分子生物学复习

分子生物学复习题

注意：请参照历年题型复习（有判断、填空、名词解释、看图、问答等）

第二章DNA的复制与修复

1.名词解释：

⑴复制起点（origin）：DNA复制是从DNA分子上特定位置开始，此位置称复制起点，是DNA

复制所必需的一段特殊的DNA序列。

⑵复制叉：DNA正在复制的分叉部位称为复制叉（replicationfork）

⑶复制眼：复制的DNA（尤其是双向复制）在电镜下象只眼睛称复制眼（泡）

⑷复制子：基因组中具有一个复制起点和一个复制终点并能在细胞中自主复制的单位。

（4）DnaB：解旋酶，引发体成员，使复制叉形成，并在以后结合于一个复制叉，推动复制叉

向前延伸（helicase）。

⑸滚筒式复制：一种单向复制的特殊方式，一般是环状单链分子在复制过程中先形成共价

闭环的双链分子（复制型），然后其正链在特定位置切开，游离出一个3-0H末端，然后在DNA

聚合酶催化下，以环状负链为模板从正链3-0H末端加入脱氧核昔酸使链不断延长，通过滚动而

合成出新的正链。

⑹D-型：一种单向复制的特殊方式，双链在固定点解开进行复制，但两条链的合成高度不

对称，一条链先复制，另一条保持单链而被取代，在电镜下看呈D-环型。待一条链复制到一定

程度露出另一条链的复制起点，另一条链才开始复制。

⑺。式复制：环状DNA的一种双向复制方式，双链从起点处解开并双向复制，呈。型状，

直到复制终点。

⑻端粒：真核生物线性染色体的两个末端具有的特殊结构，由许多成串短的重复序列组成。

⑼SOS修复：DNA受到严重损伤，细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式。修复结

果只是能维持基因组完整性，但留下的错误较多，又称为错误倾向修复，使细胞有较高的突变

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率。

SOS修复分四个阶段：

a.诱导前期cell正常生长。

b.诱导因素作用于DNA,正常复制作用受抑制，产生诱变信号（缺口DNA,polyU等，是损

伤因子第二信使。）。

c.诱导过程（裂解的LexA又反馈作用于recA,增强其活性，使LexA全部水解。原来受LexA

蛋白阻遏的基因去抑制，结构基因活化，提高SOS修复。）

d.SOS终止（随诱导产物浓度增高，损伤DNA修复，又导致LexA上升，LexA作为阻遏物又

关闭操纵子，SOS终止）

SOS特点：

1、易错的DNA修复

2、DNApol校对功能降低

3、uv使E.coli产生多种突变体，是由于SOS修复

4、DNApolII参与修复

2.名词对比

⑴引物酶和引发体：引物酶即DnaG,是负责DNA复制起始阶段RNA引物合成的酶；引发体

指由DnaB解螺旋酶和DnaG引物合成酶构成了复制体的一个基本功能单位。

⑵DNApolIH和DNApolI：DNApolIH是由多个亚基组成的蛋白质，真正负责从新合成DNA的

复制酶；DNApolI是一个多功能酶，兼有聚合酶、3,-5‘、5,-3,核酸外切酶的活性，主要

起修复酶作用。

（3）DNA复制的先导链和随从链：DNA复制时以3,-5,链为模板连续合成的子链；而以5,

-3'链为模板的不连续合成的子链为随后链。

3.简述同位素标记、密度梯度离心技术在分子生物学研究中的应用

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⑴平-标记研究DNA的半保留复制：把细菌放在含*NH4cl的培养液中培养若干代，分离出的

DNA是含W的“重”DNA,密度比一般含"N的DNA高。用密度梯度离心法，砌-DNA形成的致密

带位于普通14N-DNA所形成的致密带的下方。

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把含N-DNA的细菌放回含普通的NH4C1培养液中培养。细菌在营养条件充足时，20分钟

就可以生长成新一代。提取子一代的DNA再作密度梯度离心分析，发现其致密带介于重带与普

通带之间，看不到有单独的重带或普通DNA带。

实验结果说明：子一代DNA双链中有一股是项单链，而另一股是"N单链。前者是从亲代

接受和保留下来的，后者则是完全新合成的。密度梯度离心实验，完全支持半保留复制的设想。

含15N-DNA的细菌在普通培养液中继续培育出子二代,其DNA则是中等密度的DNA与普通DNA

各占一半这也进一步证明复制是采取半保留式的。实验还可按子3代、子4代……进行下去，呱

-DNA则按1/8、1/16……的几何级数逐渐被“稀释”掉。

⑵3H-标记研究DNA的半不连续复制，即连接酶突变核酸序列特点研究等：用智脉冲标记

大肠杆菌培养物，优先标记的是新合成的DNAo新合成的大多数是一些含有1000核甘酸的短片

段，若再将菌放•到不带3H的培养基中保温，发现3H出现在大片断中了。若用DNA连接酶突变

的菌株作以上测试，3H一直出现在小片段中，说明DNA的复制是不连续的。

4.举例说明染色体外遗传元件的不同复制机制（9型、D型、滚筒型）

有些病毒（如腺病毒、①29噬菌体等）及线粒体DNA的复制是单向进行的，滚筒式属单向

复制。质粒整合前为。式或滚筒式复制，整合后为一个复制子，质粒为双向复制。式。真核细

胞内线粒体DNA的复制方式为D-环复制（DToop复制）形式。D-环复制特点是两条链的不同步

复制。详见名词解释。

5.通过什么实验证明DNApolIII合成DNA冈崎片段是以RNA为引物。

以a-32p-NTP标记+未标记dNTP为底物，引发合成后用稀碱处理,水解DNA和RNA的连接处，

使RNA上的32P转移到了DNA上，证明RNA为引物。

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6.生物体内哪些机制保证了DNA复制的保真性.

DNA聚合酶的校对作用；RNA引物起始复制可减少复制错误；修复系统有多种机制(光修复、

切除修复、错配修复、易错修复、SOS修复)和酶。

7.简要说明沉默突变、致死突变、渗漏突变、进化突变的原因

⑴沉默突变：主要因为密码子的简并性，点突变不引起氨基酸的变化；或者个别氨基酸改

变为结构和性质相似的氨基酸，则不影响表形，即基因型(genotype)改变表现型(phenotye)

不变。

⑵致死突变：关键氨基酸改变，如酶的活性中心突变，或者发生无义突变，使编码的蛋白

质功能丧失，影响生物存活。

⑶渗漏突变：某个氨基酸改变，但基因产物并无重大改变，如酶的Km和Vmax改变。可使

生物适应环境或丧失某些功能，可产生新种。

⑷进化突变：发生了有利于物种生存的结果，使生物进化。

8.什么叫端粒？端粒的结构特点，说明端粒复制的特点？端粒酶在何种细胞中才有活性？

⑴端粒位于真核生物染色体DNA的末端特定的序列结构。

⑵端粒是由简单而串联重复的序列组成的。端粒DNA序列有取向性，可以与由蛋白质和RNA

组成的端粒酶结合配对，以RNA为模板进行类似逆转录合成DNA,向5'-3'延伸端粒至模板

RNA末端后，延长的DNA末端与RNA模板解离，端粒酶移动，重新定位于延长后的DNA3'端，

开始下一轮延长过程，如此反复可达数百次，以对抗DNA复制过程中5'引物消后无法补齐造成

的染色体逐渐缩短，维持染色体的长度。

⑶端粒酶在生殖细胞中起作用，在体细胞中无活性或活性低。

9.DNA复制中都包括那些酶系统和蛋白因子，这些酶在复制中的各自作用是什么？是通过

那些试验现象发现的？

(1)解旋酶：DNA复制时，解旋酶在ATP的作用下可促使DNA母链不断解开形成单链;

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单链DNA结合蛋白：防止单链DNA形成发卡结构，保持伸展状态，保护单链DNA不被水解;

DNA拓扑异构酶I:使DNA磷酸二酯键单链断裂断裂，形成DNAnick,使DNA可以旋转以释

放解链时的张力；

DNA拓扑异构酶H：使DNA复制完毕后“互锁”的两个子代环状DNA解离；

引物酶：引物酶以单链DNA为模板，利用核糖核甘酸合成RNA作为DNA合成的引物；

DNA聚合酶I的功能a.5'-3'聚合作用，b.3'-5'外切酶活性（校对作用），c.5'

一3'外切酶活性（切除修复作用）；

DNA聚合酶III的功能：主要是合成新的DNA链；

DNA聚合酶II的功能：主要与修复有关；

DNA连接酶，借助ATP水解提供的能量，催化DNA单链nick的5'-端与3'-端生成磷酸二

酯键。

⑵DNA聚合酶I：可以用dNTP合成DNA链，并且该酶突变使菌易受环境影响而突变；

DNA聚合酶III：DNA聚合酶I的合成速度不能满足菌生长的需要，并且DNA聚合酶I突变

的菌仍然可以复制DNA；引物酶：通过以afp-NTP标记+未标记dNTP为底物，引发合成后用稀

碱处理，水解DNA和RNA的连接处，使RNA上的32P转移到了DNA上，证明RNA为引物，从而发

现引物酶。

第三章DNA重组

名词解释：

1、同源重组：同源重组（交换crossingover）是两条具有同源序列的DNA靠近时所发生

的DNA交换。

2.Holliday结构：两个DNA分子交叉重组时,在连接处则形成一个“四螺旋”作为中间物。

这种结构称为Holliday结构（交叉结构）。

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3.细菌的接合作用(conjugation)：细菌的细胞相互接触时遗传信息可以由一个细胞转移

到另一个细胞，称为接合作用。

4.性因子或F因子：能够促使染色体基因转移的接合质粒称为致育因子(fertility

factor),简称为性因子或F因子。

5•位点专一性重组：在专一酶的作用下，在DNA特定位点上发生断裂和重接，从而产生精

确的DNA重排的DNA重组方式。

6.自杀性底物:具有类似于底物的结合和反应基团，可结合于酶的活性部位并在其作用之下

发生反应;与底物不同的是它还有潜伏的反应基团，受酶催化之后即被活化，与酶活性中心基团

共价结合，使酶丧失活性.

7.转座子(transposonortransposableelement):即能够反复插入到基因中许多位点

的特殊DNA片段，它们可从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另一个复制子。(在转

移时原来位置上的这些结构依然存在或不存在)o

8^反转录转座子(retrotransposon或retroposon)：指通过RNA为中介，反转录成DNA后

进行转座的可动元件。这样的转座过程称为反转座作用(retrotrans一position)□

(1)、反转座作用出现在真核生物，包括两类:①能感染宿主细胞的反转录病毒，②通过

以RNA为中介进行转座的DNA序列。

(2)、除反转录病毒外，反转录转座子可以分成两类：1.一类是病毒超家族(viral

superfamily),这类反转录转座子编码反转录酶或整合酶(integrases),能自主地进行转录，

其转座的机制同反转录病毒相似，但不能像反转录病毒那样以独立感染的方式进行传播；2.另

一类是非病毒超家族(nonviralsuperfamily)□

(3)非病毒超家族反转录转座子的特点：1、自身没有转座酶或整合酶的编码能

力，而在细胞内已有的酶系统作用下进行转座。2、病毒超家族同非病毒超家族都来源于

细胞内的转录物，两者的明显区别在于病毒超家族成员的DNA分子两端有长末端重复序

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列(lOngterminalrepeats,LTR),这是反转录病毒DNA基因组的特征性结构，非病毒

超家族的成员没有LTR结构。3、同时，病毒超家族成员都能编码产生转座酶或整合酶，

或者二者兼而有之，所以能自主地进行转座。非病毒超家族成员不产生有生物学活性的

酶，因此不能进行自主转座。4、所有反转录转座子都有一个共同的特点，即在其插入

位点上产生短的正向重复序列。

9、反转录子(retroposons)或反转录转座子(retrotransposons)：逆转录病毒

(retroviruses)的基因组是单链的RNA,它被逆转录成双链DNA中间体复制，双链DNA通过类

似转座的机制被插入到宿主基因组中。它们的转座是通过RNA介导的。因此称之为反转录子

(retroposons)或反转录转座子(retrotransposons)0

1.生物体内DNA重组的类型，各自的不同和生物学意义。

⑴同源重组：真核生物减数分裂过程中，染色体间的物质交换，即DNA分子的断裂和在重

组酶作用下的交换连接；细菌没有减数分裂，同源重组发生在接合过程中，交配的染色体在两

个紧密连接的细胞中转移；减数分裂期染色体变化与发生交换的DNA分子的相互作用；重组修

复中也发生同源重组。

特点：a.要求较大的DNA片段进行交换；b.存在重组热点；c.整个基因组频率不稳定，受

综合和局部效应影响；e.同一条染色体上的两个基因间发生交换的频率取决于他们之间的物理

距离,相距越远越容易发生交换；f.DNA分子的断裂和再结合是同源重组的主要特点。

意义：a.维持生物多样性；b.引起进化；c.瞬间物理连接，对染色单体正确分离到子代细

胞，至关重要；d.用于损伤修复。

功能：1.维持生物种群的多样性。即遗传多样性.2.染色体瞬间的物理连接，对染色单体

正确分离到子代细胞至关重要。3.用于损伤修复。以未损伤的同源染色体修复因损伤而丢失的

染色体序列.4.通过重组可调控基因表达.

⑵位点专一性重组：在专一酶作用下，在DNA特定位点上发生断裂和重接，从而产生精确

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的DNA重排的DNA重组方式。特点：a.要专一识别位点，交换的为短同源片段;b.需专一酶识别,

结合；c.参与该过程的酶的表达被细胞调节过程引发。意义：发生在DNA特殊序列对之间，是

噬菌体进入宿主细胞后整合到宿主DNA上的重组形式。

⑶转座重组：转座子在基因的许多为点间反复插入而实现的重组。特点：移动片段与受体

同源性无关；b.真核，原核中均可发生转座重组；c.转座子可沿染色体移动，也可在染色体见

跳跃。意义：a.可使原本相距较远的基因结合在一起，形成新的操纵子，产生新蛋白。b.在启

动子部位插入可使基因打开或关闭。c.转座发生时，大多数受体基因被钝化，也有基因被激活。

d.过多转座对细胞不利，细胞在长期进化中形成了一些不利转座的代谢途径与转座平衡

⑷异常重组：不需要同源性片段，也不需要酶或特异性序列的参与与识别，并以DNA复制

完成重组过程，又称复制性重组(机制尚不清楚)。意义：常导致基因破坏而引起突变，与人类

遗传疾病，癌症和基因组进化有关。

2.何谓转座子？转座子有哪些类型，研究转座重组有哪些意义？

⑴定义：能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段，它们可以从一个位点转移到另

一个位点，从一个复制子到另一复制子。

⑵分类：简单转座子(插入序列IS(insertionsequence),可独立存在的单元，带有介

到自身移动的蛋白；复合转座子(compositetransposon),除转座酶基因外，还带有其他功

能性基因的转座子，通常是两端为两个简单转座子，中间夹带一个基因片段。

⑶研究意义：a.了解进化意义；b.为细胞分化发育提供理论依据；c.有助研究基因调控机

制。

(4)特点：1、不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作用与供体和受体之间的

序列无关。2、原核生物和真核生物均有转座子。3、转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染

色体间跳跃。

(5)结构特征：1、两端有20~40bp的反向重复序列(invertedrepetitive

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sequence）2＞具有编码转座酶的基因（transposase）,转座酶可催化转座子插入新位置。3、

复合转座子除转座酶外还有1—数个基因。4、转座酶催化转座子插入新位点。

3.说明下列符号意义：IS,Tn5（Tn903,10等），Mu,DI08

答：（DIS：插入序列，即最简单的转座子，来源：在细菌操纵子中以自发插入形式鉴定出

来，是细菌质粒和染色体的成分。⑵Tn5：复合转座子的一种，带有某些功能性基因。⑶Mu和

D108：转座噬菌体，属于温和噬菌体，可致突变，温和噬菌体一般整合到寄主染色体的一定位

置上。但Mu没有一定的整合位置（随机整合）引起突变。Mu和D108DNA经转座可插入宿主染

色体的任何一位置，（随即整合）引起突变。

4.转座重组的遗传效应。

⑴引起插入突变：以10-3-10-8频率进行的转座会引起插入突变，止，Tn,Mu噬菌体都可以

引起插入突变，插入位点若在一个顺反子的前端功能基因中，可能造成极性突变。⑵造成插入

位点靶DNA的少量碱基对重复。⑶插入位点出现新基因，复合转座子带有抗性基因，可产生两

方面效应：a.靶基因被插入突变；b.靶位点出现抗药基因。⑷转座后供体序列不变，即复制型

转座。⑸引起染色体畸变，在一个染色体上如有同一转座子的两个拷贝提供的相同为点，可由

重组导致染色体缺失，倒位，插入。⑹切除效应，转座子从原来位置上消失，准确切除，使原

插入发生恢复突变，若不准确，会留下转座子残迹，产生插入突变，但转座子标志消失。

5.转座效应意义：

1.可使原来相距较远的基因组合在一起，形成一个操纵子。

2.产生一个新蛋白，把原来两段分离的DNA序列连在一起。

3.启动子部位的插入可使基因打开或关闭。

4.过多转座（频率过高）对细胞不利，细胞在长期进化中形成了一些不利于转座的代谢途

径，可与转座过程平衡。

5.转座基因插入时，大多数受体基因均被钝化，但也有基因被激活。（这是因为转座子有

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自己的启动子，在使转位酶转录的同时，也可使相邻基因转录）。

6.何谓同源重组？特点及机制？

⑴定义，特点参见一题。⑵机制：A：断裂-复合机制：a.：断裂复合：发生在染色体复制

完成后，每对联会染色体有4个染色单体，在染色单体水平发生DNA断裂，断裂DNA交叉重组,

解除张力。b：拷贝选择：姐妹染色单体复制途中各自交换了模板。B：双链断裂启动重组：在

受体DNA上形成双链断裂（核酸内切酶），重组开始产生3'端单链，受体3'-末端迁移至供体

同源区，受体3'-末端修复延伸合成，供体置换，链迁移至受体链，在受体上的另一3'-末端

DNA合成，相互迁移产生双链交换。

7.举例说明位点专一性重组。

X噬菌体DNA入侵宿主基因组进入溶原状态，是通过入DNA和细菌DNA特定的附着位点之间

的重组实现的。E.coliDNA上的重组位点attB分为B、0和B'三部分，入DNA上的attP分为P、

0、P'三部分，0为核心序列，入DNA的整合和切离都发生在各自的0序列，两侧的序列对重组

也有重要作用。入DNA的整合过程无DNA降解，也无DNA合成，只是attB和attP两个位点整合

后，一种DNA结合蛋白inf在拓扑异构酶活性催化下，使两个DNA分子的各一条单链断裂，经

inf作用，形成重组中间体Holliday结构，然后另外两条单链同样过程断裂重接，完成重组。

8.比较简单转座子和复合转座子。

⑴相同：都是存在染色体可自由复制和位移的基本单位；转座发生时，受体分子中有一段

3T26p的靶序列DNA自我复制，转座子插入这两个重复序列之间，不同转座子，靶序列不同。

⑵不同：简单转座子：常称之为插入序列（IS序列），可独立存在的单元，带有介导自身移动的

蛋白，长度较小，是细菌或质粒DNA的正常组成成分，所以IS序列只有一个开放读码框；复合

转座子：带有一些功能性基因（如抗药性），常由IS序列插入某功能基因，两端形成有功能的

复合体，IS序列只能作为复合体移动，其转座能力由IS序列控制或调节；止匕外，还有一类不带

IS序列的，体积庞大的转座子Tn-A家族，此类带3个基因，分别编码转座酶，解离酶，内

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酰胺酶，且两翼带有38bp发倒置重复序列。

第四章RNA的生物合成

1.说明或对比以下概念

⑴阅读和阅读框和ORF：阅读在protein合成系统中，指按单向线性对核甘酸序列进行解码

的过程。阅读框是指mRNA分子中可转译成protein多肽的3种可能的三联体密码子组合方式之

一。0RF：开放阅读框，指从起始密码子到终止密码子的一段基因序列。

⑵编码和读码：编码是指成熟mRNA相邻三个碱基决定一种氨基酸。读码是指氨酰tRNA与

mRNA三联体密码的相互识别。

⑶DNA有意义链和反意义链：（十）有意链，DNA双链中与转录模板互补的链（与mRNA序列

相同的链）。（-）反义链，DNA双链中的可以转录成mRNA的链（与mRNA互补的链）。

⑷DNA正链和负链：同上。

⑸启动子和增强子：promotor（广义上讲，是控制转录的各种序列元件的任何组合都可以

使用“启动子”术语）。通常是指位于基因5'末端上游外侧，紧邻转录起始位点的一段具特殊

功能的非编码核甘酸序列，可与RNApol结合启动基因转录。Enhancer指真核生物的一段特异序

列，通过顺式作用方式，能够在距离目标基因50Kb以上位置，从上游，下游等不同位置及方向

增强该基因转录活性。

⑹强终止子和弱终止子：终止子有强、弱之分，强终止子含有反向重复顺序，可形成茎环

结构，其后面为polyT结构，富含GC,无需终止蛋白参与即可以使转录终止。弱终止子也有反

向重复序列，但无polyT结构，GCA,需要有终止蛋白参与才能使转录终止。

⑺足迹法和阻滞电泳：footprinting通过检测因受特定转录因子蛋白质结合保护，而不受

特定分子如DNasel切割作用的磷酸二酯键区域，从而鉴定出DNA分子中特定蛋白质结合区位置,

及其核昔酸序列的一种分子生物学实验技术。阻滞电泳，又称电泳迁移率变动实验，用于检测

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蛋白质和DNA序列的互相作用，若某DNA片断能和蛋白质因子结合，则其在凝胶中电泳运动的

速度就会减慢。

⑻hnRNA和SnRNA：heterogeneousnuclearRNA（核内不均一RNA）,为mRNA前体，指真核生

物mRNA初级转录物，在核内加工，形成的大小极不均一的中间产物。（经5'末端加帽，3'末

端加尾，拼接去除内含子和核甘酸甲基化等步骤，才形成成熟mRNA）。SmallnulearRNA（核内

小RNA）真核细胞核内一类长度位90—400核甘酸的小分子量核内RNA,丰度高。可与特异蛋白

质结合成核内小核糖核蛋白质颗粒，参与转录物的剪接，多聚腺核甘酸化，3'末端成熟作用。

⑼mRNA前体剪接和修饰：都是mRNA的加工过程。前者是从DNA模板链转录的最初产物中出

去内含子，并将外显子连接起来形成一个连续的RNA分子的过程，后者是mRNA5'力口帽，3'加

尾的过程。

（10）外显子和内含子（exon,intron）：在DNA分子中基因编码序列常被不编码序列隔开，这

种不编码序列叫内含子，编码序列叫外显子。但其划分不是绝对的，内含子也可编码，外显子

也可不编码；在一基因中的内含子又可能是另外基因的分虚子。

（IDribozyme与RNA剪切：一些RNA分子具有高度专一的催化活性，在无蛋白质情况下能进

行剪切反应，称为ribozyme。RNA剪切是在转录时，外显子及内含子均转录到hnRNA中，核中

hnRNA剪切掉内含子，然后将外显子各部分连接起来，而变为成熟的mRNA。

⑫DNApol与RNApol：前者是根据DNA模板链合成互补链的聚合酶。后者是依赖于DNA的RNA

聚合酶。

2.简述RNA前体的剪切（剪切位点有何特征、剪切机制、核酶、剪切特异性的意义）

⑴核酶定义见名词解释。⑵剪切位点特征：是保守序列，有共同的结构单元AGGUAAGU；无

互补；位于内含子和外显子交界处；以GU开始，以AG结束。⑶机制：酵母中的剪切由两个转

酯反映完成，首先分支点A的2,-0H攻击5'外显子剪切位点，形成2'-5'磷酸二酯键，从

而形成分支结构；其次，上游外显子3'-0H攻击内含子与外显子2之间的磷酸二酯键，使外显

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子1和外显子2连接；然后，释放内含子环，整个反应中的磷酸二酯键数量未变。⑷剪切特异

性的意义：内含子必须精确的切除，否则会造成阅读框的改变，从而合成非活性蛋白。

3.简述核酶的特征。

ribozyme的大小从十几个nt到数百个nt；底物多为RNA（也有DNA、糖类、氨基酸酯等），

ribozyme的催化效率较酶（蛋白质）低得多；必需有Mg2+存在时才能进行催化；它也具有催化作

用的专一性。对竞争性抑止剂敏感。可分为剪切型核酶（催化自身或者异己RNA的切割，相当

于核酸内切酶。包括：锤头型核酶，发卡型核酶，丁型肝炎病毒HDV及有蛋白质参与协助完成

催化的pro-RNA复合酶）和剪接型核酶（具有核酸内切酶核连接酶活性）。

意义：a.生命的最初形式可能是RNA,其兼有DNA和蛋白质的功能。b.在进化过程中，作

为遗传模板的功能让位于DNA（RNA不稳定），作为催化剂的功能让位于蛋白质。c.利用其机制,

设计合成特异性切割病毒RNA或其它RNA的核酶，以便于治疗包括爱滋病、癌症在内的疾病。

4.举例说明三种RNA前体的剪切和成熟过程。

（DmRNA：在转录时，外显子及内含子均转录到hnRNA中。核中hnRNA在核酸内切酶作用下

剪切掉内含子，然后在连接酶作用下，将外显子各部分连接起来，而变为成熟的mRNA。mRNA的

加工修饰包括：5'端形成帽子结构、3'端加polyA、剪接除去内含子和甲基化。（2）rRNA是：

初级转录物是一条45SRNA含18S、5.8S和28SrRNAs。转录过程中或刚转录完成时，rRNA中约

有广2医的核糖单位的2'-0H被S-腺首甲硫氨酸经酶促而甲基化。⑶tRNA是：tRNA经过剪切、

拼接、碱基修饰以及3'-0H端连接-CCA结构成为成熟的tRNA。

疑惑：看第7题好像和这道题是重复的，怀疑这道题是问三种加工方式，即加帽子、加尾

巴、剪接。

5.说明真核生物mRNA前体特异性剪接的机制及研究方法。

机制见第2题。研究方法：剪切现象的发现是通过四膜虫的rRNA前体在未加任何蛋白质的

情况下，自发的进行剪接来发现的。具体研究可以用PCR介导的点突变等方法来改变基因序列,

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看对剪切造成的影响，寻找剪切位点的规律。

6.简述原核生物启动子的研究方法（包括选材、技术路线、方法和分析及预测图谱）。

⑴可以利用模式生物比如E.coli等来研究。⑵利用footprinting：当DNA被RNApol结

合时，其覆盖部分不被DNase水解。标记DNA末端，控制适当条件，使每个DNA分子中未与蛋

白质结合部分的每个磷酸二酯键都被切割一次，切割位置可通过电泳检测知道，未出现DNA条

带的地方即转录因子（RNA聚合酶）结合的地方。⑶然后可以利用突变扫描实验进一步分析启动

子区的顺式元件。

7.分别说明tRNA、rRNA、mRNA前体加工包括哪些内容。见第4题。

8、RNA聚合酶的催化活性：1、核心酶在解链的DNA链上形成起始复合物开始转录。2、当

酶沿着模板移动,RNA链延伸。3、核心酶覆盖大约80bp的DNA区域，其中解链部分只有~12T4bp。

4、当解旋成为模板时，每条链进入酶的不同部位。5、生长着的RNA链的底物NTP结合位点之

前的一段模板是游离的，在这结合位点之后的模板是与新生RNA形成RNA-DNA杂合链，RNA-DNA

杂合链的长度约9bp,比解旋的DNA稍短一些。6、当酶分子离开这一区域向前移动时，DNA又

重新形成双链，RNA作为游离的多核昔酸链被取代出来。

9、终止子的作用是在DNA模板的特异位点处终止RNA的合成。

RNA聚合酶可识别终止子，终止转录，将新生RNA链释出，并离开模板DNA。

10、RNA的后加工：1.原核mRNA基本无加工，原核的转录和翻译偶合。原核生物的结构

基因是连续编码序列，绝大数原核生物的mRNA不需加工修饰，仍为初级转录本的形式。原核生

物没有核膜，转录和翻译是相偶合的，往往转录还未完成已开始翻译。2.tRNA及rRNA在转录后

加工，①剪切：tRNA基因为多顺反子，②修饰：包括甲基化、氢化、磷酸化。③核糖体

形成

第五章蛋白质合成

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1.名词解释

⑴核糖体结合技术：用已知的三核甘酸与核糖体去测试结合各种AA-tRNA,通过对不同的

tRNA的标记，来寻找与已知三核昔酸结合的AA-tRNA,研究密码子和AA的对应情况。

⑵核糖体与多核糖体：核糖体是蛋白质合成的场所，由几种RNA及多种蛋白质组成的复

合物。在蛋白质合成中，mRNA上有多个核糖体协同在翻译，这些多个核糖体构成多核糖体。

⑶简并（兼并）密码子：编码同一氨基酸的不同密码子。偏爱密码子：使用频率较高的简

并密码子。

⑷分子伴侣：细胞中帮助新生肽正确组装，形成成熟蛋白质，而本身不是最终功能蛋白

组合的分子。

⑸简并（兼并）：一种AA可以由多个密码子编码的现象。

变偶：mRNA的密码子的第三个碱基与反密码子的配对不是那么专一而存在的摆动性.

⑹密码子的通用性：遗传密码在目前的从低等到高等的各种物种中都是通用的，它们几乎

使用完全相同的一套密码；密码子的例外：某些生物或者高等动物的线粒体等中，存在着三联

体密码对应的意义与众不同的现象。

⑺无义突变：发生在终止密码处，是有义密码子变成终止密码子或终止密码子变成有义

密码子。

⑻错义突变：由有义密码的点突变引起的，突变结果只改变一个氨基酸，通常改变后产

生一个性质相同的氨基酸。

⑼信号肽：分泌和跨膜蛋白在合成过程中N端共有序列，至少有一个带正电荷的氨基酸,

它能引导跨膜和分泌性蛋白的肽链通过内质网膜到内质网腔。信号肽最终被位于内质网上的

信号肽酶切除，因此成熟的分泌蛋白N-端无信号肽。

⑩导肽：为线粒体定位信号，富含带正电荷的氨基酸，丝氨酸含量特别高。

（11）5'UTR：mRNA上5'端的非编码区，通常认为与mRNA和核糖体的识别和结合有关。

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3'UTR：mRNA上3'端的非编码区，通常认为与加polyA尾巴有关，与mRNA的未定性有

关。

2.简述遗传密码表的特点及其生物学意义

1）密码的基本单位是三联体密码子，以5’一3,方向、非重叠、无标点的方式编码在核酸

分子上。

2）简并性：同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象称为密码子的简并性。编码同一种氨

基酸的密码子，称为同义密码子。密码的简并性可以减少有害突变，对维持生物物种的稳定性有

重要意义。

3）摆动性或变偶性：在密码子的三个碱基中，专一性主要取决于头两位碱基，第三个碱基

比前两个碱基专一性小，因此，与反密码子（在tRNA上）互补配对时，第三个碱基有较大的灵

活性，当第三位碱基发生突变时，仍可翻译出正确的氨基酸。密码的变偶性减少了密码阅读时

的误差，增加了翻译的准确性。

4）通用性：各种低等和高等生物，基本上共用同一套遗传密码。这说明了原核细胞和真核

细胞的遗传密码是通用的，它们有共同的起源。

5）变异性：各种不同生物的遗传密码可能出现一些变异，这是生物进化的根据之一。

6）连续性：两个密码子之间没有任何核昔酸加以隔开。因此插入或删去一个碱基，就会导

致其后的密码子的阅读框改变，造成移码突变。

7）起始密码子和终止密码子：在64种密码子中，AUG既是编码甲硫氨酸（Met）的密码子，

又是肽链合成的起始密码子。有3组密码子（UAA、UAG、UGA）不编码任何氨基酸，而是肽链合

成的终止密码子。

3.在分子生物学研究中，了解某一生物的偏爱密码子有重要意义，试说明。

由于密码子的简并性，一个氨基酸可有多个密码子。在原核生物细胞中，对应于tRNA丰富

的密码子称为偏爱密码子（biasedcodons）,而对应tRNA稀少的密码子称为稀有密码子（rare

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codons）o

不同生物对各种密码子的使用频率不同，高等动、植物中使用频率高的密码子可能在原核

细胞中被用得很少。因此了解某一生物偏爱密码子，有助于在基因工程中根据宿主生物偏爱密

码子改造基因的编码序列，得到高表达的效果。

4.GUG是Vai的密码子，但有时也可作为起始密码子，说明其作为起始密码子和内部密码

子在功能上有何不同。

met

1）GUG作为起始密码子出现时，编码甲酰甲硫氨酸。起始频率为AUG的1/3。fmet-tRNAf

可与GUG结合，是由于反密码子的5'C变偶为U。

2）当它出现在基因内部时，则被缴氨酸-tRNA识别，这是一种常用的携带缀氨酸的tRNA。

5.说明温敏突变和冷敏突变产生的可能原因。

1）错义突变：由有义密码的点突变引起，突变结果形成其它密码子，只改变一个氨基酸，

改变后产生一个性质相同的氨基酸。因此对蛋白质影响不大，一般仍具生物活性。

2）温敏突变：错义突变产生的蛋白质在常温下有活性，但在高温下构象改变而失活，称为

温度敏感突变型。

a）在高温下，多肽链不能折叠成正常的构象而失活（影响分子内氨基酸之间的互作）。

b）启动子突变：突变启动子受阻遏蛋白调节，常温下突变启动子处于阻遏状态，温度过高

时阻遏蛋白失活，突变启动子有活性。

3）冷敏感型突变：常温或较高温度下产生正常蛋白，而低温下表现突变。在低温下，多肽

链不能折叠成正常的构象而失活（影响分子内氨基酸之间的互作）。

6.何谓抑制基因突变？有哪些类型？各自的生物学效应。

染色体的另一位点或另一基因发生突变而消除或抑制了第一次突变的效果即抑制基因突

变。第二次突变抑制了第一次突变造成的表现型（表型抑制），使野生型表现型得以恢复（并非

真正的恢复突变）。一般是tRNA基因。分为两种类型:

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基因内抑制：同一基因内第二次突变可以使该蛋白的功能部位恢复原来的构象，从而恢复

其活性。

基因间抑制：是由于另一基因发生突变而产生抑制的。这另一基因称为抑制基因。抑制基

因的作用不是出于改变第一次突变基因上的碱基顺序，而是由于其他方式产生抑制的，如终止

密码子的错读，错误抑制突变，移码抑制突变，核糖体错读抑制突变，抑制基因引起正常基因

错读。

7.说明影响mRNA寿命的因素有哪些？

总体受细胞调控，外界环境也有一定影响。

1）5,-P末端容易被降解，如果得到保护则不易降解。

2）3,端pol尾巴中是否有AUUU结构，有则寿命短。

3）功能若是编码调控细胞周期蛋白的mRNA寿命短。

4）持家基因mRNA长寿。

5）真核生物中及高度分化细胞中的mRNA许多比较长寿。

8.蛋白质合成后成熟和易位包含哪些内容和相应的机制（折叠一修饰一易位、分泌）？

1）大多数翻译初级产物是无功能蛋白。特别是在真核生物中，翻译初级产物要转变成

天然蛋白一功能蛋白，需要经过折叠、修饰、剪切加工等过程。原核生物中一些蛋白要分泌至

细胞外；真核生物除某些蛋白要分泌外，还有一些蛋白要易位至细胞器（线粒体、叶绿体、核）。

总之，蛋白质合成后：

原核生物：折叠、部分剪切、分泌。

真核生物：折叠、剪切、修饰、易位、分泌。

2）蛋白质折叠是由多肽链中的氨基酸顺序决定的，但与环境条件有关。蛋白质折叠与

肽链合成同步，体内蛋白质折叠环境远比体外复杂，有许多蛋白因子参与。如酶（蛋白质二硫

键异构酶（proteindisulfideisomerasePDI）、肽酰脯氨酰顺反异构酶）和分子伴侣（热休

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克蛋白70（HSP70））o

3）蛋白质的修饰

a）蛋白质的修饰可发生在蛋白质折叠之前，折叠期间或折叠之后，也可以在肽链延伸期间

或终止之后。

b）修饰有利于形成正确折叠。

c）修饰也与蛋白质的易位和分泌有关

蛋白质修饰包括以下几点：

a）末端氨基的脱甲酰化和N-端甲硫氨酸切除（肽脱甲酰基酶、氨肽酶）。

b）多肽链的水解断裂，如：胰岛素、促肾上腺激素-B-脂肪酸释放因子前体。

c）氨基酸侧链的修饰（二硫键形成、羟化作用、氨基酸侧链的交联、竣化作用、甲基化、

糖基化、脂化、ADP-核糖基化、乙酰化、磷酸化、C-端酰胺基引入、硫酸化）。

4）蛋白质的易位和分泌：

a）易位蛋白：核编码的分泌蛋白、膜蛋白、核编码的细胞器蛋白、线粒体蛋白、ATPase、

叶绿体蛋白、溶酶体蛋白、核蛋白、过氧化体蛋白。

b）蛋白质的易位的途径

A,共翻译（co-translation）易位

正在翻译的核糖体通过信号肽插入内质网上的特殊通道结合于内质网上（形成粗糙内质

网），并使正在延伸的肽链转移至内质网内。切去信号肽后，蛋白质停留在内质网内，或通过高

尔基体转移至溶酶体，或形成分泌小泡分泌出去。

分泌和跨膜蛋白在合成过程中N-端有信号肽序列，它能被信号肽识别颗粒（SRP）识别，使

翻译停止。停泊蛋白（DP）与SRP结合，消耗GTP使内质网膜打开一个通道，SRP被释放，新生

肽进入易位通道，翻译延伸恢复，跨膜和分泌性蛋白的肽链通过内质网膜和到达内质网腔。信

号肽最终被位于内质网上的信号肽酶切除，因此成熟的分泌蛋白N-端无信号肽。

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两类蛋白质的去向

①形成膜整合蛋白

②滞留在内质网腔、运输到溶酶体或分泌的蛋白

B.翻译后易位

由游离核糖体合成，合成后转移至叶绿体或线粒体等细胞器中。细胞质（胞液）是真核生

物核基因编码蛋白质的合成场所。胞质合成的蛋白除定位于细胞质外，大部分被运送到细胞核、

线粒体、叶绿体、过氧化体等细胞器中定位。

9.简述mRNA指导合成肽链的机制。

1）起始（Initiation）：包括蛋白质起始的两个氨基酸之间形成肽键之前的反应。这在蛋白

质合成中是相对较慢的，通常是翻译的限速步骤。

a）核糖体激活：由两个亚基组成的无活性核糖体首先被起始因子（IF或elF）激活；

b）起始复合物的形成：小亚基-起始因子复合物、mRNA和起始氨基酰tRNA组合成起始复合

物（initiationcomplex）,此步有GTP参与;

c）大亚基与起始复合物结合：起始复合物与大亚基一旦结合，起始因子即从小亚基释放出

来，他又可用于另一核糖体的起始。

2）延伸（Elongation）：包括从第一个肽键形成到最后一个氨基酸掺入过程中所有的反应。

氨基酸的掺入非常迅速，是蛋白质合成中最快的步骤。

a）结合：对应于mRNA上第二个密码子的氨基酰tRNA进入A位与核糖体结合，需GTP提供能量,

还需EF-Tu和EF-Ts参与作用；

b）转肽：在肽酰转移酶（peptidyltransferase）的催化下，A位上的氨基酸的a-氨基

与P位上的甲硫氨酰或肽酰tRNA的竣基发生亲核攻击而形成肽键。新的肽键一旦形成，贝UP位的

tRNA即成为“无负载”的。

c）移位：携带着肽酰基的tRNA连同mRNA从5,-3,方向移动一个三联体的距离，肽酰tRNA

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从核糖体的A位移动到P位。这个过程由移位酶催化，并必须有功能的GTP参与。与此同时，P位

上原有的tRNA转移到E位点释放，核糖体从mRNA的5/-3,方向移动一个三联体的距离，于是下

一个密码子进入A位，等待下一个氨基酰tRNA的进入。

3）终止（Termination）：包括释放完整的多肽链及核糖体与mRNA分离。在肽链延伸过程中，

当核糖体沿mRNA移动至终止密码子进入A位时，肽链合成便自动停止。释放因子进入核糖体，使

新生肽链从核糖体上释放出来。

10.从某一DNA测序结果知，该DNA已发生了位点突变，但该生物的表型与野生型相同,

试分析其表型未改变的可能原因。（抑制突变、兼并密码子、性质相似氨基酸等）

1）简并性：同一种个氨基酸有两个或更多密码子，点突变造成密码子改变，但编码的

氨基酸不变。

2）错义突变：由有义密码的点突变引起，突变结果形成其它密码子，只改变一个氨基

酸，改变后产生一个性质相同的氨基酸。因此对蛋白质影响不大，一般仍具生物活性。

3）抑制基因突变：第二点突变抑制了第一次突变造成的表现型（表型抑制），使野生型

表现型得以恢复（并非真正的恢复突变）。

4）点突变发生在非编码区，导致基因编码的产物不变。

11.蛋白质合成后加工包括那些机制，试就核定位、叶绿体和线粒体定位、溶酶体定位

和膜定位蛋白的成熟、加工过程加以说明。

1）核定位、叶绿体和线粒体定位蛋白是由胞质中的游离核糖体和多核糖体合成细胞器蛋白

前体，然后进入细胞器，经折叠和剪去转运序列形成成熟蛋白，是翻译后易位蛋白。

a）核定位蛋白：大分子蛋白进入细胞核是一个主动过程。这些蛋白包括基质蛋白（各种转

录因子）、DNA聚合酶、RNA聚合酶、染色体蛋白等。核定位蛋白均有一段或两段富含碱性氨基

酸残基的转运序列（靶向序列），也称核定位序列。

转运过程：输入蛋白与核定位蛋白结合，停泊于核孔，在水解GTP获得能量的情况

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下，蛋白复合物进入核孔，输入蛋白亚基释放回细胞质。

b）线粒体蛋白大多数为核编码蛋白。合成的蛋白质分别进入线粒体的不同部位，内膜、外

膜、内外膜间隙、基质（衬质）。因此蛋白质进入的途径也不同。

C）叶绿体定位蛋白：类似于线粒体。转运肽也有两部分，分别负责外膜和类囊体膜的通过

及定位。但叶绿体编码的蛋白只有一个区域。

2）膜整合蛋白和溶酶体蛋白是共翻译易位蛋白。

a）膜整合蛋白肽链上有一段锚定序列（anchorsequence）,由疏水氨基酸组成，作为终止

转移信号（stop-transfer-signal）。此类信号不是在N端，而是位于肽链内部，使肽链插在膜

上。此蛋白有时有相间排列的信号序列，使肽链多次跨膜。

b）溶酶体或分泌的蛋白多为共翻译的蛋白质。其中：

/一小部分滞留在内质网腔中，滞留蛋白C末端有特异序列KDEL,除去则分泌。

/大多数在内质网加工后转入高尔基体，最终运送至溶酶体、质膜或分泌至胞外。

12.保证翻译和准确形成有功能蛋白质的机制有哪些？

1）DNA中包含的遗传信息：蛋白质的功能是由编码蛋白质的DNA中所携带的遗传信息

决定的；

2）转录过程：DNA中的遗传信息通过转录传递到mRNA中，转录过程的保真机制决定了

遗传信息的稳定性；

3）翻译过程：在蛋白质的翻译过程中，mRNA上携带的遗传信息以三联体密码的形式，

与携带特定氨基酸的tRNA配对，从而翻译出特定的蛋白；

4）折叠、修饰、剪切加工等：大多数翻译初级产物是无功能蛋白。特别是在真核生物

中，翻译初级产物要转变成天然蛋白一功能蛋白，需要经过折叠、修饰、剪切加工等过程。

5）蛋白质的易位和分泌：大部分蛋白的功能都只能在特定细胞、组织中才能表现出来,

因此在胞质中合成的蛋白质需要转运或分泌到特定细胞、组织中才能发挥特有的功能。

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第六章基因组的分子结构和组织

1.比较概念

•基因：DNA分子上具有特定功能的(或具有一定遗传效应的)核甘酸序列。

顺反子：决定一条多肽链合成的功能单位。

基因常狭义指顺反子，即为最小的遗传功能单位。但随着研究的不断深入，内含子、调控

基因、假基因、编码功能RNA的核酸序列等都是基因概念的延伸。

•卫星DNA：含有异常高或低的GC含量的高度重复序列。

高度重复序列的微卫星DNA：重复单位很短的一类高度重复序列，普遍存在于真核生物。

卫星DNA主要构成着丝粒，功能和维持染色体的结构、同源染色体的联会有关。而微卫星DNA

主要分布于非编码区和端粒区，因核心序列重复次数不同而具有高度多态性。

•中等重复序列：基因组中重复序列较长、重复频率为KT〜I。，的序列。

单拷贝：基因组中只存在一个或2-3个拷贝序列，亦称非重复序列。

大多数的蛋白质结构基因属于单拷贝，而一般细胞内需求量较大的蛋白(如组蛋白)和RNA

(tRNA)基因属于中等重复序列，但中等重复序列一般不是编码序列，而在调控中起重要作用。

•基因家族：基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因，它们往往集中在一起,

但也有分散排列的，甚至于不同的染色体上。属于同一家族的各成员也并非都具功能。

•基因组：一个物种单倍体的染色体所携带的一整套基因。

•功能基因组：以基因功能鉴定为目标，又称后基因组(postgenome)。包括基因功能发

现、基因表达分析及突变检测。

2.举例说明测定卫星DNA的实验。

原理：各种DNA在CsCL密度梯度离心中，平衡时的密度浮力决定他的G+C含量，含量越高,

浮力密度越大。由于卫星DNA含有异常高或低的G+C含量，使它们与大多数DNA具有不同的浮

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力密度，因此，会在主要的DNA带的附近伴随一个次带（或前或后）。

实验：小鼠的基因组中有为数很多的卫星DNA,约占基因组的10%。

将提取的小鼠肝细胞中的基因组DNA进行适当的酶切至数千核昔酸长度，进行CsCL密度梯

度离心，其浮力密度曲线是覆盖一定密度范围的一条宽带，但有些DNA片段会出现主带的前面

或后面---这些DNA就是所谓的卫星DNAo

3.比较原核生物和真核生物基因组的特点。

原核生物基因组的特点1：A1基因组小，一般具有单一的复制起始点；B1.单个染色体，一

般呈环状；C1.染色体DNA不合蛋白质固定的结合；D1.重复序列少；E1.不编码的序列很

少；F1.功能相关的基因构成操纵子，高度集中，转录成多顺反子mRNA；G1.基因有重叠。

真核生物基因组特点2:A2.基因组大，具有多个复制起始点；B2.基因组包含多个染色体，

一般均为线状DNA；C2.与组蛋白稳定的结合；D2.大量的重复序列存在，将单拷贝基因分隔开；

E2.有比例很大的不编码序列；F2.功能相关的基因集中程度不如原核生物，不以操纵子形式组

织；G2.基因断裂，被内含子分隔。

4.述基因组织对生物体生命活动的意义。（不清楚，请大家自己找答案。“基因组织”这个

词很可能是geneorganization,也叫“基因组构”。可能是问基因