分子生物学习题答案

篇一：分子生物学课后答案

第一章 绪论

1.简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献。

答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。

2.写出DNA和RNA的英文全称。

答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid）， 核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid）

3.试述“有其父必有其子”的生物学本质。

答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。

4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。

答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；

二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。 2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。

三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Coat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。

5.请定义DNA重组技术和基因工程技术。

答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。

基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。

6.写出分子生物学的主要研究内容。

答：1，DNA重组技术；2，基因表达调控研究；3，生物大分子的结构功能研究----结构分子生物学；4，基因组、功能基因组与生物信息学研究。

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

真核生物染色体除了性细胞外全是二倍体 ，DNA以及大量蛋白质及核膜构成的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）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和左手螺旋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θ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：大肠杆菌的RNA聚合酶由2个α亚基、一个β亚基、一个β’亚基和一个ω亚基组成的核心酶，加上一个σ亚基后则成为聚合酶全酶。α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；

β亚基和β’亚基组成了聚合酶的催化中心，β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和新生RNA的三元复合物。

5.简述σ因子的作用。

答：1.σ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.σ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.σ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。

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。

8.简述原核生物和真核生物mRNA的区别。

答：1，原核生物mRNA常以多顺反子的形式存在。真核生物mRNA一般以单顺反子的形式存在；2，原核生物mRNA的转录与翻译一般是偶联的，真核生物转录的mRNA前体则需经转录后加工，加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成信息体后才开始工作；3，原核生物mRNA半寿期很短，一般为几分钟 ，最长只有数小时。真核生物mRNA的半寿期较长， 如胚胎中的mRNA可达数日；4，原核与真核生物mRNA的结构特点也不同，原核生物的mRNA的5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的poly A结构。

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4—8个A组成的序列，所以转录产物的3’端为寡聚U。

依赖于p因子的终止子的结构特点：1.ρ因子是一个相对分子质量为2.0×105的六聚体蛋白，它能水解各种核苷三磷酸，实际上是一种NTP酶。2. 终止过程需要消耗能量,ρ因子具有终止转录和核苷三磷酸酶两种功能。

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。

篇二：分子生物学习题集及答案

第一章 绪论

1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？

分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或 DNA 的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、 生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。

2. 分子生物学研究内容有哪些方面？

分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于 50 年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则

（centraldogma）是其理论体系的核心。

B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。

3. 分子生物学发展前景如何？

21 世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。

4. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？

社会意义： 人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有 重大科学意义、经济效益和社会效益。

1）.极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化；

2）.促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业；

3）.基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。科学意义：

1）确定人类基因组中约 5 万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能

2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录与转录后调节

3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA 复制、基因转录及表达调控中的影响与作用

4）研究空间结构对基因调节的作用

5）发现与 DNA 复制、重组等有关的序列

6）研究 DNA 突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据

7）确定人类基因组中转座子，逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质

8）研究染色体和个体之间的多态性

第二章

1．碱基对间在生化和信息方面有什么区别？

答：从化学角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。从信息方面看，储存在 DNA 中的信息是指碱基的顺序，而碱基不参与核苷酸之间的共价连接，因此储存在 DNA 的信息不会影响分子结构，来自突变或重组的信息改变也不会破坏分子。

2．在何种情况下有可能预测某一给定的核苷酸链中"G"的百分含量？

答：由于在 DNA 分子中互补碱基的含量相同的，因此只有在双链中 G+C 的百分比可知时，G%=

（G+C）%/2

3．真核基因组的哪些参数影响 C t0 1/2 值？

受基因组大小和基因组中重复 DNA 的类型和总数影响

4．哪些条件可促使 DNA 复性（退火）？

答：降低温度、pH 和增加盐浓度。

5．为什么 DNA 双螺旋中维持特定的沟很重要？

答：形成沟状结构是 DNA 与蛋白质相互作用所必需。

6．大肠杆菌染色体的分子质量大约是 2.5×10 9Da，核苷酸的平均分子质量是 330Da，两个邻 近核苷酸对之间的距离是 0.34nm，双螺旋每一转的高度（即螺距）是 3.4nm，请问：

（ 1）该分子有多长？（ 2）该 DNA 有多少转？

答：1 碱基=330Da，1 碱基对=660Da 碱基对=2.5×10 9/660=3.8×10 6 kb

染色体 DNA 的长度=3.8×10 6/0.34=1.3×10 6nm=1.3mm

答：转数=3.8×10 6×0.34/3.4=3.8×105

7．曾经有一段时间认为，DNA 无论来源如何，都是 4 个核苷酸的规则重复排列（如 ATCG、ATCG、ATCG、ATCG），所以 DNA 缺乏作为遗传物质的特异性。第一个直接推翻该四核苷酸定理的证据是什么？ 答：在 1949-1951 年间，E Chargaff 发现：

（ 1）不同来源的 DNA 的碱基组成变化极大

（ 2）A 和 T、C 和 G 的总量几乎是相等的（即 Chargaff 规则）

（ 3）虽然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各种生物之间变化极大

8．为什么在 DNA 中通常只发现 A-T 和 C-G 碱基配对？

（1）C-A 配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T 碱基对太小，核苷酸间的空间空隙太大无法形成氢键。

（ 2）A 和 T 通常形成两个氢键，而 C 和 G 可形成三个氢键。正常情况下，可形成两个氢键的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。

9．为什么只有 DNA 适合作为遗传物质？

答：是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性，DNA 的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式多样而复杂

第三章

1．比较基因组的大小和基因组复杂性的不同。 一个基因组有两个序列，一个是 A，另一个是 B，各有 2000bp，其中一个是由 400bp 的序列重复 5 次而成，另一个则由 50bp 的序列重复 40 次而成的，问：

（1）这个基因组的大小怎样？（ 2）这个基因组的复杂性如何？

答：基因组的大小是指在基因组中 DNA 的总量。复杂性是指基因组中所有单一序列的总长度。

（ 1）基因组的大小是 4000 bp

（ 2）基因组的复杂性是 450 bp

2．一个基因如何产生两种不同类型的 mRNA 分子？

答：第一种是，一个原初产物含有一个以上的多聚腺苷化位点，能产生具不同 3'端的mRNA。

第二种是，如果一个原初转录产物含有几个外显子，发生不同的剪接，产生多种 mRNA。

3．在一个克隆基因的分析中发现：一个含有转录位点上游 3.8kb DNA 的克隆，其 mRNA 直接转录活性比仅含有 3.1kb 上游 DNA 克隆的转录活性大 50 倍。这表明了什么？

答：在转录起始位点上游的 3.1-3.8kb 处有一增强子。

4．被加工的假基因与其他假基因有哪些不同？它是如何产生的？

答：已加工过的假基因具有明显的 RNA 加工反应的印迹。如缺少内含子，有些在 3'端已经经过加工。 推测已加工过的假基因是在基因转录成前体 mRNA、RNA 加工后，又经反转录形成 DNA，再将反转录出的 DNA 重新整合进基因组。

5．非转录间隔区与转录间隔区分别位于 rRNA 重复的什么位置？转录间隔区与内含子有何区别？ 答：rRNA 的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的 18SRNA 基因与 28S RNA 基因之间。

6．RNA 分子能被运到细胞器中吗？

答：一般来说只有蛋白质才能被输入。但在锥虫 线粒体基因组中没有发现 tRNA

7．什么证据 表明细胞器与原核生物的关系比细胞器与真核生物的关系密切？

答：细胞器蛋白质合成对抗生素的敏感性与原核生物相似。此外，细胞器核糖体蛋白和RNA 聚合酶亚基也与大肠杆菌中的同源

8．酵母 rho-小菌落突变株的线粒体 DNA 发生了什么变化？

答： rho-酵母 线 粒体基因组具有大量的缺失和重复。剩余的 DNA 通过扩增形成多 贝。

9．为什么动物中 线粒体 DNA 进化的速率，几乎是核 DNA 的 10 倍？

答：因为 线粒体 DNA 复制过程中存在更多的错配，并且其修复机制的效率更低。

10．为什么研究者认为某些植物的 COX II 基因是经由 RNA 的过渡，从线粒体转移到了核基因组中？ 答：线粒体内发现的 COX II 假基因含有一内含子，而核基因组内的 COX II 基因已缺失了内含子。

11．请描述 C 值矛盾，并举一个例子说明。

答：C 值矛盾是真核生物单倍体组 DNA 总量与编码基因信息 DNA 总量差异大。对高等真核生物而言，生物体基因组的大小与其复杂性没有直接关系。亲缘关系相近的生物 DNA含量可能差异很大。如一些两栖动物比其它两栖动物的 DNA 相差 100 倍。

12．酵母 mRNA 的大小一般与基因的大小相一致，而哺乳动物 mRNA 比对应的基因明显小。为什么？答：大部分基因含有内含子。

13．在一个基因复制后，外显子发生突变的概率比内含子小。但是，所有 DNA 的突变率是相同的。请解释原因。

答：外显子发生突变使功能丧失而个体被淘汰，因此外显子受选择压力的作用。

14．跳跃复制的结果是什么？

14. 答：产生串联的 DNA 序列。

15．重复序列并不是在选择压力下存在，因此能快速积累突变。这些特性表明重复序列相互间应存在很大的不同，但事实并不是这样的。请举例说明。

15. 答：如卫星 DNA 的同源性是通过固定的交换来维持，它们通过不均等交换导致其中一个重复单元的增加和另一个单元的消失。

16．哪些细胞器带有自身的基因组？为什么这些细胞器带有自身的基因组？

16. 答：线粒体和叶绿体。因为这两种细胞器具有不同于细胞质的独特的胞内环境。

17．线粒体 DNA 的突变率与细胞核 DNA 突变率有什么不同？为什么？

17. 答：在哺乳动中，线粒体 DNA 的突变率比细胞核 DNA 的突变率高，但在植物中，线粒体 DNA 的突变率比细胞核 DNA 的突变率低。 粒体采用不同于细胞核的 DNA 聚合酶和DNA 修复体系。

18．人 线粒体 DNA 的哪些特征表明了其基因组的组织方式具有经济性？

18. 答：基因组小，基因直接相连甚至重叠，仅出现一个启动子，一些基因甚至不包括终止密码。 19．20 世纪 70 年代提出的"内共生假说"，现已被接受为一种理论。有哪些分子生物学证 据有力支持了该理论？

19. 答：（1）线粒体与叶绿体具有自身的基因组，并独立核基因组进行复制；

（ 2）类似于原核 DNA，线粒体与叶绿体基因组不组装为核销小体结构；

（ 3）线粒体基因利用甲酰甲硫氨酸作为起始氨基酸；

（ 4）一些抑制细菌蛋白质翻译成的物质也抑制线粒体中蛋白质的翻译过程。

第四章

1．描述 Meselson-Stahl 实验，说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。

1. 答：Meselson-Stahl 实验证实了 DNA 的半保留复制。证实了两个假说：

（ 1）复制需要两条 DNA 的分离（解链/变性）

（ 2）通过以亲本链作为模板，新合成的 DNA 链存在于两个复制体中。

2．请列举可以在 性染色体的末端建立 性复制的三种方式。

2. 答：（1）染色体末端的短重复序列使端粒酶引发非精确复制。

（ 2）末端蛋白与模板链的 5'端共价结合提供核苷酸游离的 3'端

（ 3）通过滚环复制，DNA 双链环化后被切开，产生延伸的 3'-OH 端

3．为什么一些细菌完成分裂的时间比细菌基因组的复制所需的时间要少？为什么在选择营养条件下，E.coli 中可以存在多叉的染色体或多达 4 个以上的开环染色体 贝，而正常情况下染色体是单 贝的？

3. 答：单 贝复制由细胞中复制起点的浓度控制的。

在适宜的培养条件下，细胞呈快速生长，稀释起始阻遏物的浓度，使复制连续进行。

4．在 DNA 聚合酶 III 催化新链合成以前发生了什么反应？

4. 答：DnaA（与每 9 个碱基重复结合，然后使 13 个碱基解链）、DnaB(解旋酶)和 DnaC（先于聚合酶 III 与原核复制起点相互作用。后随链复制需要引发体完成的多重复制起始，引发体由 DnaG 引发酶与多种蛋白质因子组成。

5．DNA 复制起始过程如何受 DNA 甲基化状态影响？

5. 答：亲本 DNA 通常发生种属特异的甲基化。在复制之后，两模板-复制体双链 DNA 是半甲基化的。半甲基化 DNA 对膜受体比对 DnaA 有更高的亲和力，半甲基化 DNA 不能复制，从而防止了成熟前复制。

6．请指出在 oriC 或 X 型起点起始的 DNA 复制之间存在的重要差异。

6. 答：oriC 起点起始的 DNA 复制引发体只含有 DnaG。 X 型起点起始的 DNA 复制需要额外的蛋白质—Pri 蛋白的参与。Pri 蛋白在引物合成位点装配引发体。

7．大肠杆菌被 T2 噬菌体感染，当它的 DNA 复制开始后提取噬菌体的 DNA，发现一些RNA 与 DNA 紧紧结合在一起，为什么？

7. 答：该 DNA 为双链并且正在进行复制。RNA 片段是后随链复制的短的 RNA 引物。

8．DNA 连接酶对于 DNA 的复制是很重要的，但 RNA 的合成一般却不需要连接酶。解释这个现象的原因。

8. 答：DNA 复制时，后随链的合成需要连接酶将一个冈崎片段的 5'端与另一冈崎片段的 3'端连接起来。而 RNA 合成时，是从转录起点开始原 5'3'一直合成的，因此不需 DNA 连接酶。

9．曾经认为 DNA 的复制是全保留复制，每个双螺旋分子都作为新的子代双螺旋分子的模板。如果真是这样，在 Meselson 和 Stahl 的实验中他们将得到什么结果？

9. 答：复制一代后，一半为重链，一半为轻链；复制两代后，1/4 为重链，3/4 为轻链。

10．描述 Matthew 和 Franklin 所做的证明 DNA 半保留复制的实验。

10. 答：（1）将大肠杆菌在 15N 培养基中培养多代，得到的 DNA 两条链都被标记，形成重链。 （ 2）细胞移到 14N 培养基中培养，提取 DNA；

（ 3）将 DNA 进行氯化铯密度梯度离心，；

（ 4）经过一定时间后，DNA 在离心管聚集成带，每个带的密度均与该点的氯化铯溶液的密度相同； （ 5）照相决定每条带的位置和所含的 DNA 量。

1）经 15N 培养基，所有 DNA 都聚集在一条重密度带；

2）经 14N 培养基一代后，所有的 DNA 形成一条中间密度带；

3）经 14N 继续培养基一代，DNA 一半是中间密度带，另一半是轻密度带；

4）最后，他们证明第一代的分子是双链，且为半保留复制。

篇三：分子生物学习题集答案

第一章

二、问答题

1.重组 DNA的含义是什么?

①目的基因的获得。从细菌或动植物细胞中取出染色体的DNA，用内切酶将之切成若干片段，从中鉴定出目的基因。另一种方法是从细胞中分离到信使核糖核酸核(mRNA)用反转录酶的作用获得该基因的互补DNA(cDNA)。如果预先知道某种蛋白质的氨基酸顺序，可以破译它的遗传密码，用DNA合成的方法获得基因。

②运载体的选择。运载体一般为质粒，是细菌中染色体以外的DNA。但它不是正常的成分，即没有质粒也完全可以正常生长。质粒是环状的DNA，能自主复制，有若干内切酶切口和某些抗生素的抗药性基因。可以作为转基因的载体。

③内切酶切割。将目的基因与质粒DNA如pBR322质粒，用相同的内切酶分别进行切割，结果它们都会形成相同的切口。

④连接酶连接。DNA连接酶，常用的有T4。在三磷酸腺苷(ATP)及镁离子存在的条件下，T4连接酶能将切口相同的两种DNA连接起来，形成一个插入目的基因的质粒，叫重组质粒。 ⑤宿主菌。宿主菌如大肠杆菌作为受体菌，需要培养到旺盛生长阶段，叫感受态细胞。一般在液体培养基中，37℃振荡培养过夜即可。

⑥重组DNA的转化。将插入目的基因的质粒加入呈感受态的大肠杆菌中，同时加入适当的钙盐(Ca+2)，振荡培养。大肠杆菌将重组质粒吞入胞内。这个过程叫转化。

⑦转化子的筛选。pBR322质粒的PstI酶切口处插入目的基因时，则会破坏了抗氨苄青霉素的基因。将转化后的大肠杆菌单个菌落，挑取菌体分别接种于含氨苄青霉素及链霉素的培养基中。如在链霉素培养基上生长而在氨苄青霉素培养基上不能生长的菌落即为转化子。

第二章

二、问答题

1.什么是细菌的限制—修饰系统(restriction-modificaton system, R-M system)，细菌的限制—修饰系统有什么意义?

即限制性内切酶和与其对应的甲基化酶系统，称R-M system。限制性内切酶识别特异的DNA序列并打断DNA，同时对应的甲基化酶能把该段特异的序列甲基化，使得限制性内切酶无法识别。

这种系统在细菌中起到了免疫的作用，即外来入侵的DNA在限制性内切酶的作用下被水解，而细菌自身的DNA在甲基化酶的作用下被保护起来。

2.何谓断裂基因( split gene)?何谓重叠基因( overlapping gene)?它们在生物进化与适应上有何意义?

重叠基因：不同基因共用一段相同的DNA序列。

断裂基因：真核生物结构基因，有若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因或间隔基因。

①重叠基因生物学意义：

原核生物进化的经济原则(较小的C值编码较多的基因信息)；

遗传信息量的估算、突变效应的鉴定、表达调控的理论发展；

丰富和发展了基因的概念(部分回答 C不等于c)。

②间隔基因的生物学意义：

有利于生物遗传的相对稳定。在突变随机发生的前提下，间隔基因的内含子突变不会承受自然选择压力；

增加变异概率，有利于生物的进化。间隔基因长度的增加在某种程度上与增加了基因内的重组变换概率，这样可形成蛋白结构域的重新组合；

扩大生物体的遗传信息储量。通过改变读码框或利用内含子编码基因，或对内含子以不同方式剪接；

利用内含子进行代谢调节。例：酵母细胞色素b基因内含子II编码一个成熟酶，利用成熟酶切除未成熟的mRNA中的内含子。

3.什么是顺反子?用“互补”和“等位基因”说明“基因”这个概念。

4.IS元件整合到靶位点时会发生什么，IS元件整合到靶位点时会发生什么?IS元件的末端是反向重复序列，这两个重复序列高度同源，由供体提供IS元件的一个拷贝到靶位点，涉及酶切、复制、重组，即通过转座酶与末端IR和受体靶位点序列DNA双链进行特定长度的交错切割，再将IS元件连接到靶位点的凸出单链上，最后由聚合酶填补空缺完成转座。当IS元件整合到靶位点后，插入位点的宿主靶DNA序列被复制，在转座子两端产生宿主靶DNA序列的正向重复，因此IS DNA两侧的IR总是与短的正向重复相连，正向重复序列的长短受控于转座子插入时对靶位点产生错切序列的长短。

5.列出一个转座子插入到一个新位点所要求的步骤。

① 复制型转座：发生转座的整个DNA序列是原转座因子的一个拷贝，转座伴随着新拷贝的复制。

a.转座酶对供体转座子的末端反向重复序列和受体靶位点序列的DNA双链进行特定长度的交错切割；

b.共同的机制使转座子和靶序列的切口末段发生交叉共价连接，形成单链转移复合体；

c.DNA聚合酶利用连接缺口处的3’-OH末端和模板链填补缺口，完成转座子及正向重复序列的复制，最后将供体复制子与受体复制子分子连接成具有两个转座子的共联体，两个拷贝的转座子位于两个复制子的连接处，方向相同，正向重复；

d.由拆分酶催化在两个转座子拷贝之间的同源重组交换，释放出两个独立的复制子，另一个复制子则获得了被复制的转座子，并在转座子的两端形成与最初发生错切长度相同的，短的正向重复序列。

②非复制型转座：转座因子作为一个整体直接从原始位点插入转座到新的靶位点，而供体原来的位点上已没有转座因子了。有两种转座机制：

A.利用供体和受体靶DNA序列的直接连接完成转座，只需转座酶，涉及转座子从供体DNA释放和在靶位点上的插入，在供体位点会造成DNA的断裂，转座子的一条单链与靶位点的单链连接，互补链缺口经修复合成填补，完成转座后同样在转座子两侧形成靶位点序列的正向重复。

B.保守转座：转座酶在转座子两端发生剪切，产生双链断裂，完整的转座子从供体中释放出来，转座子与已切断的靶位点连接，复制、修补缺口。

6.比较基因组的大小和基因组复杂性的不同：

—个基因组有两个序列，一个是 A，另—个是 B，各将2000bP长。其中—个是由400bp的序列重复5次而成，另一个则由50bp的序列重复40次而成，问：

(1)这个基因组的大小怎样?

(2)这个基因组的复杂性如何?

7.被加工的假基因与其他假基因有哪些不同?它是如何产生的？

功能基因累积突变型假基因：某基因发生了对其表达过程中的一个阶段或全部阶段具有阻断作用的突变，就会使该基因失去活性。这些变化包括消除起始转录的信号，阻止在外显子与内含子的连接点进行剪接或过早地终止翻译等。加工假基因：基因组中与RNA转录物相似的失活基因。已加工过的假基因有明显的RNA加工反应的印迹，这表明它们在某种程度上经过RNA阶段。形成：①DNA转录前体RNA后经剪接加工形成成熟的RNA,再反转录成cDNA，随后插入到基因中；②DNA转录的前体RNA经加工形成成熟的RNA，进而与DNA形成杂合双链插入到基因中，形成无启动子，无内含子，无终止子的加工型假基因，或反转座假基因。 假基因生物学意义：假基因以基因家族中的一个成员存在，在进化上具有进化的整体性，不承受选择压力；无论其序列是否有功能，基因簇每个成员都会发生重复、缺失和重排。通过对突变体的自然选择，使优良突变基因得以进化；部分回答了生物进化的C值矛盾。

8.请描述 C值矛盾，并举一个例说明。

某生物单倍体基因组DNA的核苷酸数为大C值，受中心法则限定，编码结构基因DNA的核苷酸数为小c值。生物进化的C值矛盾表现为：

①生物体进化程度高低与大C值不成明显相关（非线性）。例：有些哺乳动物的基因组叫两栖类的多数生物还要小；

②亲缘关系相近的生物大C值相差较大。例：昆虫类、两栖类和显花植物类C值相差几乎上百倍 ；

③一种生物内大C值与小c值相差极大。例：Euk. 人体 c = C/10； Prok. Φx174 c ＞C )。

9.跳跃复制的结果是什么?

基因的重复可以通过跳跃复制产生，复制后的拷贝发生突变和突变累积，然后 形成基因簇，最后分化成执行不同功能的基因。重复序列的突变在某种意义上又进一步抑制了不对称交换，维持了进化所选留的新基因的相对稳定。

10.列举一个已知的 DNA序列编码一种以上蛋白质的三种方法。

出现在重叠基因中：

①在核糖体结合位点之后含有多重起始位点，或终止密码的漏读（其中UGA、UAG易被漏读、错读，UAA能严格终止），例如两种蛋白质均从同一起始密码开始起译，其中一种蛋白在遇到第一个终止密码是就停止翻译，另一种蛋白由于发生漏读，核糖体继续翻译到下一个终止密码处；

②以不同的读码框架对同一条mRNA进行识读和翻译；

③选择不同的起始密码AUG，但按同一个读码框架对同一条mRNA进行识读和翻译；

④编码在同一DNA区段不同极性单链上的重叠基因，即反向重叠基因； ⑤真核生物内含子选择性剪接可由同一初级转录物产生多种蛋白质，即同源异型蛋白。

另一个版本：

①在核糖体结合位点之后含有多重起始位点

②在一两个碱基的移码方式出现重叠的可读框

③不同的剪接方式，产生不同的mRNA方式

第三章

二 问答题:

1.设计实验克隆大肠杆菌的复制子。

用荧光物质特异性标记大肠杆菌的复制子，利用相同的限制性内切核酸酶分别酶解E.coli DNA复制子和具有抗生素基因（例如Ampr）质粒DNA，根据荧光标记筛选出切下的的E.coli DNA复制子片段，与质粒DNA片段连接后，转化缺乏Ampr基因的受体菌（Amps），接种于含有氨苄青霉素的培养基中，选择能正常生长的菌落，即可克隆到E.coli 复制子的DNA片段，因为只有同时具有复制子和Ampr的基因组DNA的菌落才能既检测到荧光标记，由能在含有氨苄青霉素的培养基中正常繁殖。

2.试证明一个基因中只有一条 DNA链作为模扳被转录。

分子杂交试验：分别将体外双向转录体系和体外不对成体系（与体内相同方向的单向转录）中分离得到的转录物与体内转录物杂交，如果能检测到杂交双链产物，则可证明体内的目标片段是按双向转录模式进行转录的，反之，就是以不对称转录方式进行单向转录。

3.描述 Matthew Meselson-Franklin Stahl试验，说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。

①将N加入到培养E.coli的培养基内，标记合成的新生DNA单链；②将E.coli转移到N14培养基内，经一个世代后，提取E.coli DNA Cscl密度梯度离心，测定DNA分子密度。 15

分析：如果为全保留复制，则出现两条不同密度DNA带纹；

如果为随机复制，则出现一条中等密度DNA；

如果为半保留复制，则出现一条中等密度DNA.

实验结果将全保留复制否定；

③提取在N14培养基内复制一代后的DNA（即第二世代），密度梯度离心

1的N15随机分布在4条双DNA链中，出现一4

条低密度DNA；如果为半保留复制，则出现两条低密度DNA，两条中等密度DNA ④将这些DNA分子热变性，单链DNA密度梯度离心

分析：如果为随机复制，则出现一条带纹；如果为半保留复制，则出现一条高密度带纹和一条低密度带纹；

⑤让E.coli再继续复制第三代、四代，两条带纹中，低密度DNA带纹逐渐变宽，中等密度DNA始终为两条带两种放射性标记的双链DNA.

分析：如果为随机复制，则占

4.什么是质粒的相容性?什么是不相容群?机制是什么?

质粒的相容性是指两种质粒是否可以共存于同一个细胞，如果能够共存则叫相容（又叫亲和），不能共存则称为不相容。从本质上说，能够共存于同一个细胞中的质粒具有不同的复制机制，因而复制时互不干涉，并保持稳定。根据质粒的这一特性将质粒分为若干个不相容群。同一个不相容群中的质粒不能共存于同一个细胞，因而他们的复制机制相同，因此凡能共存于同一个细胞中的质粒属于不同的不相容群，因而他们的复制机制不同

不相容性质粒：具有共同的复制调控机制(相互竞争, 相互制约)；

相容性质粒( F, ColEI )：复制调控机制完全不同(和平共处, 互不干扰)。

5.解释在DNA复制过程中，后随链是怎样合成的。

双链DNA分子复制起始时RNA聚合酶从复制原点处使双链DNA分子局部开链，前导链在一段RNA引物的发动下按连续合成的模式完成合成过程：在合成10-12个核苷酸的RNA片段之后，再由DNA聚合酶完成前导链DNA的合成，在完成近1000-2000个核苷酸的DNA合成后，后随链才在引发酶的作用下开始启动冈崎片段的引物RNA的合成：引发酶往往与其他相关酶类结合在一起形成引发体合成RNA引物分子，为DNA聚合酶III合成DNA分子提供了启动聚合的3’-OH末端，冈崎片段聚合完成后，DNA聚合酶I利用其外切和聚合功能降解RNA引物分子，同时利用前一个冈崎片段DNA的3’-OH聚合DNA,完成类似切口平移的过程，填补切除引物分子后的缺口，最后由DNA连接酶将冈崎片段连接。

6.描述滚环复制过程及其特征。

过程：单链DNA经复制成为双链复制型（RF），复制的起始是在RF型DNA分子的正链（+）上形成一个切口，当有3’末端外露，5’末端游离后，以另一单环负链（-）为模板开始启动新生正链的前导链合成，游离的5’端按冈崎片段方式启动后随链的合成；随模板链（-）的滚动，新生正链不断在3’末端延伸（共价延伸方式），当其完全游离出亲本单环负链后，自身立即作为模板链按不连续方式合成冈崎片段，经过多轮的滚动，合成出的双链DNA分子是多个基因组串联在一起的多联体，后经切割才形成单体分子。

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