分子生物学与基因工程试题

第一章遗传物质

一、填空题

1.病毒中X174及M13的遗传物质都是。

答案：1.单链DNA

2.AIDS病毒的遗传物质是。

答案：2.单链RNA

3.X射线分析证明一个完整的DNA螺旋延伸长度为。

答案：3.4nm

4.键负责维持A-T间（或G-C间）的亲和力。

答案：4.氢

5.天然存在的DNA分子形式为右手_________型螺旋。

答案：5.B

二、选择题（单选或多选）

1.证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是：肺炎球菌在老鼠体内的毒性和T2噬菌体感染大肠杆菌。这

两个实验中主要的论点证据是（）。

A.从被感染的生物体内重新分离得到DNA作为疾病的致病剂

B.DNA突变导致毒性丧失

C.生物体吸收的外源DNA（而并非蛋白质）改变了其遗传潜能

D.DNA是不能在生物体间转移的，因此它一定是一种非常保守的分子

E.真核生物、原核生物、病毒的DNA能相互混合并彼此替代

答案：1.C

2.1953年Watson和Crick提出（）。

A.多核甘酸DNA链通过氢键连接成•个双螺旋

B.DNA的复制是半保留的，常常形成亲本一子代双螺旋杂合链

C.三个连续的核甘酸代表个遗传密码

D.遗传物质通常是DNA而非RNA

E.分离到回复突变体证明这一突变并非是••个缺失突变

答案：2.A

3.DNA双螺旋的解链或变性打断了互补碱基间的氢键，并因此改变了它们的光吸收特性。以下哪些是对

DNA的解链温度的正确描述?（）

A.哺乳动物DNA约为45C,因此发烧时体温高于42℃是十分危险的

B.依赖于A-T含量，因为A-T含量越高则双链分开所需要的能量越少

C.是双链DNA中两条单链分开过程中温度变化范围的中间值

D.可通过碱基在260nm的特征吸收峰的改变来确定.

E.就是单链发生断裂（磷酸二酯键断裂）时的温度

答案：3.CD

4.DNA的变性（）。

A.包括双螺旋的解链B.可以由低温产生

C.是可逆的D.是磷酸二酯键的断裂

E.包括氢键的断裂

答案：4.ACE

5.在类似酗A这样的单链核酸所表现出的“二级结构”中，发夹结构的形成（）«

A.基于各个片段间的互补，形成反向平行双螺旋

B.依赖于A-U含量，因为形成的氢键越少则发生碱基配对所需的能量也越少

C.仅仅当两配对区段中所有的碱基均互补时才会发生

D.同样包括有像G-U这样的不规则碱基配对

E.允许存在几个只有提供过量的自由能才能形成碱基对的碱基

答案：5.AD

6.DNA分子中的超螺旋（）。

A.仅发生于环状DNA中。如果双螺旋在围绕其自身的轴缠绕后（即增加缠绕数）才闭合，则双螺旋在扭

转力的作用下，处于静止

B.在线性和环状DNA中均有发生。缠绕数的增加可被碱基配对的改变和氢键的增加所抑制

C.可在一个闭合的DNA分子中形成一个左手双螺旋。负超螺旋是DNA修饰的前提，为酶接触DNA提

供了条件

D.是真核生物DNA有丝分裂过程中固缩的原因

E.是双螺旋中一条链绕另一条链的旋转数和双螺旋轴的回转数的总和

答案：6.ACE

7.DNA在10m纤丝中压缩多少倍?（）.

A.6倍B.10倍C.40倍D.240倍E.1000倍F.10000倍

答案：7.A

8.下列哪一条适用于同源染色单体?（）

A.有共同的着丝粒

B.遗传一致性

C.有丝分裂后期彼此分开

D.两者都按照同样的顺序，分布着相同的基因，但可具有不同的等位基因

E.以上描述中，有不止一种特性适用于同源染色单体

答案:8.D

9.DNA在30m纤丝中压缩多少倍?（）

A.6倍B.10倍C.40倍D,240倍E.1000倍F.10000倍

答案：9.C

10.DNA在染色体的常染色质区压缩多少倍?（）

A.6倍B.10倍C.40倍D.240倍E.1000倍F.10000倍

答案：10.E

11.DNA在中期染色体中压缩多少倍?（）

A.6倍B.10倍C.40倍D.240倍E.1000倍F.10000倍

答案：11.F

12.分裂间期的早期，DNA处于（）状态。

A.单体连续的线性双螺旋分子

B.半保留复制的双螺旋结构

C.保留复制的双螺旋结构

D.单链DNA

E.以上都不正确

答案：12.A

13.分裂间期S期，DNA处于（）状态。

A.单体连续的线性双螺旋分子B.半保留复制的双螺旋结构

C.保留复制的双螺旋结构D.单链DNA

E.以上都不正确

答案：13.B

14.当一个基因具有活性时（）。

A.启动子一般是不带有核小体的

B.整个基因一般是不带有核小体的

C.基因被核小体遮盖，但染色质结构已发生改变以至于整个基因对核酸酶降解更加敏

答案：14.AC

15.鸟类中，雌性具有不同的性染色体亿与W）,而雄性具有两条Z染色体。•对乙连锁的基因控制羽毛形

态一一显性B等位基因控制条纹羽的性状，而隐性6等位基因控制非条纹羽的性状。在以下杂交组合

中，哪一种组合得到的雌性子代具有•致的性状（全部条羽或非条羽），同时雄性子代全部表现为另•种

性状?（）

A.条羽雌性X非条羽雄性B.非条羽雌性X条羽雄性

C.非条羽雌性X非条羽雄性D.条羽雌性X条羽雄性

E.以上不止一种组合可达到目的

答案：15.A

三、判断题

1.在高盐和低温条件下由DNA单链杂交形成的双螺旋表现出几乎完全的互补性，这一过程可看作是一个

复性（退火）反应。

答案：错误

2.单个核甘酸通过磷酸：酯键连接到DNA骨架上。

答案：正确

3.DNA分子整体都具有强的电负性，因此没有极性。

答案：错误

4.在核酸双螺旋（如DNA）中形成发夹环结构的频率比单链分子低。发夹结构的产生需要回文序列使双链形

成对称的发夹，呈十字结构。

答案：正确

5.病毒的遗传因子可包括I300个基因。与生命有机体不同，病毒的遗传因子可能是DNA或RNA,（但

不可能同时兼有!）因此DNA不是完全通用的遗传物质。

答案：正确

6.一段长度100bp的DNA,具有4八100种可能的序列组合形式。

答案：正确

7.qt段与基因组大小相关。

答案：正确

8.Cot琥与基因组复杂性相关。

答案：正确

9.非组蛋白染色体蛋白负责30nm纤丝高度有序的压缩。

答案：正确

四、简答题

1.碱基对间在生化和信息方面有什么区别？

答案：1.从化学的角度看，不同的核甘酸仅是含氮碱基有差别。储存在DNA中的信息是指碱基的顺序,

而碱基不参与核甘酸之间的共价连接，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给定的核甘酸链中“G”的百分含量？

答案：2.由于在分子中互补碱基的含量是相同的，因此只有在双链中G+C的百分比可知时，G%二［G+C）

/2。［G十C］可由分光光度法测定。

3.真核基因组的哪些参数影响Cot「2值？

答案：3.Cotw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）？

答案：4.降低温度、pH和增加盐浓度可以促进DNA复性（退火）。

5.为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要？

答案：5.形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需的，这样DNA结合蛋白与DNA修饰蛋白中特

定的氨基酸才能与对应的碱基相互作用。

6.大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5X10«9Da,核甘酸的平均分子质量是330Da,两个邻近核甘酸对

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？

⑵该DNA有多少转?

答案：6.⑴I碱基=330Da,1碱基对=660Da

碱基对数=2.5X109/660=3.8X106=3800kb每个碱基对相距0.34nm,这样染色体DNA分子的长度

=3.8X106X0.34nm=l.3X106nm=l.3mm

（2）该DNA双螺旋中的转数=3.8X106X0.34/3.4=3.8X10’。

7.曾经有一段时间认为，DNA无论来源如何，都是4个核甘酸的规则重复排列（如ATCG、ATCG、ATCG、ATCGi）,

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甘酸定理的证据是什么？

答案：7.在1949—1951年间，ErwinChargaff发现：⑴不同来源的DNA的碱基组成变化极大。

（2）A和T、C和G的总量几乎总是相等（即Chargaff规则）。

⑶虽然（A+G）/（C十T）的值总是I,但（A+T）/（G+C）的比值在各生物体之间变化极大。

8.为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对？

答案：8.（l）C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T碱基对则太小，核甘酸

空隙太大无法形成氢键。

（2）A和T通常有两个氢键，而C和G有二个。正常情况下，可形成两个氢键的碱基不能与可形成三

个氢键的碱基配对。

9.列出最先证实是DNA（或RNA）而不是蛋白质是遗传物质的•些证据。

答案：9.⑴在20世纪40年代，OswaldAvery和他的同事发现来白于肺炎球菌光滑型毒株（被一层多糖

荚膜包被着）的DNA可被无毒的粗糙菌株（无荚膜）吸附，并将•些这种细胞转化为光滑型毒株。如果

提取出的DNA首先用DNase处理，将其降解，转化则不会发生。

（2）1956年，HeinzFraenkel-Conrat重建了烟草花叶病毒（TMV）,将一种病毒株的衣壳蛋白和另一种病

毒株的RNA构成杂合病毒。（注意：TMV的遗传物质是单链RNA分子。）用这些杂合体感染烟草时，

发现：①产生的损伤与RNA供体植株相同；②从损伤处得到的子代病毒具有与提供RNA的亲本株系

一致的RNA和蛋白质衣壳。

⑶当噬菌体感染细菌时，只有核酸进入被感染细胞（虽然有时可能也有微量的结合蛋白进入），而这已

足以编码完整的新噬菌体。

⑷可特异性改变DNA结构的化学物质能够诱导产生可遗传的变化或突变。

⑸在任何种属中，DNA的量在各个细胞中是稳定的，除了单倍体配子中只含有该数值的一半。如果

认为DNA是遗传物质，这是意料之中的。此外，在细胞的其他成分中没有发现这种稳定性的联系。

10.为什么只有DNA适合作为遗传物质？

答案：10.DNA是由磷酸:随键连接的简单核甘酸多聚体，其双链结构（二级结构）保证了依赖于模板合

成的准确性。DNA以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式的多样性和复杂性是令人难以想

像的。

11.什么是连锁群?举一个属于连锁基因座的例子。

答案：11.连锁群是指通过共同遗传分离的•组遗传基因座。通常这些基因座在同染色体上，相互靠

得很近，而且在这区域重组率低。最常见的例子是X染色体连锁群，该连锁群只在雄性后代中出现遗

传型和表型的明显分离(如果蝇中的白眼突变体)。

12.什么是顺反子?用“互补”和“等位基因”说明“基因”这个概念。

答案：12.等位基因是指同一基因的不同状态，通常是位于不同个体的同源染色体上。在遗传作图(RFLP

或突变体表型分析)中，染色体上的基因(遗传单元)与基因座等价。这些遗传学术语必须与分子生物学

术语相结合才能反映遗传信息的利用及基因表达。基因表达的单位即转录单位，在原核生物中一般由

多个可翻译成蛋白质的片段组成；而在真核生物中则不然，仅含有一个翻译单位的转录单位称为一个

顺反子。顺反子可以通过互补分析得以鉴定：若两个突变单位不能通过反式互补实验使功能得以恢复，

则说明这两个突变单位位于同一转录单位。

五、实验设计与分析

1.假定你在25C条件卜.用如下浓度的DNaseI：0.0.1、1.0及10.Omg/ml,对鸡红细胞细胞核的

染色质进行酶切20min»将这些样品与分子质量标记一起上样于6%变性聚丙烯酰胺凝胶。下图是凝胶

电泳的结果。但由于你混淆了样品，因此弄不清每个泳道对应的样品是什么。惟一可以确信的是分子质

量标准I：样于左边的泳道，但忘记了各带对应的分子质量大小(图Q1.1)。

⑴请回忆在各泳道分别使用的是哪一种浓度的DNaseI?

(2)请指出分子质量标准泳道(用M表示)各带的大约分子质量。

⑶描述各泳道所显示的染色质结构特征，证实所记忆的数字是正确的。泳道DNasel浓度1一一mg/

m!2.-----mg/ml3,------mg/ml4.-----mg/ml图QI.lDNasel消化鸡红细胞细胞核染色质后的电泳

图

答案1.(1)和⑵的答案示如图A1.1。

⑶在没有DNaseI加入时，染色质没有被消化，可以看到一条高分子质量的带。在低浓度下(0.lmg

/ml),DNaseI切割核小体之间的连接DNA产生一个单核小体带(200nt的带)、双核小体带(400nt的

带)等。增加核酸酶的浓度到1.Omg/ml,这时所有的多核小体带都被切割成单核小体的带。在非常高

的浓度下，包围组蛋白八聚体的DNA也会被切割。只有当•条链处于双螺旋之外时，它才可能有敏

感性。消化后，产生了与DNA的周期性结构相关的相间10个核甘酸的条带。由此可说明记忆的数字

是正确的。：

2.从4种不同的物种分离出的核酸中各种碱基的比率(％)如下：

⑴对于每个物种，回答：①核酸是DNA还是RNA?②它是双链还是单链？

(2)填充物种4中缺少的碱基百分比

答案：2.⑴第•种是DNA(因为不含U而含T),并且，由于A=T,G=G,该DNA是双链。第二种也是

DNA,但是由于A#T,CWG,该DNA是单链。(注意：虽然该DNA是单链，但(A+T)/(G+C)和(A+G)

/(C+T)的比值都是1。］第三种是RNA(因为不含T而含U),单链。第四种是双链DNA［因为含TH.(A+G)

/(C+T)二l)o

⑵缺少的百分比是A,34；C,16；G,16„

3.假定你从一新发现的病毒中提取核酸。请用最简单的方法确定：①它是DNA还是RNA?②它是单链还

是双链

答案：3.确定碱基比率。如果有胸腺喀咤，为DNA；如果有尿喀咤，则为RNA。如果为双链分子，那

么A与T(或U)的量以及G与C的量应相等。

第二章DNA复制

一、填空题

1.在DNA合成中负责复制和修复的酶是。

答案：1.DNA聚合酶

2.染色体中参与复制的活性区呈Y形结构，称为。

答案：2.DNA复制叉

3.在DNA复制和修复过程中，修补DNA螺旋上缺口的酶称为.

答案3.DNA连接醐：

4.在DNA复制过程中，连续合成的子链称为,另一条非连续合成的子链称为.

答案：4.先导链，后随链

5.如果DNA聚合酶把,个不正确的核甘酸加到3,端，一个含5,活性的独立催化区会将这个错配碱基

切去。这个催化区称为前。

答案：5.校正外切核酸

6.DNA后随链合成的起始要一段短的,它是由以核糖核甘酸为底物合成的。

答案：6.RNA引物,DNA引发酶

7.复制叉上DNA双螺旋的解旋作用由催化的，它利用来源于ATP水解产生的能量沿DNA链单

向移动。

答案：7.DNA解旋酶

8.帮助DNA解旋的与单链DNA结合，使碱基仍可参与模板反应。

答案:8.单链DNA结合蛋白（SSB）

9.DNA引发酶分子与DNA解旋酶直接结合形成一个单位，它可在复制叉上沿后随链下移，随

着后随链的延伸合成RNA引物。

答案：9.引发体

10.如果DNA聚合酶出现错误，会产生一对错配碱基，这种错误可以被一个通过甲基化作用来区别新链和

旧链的差别的系统进行校正。

答案：10.错配校正（错配修复）

11.对酵母、细菌以及几种生活在真核生物细胞中的病毒来说，都可以在DNA独特序列的处观

察到复制泡的形成。

答案：11.复制起点

12可被看成一种可形成暂时单链缺口（1型）或暂时双链缺口（11型）的可逆核酸酶。

答案：12.DNA拓扑前

13.拓扑异构酶通过在DNA上形成缺口超螺旋结构。

答案：13.松弛

14.根据图Q2.1填空：a为b为c为d为,e为,f为,g为__

—图Q2.1DNA转录结构示意图。

答案：14.复制起点，聚合酶，后随链，前导链，RNA引物，冈崎片段，解旋酶

二、选择题（单选或多选）

1.DNA的复制（）。

A.包括•个双螺旋中两条子链的合成

B.遵循新的子链与其亲本链相配对的原则

C.依赖于物种特异的遗佞密码

D.是碱基错配最主要的来源

E.是个描述基因表达的过程

答案：1.BD

2.一个复制子是（）。

A.细胞分裂期间复制产物被分离之后的DNA片段

B.复制的DNA片段和在此过程中所需的酶和蛋白质

C.任何白发复制的DNA序列（它与复制起点相连）

D.任何给定的复制机制的产物（如单环）

E.复制起点和复制叉之间的DNA片段

答案：2.C

3.真核生物复制子有下列特征，它们（）。

A.比原核生物复制子短得多，因为有末端序列的存在

B.比原核生物复制子长得多，因为有较大的基因组

C.通常是双向复制且能融合

D.全部立即启动，以确保染色体在S期完成复制

E.不是全部立即启动，在任何给定的时间只有大约15%具有活性

答案：3.C

4.下述特征是所有（原核生物、真核生物和病毒）复制起始位点都共有的是（）

A.起始位点是包括多个短重复序列的独特DNA片段

B.起始位点是形成稳定二级结构的回文序列

C.多聚体DNA结合蛋白专•性识别这些短的重复序列

D.起始位点旁侧序列是A-T丰富的，能使DNA螺旋解开

E.起始位点旁侧序列是G-C丰富的，能稳定起始复合物

答案：4.ACD

5.下列关于DNA复制的说法正确的有（）。

A.按全保留机制进行B.按3,一5,方向进行

C.需要4种dNMP的参与D.需要DNA连接酶的作用

E.涉及RNA引物的形成F.需要DNA聚合酶I

答案：5.DEF

6.滚环复制（）。

A.是细菌DNA的主要复制方式

B.可以使复制子大量扩增

C.产生的复制子总是双链环状拷贝

D.是噬菌体DNA在细菌中最通常的•种复制方式

E.复制子中编码切口蛋白的基因的表达是自动调节的

答案：6.BDE

7.标出下列所有正确的答案。（）

A.转录是以半保留的方式获得两条相同的DNA链的过程

B.DNA依赖的DNA聚合酶是负责DNA复制的多亚基酶

C.细菌转录物（mRNA）是多基因的

D.o因子指导真核生物的hnRNA到mRNA的转录后修饰

E.促旋酶（拓扑异构酶H）决定靠切开模板链而进行的复制的起始和终止

答案：7.BC

8.哺乳动物线粒体和植物叶绿体基因组是靠D环复制的。下面哪种叙述准确地描述了这个过程?（）

A.两条链都是从oriD开始复制的，这是一个独特的二级结构，由DNA聚合酶复合体识别

B.两条链的复制都是从两个独立的起点同时起始的

C.两条链的复制都是从两个独立的起点先后起始的

D.复制的起始是由一条或两条（链）替代环促使的

E.ter基因座延迟一条链的复制完成直到两个复制过程同步

答案：8.CD

9.DNA多聚体的形成要求有模板和一个自由3'-0H端的存在。这个末端的形成是靠（）。

A.在起点或冈崎片段起始位点（3'-GTC）上的一个RNA引发体的合成

B.随着链替换切开双链DNA的一条链

C.自由的脱氧核糖核甘酸和模板一起随机按Watson-Crick原则进行配对

D.靠在3'端形成环（自我引发）

E.一种末端核甘酸结合蛋白结合到模板的3'端

答案：9.ABDE

10.对于一个特定的起点，引发体的组成包括（）。

A.在起始位点与DnaG引发酶相互作用的个寡聚酶

B.一个防止DNA降解的单链结合蛋白

C.DnaB解旋酶和附加的DnaC、DnaT、PriA等蛋白

D.DnaB、单链结合蛋白、DnaC、DnaT、PriA蛋白和DnaG引发酶

E.DnaB解旋酶、DnaG引发酶和DNA聚合酶HI

答案：10.AC

11.在原核生物复制子中以卜哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核甘酸?（）

A.DNA聚合酶HIB.DNA聚合酶H

C.DNA聚合酶ID.外切核酸酶MFI

E.DNA连接酶

答案：ll.C

12.使DNA超螺旋结构松弛的酶是（）。

A.引发酶B.解旋酶C.拓扑异构酶

D.端粒酶E.连接酶

答案：12.C

13.从一个复制起点可分出几个复制叉?（）

A.1B.2C.3D.4E.4个以上

答案：13.B

:、判断题

1.大肠杆菌中，复制又以每秒500bp的速度向前移动，复制又前的DNA以大约3000r/min的速度旋转。

答案:1.正确。（如果复制叉以每秒500个核甘酸的速度向前移动,那么它前面的DNA必须以500/10.5=48

周/s的速度旋转,即2880周/min。）

2.所谓半保留复制就是以DNA亲本链作为合成新子链DNA的模板，这样产生的新的双链DNA分子由一条

1日链和一条新链组成。

答案：2.正确

3.“模板"或"反义"DNA链可定义为：模板链是被RNA聚合酶识别并合成•个互补的mRNA,这一mRNA

是蛋白质合成的模板。

答案：3.正确

4.DNA复制中，假定都从9一3,同样方向读序时，新合成DNA链中的核甘酸序列同模板链一样。

答案：4.错误。尽管子链与亲本链因为碱基互补配对联系起来，但子链上核甘酸序列与亲链有很大不

同。

5.DNA的5，f3,合成意味着当在裸露31-OH的基团中添加dNTP时，除去无机焦磷酸DNA链就会伸长。

答案：5.正确

6.在先导链上DNA沿5，-3,方向合成，在后随链上则沿3，一5,方向合成。

答案：6.错误。所有DNA合成均沿9-3,方向。后随链上的DNA以短片段合成，然后连接起来，所以

后随链沿3'—5,方向增长。

7.如果DNA沿3，一5'合成，那它则需以5,三磷酸或3'脱氧核甘三磷酸为末端的链作为前体。

答案：7.正确

8.大肠杆菌DNA聚合酶缺失校正外切核酸酶活性时会降低DNA合成的速率但不影响它的可靠性。

答案：8.错误。缺乏3，f5,的校正外切核酸酶活性，DNA合成将更易出错。

9.DNA的复制需要DNA聚合酶和RNA聚合醐。

答案：9.正确

10.复制叉上的单链结合蛋白通过覆盖碱基使DNA的两条单链分开，这样就避免了碱基配对。

答案：10.错误。单链结合蛋白通过与磷酸骨架结合使DNA单链相互分开，它们离开暴露的碱基，所

以那些碱基可以作为DNA合成的模板。

11.只要子链和亲本链中的一条或两条被甲基化，大肠杆菌中的错配校正系统就可以把它们区别开来，但

如果两条链都没有甲基化则不行。

答案：11.错误。依靠甲基化的修复系统依赖于亲本链上的甲基，这些甲基在子链上是缺失的，以便识

别两条链。

12.大肠杆菌、酵母和真核生物病毒DNA的新一轮复制是在一个特定的位点起始的，这个位点由几个短的

序列构成，可用于结合起始蛋白复合体。

答案：12.正确

13.拓扑异构酶I之所以不需要ATP来断裂和重接DNA链，是因为磷酸二酯键的能量被暂时储存在酶活性

位点的磷酸酪氨酸连接处。

答案：13.正确

14.酵母中的拓扑异构酶n突变体能够进行DNA复制，但是在有丝分裂过程中它们的染色体不能分开。

答案：14.正确

15.靠依赖于DNA的DNA聚合酶I所进行的DNA复制要求有作为一个引发物的游离3'-OH的存在。游离

的3，-OH可以通过以卜三种途径获得：合成一个RNA引物、DNA自我引发或者一个末端蛋白通过磷酸

二酯键共价结合到一个核甘酸11.

答案：15.正确

16.当DNA两条链的复制同时发生时，它是由•个酶复合物，即DNA聚合酶III负责的。真核生物的复制

利用三个独立作用的DNA聚合酶，Poia的个拷贝（为了起始）和Pol6的两个拷贝（DNA多聚体化，当

MFI将RNA引发体移去之后填入）。

答案：16.正确

17.从ori'开始的噬菌体复制的起始是被两个噬菌体蛋白。和P所控制的。在E.coli中。和P是DnaA

和DnaC蛋白的类似物。基于这种比较，。蛋白代表一个解旋酶，而P蛋白调节解旋酶和引发酶结合。

答案：17.错误

四、简答题

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

答案：1.在1958年，Meselson-Stahl实验证实了复制是半保留的。事实上，这一实验证实了两种假说：

①复制需要两条DNA链的分离（即解链，变性）；②通过以亲本作为模板，新合成的DNA链存在于两个

复制体中。采用密度梯度离心可以区分13C和15N标记的DNA链（重链）与12c和14N标记的DNA链（轻链）。

第•代合成的DNA分子的密度都介于重链与轻链之间。这一发现证实了复制忠实性的机制，对于认识

遗传的本质是相当重要的。

2.请列举可以在线性染色体的末端建立线性复制的三种方式。

答案2.通过以下方式可以在线性染色体的末端建立线性复制。

⑴染色体末端的短重复序列使RNA聚合酶（端粒酹）引发非精确复制。

（2）末端蛋白与模板链的5,端共价结合提供核甘酸游离的3,端。

（3）通常，通过滚环复制，DNA双链环化后被切开，产生可被延伸的游离3，-0H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

中可以存在多义的染色体或多达4个以上的开环染色体拷贝，而正常情况下染色体是单拷贝的？

答案：3.单拷贝复制是由每个细胞中复制起点的浓度控制的。在适宜的营养条件下，细胞呈现快速生

长，这样会稀释起始阻抑物的浓度，使复制连续进行。这使细胞在分裂周期结束之前起动复制。

4.在DNA聚合酶UI催化新链合成以前发生了什么反应？

答案：4.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先于聚合酶山

与原核复制起点相互作用。由于复制是半保留的，后随链复制需要由引发体完成的多重复制起始，引发

体由DnaG引发酶与依赖该系统的多种蛋白因子组成。

5.DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响？

答案：5.亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。在复制之后，两个模板一复制体双链体是半甲基化的。

因为半甲基化DNA对膜结合受体比对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（prematurereplication）。

6.请指出在oriC或中X型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。

答案：6.从ex型起点开始复制需要额外的蛋白质一一Pri蛋白的参与。Pri蛋白指导在引物合成位点（即

引发体装配位点一一pas）合成引发体。oriC型起点的引发体只含有DnaG引发酶。

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？

答案：7.该DNA为双链并且正在进行复制。这些RNA片段是后随链复制的短引物序列。

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酸。解释这个现象的原因。

答案：8.在DNA复制时，连接酶对于后随链的合成是重要的，因为它能将冈崎片段的5,端与它前面的

另一条链的3,端连接起来。RNA的合成既能以DNA为模板（RNA聚合酶活性），又能以RNA为模板（RNA

复制酶活性）；相应的，先导链的合成沿着5，-*3,方向进行，不需要连接酷。

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？

答案：复制一代后，一半为“重链”，一半为“轻链”。两代后，1/4为“重链”，3/4为“轻链”（图

A2.1）。

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

答案：10.实验结果示于图A2.2。（1）将大肠杆菌在】为培养基中经多代培养，得到的DNA两条链都被

标记，形成“重链二

（2）细胞移到“NU」，这样新产生的链都被标记为“轻链”。

⑶选择不同时间，从培养基中取出细胞，提取DNA。

⑷将DNA溶解在氟化的溶液中，100000g离心。这就是现在的密度梯度离心。

（5）经过若干小时的离心，达到平衡，此时扩散力恰好与离心力平衡。这样，DNA在离心管聚集成带，

每条带的密度均与该点的氯化钠溶液的密度相同。

（6）照相决定每条带的位置和所含的DNA量。Matthew和Franklin发现：

a.经培养基培养，所有的DNA都聚集在一条“重带”。

b.在"N培养基中培养•代后，所有的DNA形成•条中间密度的带，位于纯“N-DNA和纯15N-DNA

形成的带之间。如果认为复制是半保留的，每一个子代分子中含有一条旧的‘'重带”和一条新的“轻

带”，那么与这个实验结果相符。

C.在“N中继续培养一代，子代DNA中的一半是中间密度，另一半则是“轻带”，该结果又可由

DNA的半保留复制预测到。在以后的样品中，中间密度的DNA的比例恰如预期•样逐渐减少。

d.最后，他们有力地证明第•代的分子是双链且为半保留复制。他们成功地用加热将来自第一代

杂交DNA分子变性，分成两条单链后离心，发现有•条“重带”和条“轻带”。

11.解释在DNA复制过程中，后随链是怎样合成的。

答案：11.因为DNA聚合酶只能朝着的方向合成DNA,后随链不能像前导链那样总是朝着同•

方向合成。后随链是以大量独立片段的形式（冈崎片段）合成的，每个片段都是以方向合成，这些

片段最后连在一起形成一连续的多核甘酸链。每个片段都独立地被引发、聚合和连接(图A2.3)。

(a)DNA引发前识别模板链上一个短的引发序列并合成一短的RNA引物(A),DNA聚合醐01把核甘酸加在

引物(B)的3,端；(b)DNA聚合酶］【H继续催化核甘酸(C)的聚合反应至到达先前合成片段的引物；(c)DN缥

合酶I识别引物的5,游离末端并利用其外切核酸酸的活性将引物消化掉。同时利用它的聚合酶活性以相

应的脱氧核糖核苜酸(E)填补缺口。最后还在糖一磷酸主链上留下一个缺口，这个缺口由DNA连接酶填

上并在(E)的3,端和前一片段(F)的5,端之间形成一个磷酸二酯键。同时复制叉前移，DNA引发酶在下一

引发序列(G)上成另一引物

12.描述滚环复制过程及其特征。

答案：12.仅是特定的环状DNA分子能以滚环方式进行复制。这个过程存在于某些噬菌体(包括入噬菌

体)的营养复制过程和接合质粒的转移复制过程中。滚环复制的发生如图A2.4所示。这个过程的特征

是。

(1)虽然是半保留复制，但它却是单方向和不对称的。

(2)产物是单链DNA,但可通过互补链的合成转变成双链。

⑶子代分子可能是连环的，即对应于每个单位基因组的相同DNA分子头尾相接。

(4)连环DNA随后被切成与每一单基因组相对应的小片段。

(5)(一)链通常保持环状，因而保留有一套完整的遗传信息。

图A2.4DNA的滚环复制示意图(a)环状分子的一条链什链)被核酸内切酶切开：(b)5,端作为一条单链破

切掉，一条新的链(+链)以另一完整的(一)链为模板被合成；(c)当(+)链被切除的同时;其3,端继续延长；

(d)尾巴可能因一条新的(一)链朝被切除的(+)链的反方向的合成而变成双链；(e)通常滚环复制的产物是一

个多聚物，其中大量单位长度基因组头尾相连

五、问答题

1.E.coliOHI57生长得特别快。在正常(较差的环境)条件卜.，这些菌60-70min后分裂表明复制和细胞的

分裂是连续的过程，一个仅在另一个完成后才起始。假如有机会生长在一个多汁暖和的牛肉饼上，加倍

的时间接近20min,这比复制过程所需的标准时间快I倍。请解释原因。详细描述原核生物中DNA的复

制过程(如结构和功能特征及一系列过程)。涉及多基因组拷贝的复制却没有发生碰撞，其复制机制如何?

答案：1.这种情况在现有循环完成之前需要新轮的复制起始，产生多个相互连接的复制子。这将缩

短二分裂到胞质分裂所需时间。例如，大肠杆菌细胞大约需要20min(复制需要40min)。在恶劣条件下，

:分裂需要60-70min«多个基因组拷贝复制不会发生碰撞的主要原因在于复制过程是从5，~3,进行，

大肠杆菌是环状基因组。DNA修饰和聚合的方向对于防止复制、转录和翻译机制之间的相互碰撞同样也

很关键。

2.图Q2.2中的DNA片段两端为双链，中间为单链，I：面一条链的极性已标出。5,3—PH。一图《22.2-

个具有单链缺口的双链DNA分子

(1)下面一条链中所示的磷酸所连的是片段的5,端还是3,端？

(2)你能设想在细胞中这个缺口怎样在DNA修复过程中被修复的？

⑶如果缺口在含有脱氧核甘三磷酸和DNA聚合酶的无细胞系统中被修复，那么底部那条链将包括几个

片段？

答案：2.(1)所示磷酸(P)是在它所连片段的5,端。

(2)切口会通过连续DNA修复合成填上，从底部链所示的一•OH开始，沿于一3,方向进行，直到到达相

邻片段的磷酸基团部位。

(3)在缺少DNA连接酶时，缺口填上后，底部链中的两个片段仍不能相连。

3.除了聚合作用外，DNA聚合酶I还具有校正核酸外切酶的活性，在把错配碱基从新合成DNA链木

端切去的校正过程中发挥作用。为了鉴定这种活性，你制备了人工合成的poly(A)链和poly(T)链作为底

物,其中poly⑴链上含…32P标记的仃残基,同时其3,端还连了儿个3H标记的dC残基，如图Q2.3

所示。分别统计在没有任何dTTP存在，DNA不可能合成以及有dTTP存在，DNA可以合成的两种情况

下，标记dT和dC残基的丢失，结果如图Q2.4所示。

⑴为什么要用不同的同位素来标记T、C残基？

⑵为什么在dTTP不存在情况下，切除T残基比切除C残基需要更长的时间？

⑶为什么在dTTP存在的情况下，没有•个T残基被切除，而无论是否有dTTP,C残基都被切除？

⑷若是加入了dCTP和dTTP,图0.2.4中的结果会改变吗？：1啊扣<f<le39霹J)3骡g蛾藤图(22.3

研究大肠杆菌DNA聚合酶I校正功能的人工底物黑体字母表示被放射性标记的核甘酸S：朝如<f<Kn楹

彝19蓉g啪藤图Q2,4DNA聚合酶I在不含dTTP(a)和含有dTTP(b)时的校正功能。

答案：3.(1)把T、C核甘酸进行不同的标记，可以很容易衡量它们从多聚体上的丢失。高能32P和相当

低能的3H的放射衰变可以用液体闪烁计数器来区别(本来可用单一同位素来测量，然后把释放出的核苜

酸层析分离，但过程更长)。

⑵因为DNA聚合酶I是外切核酸酶(也就是说，它从链的末端切去核甘酸)，T核甘酸由于滞后只有在所

有C核甘酸被切去后才释放。

⑶当反应中加入dTTP时，一旦找到合适的AT核甘酸对，聚合就会开始。聚合不会从错配的AC对开始，

因为聚合的速率比外切核酸酶酶切速率快20—30倍，所以标记的T残基会很快被包埋，不被外切核酸

酶切除。

⑷dCTP的出现不会影响结果，因为模板是poly(dA),C核甘酸不会被挂上。如果它们被错误地挂上，错

配的C不能作为聚合的引物。

4.大肠杆菌的dnaB基因编码一个在复制叉上可将DNA解折叠的解旋酶(DnaB)。已利用如图Q2.5(用来

检测DnaB的底物)所示的人工底物对它的特性进行了研究。实验方法是在多种条件下培养底物，然后

把样品进行琼脂糖凝胶电泳。如果短单链DNA与长的DNA已退火结合在一起，那么泳动速率就会快些,

但如果它已解折叠且已变性，则泳动速率就会慢些。把短链进行放射性标记就可选择性地跟踪它的迁移，

然后用放射自显影检杳它的位置。图Q2.6所示为几个实验的结果，底物1没有尾巴的杂交体，不被DnaB

解折叠(图Q2.6,第1泳道、第2泳道)；但是有尾的底物和DnaB、ATP在37。下温育同样能释放出大

量解折叠的小片段(第6泳道、第10泳道)。对于底物3,只有3,部分片段是解折叠的(第10泳道)，所有

的解折叠产物都绝对依赖于ATP的水解。加DNA单链结合蛋白(SSB)可在・一定程度上加强这种解折叠(比

较一下第5泳道、第9泳道与第10泳道)。有趣的是，SSB必须在DnaB加后3min加入，否则会抑制解

折叠。

(1)为什么解折叠需要ATP水解？

⑵DnaB沿长单链DNA的哪个方向移动?这个方向和它在先导链还是后随链上的移动方向是否•致？

(3)为什么在加入DnaB前加入SSB会抑制解折叠而在其后加入SSB又会促进解折叠?DnaB++++

++SSBH-----------++---------加热到100~C+---------+--------+-图Q2.6几个检测DnaB解

折叠实验的结果，只有单链片段被放射性标记，它们各自的位置已在图中标明

答案：4.(1)ATP水解是解折叠必需的，因为解开DNA需要能量。单链分离在能量上是不利的，因为这

时平面碱基的堆积效应会失去。另外，连接碱基的氢键给单链分离带来了动力学障碍。

(2)因为DnaB只把底物3的3'端•半的片段解链，所以它必须与长单链结合并沿5，~3,方向移动直到

到达由3,部分片段形成的双链区，这时就能把该片段解旋。DnaB的夕-3,移动说明它在复制叉上通过

沿后随链移动使亲代双螺旋解旋。如果DnaB沿5'~3'移动，那为什么它不能与底物3的短5'尾结合，

把5,片段解链呢?在实验中也有少量5,部分片段解链。因为DnaB更倾向于与长单链结合，所以推测可

能由于5,尾提供的靶位点太小无法与DnaB结合。

(3)如果SSB先加，会抑制DnaB介导的解折叠，因为它覆盖了单链DNA,防止了DnaB的结合。相反，

如果SSB在DnaB结合后才加入，它就可以通过防止解链DNA复性来促进解折叠。

5.一个研究小组正在利用一个环状双链DNA作为一种动物病毒的基因组来研究它的生命周期。实验的第

•步是要确定复制区的位置，同时决定复制是沿起点的单向还是双向进行。为此目的，先分离出复制中

的分子，用限制酶在一个位点切割病毒基因组使其成为一个线性分子，然后用电镜来观察所得到的分子。

图Q2.7是所观察到的一些分子。（注意：电镜下不可能区分DNA分子的两端。）根据这一结果，如何判

断：

（1）复制起点是单个还是多个？

（2）复制是单向还是双向？原始分子旦＜）-------------------C—3-----------------（二二二二9-叫：二

-）--------------〈二二＞一“H”型二二二二二）—C二㈠二二二二二二图四.7从一个起点开始的

双向复制

答案：5.除了断裂发生在泡内而不是泡外，H型与泡状是一样的。若能根据泡大小的增加重新排列分子

（把一些复合体头尾颠倒翻过来），就能拿出一个有说服力的解释来说明双向复制是从一个独特的复制

起点开始（图A2.5）o但这个实验并不能确定复制的起点，因为从环状断裂的限制性位点开始，它既

可以是顺时针也可以是逆时针。可以采用另一个限制性内切核酸酶来重复这个实验。

第三章原核生物的转录及转录调控

一、填空题

1.发现乳糖操纵子而获得诺贝尔奖的两位科学家是与。

答案：1.Jacob,Monod

2.WalterGilbert纯化了乳糖阻抑物，发现其具有两个不同的结合位点，分别是及。

答案：2.乳糖结合位点，DNA结合位点

3.Jacob.Monod在研究过程中发现多数la1突变菌株可分为两种基因型：或。

答案：3.lacZ,lacY

4.在乳糖存在的情况下，葡萄糖依然能够抑制乳糖操纵子的机制称为.

答案：4.代谢物

5.乳糖操纵子的调控至少依赖于两种蛋白质分子：及.

答案：5.阻抑蛋白，CAP

6.能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为诱导物。能够又到乳糖操纵子的化合物

就是其中一例。这种化合物同________蛋白结合，并使之与分离。乳糖操纵子的体内功能性诱

导物是。

答案：6.安慰，IPTG,阻抑，操纵基因，异乳糖

7.色氨酸是一种调节分子，被视为。它与一种蛋白质结合形成.乳糖操纵子和色氨酸操

纵子是两个控制的例子。cAMP-CAP蛋白通过控制起作用。色家酸操纵子受另一种系

统的调控，它涉及第一个结构基因被转录前的转录.

答案：7.辅阻抑物，全阻抑物，负，正，衰减作用，终止作用

二、选择题（单选或多选）

1.标出以下所有正确的表述。（）

A.转录是以半保留方式获得序列相同的两条DNA链的过程

B.依赖DNA的DNA聚合酶是多亚基酶，它负责DNA的转录

C.细菌的转录物（mRNA）是多基因的

D.。因子指导真核生物hnRNA的转录后加工，最后形成mRNA

E.促旋酶在模板链产生缺口，决定转录的起始和终止

答案：1.C

2.下面哪些真正是乳糖操纵子的诱导物?（）

A.乳糖B.蜜二糖

C.0-硝基苯酚-6-半乳糖苗（ONPG）D.异丙基-6-半乳糖背

E.异乳糖

答案：2.BDE

3.。因子的结合依靠（）。

A.对启动子共有序列的长度和间隔的识别

B.与核心酶的相互作用

C.弥补启动子与共有序列部分偏差的反式作用因子的存在

D.转录单位的长度

E.翻译起始密码子的距离

答案：3.A

4.下面哪一项是对三元转录复合物的正确描述?（）

A.。因子、核心酶和双链DNA在启动子形成的复合物

B.全醐、TFI和解链DNA双链形成的复合物

C.全酶、模板DNA和新生RNA形成的复合物

D.三个全酶在转录起始位点（tsp）形成的复合物

E.。因子、核心酶和促旋酶形成的复合物

答案：4.C

5.。因子和DNA之间相互作用的最佳描述是（）。

A.游离和与DNA结合的。因子的数量是一样的，而且6因子合成得越多，转录起始的机会越大

B.。因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到在启动子碰到核心酶。它与DNA的结合不需依靠

核心酶

C.。因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到碰到启动子，在有核心酶存在的时候与之结合

D.。因子是DNA依赖的RNA聚合酶的固有组分，它识别启动子共有序列且与全酶结合

E.。因子加入三元复合物而启动RNA合成

答案：5.C

6.DNA依赖的RNA聚合酶的通读可以靠（）。

A.P因子蛋白与核心酶的结合

B.抗终止蛋白与个内在的P因子终止位点结合，因而封闭了终止信号

C.抗终止蛋白以它的作用位点与核心酶结合，因而改变其构象，使终止信号不能被核心酶识别

D.NusA蛋白与核心酶的结合

E.聚合酶跨越抗终止子蛋白一一终止子复合物

答案:6.C

7.。因子专一性表现在（）«

A.。因子修饰酶（SME）催化。因子变构，使其成为可识别应激启动子的。因子

B.不同基因编码识别不同启动子的。因子

C.不同细菌产生可以互换的。因子

D.。因子参与起始依靠特定的核心酶

E.。因子是•种非专一性蛋白，作为所有RNA聚合酶的辅助因子起作用

答案：7.B

8.色氨酸操纵子的调控作用是受两个相互独立的系统控制的，其中个需要前导肽的翻译。下面哪种调

控这个系统?（）

A.色氨酸B.色氨酰-tRNATrp

C.色氨酰-tRNAD.CAMP

E.以上都不是

答案：8.B

9.负调节物如乳糖阻抑蛋白如何阻止RNA聚合酶起始转录?（）

A.阻断聚合酶在操纵子上的经过位点

B.形成茎环结构阻断聚合酶的通过

C.物理阻断聚合酶分子上的DNA结合位点

D.通过结合聚合酶分子，从而阻止其结合

答案：9.C

10.在基因型为（广/。°2丫飞+/r/。2丫生）的菌株中，8-半乳糖甘酶的表达形式应为（）。