分子生物学 3 核酸
分子生物学：第3章RNA的转录习题和答案
第三章RNA的转录一、名词解释1．转录2．模板链（反义链）3．非模板链（编码链）4．不对称转录5．启动子6．转录单位7．内含子8．外显子9．sigma因子10．RNA编辑11．核酶12．gRNA 13．GU-AG规则14．转录后加工15．核内不均一RNA 16．RNA复制二、填空题1．由逆转录酶所催化的核酸合成是以_______为模板，以_______为底物，产物是_______。
2．RNA生物合成中，RNA聚合酶的活性需要_______模板，原料是_______、_______、_______、_______。
3．大肠杆菌RNA聚合酶为多亚基酶，亚基组成_______，称为_______酶，其中_______亚基组成称为核心酶，功能_______；σ亚基的功能_______。
4．用于RNA生物合成的DNA模板链称为_______或_______。
5．RNA聚合酶沿DNA模板_______方向移动，RNA合成方向_______。
6．真核生物RNA聚合酶共三种_______、_______、_______，它们分别催化_______、_______和_______的生物合成。
7．某DNA双螺旋中，单链5’… ATCGCTCGA … 3’为有意义链，若转录mRNA，其中碱其排列顺序为5’… _______… 3’。
8．能形成DNA--RNA杂交分子的生物合成过程有_______、_______。
形成的分子基础是_______。
9．DNA复制中，_______链的合成是_______的，合成的方向和复制叉移动方向相同；_______链的合成是_______的，合成的方向与复制叉方向相反。
10．一条单链DNA(+)的碱基组成A2l％、G29％，复制后，RNA聚合酶催化转录的产物的碱基组成是_______。
11．RNA聚合酶中能识别DNA模板上特定起始信号序列的亚基是_______ ，该序列部位称_______。
分子生物学基础知识
五、核酸的理化性质及应用
(一) 一般理化 1、性粘度质
DNA > RNA 2、沉降系数
DNA >> RNA 3、酸碱性质
DNA pI 4~4.5 ，pH 4.0 ~ 11.0 稳定，提取 RNA pI 2~2.5 提取左右，混有很少DNA污染
(二) 紫外吸收 特征 1、碱基的行为表现 —— 共轭双键在260nm有最大吸收
DNA 分子中碱基间电子的互相作用是紫外吸收的构造根底， 但双螺旋构造有序堆积的碱基又 “ 束缚 〞 了这种作用。变性 DNA的双链解开，碱基中电子的互相作用更有利于紫外吸收， 故而产生增色效应。
4、复性：变性的DNA在适当的温度、一定离子强度条件下， 给以足够的时间重新缔合形成双螺旋的过程，称为复性。 5、影响复性的因素：
甲基化，甲羟化，乙酰化等
(二) RNA的种类:
1、参与基因表达的RNA
① 信使RNA〔mRNA〕：遗传信息的传递，翻译模板 ② 转运RNA 〔tRNA〕：氨基酸载体 ③ 核糖体RNA 〔rRNA〕：提供蛋白质合成的场所
2、核不均一RNA〔hnRNA〕:mRNA的前体 3、核内小RNA 〔snRNA〕：参与hnRNA的剪接、转运 4、 核仁小RNA〔snoRNA〕：参与rRNA的加工修饰 5、胞质小RNA 〔hnRNA〕: 运输新合成的Pr到高尔基体加工 6、小片段干扰RNA〔siRNA〕：诱发外源mRNA的降解
分子生物学基础知识
一、核酸分子的根本组成
脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA)
核苷酸
核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)
核糖
戊糖
核苷
脱氧核糖碱基 磷酸 Nhomakorabea嘌呤 嘧啶
生物化学与分子生物学重点
第一章 核酸的结构与功能1、种类：脱氧核糖核酸（DNA），存在于细胞核和线粒体内。
核糖核酸（RNA），存在于细胞质和细胞核内。
2、核酸的分子组成：基本组成单位是核苷酸，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。
戊糖：DNA分子的核苷酸的糖是β-D-2-脱氧核糖，RNA中为β-D-核糖。
3、核酸的一级结构核苷酸在多肽链上的排列顺序为核酸的一级结构，4、 DNA的二级结构DNA双螺旋结构是核酸的二级结构。
双螺旋的骨架由糖和磷酸基构成，两股链之间的碱基互补配对，是遗传信息传递者，DNA半保留复制的基础，结构要点： a.DNA是一反向平行的互补双链结构亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，碱基之间以氢键相结合，其中，腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对，形成两个氢键，鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对，形成三个氢键。
b.DNA是右手螺旋结构螺旋直径为2nm。
每旋转一周包含了10个碱基，每个碱基的旋转角度为36度。
螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。
c.DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以后者为重要。
5、RNA的空间结构与功能mRNA:1. 真核生物mRNA的5'-端有特殊帽结构2. 真核生物mRNA的3'-末端有多聚腺苷酸尾3. mRNA碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列tRNA：1、3′末端为—CCA-OH 2、含10～20% 稀有碱基3、其二级结构呈“三叶草形”4. tRNA的反密码子能够识别mRNA密码子rRNA：rRNA的结构为花状，rRNA 与核糖体蛋白结合组成核糖体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。
rRNA单独存在不执行其功能。
tRNA功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的戴本并将其转呈给mRNA。
6、核酸的理化性质在某些理化因素作用下，如加热，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，变成单链，即为变性。
分子生物学
对蛋白质结构与功能的进一步认识
1956-58年Anfinsen和White根据对酶 蛋白的变性和复性实验，提出蛋白质的 三维空间结构是由其氨基酸序列来确定 的。1958年Ingram证明正常的血红蛋白 与镰刀状细胞溶血症病人的血红蛋白之 间，亚基的肽链上仅有一个氨基酸残基 的差别，使人们对蛋白质一级结构影响 功能有了深刻的印象。与此同时，对蛋 白质研究的手段也有改进，1969年Weber 开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定 蛋白质分子量；
(二)、现代分子生物学的建立和发展阶段
这一阶段是从50年代初到70年代初， 以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺 旋结构模型作为现代分子生物学诞生的 里程碑开创了分子遗传学基本理论建立 和发展的黄金时代。DNA双螺旋发现的最 深刻意义在于：确立了核酸作为信息分 子的结构基础;提出了碱基配对是核酸复 制、遗传信息传递的基本方式；从而最 后确定了核酸是遗传的物质基础，为认 识核酸与
蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了 最重要的基础。在此期间的主要进展包 括：
遗传信息传递中心法则的建立
在发现DNA双螺旋结构同时，Watson 和Crick就提出DNA复制的可能模型。其 后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合 酶；1958年Meselson及Stahl用同位素标 记和超速离心分离实验为DNA半保留模型 提出了证明；1968年Okazaki（冈畸）提 出DNA不连续复制模型；1972年证实了 DNA复制
S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸 并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋 结构；1948-1953年Chargaff等用新的层 析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷 酸量，积累了大量的数据，提出了DNA碱 基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱 基配对的DNA结构认识打下了基础。
四川师范大学-生命科学学院-分子生物学-期末复习重点
四川师范⼤学-⽣命科学学院-分⼦⽣物学-期末复习重点分⼦⽣物学⽬录Section C 核酸的性质 (5)1、核酸的结构 (5)2、核酸的理化特性 (5)3、核酸的光谱学和热⼒学特性 (5)Section D 原核与真核⽣物的染⾊体结构 (5)1、组蛋⽩核⼼组蛋⽩ (5)2、真核⽣物的染⾊体结构 (5)1) C-G岛： (5)2) 常染⾊质： (5)3) 异染⾊质： (5)4) 理想复性动⼒学曲线解释P84 (6)5) 遗传多态性概念 (6)a) 单核苷酸多态性（SNP）： (6)b) 简单序列重复多态性（SSLP）： (6)c) 限制性⽚段长度多态性（RFLP）： (6)Section E DNA的复制 (6)1、冈崎⽚段： (6)2、DNA复制时为什么需要RNA引物？ (6)3、原核⽣物（细菌）的DNA复制过程（以⼤肠杆菌为例，环形DNA）P79 (6)1) 起始： (6)2) 延伸： (6)3) 终⽌分离： (7)4、真核⽣物的DNA复制过程P87 (7)1) 起始： (7)2) 延伸： (7)5、端粒酶：含义RNA和蛋⽩质，RNA具有反转录的功能。
(7)Section F DNA损伤、修复与重组 (7)1、DNA复制忠实性机理 (7)1) DNA pol：碱基配对原则 (7)2) 3’-5’的外切酶活性 (7)3) RNA引物 (7)4) 错配修复 (7)2、DNA修复原理：P99 (7)1) 光复活（photoreactivation）： (7)2) 烷基转移酶： (7)3) 切除修复： (7)4) 错配修复： (7)3、遗传修复缺陷 (8)1) SOS属于易错修复 (8)2) 同源重组：在真核⽣物的减数分裂过程中，发⽣在⾮姐妹染⾊单体之间或同⼀染⾊体上含有同源序列的DNA分⼦之间或分⼦之内的重新组合。
(8)3) 位点特异性重组：⾮同源DNA的特异⽚段之间的交换，由能识别特异DNA序列的蛋⽩质所介导，并不需要RecA或单链DNA。
核酸的结构与功能-3
Tm是指什么情况下的温度？ A 双螺旋DNA达到完全变性时
B 双螺旋DNA开始变性时
C 双螺旋DNA结构失去1/2时
D 双螺旋结构失去1/4时
双链DNA的解链温度的增 加，提示其中含量高的是 A A和G
B C和T C A和T
D C和G
核酸变性后，可发生哪种效应？
A 减色效应
B 增色效应 B 增色效应
＊粘度
DNA粘度大 RNA粘度小
＊旋光性
均很强
＊密度
RNA>双链DNA； 环状DNA >开环、线状DNA 单链DNA >双链DNA
＊沉降速度：
RNA >环状DNA >开环、线状DNA
二、核酸的紫外吸收特性
嘌呤碱和嘧啶碱有共轭双键，都能 强烈吸收紫外光，最大吸收波长为
260nm
蛋白质对紫外光的最大吸收波长 是280nm
∣
真核
28S
5S
小亚基16S
分布 细胞核 细胞质（真核） 细胞质 细胞质
18S
其他小分子RNA及RNA组学
snmRNAs
除了上述三种RNA外，细胞的不同 部位存在的许多其他种类的小分子RNA ，统称为非mRNA小RNA(small nonmessenger RNAs, snmRNAs)。
snmRNAs的种类
核内小RNA 核仁小RNA 胞质小RNA 催参与hnRNA和rRNA的加工和转运。
RNA组学
RNA组学研究细胞中snmRNAs 的种类、结构和功能。同一生 物体内不同种类的细胞、同一 细胞在不同时间、不同状态下 snmRNAs的表达具有时间和空间 特异性。
DNA纯品: OD260/OD280 = 1.8
核酸分子生物学基础
AMP
戊 糖
HO CH2 5´ O OH HO CH2 O OH
4´ 3´
OH
1´
2´
OH OH
核糖(ribose) （构成RNA）
脱氧核糖(deoxyribose) （构成DNA）
Hale Waihona Puke • 戊糖DNA,RNA中主要的碱基、核苷
戊糖
RNA
D-核糖
碱基
A G C U A G C T
核苷
四、变性与复性
(一) 变性（denaturation) 1、核酸的变性与增色效应
核酸的变性是指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链结 构的过程。 变性：不涉及共价键3’，5’-磷酸二酯键的断裂，所以它 的一级结构(碱基顺序)保持不变 降解：多核苷酸骨架上共价键断裂，引起相对分子质量 降低
核酸分子细长，溶液的粘度很大，且DNA溶液的粘 度比RNA的大得多。发生变性或降解时，它们的粘 度降低。
二、两性解离
核酸是两性电解质（含有磷酸和氨基），可发 生两性解离。 核酸的解离状态与溶液的pH有关，当核酸溶液 在某一pH时，核酸分子内的酸性解离与碱性解 离相等，所带的正负电荷相等，净电荷为零， 此时核酸溶液的pH称为核酸的等电点（pI）。 由于磷酸酸性较强，而碱基（氨基）是弱碱， 所以核酸的等电点较低。DNA的等电点为4～ 4.5，RNA的等电点为2～2.5。
2、分布
真核细胞
细胞核（95%）： 线型双链，一般与组蛋白结合 成染色体 线粒体、叶绿体（5%）：环 状双链 细胞质（75%） 线粒体、叶绿体（15%） 细胞核（10%）
原核细胞
环状双链 主要集中于核区
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释第二章核酸的结构与功能1. DNA的变性与复性(denaturation and renaturation of DNA): 双链DNA(dsDNA)在变性因素(如过酸、过碱、加热、尿素等)影响下,解链成单链DNA(ssDNA)的过程称之为DNA变性。
DNA变性后，生物活性丧失，但一级结构没有改变，所以在一定条件下仍可恢复双螺旋结构。
热变性的DNA经缓慢冷却后，两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性，也称退火。
2．核酸分子杂交(hybridization of nucleic acids)：是核酸研究中一项最基本的实验技术。
其基本原理就是应用核酸分子的变性和复性的性质,使来源不同的DNA(或RNA)片段,按碱基互补关系形成杂交双链分子。
杂交双链可以在DNA与DNA链之间,也可在RNA与DNA链之间形成。
这种现象称为核酸分子杂交。
简称杂交（hybridization)3．增色效应与减色效应(hyperchromic effect and hypochromi c effect): DNA变性时，双螺旋松解，碱基暴露，OD260值增高称之为增色效应；除去变性因素后，单链DNA依碱基配对规律恢复双螺旋结构，OD260值减小称为减色效应。
4. 核酶（ribozyme）：核酶是具有催化功能的RNA分子。
大多数核酶通过催化转磷酸酯和磷酸二酯键水解反应参与RNA自身剪切、加工过程。
5．探针：探针是经过特殊标记的核酸片段，具有特定的序列，能够与待测的核酸片段互补结合，因此可用于检测核酸样品中的基因。
第八章核苷酸代谢1. 从头合成途径(de novo synthesis pathway): 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料合成嘌呤或嘧啶核苷酸的过程,称为从头合成途径，是体内的主要合成途径。
核酸提取方法三种
核酸提取方法三种核酸（DNA或RNA）的提取是生物学和分子生物学研究中的一项重要技术。
这些提取方法可分为化学法、机械法和磁珠法三种。
1. 化学法：化学法是最常用的核酸提取方法之一，其基本原理是通过化学试剂破坏细胞膜和核膜，使得核酸被释放出来。
常用的化学试剂包括胰蛋白酶、SDS、EDTA、蛋白酶K等。
首先，组织样品需经过细胞破碎，方法可以是机械破碎或液氮冲击。
接下来，将样品中的蛋白质通过蛋白酶处理，以去除干扰。
然后，加入一定的试剂将DNA 或RNA稳定起来，并用氯仿醇萃取法或硅胶柱纯化法来分离核酸。
最后，用适当的缓冲液溶解核酸，使其适合后续实验使用。
2. 机械法：机械法适用于提取植物细胞原生质体中的DNA或RNA。
它的基本原理是通过物理力量破碎细胞壁和细胞膜，释放细胞质中的核酸。
机械法提取核酸的方法有刀切法、研磨法和玻璃珠破碎法等。
在刀切法中，样品被切成细小片段，然后用块状试剂研磨，最后用缓冲液洗净，使核酸溶解。
研磨法和玻璃珠破碎法则通过高速旋转或震荡的方法，利用玻璃珠等硬质物体对样品进行破碎。
3. 磁珠法：磁珠法是一种快速高效的核酸提取方法。
它利用表面修饰的磁性珠，通过磁场的作用来实现核酸的捕获、纯化和洗脱。
这种方法常用于自动化的核酸提取设备中，并通过磁力分离技术简化了传统柱层析法的操作步骤。
在磁珠法中，首先制备表面修饰的磁性珠，以使其能够选择性结合DNA或RNA。
然后，将样品与磁珠混合，使核酸与磁珠结合。
通过磁场的引导和离心沉降，磁珠与被结合的核酸被分离出来。
最后，通过洗脱步骤，将核酸从磁珠上解离，使其溶解在适当的缓冲液中。
总结：核酸提取是分子生物学研究中至关重要的一步，能够从组织样品中提取出纯度较高的DNA或RNA。
化学法、机械法和磁珠法是常用的核酸提取方法。
化学法利用试剂破坏细胞和核膜，使核酸被释放出来；机械法通过物理力量破碎细胞壁和细胞膜，释放细胞质中的核酸；磁珠法则利用表面修饰的磁性珠来捕获、纯化和洗脱核酸。
生物化学及分子生物学(人卫第八版)-第02章-核酸的结构与功能
第一节 核酸的化学组成以及一级结构
The Chemical Component and Primary
Structure of Nucleic Acid
核酸组成 核酸 (DNA和RNA) 核苷酸 磷酸 戊糖 核糖 脱氧核糖 核苷和脱氧核苷 碱基 嘌呤 嘧啶
DNA的组成单位是脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide） RNA的组成单位是核糖核苷酸（ribonucleotide）。
正超螺旋(positive supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方同相同。
负超螺旋(negative supercoil) 盘绕方向与DNA双螺旋方向相反。
（一）原核生物DNA的环状超螺旋结构
原核生物DNA多为环状的双螺旋分子 ，以 负超螺旋的形式存在，平均每200碱基就有一个 超螺旋形成。
目录
二、DNA是脱氧核苷酸通过3,5-磷酸二酯键 连接形成的大分子
一个脱氧核苷酸3的羟基与另一个核苷酸
5 的 α- 磷 酸 基 团 缩 合 形 成 磷 酸 二 酯 键 (phosphodiester bond)。 多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键构成了 具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷 酸(polydeoxynucleotide)，即DNA链。
构成 RNA 的四种基本核苷酸是 AMP 、 GMP、
CMP和UMP。
目录
5 端
四、核酸的一级结构是 核苷酸的排列顺序
定义
C
核酸中核苷酸的排 列顺序。
由于核苷酸间的差 异主要是碱基不同，所 以也称为碱基序列。
3 端
A
G
核酸的一级结构
A G T G C T
5 P
P
P
分子生物学3重点
密码子的简并性由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象叫简并(degeneracy)。
对应于同一氨基酸的密码子叫同义密码子。
密码子：MRNA上每3个相邻的核苷酸编码PRO多肽链中的一个AA,这三个核苷酸就称为一个密码子或三联体密码。
操纵子：操纵子是原核生物基因表达的单元，它包括被协同调节的基因(结构基因)和被调节基因的产物所识别的调控元件。
内含子：断裂基因中外显子的间插序列，可参与前体RNA的转录，但其转录的RNA序列于转录后的加工中被切除，不包括于成熟的RNA分子中．同尾酶：有些来源不同的限制酶，识别及切割序列各不相同，但却能产出相同的粘性末端，这类限制酶称为同尾酶。
星号活性,在非理想的条件下，内切酶切割与识别位点相似但不完全相同的序列，这一现象称星号活性。
开放阅读框(ORF)从mRNA5端起始密码子AUG到3 端终止密码子之间的核苷酸序列,各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链,称为开放阅读框架氨基酸的等电点：当氨基酸溶液在某一定pH值时，使某特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点亚克隆：是克隆实验中最简单的一种，即将已克隆的DNA片段从一载体向另一载体的转移，这一过程被称为亚克隆。
生物大分子：是指生物体内由分子量较低的基本结构单位首尾相连形成的多聚化合物。
包括核酸、蛋白质和多糖。
基因:DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的功能单位；是合成有功能的蛋白质多肽链或RNA分子所必需的全部核酸序列。
外显子：断裂基因中含有蛋白质编码信息的部分．每个外显子均编码一个完整蛋白质的特定部分重叠基因：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。
移动基因：是基因组中可移动的一段ＤＮＡ序列，可将其本身从基因组内的一个位置转移至另一位置．（能将自身插入到宿主基因组新位点的特异的DNA序列）。
生物化学课后答案3核酸
3 核酸1．①电泳分离四种核苷酸时，通常将缓冲液调到什么pH？此时它们是向哪极移动？移动的快慢顺序如何? ②将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时，应将溶液调到什么pH？③如果用逐渐降低pH的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱分离，其洗脱顺序如何？为什么？解答：①电泳分离4种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液，在该pH时，这4种单核苷酸之间所带负电荷差异较大，它们都向正极移动，但移动的速度不同，依次为：UMP>GMP>AMP>CMP；②应取pH8.0，这样可使核苷酸带较多负电荷，利于吸附于阴离子交换树脂柱。
虽然pH 11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过高对分离不利。
③当不考虑树脂的非极性吸附时，根据核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度，则洗脱顺序为CMP>AMP> GMP > UMP，但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附，嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3倍。
静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为：CMP> AMP > UMP >GMP。
2．为什么DNA不易被碱水解，而RNA容易被碱水解?解答：因为RNA的核糖上有2'-OH基，在碱作用下形成2',3'-环磷酸酯，继续水解产生2'-核苷酸和3'-核苷酸。
DNA的脱氧核糖上无2'-OH基，不能形成碱水解的中间产物，故对碱有一定抗性。
3．一个双螺旋DNA分子中有一条链的成分[A] = 0.30，[G] = 0.24，①请推测这一条链上的[T]和[C]的情况。
②互补链的[A]，[G]，[T]和[C]的情况。
解答：①[T] + [C] = 1–0.30–0.24 = 0.46；②[T] = 0.30，[C] = 0.24，[A] + [G] = 0.46。
4．对双链DNA而言，①若一条链中(A + G)/(T + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A+G)/(T+C)分别等于多少？②若一条链中(A + T)/(G + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A + T)/(G + C)分别等于多少？解答：①设DNA的两条链分别为α和β则：Aα= Tβ，Tα= Aβ，Gα= Cβ，Cα= Gβ，因为：(Aα+ Gα)/（Tα+ Cα）= (Tβ+ Cβ)/（Aβ+ Gβ）= 0.7，所以互补链中（Aβ+ Gβ）/（Tβ+ Cβ）= 1/0.7 =1.43；在整个DNA分子中，因为A = T，G = C，所以，A + G = T + C，（A + G）/（T + C）= 1；②假设同（1），则Aα+ Tα= Tβ+ Aβ，Gα+ Cα= Cβ+ Gβ，所以，（Aα+ Tα）/（Gα+ Cα）=（Aβ+ Tβ）/（Gβ+ Cβ）= 0.7 ；在整个DNA分子中，（Aα+ Tα+ Aβ+ Tβ）/（Gα+Cα+ Gβ+Cβ）= 2（Aα+ Tα）/2（Gα+Cα）= 0.75．T7噬菌体DNA(双链B-DNA)的相对分子质量为2.5×107，计算DNA链的长度(设核苷酸对的平均相对分子质量为640)。
分子生物学复习总结题-第三章-从核酸到基因组
第三章从核酸到基因组一、选择单选：1、核酸分子中最不可能有的碱基对是A. A-GB. A-TC. A-UD. C-GE. G-U2、染色体所含的碱性成分是A.DNAB.RNAC.组蛋白D.非组蛋白E.DNA和RNA3、在生理条件下带正电荷的成分是A.DNAB.RNAC.组蛋白D.非组蛋白E.DNA和组蛋白4、细胞质内不存在A.转移RNAB.信使RNAC.核糖体RNAD.核酶E.核小RNA5、关于mRNA的描述，哪项是错误的？A.原核生物mRNA多为单顺反子mRNAB.原核生物mRNA的5'端有非翻译区C.真核生物mRNA的3'端有非翻译区D.真核生物mRNA的5'端核苷酸含稀有碱基E.真核生物mRNA的3'端poly(A)尾长度与其寿命有关6、细胞内含量最多的RNA是A.核酶B.mRNAC.rRNAD.snRNAE.tRNA7、通常所说的基因表达产物不包括A.mRNAB.rRNAC.蛋白质D.tRNAE.核酶8、所有基因都不含有的元件是A.非编码序列B.复制起点C.加尾信号D.内含子E.增强子9、真核生物基因组是指A.一个细胞内的全部基因B.一个细胞内的全部DNAC.一个细胞内的全部染色体D.一个细胞内的全部染色体DNAE.一个细胞内的全部染色体组DNA10、与 pCAGCT互补的 DNA序列是A. pAGCTGB. pGTCGAC. pGUCGAD. pAGCUGE.pAGCUG11、tRNA 的结构特点不包括A. 含甲基化核苷酸B. 5' 末端具有特殊的帽子结构C. 三叶草形的二级结构D. 有局部的双链结构E. 含有二氢尿嘧啶环12、核酸分子内部储存传递遗传信息的关键部分是A.磷酸戊酸B.核苷C.碱基序列D.戊糖磷酸骨架E.磷酸二酯键13、组成核小体的是A.RNA和组蛋白B.RNA和酸性蛋白C.DNA 和组蛋白D.DNA和酸性蛋白E.tRNA和组蛋白14、有关 mRNA 的正确解释是A. 大多数真核生物的 mRNA 都有 5' 末端的多聚腺苷酸结构B. 所有生物的 mRNA 分子中都有较多的稀有碱基C. 原核生物 mRNA 的 3' 末端是 7- 甲基鸟嘌呤D. 大多数真核生物 mRNA 5' 端为 m7Gppp 结构E. 原核生物帽子结构是 7- 甲基腺嘌呤15、下列哪项描述是正确的？A. 人的基因组中的基因是重叠排列的B. 人的不同的组织细胞中的基因组都有差别C. 人的基因组远大于原核生物基因组，非编码区远大于编码区D. 人的基因组远大于原核生物基因组，但不存在非编码区E. 各种生物的基因组大小一致但序列不同多选：1、关于核酸结构，以下哪些描述是正确的？A.3',5'-磷酸二酯键是连接核苷酸的惟一化学键B.DNA的二级结构即右手双螺旋结构C.RNA不能形成双螺旋D.Z-DNA结构可能与基因表达的调控或基因重组有关E.DNA分子中主要的碱基对是A-T和C-G2、关于RNA的茎环结构，以下正确叙述是A.形成于链内存在互补序列的RNAB.形成于链内存在重复序列的RNAC.其形成与A-U含量有关，因为氢键越少，形成碱基对所消耗的能量越少D.仅当相应序列所有碱基均配对时才会形成E.存在G-U配对3、关于超螺旋A.真核生物线粒体和某些病毒、细菌等的DNA都以超螺旋形式存在B.双股DNA正超螺旋为左手超螺旋C.细胞内的DNA通常处于负超螺旋状态D.真核生物细胞核线性DNA不存在超螺旋结构E.DNA解链时形成负超螺旋状态4、形成核小体的组蛋白包括A.H1B.H2AC.H2BD.H3E.H45、以下哪项对真核mRNA的描述是不正确的？A.种类多B.寿命短C.含量稳定D.分子大小不均一B. E.所有真核mRNA具有相同的3'端6、tRNA在蛋白质合成过程中所起的作用是A.负责转运氨基酸B.解读mRNA遗传密码C.作为逆转录病毒的引物D.参与RNA的转录后加工E.参与端粒合成7、tRNA的特点是A.是单链小分子B.含有较多的修饰碱基C.5'端核苷酸往往是pG。
常用的分子生物学基本技术核酸分子杂交技术
常用的分子生物学基本技术核酸分子杂交技术由于核酸分子杂交的高度特异性及检测方法的灵敏性，它已成为分子生物学中最常用的基本技术，被广泛应用于基因克隆的筛选，酶切图谱的制作，基因序列的定量和定性分析及基因突变的检测等。
其基本原理是具有一定同源性的原条核酸单链在一定的条件下（适宜的温室度及离子强度等）可按碱基互补原成双链。
杂交的双方是待测核酸序列及探针（probe）,待测核酸序列可以是克隆的基因征段，也可以是未克隆化的基因组DNA和细胞总RNA。
核酸探针是指用放射性核素、生物素或其他活性物质标记的，能与特定的核酸序列发生特异性互补的已知DNA或RNA片段。
根据其来源和性质可分为cDNA探针、基因组探针、寡核苷酸探针、RNA探针等。
固相杂交固相杂交（solid-phasehybridization）是将变性的DNA固定于固体基质（硝酸纤维素膜或尼龙滤膜）上，再与探针进行杂交，故也称为膜上印迹杂交。
斑步杂交（dot hybridization）是道先将被测的DNA或RNA变性后固定在滤膜上然后加入过量的标记好的DNA或RNA探针进行杂交。
该法的特点是操作简单，事先不用限制性内切酶消化或凝胶电永分离核酸样品，可在同一张膜上同时进行多个样品的检测；根据斑点杂并的结果，可以推算出杂交阳性的拷贝数。
该法的缺点是不能鉴定所测基因的相对分子质量，而且特异性较差，有一定比例的假阳性。
印迹杂交（blotting hybridization）Southern印迹杂交：凝胶电离经限制性内切酶消化的DNA片段，将凝胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至硝基纤维素膜或其他固相支持物上，经干烤固定，再与相对应结构的已标记的探针进行那时交反应，用放射性自显影或酶反应显色，检测特定大小分子的含量。
可进行克隆基因的酶切图谱分析、基因组基因的定性及定量分析、基因突变分析及限制性长度多态性分析（RELP）等。
Northern印迹杂交:由Southerm印杂交法演变而来，其被测样品是RNA。
分子生物学3生物信息的传递（上）——从DNA到RNA
分子生物学3生物信息的传递（上）——从DNA到RNA第三章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA重点：1.启动子与转录起始2. 原核生物和真核生物mRNA的特征比较3. 内含子的剪接、编辑及化学修饰难点：1.启动子与转录起始2. 终止和抗终止3. 内含子的剪接、编辑及化学修饰第四节启动子与转录起始大肠杆菌RNA聚合酶与启动子的相互作用主要包括启动子区的识别、酶与启动子的结合及因子的结合与解离等。
1. 原核启动子的基本结构（1）启动子：是一段位于结构基因5 ′端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确的相结合并具有转录起始的特异性。
基因的特异性转录取决于酶与启动子能否有效地形成二元复合物，所以，RNA聚合酶如何有效地找到启动子并与之结合是转录起始过程中首先要解决的问题。
我们知道，转录的起始是基因表达的关键阶段，而这一阶段的重要问题是RNA聚合酶与启动子的相互作用。
启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲和力，从而影响了基因表达水平。
（2）转录单元：是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
RNA聚合酶从转录起点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。
在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因(3)转录起点：是指与新生RNA链地一个核苷酸相对应DNA链上的碱基。
常常把起点前面，即5′末端的序列称为上游，而把其后面即3′末端的序列称为下游。
在描述碱基的位置时，一般用数字表示，起点为+1，下游方向依次为+2、+3等，上游方向依次为-1、-2、-3等。
启动子区是RNA聚合酶的结合区，其结构直接影响到转录的效率。
那么，启动子区有什么结构特点呢？（4）绝大部分原核启动子都存在-10区和-35区-10区：在-6~-13bp之间，共同序列为TATAAT，又称pribnow 框，酶在此处与DNA结合成稳定的复合物，在转录方向上解开双链形成开放型起始结构。
-35区：共同序列为TTGACA，是RNA聚合酶起始识别区，这一识别过程与σ因子有关。
5'核苷酸和3'核苷酸的结构
5'核苷酸和3'核苷酸的结构核苷酸是构成核酸分子的基本单元，由糖、碱基和磷酸组成。
其中，5'核苷酸和3'核苷酸是核酸链的两个端点。
本文将从结构特点、功能以及与生物学中的重要作用等方面进行介绍。
一、5'核苷酸的结构5'核苷酸是核酸链的起点，其结构由五个主要部分组成：磷酸基团（phosphate group）、五碳糖（pentose）、氮碱基（nitrogenous base）、磷酸二酯键（phosphodiester bond）和3'末端。
磷酸基团是5'核苷酸的一个重要组成部分，它由一个磷原子和四个氧原子组成。
磷酸基团连接在五碳糖的5'碳上，形成核酸链的骨架。
五碳糖是5'核苷酸中的另一个重要组成部分，它是核酸链的主体，起到连接氮碱基的作用。
在DNA中，五碳糖是脱氧核糖（deoxyribose），而在RNA中，五碳糖是核糖（ribose）。
氮碱基是核酸分子的一个重要部分，包括嘌呤碱基（腺嘌呤和鸟嘌呤）和嘧啶碱基（胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶）。
氮碱基与五碳糖通过N-糖苷键连接在一起，形成核苷。
磷酸二酯键是连接相邻核苷酸的键，它位于五碳糖的3'碳和磷酸基团的5'碳之间。
磷酸二酯键通过缩合反应形成，使得核苷酸链得以延伸。
3'末端是5'核苷酸的末端，它由五碳糖的3'碳组成。
在DNA链中，3'末端不再有其他核苷酸与之连接，而在RNA链中，3'末端可能连接其他核苷酸形成RNA链的延伸。
二、3'核苷酸的结构3'核苷酸是核酸链的终点，与5'核苷酸的结构类似，由磷酸基团、五碳糖、氮碱基、磷酸二酯键和5'末端组成。
磷酸基团连接在五碳糖的3'碳上，形成核酸链的骨架。
五碳糖在3'核苷酸中起到连接氮碱基的作用，依然是脱氧核糖（在DNA中）或核糖（在RNA中）。
分子生物学
一、名词解释1．核酸的一级结构：核酸中核苷酸的排列顺序。
2.DNA的变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。
3.增色效应：DNA变性时其溶液OD260增高的现象。
4.减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低的现象。
5.解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以温度对A260值作图，所得的曲线称为解链曲线。
6.Tm值：DNA变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度，又称融解温度，其大小与G+C含量成正比。
7.DNA复性：在适当条件下，变性DNA的两条上补链可恢复天然的双螺旋结构，这一现象称为复性8.退火：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火。
9.基因：能产生一个特定蛋白质的DNA序列。
10.断裂基因：不连续的基因称为断裂基因，指基因的编码序列在DNA上不连续排列而被不编码的序列所隔开。
11.C值：一个单倍体基因组的DNA含量是恒定的，称为C-值12.C值矛盾：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性；即真核生物中DNA含量反常的现象。
13.重叠基因：核苷酸序列彼此重叠的2个基因。
14.致死基因：删除后可导致机体死亡的基因。
15.卫星DNA：一些A-T含量很高的简单高度重复序列，由于A-T碱基对浮力密度较低，在酶切后离心时，会在主要DNA带的上面，伴随着一个次要的DNA带相伴，即所谓的卫星DNA。
16.DNA重组：DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合。
17.同源重组：发生在同源序列间的重组称为同源重组，又称基本重组。
18.接合作用：当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的DNA转移称为接合作用.19．质粒：细菌染色体外的小型环状双链DNA分子。
20.转化作用。
通过自动获取或人为地供给外源DNA，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型，称为转化作用。
山东大学分子生物学章节习题及参考答案01核酸的结构与功能
分子生物学章节习题第一章核酸的结构与功能一、选择题1．不参与构成DNA的物质是A．dAMPB．dTMPC．dUMPD．dGMPE．dCMP2．核酸分子一级结构的连接方式是A．2′，3′-磷酸二酯键B．3′，5′-磷酸二酯键C．2′,5′-磷酸二酯键D．糖苷键E．氢键3．含有较多稀有碱基的核酸是A．rRNAB．mRNAC．tRNAD．核仁DNAE．线粒体DNA4．已知某双链DNA的一条链中A=30% G=24%，其互补链的碱基组成，正确的是A．T和C 46%B．A和T 46%C．A和G 54%D．T和G 46%E．T和C 54%5．作为第二信使的核苷酸是A．cAMPB．cCMPC．cUMPD．cTMPE．AMP6．核酸分子中储存、传递遗传信息的关键部分是A．戊糖构象B．碱基的旋转角C．碱基序列D．戊糖磷酸骨架E．磷酸二酯键7．用寡聚dT从总RNA中分离mRNA，是利用mRNA分子的哪一种特点A．5′端的帽子结构B．沉降系数小于25SC．分子量小D．3′端多聚AE．分子中有发夹样结构8．构成核小体的基本成分是A．RNA和组蛋白B．RNA和酸性蛋白C．DNA和组蛋白D．DNA和酸性蛋白E．rRNA和组蛋白9．参与hnRNA的剪切和转运的RNA是A．SnRNAB．mRNAC．HnRNAD．tRNAE．rRNA10．不是核酸与蛋白质复合物的是A．核糖体B．病毒C．端粒酶D．核酶E．端粒11．连接两个核小体核心颗粒的组蛋白是A．H1B．H2AC．H2BD．H3E．H412. NAD＋、FAD、CoA三种辅酶在组成上的共同点是A．均含有泛酸B．均含有尼克酸C．都是腺苷酸的衍生物D．分子中都含有半胱氨酸E．都含有磷酸核糖焦磷酸的核糖基13. 下列碱基对中，氢键数目正确的是A．A=T G=CB．A=T G≡CC．A≡T G≡CD．A≡T G=CE．A≡U G≡C14. 关于核酸电泳的叙述，错误的是A．泳动速度与分子大小有关B．泳动速度与分子构象有关C．聚丙烯酰胺电泳的分辨率最高D．分子泳动的方向与净电荷有关E．不能分离核酸或寡核苷酸混合物15. 核酸在260nm处有最大光吸收的原因是A．嘌呤环有共轭双键B．嘌呤和嘧啶环均有共轭双键C．核酸中具有磷酸二酯键D．核苷酸中具有N－糖苷键E．戊糖的呋喃型环状结构16. 关于RNA的叙述，正确的是A．电泳时泳向负极B．通常以双链形式存在C．主要有mRNA、tRNA、rRNA三种D．tRNA含量最多E．链内双螺旋以A-T、G-C互补17.维持DNA双螺旋横向稳定的力是A．碱基堆积力B．碱基对之间的氢键C．双螺旋内的疏水作用D．磷酸二酯键E．二硫键18. DNA的二级结构是A．α－螺旋B．β－片层C．β－转角D．超螺旋E．双螺旋19. 合成DNA的原料是A．NTPB．NDPC．dNTPD．dNMPE．dNDP20. 可与单链DNA 5'-GCGTA-3'杂交的RNA是A．5'-CGCAU-3'B．5'-CGCUU-3'C．5'-UACGC-3'D．5'-AUCGC-3'E．5'-UAGGC-3'二、名词解释1. DNA的变性与复性(denaturation and renaturation of DNA)2．核酸分子杂交(hybridization of nucleic acids)3．增色效应与减色效应(hyperchromic effect and hypochromic effect)4．Tm三、问答题1．简述Watson-Crick DNA双螺旋结构模型的要点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1) 琼脂糖凝胶电泳分离DNA分子 （根据分子大小），然后用NaOH处理 凝胶。
Southern Blot (2)
(2) 将DNA 转移到硝酸纤维素膜（ nitrocellulose）
Southern Blot (3)
膜上DNA的位置 与凝胶上DNA的 位置相同
left-hand
low 12
基因组DNA RNA-RNA poly(dG-dC) DNA-RNA poly(dT-dA)
核酸修饰
Phage DNA RNA
More, complex modification
甲基化 (A, C)
细胞内DNA
甲基化作用：
限制性修饰 碱基错配修复 真核基因组结构 （转录抑制）
紫外吸收 UV
DNA/RNA：max=260nm
protein, max=280nm A260：nucleotides 〉ssDNA /RNA 〉dsDNA
核酸定量
1mg/ml：A260 =20（dsDNA）
1mg/ml：A260 =25（ssDNA/RNA）
DNA 纯度
A260 / A280 =1.8，pure dsDNA A260 / A280 =2.0，pure RNA A260 / A280 <1.0，pure protein
5. 拓扑异构酶 topoisomerases
调节超螺旋程度（复制、重组和转录） Type I —— 单链断裂 / 1 Type II —— 双链断裂 / 2 细菌： 促旋酶 DNA gyrase 拓扑异构酶 IV（unlink DNA）
复习题
1. B helix、A helix 、 Z helix 有什么特点? 2. DNA双螺旋的稳定性是由哪些非共价作用维持的？ 3. （G+C）含量在DNA分子的哪些性质中起重要作用？ 4. 什么是 Tm ？DNA变性和复性的条件各有那些？ 5. 如果你获得了一段DNA序列，如何鉴定它的纯度，对 其定量，并粗略知道它的大小？ 6.Southern blot, Northern blot，DNA指纹技术的原理和 目的。 7.DNA拓扑异构酶 有几种，各有什么特点？
DNA supercoiling
1. CCC (Covalently Closed Circle ) 2. 超螺旋
松弛DNA （Lk0 ）
双螺旋方向和盘绕方向( positive/negative )
3. 拓扑异构体 topoisomer 4. Energy of supercoiling
超螺旋和扭转应力 torsional stress
核 酸
Nucleic acids
核酸的结构
核酸的物理和化学性质 核酸的变性、复性和杂交
DNA 超螺旋结构
Primary structure
purines bases
nucleosides Nucleic Nucleoacids tides phosphate groups pentose sugar pyrimidine ribose deoxyribose
核酸的物理和化学性质
核酸的稳定性 (stability)
氢键 堆积作用 磷酸基的静电斥力
粘度 (viscosity)
剪切力 超声波 用途
浮力密度 (buoyant density)
密度梯度离心 8M CsCl（RNA > DNA > protein) GC含量 ρ=1.66+0.09% (G+C)
二甲基亚砜 DMSO，尿素Urea， 甲酰胺 formamide
3. 降低盐浓度
4. 热变性 （thermal denaturation）
Melting curve ：双链DNA分子热变性的动态曲线。
解链温度 melting temperature (Tm )： 有一半的双链DNA分子发生变性时的温度。
Melting curve
Tm与（G+C）含量成正相关
Renaturation
1. 温度
较 Tm 低 20-25℃ 快速降温 （阻止复性） 慢速降温 （形成 dsDNA)
2. 盐浓度
0.15 ~ 0.5M NaCl
3. DNA 初始浓度 4. 复性时间
Hybridization
１．Southern Blot（1）
（4） 探针与膜上 的DNA杂交 （5）显影
2. DNA指纹技术 （DNA fingerprinting）
数目可变的串联重复序列, VNTR* viariable number tandem repeat 核心序列core sequence 长度: 2-300bp 重复次数: 可变的
VNTR-A5 VNTR-A7 VNTR-A VNTR-B2 VNTR-B3
核酸的分离
琼脂糖凝胶电泳
甲醛变性电泳（RNA）
核酸的
变性、复性和杂交
Denaturation
酸处理 acid ( 非变性）
水解 hydrolysis（高温高酸 HClO4）
脱嘌呤 apurinic （ 无机酸） 测序 Maxam and Gilbert 1. 碱处理 alkali DNA：变性（破坏氢键结构） RNA：水解 （hydrolysis） 2. 化学试剂
A G C
T/U
DNA/RNA sequence
DNA double helix
A-form
B-form
Z-form
B-form
A-form
Z-form
helical sense right-hand
humidity bp/turn sequence 92% 10
right-hand
75% 11
1. 父母遗传性 2. 长度多态性 同一座位、不同座位
1985 Alec Jeffreys ( England)
3. Northern blot
Measuring gene activity
4. In situ hybridization
locating genes in chromosomes