1、第一章 绪论 1. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或 DNA 的复制、转录、 表 达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、 生殖、生长和发育等生
2、命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以 蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。 2. 分子生物学研究内容有哪些方面？ 分子生物学主要包含以下三部分研究内容： A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由
3、于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（ moleculargenetics）是其主要组成部分。由于 50 年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技 术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸 /基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因 表 达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（ centraldogma）是其理论体系的核心。 B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与
4、核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其 基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3. 分子生物学发展前景如何？ 21 世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。 4. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？ 社会意义： 人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有 重大科学意义、经济效益和社会效益。 1） .极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展
5、，阐明基 因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化； 2） .促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业； 3） .基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。 科学意义： 1）确定人类基因组中约 5 万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能 2）了解转录
6、和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上了解基因转录与转录后调节 3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、 DNA 复制、基因转录及 表 达调控中的影响与作用 4）研究空间结构对基因调节的作用 5）发现与 DNA 复制、重组等有关的序列 6）研究 DNA 突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据 7）确定人类基因组中转座子，逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质 8）研究染色体和个体之间的多态性 第二章 1碱基对间在生化和信息方面有什么区别？ 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
7、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 C t0 1/2 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
8、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 10 9Da，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？ （ 2）该 DNA 有多少转？ 答： 1 碱基 =330Da， 1 碱基对 =660Da 碱基对 =2.5 10 9/660=3.8 10 6 kb 染色体 DNA 的长度 =3.8 10 6/0.34=1.3 10 6nm=1.3mm 答：转数 =3.8 10 6 0.34/3.4=3.8 105 7曾经有一段时间认为， DNA 无论来源如何，都是
9、 4 个核苷酸的规则重复排列（ 如 ATCG、 ATCG、 ATCG、ATCG），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苷酸定理的证据是什么？ 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？ （ 1） C-A 配对过于庞大而不能存在于双螺旋中； G-T
10、 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 第三章 1比较基因组的大小和基因组复杂性的不同。 一个基因组有两个序列，一个是 A，另一个是 B，各有 2000bp，其中一个是由 400bp 的序列重复 5 次而成，另一个则由 50bp 的序列重复 40 次而成的，问：
11、（ 1）这个基因组的大小怎样？ （ 2）这个基因组的复杂性如何？ 答：基因组的大小是指在基因组中 DNA 的总量。复杂性是指基因组中所有单一序列的总长度。 （ 1）基因组的大小是 4000 bp （ 2）基因组的复杂性是 450 bp 2一个基因如何产生两种不同类型的 mRNA 分子？ 答：第一种是，一个原初产物含有一个以上的多聚腺苷化位点，能产生具不同 3端的 mRNA。 第二种是，如果一个原初转录产物含有几个外显子，发生不同的剪接，产生多种 mRNA。 3在一个克隆基因的分析中发现：一个含有转录位点上游 3.8kb DNA 的克隆，其 mRNA 直接转录活性比仅含有 3.1kb 上游 DN
12、A 克隆的转录活性大 50 倍。这 表 明了什么？ 答：在转录起始位点上游的 3.1-3.8kb 处有一增强子。 4被加工的假基因与其他假基因有哪些不同？它是如何产生的？ 答：已加工过 的假基因具有明显的 RNA 加工反应的印迹。如缺少内含子，有些在 3端已经经过加工。 推测已加工过的假基因是在基因转录成前体 mRNA、 RNA 加工后，又经反转录形成 DNA，再将反转录出的 DNA 重新整合进基因组。 5非转录间隔区与转录间隔区分别位于 rRNA 重复的什么位置？转录间隔区与内含子有何区别？ 答： rRNA 的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的 18SRNA 基因与
13、 28S RNA 基因之间。 6 RNA 分子能被运到细胞器中吗？ 答：一般来说只有蛋白质才能被输入。但在锥虫 线 粒体基因组中没有发现 tRNA 7什么证据 表 明细胞器与原核生物的关系比细胞器与真核生物的关系密切？ 答：细胞器蛋白质合成对抗生素的敏感性与原核生物相似。此外，细胞器核糖体蛋白和 RNA 聚合酶亚基也与大肠杆菌中的同源 8酵母 rho-小菌落突变株的 线 粒体 DNA 发生了什么变化？ 答： rho-酵母 线 粒体基因组具有大量的缺失和重复。剩余的 DNA 通过扩增形成多 贝。 9为什么动物中 线 粒体 DNA 进化的速率，几乎是核 DNA 的 10 倍？ 答：因为 线 粒体
14、DNA 复制过程中存在更多的错配，并且其修复机制的效率更低。 10为什么研究者认为某些植物的 COX II 基因是经由 RNA 的过渡，从 线 粒体转移到了核基因组中？ 答： 线 粒体内发现的 COX II 假基因含有一内含子，而核基因组内的 COX II 基因已缺失了内含子。 11请描述 C 值矛盾，并举一个例子说明。 答： C 值矛盾是真核生物单倍体组 DNA 总量与编码基因信息 DNA 总量差异大。对高等真核生物而言，生物体基因组的大小与其复杂性没有直接关系。亲缘关系相近的生物 DNA 含量可能差异很大。如一些两栖动物比其它两栖动物的 DNA 相差 100 倍。 12酵母 mRNA 的大
15、小一般与基因的大小相一致，而哺乳动物 mRNA 比对应的基因明显小。为什么？ 答：大部分基因含有内含子。 13在一个基因复制后，外显子发生突变的概率比内含子小。但是，所有 DNA 的突变率是相同的。请解释原因。 答：外显子发生突变使功能丧失而个体被淘汰，因此外显子受选择压力的作用。 14跳跃复制的结果是什么？ 14. 答：产生串联的 DNA 序列。 15重复序列并不是在选择压力下存在，因此能快速积累突变。这些特性 表 明重复序列相互间应存在很大的不同，但事实并不是这样的。请举例说明。 15. 答：如卫星 DNA 的同源性是通过固定的交换来维持，它们通过不均等交换导致其中一个重复单元的增加和另一
16、个单元的消失。 16哪些细胞器带有自身的基因组？为什么这些细胞器带有自身的基因组？ 16. 答： 线 粒体和叶绿体。因为这两种细胞器具有不同于细胞质的独特的胞内环境。 17 线 粒体 DNA 的突变率与细胞核 DNA 突变率有什么不同？为什么？ 17. 答：在哺乳动中， 线 粒体 DNA 的突变率比细胞核 DNA 的突变率高，但在植物中， 线 粒体 DNA 的突变率比细胞核 DNA 的突变率低。 粒体采用不同于细胞核的 DNA 聚合酶和 DNA 修复体系。 18人 线 粒体 DNA 的哪些特征 表 明了其基因组的组织方式具有经济性？ 18. 答：基因组小，基因直接相连甚至重叠，仅出现一个启动子
17、，一些基因甚至不包括终止密码。 19 20 世纪 70 年代提出的 “内共生假说 “，现已被接 受为一种理论。有哪些分子生物学证 据有力支持了该理论？ 19. 答：（ 1） 线 粒体与叶绿体具有自身的基因组，并独立核基因组进行复制； （ 2）类似于原核 DNA， 线 粒体与叶绿体基因组不组装为核销小体结构； （ 3） 线 粒体基因利用甲酰甲硫氨酸作为起始氨基酸； （ 4）一些抑制细菌蛋白质翻译成的物质也抑制 线 粒体中蛋白质的翻译过程。 第四章 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。 1. 答： Meselson-Stahl 实验证实了 DNA 的
18、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 性染色体的末端建立 性复制的三种方式。 2. 答：（ 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 贝，而正常情况下染色体是单
19、 贝的？ 3. 答：单 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？ 4. 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？ 5. 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
20、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 X 型起点起始的 DNA 复制之间存在的重要差异。 6. 答： oriC 起点起始的 DNA 复制引发体只含有 DnaG。 X 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？ 7. 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 R
21、NA 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。 8. 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 53一直合成的，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？ 9. 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描述 Matthe
22、w 和 Franklin 所做的证明 DNA 半保留复制的实验。 10. 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）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
23、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解释在 DNA 复制过程中，后随链是怎样合成的。 11. 答： DNA 聚合酶只能朝 53方向合成 DNA，后随链不能像前导链一样一直进行合成。后随链是以大量独立片段（冈崎片段）合成的，每个片段都以 53方向合成，这些片段最后由连接酶连接在一起。每个片段独立引发、聚合、连接。 12描述滚环复制过程及其特征。 12. 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，
24、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。 第五章 DNA 损伤与修复 一、名词解释 1、错义突变 ： DNA 分子中碱基对的取代，使得 mRNA 的某一密码子发生变化，由它所编码 的氨基酸
25、就变成另一种的氨基酸，使得多肽链中的氨基酸顺序也相应的发生改变的突变。 2、无义突变： 由于碱基对的取代，使原来可以翻译某种氨基酸的密码子变成了终止密码子 的突变。 3、同义突变 ：碱基对的取代并不都是引起错义突变和 翻译终止，有时虽然有碱基被取代， 但在蛋白质水平上没有引起变化，氨基酸没有被取代，这是因为突变后的密码子和原来的密 码子代 同一个氨基酸的突变。 4、移码突变 ：在编码序列中，单个碱基、数个碱基的缺失或插入以及片段的缺失或插入等 均可以使突变位点之后的三联体密码阅读框发生改变，不能编码原来的蛋白质的突变。 5、 DNA 的体外重组 ： DNA 的体外重组是指含有特异目的基因的 D
26、NA 片段与载体 DNA 在 试管内连接的过程。常用的方法： 1. 粘性末端连接法； 2. 平末端连接法； 3. 结尾法； 4. 人工 接头法（ linker）。 6、限制性核酸内切酶（ restriction endonuclease, 内切酶） ：是一类特异性地水解双链（ ds） 的 DNA 的磷酸二酯酶。分 、 II、 型。内切酶的用途： 1.制作 DNA 物理图谱； 2.DNA 限制性片段长度多态性分析（ RFLPS）。 3.基因克隆及亚克隆； 4.DNA 杂交与序列分析； 5.基因组同源性研究 ； 6.基因突变和化学修饰的研究。 7、 C-值 ：通常是指一种生物单倍体基因组 DNA
27、的总量。 8、基因家族 ：真核生物中许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族。 9、转座子 ：是存在于染色体 DNA 上可自主复制和位移的基本单位。 二、 简答题 1.诱变剂的作用机制？ 答： 1、碱基的类似物诱发突变 2、改变 DNA 的化学结构 3、结合到 DNA 分子上诱发移码突 变 4、紫外 及其他射 引起的 DNA 分子的变化 2、突变类型及其遗传效应？ 答： 1、突变类型： A. B. C. D. 点突变 NA 大分子上一个碱基的变异。分为转换和颠换。 缺失：一个碱基或一段核苷酸链从 DNA 大分子上消失。 插入：一个原来没有的碱基或一段原来没有的核苷酸链插入到 DNA 大分
28、子中间。 倒位 NA 链内重组，使其中一段方向倒置。 2、突变的遗传效应： A.遗传密码的改变：错义突变、无义突变、同义突变、移码突变 B.对 mRNA 剪接的影响：一是使原来的剪接位点消失；二是产生新的剪接位点。 C.蛋白质肽链中的片段缺失： 3.典型的 DNA 重组实验通常包括哪些步骤？ a、提取供体生物的目的基因（或称外源基因），酶接连接到另一 DNA 分子上（克隆载体）， 形成一个新的重组 DNA 分子。 b、将这个重组 DNA 分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存，这个过程称为转化。 c、对那些吸收了重组 DNA 的受体细胞进行筛选和鉴定。 d、对含有重组 DNA 的细胞进行大量培
29、养，检测外援基因是否 达。 4.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 碱基对则太小，核苷酸间的空 隙太大无法形成氢键。 (2)A 和 T 通常有两个氢键，而 C 和 G 有三个。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。 5.什么是增效与减效突变？ 答： 顺式作用的启动子等调控序列的突变不是阻碍相对应的转录单元转录所必需的。然而， 转录启动的效率可能会因此而下降，相邻基因的转录会减弱，这样的突变称为减效突变。若 改变启动子序列的突变能提高转录启动的效率，则这样的突变称为增效突变。
30、 6.噬菌体整合到宿主基因组后 4-6 个宿主 DNA 的核苷酸被复制，这是为什么 ?这与转座子插 入新位点有何相似之处 ?另外，两个核苷酸从 5U3 的 5和 3被切除，这意味着遗传信 息从反 转录病毒中被丢失吗 ? 答： 由于反转录病毒整合酶 (reboviral integase)在整合位点切开一个交错切口造成靶位点重 复。插入之后，填补切口产生重复序列。转座酶在靶位点产生同向重复序列。病毒基因组每 侧两个核苷酸的缺失并不会导致类似基因组另一端的序列的其他 贝的丢失。 7.列出病毒和非病毒超家族反转录转座子之间的 4 种差异 . 答： 病毒超家族成员含有长末端重复序列 LTR、编码反转录
31、酶或整合酶的可读框以及内含 子，但非病毒反转录转座子并不含有这些序列。同样，病毒反 转录转座子的整合会在靶位点 产生一段 4-6 个核苷酸，的短重复序列，而非病毒反转录转座子则产生 7-21 个核苷酸重复序 列。 8.描述两种转座子引起基因组重排的方式。 答： 转座子转座时能够导致宿主序列的缺失、重复或插入。另外，转座子通过宿主重组系 统导致基因组重排。 9.IS 元件整合到靶位点时会发生什么 ? 答： 由于在转座子插入之前已产生一个交错切口，而且这一交错切口在转座子插入后被填 补，因此导致靶位点序列重复。 10.一个复合转座子和一个 IS 元件之间的关系是什么 ?。 答： 复合转座子在两个末
32、端有 IS 序列 11.列出一个转座子插入到一个新位点所要求的步骤 . 答： 首先，在靶位点处产生一个交错切口，切出转座子。接着，转座子与靶位点连接。最 后，填补插入位点两侧的单链区。 12.当 (1)DNA 在两个定向重复之间 (2)DNA 在两个反向重复之间发生重组的效应各是什么 ? 答： 同向重复序列之间的重组会导致重复序列之间 DNA 序列发生缺失。反向重复序列之间 的重组则会使重复序列之间的 DNA 序列发生倒位。 13.在什么过程中会形成一个共整合体 ?它的结构是什么 ? 答： 在复制转座中会形成共整合体 (cointegrant)，其中含有两个方向相同的转座子 贝，并 由原有复制
33、子隔开。 14.Tn10 元件只有在自己的转座酶基因具有活性时发生转座 (与利用基因组中 Tn10 元件 达 的转座酶的情况正好相反 )，这种偏爱的原因是什么 ? 答： 转座酶一旦合成就立即与 DNA 牢固结合，以免扩散到基因组的其他元件中。有假说认 为游离的转座酶半衰期很短，但若与 DNA 结合后较为稳定。因为未结合状态是不稳定的， 所以游离的转座酶不会扩散到其他位点。 15.跳跃复制的结果是什么 ? 答： 跳跃复制产生串联的 DNA 序列。比如说，小鼠 27bp 的重复序列跳跃复制产生 54bp 的 重复序列，它由两个串联的 27bp 的重复序列所组成。 16.重复序列并不是在选择压力下存
34、在，因此能快速积累突变。这些特性 明重复序列相互 间应存在很大的不同，但事实并不是这样的。请举例说明。 答： 如卫星 DNA 的同源性是通过固 定的交换来维持的，它通过不均等交换导致其中一个重 复单元的增加和另一个的消失。 17. 检体 DNA 的突变率与细胞核 DNA 突变率有什么不同 ?为什么 ? 答： 在哺乳动物中， 粒体 DNA 的突变率比核 DNA 的突变率高。但在植物中， 粒体 DNA 的突变率比核 DNA 的突变率低。出现这种差异的可能原因是 粒体采用不同于细胞核 的 DNA 聚合酶和 DNA 修复体系。 18.简述大肠杆菌的插入序列，并指出它们对自发突变的重要性。 答： 插入序
35、列 (IS)是可以转 座的遗传元件，它们只插入自我复制的 DNA。中，如细菌和噬 菌体的染色体及质粒。大肠杆菌中，有几种不同的 IS 元件，长度都是 0.7 1.5kb. 每种都有 特定核苷酸序列，有的编码转座酶，负责启动特定 IS 的转座。一般来说，每个 IS 的两端都 有一对短的反向重复，长约 9-41bp(图 A8.1)，转座酶似乎就是通过识别这些反向重复序列起 始转座的 ;也就是说，特异的转座酶和反向重复序列对转座都很重要。转座的另一个性质是 每个 IS 的两端都与宿主 DNA 的短正向重复序列 (3 13bp)相连；这是宿主 DNA 上的靶位点， 在转座过程中该位点被复制。转座时，
36、IS 向基因组中新的位置随机地移动。通常，它插入一 个结构基因产生突变 型，有时是因为编码序列受到阻断，有时则因为 IS 元件含有多种转 录或翻译的终止信号。另外 ,IS 赐可插入操纵子的操纵基因 -启动子区域，导致整个操纵子被 关闭，但偶尔操纵子的 达也会变为组成型。当 IS 含有一个正确定向的启动子时，可以转 录细菌操纵子 .因为这个启动子不受调节细 菌操纵子的正常调控蛋白调控，产生的效果类似 于操纵基因组成型突变。所以， IS 元件的转座是自发突变的一个重要来源。必须意识到这些 突变不能被碱基类似物或移码突变诱变剂诱导和回复。大肠杆菌中有几种不同的 IS 元件， 贝数在 1 5。 19.
37、分析比较细菌转座子的结构与特点。 答： 1974 年，随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色体之间转移，科 学家发现了转座子。转座子比 IS 元件大很多 (一般为 2 20kb)，它们至少含有一个基因，给 宿主带来可遗传的标记，一般是对一种或多种抗生素的抗性。这是一种非常有用的性质，因 为每种质粒可以用一种转座子 “标记 “，这样通过对药物的抗性 型可以简单地检测质粒的 存在和转移；同样，可以轻易地观察到转座。转座子 Tn5(图 A8.2)长 5.7kb，是一种结构最简 单的转座子 ;它由三个成分组装而成：一个长中心区 (2 7kb)，含有卡那霉素的抗性基因，两 端为一对 IS
38、元件，每个长 1.5kb，方向相反。其他的转座子两端为不同的 IS 元件，有时两 个 IS 同向。这些转座子的转座类似 IS 元件，转座过程中宿主的一个序列或 DNA 靶位点被复 制。发生转座首先是因为任意一个 IS 序列或两个 IS 序列同时起作用，编码一个转座酶 (在某 些元件中，如 Tn5，一个 IS 只有部分功能，不能编码一个有活性的转座酶 );其次，转座子两 端通常有一对与 IS 特异相应的反向重复序列：无论 IS 元件是正向还是反向的，这些末端重 复序列都存在。 还有一种可能性：任一对 IS 元件可以相互作用使它们之间的任意序列转座， 这样任一个基因都可以在两端连上两个同样的 IS
39、 元件成为转座子 ;这个性质 已被用构建重组 DNA 分子。 Tn5 因为其组件的组成被称为集成转座子。其他转座子，如复杂的转座子的结 构是不同的；它们两端不是一对 IS 而是一对反向重复，编码转座所需蛋白的基因位于转座 子的中心区。 三、分析题 1. 面抗原的变异和哺乳动物免疫多样性都是 DNA 重排的结果。锥虫通过 DNA 重 排选择 达所携带的一千多个不同的 VSG 基因中的一个。而哺乳动物细胞则通过 DNA 重排产生 成百上千个不同的抗体，包括与 VSG 蛋白反应的抗体，尽管抗体在数量上的优势，锥虫仍 然能够成功地逃避宿主的免疫系统，为什么 ? 答： 锥虫因为细胞分裂周期短而取胜。当锥
40、虫感染哺乳动物时，它在血流中以快速的倍增 时间复制。在感染开始后不久，识别锥虫 VSG 的 B 细胞从休眠状态被激活并开始膨大，而 哺乳动物细胞的分裂比锥虫慢得多。当 B 细胞膨大到足以杀死锥虫时，一些锥虫的 VSG 已 经发生了改变，使 B 细胞不再能识别它。这样就起始了新一轮的感染，直到免疫系统能识别 它时就已改变成能逃得过免疫系统的变体，于是又开始了新的循环。 2.分析比较细菌转座子的结构与特点。 答： 1974 年，随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色体之间转移，科 学家发现了转座子。转座子比 IS 元件大很多 (一般为 2 20kb)，它们至少含有一个基因，给 宿主带来可遗传的标记，一般是对一种或多种抗生素的抗性。 这是一种非常有用的性质， 因为每种质粒可以用一种转座子 “标记 “，这样通过对药物的抗性 型可以简单地检测质粒
