第一章 緒論 1. 你對現(xiàn)代分子生物學的含義和包括的研究范圍是怎么理解的？分子生物學是從分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學科，它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象，是當前生命科學中發(fā)展最快并正在與其它學科廣泛交叉與滲透的重要前沿領域。狹義：偏重于核酸的分子生物學，主要研究基因或 DNA 的復制、轉(zhuǎn)錄、表達和調(diào)節(jié)控制等過程，其中也涉及與這些過程有關的蛋白質(zhì)和酶的結構與功能的研究。分子生物學的發(fā)展為人類認識生命現(xiàn)象帶來了前所未有的機會，也為人類利用和改造生物創(chuàng)造了極為廣闊的前景。所謂在分子水平上研究生命的本質(zhì)主要是指對遺傳、 生殖、生長和發(fā)育等生命基本特征的分子機理的闡明，從而為利用和改造生物奠定理論基礎和提供新的手段。這里的分子水平指的是那些攜帶遺傳信息的核酸和在遺傳信息傳遞及細胞內(nèi)、細胞間通訊過程中發(fā)揮著重要作用的蛋白質(zhì)等生物大分子。這些生物大分子均具有較大的分子量，由簡單的小分子核苷酸或氨基酸排列組合以蘊藏各種信息，并且具有復雜的空間結構以形成精確的相互作用系統(tǒng)，由此構成生物的多樣化和生物個體精確的生長發(fā)育和代謝調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。闡明這些復雜的結構及結構與功能的關系是分子生物學的主要任務。 2. 分子生物學研究內(nèi)容有哪些方面？ 分子生物學主要包含以下三部分研究內(nèi)容：A.核酸的分子生物學，核酸的分子生物學研究核酸的結構及其功能。由于核酸的主要作用是攜帶和傳遞遺傳信息，因此分子遺傳學（moleculargenetics）是其主要組成部分。由于 50 年代以來的迅速發(fā)展，該領域已形成了比較完整的理論體系和研究技術，是目前分子生物學內(nèi)容最豐富的一個領域。研究內(nèi)容包括核酸/基因組的結構、遺傳信息的復制、轉(zhuǎn)錄與翻譯，核酸存儲的信息修復與突變，基因表達調(diào)控和基因工程技術的發(fā)展和應用等。遺傳信息傳遞的中心法則（centraldogma）是其理論體系的核心。 B.蛋白質(zhì)的分子生物學蛋白質(zhì)的分子生物學研究執(zhí)行各種生命功能的主要大分子蛋白質(zhì)的結構與功能。盡管人類對蛋白質(zhì)的研究比對核酸研究的歷史要長得多，但由于其研究難度較大，與核酸分子生物學相比發(fā)展較慢。近年來雖然在認識蛋白質(zhì)的結構及其與功能關系方面取得了一些進展，但是對其基本規(guī)律的認識尚缺乏突破性的進展。3. 分子生物學發(fā)展前景如何？ 21 世紀是生命科學世紀，生物經(jīng)濟時代，分子生物學將取得突飛猛進的發(fā)展，結構基因組學、功能基因組學、蛋白質(zhì)組學、生物信息學、信號跨膜轉(zhuǎn)導成為新的熱門領域，將在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生領域帶來新的變革。4. 人類基因組計劃完成的社會意義和科學意義是什么？ 社會意義： 人類基因組計劃與曼哈頓原子計劃、阿波羅登月計劃并稱為人類科學史上的三大工程，具有 重大科學意義、經(jīng)濟效益和社會效益。 1）.極大地促進生命科學領域一系列基礎研究的發(fā)展，闡明基因的結構與功能關系、生命的起源和進化、細胞發(fā)育、生產(chǎn)、分化的分子機理，疾病發(fā)生的機理等，為人類自身疾病的診斷和治療提供依據(jù)，為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)帶來翻天覆地的變化； 2）.促進生命科學與信息科學、材料科學和與高新技術產(chǎn)業(yè)相結合，刺激相關學科與技術領域的發(fā)展，帶動起一批新興的高技術產(chǎn)業(yè)； 3）.基因組研究中發(fā)展起來的技術、數(shù)據(jù)庫及生物學資源，還將推動對農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)（轉(zhuǎn)基因動、植物）、能源、環(huán)境等相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，改變?nèi)祟惿鐣a(chǎn)、生活和環(huán)境的面貌，把人類帶入更佳的生存狀態(tài)。 科學意義： 1）確定人類基因組中約 5 萬個編碼基因的序列基因在基因組中的物理位置，研究基因的產(chǎn)物及其功能 2）了解轉(zhuǎn)錄和剪接調(diào)控元件的結構和位置，從整個基因組結構的宏觀水平上了解基因轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié) 3）從總體上了解染色體結構，了解各種不同序列在形成染色體結構、DNA 復制、基因轉(zhuǎn)錄及表達調(diào)控中的影響與作用 4）研究空間結構對基因調(diào)節(jié)的作用 5）發(fā)現(xiàn)與 DNA 復制、重組等有關的序列 6）研究 DNA 突變、重排和染色體斷裂等，了解疾病的分子機制，為疾病的診斷、預防和治療提供理論依據(jù) 7）確定人類基因組中轉(zhuǎn)座子，逆轉(zhuǎn)座子和病毒殘余序列，研究其周圍序列的性質(zhì) 8）研究染色體和個體之間的多態(tài)性 第二章1堿基對間在生化和信息方面有什么區(qū)別？ 答：從化學角度看，不同的核苷酸僅是含氮堿基的差別。從信息方面看，儲存在 DNA 中的信息是指堿基的順序，而堿基不參與核苷酸之間的共價連接，因此儲存在 DNA 的信息不會影響分子結構，來自突變或重組的信息改變也不會破壞分子。2在何種情況下有可能預測某一給定的核苷酸鏈中“G“的百分含量？ 答：由于在 DNA 分子中互補堿基的含量相同的，因此只有在雙鏈中 G+C 的百分比可知時，G%=（G+C）%/2 3真核基因組的哪些參數(shù)影響 C t0 1/2 值？ 受基因組大小和基因組中重復 DNA 的類型和總數(shù)影響4哪些條件可促使 DNA 復性（退火）？ 答：降低溫度、pH 和增加鹽濃度。5為什么 DNA 雙螺旋中維持特定的溝很重要？ 答：形成溝狀結構是 DNA 與蛋白質(zhì)相互作用所必需。6大腸桿菌染色體的分子質(zhì)量大約是 2.510 9Da，核苷酸的平均分子質(zhì)量是 330Da，兩個鄰 近核苷酸對之間的距離是 0.34nm，雙螺旋每一轉(zhuǎn)的高度（即螺距）是 3.4nm，請問： （ 1）該分子有多長？ （ 2）該 DNA 有多少轉(zhuǎn)？ 答：1 堿基=330Da，1 堿基對=660Da 堿基對=2.510 9/660=3.810 6 kb 染色體 DNA 的長度=3.810 6/0.34=1.310 6nm=1.3mm 答：轉(zhuǎn)數(shù)=3.810 60.34/3.4=3.8105 7曾經(jīng)有一段時間認為，DNA 無論來源如何，都是 4 個核苷酸的規(guī)則重復排列（如 ATCG、ATCG、ATCG、ATCG），所以 DNA 缺乏作為遺傳物質(zhì)的特異性。第一個直接推翻該四核苷酸定理的證據(jù)是什么？答：在 1949-1951 年間，E Chargaff 發(fā)現(xiàn)： （ 1）不同來源的 DNA 的堿基組成變化極大 （ 2）A 和 T、C 和 G 的總量幾乎是相等的（即 Chargaff 規(guī)則） （ 3）雖然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各種生物之間變化極大8為什么在 DNA 中通常只發(fā)現(xiàn) A-T 和 C-G 堿基配對？（1）C-A 配對過于龐大而不能存在于雙螺旋中；G-T 堿基對太小，核苷酸間的空間空隙太大無法形成氫鍵。 （ 2）A 和 T 通常形成兩個氫鍵，而 C 和 G 可形成三個氫鍵。正常情況下，可形成兩個氫鍵的堿基不與可形成三個氫鍵的堿基配對。 9為什么只有 DNA 適合作為遺傳物質(zhì)？ 答：是磷酸二酯鍵連接的簡單核苷酸多聚體，其雙鏈結構保證了依賴于模板合成的準確性，DNA 的以遺傳密碼的形式編碼多肽和蛋白質(zhì)，其編碼形式多樣而復雜第三章1比較基因組的大小和基因組復雜性的不同。 一個基因組有兩個序列，一個是 A，另一個是 B，各有 2000bp，其中一個是由 400bp 的序列重復 5 次而成，另一個則由 50bp 的序列重復 40 次而成的，問：（1）這個基因組的大小怎樣？ （ 2）這個基因組的復雜性如何？ 答：基因組的大小是指在基因組中 DNA 的總量。復雜性是指基因組中所有單一序列的總長度。 （ 1）基因組的大小是 4000 bp （ 2）基因組的復雜性是 450 bp2一個基因如何產(chǎn)生兩種不同類型的 mRNA 分子？ 答：第一種是，一個原初產(chǎn)物含有一個以上的多聚腺苷化位點，能產(chǎn)生具不同 3端的 mRNA。 第二種是，如果一個原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物含有幾個外顯子，發(fā)生不同的剪接，產(chǎn)生多種 mRNA。3在一個克隆基因的分析中發(fā)現(xiàn)：一個含有轉(zhuǎn)錄位點上游 3.8kb DNA 的克隆，其 mRNA 直接轉(zhuǎn)錄活性比僅含有 3.1kb 上游 DNA 克隆的轉(zhuǎn)錄活性大 50 倍。這表明了什么？ 答：在轉(zhuǎn)錄起始位點上游的 3.1-3.8kb 處有一增強子。4被加工的假基因與其他假基因有哪些不同？它是如何產(chǎn)生的？ 答：已加工過的假基因具有明顯的 RNA 加工反應的印跡。如缺少內(nèi)含子，有些在 3端已經(jīng)經(jīng)過加工。 推測已加工過的假基因是在基因轉(zhuǎn)錄成前體 mRNA、RNA 加工后，又經(jīng)反轉(zhuǎn)錄形成 DNA，再將反轉(zhuǎn)錄出的 DNA 重新整合進基因組。 5非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)與轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)分別位于 rRNA 重復的什么位置？轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)與內(nèi)含子有何區(qū)別？答：rRNA 的非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)位于串聯(lián)轉(zhuǎn)錄單位之間，而轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)位于轉(zhuǎn)錄單位的 18SRNA 基因與 28S RNA 基因之間。 6RNA 分子能被運到細胞器中嗎？答：一般來說只有蛋白質(zhì)才能被輸入。但在錐蟲 線粒體基因組中沒有發(fā)現(xiàn) tRNA 7什么證據(jù) 表明細胞器與原核生物的關系比細胞器與真核生物的關系密切？ 答：細胞器蛋白質(zhì)合成對抗生素的敏感性與原核生物相似。此外，細胞器核糖體蛋白和 RNA 聚合酶亞基也與大腸桿菌中的同源 8酵母 rho-小菌落突變株的線粒體 DNA 發(fā)生了什么變化？答： rho-酵母 線 粒體基因組具有大量的缺失和重復。剩余的 DNA 通過擴增形成多 貝。 9為什么動物中 線粒體 DNA 進化的速率，幾乎是核 DNA 的 10 倍？ 答：因為 線粒體 DNA 復制過程中存在更多的錯配，并且其修復機制的效率更低。 10為什么研究者認為某些植物的 COX II 基因是經(jīng)由 RNA 的過渡，從線粒體轉(zhuǎn)移到了核基因組中？ 答：線粒體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的 COX II 假基因含有一內(nèi)含子，而核基因組內(nèi)的 COX II 基因已缺失了內(nèi)含子。 11請描述 C 值矛盾，并舉一個例子說明。答：C 值矛盾是真核生物單倍體組 DNA 總量與編碼基因信息 DNA 總量差異大。對高等真核生物而言，生物體基因組的大小與其復雜性沒有直接關系。親緣關系相近的生物 DNA 含量可能差異很大。如一些兩棲動物比其它兩棲動物的 DNA 相差 100 倍。 12酵母 mRNA 的大小一般與基因的大小相一致，而哺乳動物 mRNA 比對應的基因明顯小。為什么？ 答：大部分基因含有內(nèi)含子。 13在一個基因復制后，外顯子發(fā)生突變的概率比內(nèi)含子小。但是，所有 DNA 的突變率是相同的。請解釋原因。 答：外顯子發(fā)生突變使功能喪失而個體被淘汰，因此外顯子受選擇壓力的作用。 14跳躍復制的結果是什么？ 14. 答：產(chǎn)生串聯(lián)的 DNA 序列。 15重復序列并不是在選擇壓力下存在，因此能快速積累突變。這些特性表明重復序列相互間應存在很大的不同，但事實并不是這樣的。請舉例說明。 15. 答：如衛(wèi)星 DNA 的同源性是通過固定的交換來維持，它們通過不均等交換導致其中一個重復單元的增加和另一個單元的消失。 16哪些細胞器帶有自身的基因組？為什么這些細胞器帶有自身的基因組？ 16. 答：線粒體和葉綠體。因為這兩種細胞器具有不同于細胞質(zhì)的獨特的胞內(nèi)環(huán)境。 17線粒體 DNA 的突變率與細胞核 DNA 突變率有什么不同？為什么？ 17. 答：在哺乳動中，線粒體 DNA 的突變率比細胞核 DNA 的突變率高，但在植物中，線粒體 DNA 的突變率比細胞核 DNA 的突變率低。 粒體采用不同于細胞核的 DNA 聚合酶和 DNA 修復體系。 18人 線粒體 DNA 的哪些特征表明了其基因組的組織方式具有經(jīng)濟性？ 18. 答：基因組小，基因直接相連甚至重疊，僅出現(xiàn)一個啟動子，一些基因甚至不包括終止密碼。 1920 世紀 70 年代提出的“內(nèi)共生假說“，現(xiàn)已被接受為一種理論。有哪些分子生物學證 據(jù)有力支持了該理論？19. 答：（1）線粒體與葉綠體具有自身的基因組，并獨立核基因組進行復制； （ 2）類似于原核 DNA，線粒體與葉綠體基因組不組裝為核銷小體結構； （ 3）線粒體基因利用甲酰甲硫氨酸作為起始氨基酸； （ 4）一些抑制細菌蛋白質(zhì)翻譯成的物質(zhì)也抑制線粒體中蛋白質(zhì)的翻譯過程。 第四章1描述 Meselson-Stahl 實驗，說明這一實驗加深我們對遺傳理解的重要性。 1. 答：Meselson-Stahl 實驗證實了 DNA 的半保留復制。證實了兩個假說： （ 1）復制需要兩條 DNA 的分離（解鏈/變性） （ 2）通過以親本鏈作為模板，新合成的 DNA 鏈存在于兩個復制體中。 2請列舉可以在 性染色體的末端建立 性復制的三種方式。2. 答：（1）染色體末端的短重復序列使端粒酶引發(fā)非精確復制。 （ 2）末端蛋白與模板鏈的 5端共價結合提供核苷酸游離的 3端 （ 3）通過滾環(huán)復制，DNA 雙鏈環(huán)化后被切開，產(chǎn)生延伸的 3-OH 端 3為什么一些細菌完成分裂的時間比細菌基因組的復制所需的時間要少？為什么在選擇營養(yǎng)條件下，E.coli 中可以存在多叉的染色體或多達 4 個以上的開環(huán)染色體 貝，而正常情況下染色體是單 貝的？ 3. 答：單 貝復制由細胞中復制起點的濃度控制的。 在適宜的培養(yǎng)條件下，細胞呈快速生長，稀釋起始阻遏物的濃度，使復制連續(xù)進行。 4在 DNA 聚合酶 III 催化新鏈合成以前發(fā)生了什么反應？ 4. 答：DnaA（與每 9 個堿基重復結合，然后使 13 個堿基解鏈）、DnaB(解旋酶)和 DnaC（先于聚合酶 III 與原核復制起點相互作用。后隨鏈復制需要引發(fā)體完成的多重復制起始，引發(fā)體由 DnaG 引發(fā)酶與多種蛋白質(zhì)因子組成。 5DNA 復制起始過程如何受 DNA 甲基化狀態(tài)影響？ 5. 答：親本 DNA 通常發(fā)生種屬特異的甲基化。在復制之后，兩模板-復制體雙鏈 DNA 是半甲基化的。半甲基化 DNA 對膜受體比對 DnaA 有更高的親和力，半甲基化 DNA 不能復制，從而防止了成熟前復制。 6請指出在 oriC 或 X 型起點起始的 DNA 復制之間存在的重要差異。 6. 答：oriC 起點起始的 DNA 復制引發(fā)體只含有 DnaG。 X 型起點起始的 DNA 復制需要額外的蛋白質(zhì)Pri 蛋白的參與。Pri 蛋白在引物合成位點裝配引發(fā)體。 7大腸桿菌被 T2 噬菌體感染，當它的 DNA 復制開始后提取噬菌體的 DNA，發(fā)現(xiàn)一些 RNA 與 DNA 緊緊結合在一起，為什么？ 7. 答：該 DNA 為雙鏈并且正在進行復制。RNA 片段是后隨鏈復制的短的 RNA 引物。 8DNA 連接酶對于 DNA 的復制是很重要的，但 RNA 的合成一般卻不需要連接酶。解釋這個現(xiàn)象的原因。8. 答：DNA 復制時，后隨鏈的合成需要連接酶將一個岡崎片段的 5端與另一岡崎片段的 3端連接起來。而 RNA 合成時，是從轉(zhuǎn)錄起點開始原 53一直合成的，因此不需 DNA 連接酶。 9曾經(jīng)認為 DNA 的復制是全保留復制，每個雙螺旋分子都作為新的子代雙螺旋分子的模板。如果真是這樣，在 Meselson 和 Stahl 的實驗中他們將得到什么結果？ 9. 答：復制一代后，一半為重鏈，一半為輕鏈；復制兩代后，1/4 為重鏈，3/4 為輕鏈。 10描述 Matthew 和 Franklin 所做的證明 DNA 半保留復制的實驗。 10. 答：（1）將大腸桿菌在 15N 培養(yǎng)基中培養(yǎng)多代，得到的 DNA 兩條鏈都被標記，形成重鏈。 （ 2）細胞移到 14N 培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取 DNA； （ 3）將 DNA 進行氯化銫密度梯度離心，； （ 4）經(jīng)過一定時間后，DNA 在離心管聚集成帶，每個帶的密度均與該點的氯化銫溶液的密度相同； （ 5）照相決定每條帶的位置和所含的 DNA 量。 1）經(jīng) 15N 培養(yǎng)基，所有 DNA 都聚集在一條重密度帶； 2）經(jīng) 14N 培養(yǎng)基一代后，所有的 DNA 形成一條中間密度帶； 3）經(jīng) 14N 繼續(xù)培養(yǎng)基一代，DNA 一半是中間密度帶，另一半是輕密度帶； 4）最后，他們證明第一代的分子是雙鏈，且為半保留復制。 11解釋在 DNA 復制過程中，后隨鏈是怎樣合成的。 11. 答：DNA 聚合酶只能朝 53方向合成 DNA，后隨鏈不能像前導鏈一樣一直進行合成。后隨鏈是以大量獨立片段（岡崎片段）合成的，每個片段都以 53方向合成，這些片段最后由連接酶連接在一起。每個片段獨立引發(fā)、聚合、連接。 12描述滾環(huán)復制過程及其特征。 12. 答：僅是特定環(huán)狀 DNA 分子的復制方式。 （ 1）復制過程： 1）環(huán)狀雙鏈 DNA 的+鏈被內(nèi)切酶切開； 2）以-鏈為模板，DNA 聚合酶以+鏈的 3端作為引物合成新的+鏈，原來的+鏈 DNA 分子的 5端與-鏈分離； 3）+鏈的 3端繼續(xù)延長； 4）引發(fā)酶以離開的+鏈為模板合成 RNA 引物，DNA 聚合酶以+鏈為模板合成新的-鏈； 5）通常滾環(huán)復制的產(chǎn)物是一多聚物，其中大量單位基因組頭尾相連。 （ 2）復制過程的特征： 1）復制是單方向不對稱的； 2）產(chǎn)物是單鏈 DNA，但可通過互補鏈的合成轉(zhuǎn)變?yōu)殡p鏈； 3）子代 DNA 分子可能是共價連接的連環(huán)分子； 4）連環(huán)分子隨后被切成與單個基因組相對應的片段。 第五章 DNA 損傷與修復 一、名詞解釋 1、錯義突變：DNA 分子中堿基對的取代，使得 mRNA 的某一密碼子發(fā)生變化，由它所編碼 的氨基酸就變成另一種的氨基酸，使得多肽鏈中的氨基酸順序也相應的發(fā)生改變的突變。 2、無義突變：由于堿基對的取代，使原來可以翻譯某種氨基酸的密碼子變成了終止密碼子 的突變。 3、同義突變：堿基對的取代并不都是引起錯義突變和翻譯終止，有時雖然有堿基被取代， 但在蛋白質(zhì)水平上沒有引起變化，氨基酸沒有被取代，這是因為突變后的密碼子和原來的密 碼子代 同一個氨基酸的突變。 4、移碼突變：在編碼序列中，單個堿基、數(shù)個堿基的缺失或插入以及片段的缺失或插入等 均可以使突變位點之后的三聯(lián)體密碼閱讀框發(fā)生改變，不能編碼原來的蛋白質(zhì)的突變。 5、DNA 的體外重組：DNA 的體外重組是指含有特異目的基因的 DNA 片段與載體 DNA 在 試管內(nèi)連接的過程。常用的方法：1. 粘性末端連接法；2. 平末端連接法；3. 結尾法；4. 人工 接頭法（linker）。 6、限制性核酸內(nèi)切酶（restriction endonuclease, 內(nèi)切酶）：是一類特異性地水解雙鏈（ds） 的 DNA 的磷酸二酯酶。分 、II、 型。內(nèi)切酶的用途： 1.制作 DNA 物理圖譜； 2.DNA 限制性片段長度多態(tài)性分析（RFLPS）。 3.基因克隆及亞克?。?4.DNA 雜交與序列分析； 5.基因組同源性研究； 6.基因突變和化學修飾的研究。 7、C-值：通常是指一種生物單倍體基因組 DNA 的總量。 8、基因家族：真核生物中許多相關的基因常按功能成套組合，被稱為基因家族。 9、轉(zhuǎn)座子：是存在于染色體 DNA 上可自主復制和位移的基本單位。二、簡答題 1.誘變劑的作用機制？ 答：1、堿基的類似物誘發(fā)突變 2、改變 DNA 的化學結構 3、結合到 DNA 分子上誘發(fā)移碼突 變 4、紫外 及其他射 引起的 DNA 分子的變化 2、突變類型及其遺傳效應？ 答：1、突變類型： A. B. C. D. 點突變 NA 大分子上一個堿基的變異。分為轉(zhuǎn)換和顛換。 缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從 DNA 大分子上消失。 插入：一個原來沒有的堿基或一段原來沒有的核苷酸鏈插入到 DNA 大分子中間。 倒位 NA 鏈內(nèi)重組，使其中一段方向倒置。 2、突變的遺傳效應： A.遺傳密碼的改變：錯義突變、無義突變、同義突變、移碼突變 B.對 mRNA 剪接的影響：一是使原來的剪接位點消失；二是產(chǎn)生新的剪接位點。 C.蛋白質(zhì)肽鏈中的片段缺失： 3.典型的 DNA 重組實驗通常包括哪些步驟？ a、提取供體生物的目的基因（或稱外源基因），酶接連接到另一 DNA 分子上（克隆載體）， 形成一個新的重組 DNA 分子。 b、將這個重組 DNA 分子轉(zhuǎn)入受體細胞并在受體細胞中復制保存，這個過程稱為轉(zhuǎn)化。 c、對那些吸收了重組 DNA 的受體細胞進行篩選和鑒定。 d、對含有重組 DNA 的細胞進行大量培養(yǎng)，檢測外援基因是否 達。 4.為什么在 DNA 中通常只發(fā)現(xiàn) AT 和 CG 堿基配對? 答： (1)CA 配對過于龐大而不能存在于雙螺旋中； GT 堿基對則太小，核苷酸間的空 隙太大無法形成氫鍵。 (2)A 和 T 通常有兩個氫鍵，而 C 和 G 有三個。正常情況下，可形成 兩個氫鍵的堿基不能與可形成三個氫鍵的堿基配對。 5.什么是增效與減效突變？ 答： 順式作用的啟動子等調(diào)控序列的突變不是阻礙相對應的轉(zhuǎn)錄單元轉(zhuǎn)錄所必需的。然而， 轉(zhuǎn)錄啟動的效率可能會因此而下降，相鄰基因的轉(zhuǎn)錄會減弱，這樣的突變稱為減效突變。若 改變啟動子序列的突變能提高轉(zhuǎn)錄啟動的效率，則這樣的突變稱為增效突變。 6.噬菌體整合到宿主基因組后 4-6 個宿主 DNA 的核苷酸被復制，這是為什么?這與轉(zhuǎn)座子插 入新位點有何相似之處?另外，兩個核苷酸從 5U3 的 5和 3被切除，這意味著遺傳信息從反 轉(zhuǎn)錄病毒中被丟失嗎? 答： 由于反轉(zhuǎn)錄病毒整合酶(reboviral integase)在整合位點切開一個交錯切口造成靶位點重 復。插入之后，填補切口產(chǎn)生重復序列。轉(zhuǎn)座酶在靶位點產(chǎn)生同向重復序列。病毒基因組每 側(cè)兩個核苷酸的缺失并不會導致類似基因組另一端的序列的其他 貝的丟失。 7.列出病毒和非病毒超家族反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子之間的 4 種差異. 答： 病毒超家族成員含有長末端重復序列 LTR、編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整合酶的可讀框以及內(nèi)含 子，但非病毒反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子并不含有這些序列。同樣，病毒反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的整合會在靶位點 產(chǎn)生一段 4-6 個核苷酸，的短重復序列，而非病毒反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子則產(chǎn)生 7-21 個核苷酸重復序 列。 8.描述兩種轉(zhuǎn)座子引起基因組重排的方式。 答： 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座時能夠?qū)е滤拗餍蛄械娜笔?、重復或插入。另外，轉(zhuǎn)座子通過宿主重組系 統(tǒng)導致基因組重排。 9.IS 元件整合到靶位點時會發(fā)生什么? 答： 由于在轉(zhuǎn)座子插入之前已產(chǎn)生一個交錯切口，而且這一交錯切口在轉(zhuǎn)座子插入后被填 補，因此導致靶位點序列重復。 10.一個復合轉(zhuǎn)座子和一個 IS 元件之間的關系是什么?。 答： 復合轉(zhuǎn)座子在兩個末端有 IS 序列 11.列出一個轉(zhuǎn)座子插入到一個新位點所要求的步驟. 答： 首先，在靶位點處產(chǎn)生一個交錯切口，切出轉(zhuǎn)座子。接著，轉(zhuǎn)座子與靶位點連接。最 后，填補插入位點兩側(cè)的單鏈區(qū)。 12.當(1)DNA 在兩個定向重復之間(2)DNA 在兩個反向重復之間發(fā)生重組的效應各是什么? 答： 同向重復序列之間的重組會導致重復序列之間 DNA 序列發(fā)生缺失。反向重復序列之間 的重組則會使重復序列之間的 DNA 序列發(fā)生倒位。 13.在什么過程中會形成一個共整合體?它的結構是什么? 答： 在復制轉(zhuǎn)座中會形成共整合體(cointegrant)，其中含有兩個方向相同的轉(zhuǎn)座子 貝，并 由原有復制子隔開。 14.Tn10 元件只有在自己的轉(zhuǎn)座酶基因具有活性時發(fā)生轉(zhuǎn)座(與利用基因組中 Tn10 元件 達 的轉(zhuǎn)座酶的情況正好相反)，這種偏愛的原因是什么? 答： 轉(zhuǎn)座酶一旦合成就立即與 DNA 牢固結合，以免擴散到基因組的其他元件中。有假說認 為游離的轉(zhuǎn)座酶半衰期很短，但若與 DNA 結合后較為穩(wěn)定。因為未結合狀態(tài)是不穩(wěn)定的， 所以游離的轉(zhuǎn)座酶不會擴散到其他位點。 15.跳躍復制的結果是什么? 答： 跳躍復制產(chǎn)生串聯(lián)的 DNA 序列。比如說，小鼠 27bp 的重復序列跳躍復制產(chǎn)生 54bp 的 重復序列，它由兩個串聯(lián)的 27bp 的重復序列所組成。 16.重復序列并不是在選擇壓力下存在，因此能快速積累突變。這些特性 明重復序列相互 間應存在很大的不同，但事實并不是這樣的。請舉例說明。 答： 如衛(wèi)星 DNA 的同源性是通過固定的交換來維持的，它通過不均等交換導致其中一個重 復單元的增加和另一個的消失。 17. 檢體 DNA 的突變率與細胞核 DNA 突變率有什么不同?為什么? 答： 在哺乳動物中， 粒體 DNA 的突變率比核 DNA 的突變率高。但在植物中， 粒體 DNA 的突變率比核 DNA 的突變率低。出現(xiàn)這種差異的可能原因是 粒體采用不同于細胞核 的 DNA 聚合酶和 DNA 修復體系。 18.簡述大腸桿菌的插入序列，并指出它們對自發(fā)突變的重要性。 答： 插入序列(IS)是可以轉(zhuǎn)座的遺傳元件，它們只插入自我復制的 DNA。中，如細菌和噬 菌體的染色體及質(zhì)粒。大腸桿菌中，有幾種不同的 IS 元件，長度都是 0.71.5kb. 每種都有 特定核苷酸序列，有的編碼轉(zhuǎn)座酶，負責啟動特定 IS 的轉(zhuǎn)座。一般來說，每個 IS 的兩端都 有一對短的反向重復，長約 9-41bp(圖 A8.1)，轉(zhuǎn)座酶似乎就是通過識別這些反向重復序列起 始轉(zhuǎn)座的;也就是說，特異的轉(zhuǎn)座酶和反向重復序列對轉(zhuǎn)座都很重要。轉(zhuǎn)座的另一個性質(zhì)是 每個 IS 的兩端都與宿主 DNA 的短正向重復序列(313bp)相連；這是宿主 DNA 上的靶位點， 在轉(zhuǎn)座過程中該位點被復制。轉(zhuǎn)座時，IS 向基因組中新的位置隨機地移動。通常，它插入一 個結構基因產(chǎn)生突變 型，有時是因為編碼序列受到阻斷，有時則因為 IS 元件含有多種轉(zhuǎn) 錄或翻譯的終止信號。另外,IS 賜可插入操縱子的操縱基因-啟動子區(qū)域，導致整個操縱子被 關閉，但偶爾操縱子的 達也會變?yōu)榻M成型。當 IS 含有一個正確定向的啟動子時，可以轉(zhuǎn) 錄細菌操縱子.因為這個啟動子不受調(diào)節(jié)細菌操縱子的正常調(diào)控蛋白調(diào)控，產(chǎn)生的效果類似 于操縱基因組成型突變。所以，IS 元件的轉(zhuǎn)座是自發(fā)突變的一個重要來源。必須意識到這些 突變不能被堿基類似物或移碼突變誘變劑誘導和回復。大腸桿菌中有幾種不同的 IS 元件， 貝數(shù)在 15。 19.分析比較細菌轉(zhuǎn)座子的結構與特點。 答： 1974 年，隨著發(fā)現(xiàn)與抗生素抗性有關的基因可以在質(zhì)粒與細菌的染色體之間轉(zhuǎn)移，科 學家發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子。轉(zhuǎn)座子比 IS 元件大