1、分子生物学-DNA 复制(五)及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、简答题(总题数：20，分数：100.00)1.试列举四种大肠杆菌染色质 DNA 复制起始所必需的蛋白因子。（分数：5.00）_2.试述哺乳动物是如何解决染色体 DNA 末端稳定性问题的。（分数：5.00）_3.简述大肠杆菌中 DNA 甲基化对 DNA 复制起始的调控作用。（分数：5.00）_4.简述 DNA 复制起始时 DNA 双链的解链过程。（分数：5.00）_5.简述维持 DNA 复制忠实性的主要机制。（分数：5.00）_6.生物体内 DNA 聚合酶催化 DNA 合成的起始需要有 3-OH 端的存在，试
2、列举四种产生 3-OH 端，供 DNA 合成起始的方式。（分数：5.00）_7.PCR 和细胞内的 DNA 复制有哪些相同与不同点，各列举四点。（分数：5.00）_8.简述大肠杆菌基因组 DNA 复制过程中 DnaA、DnaB 和 DnaC 的作用。（分数：5.00）_9.简述 DNA 拓扑异构酶在 DNA 复制过程中的作用。（分数：5.00）_10.大肠杆菌 DNA 聚合酶与 DNA 聚合酶相比，在功能上主要有哪些差异?（分数：5.00）_11.大肠杆菌 DNA 聚合酶、和 Klenow 酶中哪几种能催化切口平移(nick translation)，为什么?（分数：5.00）_12.简述 D
3、NA 滚环复制的过程与特征。（分数：5.00）_13.试比较 DNA 拓扑异构酶和 DNA 拓扑异构酶的作用特点。（分数：5.00）_14.线粒体 DNA 采用何种方式复制 DNA，简述具体过程。（分数：5.00）_15.将原本在 14N 培养基中生长的大肠杆菌转移到 15N 培养基中培养一代，然后再将细菌转回 14N 培养基中培养四代，此时分离细菌 DNA，测定 DNA 的沉降系数，问这时 14N DNA 与 14N-15N 杂合 DNA 的比例为多少?（分数：5.00）_16.腺病毒的基因组为双链 DNA，其复制需要特定蛋白质作为“引物”起始 DNA 的合成以避免末端萎缩，而细小病毒(Pa
4、rvovirus)的基因组为单链 DNA，其复制起始不再需要蛋白质作为“引物”。试提出一种可能的细小病毒基因组 DNA 复制起始机制。（分数：5.00）_17.17，试比较催化真核生物和原核生物基因组 DNA 复制的 DNA 聚合酶作用机制的类似之处。（分数：5.00）_18.请简述 DNA 的半保留复制是如何被证明的?（分数：5.00）_19.Alu 序列与 SV40 的复制起点序列有同源性，进一步研究发现，如果在细胞内表达 T 抗原的话，Alu 序列的确可以发挥复制起点的作用。a依据上述结果是否可以推断 Alu 序列是染色体 DNA 的复制起点。b设计实验证实你的判断。（分数：5.00）_
5、20.已知某种植物细胞的 S 期约为 12 小时，该细胞中 DNA 复制的速度约为 100bp/s/fork(复制叉)，细胞的基因组 DNA 约为 3.51010bp，请问该植物细胞在 S 期时，细胞内至少有多少双向复制的 DNA 复制叉。（分数：5.00）_分子生物学-DNA 复制(五)答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、简答题(总题数：20，分数：100.00)1.试列举四种大肠杆菌染色质 DNA 复制起始所必需的蛋白因子。（分数：5.00）_正确答案：(DNA 聚合酶，引发酶，解链酶，单链 DNA 结合蛋白。)解析：2.试述哺乳动物是如何解决染色体 DNA 末端稳定性
6、问题的。（分数：5.00）_正确答案：(哺乳动物通过端粒解决染色体 DNA 末端稳定性问题。端粒位于染色体的两个末端，由若干较短的富含 GC 碱基的简单重复序列组成，并带有突出的单链末端。端粒结合有端粒酶，端粒酶由 RNA 和蛋白质组成。蛋白质有逆转录酶活性，能够以端粒酶中的 RNA 为模板通过逆转录作用将染色体的单链末端延伸。)解析：3.简述大肠杆菌中 DNA 甲基化对 DNA 复制起始的调控作用。（分数：5.00）_正确答案：(C 大肠杆菌的复制起点 oriC 含有 11 个 GATC 位点，Dam 甲基化酶将 DNA 两条链上的 GATC 序列中的 A 甲基化，DNA 复制完成后两条链中
7、仅有一条甲基化。半甲基化的 DNA 抑制了 dnaA 基因的启动子活性，降低 dnaA 的表达，从而降低了 DNA 复制起始的可能性。只有在 DNA 完全甲基化修饰完成以后大肠杆菌 DNA 才可能开始新一轮复制。)解析：4.简述 DNA 复制起始时 DNA 双链的解链过程。（分数：5.00）_正确答案：(DNA 复制起始过程中 DnaA、DnaB、DnaC 及单链结合蛋白(SSB)等形成起始复合物，DnaA 单体首先结合到复制起点的 4 个 9bp 的重复序列上。然后更多的 DnaA 单体结合到复制起始点形成一个核心。DnaA 水解 ATP 促使复制起始点附近富含 AT 碱基对的 13bp 重
8、复序列开始解链，形成开放起始复合体。在DnaC 的帮助下，DnaB 被招募到解链区形成预引发体，DnaB 具有解链酶(helicase)活性，催化 DNA 解链，在 DnaB 的催化下复制起点的解链区不断扩大，形成两个复制叉，SSB 蛋白与单链 DNA 结合，稳定其单链状态。此外 DnaB 还具有激活 DnaG 引发酶的作用。解链过程还需要旋转酶(gyrase)和单链结合蛋白(SSB)。旋转酶也就是拓扑异构酶，其作用是解旋，即让一条链绕着另一条链旋转，以免 DNA 扭曲。)解析：5.简述维持 DNA 复制忠实性的主要机制。（分数：5.00）_正确答案：(四种 dNTP 浓度的平衡；DNA 聚合
9、酶对底物的选择性，选择掺入合适的 dNTP 进入生长点；DNA 聚合酶的校对功能，DNA 聚合酶的 35外切酶活性可以切除 3端错误掺入的 dNTP；错配修复机制，对于 DNA 合成结束后存在于 DNA 中的错误，细胞内的 DNA 修复系统可以有效地修复碱基错配和其他DNA 损伤。)解析：6.生物体内 DNA 聚合酶催化 DNA 合成的起始需要有 3-OH 端的存在，试列举四种产生 3-OH 端，供 DNA 合成起始的方式。（分数：5.00）_正确答案：(引发酶(primase)合成用于 DNA 复制起始的 RNA 引物；RNA 聚合酶合成的 RNA 引物；单链内部碱基配对后出现的 3-OH；
10、双链 DNA 产生的切口；部分蛋白质提供的羟基。)解析：7.PCR 和细胞内的 DNA 复制有哪些相同与不同点，各列举四点。（分数：5.00）_正确答案：(相同处：都需要 DNA 聚合酶；都需要引物和模板；DNA 合成方向相同；都是半保留复制。不同之处：PCR 是连续合成，不存在冈崎片段，DNA 复制的后随链是不连续合成；PCR 的引物是 DNA，DNA复制的引物多是 RNA；PCR 反应的温度在循环变化，DNA 复制温度恒定；PCR 靠热变性解链，DNA 复制在常温下靠酶促解链。)解析：8.简述大肠杆菌基因组 DNA 复制过程中 DnaA、DnaB 和 DnaC 的作用。（分数：5.00）_
11、正确答案：(DnaA 在 ATP 的帮助下与 DNA 复制起点结合，形成起始复合物并促进 DNA 解链，募集 DnaB 和DnaC 进入 DNA 复制起始复合物。DnaB 有解链酶活性，催化 DNA 解链，并激活引发酶催化 RNA 引物的合成。DnaC 帮助 DnaB 结合在 DNA 复制起点的解链区。)解析：9.简述 DNA 拓扑异构酶在 DNA 复制过程中的作用。（分数：5.00）_正确答案：(解除复制叉前的 DNA 正超螺旋；解除子代 DNA 间的连环体结构，帮助子代 DNA 的分离。)解析：10.大肠杆菌 DNA 聚合酶与 DNA 聚合酶相比，在功能上主要有哪些差异?（分数：5.00）
12、_正确答案：(DNA 聚合酶有 53外切酶活性，而 DNA 聚合酶没有；DNA 聚合酶具有修复大片段缺口的功能，而 DNA 聚合酶只能修复小片段缺口；DNA 聚合酶主要参与 DNA 修复，而 DNA 聚合酶主要负责基因组 DNA 的合成。)解析：11.大肠杆菌 DNA 聚合酶、和 Klenow 酶中哪几种能催化切口平移(nick translation)，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(催化切口平移需要 53外切酶活性，上述 DNA 聚合酶中，仅大肠杆菌 DNA 聚合酶有此活性。因此只有大肠杆菌 DNA 聚合酶能催化切口平移。)解析：12.简述 DNA 滚环复制的过程与特征。（分数：5
13、.00）_正确答案：(环状 DNA 的一条链被内切酶切开后，酶切产生的 3-OH 为 DNA 合成的起点，以另一条链(即一链)为模板合成新的 DNA 单链并不断将非模板链(即+链)从 DNA 双链结构中置换出来。引发酶以置换出来的+链为模板合成 RNA 引物，而后有 DNA 聚合酶开始合成其互补的 DNA 链，产生 DNA 分子的线性多聚物，经切割、连接产生新的环状 DNA 分子。特征：DNA 复制是单向的，不对称，先合成一条链，再合成其互补链，并且产生的是单体 DNA 分子的多聚物。)解析：13.试比较 DNA 拓扑异构酶和 DNA 拓扑异构酶的作用特点。（分数：5.00）_正确答案：(拓扑
14、异构酶作用于 DNA 时，将双链 DNA 中的一条链切开，切口处的单链末端绕螺旋轴按照松弛超螺旋的方向转动，然后再将切口连接。拓扑异构酶松弛超螺旋 DNA 的过程不需要 ATP 参与。拓扑异构酶作用于 DNA 时，其特点是同时将双链 DNA 的两条链切开，引入负超螺旋后连接切口。拓扑异构酶在 ATP 参与下发挥作用，将 DNA 分子从松弛状态转变为负超螺旋。)解析：14.线粒体 DNA 采用何种方式复制 DNA，简述具体过程。（分数：5.00）_正确答案：(线粒体 DNA 是双链环状 DNA，其 DNA 复制为 D 环置换复制方式。H 链和 L 链的复制起点不在同一处，H 链的复制起点先解开为
15、单链 DNA，以 H 链为模板复制其互补链，L 链此时并不复制，而是被新合成的 L 链置换出来。直到 H 链的复制完成约 2/3 时，L 链的复制起点才暴露出来，开始其互补链的合成，最后分离成为两个子代 DNA 分子。)解析：15.将原本在 14N 培养基中生长的大肠杆菌转移到 15N 培养基中培养一代，然后再将细菌转回 14N 培养基中培养四代，此时分离细菌 DNA，测定 DNA 的沉降系数，问这时 14N DNA 与 14N-15N 杂合 DNA 的比例为多少?（分数：5.00）_正确答案：(DNA 是半保留复制，因此，在转回 14N 培养基前的 DNA 均为 14N-15N 杂合 DNA
16、，而后在 14N 培养基培养四轮 DNA 复制周期，DNA 总量扩增殖为 16 倍，但杂合 DNA 的量不会增加，即只占 1/16，因此 14N DNA 与 14N-15N 杂合 DNA 的比例是 15:1。)解析：16.腺病毒的基因组为双链 DNA，其复制需要特定蛋白质作为“引物”起始 DNA 的合成以避免末端萎缩，而细小病毒(Parvovirus)的基因组为单链 DNA，其复制起始不再需要蛋白质作为“引物”。试提出一种可能的细小病毒基因组 DNA 复制起始机制。（分数：5.00）_正确答案：(细小病毒的单链基因组 DNA 的 3和 5端均有倒转重复序列，可形成发夹状结构，因此 3端的双链结
17、构使其 3-OH 直接用于起始合成基因组 DNA 的互补链，即负链，形成正链和负链杂合的单链DNA，其 3端依旧有倒转重复序列，可形成发夹状结构，再次起始合成正链 DNA。)解析：17.17，试比较催化真核生物和原核生物基因组 DNA 复制的 DNA 聚合酶作用机制的类似之处。（分数：5.00）_正确答案：(催化原核生物基因组 DNA 复制的 DNA 聚合酶和催化真核生物基因组 DNA 复制的 DNA 聚合酶 和 都是以二聚体的形式发挥作用。原核生物中 DNA 聚合酶与引发体一起同时催化了先导链和后随链的合成。真核生物中 DNA 聚合酶 和引发酶一起负责后随链的合成，而 DNA 聚合酶 和 P
18、CNA 一起负责先导链的合成。)解析：18.请简述 DNA 的半保留复制是如何被证明的?（分数：5.00）_正确答案：(先将大肠杆菌放在 15N 培养基中生长多代，使 DNA 都被 15N 标记后，再将细菌移到只含有 14N的培养基中培养。在不同的时间取出样品，裂解细胞后，将裂解液进行 CsCl 密度梯度离心。离心结束后，从管底到管口，溶液密度分布从高到低形成密度梯度。DNA 分子就停留在与其相当的 CsCl 密度处。 14N DNA 密度较轻，停留在离管口较近的位置； 15N DNA 密度较大，停留在较低的位置上。当含有 15N DNA 的细胞在 14N 培养液中培养一代后，只有一条区带介于
19、 14N DNA 区与 15N DNA 区之间，这时在 15N DNA 区已没有条带，说明这时的 DNA 一条链来自 15N DNA，另一条链为新合成的含有 14N 的新链。培养两代后则在 14N DNA 区又出现一条带。在 14N 培养的时间愈久， 14N DNA 区带愈强，而 14N-15N DNA 区带逐渐减弱，但始终未出现其他新的区带。)解析：19.Alu 序列与 SV40 的复制起点序列有同源性，进一步研究发现，如果在细胞内表达 T 抗原的话，Alu 序列的确可以发挥复制起点的作用。a依据上述结果是否可以推断 Alu 序列是染色体 DNA 的复制起点。b设计实验证实你的判断。（分数：
20、5.00）_正确答案：(a不能，T 抗原是病毒编码的蛋白质不是细胞自身所有，因此在正常细胞内没有 T 抗原，Alu 序列也不会发挥复制起点的作用。b可以将 Alu 序列标上同位素，与 DNA 聚合酶及复制起始所必需的蛋白质温育，检测是否有结合。或者将复制起点范围内的 Alu 序列敲除，检测是否对 DNA 复制起始有影响。)解析：20.已知某种植物细胞的 S 期约为 12 小时，该细胞中 DNA 复制的速度约为 100bp/s/fork(复制叉)，细胞的基因组 DNA 约为 3.51010bp，请问该植物细胞在 S 期时，细胞内至少有多少双向复制的 DNA 复制叉。（分数：5.00）_正确答案：(100bp/s12h=4.3210 6bp3.51010/4.32106=8102)解析：
