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1、RNA的合成 1,为什么RNA易被碱水解,而DNA不容易被碱水解答:因为RNA含有的2-OH起到分子内催化剂作用,水解能形成中间产物2,3-环状中间产物,而DNA不含2-OH. 2,下列是DNA的一段碱基序列.AGCTTGCAACGTTG CATTAG(a)写出DNA聚合酶以上面的DNA片段为模板,复制出的DNA碱基序列.(b)以(a)中复制出的DNA碱基序列为模板,在RNA聚合酶催化下,转录出的mRNA的碱基序列._答: (a)5-CTAATGCAACGTTGCAAGCT-3(b)5-AGCUUGCAACGUUGCAUUAG-3 3, 3-脱氧腺苷-5-三磷酸是ATP的类似物,假设它相似到不
2、能被RNA聚合酶识别.如果在RNA转录时细胞中存在少量的该物质,会有什么现象答:如果3-脱氧腺苷-5-三磷酸被RNA聚合酶错当成ATP,它将会进入到生长中的RNA链,然而因为3-脱氧腺苷-5-三磷酸缺少一个3-羟基基团,在聚合反应中它不能与下一个核苷三磷酸反应,因而在转录过程中将3-脱氧腺苷-5-三磷酸引入将会导致提前链终止,同时如果该药品大量存在时细胞将死亡. 4,与DNA聚合酶不同,RNA聚合酶没有校正活性,试解释为什么缺少校正功能对细胞并无害处. 答:RNA聚合酶缺少校正活性,从而使转录错误率远远高于DNA复制的错误率,但是错误的RNA分子将不可能影响细胞的生存,因为从一个基因合成的RN
3、A的绝大多数拷贝是正常的.就mRNA分子来说,按照含有错误的mRNA转录本合成的错误的蛋白质的数量只占所合成蛋白质总数的百分比很小,另一方面,在转录过程中生成的错误可以很快去除,因为大多数的mRNA分子的半衰期很短. 5,一个逆转录病毒的单链RNA致癌基因的碱基组成(mol%)为:A,15;U,25;G,25;C,35,对应于该致癌基因的双链DNA片段的碱基组成是多少答: A=T=20mol%.G=C=30mol%. 6,真核细胞mRNA加工过程包括哪四步_答: (1)5加帽和3聚腺苷酸化,RNA剪接和转运出核. 5加帽和3聚腺苷酸化在剪接和转运之前.DNA的复制 1果蝇的整个基因组包含1.6
4、5108个碱基对，如果复制仅靠单一一个复制叉复制，复制速度为每秒30个碱基对,计算整个基因组至少需要多少时间？（a） 复制在一个双向起点开始。（b） 复制在2000个双向起点处起始。（c） 在早期胚胎阶段速度最快，只需5至6分钟，此时必需的起始点至少要多少?答:(a)首先你必须假设全部基因组是一个大的线型的DNA分子(事实并非如此,但这样的假设使问题易于解答),同时假设复制的起始区域在该染色体的中部,因为复制叉向相反的方向移动,每秒钟将会复制60个碱基时,复制全部基因组所需要的时间为:1.65108碱基对/60碱基对S-1 =2.75106S=764h=32days(b)假设2000个双向复制
5、起点,等距离地沿DNA分子分布,同时在所有的起点同时开始复制,于是每一个复制叉复制了最大量的DNA,该速度为:2000230碱基对/秒=1.2105碱基对/秒. 复制全部基因组所需要的时间为:1.65108碱基对/1.2105碱基对S-1 =1375s=23min(c)再次假设原点等同分布,所有原点同时开始复制所需的速度为:1.65108碱基对/300s =5.5105碱基对S-1由于两个复制叉移动的总速度为60碱基对/秒.5.5105碱基对S-1/60碱基对S-1=9170(起始点)所以为了在5min内完成复制,大约需要9170个起始点. 2DNA复制复合体需要一系列的蛋白分子以便使复制叉移
6、动，如果大肠杆菌在体外进行DNA复制至少需要哪些组分？_答: (a)至少需要DNA聚合酶III,解旋酶,SSB和引发酶.在体内需要拓扑异构酶3某细菌的染色体是环状的双链DNA分子，有5.2106个碱基对。(a) 复制叉的移动速度是每秒1000个核苷酸，计算复制染色体所需的时间。(b) 在最适条件下，细菌繁殖一代仅需25分钟。如果DNA复制最快速度是每秒1000个核基酸，且染色体只含有一个复制起始点，解释为什么细胞能分裂得这么快。答:(a)在复制原点形成两个复制叉,复制叉以相反的方向移动直到它们在原点对面的某一点相遇为止,因而每个复制体复制基因组的一半(2.6106碱基对),在每一个复制叉上,以
7、1000个核苷酸/秒的速率合成两条新链(前导链和滞后链)(2000个核苷酸/秒等于1000个碱基对/秒).所以复制全部的染色体需要2.6106/1000 =2600秒 =43分20秒.(b)尽管仅仅只有一个原点(O),但在前一个复制叉到达终点位置之前复制可以反复起始.因而在每一个双链DNA分子上存在着2个以上的复制叉.虽然复制一个染色体仍旧需要大约43分钟,但是由于起始的速率加快,完全复制一个染色体显得间隔更短了. 4一条DNA有105个核苷酸残基，它的碱基组成为：A 21，G 29， C 29，及T 21，经DNA聚合酶复制得互补链。生成的双螺旋DNA为RNA聚合酶的模板，转录后得到有相同数
8、目残基的新RNA链。（a）试确定新合成的RNA的碱基组成。（b）若RNA聚合酶从DNA新链仅转录2000碱基便停止。那么所得到的新的RNA的碱基组成如何？答:(a)A,21%;U,21%;C,29%;G,29%(b)新链组成和原链可能一样也可能不一样 5与RNA分子相比，为什么DNA分子更适合用于贮存遗传信息？答: 因为DNA整个都是双链结构,但RNA或是单核苷酸链,或是具有局部双螺旋的单核苷酸链.双链结构使得生物体通过两条互补,反向平行的链精确地进行DNA复制.而RNA的结构作不到这一点. 6计算DNA聚合酶以环形X174 DNA的两条互补链的等摩尔混合物为模板复制出的所有DNA的碱基组成？
9、假设模板DNA的一条链的碱基组成是A 24.7，G 24.1， C 18.5，及T 32.7，回答此问题，需要有什么假设？答:以模板链合成的新链:A,32.7%,G,18.5%, C,24.1%,T,24.7%;以模板链的互补链合成的新链:A,24.7%,G, 24.1%, C,18.5%,T,32.7%;两条新链的DNA组成:A,28.7%,G, 21.3%, C,21.3%,T,28.7%.假定两条模板链合成均完成. 7(a)体外DNA合成反应中加入单链结合蛋白（SSB）通常会增加DNA的产量，解释原因(b)合成反应一般在体外65条件下进行，通常采用生长在高温环境中的细菌中分离出的DNA多
10、聚酶，这有何好处?_答: (a)用于DNA体外合成的单链DNA模板可能形成发夹环那样的二级结构.SSB通过与单链模板的结合阻止了双链结构的形成.在SSB存在下使DNA成为DNA聚合酶的一个很好的底物.(b)在高温条件下体外合成DNA的产量会增加,因为在模板中形成二级结构的可能性变小了.65温度是足以阻止二级结构的形成但是还没有高到使新合成的DNA形成的双链区变性的程度.来自生长于高温条件下的细菌的DNA聚合酶可应用于上述反应,因为在65它们是具有活性的,而在这个温度下来自于其它细菌的DNA聚合酶都失活了 设计的Meselson-Stahl实验是用来确定DNA复制是半保留复制、还是全保留复制等。
11、在该实验中，E.Coli首先在含有15NH4Cl的介质中培养一代，然后转移到含有14NH4Cl的介质中培养。如果复制是按（a）半保留复制、（b）全保留复制进行，对于每种情况，都请画一个复制进行两轮的复制图，该复制图是经平衡密度梯度离心形成的。答: 一轮复制之后,半保留复制产生的DNA离心时将产生一条带(14N-DNA,15N-DNA),相反全保留复制将会产生两条不同的带(14N-DNA,14N-DNA和15N-DNA,15N-DNA),经过两轮之后,半保留复制将产生两条不同的带(14N-DNA,14N-DNA和14N-DNA,15N-DNA). 9紫外线照射后暴露于可见光中的细胞，其复活率为什
12、么比紫外线照射后置于黑暗中的细胞高得多？_答:紫外线可以通过引起T残基的二聚化而破坏DNA,修复T二聚体的一中机制是由酶催化的光反应,该反应由光复活酶催化的,该酶利用来自可见光的能量切断该二聚体并且修复该DNA,所以细胞在紫外照射后暴露于可见光下比细胞保持在黑暗状态下更容易修复DNA.RNA的合成 核苷酸代谢 1嘌呤和嘧啶碱基是真核生物的主要能源吗，为什么？答:在真核生物中,嘌呤和嘧啶不是主要的能源.脂肪酸和糖中碳原子能够被氧化产生ATP,相比较而言含氮的嘌呤和嘧啶没有合适的产能途径.通常核苷酸降解可释放出碱基,但碱基又能通过补救途径重新生成核苷酸,碱基不能完全被降解.另外无论是在嘌呤降解成尿
13、酸或氨的过程还是嘧啶降解的过程中都没有通过底物水平的磷酸化产生ATP.碱基中的低的C:N比使得它们是比较贫瘠的能源.然而在次黄嘌呤转变为尿酸的过程中生成的NADH也许能够通过氧化磷酸化间接产生ATP. 2用两组人作一个实验，一组人的饮食主要是肉食，另一组人主要是米饭。哪一组人发生痛风病的可能性大？为什么答: 痛风是由于尿酸的非正常代谢引起的,尿酸是人体内嘌呤分解代谢的终产物,由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前体,所以食用富含蛋白质饮食有可能会导致过量尿酸的生成,引起痛风病. 3从5-磷酸核糖开始合成一分子AMP需要多少能量（用ATP表示）？假设所有其它前体都存在。答:需要7个ATP分子.合成磷酸核
14、糖焦磷酸(PRPP)需要将一个焦磷酸基团从ATP转移到核糖-5-磷酸上去,在合成IMP途径的步骤1中该焦磷酸基团以PPi的形式释放出来并且被水解为2Pi,因而合计相当于消耗2个ATP.在步骤2,4,5和7中消耗4个ATP分子,在上述步骤中ATP转化为ADP和Pi.在IMP转化为AMP时,由腺苷琥珀酸合成酶催化的反应又另外消耗一个GTP. 4 为什么一种嘌呤和嘧啶生物合成的抑制剂往往可以用作抗癌药和/或抗病毒药？答:因为许多癌细胞的特点是快速生长,需要供给大量的核苷酸.一旦嘌呤和嘧啶的生物合成受到抑制,癌细胞的生长就受到限制.所以抑制嘌呤和嘧啶生物合成的抑制剂可能就是一种抗癌药.由于病毒复制速度
15、非常快,所以也会受到同样抑制剂的影响. 氨基酸代谢 1寄生在豆科植物根瘤中的细菌约消耗20以上豆科植物所产生的ATP，为什么这些细菌要消耗这么大量的ATP。答:根瘤菌与植物是共生关系,根瘤菌通过使大气中氮还原来提供氨离子,但在固氮过程中需要大量的ATP,这些ATP都是由植物供给的. 2给动物喂食15N标记的天冬氨酸，很快就有许多带标记的氨基酸出现，解释此现象。答: 在Asp转氨酶催化下标记的氨基由Asp转移到了Glu上,因为转氨反应是可逆的,并且许多转氨酶用Glu作为-氨基的供体,所以15N-Glu中的15N原子很快进入到其它可以作为Glu-依赖型转氨酶的底物的氨基酸中,即出现在除了Lys和Thr之外的那些氨基酸中 3如果你的饮食中富含Ala但缺乏Asp，那么能否看到你缺乏Asp的症状呢？请解释。答:看不到缺乏Asp的症状.因为富含Ala,它经转氨可生成丙酮酸,丙酮酸经羧化又可生成草酰乙酸,后者经转氨就可生成天冬氨酸. 4大多数氨基酸的合成是多步反应的产物，但20种标准氨基酸中有3种可以通过中枢代谢途径中的糖类代谢物经简单转氨基合成。（a）写出这三个转氨基反应的方程式。（b）这些氨基酸中有一种也能直接通过还原氨基化合成，写出此反应的方程式。答:(a)在相应转氨酶催化下,Glu,Ala和Asp分别由-酮戊二酸,丙
