王镜岩-生物化学(第三版)配套练习及详解第九章 核酸的生物合成

第九章 核酸的生物合成

I  主要内容

一、DNA的半保留复制

复制时DNA的两条链分开，分别作模板合成新链形成两个DNA 新链。

1．复制子和复制方式

基因组中能够独立进行复制的单位称为复制子，每个复制子都含有复制起点和终点。复制方向大多数是定点双向，起点一个或多个，因此在复制的部位形成叉形，称为复制叉。滚筒式复制是单向复制的特殊方式。

2．参与复制的酶和蛋白质因子

（1）DNA聚合酶：①原核细胞：DNA聚合酶I、II和III，其中DNA聚合酶III真正具有合成新链的复制作用。②真核细胞：DNA聚合酶α、β、γ、δ，其中DNA聚合酶α真正具有合成新链的复制作用。

(2)DNA连接酶：催化双链DNA切口处5′- 磷酸基和3′-羟基生成磷酸二酯键的酶。    连接酶作用的过程中，在原核细胞中以NAD+提供能量，在真核细胞中以ATP提供能量。

（3）拓扑异构酶：拓扑异构酶I消除DNA的负超螺旋，改变DNA的超螺旋数；拓扑异构酶II引入负超螺旋，消除复制叉前进带来的扭曲张力。

（4）引物合成酶：催化RNA引物的合成，作用时该酶与另外6种蛋白结合形成引发体。

（5）DNA单链结合蛋白(SSB)：与DNA分开的单链结合防止双链重新结合。

3．复制的方向：5′- 3′

4．复制的过程：双链解开；RNA引物的合成；DNA新生链的延长；切除RNA引物，填补缺口连接相邻的DNA片段；切除与修复错配碱基。

二、DNA的损伤与修复

紫外线、电离辐射和化学诱变剂等理化因素可以导致DNA产生损伤，严重者可以导致生物死亡。DNA损伤的修复方式主要有光复活、切除修复和重组修复和应急反应(SOS)。

三、逆转录酶

逆转录酶是依赖RNA的DNA聚合酶，催化以RNA为模板的DNA合成，是多功酶。

四、RNA的生物合成——转录

1．RNA聚合酶

原核细胞的RNA聚合酶的全酶由五个亚基(α2β2σ)组成，没有σ亚基的酶为核心酶。σ因子的功能是使RNA聚合酶与DNA结合，核心酶可以使已经开始的转录过程完成。真核细胞的RNA聚合酶，根据对α-鹅膏蕈碱的敏感性分为三类：RNA聚合酶A、B和C。A对α-鹅膏蕈碱不敏感，B对低浓度的敏感，C对高浓度的敏感。

2．录启动和终止的调节

启动子和启动因子：从转录起点向上的第十个核苷酸(-10)处有TATAAT保守序列，是RNA聚合酶识别和结合的部位；另一个保守序列TTGACA中心位于-35处，是RNA聚合酶的识别信号。

终止子和终止因子：终止子位于已转录的RNA序列中，它使RNA聚合酶在模板上的移动减慢RNA的合成停止，终止因子有依赖和不依赖ρ因子两种。

3．录的过程和调节。

4．转录后加工：tRNA、mRNA和rRNA的前体通过剪接、拼接和甲基化等方式进行加工。

II  习  题

一、解释名词

1．密码子：

2．逆转录：

3．中心法则：

4．基因重组：

5．不对称转录：

6．冈崎片段：

二、是非题: 判断下列每句话的意见正确与否，对的画“√”，错的画“×”，并说明理由。

1．所有核酸的复制过程中，新链的形成都必须遵循碱基配对的原则。

2．原核细胞的每一个染色体只有一个复制起点，而真核细胞的每一个染色体就有许多个复制起点。

3．细胞中，DNA链延长的速度随细胞的培养条件而改变。

4．所有核酸合成时，新链的延长方向都是从5′- 3′。

5．抑制RNA合成酶的抑制剂不影响DNA的合成。

6．在E.coli细胞和真核细胞中都是由DNA聚合酶I切除RNA引物。

7．缺失DNA聚合酶II的E.coli突变株，可以正常地进行染色体复制和DNA修复合成。

8．在真核细胞中，三种主要RNA的合成都是由一种RNA聚合酶催化。

9．大多数mRNA 5′-端都是由嘧啶核苷酸起始的。

10．真核细胞的mRNA两个末端都有3- OH基团。

11．无论是在原核或真核细胞中，大多数mRNA都是多顺反子的转录产物。

12．一段人工合成的多聚尿苷酸可自发形成双螺旋。

三、填空题

1. mRNA前体的加工一般要经过              、在5′-端            和在3′-端

               三个步骤。

2．逆转录酶是催化以          为模板，合成         的一类酶，产物是         。

3．核糖体的             亚基上含有与mRNA结合的位点。

4．RNA聚合酶复合物中的因子具有                   作用。

5．DNA双链中编码链的一段核苷酸顺序是pCpTpGpGpApC，转录的mRNA顺序应该是                    。

6．每个冈崎片段是借助连在它             端的一小段              引物，每个冈崎片段的增长都是由                 端向                    端延伸。

7．DNA复制时，前导链的合成是          的，复制方向与复制叉移动方向        ，后随链的合成是              的，复制方向与复制叉移动的方向            。

8．在真核细胞的DNA切除修复过程中，受损伤的碱基可由              切除，并由

                 和                    共同作用将缺失的碱基补上。

9．在实验室使用的大多数诱变剂都是属于                   诱变，而大多数致癌物质都是属于                  诱变。

10．在线粒体中的环状基因组是通过                 合成方式复制。

四、选择题

1．下列何者是DNA复制的底物?

A ATP  B dUTP   Ｃ dTTP   Ｄ dGDP  

2．下列何者是DNA的基本单位?

Ａ dAMP   Ｂ dUTP Ｃ dTTP   Ｄ dGDP 

3．下列有关DNA聚合酶III的论述，哪一项是错误的?

Ａ 是复制酶 Ｂ 有5′-3′聚合活性

Ｃ 有3′-5′外切酶活性 Ｄ 有5′-3′，外切酶活性

4．下列有关DNA聚合酶I的论述，哪一项是错误的?

Ａ 是复制酶，又是修复酶 Ｂ 有3′-5′外切酶活性

Ｃ 有5′一3′聚合活性 Ｄ 没有5′-3′，外切酶活性

5．下列有关DNA复制的论述，哪一项是正确的?

Ａ 领头链是不连续合成的 Ｂ 随从链是连续合成的

Ｃ 新链合成的方向与复制叉前进方向相同者，称领头链

Ｄ 新链合成的方向与复制叉前进方向相反者，称领头链

6．下列与DNA解链无关的是：

Ａ 单链DNA结合蛋白 Ｂ DNA Helicase

Ｃ DNA旋转酶 Ｄ DNA酶 

7．下列哪一项属于DNA自发损伤?

Ａ DNA复制时碱基错配 Ｂ 紫外线照射DNA生成嘧啶二聚体

Ｃ x－射线间接引起DNA断裂 Ｄ.亚硝酸盐使胞嘧啶脱氨

8．下列哪一项引起DNA移码突变?

Ａ DNA中的腺嘌呤转换为鸟嘌呤 Ｂ DNA中的胞嘧啶转换为尿嘧啶

Ｃ DNA中的鸟嘌呤颠换为胸腺嘧啶 Ｄ DNA链缺失一个核苷酸

９．下列有关反向转录的论述，哪一项是错误的?

Ａ 以DNA为模板合成cDNA Ｂ 合成的双链DNA称为前病毒

Ｃ 逆转录酶既催化cDNA的合成又催化模板RNA水解

Ｄ 引物不是以病毒DNA为模板合成的

10．下列有关真核生物转录的论述，哪一项是正确的?

Ａ 利福霉素及利福平可抑制其RNA聚合酶

Ｂ 利福平与σ亚基结合

Ｃ 不作为转录模板的DNA链称为编码链

Ｄ 启动子通常位于结构基因的下游

11．在E.co1i细胞中DNA聚合酶I的作用主要是：

A DNA复制     B DNA合成的起始

C 切除RNA引物     D 冈崎片段的连接

12．5—氟尿嘧啶是经常使用的诱变剂，它的作用是：

A 在DNA复制时，可引入额外的碱基。

B 取代胸腺嘧啶核苷酸到新合成的DNA分子中，在新链DNA复制时产生错配碱基

C 使腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶脱氨。

D 参入RNA导致密码子错位。

13．小白鼠的基因组比E.co1i的基因组长600多倍，但是复制所需要的时间仅长10倍因为：

A 染色质蛋白加速小白鼠DNA的复制。

B 在细胞中小白鼠基因组不全部复制。

C 小白鼠DNA聚合酶合成新链的速度比E.co1i DNA聚合酶快60倍。

D 小白鼠基因组含有多个复制起点，E.co1i的基因组只含有一个复制起点。

14．细菌DNA复制过程中不需要：

A 一小段RNA作引物    B DNA片段作模板

C  脱氧三磷酸核苷酸    D 限制性内切酶的活性

15．利用逆转录酶进行复制的动物病毒带有：

A  单链线形RNA    B 单链线形DNA

C  双链线形DNA    D 双链共价封闭环形DNA  ·

16．下列物质可以作为逆转录病毒进行逆转录引物的是：

A 特异性的寄主tRNA    B 特异性的寄生蛋白

C U6snRNA    D U2snRNA

17．参与DAN复制的酶和蛋白质因子包括：⑴DNA聚合酶III；⑵解链蛋白和解旋蛋白；⑶DNA聚合酶I；⑷RNA聚合酶；⑸DNA连接酶。它按如下顺序工作。

A ⑷、⑶、⑴、⑵、⑸；     B ⑵、⑶、⑷、⑴、⑸；

C ⑷、⑵、⑴、⑸、⑶；      D ⑷、⑵、⑴、⑶、⑸；

E ⑵、⑷、⑴、⑶、⑸。

18．DNA半保留复制时，如果一个完全放射标记的双链DNA分子在不含放射物的溶液中复制两轮，共产生四个DNA分子，其放射性为：

A 半数分子无放射性；      B 所有分子都有放射性；

C 半数分子的两条链有放射性;      D 一个分子的两条链都有放射性；

E 都无放射性。

19．大肠杆菌DNA连接酶的催化活性是：

A.在双螺旋DNA一条链断开处形成磷酸二酯键；

B.催化两条游离的单链DNA分子形成磷酸二酯链；

C.以DNA作能源； D  以ATP作能源。

20．配伍酶促反应：

A DNA聚合酶Ⅲ；  B DNA聚合酶I； C 引发酶；

⑴引物RNA合成；    ⑵DNA复制；      

⑶切除引物RNA； ⑷损伤DNA的暗修复。

五、问答与计算

1．简述原核细胞内DNA聚合酶的种类和主要功能。

2．如何用实验证实在复制叉区域存在许多小片段(Okazaki片段)?

3．每次DNA合成的起始需要一小段RNA作引物，E.co1i RNA聚合酶受利福平的抑制。 (1)把利福平加到正在进行对数生长的E.co1i群体中，对DNA复制会产生什么影响? (2)如果将E.co1i在缺乏某种生长必需因子的培养基中饥饿两小时，然后再加入这种生长必需因子和利福平，对DNA复制会产生什么影响?

5．组织培养产生的哺乳动物细胞系的细胞中，每个DNA长1.2m，这些细胞生长周期中的S期长达5小时，如果这种细胞DNA延长的速度与E.co1i相同，即16μm／min，那么染色体复制时需要有多少复制叉同时运转?

6．如果E.co1i的DNA长度为1100μm，复制一代大约需要40分钟通过一个复制叉完成，求复制体的链增长速度和DNA螺旋的旋转速度是多少(以每分钟的转数表示)