1、分子生物学-基因组和基因组学(五)及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、B简答题/B(总题数：20，分数：100.00)1.现有两管双链 DNA，第一管的序列为：AAGTAATTTCG，第二管的序列为：GAAGGTCGCCT。如果两管 DNA 溶液的浓度，溶液的离子强度等条件完全相同，请问哪种序列的熔点低?（分数：5.00）_2.原核生物和真核生物基因组中的 DNA 负超螺旋结构是如何形成的?（分数：5.00）_3.真核生物基因组中的重复序列是如何产生的?其中的中度重复序列主要包括哪几类基因?（分数：5.00）_4.人类基因组中大约每 10kb 就会出现一个单核苷酸多态性(
2、SNP)位点，这些 SNP 的分布有何特点，为什么?（分数：5.00）_5.DNA 变性后，溶液的紫外吸收值升高而黏度下降，请解释原因。（分数：5.00）_6.大肠杆菌的染色体大小约为 4.2106碱基对，DNA 限制性内切酶 EcoRI 的识别序列为 GAATTC，请估算在大肠杆菌的染色体中 EcoRI 位点的数量。（分数：5.00）_7.试从 DNA 和 RNA 的结构上的差异解释 DNA 比 RNA 更适合充当遗传物质的原因。（分数：5.00）_8.构建哺乳动物基因组 DNA 文库时为什么通常选用胚胎组织或精子提取基因组 DNA?（分数：5.00）_9.将大肠杆菌的基因组 DNA 和 T
3、4 噬菌体 DNA 分别消化成浓度相同，大小约为 100bp 的 DNA 片段，如果将这两种 DNA 片段在相同的条件下变性后再复性，哪种 DNA 片段的复性速度快，为什么?（分数：5.00）_10.T4 DNA 连接酶的最佳反应温度为 37，但在使用 T4 DNA 连接酶催化 DNA 黏性末端的连接反应时，通常将反应温度设定在 16或者更低，请解释原因。（分数：5.00）_11.DNA 原位杂交技术可以用于定位真核生物染色体 DNA 上的卫星 DNA，但不能用于染色体上 Alu 序列的定位，请解释原因。（分数：5.00）_12.真核生物基因组中存在的非编码重复序列对生物体有哪些有利和不利?（
4、分数：5.00）_13.a根据下表所列出的限制性内切酶位点分别找出 Enzyme A、Enzyme D 和 Enzyme H 的同裂酶(isoschizomer)。b根据下表所列出的限制性内切酶位点分别找出 Enzyme A、Enzyme C 和 Enzyme D 的同尾酶(isocaudamer)。 Enzyme A： C CGGEnzyme B： G GATCCEnzyme C： A GATCTEnzyme D： RG ATCYEnzyme E： CC GGEnzyme F： G ATCEnzyme G： GATCEnzyme H： CTGCA GEnzyme I： C TGCAGEnzy
5、me J： T CGA（分数：5.00）_14.某一基因的 5端和 3端部分序列分别是 ATGACGATTGGTGTATCGCTAATTGAGACCACGTAA，请设计一对PCR 引物，要求扩增后基因的 5端加上 Hindill 位点(AAGCTT)，3端加上 BamHI 位点(GGATCC)。（分数：5.00）_15.科学家在某些 RNA 分子中发现了酶活性，而在 DNA 分子中还未发现，为什么?（分数：5.00）_16.现分离得到一段 DNA，含有一段多肽编码基因的前几个密码子，该 DNA 片段的序列如下： 5-CGCAGGATCAGTCGATGTCCTCTG-3 3-GCGTCCTAGT
6、CAGCTACAGGAGAC-5 a写出其 mRNA 片段的序列，并请标出第二个密码子的位置。 b此 mRNA 能形成二级结构吗?若能，请写出此结构。 c此 DNA 最可能是从原核生物还是真核生物中分离的，为什么?（分数：5.00）_17.已知 DNA 浓度为 50g/mL 时，测得双链 DNA 的 A260=1.00。现有一种 DNA，测得的 A260=4.11，若为双链 DNA，则其浓度为多少?若为单链 DNA，则其浓度为多少?（分数：5.00）_18.为什么重叠基因在多数情况下使用相同的阅读框架?为什么重叠基因的突变概率较低?（分数：5.00）_19.乙醇是沉淀 DNA 的常用试剂，使用
7、乙醇沉淀 DNA，特别是长度较短的 DNA 时，要求使用预冷过的乙醇，在低温下沉淀，为什么?（分数：5.00）_20.某一肿瘤细胞系，已知在其基因组中抑癌基因 Z 的一个拷贝发生突变导致其所编码的蛋白 N 端的 50 个氨基酸缺失(Z)。分别从正常细胞内分离出野生型的 Z 蛋白，从肿瘤细胞内分离出突变的 Z 蛋白，并分别与 32P 标记的 Z 蛋白结合序列温育，进行凝胶阻滞试验，结果如图所示，图中使用的抗体(antibody)特异性识别 Z 蛋白 N 端的 20 个氨基酸，试解释 a为何在第三泳道中有三条迟滞的条带?b第四泳道中三条迟滞条带中所包含的蛋白组成是什么?并解释第四泳道与第三泳道带型
8、不同的原因?（分数：5.00）_分子生物学-基因组和基因组学(五)答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、B简答题/B(总题数：20，分数：100.00)1.现有两管双链 DNA，第一管的序列为：AAGTAATTTCG，第二管的序列为：GAAGGTCGCCT。如果两管 DNA 溶液的浓度，溶液的离子强度等条件完全相同，请问哪种序列的熔点低?（分数：5.00）_正确答案：(第一种，两种 DNA 片段长度相同而且都是单一序列，因此 GC 碱基含量低的熔点低。)解析：2.原核生物和真核生物基因组中的 DNA 负超螺旋结构是如何形成的?（分数：5.00）_正确答案：(原核生物由旋转酶直
9、接催化形成负超螺旋 DNA 结构。真核生物体内没有旋转酶，核小体之间的 DNA 片段在 DNA 拓扑异构酶的作用下，DNA 正超螺旋结构被松弛，在 DNA 复制或转录起始时以负超螺旋DNA 结构存在。)解析：3.真核生物基因组中的重复序列是如何产生的?其中的中度重复序列主要包括哪几类基因?（分数：5.00）_正确答案：(真核生物基因组中的转座和逆转座作用是重复序列产生的重要原因，另外染色体在减数分裂中发生的不对称交换也是会导致重复序列产生。中等重复序列主要包括 SINE、LINE、组蛋 A 基因、tRNA和 rRNA 基因。)解析：4.人类基因组中大约每 10kb 就会出现一个单核苷酸多态性(
10、SNP)位点，这些 SNP 的分布有何特点，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(人类基因组中的 SNP 位点主要分布在基因组 DNA 的非编码区，因为在这些区域发生的突变不会影响蛋白质的功能，不会产生选择压力，从而在基因组中被保留下来。)解析：5.DNA 变性后，溶液的紫外吸收值升高而黏度下降，请解释原因。（分数：5.00）_正确答案：(DNA 的紫外吸收是由碱基引起的，具有双螺旋结构的 DNA，其碱基形成疏水的片层结构，被包围在位于双螺旋结构的中央，而变性后双链结构被 破坏，碱基暴露出来，因而吸光值增加。有双螺旋结构的 DNA 是结构规则的长链结构，在水中的运动性差，黏度大，变性后的单链
11、 DNA 为无规则状分子，在水中的运动性增加，黏度下降。)解析：6.大肠杆菌的染色体大小约为 4.2106碱基对，DNA 限制性内切酶 EcoRI 的识别序列为 GAATTC，请估算在大肠杆菌的染色体中 EcoRI 位点的数量。（分数：5.00）_正确答案：(EcoRI 的识别序列包含 6 个碱基对，因此该位点在 DNA 中出现的概率约为 1/4s，那么在大肠杆菌基因组 DNA 中的位点数即为 4.2106/461000。)解析：7.试从 DNA 和 RNA 的结构上的差异解释 DNA 比 RNA 更适合充当遗传物质的原因。（分数：5.00）_正确答案：(首先构成 RNA 的核糖的 2位上存在
12、OH 使 RNA 在化学稳定性上不如 DNA；其次，无论是 RNA还是 DNA，胞嘧啶(C)都可能发生脱氨基作用产生尿嘧啶(U)，在 DNA 中 C 脱氨基产生的 U 可以被错配修复系统识别并修复，但在 RNA 中这种突变产生的 U 不会被识别和修复，因此 DNA 比 RNA 在遗传上更稳定；最后 DNA 双链互补的结构模式，使 DNA 损伤修复非常方便，一条链可以作为另一条链的修复模板，降低了DNA 突变的概率，保证了遗传信息的稳定性。)解析：8.构建哺乳动物基因组 DNA 文库时为什么通常选用胚胎组织或精子提取基因组 DNA?（分数：5.00）_正确答案：(在哺乳动物的发育过程中，不同组织
13、的基因组 DNA 并不是一成不变的。分化的组织或细胞中的基因组 DNA 可能经历过 DNA 的重排或 DNA 片段的丢失，因此基因组 DNA 并不完整；而胚胎或精子中的基因组 DNA 是完整的。)解析：9.将大肠杆菌的基因组 DNA 和 T4 噬菌体 DNA 分别消化成浓度相同，大小约为 100bp 的 DNA 片段，如果将这两种 DNA 片段在相同的条件下变性后再复性，哪种 DNA 片段的复性速度快，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(噬菌体 DNA 片段复性的速度更快。大肠杆菌与噬菌体 DNA 同为非重复序列，但大肠杆菌 DNA的长度远大于噬菌体 DNA，因此将大肠杆菌 DNA 与噬菌
14、体 DNA 消化为 100bp 的 DNA 片段后，虽然表观上的DNA 浓度相同，但大肠杆菌 DNA 相对分子质量高，单独考虑消化所产生的各种 100bp 的 DNA 片段，其浓度就低于噬菌体 DNA，所以复性慢。)解析：10.T4 DNA 连接酶的最佳反应温度为 37，但在使用 T4 DNA 连接酶催化 DNA 黏性末端的连接反应时，通常将反应温度设定在 16或者更低，请解释原因。（分数：5.00）_正确答案：(线性 DNA 的末端存在末端绽裂现象，即 DNA 末端的双链结构存在一定程度的解链，温度越高，解链现象越严重。这也就阻碍了两个 DNA 片段的黏性末端互补碱基间的配对，不利于连接反应
15、的进行。因此较低的温度也有利于黏性末端间双链结构的稳定，提高连接反应的效率。)解析：11.DNA 原位杂交技术可以用于定位真核生物染色体 DNA 上的卫星 DNA，但不能用于染色体上 Alu 序列的定位，请解释原因。（分数：5.00）_正确答案：(卫星 DNA 由高拷贝的简单重复序列组成，因此染色体上的卫星 DNA 位点在原位杂交中可以结合大量的单一重复序列 DNA 探针，从而检测卫星 DNA 在染色体上的分布。Alu 序列在基因组中虽然有较高的拷贝数，但是分布方式为散在分布，因此在原位杂交中所结合探针也散布于染色体上，无法得到有效的检测信号。)解析：12.真核生物基因组中存在的非编码重复序列
16、对生物体有哪些有利和不利?（分数：5.00）_正确答案：(不利之处：非编码重复序列的存在增加了基因组的含量，会增加基因组 DNA 复制和修复的负担，基因组复制会需要更多的底物、复制酶，也需要消耗更长的时间。同时非编码区出现的突变虽然不会影响蛋白质结构，但有可能会妨碍 DNA 复制，因此也需要修复。 有利之处：非编码重复序列的存在使结构基因分散，增加了减数分裂期基因位点间的同源重组概率，有利于产生更多的基因型组合，有利于生物进化。)解析：13.a根据下表所列出的限制性内切酶位点分别找出 Enzyme A、Enzyme D 和 Enzyme H 的同裂酶(isoschizomer)。b根据下表所列
17、出的限制性内切酶位点分别找出 Enzyme A、Enzyme C 和 Enzyme D 的同尾酶(isocaudamer)。 Enzyme A： C CGGEnzyme B： G GATCCEnzyme C： A GATCTEnzyme D： RG ATCYEnzyme E： CC GGEnzyme F： G ATCEnzyme G： GATCEnzyme H： CTGCA GEnzyme I： C TGCAGEnzyme J： T CGA（分数：5.00）_正确答案：(aEnzyme A 的同裂酶：E Enzyme D 的同裂酶：B Enzyme H 的同裂酶：I bEnzyme A 的同尾
18、酶：J Enzyme C 的同尾酶：G Enzyme D 的同尾酶：F)解析：14.某一基因的 5端和 3端部分序列分别是 ATGACGATTGGTGTATCGCTAATTGAGACCACGTAA，请设计一对PCR 引物，要求扩增后基因的 5端加上 Hindill 位点(AAGCTT)，3端加上 BamHI 位点(GGATCC)。（分数：5.00）_正确答案：(Primer F：5-GCAAGCTTATGACGATTGGTGTATC-3 Primer R：5-GCGGATCCTTACGTGGTCTCAATTAG-3)解析：15.科学家在某些 RNA 分子中发现了酶活性，而在 DNA 分子中还未
19、发现，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(酶活性产生的基础是生物大分子能形成特定的空间结构，RNA 分子比 DNA 分子能形成更为复杂多样的空问结构，而且 RNA 分子上所具有的 2自由羟基能发动亲核攻击，也往往是催化活性所必需的。)解析：16.现分离得到一段 DNA，含有一段多肽编码基因的前几个密码子，该 DNA 片段的序列如下： 5-CGCAGGATCAGTCGATGTCCTCTG-3 3-GCGTCCTAGTCAGCTACAGGAGAC-5 a写出其 mRNA 片段的序列，并请标出第二个密码子的位置。 b此 mRNA 能形成二级结构吗?若能，请写出此结构。 c此 DNA 最可能是从原
20、核生物还是真核生物中分离的，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(a5-CGCAGGAucAGUCGAUG *UCUG-3。 b能，如图： GAU C GUCCUCUG-3 | U UAGGAGGC-5 GAC c此 DNA 样品最可能是从原核生物中提取出来的，因为起始密码子的 5端存在 SD 序列 GGAGG。)解析：17.已知 DNA 浓度为 50g/mL 时，测得双链 DNA 的 A260=1.00。现有一种 DNA，测得的 A260=4.11，若为双链 DNA，则其浓度为多少?若为单链 DNA，则其浓度为多少?（分数：5.00）_正确答案：(双链：50/x=1.00/4.11，x=5
21、04.11=205.5 单链：50/x=1.37/4.11，x=(504.11)/1.37=150)解析：18.为什么重叠基因在多数情况下使用相同的阅读框架?为什么重叠基因的突变概率较低?（分数：5.00）_正确答案：(如果重叠基因使用不同的阅读框架，那就意味着重叠区的同一段 DNA 有两种开放读码框(ORF)而且都有编码功能，如果这样的话，第二种 ORF 很可能会遇到终止密码子。因此这种可能性要远小于使用相同 ORF 的机会。重叠区的 DNA 越长，使用不同阅读框架的可能性也就越低。重叠区发生突变会影响两种以上的基因功能，对生物体更为不利，也更易被自然选择淘汰，因而在生物体中少见。)解析：1
22、9.乙醇是沉淀 DNA 的常用试剂，使用乙醇沉淀 DNA，特别是长度较短的 DNA 时，要求使用预冷过的乙醇，在低温下沉淀，为什么?（分数：5.00）_正确答案：(乙醇作为有机溶剂可以与 DNA 的碱基形成氢键，竞争性抑制 DNA 双链间氢键的形成，降低DNA 的 Tm值，使 DNA 容易在常温下变性。这种影响对长度较短的 DNA 影响更为显著，因此需要沉淀过程在低温下进行，防止 DNA 发生变性。)解析：20.某一肿瘤细胞系，已知在其基因组中抑癌基因 Z 的一个拷贝发生突变导致其所编码的蛋白 N 端的 50 个氨基酸缺失(Z)。分别从正常细胞内分离出野生型的 Z 蛋白，从肿瘤细胞内分离出突变
23、的 Z 蛋白，并分别与 32P 标记的 Z 蛋白结合序列温育，进行凝胶阻滞试验，结果如图所示，图中使用的抗体(antibody)特异性识别 Z 蛋白 N 端的 20 个氨基酸，试解释 a为何在第三泳道中有三条迟滞的条带?b第四泳道中三条迟滞条带中所包含的蛋白组成是什么?并解释第四泳道与第三泳道带型不同的原因?（分数：5.00）_正确答案：(aZ 蛋白以二聚体的形式与 DNA 结合，细胞内有 Z 与 Z 两种单体，因而形成ZZ，ZZ，ZZ 三种二聚体蛋白与 DNA 结合，在 EMSA 中出现三条带。 b抗体不能与 Z 结合，因而ZZ 二聚体与 DNA 结合后的电泳位置不变，但 ZZ，ZZ 分别可以结合一分子或两分子的抗体，因此比第三泳道中的相应条带位置滞后。)解析：
