第十三、十四章 核酸的生物合成 练习题参考答案

第十三、十四章 核酸的生物合成 练习题参考答案一、名词解释1．半保留复制：以亲代双链DNA 的每一条链为模板，按照碱基配对的原则，合成出两个含有相同核苷酸序列的子代DNA 分子的过程。

在新合成的DNA 分子中，一条链来自亲代DNA ，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。

2．转录：指在DNA 指导下的RNA 的合成。

转录是在DNA 模板指导下，按照碱基互补配对的原则，由RNA 聚合酶催化完成的。

3．逆转录：Temin 和Baltimore 各自发现在RNA 肿瘤病毒中含有RNA 指导的DNA 聚合酶，才证明发生逆向转录，即以RNA 为模板合成DNA 。

4．冈崎片段：1968年日本人冈崎发现以DNA5/→3/模板合成新链时，先形成一些1000核苷酸左右的DNA 短片段，然后由连接酶连接形成完整的子链。

这些在DNA 复制过程中形成的DNA 短片段称为冈崎片段。

5．前导链与后随链： DNA 复制进行时，一条链的合成方向与复制叉移动方向一致，其合成是连续的，称为前导链或领头链；另一条链的合成方向与复制叉移动方向相反，其合成是不连续的，称为后随链或后滞链。

6．半不连续复制：DNA 复制时，前导链连续合成，后随链不连续合成，这种合成方式称为半不连续复制。

7．不对称转录：转录时是以双链DNA 的一条链为模板，并可在DNA 的任一条链上进行，这称为不对称转录。

8．模板链与编码链：转录中充当模板的单链称为模板链；另一条与之互补的DNA 链称为编码链。

9．基因：是指染色体中携带有遗传信息的DNA 功能片段。

10．内含子与外显子：在真核生物中，编码大多数蛋白质的基因为不连续基因或称隔裂基因，基因中非编码序列，称为内含子；而编码序列，称为外显子。

11． cDNA ：以mRNA 为模板，经逆转录合成的DNA 链，称为cDNA 。

二、填空题答案1．前导链（领头链）；连续的；随从链；不连续的；5′；RNA ；5′ →3′2．转录；RNA 聚合；逆转录；逆转录3．σββα'2；'2ββα；σ4．模板链；此模板链的互补链。

5．hnRNA6．dNTP ；NTP7． 外显子；内含子8． 5′ →3′聚合酶；3′→5′外切；5′ →3′外切9．冈崎片段；5′→3′10．连续 相同 不连续 相反11．RNA 引物；DNA 聚合酶Ⅲ ； DNA 聚合酶Ⅰ；DNA 连接酶12．同一RNA 聚合酶；3；RNA 聚合酶Ⅰ；RNA 聚合酶Ⅱ；RNA 聚合酶Ⅲ13．隔裂基因；外显子；内含子；外显子；内含子三、单项选择题1．（A ）DNA 半保留复制需要来自亲代的每一条标记链作模板合成互补链，以保持与亲代相同的完整结构。

因此，在无标记溶液中进行第一轮复制将产生两个半标记分子。

第二轮复制将产生两个半标记分子和两个不带标记的双链DNA 分子。

2．（C）在DNA真正能够开始复制之前，必须由解链酶使DNA双链结构局部解链。

在每股单链DNA模板上，由RNA聚合酶（引物酶）催化合成一小段（大约10—50个核苷酸）互补RNA引物。

然后由DNA聚合酶Ⅲ向引物3′端加入脱氧核苷—5′—三磷酸，从5′→3′方向合成DNA片段（冈崎片段），直至另一RNA引物的5′末端。

接着在DNA聚合酶Ⅰ的作用下将RNA引物从5′端逐步降解除去与之相邻的DNA片段由3′端延长，以填补RNA除去后留下的空隙。

最后由DNA连接酶将DNA片段连接成完整连续的DNA链。

3．（D）DNA复制三代后，每八个完整DNA双链中将有两个双链分子含有一股亲代链。

4．（D）5．（A）DNA复制必需胸腺嘧啶（T）与腺嘌呤（A）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对，从而使双螺旋两链之间部分地靠氨基与酮基间形成的氢键维系起来。

链本身是反向平行方向合成的，即题中所述之磷酸二酯键的5′→3′顺序决定其沿3′→5′方向互补。

6．（B）DNA聚合酶Ⅰ在起聚合酶作用时必需要有模板和引物。

这个一条肽链的蛋白质除聚合酶活性外还具有3′和5′外切核酸酶活性。

在正常DNA复制时，它的作用是水解RNA引物链（5′→3′外切核酸酶活性）并用模板指导的脱氧核苷酸取代它们（聚合功能）。

DNA聚合酶Ⅰ也参与DNA修复。

例如在切除胸腺嘧啶二聚体中起5′→3′外切核酸酶的作用。

在正常DNA复制时，DNA聚合酶Ⅰ表现3′外切核酸酶活性，切除错误参入的脱氧核苷酸残基。

冈崎片段是由DNA聚合酶Ⅲ复合体产生的，而不是DNA聚合酶Ⅰ。

在除去RNA引物链后，DNA片段通过DNA连接酶连接。

DNA聚合酶Ⅱ，其功能目前还不清楚，一些细菌突变体，虽无DNA聚合酶Ⅱ，但却能正常生长。

DNA聚合酶Ⅰ则是正常生长所必需的。

7．（A）8．（B）DNA复制时，如果两股链按5′→3′方向先合成短的DNA片段，然后再连接成连续的链，这就能使DNA的两条反向互补链能够同时按5′→3′方向的聚合机制进行复制。

冈崎首先从大肠杆菌中分离出正在复制的新生DNA，并发现这新生DNA是由一些不连续片段（冈崎片段）所组成。

在大肠杆菌生长期间，将细胞短时间地暴露在氚标记的胸腺嘧啶中，在将细胞DNA变性处理（也就是解链）之后，冈崎分离得到了标记的DNA片段。

它们是单链的，并且由于DNA聚合酶Ⅲ复合体用RNA作引物，因此新生冈崎片段以共价键连着小段RNA链，但它们既不是碱基互补的RNA—DNA双链杂合体，也不是来自亲链的片段。

新生冈崎片段决不会被核酸酶切除。

9．（A）10．（C）11．（A）RNA聚合酶和DNA聚合酶都是以三磷酸核苷（NTP或dNTP）为其底物，这两种聚合酶都是在生长中的多核苷酸链的3′端加接核苷酸单位。

DNA聚合酶合成与DNA互补的DNA。

合成与RNA互补的DNA的酶称作逆转录酶。

12．（D）13．（B）14．（D）15．（C）16．（B）17．（C）18．（C）19．（D）20．（B）21．（A）22．（C）四、是非题1．对2．对3．对4．错5．错6．对7．对8．错9．对10．错五、问答题1．答：在细胞分裂过程中通过DNA的复制把遗传信息由亲代传递给子代，在子代的个体发育过程中遗传信息由DNA传递到RNA，最后翻译成特异的蛋白质；在RNA病毒中RNA 具有自我复制的能力，并同时作为mRNA，指导病毒蛋白质的生物合成；在致癌RNA病毒中，RNA还以逆转录的方式将遗传信息传递给DNA分子。

2.答：（1）复制过程是半保留的。

（2）细菌或病毒DNA的复制通常是由特定的复制起始位点开始，真核细胞染色体DNA复制则可以在多个不同部位起始。

（3）复制可以是单向的或是双向的，以双向复制较为常见，两个方向复制的速度不一定相同。

（4）两条DNA链合成的方向均是从5’向3’方向进行的。

（5）复制的大部分都是半不连续的，即其中一条领头链是相对连续的，其他随后链则是不连续的。

（6）各短片段在开始复制时，先形成短片段RNA作为DNA合成的引物，这一RNA 片段以后被切除，并用DNA填补余下的空隙。

3.答：DNA复制从特定位点开始，可以单向或双向进行，但是以双向复制为主。

由于DNA 双链的合成延伸均为5′→3′的方向，因此复制是以半不连续的方式进行，可以概括为：双链的解开；RNA引物的合成；DNA链的延长；切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段。

（1）双链的解开在DNA的复制原点，双股螺旋解开，成单链状态，形成复制叉，分别作为模板，各自合成其互补链。

在复制叉上结合着各种各样与复制有关的酶和辅助因子。

（2）RNA引物的合成引发体在复制叉上移动，识别合成的起始点，引发RNA引物的合成。

移动和引发均需要由A TP提供能量。

以DNA为模板按5′→3′的方向，合成一段引物RNA链。

引物长度约为几个至10个核苷酸。

在引物的5′端含3个磷酸残基，3′端为游离的羟基。

（3）DNA链的延长当RNA引物合成之后，在DNA聚合酶Ⅲ的催化下，以四种脱氧核糖核苷5′-三磷酸为底物，在RNA引物的3′端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出PPi。

DNA链的合成是以两条亲代DNA链为模板，按碱基配对原则进行复制的。

亲代DNA的双股链呈反向平行，一条链是5′→3′方向，另一条链是3′→5′方向。

在一个复制叉内两条链的复制方向不同，所以新合成的二条子链极性也正好相反。

由于迄今为止还没有发现一种DNA聚合酶能按3′→5′方向延伸，因此子链中有一条链沿着亲代DNA单链的3′→5′方向（亦即新合成的DNA沿5′→3′方向）不断延长。

（4）切除引物，填补缺口，连接修复当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其3′-OH端与前面一条老片断的5′断接近时，在DNA聚合酶Ⅰ的作用下，在引物RNA与DNA片段的连接处切去RNA引物后留下的空隙，由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA 填补上；在DNA连接酶的作用下，连接相邻的DNA链；修复掺入DNA链的错配碱基。

这样以两条亲代DNA链为模板，就形成了两个DNA双股螺旋分子。

每个分子中一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的。

4.答：（1）原核细胞大肠杆菌的RNA聚合酶研究的较深入。

这个酶的全酶由5种亚基（α2ββ′δω）组成，还含有2个Zn原子。

在RNA合成起始之后，δ因子便与全酶分离。

不含δ因子的酶仍有催化活性，称为核心酶。

δ亚基具有与启动子结合的功能，β亚基催化效率很低，而且可以利用别的DNA的任何部位作模板合成RNA。

加入δ因子后，则具有了选择起始部位的作用，δ因子可能与核心酶结合，改变其构象，从而使它能特异地识别DNA模板链上的起始信号。

（2）真核细胞的细胞核内有RNA聚合酶I、II和III，通常由4～6种亚基组成，并含有Zn2+。

RNA聚合酶I存在于核仁中，主要催化rRNA前体的转录。

RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ存在于核质中，分别催化mRNA前体和小分子量RNA的转录。

此外线粒体和叶绿体也含有RNA聚合酶，其特性类似原核细胞的RNA聚合酶。

5.答：RNA转录过程为起始位点的识别、起始、延伸、终止。

（1）起始位点的识别RNA聚合酶先与DNA模板上的特殊启动子部位结合，σ因子起着识别DNA分子上的起始信号的作用。

在σ亚基作用下帮助全酶迅速找到启动子，并与之结合生成较松弛的封闭型启动子复合物。

这时酶与DNA外部结合，识别部位大约在启动子的-35位点处。

接着是DNA构象改变活化，得到开放型的启动子复合物，此时酶与启动子紧密结合，在-10位点处解开DNA双链，识别其中的模板链。

由于该部位富含A-T 碱基对，故有利于DNA解链。

开放型复合物一旦形成，DNA就继续解链，酶移动到起始位点。

（2）起始留在起始位点的全酶结合第一个核苷三磷酸。

第一个核苷三磷酸常是GTP或A TP。

形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷酸掺入的位置称为转录起始点。