生化问答题(下)

10 核苷酸代谢

1．嘧啶核苷酸分子中各原子的来源及合成特点怎样？

2．嘌呤核苷酸分子中各原子的来源及合成特点怎样？

3．嘌呤和嘧啶碱基是真核生物的主要能源吗，为什么？

4．用两组人作一个实验，一组人的饮食主要是肉食，另一组人主要是米饭。哪一组人发生痛风病的可能性大？为什么？5．为什么一种嘌呤和嘧啶生物合成的抑制剂往往可以用作抗癌药和/或抗病毒药？

6．不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，为什么？

参考答案

四、问答题

1．答：（1）各原子的来源：N1、C4、C5、C6-天冬氨酸；C2-二氧化碳；N3-氨；

核糖-磷酸戊糖途径的5′磷酸核糖。

（2）合成特点：氨甲酰磷酸 + 天冬氨酸→乳清酸

乳清酸 + PRPP →乳清酸核苷-5′-磷酸→尿苷酸

2．答：（1）各原子的来源：N1-天冬氨酸；C2和C8-甲酸盐；N7、C4和C5-甘氨酸；C6-二氧化碳；N3和N9-谷氨酰胺；核糖-磷酸戊糖途径的5′磷酸核糖

（2）合成特点：5′磷酸核糖开始→5′磷酸核糖焦磷酸（PRPP）→5′磷酸核糖胺（N9）→甘氨酰胺核苷酸（C4、C5 、N7）→甲酰甘氨酰胺核苷酸（C8）→5′氨基咪唑核苷酸（C3）→5′氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（C6）5′氨基咪唑甲酰胺核苷酸（N1）→次黄嘌呤核苷酸（C2）。

3. 答:在真核生物中，嘌呤和嘧啶不是主要的能源。脂肪酸和糖中碳原子能够被氧化产生ATP，相比较而言含氮的嘌呤和嘧啶没有合适的产能途径。通常核苷酸降解可释放出碱基，但碱基又能通过补救途径重新生成核苷酸，碱基不能完全被降解。另外无论是在嘌呤降解成尿酸或氨的过程还是嘧啶降解的过程中都没有通过底物水平的磷酸化产生ATP。碱基中的低的C:N 比使得它们是比较贫瘠的能源。然而在次黄嘌呤转变为尿酸的过程中生成的NADH也许能够通过氧化磷酸化间接产生ATP。

4. 答: 痛风是由于尿酸的非正常代谢引起的，尿酸是人体内嘌呤分解代谢的终产物，由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前体，所以食用富含蛋白质饮食有可能会导致过量尿酸的生成，引起痛风病。

5. 答：因为许多癌细胞的特点是快速生长，需要供给大量的核苷酸。一旦嘌呤和嘧啶的生物合成受到抑制，癌细胞的生长就受到限制。所以抑制嘌呤和嘧啶生物合成的抑制剂可能就是一种抗癌药。由于病毒复制速度非常快，所以也会受到同样抑制剂的影响。

答：各种生物体分解嘌呤都是从嘌呤环上氧化脱氨开始的，腺嘌呤与鸟嘌呤通过脱氨产生黄嘌呤，黄嘌呤氧化形成尿酸。黄嘌呤、尿酸是各类生物嘌呤分解的共同中间物。人类及灵长类动物、鸟类、昆虫无分解尿酸的酶，尿酸即为这些动物嘌呤代谢的终产物；除人类及灵长类动物外的其它哺乳动物体内存在尿酸氧化酶，可将尿酸氧化成尿囊素；某些硬骨鱼存在尿囊素酶，可将尿囊素进一步氧化成尿囊酸；多数鱼类、两栖类动物还存在尿囊酸酶，可将尿囊酸氧化分解成尿素与乙醛酸；甲壳类、海洋无脊椎动物体内还有尿酶，可将尿素分解成氨与二氧化碳。

11 DNA的合成与修复

四、问答题

1．简述DNA复制的过程。

2．DNA复制复合体需要一系列的蛋白分子以便使复制叉移动，如果大肠杆菌在体外进

行DNA复制至少需要哪些组分？

3．简述中心法则。

4．某细菌的染色体是环状的双链DNA分子，有5.2×106个碱基对。

(a)复制叉的移动速度是每秒1000个核苷酸，计算复制染色体所需的时间。

(b)在最适条件下，细菌繁殖一代仅需25分钟。如果DNA复制最快速度是每秒1000个核基酸，且染色体只含有一个复制起始点，解释为什么细胞能分裂得这么快。

5．一条DNA有105个核苷酸残基，它的碱基组成为：A 21％，G 29％， C 29％，及T 21％，经DNA聚合酶复制得互补链。

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生成的双螺旋DNA为RNA聚合酶的模板，转录后得到有相同数目残基的新RNA链。

（a）试确定新合成的RNA的碱基组成。

（b）若RNA聚合酶从DNA新链仅转录2000碱基便停止。那么所得到的新的RNA的碱基组成如何？

6．紫外线照射后暴露于可见光中的细胞，其复活率为什么比紫外线照射后置于黑暗中的细胞高得多？

7．与RNA分子相比，为什么DNA分子更适合用于贮存遗传信息？

简述DNA复制的基本规律。

9、何为半保留复制?有何实验依据证明？

1.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ATP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。

2．答：至少需要DNA聚合酶III、解旋酶、SSB和引发酶。在体内需要拓扑异构酶。

3．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。

4. 答：(a)在复制原点形成两个复制叉，复制叉以相反的方向移动直到它们在原点对面的某一点相遇为止，因而每个复制体复制基因组的一半(2.6×106碱基对)，在每一个复制叉上，以1000个核苷酸/秒的速率合成两条新链(前导链和滞后链)(2000个核苷酸/秒等于1000个碱基对/秒)。所以复制全部的染色体需要2.6×106/1000 =2600秒 =43分20秒。

(b)尽管仅仅只有一个原点（O），但在前一个复制叉到达终点位置之前复制可以反复起始。因而在每一个双链DNA分子上存在着2个以上的复制叉。虽然复制一个染色体仍旧需要大约43分钟，但是由于起始的速率加快，完全复制一个染色体显得间隔更短了。

5. 答：（a）A，21％；U，21％；C，29％；G，29％

（b）新链组成和原链可能一样也可能不一样

6. 答：紫外线可以通过引起T残基的二聚化而破坏DNA，修复T二聚体的一中机制是由酶催化的光反应，该反应由光复活酶催化的，该酶利用来自可见光的能量切断该二聚体并且修复该DNA，所以细胞在紫外照射后暴露于可见光下比细胞保持在黑暗状态下更容易修复DNA。

7. 答：因为DNA整个都是双链结构，但RNA或是单核苷酸链，或是具有局部双螺旋的单核苷酸链。双链结构使得生物体通过两条互补、反向平行的链精确地进行DNA复制。而RNA的结构做不到这一点。

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