2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——DNA分子結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋵W(xué)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共15分）1.下列哪一項不是區(qū)分DNA不同拓?fù)洚悩?gòu)體的主要物理量？A.扭轉(zhuǎn)數(shù)(Twist)B.超螺旋數(shù)(Writhe)C.鏈接數(shù)(Linkingnumber)D.相對分子質(zhì)量2.當(dāng)一個超螺旋DNA（Writhe=-1）通過拓?fù)涿傅淖饔盟砷_成一個平直的環(huán)狀DNA時，該反應(yīng)體系的扭轉(zhuǎn)數(shù)(Twist)將如何變化？A.增加1B.減少1C.保持不變D.無法確定3.DNA復(fù)制過程中，前導(dǎo)鏈的合成是連續(xù)的，而滯后鏈的合成是斷續(xù)的，這導(dǎo)致了哪種主要的拓?fù)鋯栴}？A.超螺旋的積累B.鏈的纏繞C.穿越障礙（貓頭鷹眼現(xiàn)象）D.鏈終止4.能夠水解或連接DNA雙鏈磷酸二酯鍵的酶被稱為？A.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶B.DNA連接酶C.DNA回旋酶D.限制性內(nèi)切酶5.具有正超螺旋結(jié)構(gòu)的DNA通常在哪種環(huán)境下更穩(wěn)定？A.高鹽濃度B.高pH值C.高溫D.高相對濕度二、填空題（每空2分，共20分）6.鏈接數(shù)（Linkingnumber,Lk）是描述一個環(huán)狀DNA分子______和______之間相對取向的拓?fù)洳蛔兞俊?.扭轉(zhuǎn)數(shù)（Twist,Tw）代表一個環(huán)狀DNA分子中______的平均值。8.超螺旋數(shù)（Writhe,Wr）代表一個環(huán)狀DNA分子在______中的平均扭曲數(shù)。9.根據(jù)克拉克-富蘭克林實驗，通過測量超螺旋消除反應(yīng)中反應(yīng)物和產(chǎn)物的______，可以計算出環(huán)狀DNA分子的鏈接數(shù)。10.能夠催化DNA超螺旋生成的酶稱為______，它通常能引入______超螺旋。三、計算題（共15分）11.在一個理想的環(huán)狀DNA分子中，測得其自然狀態(tài)下的鏈接數(shù)Lk=200。當(dāng)這個DNA分子被引入到一個溶液中，使其形成右手超螺旋，此時測得溶液中DNA的扭轉(zhuǎn)數(shù)Tw=195。請計算該超螺旋DNA分子的超螺旋數(shù)Wr是多少？并說明所得超螺旋數(shù)的物理意義（正負(fù)表示什么）。四、簡答題（每題10分，共30分）12.簡述DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I和II（特別是DNA回旋酶）的作用機(jī)制及其在生物過程中的功能。13.解釋什么是“貓頭鷹眼”（Owl'seyes）現(xiàn)象，并簡述其在DNA復(fù)制過程中是如何被解決的。五、論述題（15分）14.論述DNA拓?fù)鋵W(xué)知識在限制性內(nèi)切酶圖譜構(gòu)建和DNA測序技術(shù)中的應(yīng)用意義。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.A5.A二、填空題6.兩條DNA鏈末端7.堿基對平面8.虛擬的圓柱體9.鏈接數(shù)10.DNA回旋酶；負(fù)三、計算題11.解：根據(jù)公式Lk=Tw+Wr已知Lk=200,Tw=195則Wr=Lk-Tw=200-195=5物理意義：所得超螺旋數(shù)為正值，表示該環(huán)狀DNA分子在溶液中呈現(xiàn)右手超螺旋（即它比一個平直環(huán)更扭曲，或者說它在虛擬圓柱體上向右扭曲）。四、簡答題12.答：DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I通過特異性地切割一條DNA鏈，使DNA鏈能夠旋轉(zhuǎn)，從而消除超螺旋或引入負(fù)超螺旋，然后重新連接切口。主要解決復(fù)制和轉(zhuǎn)錄中產(chǎn)生的正超螺旋。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶II（包括DNA回旋酶）能夠切斷雙鏈DNA，使DNA鏈旋轉(zhuǎn)后再重新連接，從而改變鏈接數(shù)。DNA回旋酶主要解決復(fù)制叉處因鏈走向不同而產(chǎn)生的扭絞，它引入負(fù)超螺旋以維持復(fù)制叉的平滑進(jìn)行。功能上，它們都維持DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，確保遺傳信息的準(zhǔn)確復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。13.答：“貓頭鷹眼”現(xiàn)象是指在DNA復(fù)制過程中，滯后鏈上剛合成的岡崎片段之間以及新合成的滯后鏈與模板鏈之間因無法自由旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的扭絞現(xiàn)象，看起來像貓頭鷹的眼睛。這是由于滯后鏈合成方向與模板鏈相反，導(dǎo)致新生的鏈段無法像前導(dǎo)鏈那樣自由旋轉(zhuǎn)以解除扭絞。該問題通過拓?fù)洚悩?gòu)酶I的切割和旋轉(zhuǎn)來解除。五、論述題14.答：DNA拓?fù)鋵W(xué)知識在限制性內(nèi)切酶圖譜構(gòu)建中至關(guān)重要。限制性內(nèi)切酶識別并切割DNA特定位點，但產(chǎn)生的DNA片段可能存在不同的拓?fù)洚悩?gòu)體（如超螺旋狀態(tài)不同）。這些不同拓?fù)錉顟B(tài)的片段在凝膠電泳中的遷移率不同，導(dǎo)致單一的識別位點可能產(chǎn)生多條電泳條帶。通過分析這些條帶，并結(jié)合拓?fù)鋵W(xué)原理，可以推斷出載體DNA或插入片段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建出更精確的酶切圖譜。在DNA測序技術(shù)中，特別是早期的Sanger測序法中，測序反應(yīng)產(chǎn)生的片段也可能因拓?fù)洚悩?gòu)體存