生物化学课后答案3核酸
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第二章糖类1、判断对错,如果认为错误,请说明原因。
(1)所有单糖都具有旋光性。
答:错。
二羟酮糖没有手性中心。
(2)凡具有旋光性的物质一定具有变旋性,而具有变旋性的物质也一定具有旋光性。
答:凡具有旋光性的物质一定具有变旋性:错。
手性碳原子的构型在溶液中发生了改变。
大多数的具有旋光性的物质的溶液不会发生变旋现象。
具有变旋性的物质也一定具有旋光性:对。
(3)所有的单糖和寡糖都是还原糖。
答:错。
有些寡糖的两个半缩醛羟基同时脱水缩合成苷。
如:果糖。
(4)自然界中存在的单糖主要为D-型。
答:对。
(5)如果用化学法测出某种来源的支链淀粉有57 个非还原端,则这种分子有56 个分支。
答:对。
2、戊醛糖和戊酮糖各有多少个旋光异构体(包括α-异构体、β-异构体)?请写出戊醛糖的开链结构式(注明构型和名称)。
答:戊醛糖:有3 个不对称碳原子,故有2 3 =8 种开链的旋光异构体。
如果包括α-异构体、β-异构体,则又要乘以2=16 种。
戊酮糖:有2 个不对称碳原子,故有2 2 =4 种开链的旋光异构体。
没有环状所以没有α-异构体、β-异构体。
3、乳糖是葡萄糖苷还是半乳糖苷,是α-苷还是β-苷?蔗糖是什么糖苷,是α-苷还是β-苷?两分子的D-吡喃葡萄糖可以形成多少种不同的二糖?答:乳糖的结构是4-O-(β-D-吡喃半乳糖基)D-吡喃葡萄糖[β-1,4]或者半乳糖β(1→4)葡萄糖苷,为β-D-吡喃半乳糖基的半缩醛羟基形成的苷因此是β-苷。
蔗糖的结构是葡萄糖α(1→2)果糖苷或者果糖β(2→1)葡萄糖,是α-D-葡萄糖的半缩醛的羟基和β- D -果糖的半缩醛的羟基缩合形成的苷,因此既是α苷又是β苷。
两分子的D-吡喃葡萄糖可以形成19 种不同的二糖。
4 种连接方式α→α,α→β,β→α,β→β,每个5 种,共20 种-1 种(α→β,β→α的1 位相连)=19。
4、某种α-D-甘露糖和β-D-甘露糖平衡混合物的[α]25D 为+ °,求该平衡混合物中α-D-甘露糖和β-D-甘露糖的比率(纯α-D-甘露糖的[α]25D 为+ °,纯β-D-甘露糖的[α]25D 为-°);解:设α-D-甘露糖的含量为x,则(1-x)=X=%该平衡混合物中α-D-甘露糖和β-D-甘露糖的比率:=5、请写出龙胆三糖[β-D-吡喃葡萄糖(1→6)α-D-吡喃葡萄糖(1→2)β-D-呋喃果糖] 的结构式。
第19章代谢总论⒈怎样理解新陈代谢?答:新陈代谢是生物体内一切化学变化的总称,是生物体表现其生命活动的重要特征之一。
它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。
新陈代谢包括分解代谢和合成代谢两个方面。
新陈代谢的功能可概括为五个方而:①从周围环境中获得营养物质。
②将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件。
③将结构元件装配成自身的大分子。
④形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。
⑤提供机体生命活动所需的一切能量。
⒉能量代谢在新陈代谢中占何等地位?答:生物体的一切生命活动都需要能量。
生物体的生长、发育,包括核酸、蛋白质的生物合成,机体运动,包括肌肉的收缩以及生物膜的传递、运输功能等等,都需要消耗能量。
如果没有能量来源生命活动也就无法进行.生命也就停止。
⒊在能量储存和传递中,哪些物质起着重要作用?答:在能量储存和传递中,ATP(腺苷三磷酸)、GTP(鸟苷三磷酸)、UTP(尿苷三磷酸)以及CTP(胞苷三磷酸)等起着重要作用。
⒋新陈代谢有哪些调节机制?代谢调节有何生物意义?答:新陈代谢的调节可慨括地划分为三个不同水平:分子水平、细胞水平和整体水平。
分子水平的调节包括反应物和产物的调节(主要是浓度的调节和酶的调节)。
酶的调节是最基本的代谢调节,包括酶的数量调节以及酶活性的调节等。
酶的数量不只受到合成速率的调节,也受到降解速率的调节。
合成速率和降解速率都备有一系列的调节机制。
在酶的活性调节机制中,比较普遍的调节机制是可逆的变构调节和共价修饰两种形式。
细胞的特殊结构与酶结合在一起,使酶的作用具有严格的定位条理性,从而使代谢途径得到分隔控制。
多细胞生物还受到在整体水平上的调节。
这主要包括激素的调节和神经的调节。
高等真核生物由于分化出执行不同功能的各种器官,而使新陈代谢受到合理的分工安排。
人类还受到高级神经活动的调节。
除上述各方面的调节作用外,还有来自基因表达的调节作用。
代谢调节的生物学意义在于代谢调节使生物机体能够适应其内、外复杂的变化环境,从而得以生存。
核酸的化学一、是非题1.嘌呤碱分子中含有嘧啶碱结构。
2.核苷由碱基和核糖以β型的C—N糖苷键相连。
3.核苷酸是由核苷与磷酸脱水缩合而成,所以说核苷酸是核苷的磷酸酯。
4.核苷酸的碱基和糖相连的糖苷键是C—O型。
5.核糖与脱氧核糖的差别是糖环的2’位有无羟基。
6.核苷酸的等电点的大小取决于核糖上的羟基与磷酸基的解离。
7.在DNA双链之间,碱基配对A-T形成两对氢键,C-G形成三对氢键,若胸腺嘧啶C-2位的羰基上的氧原于质子化形成OH,A-T之间也可形成三对氢键。
8.任何一条DNA片段中,碱基的含量都是A=T,C=G。
9.DNA碱基摩尔比规律仅适令于双链而不适合于单链。
10.用二苯胺法测定DNA含量必须用同源的DNA作标准样品。
11.DNA变性后就由双螺旋结构变成线团结构。
12.Tin值低的DNA分子中(A-T)%高。
13.Tin值高的DNA分子中(C-G)%高。
14.由于RNA不是双链,因此所有的RNA分子中都没有双螺旋结构。
15.起始浓度高、含重复序列多的DNA片段复性速度快。
16.DNA的复制和转录部必须根据碱基配对的原则。
17.某氨基酸tRNA反密码子为GUC,在mRNA上相对应的密码子应该是CAG。
18.细胞内DNA的核苷酸顺序都不是随机的而是由遗传性决定的。
19.RNA链的5 ′核苷酸的3′羟基与相邻核昔酸的5′羟基以磷酸二酯键相连。
20.假如某DNA样品当温度升高到一定程度时,OD260提高30%,说明它是一条双链DNA。
21.核酸外切酶能够降解所有的病毒DNA。
二、填空题1.核苷酸是由___、____和磷酸基连接而成。
2.在各种RNA中__含稀有碱基最多。
3.T m值高的DNA分子中___的%含量高。
T m值低的DNA 分子中___%含量高。
4.真核生物的DNA存在于____,其生物学作用是____________。
5.细胞内所有的RNA的核苷酸顺序都是由它们的______决定的。
6.将双链DNA放置在pH2以下或pH12以上,其OD260___,在同样条件下单链DNA的OD260______。
第二章核酸的结构与功能一、名词解释1.核酸2.核苷3.核苷酸4.稀有碱基5.碱基对6.DNA的一级结构7.核酸的变性8.Tm值9.DNA的复性10.核酸的杂交二、填空题11.核酸可分为____和____两大类,其中____主要存在于____中,而____主要存在于____。
12.核酸完全水解生成的产物有____、____和____,其中糖基有____、____,碱基有____和____两大类。
13.生物体内的嘌呤碱主要有____和____,嘧啶碱主要有____、____和____。
某些RNA分子中还含有微量的其它碱基,称为____。
14.DNA和RNA分子在物质组成上有所不同,主要表现在____和____的不同,DNA分子中存在的是____和____,RNA分子中存在的是____和____。
15.RNA的基本组成单位是____、____、____、____,DNA的基本组成单位是____、____、____、____,它们通过____键相互连接形成多核苷酸链。
16.DNA的二级结构是____结构,其中碱基组成的共同特点是(若按摩尔数计算)____、____、____。
17.测知某一DNA样品中,A=0.53mol、C=0.25mol、那么T= ____mol,G= ____mol。
18.嘌呤环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键,通过这种键相连而成的化合物叫____。
19.嘧啶环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键,通过这种键相连而成的化合物叫____。
20.体内有两个主要的环核苷酸是____、____,它们的主要生理功用是____。
21.写出下列核苷酸符号的中文名称:ATP____、dCDP____。
22.DNA分子中,两条链通过碱基间的____相连,碱基间的配对原则是____对____、____对____。
23.DNA二级结构的重要特点是形成____结构,此结构属于____螺旋,此结构内部是由____通过____相连维持,其纵向结构的维系力是____。
生物化学习题(核酸)生物化学习题(核酸)一、名词解释:单核苷酸磷酸二酯键碱基互补规律核酸的变性与复性退火增色效应、减色效应DNA的熔解温度分子杂交环化核苷酸核小体cAMP二、填空题:1、核酸变性后,其摩尔磷吸光系数ε(P)。
2、维持DNA双螺旋结构稳定性主要是靠。
3、核酸的基本结构单位是。
4、脱氧核糖核酸在糖环位置不带羟基。
5、核酸在细胞中的分布不同,DNA主要位于中,RNA主要位于中。
6、核酸分子中的糖苷键均为型糖苷键;糖环与碱基间的连接键为键;核苷与核苷之间通过键连接成多聚体。
7、核酸的特征元素是。
8、碱基与戊糖间C-C连接的是核苷。
9、最不稳定的RNA是、具有三叶草结构的RNA是。
10、DNA中的嘧啶碱与RNA中的嘧啶碱的氢键结合性质相似。
11、DNA双螺旋的两股链的顺序是关系。
12、B型DNA双螺旋的螺距为,每匝螺旋有对碱基,每对碱基的转角是。
13、DNA分子G-C含量高时,相对密度,Tm(熔接温度)则,分子比较稳定。
14、在条件下,互补的单股核苷酸序列将缔结成双链分子。
15、 RNA分子指导蛋白质合成, RNA分子用作蛋白质合成中活化氨基酸的载体。
16、通常讨论酶促反应的速度时,指的是反应的速度,即时测得的反应速度。
17、DNA分子的沉降系数决定于和。
18、DNA变性后,紫外吸收,粘度,生物活性将。
19、温度对酶活力的影响有以下两方面:一方面,另一方面。
20、因为核酸分子具有、,所以在nm处有吸收峰,可用紫外分光光度计测定。
21、双链DNA热变性后,或在pH2以下,或在pH12以上时,其OD,同样260。
条件下,单链DNA的OD26022、DNA样品的均一性越高,其熔解过程的温度范围越。
23、DNA所在介质的离子强度越低,其熔解过程的温度范围越,熔解温度越,所以DNA分子应保存在浓度盐溶液中,通常保存在mol/L 的NaCI溶液。
24、变性DNA的复性与许多因素有关,包括、、、、等。
25、维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是,其次大量存在于DNA 分子中的弱作用力如、和也起一定作用。
1.举例说明化学与生物化学之间的关系。
提示:生物化学是应用化学的理论和方法来研究生命现象,在分子水平上解释和阐明生命现象化学本质的一门学科.化学和生物化学关系密切,相互渗透、相互促进和相互融合。
一方面,生物化学的发展依赖于化学理论和技术的进步,另一方面,生物化学的发展又推动着化学学科的不断进步和创新。
举例:略。
2.试解释生物大分子和小分子化合物之间的相同和不同之处。
提示:生物大分子一般由结构比较简单的小分子,即结构单元分子组合而成,通常具有特定的空间结构。
常见的生物大分子包括蛋白质、核酸、脂类和糖类。
生物大分子与小分子化合物相同之处在丁:1)共价键是维系它们结构的最主要的键;2)有一定的立休形象和空间大小;3)化学和|物理性质主要决定于分子中存在的官能团。
生物大分子与小分子化合物不同之处在于:(1)生物大分子的分子量要比小分子化合物大得多,分子的粒径大小差异很大;(2)生物大分子的空间结构婴复杂得多,维系空间结构的力主要是各种非共价作用力;(3)生物大分子特征的空间结构使其具有小分子化合物所不具有的专性识别和结合位点,这些位点通过与相应的配体特异性结合,能形成超分子,这种特性是许多重要生理现象的分子基础。
3.生物大分子的手性特征有何意义?提示:生物大分子都是手性分子,这种结构特点在生物大分子的分子识别及其特殊的生理功能方面意义重大。
主要表现在:(1)分子识别是产生生理现象的重要基础,特异性识别对于产生特定生物效应出关重要;(2)生物大分了通过特征的三维手性空间环境能特异性识别前手性的小分子配体,产生专一性的相互作用。
4.指出取代物的构型:6.举例说明分子识别的概念及其意义。
提示::分子识别是指分子间发生特异性结合的相互作用,如tRNA分子与氨酰tRNA合成醉的相互作用,抗体与抗原之间的相互作用等。
分子识别是生命体产生各种生理现象的化学本质,是保证生命活动有序地进行的分子基础。
7.什么是超分子?说明拆分超分子的方法和原理。
1 绪论1.生物化学研究的对象和内容是什么?解答:生物化学主要研究:(1)生物机体的化学组成、生物分子的结构、性质及功能;(2)生物分子分解与合成及反应过程中的能量变化;(3)生物遗传信息的储存、传递和表达;(4)生物体新陈代谢的调节与控制。
2.你已经学过的课程中哪些内容与生物化学有关。
提示:生物化学是生命科学的基础学科,注意从不同的角度,去理解并运用生物化学的知识。
3.说明生物分子的元素组成和分子组成有哪些相似的规侓。
解答:生物大分子在元素组成上有相似的规侓性。
碳、氢、氧、氮、磷、硫等6种是蛋白质、核酸、糖和脂的主要组成元素。
碳原子具有特殊的成键性质,即碳原子最外层的4个电子可使碳与自身形成共价单键、共价双键和共价三键,碳还可与氮、氧和氢原子形成共价键。
碳与被键合原子形成4个共价键的性质,使得碳骨架可形成线性、分支以及环状的多种多性的化合物。
特殊的成键性质适应了生物大分子多样性的需要。
氮、氧、硫、磷元素构成了生物分子碳骨架上的氨基(-NH2)、羟基(-OH)、羰基()、羧基(-COOH)、巯基(-SH)、磷酸基(-PO4 )等功能基团。
这些功能基团因氮、硫和磷有着可变的氧化数及氮和氧有着较强的电负性而与生命物质的许多关键作用密切相关。
生物大分子在结构上也有着共同的规律性。
生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价键聚合成链状,其主链骨架呈现周期性重复。
构成蛋白质的构件是20种基本氨基酸。
氨基酸之间通过肽键相连。
肽链具有方向性(N 端→C端),蛋白质主链骨架呈"肽单位"重复;核酸的构件是核苷酸,核苷酸通过3′, 5′-磷酸二酯键相连,核酸链也具有方向性(5′、→3′),核酸的主链骨架呈"磷酸-核糖(或脱氧核糖)"重复;构成脂质的构件是甘油、脂肪酸和胆碱,其非极性烃长链也是一种重复结构;构成多糖的构件是单糖,单糖间通过糖苷键相连,淀粉、纤维素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重复。
核酸的生物合成一、选择题1.如果一个完全具有放射性的双链DNA分子在无放射性标记溶液中经过两轮复制,产生的四个DNA分子的放射性情况是:A、其中一半没有放射性B、都有放射性C、半数分子的两条链都有放射性D、一个分子的两条链都有放射性E、四个分子都不含放射性2.关于DNA指导下的RNA合成的下列论述除了项外都是正确的。
A、只有存在DNA时,RNA聚合酶才催化磷酸二酯键的生成B、在转录过程中RNA聚合酶需要一个引物C、链延长方向是5′→3′D、在多数情况下,只有一条DNA链作为模板E、合成的RNA链不是环形3.下列关于核不均一RNA(hnRNA)论述哪个是不正确的?A、它们的寿命比大多数RNA短B、在其3′端有一个多聚腺苷酸尾巴C、在其5′端有一个特殊帽子结构D、存在于细胞质中4.hnRNA是下列那种RNA的前体?A、tRNAB、rRNAC、mRNAD、SnRNA5.DNA复制时不需要下列那种酶:A、DNA指导的DNA聚合酶B、RNA引物酶C、DNA连接酶D、RNA指导的DNA聚合酶6.参与识别转录起点的是:A、ρ因子B、核心酶C、引物酶D、σ因子7.DNA半保留复制的实验根据是:A、放射性同位素14C示踪的密度梯度离心B、同位素15N标记的密度梯度离心C、同位素32P标记的密度梯度离心D、放射性同位素3H示踪的纸层析技术8.以下对大肠杆菌DNA连接酶的论述哪个是正确的?A、催化DNA双螺旋结构中的DNA片段间形成磷酸二酯键B、催化两条游离的单链DNA连接起来C、以NADP+作为能量来源D、以GTP作为能源9.下面关于单链结合蛋白(SSB)的描述哪个是不正确的?A、与单链DNA结合,防止碱基重新配对B、在复制中保护单链DNA不被核酸酶降解C、与单链区结合增加双链DNA的稳定性D、SSB与DNA解离后可重复利用10.有关转录的错误叙述是:A、RNA链按3′→5′方向延伸B、只有一条DNA链可作为模板C、以NTP为底物D、遵从碱基互补原则11.关于σ因子的描述那个是正确的?A、不属于RNA聚合酶B、可单独识别启动子部位而无需核心酶的存在C、转录始终需要σ亚基D、决定转录起始的专一性12.真核生物RNA聚合酶III的产物是:A、mRNAB、hnRNAC、rRNAD、srRNA和tRNA13.合成后无需进行转录后加工修饰就具有生物活性的RNA是:A、tRNAB、rRNAC、原核细胞mRNAD、真核细胞mRNA14.DNA聚合酶III的主要功能是:A、填补缺口B、连接冈崎片段C、聚合作用D、损伤修复15.DNA复制的底物是:A、dNTPB、NTPC、dNDPD、NMP16.下来哪一项不属于逆转录酶的功能:A、以RNA为模板合成DNAB、以DNA为模板合成DNAC、水解RNA-DNA杂交分子中的RNA链D、指导合成RNA二、填空题1.中心法则是于年提出的,其内容可概括为。
生化核酸试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 核酸的基本组成单位是:A. 氨基酸B. 核苷酸C. 核糖D. 脱氧核糖答案:B2. DNA和RNA的主要区别在于:A. 五碳糖的不同B. 碱基的不同C. 核苷酸的不同D. 以上都是答案:D3. 以下哪种碱基是RNA特有的?A. 腺嘌呤B. 鸟嘌呤C. 胞嘧啶D. 尿嘧啶答案:D4. DNA复制过程中,新链的合成方式是:A. 线性B. 双向C. 半保留D. 全保留答案:C5. 转录过程中,RNA聚合酶的作用是:A. 识别启动子B. 合成mRNAC. 合成tRNAD. 合成rRNA答案:B6. 真核生物的mRNA加工过程中,5'端加上的是:A. 帽子结构B. 尾部结构C. 内含子D. 外显子答案:A7. 翻译过程中,决定氨基酸加入肽链的分子是:A. DNAB. mRNAC. tRNAD. rRNA答案:C8. 核酸分子的双螺旋结构是由以下哪两位科学家提出的?A. 克里克和沃森B. 达尔文和孟德尔C. 牛顿和爱因斯坦D. 薛定谔和波尔答案:A9. 核酸分子的变性是指:A. 核酸分子的降解B. 核酸分子的解旋C. 核酸分子的重组D. 核酸分子的复制答案:B10. 核酸分子杂交技术中,用于标记探针的放射性同位素是:A. ^32PB. ^3HC. ^14CD. ^18O答案:A二、填空题(每空1分,共20分)1. 核酸可以分为______和______两大类。
答案:DNA;RNA2. 核酸分子的一级结构是指______的序列。
答案:核苷酸3. DNA分子的复制方式是______。
答案:半保留复制4. 在遗传密码中,三个连续的核苷酸组成一个______。
答案:密码子5. 基因表达包括两个主要过程:______和______。
答案:转录;翻译6. 真核生物的mRNA加工过程中,5'端加上______结构,3'端加上______结构。
第十二章核酸通论提要1868年Miescher发现DNA。
Altmann继续Miescher的研究,于1889年建立从动物组织和酵母细胞制备不含蛋白质的核酸的方法。
RNA的研究开始于19世纪末,Hammars于1894年证明酵母核酸中的糖是戊糖。
核酸中的碱基大部分是由Kossel等所鉴定。
Levene对核酸的化学结构以及核酸中糖的鉴定作出了重要贡献,但是他的“四核苷酸假说”是错误的,在相当长的时间内阻碍了核酸的研究。
理论研究的重大发展往往首先从技术上的突破开始。
20世纪40年代新的核酸研究技术证明DNA 和RNA都是细胞重要组成成分,并且是特异的大分子。
其时,Chargaff等揭示了DNA的碱基配对规律。
最初是Astbury,随后Franklin和Wilkins用X射线衍射法研究DNA分子结构,得到清晰衍射图。
Watson和Crick在此基础上于1953年提出DNA双螺旋结构模型,说明了基因结构、信息和功能三者之间的关系,奠定了分子生物学基础。
DNA双螺旋结构模型得到广泛的实验支持。
Crick于1958年提出了“中心法则”。
DNA研究的成功带动了RNA研究出现一个新的高潮。
20世纪60年代Holley 测定了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列;Nirenberg等被破译了遗传密码;阐明了3类DNA参与蛋白质生物合成的过程。
在DNA重组技术带动下生物技术获得迅猛发展。
将DNA充足技术用于改造生物机体的性状特征、改造基因、改造物种,统称之为基因工程或遗传工程。
与此同时出现了各种生物工程。
技术革命改变了分子生物学的面貌,并推动了生物技术产业的兴起。
在此背景下,RNA研究出现了第二个高潮,发现了一系列新的功能RNA,冲击了传统的观点。
人类基因组计划是生物学有史以来最伟大的科学工程。
这一计划准备用15年时间(1990-2005年),投资30亿美元,完成人类单倍体基因组DNA3×109bp全部序列的测定。
3 核酸1.①电泳分离四种核苷酸时,通常将缓冲液调到什么pH?此时它们是向哪极移动?移动的快慢顺序如何? ②将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时,应将溶液调到什么pH?③如果用逐渐降低pH的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱分离,其洗脱顺序如何?为什么?解答:①电泳分离4种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液,在该pH时,这4种单核苷酸之间所带负电荷差异较大,它们都向正极移动,但移动的速度不同,依次为:UMP>GMP>AMP>CMP;②应取pH8.0,这样可使核苷酸带较多负电荷,利于吸附于阴离子交换树脂柱。
虽然pH 11.4时核苷酸带有更多的负电荷,但pH过高对分离不利。
③当不考虑树脂的非极性吸附时,根据核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度,则洗脱顺序为CMP>AMP> GMP > UMP,但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附,嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3倍。
静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为:CMP> AMP > UMP >GMP。
2.为什么DNA不易被碱水解,而RNA容易被碱水解?解答:因为RNA的核糖上有2'-OH基,在碱作用下形成2',3'-环磷酸酯,继续水解产生2'-核苷酸和3'-核苷酸。
DNA的脱氧核糖上无2'-OH基,不能形成碱水解的中间产物,故对碱有一定抗性。
3.一个双螺旋DNA分子中有一条链的成分[A] = 0.30,[G] = 0.24,①请推测这一条链上的[T]和[C]的情况。
②互补链的[A],[G],[T]和[C]的情况。
解答:①[T] + [C] = 1–0.30–0.24 = 0.46;②[T] = 0.30,[C] = 0.24,[A] + [G] = 0.46。
4.对双链DNA而言,①若一条链中(A + G)/(T + C)= 0.7,则互补链中和整个DNA分子中(A+G)/(T+C)分别等于多少?②若一条链中(A + T)/(G + C)= 0.7,则互补链中和整个DNA分子中(A + T)/(G + C)分别等于多少?解答:①设DNA的两条链分别为α和β则:Aα= Tβ,Tα= Aβ,Gα= Cβ,Cα= Gβ,因为:(Aα+ Gα)/(Tα+ Cα)= (Tβ+ Cβ)/(Aβ+ Gβ)= 0.7,所以互补链中(Aβ+ Gβ)/(Tβ+ Cβ)= 1/0.7 =1.43;在整个DNA分子中,因为A = T,G = C,所以,A + G = T + C,(A + G)/(T + C)= 1;②假设同(1),则Aα+ Tα= Tβ+ Aβ,Gα+ Cα= Cβ+ Gβ,所以,(Aα+ Tα)/(Gα+ Cα)=(Aβ+ Tβ)/(Gβ+ Cβ)= 0.7 ;在整个DNA分子中,(Aα+ Tα+ Aβ+ Tβ)/(Gα+Cα+ Gβ+Cβ)= 2(Aα+ Tα)/2(Gα+Cα)= 0.75.T7噬菌体DNA(双链B-DNA)的相对分子质量为2.5×107,计算DNA链的长度(设核苷酸对的平均相对分子质量为640)。
解答:0.34 ×(2.5×107/640)= 1.3 × 104nm = 13μm。
6.如果人体有1014个细胞,每个体细胞的DNA含量为6.4 × 109个碱基对。
试计算人体DNA的总长度是多少?是太阳―地球之间距离(2.2 × 109 km)的多少倍?已知双链DNA每1000个核苷酸重1 ×10-18g,求人体DNA的总质量。
解答:每个体细胞的DNA的总长度为:6.4 × 109 × 0.34nm = 2.176 × 109 nm = 2.176m,人体内所有体细胞的DNA的总长度为:2.176m×1014 = 2.176×1011km,这个长度与太阳―地球之间距离(2.2×109 km)相比为:2.176 × 1011/2.2 × 109 = 99倍,每个核苷酸重1 × 10-18g/1000 = 10-21g,所以,总DNA 6.4 × 1023 × 10-21 = 6.4 × 102 = 640g。
7.有一个X噬菌体突变体的DNA长度是15μm,而正常X噬菌体DNA的长度为17μm,计算突变体DNA中丢失掉多少碱基对?解答:(17–15)×103/0.34 = 5.88 ×103bp8.概述超螺旋DNA的生物学意义。
解答:①超螺旋DNA比松弛型DNA更紧密,使DNA分子的体积更小,得以包装在细胞内;②超螺旋会影响双螺旋分子的解旋能力,从而影响到DNA与其他分子之间的相互作用;③超螺旋有利于DNA的转录、复制及表达调控。
9.为什么自然界的超螺旋DNA多为负超螺旋?解答:环状DNA自身双螺旋的过度旋转或旋转不足都会导致超螺旋,这是因为超螺旋将使分子能够释放由于自身旋转带来的应力。
双螺旋过度旋转导致正超螺旋,而旋转不足将导致负超螺旋。
虽然两种超螺旋都能释放应力,但是负超螺旋时,如果发生DNA解链(即氢链断开,部分双螺旋分开)就能进一步释放应力,而DNA转录和复制需要解链。
因此自然界环状DNA采取负超螺旋,这可以通过拓扑异构酶的操作实现。
10.真核生物基因组和原核生物基因组各有哪些特点?解答:不同点:①真核生物DNA含量高,碱基对总数可达10 11,且与组蛋白稳定结合形成染色体,具有多个复制起点。
原核生物DNA含量低,不含组蛋白,称为类核体,只有一个复制起点。
②真核生物有多个呈线形的染色体;原核生物只有一条环形染色体。
③真核生物DNA中含有大量重复序列,原核生物细胞中无重复序列。
④真核生物中为蛋白质编码的大多数基因都含有内含子(有断裂基因);原核生物中不含内含子。
⑤真核生物的RNA 是细胞核内合成的,它必须运输穿过核膜到细胞质才能翻译,这样严格的空间间隔在原核生物内是不存在的。
⑥原核生物功能上密切相关的基因相互靠近,形成一个转录单位,称操纵子,真核生物不存在操纵子。
⑦病毒基因组中普遍存在重叠基因,但近年发现这种情况在真核生物也不少见。
相同点:都是由相同种类的核苷酸构成的的双螺旋结构,均是遗传信息的载体,均含有多个基因。
11.如何看待RNA功能的多样性?它的核心作用是什么?解答:RNA的功能主要有:①控制蛋白质合成;②作用于RNA转录后加工与修饰;③参与细胞功能的调节;④生物催化与其他细胞持家功能;⑤遗传信息的加工;⑥可能是生物进化时比蛋白质和DNA更早出现的生物大分子。
其核心作用是既可以作为信息分子又可以作为功能分子发挥作用。
12.什么是DNA变性?DNA变性后理化性质有何变化?解答:DNA双链转化成单链的过程称变性。
引起DNA变性的因素很多,如高温、超声波、强酸、强碱、有机溶剂和某些化学试剂(如尿素,酰胺)等都能引起变性。
DNA变性后的理化性质变化主要有:①天然DNA分子的双螺旋结构解链变成单链的无规则线团,生物学活性丧失;②天然的线型DNA分子直径与长度之比可达1∶10,其水溶液具有很大的黏度。
变性后,发生了螺旋-线团转变,黏度显著降低;③在氯化铯溶液中进行密度梯度离心,变性后的DNA浮力密度大大增加,故沉降系数S增加;④DNA变性后,碱基的有序堆积被破坏,碱基被暴露出来,因此,紫外吸收值明显增加,产生所谓增色效应。
⑤DNA分子具旋光性,旋光方向为右旋。
由于DNA分子的高度不对称性,因此旋光性很强,其[a] = 150。
当DNA分子变性时,比旋光值就大大下降。
13.哪些因素影响T m值的大小?解答:影响T m的因素主要有:①G-C对含量。
G-C对含3个氢键,A-T对含2个氢键,故G-C对相对含量愈高,T m亦越高(图3-29)。
在0.15mol/L NaCl,0.015mol/L柠檬酸钠溶液(1×SSC)中,经验公式为:(G+C)% =(T m- 69.3)×2.44。
②溶液的离子强度。
离子强度较低的介质中,T m较低。
在纯水中,DNA在室温下即可变性。
分子生物学研究工作中需核酸变性时,常采用离子强度较低的溶液。
③溶液的pH。
高pH下,碱基广泛去质子而丧失形成氢键的有力,pH大于11.3时,DNA完全变性。
pH低于5.0时,DNA易脱嘌呤,对单链DNA进行电泳时,常在凝胶中加入NaOH以维持变性关态。
④变性剂。
甲酰胺、尿素、甲醛等可破坏氢键,妨碍碱堆积,使T m下降。
对单链DNA进行电泳时,常使用上述变性剂。
14.哪些因素影响DNA复性的速度?解答:影响复性速度的因素主要有:①复性的温度,复性时单链随机碰撞,不能形成碱基配对或只形成局部碱基配对时,在较高的温度下两链重又分离,经过多次试探性碰撞才能形成正确的互补区。
所以,核酸复性时温度不宜过低,T m-25℃是较合适的复性温度。
②单链片段的浓度,单链片段浓度越高,随机碰撞的频率越高,复性速度越快。
③单链片段的长度,单链片段越大,扩散速度越慢,链间错配的概率也越高。
因面复性速度也越慢,即DNA的核苷酸对数越多,复性的速度越慢,若以C0为单链的初始浓度,t为复性的时间,复性达一半时的C0t值称C0t1/2,该数值越小,复性的速度越快。
④单链片段的复杂度,在片段大小相似的情况下,片段内重复序列的重复次数越多,或者说复杂度越小,越容易形成互补区,复性的速度就越快。
真核生物DNA的重复序列就是复生动力学的研究发现的,DNA的复杂度越小,复性速度越快。
15.概述分子杂交的概念和应用领域。
解答:在退火条件下,不同来源的DNA互补区形成双链,或DNA单链和RNA单链的互补区形成DNA-RNA杂合双链的过程称分子杂交。
通常对天然或人工合成的DNA或RNA片段进行放射性同位素或荧光标记,做成探针,经杂交后,检测放射性同位素或荧光物质的位置,寻找与探针有互补关系的DNA或RNA。
直接用探针与菌落或组织细胞中的核酸杂交,因未改变核酸所在的位置,称原位杂交技术。
将核酸直接点在膜上,再与探针杂交称点杂交,使用狭缝点样器时,称狭缝印迹杂交。
该技术主要用于分析基因拷贝数和转录水平的变化,亦可用于检测病原微生物和生物制品中的核酸污染状况。
杂交技术较广泛的应用是将样品DNA 切割成大小不等的片段,经凝胶电泳分离后,用杂交技术寻找与探针互补的DNA片段。
由于凝胶机械强度差,不适合于杂交过程中较高温度和较长时间的处理,Southern 提出一种方法,将电泳分离的DNA片段从凝胶转移到适当的膜(如硝酸纤维素膜或尼龙膜)上,在进行杂交操作,称Southern印迹法,或Southern杂交技术。