基因家族。 5、外显子
外显子是指成熟mRNA或蛋白质中存在的序列（蛋白质编码序列）。 6、内含子
内含子是存在于初级转录产物或基因组DNA中，但不包括在成熟 mRNA、tRNA或rRNA中的那部分核苷酸序列（非编码序列），也即 初级转录产物hnRNA加工产生成熟mRNA时被切除的间隔序列。 7、假基因 在一些基因家族中，利用cDNA探针分子杂交找到若干可以杂交的同 源性片段，一些在序列上与活性基因相似，但不具备有功能，不能转 录或翻译生成成熟mRNA或蛋白质，或产生过早终止的无活性肽链， 或由于错误的阅读框架形成无活性的蛋白质，这种序列称假基因。 8、转位因子 转位因子是指一些DNA序列，能在同一细胞的不同染色体之间，或同 一染色体的不同位点之间转移，且转移不依赖于序列的同源性，在原 位点上此序列不丢失，只是它的一个新拷贝插上到新的位点。 9、插入序列 插入序列是最简单的转座子，是细菌的一小段可转座元件，它不含有 任何宿主基因而常被称为插入系列，它们是细菌染色体或质粒DNA的 正常组成部分。
（3）发育调控的多基因家族 不同组织，细胞类型，时间表达的复杂多基因家族。如血红蛋白基 因。
3、根据复性动力学的研究及重复频率对DNA序列进行分类。
（1）非重复序列； （2）轻度重复序列； （3）中度重复序列； （4）高度重复序列—卫星DNA。
4、真核生物与原核生物基因组结构特点及区别。
（1）原核生物基因组的结构特点：基因组小，DNA含量低；结构简练； 存在转录单位；有重叠基因。 （2）真核生物基因组结构特点：分子量大；染色体是DNA的载体；转 录、翻译存在严格空间间隔；
3、简述真核生物基因表达调控的三个水平。 （1）信号传导研究； （2）转录因子研究； （3）RNA剪辑。
第二章 DNA的结构 一、名词解释
1、DNA的一级结构 DNA的一级结构是指四种脱氧核苷酸通过3′，5′—磷酸二酯键连接 成多核苷酸链，各核苷酸在多核苷酸链上的排列顺序。
2、回文结构 双链DNA中含有的二个结构相同，方向相反的序列称反向重复序列， 又称回文结构。
2、举例说明基因家族的各种类型。
（1）简单多基因家族 在家族中有一个或几个（数个）基因以串联方式重复排列，基因与基 因之间有中度重复序列，在基因组中分散成若干基因簇，各基因含有 单一转录单元和非转录区。如在大肠杆菌中，16 S，23 S和5 S rRNA 基因。
（2）复杂多基因家族 由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独 立的转录单元（存在不同形式的复杂多基因家族）。如海胆的组蛋白 基因家族。
2、简述在DNA热变性过程中，影响熔解温度（Tm）的因素有哪些？ （1）DNA中C≡G含量；（2）溶液中离子强度；（3）DNA组成成分； （4）尿素、甲酰胺；
3、简述DNA复性的两个基本要求是什么？ （1）足够高的离子强度；（2）足够高的温度。
4、简述影响复性速度的因素。 （1）DNA分子的复杂性；（2）DNA浓度；（3）DNA片段大小；（4） 温度；（5）溶液阳离子浓度。
3、卫星DNA 卫星DNA又称随体DNA，因为真核细胞DNA的一部分是不被转录的 异染色质成分，其碱基组成与主体DNA不同，因而可用密度梯度沉降 技术如氯化铯梯度离心将它与主体DNA分离。卫星DNA通常是高度 串联重复的DNA。
4、基因家族 真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，
2、信号传导 信号传导是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激 发诸如离子通透性、细胞形状或其他细胞功能的应答过程。
3、转录因子 转录因子是一群能与基因5′端上游特定序列专一结合，从而保证目的 基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
4、RNA剪辑 RNA剪辑是一种在mRNA前体的碱基序列的改变，由酶中介核苷酸的 插入、缺失或单核苷酸替换。多见于线粒体和叶绿体系统。
少量的重复顺序和基因。 真核生物基因组存在大量的非编码序列。包括：内含子和外显 子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。真核生物的基因组的重 复顺序不但大量，而且存在复杂谱系。
③ 原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。 质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质 中，也可以整合到染色体上。转座因子一般都是整合在基因组中。 真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器DNA，如线粒体和叶 绿体的DNA，为双链环状，可自主复制。有的真核细胞中也存在
二、简答题
1、总结DNA的双螺旋结构模型要点。 （1）DNA分子是由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸长链组成，一条链的走
向是5′→3′，另一条链的走向为3′→5′，两条链沿一个假想的中心轴右 旋相互盘绕，形成大沟（宽槽）和小沟（窄槽）。 （2）磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架分位于外侧，作为可变成分的碱 基位于内侧，链间的碱基按A=T（两个氢键），C≡G（三个氢键）配 对形成碱基平面，碱基平面与螺旋纵轴近于垂直。 （3）螺旋的直径为2.0 nm，相邻碱基平面的垂直距离为0.34 nm，所以螺旋 每隔10个碱基对（bp）重复一次，间距3.4 nm。