分子生物学作业

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第一次作业

题目：一、名词解释

1.广义分子生物学

2. 狭义分子生物学

3. 基因

4.断裂基因

5.外显子

6.内含子

7.C值与C值矛盾

8.半保留复制

9.转座子

10.超螺旋结构

参考答案：

1.广义的分子生物学概念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。例如，蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白结构与功能和跨膜运输等。

2.狭义分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平阐明蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机理的学科。

3.基因是原核、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。包括编码蛋白质和tRNA、rRNA的结构基因，以及具有调节控制作用的调控基因。基因可以通过复制、转录和决定翻译的蛋白质的生物合成，以及不同水平的调控机制，来实现对遗传性状发育的控制。基因还可以发生突变和重组，导致产生有利、中性、有害或致死的变异。

4.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，从而隔断了对应于蛋白质的氨基酸序列。这一发现大大地改变了以往人们对基因结构的认识。这种不连续的基因又称断裂基因或割裂基因。

5.外显子：基因中编码的序列称为外显子。

6.内含子是在信使RNA被转录后的剪接加工中去除的区域。

7.C值与C值矛盾：C值指生物单倍体基因组中的DNA含量，以pg表示（1pg=10-12g）。C值矛盾（C value paradox）是指真核生物中DNA含量的反常现象。

8. 半保留复制：在DNA复制程程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为半保留复制。

9.转座子是在基因组中可以移动的一段DNA序列。

10.超螺旋结构：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，是双螺旋的螺旋。

第二次作业

题目：问答题

1. 研究DNA的一级结构有什么重要的生物学意义?

2. RNA的功能主要是参与蛋白质的生物合成，起着遗传信息由DNA到蛋白质的中间传递体核心功能，此外它的功能多样性还表现在哪些方面?

3. 实施基因工程（DNA重组技术）的重要理论基础之一是什么?

4. 基因编码的主要产物是什么?

参考答案：

1.研究DNA的一级结构有什么重要的生物学意义?

所谓DNA的一级结构就是指DNA分子中的核苷酸排列顺序。生物的遗传信息通过核苷酸不同的排列顺序储存在DNA分子中，DNA分子4种核苷酸千变万化的序列排列即反映了生物界物种的多样性。为了阐明生物的遗传信息，首先要测定生物基因组的序列。迄今已经测定基因组序列的生物数以百计。DNA分子的一级结构是DNA分子内碱基的排列顺序，DNA分子以密码子的方式蕴藏了所有生物的遗传信息，任何一段DNA序列都可以反映出它的高度个体性或种族特异性。

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。

2.RNA的功能主要是参与蛋白质的生物合成，起着遗传信息由DNA到蛋白质的中间传递体核心功能，此外它的功能多样性还表现在哪些方面?

20世纪80年代对RNA的研究揭示了RNA功能的多样性，发现它不仅仅作为遗传信息由DNA到蛋白质的中间传递体的核心功能，还有以下5种功能：①控制蛋白质的生物合成；

②作用于RNA转录后的加工与修饰；③参与基因表达的调控；④具有生物催化剂的功能；

⑤遗传信息的加工与进化。RNA所具有的诸多功能都与生物机体的生长发育密切相关，它的核心作用是基因表达的信息加工和调节。

3.实施基因工程（DNA重组技术）的重要理论基础之一是什么?

从细菌到哺乳动物的全部生命有机体，它们的基因都是由DNA构成的。在分子水平上，由于所有生物DNA基本结构都一致，这是它们作为生物体的共性，又由于它们DNA序列上的不同，就形成了千差万别的生物界。因此，来自两种生命形态的基因（DNA）可以相互融合重组，可见，基因的DNA共性是实施基因工程（DNA重组）的重要理论基础之一。

4.基因的主要编码产物是什么？

是多肽链，另外还包括许多编码RNA的基因，例如rRNA基因、tRNA基因以及其他小分子RNA基因等都是基因编码的产物。

题目：问答题

1. DNA重组包括哪几个过程?

2. 由转座子引起的转座过程有什么特征?

3. DNA转座引起的遗传学效应是什么?

4. 几种不同真核生物的RNA聚合酶分别转录哪些RNA?

参考答案：

1.DNA重组包括哪几个过程?

Holliday于1964年提出了同源重组模型。模型中，有四个关键步骤：①两个同源染色体DNA 排列整齐；②一个DNA的一条链断裂并与另一个DNA对应的链连接，形成的连接分子，称为Holliday中间体；③通过分支移动产生异源双链DNA；④Ho11iday中间体切开并修复，形成两个双链重组体DNA。根据链断裂切开的方式不同，得到的重组产物也不同。

2.由转座子引起的转座过程有什么特征?

由转座子引起的转座过程有以下特征：①能从基因组的一个位点转移到另一个位点，从一个复制子转移到另一个复制子；②不以独立的形式存在（如噬菌体或质粒DNA），而是在基因组内由一个部位直接转移到另一部位；③转座子编码其自身的转座酶，每次移动时携带转座必需的基因一起在基因组内跃迁，所以转座子又称跳跃基因；④转座的频率很低，且插入是随机的，不依赖于转座子（供体）和靶位点（受体）之间的任何序列同源性；⑤转座子可插入到一个结构基因或基因调节序列内，引起基因表达内容的改变，例如使该基因失活，如果是重要的基因则可能导致细胞死亡。

3.DNA转座引起了什么遗传学效应?

转座因子首先是因其可导致突变而被认识的。当它插入靶基因后，使基因突变失活，这是转座子的最直接效应；当转座因子自发插入细菌的操纵子时，即可阻止它所在基因的转录和翻译，并且由于转座因子带有终止子，其插入影响操纵子下游基因的表达，从而表现出极性（方向性），由此产生的突变只能在转座子被切除后才能恢复。转座因子的存在一般能引起宿主染色体DNA重组，造成染色体断裂、重复、缺失、倒位及易位等，是基因突变和重排的重要原因。转座因子也可通过干扰宿主基因与其调控元件之间的关系或转座子本身的作用而影响邻近基因的表达，从而改变宿主的表型。归纳以上，转座子引起的遗传学效应可有以下几个方面：①以10-8~10-3的频率转座，引起插入突变；②在插入位置染色体DNA重排而出现新基因；③影响插入位置邻近基因的表达，使宿主表型改变；④转座子插入染色体后引起两侧染色体畸变。

4.几种不同真核生物的RNA聚合酶分别转录哪些RNA?

真核生物RNA聚合酶Ⅰ转录45S rRNA前体，经转录后加工产生5.8S rRNA、18S rRNA和28S rRNA。RNA聚合酶Ⅱ转录所有mRNA前体和大多数的核内小RNA（scRNA）。RNA 聚合酶Ⅲ转录tRNA、5S rRNA、U6snRNA和不同的胞质小RNA（sc RNA）等小分子转录物。