1、分子生物学-DNA 复制(六)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.大肠杆菌内的超螺旋质粒 DNA 与松散的环状质粒 DNA 相比，哪种 DNA 复制效率更高，为什么?（分数：5.00）_2.大肠杆菌的某一基因发生突变后，在 37条件下能够开始 DNA 的复制，但其中一条链的复制产物是几百到几千个核苷酸的片段，而且发现该基因所编码蛋白质的活性依赖于 NAD+。请问哪种基因最有可能发生了突变，为什么?（分数：5.00）_3.简述真核生物基因组 DNA 复制调控的作用机制。（分数：5.00）_4.真核生物染色体端粒的主要作用是什么?
2、（分数：5.00）_5.将不含任何质粒的大肠杆菌 JM109 与含有松弛型质粒 pUC18 的 JM109 按 1:1 的比例接种于不含任何抗生素的液体培养基，并培养过夜，结果发现培养液中含 pUC18 质粒的 JM109 细菌几乎为零，试解释可能的原因。（分数：5.00）_6.DNA 合成和蛋白质合成有哪些相似处，试列举四点。（分数：5.00）_7.如果大肠杆菌 DNA 聚合酶发生突变，失去 53外切酶活性，会对细菌产生何种影响?这种突变是致死性的吗?（分数：5.00）_8.如果在真核细胞中过量表达大肠杆菌的 DNA 旋转酶会对真核细胞产生何种影响?（分数：5.00）_9.现有两株人源的肿瘤
3、细胞 A 和 B，已知 A 细胞中有较高的端粒酶活性，而 B 细胞内检测不到端粒酶活性。某研究生分别构建了野生型人端粒酶及其突变体的表达质粒，将这两种表达质粒分别转染 A、B 两种细胞，对照(control)组转染的为空载质粒。制备细胞抽提物，检测细胞内的端粒酶活性，图所示结果为凝胶电泳检测端粒酶催化 DNA 延伸后的产生 DNA 片段。从结果判断，实验中所用的端粒酶突变体是哪种类型的突变，并解释产生这种实验结果的原因。（分数：5.00）_10.接上题，将两种表达质粒分别转染 A、B 两种细胞，对照(control)组转染的为空载质粒，提取基因组DNA，经限制性内切酶酶切后，Southern
4、blot 检测各组细胞端粒的长度，结果如图所示，试解释为何 A细胞中三个实验组的端粒长度不同，而 B 组没有变化。（分数：5.00）_11.某研究生纯化得到大肠杆菌 DNA 聚合酶和，并试图通过实验研究它们的功能。首先将大肠杆菌DNA 聚合酶和分别与来自 T7 噬菌体的 DNA 模板反应 20 分钟，然后在两个反应管中各自加入等量的来自 T3 噬菌体的 DNA 模板，已知新加入的 T3 噬菌体 DNA 的量远高于原有的 T7 噬菌体的量，并在加入后继续反应 40 分钟。反应结束后分析各组 DNA 的产物发现，使用 DNA 聚合酶催化的，其产物基本都是 T3 噬菌体 DNA，而使用 DNA 聚合
5、酶催化的，其产物基本都是 T7 噬菌体 DNA，试解释原因。（分数：5.00）_12.使用双脱氧法测定 DNA 序列的实验中，靠近或远离测序引物的核苷酸序列经常会测不准，请解释原因?并提出简单易行的方法解决上述问题。（分数：5.00）_13.大肠杆菌菌株 A 含有严谨型质粒 pBR322，大肠杆菌菌株 B 含有松弛型质粒 pUC18，请问与菌株 A 相比，菌株 B 的基因组 DNA 复制有何变化?为什么?（分数：5.00）_14.将 174 DNA 与四种 dNTP、纯化后的 DNA 聚合酶以及不含任何蛋白质的细胞抽提液混合后，单链环状的 174 DNA 在体外合成为双链 DNA。如果预先将细
6、胞抽提液透析，则 DNA 合成反应就不会发生，请解释原因。（分数：5.00）_15.如果某株大肠杆菌的 DNA 聚合酶发生突变并导致 DNA 聚合酶的部分功能受损。经实验检测发现突变的DNA 聚合酶在合成 DNA 时，出错的概率约为 10-3，请问突变的 DNA 聚合酶何种功能受损，并给出理由。（分数：5.00）_16.某一复制起点的结构示意如图所示，“片段 1”为复制起点处的一段 DNA，其双链序列如图中所示：（分数：5.00）_17.M13 是一种大肠杆菌噬菌体，研究发现加入大肠杆菌 RNA 聚合酶的抑制剂利福平(rifampicin)后，M13噬菌体 DNA 的复制受到抑制，而大肠杆菌的
7、基因组 DNA 复制未受影响，试解释可能的原因。（分数：5.00）_18.哺乳动物病毒 DNA 的复制常被用作研究真核细胞基因组 DNA 复制的工具，那么哺乳动物病毒 DNA 的复制过程能真实反映真核细胞基因组 DNA 复制的过程吗?给出你的理由。（分数：5.00）_19.某种细菌生活在 75的环境中，通过诱变得到了 10 株该细菌 DNA 复制的温度敏感型突变株，请设计一个简单的实验，确定 10 种突变中，哪些是与 DNA 复制起始过程有关的。（分数：5.00）_20.接上一题，如果已经鉴定出 M9、M6 和 M4 三种突变与 DNA 的复制起始有关，下一步通过电泳迁移率变动分析(EMSA)
8、实验分析 M9、M6 和 M4 三种基因所编码的蛋白质是否直接与细菌的复制起始序列结合，将M9、M6 和 M4 三种基因所编码的蛋白质表达纯化以后，分别与标记的 DNA 复制起始序列温育并电泳分离，实验结果如图所示。请分析 M9、M6 和 M4 三种基因所编码的蛋白质与细菌复制起始序列的结合情况。（分数：5.00）_分子生物学-DNA 复制(六)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.大肠杆菌内的超螺旋质粒 DNA 与松散的环状质粒 DNA 相比，哪种 DNA 复制效率更高，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(超螺旋质粒 DNA
9、 的复制效率更高，因为超螺旋质粒 DNA 在大肠杆菌内为负超螺旋结构，易于解链，有助于 DNA 复制的起始。)解析：2.大肠杆菌的某一基因发生突变后，在 37条件下能够开始 DNA 的复制，但其中一条链的复制产物是几百到几千个核苷酸的片段，而且发现该基因所编码蛋白质的活性依赖于 NAD+。请问哪种基因最有可能发生了突变，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(最有可能的是连接酶基因发生了突变。DNA 复制过程中后随链的合成是不连续的，长度在数千个碱基对的冈崎片段在依次合成后由 DNA 连接酶将它们连接成为一条 DNA 链。DNA 连接酶突变会抑制DNA 连接酶的活性，使后随链上的冈崎片段无法连
10、接成为一条 DNA 链。而且大肠肝菌 DNA 连接酶的活性依赖于 NAD+，这使排除了其他基因的可能性。)解析：3.简述真核生物基因组 DNA 复制调控的作用机制。（分数：5.00）_正确答案：(真核生物基因组 DNA 的复制首先受细胞周期的调控，DNA 复制发生在 S 期；其次在染色体水平上，不同的复制子需要按一定的顺序起始 DNA 复制；最后在复制子水平上调控复制子的起始。)解析：4.真核生物染色体端粒的主要作用是什么?（分数：5.00）_正确答案：(真核生物染色体端粒的作用主要表现在两个方面。首先端粒结构能保护染色体末端免遭降解，并有效防止染色体末端间的连接，维护染色体的稳定性。其次端粒
11、结合有端粒酶，端粒酶由 RNA 和蛋白质组成。其蛋白质有逆转录酶活性，能够以其中的 RNA 为模板通过逆转录作用将染色体端粒的单链末端延伸，保证染色体不会因为复制时产生的末端隐缩而不断变短，丢失遗传信息，导致细胞死亡。)解析：5.将不含任何质粒的大肠杆菌 JM109 与含有松弛型质粒 pUC18 的 JM109 按 1:1 的比例接种于不含任何抗生素的液体培养基，并培养过夜，结果发现培养液中含 pUC18 质粒的 JM109 细菌几乎为零，试解释可能的原因。（分数：5.00）_正确答案：(pUC18 质粒能在大肠杆菌中复制是因为质粒带有大肠杆菌 DNA 复制系统能识别的复制起点。细菌中大量出现
12、的 DNA 复制起点结合了大肠杆菌 DNA 复制起始所必需的酶和蛋白质，竞争性抑制了基因组DNA 复制的起始，导致基因组 DNA 复制受抑制，细菌增殖缓慢。而不含质粒的细菌则可以快速增殖。)解析：6.DNA 合成和蛋白质合成有哪些相似处，试列举四点。（分数：5.00）_正确答案：(它们的合成都是每次添加一个基本单位，以线性的方式顺序合成；它们的合成都需要模板的存在；它们的合成都是按固定方向进行，有特定的起点和终点；初始合成的产物经常需要合成后的加工，如剪切、修饰等。)解析：7.如果大肠杆菌 DNA 聚合酶发生突变，失去 53外切酶活性，会对细菌产生何种影响?这种突变是致死性的吗?（分数：5.0
13、0）_正确答案：(大肠杆菌 DNA 聚合酶的 53外切酶活性主要负责消化 DNA 复制过程中出现的 RNA 引物，若发生突变会使冈崎片段合成中产生的大量 RNA 引物无法清除，影响基因组 DNA 复制的完成。这种突变是致死性的。)解析：8.如果在真核细胞中过量表达大肠杆菌的 DNA 旋转酶会对真核细胞产生何种影响?（分数：5.00）_正确答案：(大肠杆菌 DNA 旋转酶的作用是水解 ATP，在 DNA 上引入负超螺旋，真核生物的基因组 DNA 围绕组蛋白核心形成核小体，维持稳定的负超螺旋结构。过量的 DNA 旋转酶可能在连接核小体的 DNA 片段上引入负超螺旋，使 DNA 的缠绕不足，容易受到
14、核酸酶的攻击，影响基因组 DNA 的稳定。)解析：9.现有两株人源的肿瘤细胞 A 和 B，已知 A 细胞中有较高的端粒酶活性，而 B 细胞内检测不到端粒酶活性。某研究生分别构建了野生型人端粒酶及其突变体的表达质粒，将这两种表达质粒分别转染 A、B 两种细胞，对照(control)组转染的为空载质粒。制备细胞抽提物，检测细胞内的端粒酶活性，图所示结果为凝胶电泳检测端粒酶催化 DNA 延伸后的产生 DNA 片段。从结果判断，实验中所用的端粒酶突变体是哪种类型的突变，并解释产生这种实验结果的原因。（分数：5.00）_正确答案：(端粒酶突变体的逆转录酶活性丢失，但保留了与染色体末端结合形成端粒结构的能
15、力。因此，在有端粒酶活性的 A 细胞中表达突变体后，大量表达的突变体竞争性结合在端粒结构中，导致 A 细胞抽提物中检测不到端粒酶活性。B 细胞不能表达有活性的端粒酶，因此在 B 细胞中表达野生型人端粒酶后，细胞内可以检测到其活性。)解析：10.接上题，将两种表达质粒分别转染 A、B 两种细胞，对照(control)组转染的为空载质粒，提取基因组DNA，经限制性内切酶酶切后，Southern blot 检测各组细胞端粒的长度，结果如图所示，试解释为何 A细胞中三个实验组的端粒长度不同，而 B 组没有变化。（分数：5.00）_正确答案：(从结果来看，在表达野生型人端粒酶的 A 细胞中，染色体末端的
16、长度增加，这是由于细胞中端粒酶活性增加所致；在表达突变型人端粒酶的 A 细胞中，染色体末端的长度减少，这是由于突变体竞争性结合在端粒结构中，使 DNA 末端的端粒酶逆转录活性降低，因此染色体末端在 DNA 复制过程中缩短。B 细胞染色体末端的长度在表达野生型或突变型人端粒酶的情况下均无变化，表明其维持染色体末端长度的机制不依赖于端粒酶。)解析：11.某研究生纯化得到大肠杆菌 DNA 聚合酶和，并试图通过实验研究它们的功能。首先将大肠杆菌DNA 聚合酶和分别与来自 T7 噬菌体的 DNA 模板反应 20 分钟，然后在两个反应管中各自加入等量的来自 T3 噬菌体的 DNA 模板，已知新加入的 T3
17、 噬菌体 DNA 的量远高于原有的 T7 噬菌体的量，并在加入后继续反应 40 分钟。反应结束后分析各组 DNA 的产物发现，使用 DNA 聚合酶催化的，其产物基本都是 T3 噬菌体 DNA，而使用 DNA 聚合酶催化的，其产物基本都是 T7 噬菌体 DNA，试解释原因。（分数：5.00）_正确答案：(大肠杆菌 DNA 聚合酶是负责细菌基因组 DNA 复制的酶，在催化 DNA 复制的反应过程中有很好的行进性，不会轻易中断，20 分钟后即使加入了大量的 T3 噬菌体 DNA 模板，DNA 聚合酶仍在继续完成原有 T7 噬菌体 DNA 模板的复制，所以其产物基本都是 T7 噬菌体 DNA。大肠杆菌
18、 DNA 聚合酶的功能是填充 DNA 复制中 RNA 引物切除后留下的缺口，及参与 DNA 修复，主要催化小片段 DNA 合成，行进性差。因此加入大量的 T3 噬菌体 DNA 模板后，它们很快转向催化 T3 噬菌体 DNA 的复制，产生大量的 T3 噬菌体 DNA。)解析：12.使用双脱氧法测定 DNA 序列的实验中，靠近或远离测序引物的核苷酸序列经常会测不准，请解释原因?并提出简单易行的方法解决上述问题。（分数：5.00）_正确答案：(1)DNA 引物与模板退火后，在刚开始合成 DNA 互补链的时候，ddNTP 掺入的概率很低，难以形成有效的 DNA 合成终止，因而无法测出靠近引物的序列。相
19、反远离引物的模板，则会由于 ddNTP 的掺入，导致 DNA 合成的提前终止，因而无法获得远离测序引物的核苷酸序列。(2)解决方法：如精确测定靠近引物的序列，则提高反应体系中 ddNTP 的浓度；如精确测定远离引物的序列，则降低反应体系中 ddNTP 的浓度。)解析：13.大肠杆菌菌株 A 含有严谨型质粒 pBR322，大肠杆菌菌株 B 含有松弛型质粒 pUC18，请问与菌株 A 相比，菌株 B 的基因组 DNA 复制有何变化?为什么?（分数：5.00）_正确答案：(菌株 B 的基因组 DNA 复制比菌株 A 慢，因为菌株 B 有更多拷贝的质粒，也就意味着有更多的DNA 复制起点，它们结合 D
20、NA 复制起始所必需的酶和蛋白质，导致细胞内这些酶和蛋白质的浓度降低，影响细菌基因组 DNA 的复制。)解析：14.将 174 DNA 与四种 dNTP、纯化后的 DNA 聚合酶以及不含任何蛋白质的细胞抽提液混合后，单链环状的 174 DNA 在体外合成为双链 DNA。如果预先将细胞抽提液透析，则 DNA 合成反应就不会发生，请解释原因。（分数：5.00）_正确答案：(DNA 聚合酶催化 DNA 的合成需要 Mg2+的存在。透析作用将其清除，因而 DNA 合成不能发生。)解析：15.如果某株大肠杆菌的 DNA 聚合酶发生突变并导致 DNA 聚合酶的部分功能受损。经实验检测发现突变的DNA 聚合
21、酶在合成 DNA 时，出错的概率约为 10-3，请问突变的 DNA 聚合酶何种功能受损，并给出理由。（分数：5.00）_正确答案：(最有可能是 DNA 聚合酶的 35外切酶活性受损，因为 DNA 聚合酶的 35外切酶活性负责在 DNA 复制过程中切除错误的 dNTP 掺入，降低 DNA 复制出错的概率。)解析：16.某一复制起点的结构示意如图所示，“片段 1”为复制起点处的一段 DNA，其双链序列如图中所示：（分数：5.00）_正确答案：(a下面一条链是先导链的模板。b5-TGTCAGTCAG-3。)解析：17.M13 是一种大肠杆菌噬菌体，研究发现加入大肠杆菌 RNA 聚合酶的抑制剂利福平(
22、rifampicin)后，M13噬菌体 DNA 的复制受到抑制，而大肠杆菌的基因组 DNA 复制未受影响，试解释可能的原因。（分数：5.00）_正确答案：(M13 噬菌体 DNA 复制起始的 RNA 引物由大肠杆菌 RNA 聚合酶催化合成，因此加入利福平抑制了 RNA 引物的合成从而阻止了 M13 噬菌体 DNA 复制，大肠杆菌的基因组 DNA 复制的 RNA 引物由引发酶催化合成，不受利福平抑制。)解析：18.哺乳动物病毒 DNA 的复制常被用作研究真核细胞基因组 DNA 复制的工具，那么哺乳动物病毒 DNA 的复制过程能真实反映真核细胞基因组 DNA 复制的过程吗?给出你的理由。（分数：5
23、.00）_正确答案：(不能。首先，病毒 DNA 的复制在细胞内可以反复进行，不受细胞周期的调控。其次，研究病毒 DNA 复制多在体外进行，病毒 DNA 也不会以染色体 DNA 的结构存在，而真核细胞内的染色体结构会对DNA 复制过程产生影响。)解析：19.某种细菌生活在 75的环境中，通过诱变得到了 10 株该细菌 DNA 复制的温度敏感型突变株，请设计一个简单的实验，确定 10 种突变中，哪些是与 DNA 复制起始过程有关的。（分数：5.00）_正确答案：(通过 3H dTTP 掺人法检测各突变菌株属快停突变还是慢停突变。具体如下，先将细菌在 75、正常培养基中培养一段时间，然后转到 75、
24、含 3H dTTP 的培养基中培养，并检测 3H dTTP 的掺入，慢停突变型继续有 3H dTTP 掺入，而快停突变无 3H dTTP 掺入。慢停突变表明突变的基因与 DNA 复制起始过程有关；快停突变表明突变的基因与 DNA 复制延伸过程有关。)解析：20.接上一题，如果已经鉴定出 M9、M6 和 M4 三种突变与 DNA 的复制起始有关，下一步通过电泳迁移率变动分析(EMSA)实验分析 M9、M6 和 M4 三种基因所编码的蛋白质是否直接与细菌的复制起始序列结合，将M9、M6 和 M4 三种基因所编码的蛋白质表达纯化以后，分别与标记的 DNA 复制起始序列温育并电泳分离，实验结果如图所示
25、。请分析 M9、M6 和 M4 三种基因所编码的蛋白质与细菌复制起始序列的结合情况。（分数：5.00）_正确答案：(从图中所示前三个加样孔的结果可以得出结论 M6 能与 ori DNA 直接结合，而 M4 和 M9 不能与ori DNA 直接结合；从第四个加样孔的结果可以发现，同时加入 M6 和 M9 的电泳结果与只加 M6 相比，电泳条带未见滞后，即 M9 不能通过与 M6 的相互作用结合到 ori DNA；从第五个加样孔的结果可以发现同时加入 M4 和 M6 后，电泳条带比只加 M6 的滞后，因此 M4 可以通过与 M6 的相互作用结合到 ori DNA；最后两孔的结果同样支持上述结论，在同时加入 M4、M6 和 M9 的情况下，M9 也不会与 ori DNA 结合。)解析：
