分子生物学复习题及答案

分子生物学复习思考题 2

1． 写出分子生物学广义的与狭义的定义，现代分子生物学研究的主要内容，

以及5个分子生物学发展的主要大事纪（年代、发明者、简要内容）。

广义上:分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究、以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。

狭义概念:既将分子生物学的范畴偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程。其中也涉及到与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。

现代分子生物学研究的主要内容有：基因与基因组的结构与功能，DNA的复制、转录和翻译，基因表达调控的研究，DNA重组技术，结构分子生物学等。 5个分子生物学发展的主要大事纪（年代、发明者、简要内容）: 1.

1944年,著名微生物学家Avery 等人在对肺炎双球菌的转化实验中证实了DNA是生物的遗传物质。这一重大发现打破了长期以来，许多生物学家认为的只有象蛋白质那样的大分子才能作为细胞遗传物质的观点，在遗传学上树立了DNA是遗传信息载体的理论。 2.

2.1953年，是开创生命科学新时代具有里程碑意义的一年，Watson和Crick发表了“脱氧核糖核酸的结构”的著名论文，他们在Franklin和Wilkins X-射线衍射研究结果的基础上，推导出DNA双螺旋结构模型，为人类充分揭示遗传信息的传递规律奠定了坚实的理论基础。同年，Sanger历经8年，完成了第一个蛋白质——胰岛素的氨基酸全序列分析。 3.

1954年Gamnow从理论上研究了遗传密码的编码规律, Crick在前人研究工作基础上，提出了中心法则理论，对正在兴起的分子生物学研究起了重要的推动作用。 4. 5.

1956年Volkin和Astrachan发现了mRNA(当时尚未用此名)。

1985年,Saiki等发明了聚合酶链式反应(PCR)；Sinsheimer首先提出人类基因组图谱制作计划设想；Smith等报导了DNA测序中应用荧光标记取代同位素标记的方法；Miller等发现DNA结合蛋白的锌指结构。

2. 作为主要遗传物质的DNA具有哪些特性，研究DNA一级结构有什么重要意义，什么是DNA的超螺旋结构？有哪些类型？解释DNA拓扑异构体，它们之间互变异构依赖于什么？简述真核生物的染色体结构，它们是如何组装的？有几种组蛋白参与核小体的形成？

作为遗传物质的DNA具有以下特性： ① 贮存并表达遗传信息；

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② ②能把遗传信息传递给子代； ③ ③物理和化学性质稳定； ④ ④有遗传变异的能力。

研究DNA以及结构的意义是：DNA一级结构决定了二级结构，折叠成空间结构。这些高级结构又决定和影响着一级结构的信息功能。研究DNA的一级结构对阐明遗传物质结构、功能以及它的表达、调控都是极其重要的。

如果使这种正常的DNA分子额外地多转几圈或少转几圈，就会使双螺旋中存在张力。当双螺旋分子末端开放时，这种张力可通过链的转动而释放，DNA恢复正常的双螺旋状态。如果固定DNA分子的两端，或者本身是共价闭合环状DNA或与蛋白质结合的DNA分子，DNA分子两条链不能自由转动，额外的张力不能释放，DNA分子就会发生扭曲，用以抵消张力。

这种扭曲称为超螺旋。超螺旋有正超螺旋和负超螺旋两种形式。

拓扑学是数学的一个分支，研究物体变形后仍然保留下来的结构特性。他们之间互变异构依赖于拓扑异构酶的催化。

真核生物的染色体十分复杂，具有不同层次的组装结构，染色质分为常染色质和异染色质两种。在常染色质中DNA的压缩比为1 000—2 000，相对比较伸展，主要为单拷贝基因和中等重复序列。异染色质是指在间期核中DNA折叠压缩程度较高，以凝集状态存在，对碱性染料着色较深的区域。

在着丝粒、端粒、次缢痕以及染色体的某些节段，由较短和高度重复的DNA序列组成永久性的异染色质。另一些染色质区域随细胞分化而进一步折叠压缩，以封闭基因活性，称为功能性异染色质。染色质的基本结构单位是核小体(nucleosome)。

核小体是由组蛋白核心和盘绕其上的DNA构成。核心由组蛋白H2A、H2B、H3和H4各2分子组成，所以是一个八聚体。

3. 核酸变性后分子结构和性质发生了哪些变化，引起DNA变性的主要因素有哪些？

检测核酸变性最简单的定性和定量方法是什么？ 写出DNA复性的条件 影响DNA复性速度的因素包括哪些？

规定复性实验的标准条件是什么？DNA复性程度怎样检测？ DNA的Tm值一般与什么因素有关，什么是Cot曲线？

核酸的分子杂交一般有几种类型？它们分别用于检测哪些物质？

DNA变性后原来隐藏在双螺旋内部的发色基团，成为单链而暴露出来，使DNA的物理和化学性质发生一系列的变化。这些变化包括：DNA溶液的粘度大大下降；沉淀速度增加；浮力密度上升；粘度降低；紫外吸收光谱升高；双折射现象消失，比旋下降；酸碱滴定

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曲线改变；生物活性丧失等。

引起DNA变性的主要因素有：温度、pH值、有机溶剂等。紫外吸收光谱的变化是检测变性最简单的定性和定量方法。

DNA的复性必须满足二个条件：①一定的离子强度，用以削弱两条链中磷酸基团之间的排斥力。②较高的温度，用以避免随机形成的无规则氢键。

影响DNA复性速度的因素包括：（1）DNA分子的复杂程度。（2）DNA的浓度。（3）DNA片段的大小。（4）温度的影响。（5）阳离子的浓度。

规定复性实验的标准条件是：400核苷酸长度，Tm = 25℃的温度，阳离子强度0.18mol/L，此时的复性速度常数к≈5×10。

通过下列3种方法可以测定DNA序列复性的程度：（1）S1核酸酶水解的双链DNA量。（2）减色效应，在复性过程中可跟踪测定A260的光吸收值；（3）S1核酸酶只催化单链DNA的水解，不能作用于双链DNA，因此将样品限定水解后测定抗羟基磷灰石层析，羟基磷灰石是一种磷酸钙盐，经过一定的处理后，具有吸附双链DNA的能力，洗脱时，只允许单链通过，从而可以计算出剩余双链DNA的量。

DNA的Tm值大小一般与下列因素有关：（1）DNA的均一性。(2)G-C对含量。(3)介质中离子强度。

以C/C0对COt作图得到的复性对浓度的依赖关系的曲线称为Cot曲线。

分子杂交有多种类型，将不同来源的DNA变性后，在溶液里进行杂交，称为溶液杂交（solution hybridization）；用硝酸纤维素制成的滤膜，可以吸附单链DNA或RNA，将变性DNA或RNA吸附到滤膜上，再进行杂交，称为滤膜杂交（filter hybridization）。滤膜杂交包括（1）Southern印迹法用于检测DNA。（2）Northern印迹法用于检测RNA。（3）Westhern印迹法用于检测蛋白质。

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4. 简述基因的概念？什么是反向生物学？什么是顺反子？现代分子生物学中顺反子与基因是什么关系？

基因（gene）是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列是遗传的基本单位。

反向生物学是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体内，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因的结构。

一个顺反子就是一段核苷酸序列，能编码一条完整的多肽链。

现代分子生物学文献中，顺反子和基因这两个术语是互相通用的。一般而言，一个顺反子就是一个基因，大约1500个核苷酸。它是由一群突变单位和重组单位组成的线性结构（因为任何一个基因都是突变体或重组体）。

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因此，顺反子的概念表明了基因不是最小单位，它仍然是可分的，并非所有的DNA序列都是基因，而只有其中某些特定的多核苷酸区段才是基因的编码区。

5. 名词解释：断裂基因、外显子、内含子、C值、C值矛盾、基因家族、基

因簇、卫星DNA、ORF、微卫星DNA、反向重复序列、正链/负链RNA病毒、重叠基因、端粒酶、假基因、Alu家族、基因组学。

断裂基因：在真核生物基因组中，基因是不连续的，在基因的编码区域内部含有大量的

不编码序列，从而打断了对应于蛋白质的氨基酸序列。这种不连续的基因又称断裂基因或割裂基因。

外显子：断裂基因中编码的序列称为外显子(exon)，即基因中对应于信使RNA序列的区

域。

内含子：断裂基因中不编码的间隔序列称为内含子(intron)，内含子是在信使RNA被转

录后的剪接加工中去除的区域。

C值：生物种的一个特征是一个单倍体基因组的全部DNA含量总是相对恒定的。通常称为

该物种的C值。

C值矛盾：C-值矛盾（C Value Paradox）是指真核生物中DNA含量的反常现象。主要表

现为：① C值不随生物的进化程度和复杂性而增加；② 关系密切的生物C值相差甚大；③ 高等真核生物具有比用于遗传高得多的C值。

基因家族：基因家族(gene family)是真核生物基因组中来源相同，结构相似，功能相关

的一组基因。

基因簇：基因簇(gene cluster)是指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大段的串联重

复单位,定位于染色体的特殊区域。

卫星DNA：有些高度重复DNA序列的碱基组成和浮力密度与主体DNA不同，在氯化铯密度

梯度离心时，可形成相对独立于主DNA带的卫星带。这些卫星带称为卫星DNA。 ORF：指核苷酸序列的可阅读框。

微卫星DNA：微卫星DNA是由更简单的重复单位组成的小序列，分散于基因组中，大多数

重复单位是二核苷酸，也有少量三或四核苷酸的重复单位。

反向重复序列：在DNA分子中核苷酸顺序相同、区向相反的核苷酸序列。如： AGTTC?CGTTA TAACG?GCAAT

正链/负链RNA病毒：所含核酸为RNA的病毒称为RNA病毒。如果所含单恋核酸与mRNA

序列相同称之为正链RNA病毒，与mRNA序列互补称之为负链RNA病毒。

重叠基因：基因的核苷酸序列被另外的基因以不同的方式重读，编码在结构、功能属于

其他种类蛋白质的基因。

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