分子生物学考试复习题 名词解释 简答题

习 题

第一章

1．什么是分子生物学？

⑴广义的分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，即从分子水平阐明生命现象和生物学规律。

⑵狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，当然也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。

2．列举分子生物学发展历程中的10个重大事件。 1944年，著名微生物学家Avery等在对肺炎双球杆菌的转化实验中证实了DNA是遗传物质。

1953年，Waston和Crick提出了DNA双螺旋模型。 1954年，Gamnow从理论上研究了遗传密码的编码规律，后来Nirenberg等于1961年破译了第一批遗传密码。Crick在前人基础之上提出了中心法则。

RNA 复制翻译 复制DNA转录RNA蛋白质逆转录

1956年，A. Kornberg在大肠杆菌中发现了DNA聚合酶I，这是能在试管中合成DNA的第一种核酸酶。

1961年，F. Jacob ＆ J. Monod提出调节基因表达的操纵子模型。

1967年，Gellert发现了DNA连接酶。

1970年，Smith和Wilcox等分离得到第一种限制性核酸内切酶。

1970年，Temin 和Baltimore在RNA肿瘤病毒中发现逆转录酶。

1972~1973年，H. Boyer和P. Berg等发展了重组DNA技术，并完成了第一个细菌基因的克隆。

1975~1977年，Sanger、Maxam和Gilbert发明了DNA序列测序技术。1977年第一个全长5387bp的噬菌体 X174基因组测定完成。

1981年，Cech等发现四膜虫26S rRNA前体自剪接作用，发现了核酶（ribozyme）。

1982年，Prusiner等在感染瘙痒病的仓鼠脑中发现了阮病毒（Prion）。

1985年，Saiki等发明了聚合酶链式反应（PCR）。 1988年，McClintock发现可移动的遗传因子（转座子）。 。。。

2001年，RNAi干扰机制的发现。 ，端粒及端粒酶的发现。

2006年，成功获得诱导干细胞（iPS细胞）

1

2010年，获得第一个“人造细胞”

3．简述分子生物学的研究内容与研究热点。 ⑴研究内容

①DNA重组技术（基因工程） ②基因的表达调控

③生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）

④基因组、功能基因组与生物信息学研究 ⑤基因的表达调控

⑥生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）

⑦基因组、功能基因组与生物信息学研究 ⑵分子生物学的研究热点及领域

①结构生物学（Structural Biology） ②分子发育生物学（Molecular Developing Biology）

③分子细胞生物学 (Molecular Cell Biology) ④分子神经生物学（Molecular Neurobiology） ⑤分子肿瘤学（Molecular Tumorology）

4．根据你所学的知识谈谈分子生物学在生命科学以及社会经济活动中的地位与作用。

⑴人口与粮食 ;⑵健康与疾病 ; ⑶环境与生态 ;⑷能源与资源

5．简述分子生物学发展史中的三大理论发现和三大技术发明。

理论:

⑴1940年艾弗里（O.Avery）等人通过肺炎球菌的转化试验证明了生物的遗传物质是DNA，而且证明了通过DNA可以把一个细菌的性状转移给另一个细菌；

⑵1950年沃森（J.D.Watson）和克里克(F.Crick)发现了DNA分子的双螺旋结构及DNA半保留复制机理； ⑶1960年关于遗传信息中心法则的确立。 技术:

⑴限制性内切核酸酶; ⑵DNA连接酶; ⑶基因载体的发现

6. 21世纪是生命科学的世纪。20世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。试阐述分子生物学研究领域的三大基本原则，三大支撑学科和研究的三大主要领域？

⑴三大基本原则:

①构成生物大分子的单体是相同的，共同的核酸

语言，共同的蛋白质语言

②生物遗传信息表达的中心法则相同 ③生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的

不同

⑵三大支撑学科:Cytology、Genetics、Biochemistry ⑶研究的三大主要领域：

①基因的分子生物学：基因的概念、结构、复制、

表达、重组、交换

②结构生物学：生物大分子的结构与功能、生物

大分子之间的互作

③生物技术理论与应用

第二章

? 名词解释：

1、基因: 基因是合成一种功能蛋白或RNA分子所必需的全部DNA序列，即DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。

2、端粒酶: 端粒酶是参与真核生物染色体末端的端粒DNA复制的一种核糖核蛋白酶。由RNA和蛋白质组成，其本质是一种逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模版，合成出富含脱氧单磷酸鸟苷Deoxyguanosine Monophosphate(dGMP)的DNA序列后添加到染色体的末端并与端粒蛋白质结合，从而稳定了染色体的结构。 3、假基因:与正常基因结构相似，但没有正常功能的DNA序列 4、Alu序列家族:Alu重复序列是哺乳动物基因组中SINE家族的一员，约有50万份拷贝。由于这种DNA序列中有限制性内切核酸酶Alu工的识别序列AGCT，所以称为Alu重复序列。Alu序列两端各有一个正向重复序列，末端有一个poly(A)尾。

5、断裂基因: 编码某一RNA的基因中有些序列并不出现在成熟的RNA序列中，成熟RNA的序列在 基因中被其他的序列隔开

6、重叠基因: 是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。

7、变性: DNA双螺旋区的氢键断裂，使双螺旋的两条链完全分开变成单链，这一链分离的过程叫做变性。 8、复性:变性DNA在适当条件下，两条彼此分开的链又可以重新地合成双螺旋结构的过程（退火）。

9、C值矛盾:在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的DNA总量总是恒定的，称为C值,形态学的复杂程度与C-值的不一致称为C值矛盾.

10、中心法则:指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA

2

传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。

11、增色效应:指在DNA变性的过程中，他在260nm的吸收值先是缓慢上升，达到某一温度时及骤然上升. ? 简答题

1．DNA携带哪两类不同的遗传信息?

答：从化学角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。 从信息方面看，储存在DNA中的信息是指碱基的顺序，而碱基不参与核苷酸之间的共价连接，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一给定的核苷酸链中“G”的百分含量？

答：由于在DNA分子中互补碱基的含量相同的，因此只有在双链中G+C的百分比可知时，G%=（G+C）%/2

3．真核基因组的哪些参数影响C0t1/2值？

答：C0t1/2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：降低温度、pH和增加盐浓度。

5．为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要？

答：形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需。 6．大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5×109Da，核苷酸的平均分子质量是330Da，两个邻近核苷酸对之间的距离是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？

答：1碱基=330Da，1碱基对=660Da 碱基对=2.5×109/660=3.8×106 kb

染色体DNA的长度=3.8×106/0.34=1.3×106nm=1.3mm （2）该DNA有多少转？

答：转数=3.8×106×0.34/3.4=3.8×105

7．说明三股螺旋DNA形成的条件与结构特点及其可能的功能。

答：在1949-1951年间，E Chargaff发现： （1）不同来源的DNA的碱基组成变化极大

（2）A和T、C和G的总量几乎是相等的（即Chargaff规则）

（3）虽然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各种生物之间变化极大

8．为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对？ 答：（1）C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T碱基对太小，核苷酸间的空间空隙太大无法形成氢键。 （2）A和T通常形成两个氢键，而C和G可形成三个氢键。正常情况下，可形成两个氢键的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。

9．为什么只有DNA适合作为遗传物质？

答：是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性，DNA的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式多样而复杂

10．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?

答：DNA和组蛋白构成核小体 多个核小体形成串珠链 串珠链绕成每圈6个核小体的中空螺旋管的微纤丝 微纤丝与多种非蛋白结合形成的突环，每个突环含若干功能基因 由6个突环形成一个玫瑰花结状结构 组装成每圈30个玫瑰花结的螺旋圈 由10个螺旋圈再组装成一个染色单体

2分子H3和2分子H4形成四聚体；H2A和H2B

11．核酸变性后分子结构和性质发生了哪几种变化? 答：变性：DNA双螺旋区的氢键断裂，使双螺旋的两条链完全分开变成单链，这一链分离的过程叫做变性。 变化：DNA溶液的黏度大大下降；沉淀速度增加；浮力密度上升；紫外吸收光谱升高；酸碱滴定曲线改变；生物活性丧失。

第三章

? 名词解释：

1、复制: 亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以每单链 DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离的dNTP,合成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程。

2、半保留复制: 在DNA复制时，子代双链DNA中，一条链来自亲代，另一条链是新合成的互补链，这种方式称半保留复制。

3、复制叉: 复制开始，在复制起点形成的一个特殊的叉形结构，是复制有关的酶和蛋白质组装成复合物和新链合成的部位，这个部位称为复制叉。

4、引发酶: 为DNA复制中引物-RNA的合成酶，狭义的引发酶是指大肠杆菌dnaG遗传因子的产物。 5、复制子: 是DNA复制时从一个DNA复制起点到复制终止的一段区域，能够独立地进行复制。

6、半不连续复制: DNA双链复制时，一条链是连续合成的, 另一条链是不连续合成的, 这种前导链的

3

连续复制和后随链的不连续复制方式称DNA的半不连续复制。

7、先导链: 又称前导链，是在复制叉处从5'→3'进行连续合成的一条子链。

8、后随链: 又称滞后链，复制方向与复制叉的方向相反,后随链的合成要等前导开始合成从而将其模板链暴露出来后,才得以进行。后随链上先合成了不连续的冈崎片段,然后在DNA聚合酶I的催化下切除RNA引物,同时填补切除RNA后的空隙,再在DNA连接酶的作用下,将冈崎片段连接成一条连续的DNA单链。 9、DNA复制的转录激活: DNA复制起始时通过RNApolymerse的转录过程而解开局部的双链。 10、夹子装置器: 又称为?-复合物，主要功能是帮助?亚基夹住DNA，并有增强核心酶活性的作用。 11、DNA连接酶: 是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来的酶。若双链DNA中一条链有切口, 一端是3′-OH, 另一端是5′-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接的酶。

12、SSB: 单链结合蛋白，稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。

13、HU: 类组蛋白，和DNA结合蛋白，能促进复制的起始。

14、DnaA: 引发体的部分组成，辨认复制起始点。 15、DnaB: 引发体的部分组成，与DnaC相互作用，解螺旋作用。

16、DnaC: 引发体的部分组成，与DnaB相互作用，使DnaB蛋白组装到复制起始点上。

17、回环模型: 滞后链绕酶一圈形成的环形，使得滞后链和前导链朝着同一方向沿复制叉进行。 ? 问答题

1．描述Meselson-Stahl实验，说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。

Meselson-Stahl实验证实了DNA的半保留复制。证实了两个假说：

（1）复制需要两条DNA的分离（解链/变性）

（2）通过以亲本链作为模板，新合成的DNA链存在于两个复制体中。

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。

（1）染色体末端的短重复序列使端粒酶引发非精确复制。

（2）末端蛋白与模板链的5'端共价结合提供核苷酸游离的3'端

（3）通过滚环复制，DNA双链环化后被切开，产生延伸的3'-OH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中可以存在多叉的染色体或多达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：单拷贝复制由细胞中复制起点的浓度控制的。 在适宜的培养条件下，细胞呈快速生长，稀释起始阻遏物的浓度，使复制连续进行。

4．在DNA聚合酶III催化新链合成以前发生了什么反应？

答：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III与原核复制起点相互作用。后随链复制需要引发体完成的多重复制起始，引发体由DnaG引发酶与多种蛋白质因子组成。 5．DNA复制起始过程如何受DNA甲基化状态影响？

答：亲本DNA通常发生种属特异的甲基化。在复制之后，两模板-复制体双链DNA是半甲基化的。半甲基化DNA对膜受体比对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。

6．请指出在oriC或ΦX型起点起始的DNA复制之间存在的重要差异。

答：oriC起点起始的DNA复制引发体只含有DnaG。 ΦX型起点起始的DNA复制需要额外的蛋白质—Pri蛋白的参与。Pri蛋白在引物合成位点装配引发体。 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：该DNA为双链并且正在进行复制。RNA片段是后随链复制的短的RNA引物。

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酶。解释这个现象的原因。 答：DNA复制时，后随链的合成需要连接酶将一个冈崎片段的5'端与另一冈崎片段的3'端连接起来。而RNA合成时，是从转录起点开始原5'→3'一直合成的，因此不需DNA连接酶。

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：复制一代后，一半为重链，一半为轻链；复制两代后，1/4为重链，3/4为轻链。

10．解释在DNA复制过程中，后随链是怎样合成的。 答：（1）将大肠杆菌在15N培养基中培养多代，得到的DNA两条链都被标记，形成重链。

（2）细胞移到14N培养基中培养，提取DNA； （3）将DNA进行氯化铯密度梯度离心，；

4

（4）经过一定时间后，DNA在离心管聚集成带，每个带

的密度均与该点的氯化铯溶液的密度相同； （5）照相决定每条带的位置和所含的DNA量。

1）经15N培养基，所有DNA都聚集在一条重密度带； 2）经14N培养基一代后，所有的DNA形成一条中间密度带；

3）经14N继续培养基一代，DNA一半是中间密度带，另一半是轻密度带；

4）最后，他们证明第一代的分子是双链，且为半保留复制。

11．描述滚环复制过程及其特征。

答：仅是特定环状DNA分子的复制方式。 （1）复制过程：

1）环状双链DNA的+链被内切酶切开；

2）以-链为模板，DNA聚合酶以+链的3'端作为引物合成新的+链，原来的+链DNA分子的5'端与-链分离； 3）+链的3'端继续延长；

4）引发酶以离开的+链为模板合成RNA引物，DNA聚合酶以+链为模板合成新的-链；

5）通常滚环复制的产物是一多聚物，其中大量单位基因组头尾相连。

（2）复制过程的特征： 1）复制是单方向不对称的；

2）产物是单链DNA，但可通过互补链的合成转变为双链； 3）子代DNA分子可能是共价连接的连环分子；

4）连环分子随后被切成与单个基因组相对应的片段。 12．简述E.Coli DNA复制起始的主要步骤。

⑴DNA合成在复制起点(oriC)的起始，Primase(引物酶)合成RNA引物。

⑵DNA helicase (DNA 解旋酶)打开DNA双链，SSB结合单链DNA, DNA Gyrase(DNA促旋酶)引入负螺旋，减少正螺旋。

⑶在DNA聚合酶III作用下,5’-3’合成前导链和后随链前体片段(冈崎片段）。

⑷在DNA聚合酶I作用下，去除后随链前体片段5’端RNA引物，后随链前体片段间的缺口由DNA ligase连接，形成完整的后随链。

13．比较原核生物和真核生物DNA复制的不同点。 共同点:

(1)DNA的半保留复制 即在DNA复制过程中.碱基间氢键首先断裂.双螺旋解旋和分开.每条链分别作为模板.按碱基配对原则合成其互补链.从而形成两个新的双链分子.因新形成的DNA分子中.各保留一条亲代的DNA单链.故名半保留复制.也因此保证了遗传信息的稳定性.此假说最先由Waston和Crick提出.后经

Meselson.Stahl(1957)设计的氯化铯密度梯度离心实验.以及Taylor(1957).Cairns(1963)的放射自显影实验所证实.现已为大家所公认.成为原核生物和真核生物DNA复制的普遍规律.

(2)DNA的半不连续复制 1968年日本学者冈崎等提出了DNA半不连续复制的模型.后又用同位素标记技术.令人信服地解释了两条互补反向平行的DNA单链是如何同时作为模板进行复制的.他认为.在DNA复制过程中.一股模板上DNA的合成是连续的,另一模板上DNA链的合成是不连续的.是首先合成较短的DNA片段(即冈崎片断).然后再由连接酶连成大片段.同时.不连续合成的这条链总是落后于连续合成的那条链.称为滞后链,连续合成的链称为前导链.前导链前进的方向与复制叉前进方向相同,滞后链合成方向与复制叉前进方向相反.因此.DNA聚合酶的反应方向始终保持5′-3′.

(3)DNA复制的起始.延伸和终止 许多实验表明.DNA的半保留复制是从DNA分子的特定位点开始的.即复制原点(用ori或o表示).现已证明.除fd组噬菌体外.许多生物的复制原点都是富含A-T的区段.由于此区段的键能较低.易于形成瞬时单链.便于单链结合蛋白与之结合.不同点:

1) 原核生物基因组DNA有1个复制子.真核生物有多个复制子

2) 原核生物比真核生物DNA复制速度快

3) 原核生物引物由引酶催化合成的.真核生物引物由DNA聚合酶α催化合成的

4) 原核生物与真核生物DNA聚合酶不同

5) 真核生物端粒DNA的合成由端粒酶催化合成的.原核生物不存在这种情况.

14．保证DNA复制忠实性和蛋白质翻译忠实性的因素分别有哪些？

⑴DNA复制的复杂性保证了复制的高度忠实性。 E.coli复制时，每个碱基对错配频率为10-9~10-10，是高保真系统。

新DNA链合成时需引物，引物后又要切除，再以DNA链取代，DNA聚合酶在合成时还有校对功能，每引入一个核苷酸都要复查一次，未核实则不能继续进行聚合反应。

在复制过程中还有许多辅助蛋白，E.coli就至少有15种。复制叉的复杂结构进一步提高复制准确性。

DNA复制还存在正调控和负调控，调控分子可以是蛋白质，也可以是RNA。

⑵保证蛋白质翻译忠实性的因素

①氨基酸活化成为氨基酰 -tRNA 的过程由氨基酰 -tRNA 合成酶催化，该酶对底物氨基酸和 tRNA 都有高度特异性，此外还有校正活性即将任何错误的氨基

5

酰 -AMP-E 或氨基酰 -tRNA 的酯键水解，再换上与密码子相对应的氨基酸。这样使氨基酰 -tRNA 分子中 tRNA 的反密码子通过碱基配对识别 mRNA 分子上的密码子，使氨基酸按 mRNA 信息的指导“对号入座”，保证了从核酸到蛋白质的遗传信息传递的准确性。

②核糖体对氨基酰 -tRNA 的进位有校正作用。只有正确的氨基酰 -tRNA 能发生反密码子 - 密码子适当配对而进入 A 位。反之，错误的氨基酰 -tRNA 因反密码子 - 密码子配对不能及时发生而从 A 位解离。这是维持蛋白质生物合成的高度保真性的另一重要机制。

? 名词解释：

1、转录: 是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚和

酶催化下，以4中NTP（ATP、 CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程。

2、转录单位: 从启动子到终止子称为转录单元 (transcription unit) (转录起始点)

3、模板链: 又称反义链, 指作为模板进行RNA转录的链 4、编码链: 又称有义链, 指不作模板的DNA单链

5、转录泡：在转录时RNA聚合酶Ⅱ（RNAPⅡ）与DNA模板结合，会形成一个泡状结构，成为转录泡。

6、RNA聚合酶：以一条DNA链或RNA为模板催化由核苷-5′-三磷酸合成RNA的酶。是催化以DNA为模板（template）、三磷酸核糖核苷为底物、通过磷酸二酯键而聚合的合成RNA的酶。

7、C端结构域(CTD)：RNApolⅡ的大亚基中有 C 末端结构域。CTD中含一保守氨基酸序列的多个重复Tyr－Ser－Pro－Thr－Ser－Pro－SerC 端重复七肽。

8、启动子: 是指DNA分子上被RNA聚合酶识别并结合形成起始转录复合物的区域，它还包括一些调节蛋白因子的结合位点

9、上游：转录起点上游的序列，是调控区，与转录的方向相反。

10、下游：转录起点下游的区域，是编码区，与转录的方向一致。

11、转录起点：＋1位点，RNA聚合酶的转录起始位点，起始NTP多为ATP或GTP。 12、转录泡：RNApol 结合和转录的DNA模板区域，有17bp左右DNA形成解链区。

13、三元转录复合物：由RNA聚合酶，DNA模板和一小段转录产物RNA构成的转录泡复合物。

14、核心启动子：RNA聚合酶能够直接识别并结合的启动子。

15、上游激活序列(UAS)：TATA框上游的保守序列称为上游启动子元件或上游激活序列。

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