遗传学第三版答案 第5章 遗传的分子基础

第五章遗传的分子基础
1、解释下列名词
半保留复制：DNA复制过程中，双链DNA分子的两条链彼此分离，作为模板分别合成互补链，最终形成两条新链。

顺反子：通过互补测验（顺反实验）所确定的遗传功能单位。

突变子：一个顺反子内部改变后可以产生突变型表型的最小单位。

重组子：一个顺反子内部不能由重组分开的基本单位。

2、哪些实验证明DNA是双螺旋结构？这种结构在遗传学上有什么意义？
答：
证明DNA是双螺旋结构的实验有（1）DNA晶体X射线衍射分析（2）Chargaff 研究DNA化学组分得出的Chargaff实验法则：T+C量（嘧啶核苷酸总数）总是等于A+G（嘌呤核苷酸总数）；A量总等于T量，C量总等于G量。

DNA双螺旋结构的提出，开启了分子遗传学时代，也便开启了分子生物学时代，使生命科学研究进入一个新的阶段，遗传学研究深入到分子水平。

这个结构模型的生物学意义的在于：反向平行的DNA双链解释了遗传学的基本问题——遗传物质究竟是怎样进行精确自我复制的，即遗传复制中样板的分子基础。

3、从经典遗传学到分子遗传学，基因的概念有什么发展？
答：
经典遗传学的基因概念是：基因是一个功能单位，基因是一个重组单位，基因是一个突变单位，基因直线排列在染色体上,即“三位一体”概念。

生化和微生物学研究首先提出“一个基因一个酶”假说，后随着蛋白质多聚体的研究，发展为一个基因决定一条多肽链。

分子遗传学提出了折叠基因、断裂基因和移动基因（转座子）的概念。

特别是1955年Benzer根据T4噬菌体rⅡ突变体的互补试验和重组试验结果，提出基因是一个作用单位——顺反子，基因不再是最小的重组单位，最小的重组单位是重组子，基因不再是最小的突变单位，最小的突变单位是突变子，即顺反子内可以分成很多的突变子和重组子；分子遗传学已阐明最小的重组单位和最小的突变
单位是碱基对。

从经典遗传学到分子遗传学基因概念的一个重要发展是：在经典遗传学中，只要突变能带来表型效应的遗传功能单位就被认定为基因，不管该遗传功能单位是否编码（转录）遗传信息，而分子遗传学基因的概念是只有编码（转录）信息的遗传功能单位才称其为基因。

4、有一简单的４核苷酸链，碱基顺序是A－T－C－G
a、你能识别这条短链吗？是DNA还是RNA？
b、如以这条短链为模板，形成一条互补的DNA链，它的碱基顺序怎样？
c、如以这条短链为模板，形成一条互补的RNA炼，它的碱基顺序怎样？答：
a、这是一条DNA链，因为T是DNA中特有的碱基。

b、形成一条互补的DNA链的碱基顺序是3，－T－A－G－C－5，
c、形成一条互补的RNA链的碱基顺序是3，－U－A－G－C－5，
５、DNA双链的两条互补链带有相同的遗传信息吗？请说明。

答：DNA双链的两条互补链所携带遗传信息不同，因为DNA双链是两条反向平行互补链，遗传信息的阅读是有方向性的，如RNA转录是有方向性的（与DNA 模版链反向互补，RNA链从5，末端向3，末端延伸），以RNA为模板指导多肽（蛋白质）合成时也是有方向性的（从ORF的5，端向3，端阅读）。

传递和表达
６、在双链的DNA分子中A+T／G+C是否与A+C／G+T的比例相同？请解释答：因为在双链的DNA分子中，两条单链是反向平行互补，A量总等于T量，C量总等于G量，所以A+C／G+T的比例相同，但是A+T／G+C的比例不一定相同。

7、E.coli的染色体含有长度约为1100微米的ＤＮＡ，问这条染色体有多少核苷
酸对？
提示：DNA双链的每对碱基间的距离是0.34毫微米
答：1100×103/0.34=3.235×106个碱基对
8、链孢霉的许多不同的营养突变型能在添加精氨酸的基本培养基上生长，其中
一些也能在添加其他物质的基本培养基上生长（+），如下表表示
你认为精氨酸的代谢途径是怎样的？
答：前体物质→谷氨半醛→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸
9、如果黑尿病人的食物中含有大量的苯丙酮酸，他们尿中尿黑酸的排泄量会增
加吗？如果含有大量的对羟基苯丙酮酸，他们尿中尿黑酸的排泄量会增加吗？
答：苯丙氨酸在人体内的代谢途径有两条：一条是氧化脱氨形成形成苯丙酮酸，苯丙酮酸直接从小便排除；一条是苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶的作用下转变为酪氨酸，酪氨酸可以转变为对羟基苯丙酮酸，对羟基苯丙酮酸再转变为尿黑酸。

因此，食入的苯丙酮酸可以经小便排除，黑尿病人他们尿中尿黑酸的排泄量不会增加，但对羟基苯丙酮酸会形成尿黑酸，所以黑尿病人尿中尿黑酸的排泄量会增加。

10、有时由于基因突变，发生代谢障碍，有化学物质积累，这个事实对于我们
说明单个基因突变的多效现象有否启发呢？
答：确实有启发。

苯酮尿症患者由于苯丙氨酸羟化酶基因突变，不能把苯丙氨酸转化为酪氨酸，只能通过苯丙氨酸转氨酶的作用，转变为苯丙酮酸，由小便排除，所以称为苯酮尿症。

此外，由于血液中苯丙氨酸积累，进而引发（1）损害中枢神经系统，影响智力发育；（2）血液中苯丙氨酸积累太多，抑制酪氨酸，影响黑色素的形成，所以患者的肤色和发色很浅。

11、什么叫DNA重链（H），轻链（L）？
答：Meselson和Stahl将细菌在15N中经过多代培养后，转移到14N中培养一代，从这些细胞中抽提DNA，通过热变性使DNA双链分开，用CsCl梯度密度离心，标记有15N的DNA单链在离心场中的位置低于14N的DNA单链，前者称为重
链，后者称为轻链；人类线粒体DNA的两条链在CsCl梯度密度离心时具有不同的表现，故有重链（H）和轻链（L）之分。

12、培养链孢霉时，在培养基中添加生物素，但培养青霉菌时在培养基中不需
要添加生物素。

是不是在青霉菌细胞的生化反应中，生物素不起作用呢？
把你的解答延伸到其他生物中。

答：链孢霉不能合成生物素，需要在培养基中添加生物素，青霉菌细胞能合成生物素，不需要在培养基中添加生物素，而不是在青霉菌细胞的生化反应中生物素不起作用。

不同生物（物种）基因组之间有差别，在适应环境或对营养条件的要求也不同，动物属于异养型生物，植物属于自养型生物，细菌既有光能自养也有化能自养型等。

13、假使一个基因决定一个多肽，那么为什么一个基因不决定一个性状呢？答：即使是编码蛋白质（多肽）的结构基因，通常是通过参与某一代谢途径来控制某一性状，而一个代谢途径会受到多个基因的影响。

当然，也有极少数基因直接决定一个性状，比如人类珠蛋白基因，突变后造成贫血症，称其为分子病。

14、有一基因型+a/b+,如果发现互补作用，表示什么意思？如果没有互补作
用又是什么意思？
答：如果发现互补表明这两个基因属于不同的互补群，或者说是不同的顺反子，即不同的基因；如果没有互补作用表明这两个基因属于同一个互补群，即同一座位的基因发生突变。

15. 简述重组DNA技术的原理、操作方法及应用。

答：（略）。