发布时间 : 星期一 文章生化习题及大纲更新完毕开始阅读
③如果只有dTTP被标记，仍然有32P参入到DNA中。因为DNA合成需要的其他三种前体仍然存在，只是α-磷原子没有32P标记而已。
④如果32P不是在α-磷原子位置，是不会有放射性32P参入的。因为DNA聚合酶催化磷酸二酯键形成时，β-和γ-位的磷原子以焦磷酸的形式除去，不出现在DNA分子的磷酸二酯键中。
6．解答：PolⅠ5'→3'外切酶活性是DNA复制所必需的，该活性用于RNA引物的切除，所留下的缺口被DNA填补。该活性的缺乏是致死的。
7．解答：Klenow 片段不具有5'→3'外切酶活性，它可以保证所有被复制的DNA链有相同的5'端，这是根据片段的长度设计测序的需要。
8．解答：SSB蛋白即单股DNA结合蛋白，也叫做螺旋去稳定蛋白，它能同单股DNA紧密结合，而且这种结合还具有协同作用。DNA不是一种静态结构，暂时的、局部的股的分开不断发生，并且可以发生在复制叉的头部。因此，SSB蛋白协同结合到暂时的单股区，实际上是阻止了链的重新结合，降低了DNA的解链温度。换句话说，它帮助了DNA分开成组成股。
9．解答：RNA从DNA模板转录合成可以从称作启动子的DNA部位上开始。但是，在移动着的复制叉，细胞提供了一种可移动启动子或引物体(primosome) 引发RNA引物的合成。引物体能沿5'→3'方向的模板移动，并能在有规则的间隔处起动RNA引物合成的起始。引物体是由多种蛋白质构成的复合物，包括PriA、PriB、PriC、dnaB、dnaC、DnaT蛋白以及引物酶等。在消耗ATP的情况下，它能沿DNA链移动，识别适当的、有规则的间隔顺序，并引导引物酶的结合，允许RNA引物合成的起始。
10．解答：①dnaB编码解螺旋酶DnaB，该蛋白起着DNA链解链的作用。它的缺失是致死的。②polA编码PolⅠ，该酶的缺失导致RNA引物不能切除。因此，该酶的缺失是致死的。③ssb编码单股DNA结合蛋白（SSB），该蛋白可以阻止分开的单股重新结合（退火），SSB的缺失也是致死的。④recA编码RecA蛋白，该蛋白在一般性重组和SOS反应中发挥作用，它的缺失是有害的但不是致死的。
11．解答：紫外光能使DNA损伤，引起胸嘧啶残基二聚化。修复胸嘧啶二聚体的机制之一是由DNA光解酶(photolyase)催化的酶促光激活。这种酶能利用可见光的能量裂解二聚体和修复DNA。因此，当细胞被紫外光照射后转移到可见光下比在暗处能更好的修复DNA。
12．解答：当大肠杆菌染色体复制时，DNA聚合酶Ⅲ是催化前导股和后随股合成的复制体的组分，DNA的复制需要复制体继续沿复制叉移动，这样将会离RNA引物更远。因此，后随股短的RNA引物的切除需要DNA聚合酶Ⅰ。 习题：
1．DNA能与它转录的RNA杂交。但是，为什么E.coli DNA能与所有已知的E.coli RNA 杂交的部分不超过整个DNA的50％?
1．解答：因为E.coli双股DNA中只有一条链上的信息被转抄到RNA上。换句话说，E.coli DNA只有一条链作为转录的模板。可被转录的链称为模板链（有时也称为反义链，antisense strand，因为它与编码链的序列相反），不被转录的链称为编码链（又称为有义链，sense strand）。
2．比较E.coli RNA聚合酶和DNA聚合酶Ⅲ。
2．解答：①结构与功能比较：RNA聚合酶由α、β、β'和ζ亚基组成，有全酶(α2ββ'ζ)和核心酶(α2ββ')之分；全酶催化转录的起始，并发动RNA链的合成，核心酶催化RNA链的延长。DNA聚合酶Ⅲ由α、ε、θ、η、γ、δ和β亚基组成，也有全酶和核心酶之分；DNA新链的合成由DNA聚合酶Ⅲ全酶催化，但不能发动DNA新链的合成，核心酶活性很低，只是一种分离形式。
②对底物、模板和引物的要求：RNA聚合酶的底物是4种rNTP，需要DNA模板，但不需要引物，DNA聚合酶Ⅲ的底物是4种dNTP，同样需要DNA模板，需要RNA作引物，引发DNA新链的合成。
③合成方向及方式比较：RNA聚合酶催化新链合成的方向是5'→3'，是按不对称方式进 行合成的，DNA聚合酶Ⅲ催化新链合成的方向也是5'→3'，但是按反向对称方式进行合成的。
2+2+
④对金属离子的需要：两者对Zn和Mg都需要。
3．RNA合成的起始不是随机地发生在DNA模板的任一部位，而是发生在DNA的叫做启动子(promoter)的位置。启动子什么样的结构特征有利于RNA聚合酶对结构基因的转录起始?
3．解答：通过对各种原核生物启动子顺序的研究，发现在启动子区存在两个相当守恒的顺序。即在转录起始密码子前(上游)–10和–35区分别有TATAAT和TTGACA的恒定顺序，前者叫做Pribnow box。这就是说启动子富含特征性的A-T碱基对，为RNA聚合酶全酶的识别与结合并起动转录创造了有利条件。
在真核生物中，某些启动子的顺序也已经测定。如同与原核生物启动子一样，于起始点前–25和–75区也存在相应恒定的核苷酸顺序。前者一致的顺序为TATA，叫做Hogness box。在真核生物中，还存在另外一种长度可变的顺序。该顺序强烈影响启动子的活性，促进转录的起始。这种顺序叫做促进子(enhancer)，一般位于相应启动子的上游。
4．请解释为什么在一个真核生物基因的–50区插入5 bp DNA片段会减小RNA聚合酶Ⅱ转录起始的速度，而且比在同一部位插入10 bp所造成的影响更大。
4．解答：RNA聚合酶Ⅱ的启动子要素包括–27序列（TATA盒）以及–50区和–100区之间的顺序。插入10 bp将把启动子这些要素分开一轮DNA螺旋的距离，从而减少转录起始所需蛋白质的结合。虽然对转录会造成影响，但是蛋白质结合部位仍然处在螺旋的同一侧，不会造成很显著的影响。插入5 bp（半轮螺旋）则把蛋白质结合部位移到螺旋相反的位置，严重影响蛋白质的结合，使其更难以起动转录。
5．在转录单位的末端存在着依赖ρ因子或不依赖于ρ因子的终止信号，转录进行到此便终止。①ρ因子是一种什么样的物质？它起什么作用？②终止信号特殊的结构与终止有什么关系？5．解答：①ρ因子是一种参与转录终止的蛋白质因子，是一种分子量为200 000的四聚体蛋白。ρ因子存在与否对合成RNA链的长短影响很大，它能辨别DNA上特殊的终止信号，促进RNA产物和RNA聚合酶从模板上释放出来，从而使RNA合成准确的终止。 ②不依赖于ρ因子的信号位于基因的末端，在模板链3'-端的一段胸嘧啶残基之前，以富含G-C的茎-环（stem-and-loop）结构为特征，使转录生成的RNA终端形成发夹结构，从而使RNA聚合酶核心酶和合成的RNA与模板的结合力减弱而释放出来。因此，该终止信号是一种强终止子，不需要ρ因子的参与。依赖ρ的终止信号以双重对称区富含G-C为特征，但其后没有一段胸嘧啶残基。该终止信号只有在ρ因子存在下才被RNA聚合酶识别。因此，它是一个弱终止子。
6．细菌RNA聚合酶以每秒钟70nt的速度使RNA延长，每个转录复合物覆盖70bp的DNA。①一个6000bp的基因每分钟能产生的RNA分子数最多是多少？②在同样时间能同该基因结合的转录复合物数最多是多少？假定转录复合物密集装配在该基因上。
6．解答：①由于转录的速度是每秒钟70nt，每个转录复合物（即RNA聚合酶）覆盖70bp的DNA，因此，当转录复合物同该基因结合并进行转录时，第一分子RNA的合成需要6000nt/70nt＝86秒钟。由于转录复合物密集结合在该基因上，在该时间范围内，其后每分子的RNA聚合酶每秒钟完成一次转录并离开DNA模板。每分钟可产生超过60个 RNA分子。②由于每个转录复合物覆盖70bp，在同一时间能同该基因结合的转录复合物数最多是：6000bp/(70bp/转录复合物)＝86转录复合物。 7．放线菌素D对原核生物和真核生物转录都有抑制作用吗？能区分这两种类型生物转录的抑制剂有哪些?
7．解答：由于放线菌素D是一种模板抑制剂，能嵌入DNA双螺旋的G-C碱基对之间，将DNA的两条链紧紧的“固定”，不能使其分开而作为模板。因而对两种类型生物的转录均有抑制作用。
利福平和利链菌素（Streptolydigin）只能同细菌RNA聚合酶结合，抑制该酶的活性（两者均能同β-亚基结合，但前者只能抑制RNA合成的起始，后者虽然能抑制起始，但主要是抑制延长）。α-鹅膏草碱只能与真核生物RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ结合，抑制其活性，前者只需低浓度，而后者则需较高的浓度。利用这样的抑制剂能区分这两种类型生物的RNA聚合酶。 8．与DNA聚合酶不一样，RNA聚合酶没有校对活性。请解释为什么缺乏校对活性对细胞是无害的。
8．解答：RNA聚合酶缺乏校对活性使得转录的错误率比DNA复制的错误率高。但是所合成的有缺陷的RNA分子不可能影响细胞的生存力，因为从一个给定基因所合成的RNA
大多数拷贝是正常的，有缺陷的蛋白质只占所合成蛋白质总数很小的百分比，而且转录时产生的错误很快被消除，因为大多数RNA分子的半寿期很短。 9．DNA的大部分顺序被转录成mRNA，然而细胞内的mRNA量却比rRNA和tRNA量少，为什么?
9．解答：因为编码rRNA和tRNA的基因高水平转录，而且这些基因的拷贝数较多，以及生成的rRNA和tRNA相对比较稳定。但编码mRNA的基因一般都是单拷贝的，生成的mRNA的半衰期短。所以，细胞内的mRNA的含量在这三种RNA中最少。
10．当把β-[32P]-ATP与真核生物细胞抽提液（该抽提液能进行RNA的转录和加工）一起温育时，该标记将出现在mRNA分子上吗？
10．解答：32P只出现在mRNA分子的5'-端。mRNA分子5'-端的第一个残基通常是ATP，由于RNA合成的方向是5'→3'，当核苷三磷酸加入到正在合成的RNA的3'端时，这个新加入核苷酸的β-位和γ-位的磷酸基以焦磷酸的形式释放出去。当mRNA分子的5'-端形成甲基化的“帽”结构时，只有起始残基γ-位的磷酸基被除去。β-位含放射性标记的磷酸基被保留，并接受来自GTP的GMP基。 11．磷酸丙糖异构酶基因一处内含子的缺失把分支部位移向离3'-剪接受体序列7核苷酸处的新位置。这一缺失对该基因的剪接有影响吗？
11．解答：有影响。一旦U2 snRNP结合到分支部位，它将堵塞U5 snRNP同3'-剪接受体的结合，干扰剪接；而且这种缺失除去了同3'-剪接部位结合所需的大部分连续的嘧啶。这两种因素将阻止mRNA的正确加工，所得到的异常的RNA不能正确的翻译。
12．由于某病毒的感染，抑制了真核生物细胞snRNA的加工。请解释为什么这有利于病毒基因在宿主细胞中的表达。
12．解答：snRNA的加工被抑制干扰了mRNA的剪接，从而使得宿主mRNA不能被翻译，宿主核糖体只用于病毒蛋白质的合成。 13．大肠杆菌基因组大约是4600kb，含有大约4000个基因。哺乳动物基因组大约是3×106kb，至少含有约50 000个基因。大肠杆菌平均基因长度是1000bp。①计算大肠杆菌DNA不被转录的所占的分数。②虽然许多哺乳动物的基因比细菌的基因长，但大多数哺乳动物的基因产物与细菌基因产物的大小相同。计算哺乳动物基因组外显子DNA所占的百分数。
13．解答：①由于大肠杆菌平均基因长度是1000bp，4000个基因所占的DNA长度是4000 kb。因此不被转录的DNA长度所占的所占的分数是：(4600 kb－4000 kb )/4000 kb＝0.15＝15%.。②由于大多数哺乳动物的基因产物与细菌基因产物的大小相同，一个典型的哺乳动物基因外显子DNA的长度也是1000bp。哺乳动物基因组外显子DNA的总长度是：50 000×1000 bp＝50 000 kb。因此哺乳动物基因组外显子DNA所占的百分数是：5×104/3×106＝0.017＝1.7%.，余下98%是由内含子和其他序列构成。
14．有许多方法允许你把一个完整的真核生物基因导入原核生物细胞。你预期这个基因（例如磷酸丙糖异构酶基因）能被原核生物RNA聚合酶适度转录吗？反过来，如果把一个完整的原核生物基因导入到真核生物细胞，其情形又是怎样的？
14．解答：不能被转录。真核生物基因的启动子不可能含有允许原核生物RNA聚合酶在正确位置准确起始转录的顺序。反过来也是一样，原核生物基因的启动子不可能含有允许RNA聚合酶Ⅱ在正确位置准确起始转录的顺序。当然，如果经过适当改造，前者使其只含有原核生物的启动子或者后者只含有真核生物的启动子启动相应的RNA聚合酶进行转录，可能会得到相应的转录产物。
15．请解释为什么核糖残基O2'-甲基化保护rRNA免遭RNases降解？
15．解答：RNase水解涉及2',3'-环磷酸中间物的形成。核糖O2'-甲基化使核糖2'-OH的缺失，不能形成这样的环状中间物。于是，有这种修饰的rRNA具有抗RNase的能力。
1．单一核苷酸的缺失能因插入4 nt序列而恢复所中断的编码蛋白质基因的功能吗？ 2．E.coli无细胞系统能够利用外源的mRNA合成蛋白质。现将三种不同的多聚核苷酸（poly-A、poly-U、poly-C）作为蛋白质合成的模板分别加入到无细胞系统中，并加入ATP、GTP和氨基酸，其中的赖氨酸用14C标记。然后测定14C参入到多肽链中的量，获得如表19－1的结果。为什么poly-A的加入会导致高14C参入到肽链中？若用14C标记的脯氨酸加入到同样的系统中，哪种多核苷酸会产生广泛的参入？
表19－1
加入的多聚核苷酸 14C的参入量（cpm/min） 无 60
poly-A 880 poly-U 58
poly-C 65
3．尽管不同生物的DNA的（A+T）/（G+C）比例变化很大，但是各种生物的氨基酸比例却没有相应大的变化。通过摆动假说如何解释这种观察?
4．一给定的mRNA顺序，如果阅读框已被确定，它将只编码一种多肽的氨基酸顺序。从一蛋白质例如细胞色素c的已知氨基酸顺序，你是否认为编码该蛋白质的氨基酸顺序的信使RNA只有唯一一种吗？为什么？
5．在某一基因的DNA编码链内，密码子ATA突变成ATG。继DNA复制之后，多肽链产物将会出现什么变化？ 6．．哪些氨基酸可被这样一些密码子编码，即这些密码子可通过单一点突变就可以转变成琥珀（amber）密码子(即终止密码子)？
7．在某些种类的细菌中，密码子GUG起始蛋白质合成，因为完整的蛋白质在它的N-末端总含有甲硫氨酸。起始tRNA是怎样与密码子GUG进行碱基配对？这种配对现象与摆动性有关吗？
8．当异亮氨酰-tRNAIle合成酶与异亮氨酸（Ile）和缬氨酸（Val）等摩尔混合物一起保温时，大约每100个活化的E﹣（Ile-AMP）就会有一个活化的E﹣（Val-AMP）出现。根据这一点，人们预期，在异亮氨酸参入到蛋白质的过程中，大约每参入100个异亮氨酸，其错误参入（缬氨酸）的频率是1。但是，事实上，实验观察到的错误频率大约比这一频率低35倍。即大约每3500个异亮氨酸残基中出现1个缬氨酸的参入。请对此提出解释。
9．蛋白质合成的起始需要IF-1、IF-2和IF-3等三种起始因子。这三种起始因子是什么类型的生物分子？它们在蛋白质合成起始过程中起什么作用?
10．梭链孢酸（fusidic acid）能阻止EF-G·GDP从核糖体上解离下来，但它不阻止GTP进到EF-G中，也不阻止GTP水解成GDP。假设Leu-Gly-tRNA占据P部位，把梭链孢酸和与下一个密码子相应的aa-tRNA加进去。蛋白质的合成哪一步被阻止？产物是什么以及位于核糖体的什么部位?
11．tRNA对于多肽的合成是绝对需要的。请列举5种不同的、能与tRNA结合或相互作用的细胞组分。
12．列出由U和G随机构成的核苷酸聚合体中所有可能的密码子。哪些氨基酸可以被这种RNA编码？
1．解答：4 nt序列的插入增加了一个密码子并使其后的密码子顺序因增多一个碱基而使其阅读框发生改变。缺失一个核苷酸的阅读框也能会得到适度恢复，但是，基因的功能是不能恢复的。这是因为4 nt的插入使功能上关键氨基酸的密码子中断；或者4 nt的插入产生一个能破坏蛋白质结构的氨基酸的密码子；或者4 nt的插入可能使该基因过早产生一个终止密码子；或者一个核苷酸的缺失发生在远离插入的4 nt，即使阅读框能恢复，但由于插入点和缺失点间分开太远，被改变的密码子太多。
2．解答：外源多聚核苷酸可作为指导蛋白质合成的模板。当14C标记的赖氨酸高脉冲地参入到poly-A指导合成的肽链中时，表明AAA是赖氨酸的三联体密码，而 UUU或CCC都不是赖氨酸的三联体密码，因为它们不能指导合成由赖氨酸构成的肽链。由于CCC是脯氨酸的密码子，因此，可以预期，poly-C的加入会导致14C标记的脯氨酸大量地参入到肽链中去。
3．解答：如果一个氨基酸有多个密码子(简并)，那么可变的碱基出现在摆动位置上，即第 三个碱基。前面两个碱基（XY）是高度专一的，第三个碱基可以被取替换。事实上，几乎所有氨基酸的密码子的三联体组成能用下面的符号表示：