The Solution Structure of the Loop E Region of the 5 S rRNA from Spinach Chloroplasts

Chapter 1 绪论一、名词解释1、细胞（cell）：2、细胞生物学（cell biology)：3、细胞工程（Cell Engineering ）:二、填空题1、1665年，英国学者（）首次发现细胞，他看到是死细胞,是植物细胞的( ）。

2、1674年，荷兰布商（）利用自制的高倍显微镜首次发现了活细胞。

3、1839年,德国植物学家（）和德国动物学家（）提出了细胞学说，即( ）；1858年，德国医生和病理学家魏尔肖（）对细胞学说进行了重要补充并提出：( ）。

4、非细胞生物包括（)和（).三、选择题1、第一个观察到活细胞有机体的是( )。

A Robert HookeB Leeuwen HoekC GrewD Virchow2、细胞学说是由（）提出来的。

A Robert Hooke和Leeuwen HoekB Crick和WatsonC Schleiden和SchwannD Sichold和Virchow3、细胞学说中不包括的内容是( ）A 细胞是构成一切动植物的基本单位B 个体发育过程就是细胞不断增殖和连续分化的过程C 一切动植物都是有细胞构成的D 细胞的来源只能是细胞四、判断题1、细胞生物学是研究细胞基本结构的科学.（)2、细胞是生命体的结构和生命活动的基本单位。

( ）3、英国学者Robert Hooke第一次观察到细胞.（）4、细胞学说、进化论、遗传学的基本定律被列为19世纪自然科学的“三大发现”.（)5、罗伯特·胡克观察到的是植物的活细胞（）6、不管原核生物还是真核生物，都有两种核酸(DNA和RNA）( ）五、问答题1、细胞学说(cell theory）的主要内容是什么?有何重要意义?六、思考题1、如何鉴别太岁是不是生物?2、如何理解生物学大师Wilson于1925年提出的“一切生物的关键问题都要到细胞中去寻找答案”这一观点？3、恩格斯把细胞学说列为19世纪自然科学的“三大发现”之一。

RNA提取一般步骤总结RNA提取原理：通过变性剂破碎细胞或者组织，然后经过氯仿等有机溶剂抽提RNA，再经过沉淀，洗涤，晾干，最后溶解。

但是由于RNA酶无处不在，随时可能将RNA降解，所以实验中有很多地方需要注意，稍有疏忽就会前功尽弃。

RNA提取的一般步骤所有RNA的提取过程中都有五个关键点，即：样品细胞或组织的有效破碎；有效地使核蛋白复合体变性；对内源RNA酶的有效抑制；有效地将RNA从DNA和蛋白混合物中分离；对于多糖含量高的样品还牵涉到多糖杂质的有效除去。

但其中最关键的是抑制ＲＮＡ酶活性。

RNA的提取目前阶段主要可采用两种途径:提取总核酸，再用氯化锂将RNA沉淀出来；直接在酸性条件下抽提，酸性下DNA与蛋白质进入有机相而RNA留在水相。

第一种提取方法将导致小分子量RNA的丢失，目前该方法的使用频率已很低。

实验步骤：破碎组织→分离RNA→沉淀RNA→洗涤RNA→融解RNA→保存RNA。

1、破碎组织和灭活RNA酶可以同步进行，可以用盐酸胍、硫氰酸胍、NP-40、SDS、蛋白酶K等破碎组织，加入β-ME可以抑制RNA酶活性。

2、分离RNA一般用酚、氯仿等有机溶剂，加入少量异戊醇，经过此步，离心，RNA一般分布于上层，与蛋白层分开。

3、沉淀RNA一般用乙醇、3M NaAc（pH-5.2）或异丙醇。

4、洗涤RNA使用70％乙醇洗涤，有时，为避免RNA被洗掉，此步可以省掉，洗涤之后可以晾干或者烤干乙醇，但是不能过于干燥，否则不易溶解。

5、融解RNA一般使用TE。

6、保存RNA应该尽量低温。

为了防止痕量RNase的污染，从富含RNase的样品（如胰脏、肝脏）中分离到的RNA需要贮存在甲醛中以保存高质量的RNA，对于长期贮存更是如此。

从大鼠肝脏中提取的RNA，在水中贮存一个星期就基本降解了，而从大鼠脾脏中提取的RNA，在水中保存3年仍保持稳定。

另外，长度大于4kb 的转录本对于痕量RNase的降解比小转录本更敏感。

第一章1、概念：分子生物学DNA重组技术结构分子生物学“基因”的分子生物学定义：产生一条功能多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。

2、用你现有的知识解释DNA为什么是遗传信息的载体。

3、关注了解近几年诺贝尔奖获得者及其科学发现。

第二章名词解释:DNA的C值：C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。

C值矛盾（C Value paradox）：C值一般随生物进化而增加，研究发现某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖类中C值变化也很大，这种C值与生物进化（结构和组织的复杂性）矛盾的现象称为C值矛盾。

冈崎片段DNA的半保留复制（semi-conservative replication）：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。

半不连续复制（semi-conservative replication）：DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。

复制子(Replicon)：从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子。

转座子（transposon）：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。

反转录转座子（retrotransposon）：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。

单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：在DNA复制过程中，稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。

DNA连接酶: 双链DNA中一条链有切口，一端是3ˊ-OH，另一端是5ˊ-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接，不能将两条游离的DNA单链连接起来。

在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用。

拓扑异构酶(DNA Topisomerase):拓扑异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解（消除）负超螺旋。

1. Complements. Write the complementary sequence (in the standard 5’→3’ notation) for(a) GATCAA, (b)TCGAAC, (c) ACGCGT, and (d) TACCAT.2. Compositional constraint. The composition (in mole-fraction units) of one of the strands of a double-helical DNA molecule is [A] = 0.30 and [G] = 0.24. (a) What can you say about [T] and [C] for the same strand? (b) What can you say about [A], [G], [T], and [C] of the complementary strand?3. Lost DNA. The DNA of a deletion mutant of bacteriophage has a length of 15 μm instead of 17 μm. How many base pairs are missing from this mutant?4. An unseen pattern. What result would Meselson and Stahl have obtained if the replication of DNA were conservative (i.e., the parental double helix stayed together)? Give the expected distribution of DNA molecules after 1.0 and 2.0 generations for conservative replication.5. Tagging DNA. (a) Suppose that you want to radioactively label DNA but not RNA in dividing and growing bacterial cells. Which radioactive molecule would you add to the culture medium? (b) Suppose that you want to prepare DNA in which the backbone phosphorus atoms are uniformly labeled with 32P. Which precursors should be added to a solution containing DNA polymerase I and primed template DNA? Specify the position of radioactive atoms in these precursors.6. Finding a template. A solution contains DNA polymerase I and the Mg2+salts of dATP, dGTP, dCTP, and TTP. The following DNA molecules are added to aliquots of this solution. Which of them would lead to DNA synthesis? (a) A single-stranded closed circle containing 1000 nucleotide units. (b) A double-stranded closed circle containing 1000 nucleotide pairs. (c) A single-stranded closed circle of 1000 nucleotides base-paired to a linear strand of 500 nucleotides wi th a free 3’ -OH terminus. (d) A double-stranded linear molecule of 1000 nucleotide pairs with a free 3’ -OH group at each end.7. The right start. Suppose that you want to assay reverse transcriptase activity. If polyriboadenylate is the template in the assay, what should you use as the primer? Which radioactive nucleotide should you use to follow chain elongation?8. Essential degradation. Reverse transcriptase has ribonuclease activity as well as polymerase activity. What is the role of its ribonuclease activity?9. Virus hunting. You have purified a virus that infects turnip leaves. Treatment of a sample with phenol removes viral proteins. Application of the residual material to scraped leaves results in the formation of progeny virus particles. You infer that the infectious substance is a nucleic acid. Propose a simple and highly sensitive means of determining whether the infectious nucleic acid is DNA or RNA.10. Mutagenic consequences. Spontaneous deamination of cytosine bases in DNA occurs at low but measurable frequency. Cytosine is converted into uracil by loss of its amino group. After this conversion, which base pair occupies this position in each of the daughter strands resulting from one round of replication? Two rounds of replication? 11. Information content. (a) How many different 8-mer sequences of DNA are there? (Hint: There are 16 possible dinucleotides and 64 possible trinucleotides.) (b) How many bits ofinformation are stored in an 8-mer DNA sequence? In the E. coli genome? In the human genome? (c) Compare each of these values with the amount of information that can be stored on a personal computer diskette. A byte is equal to 8 bits.12. Key polymerases. Compare DNA polymerase I and RNA polymerase from E. coli in regard to each of the following features: (a) activated precursors, (b) direction of chain elongation, (c) conservation of the template, and (d) need for a primer.13. Encoded sequences. (a) Write the sequence of the mRNA molecule synthesized froma DNA template strand having the sequence(b) What amino acid sequence is encoded by the following base sequence of an mRNA molecule? Assume that the reading frame starts at the 5’ end.(c) What is the sequence of the polypeptide formed on addition of poly(UUAC) to acell-free protein-synthesizing system?14. A tougher chain. RNA is readily hydrolyzed by alkali, whereas DNA is not. Why?15. A potent blocker. How does cordycepin (3’-deoxyadenosine) block the synthesis of RNA?16. Silent RNA. The code word GGG cannot be deciphered in the same way as can UUU, CCC, and AAA, because poly (G) does not act as a template. Poly(G) forms atriple-stranded helical structure. Why is it an ineffective template?17. Two from one. Synthetic RNA molecules of defined sequence were instrumental in deciphering the genetic code. Their synthesis first required the synthesis of DNA molecules to serve as a template. H. Gobind Khorana synthesized, by organic-chemical methods, two complementary deoxyribonucleotides, each with nine residues: d(TAC)3 and d(GTA)3. Partly overlapping duplexes that formed on mixing these oligonucleotides then served as templates for the synthesis by DNA polymerase of long, repeating double-helical DNA chains. The next step was to obtain long polyribonucleotide chains with a sequence complementary to only one of the two DNA strands. How did he obtain only poly(UAC)? Only poly(GUA)?18. Overlapping or not. In a nonoverlapping triplet code, each group of three bases in a sequence ABCDEF . . .specifies only one amino acid ABC specifies the first, DEF the second, and so forth whereas, in a completely overlapping triplet code, ABC specifies the first amino acid, BCD the second, CDE the third, and so forth. Assume that you can mutate an individual nucleotide of a codon and detect the mutation in the amino acid sequence. Design an experiment that would establish whether the genetic code is overlapping or nonoverlapping.19. Triple entendre. The RNA transcript of a region of T4 phage DNA contains the sequence 5’-AAAUGAGGA-3’ .This seq uence encodes three different polypeptides. What are they?20. Valuable synonyms. Proteins generally have low contents of Met and Trp,intermediate ones of His and Cys, and high ones of Leu and Ser. What is the relation between the number of codons of an amino acid and its frequency of occurrence in proteins? What might be the selective advantage of this relation?21. A new translation. A transfer RNA with a UGU anticodon is enzymatically conjugated to 14C-labeled cysteine. The cysteine unit is then chemically modified to alanine (with the use of Raney nickel, which removes the sulfur atom of cysteine). The altered aminoacyl-tRNA is added to a protein-synthesizing system containing normal components except for this tRNA. The mRNA added to this mixture contains the following sequence:What is the sequence of the corresponding radiolabeled peptide?。

实时荧光定量PCR操作步骤以下实验步骤仅供参考：1 样品RNA的抽提①取冻存已裂解的细胞，室温放臵5分钟使其完全溶解。

②两相分离每1ml的TRIZOL试剂裂解的样品中加入0.2ml的氯仿，盖紧管盖。

手动剧烈振荡管体15秒后，15到30℃孵育2到3分钟。

4℃下12000rpm离心15分钟。

离心后混合液体将分为下层的红色酚氯仿相，中间层以及无色水相上层。

RNA全部被分配于水相中。

水相上层的体积大约是匀浆时加入的TRIZOL试剂的60%。

③RNA沉淀将水相上层转移到一干净无RNA酶的离心管中。

加等体积异丙醇混合以沉淀其中的RNA，混匀后15到30℃孵育10分钟后，于4℃下12000rpm 离心10分钟。

此时离心前不可见的RNA沉淀将在管底部和侧壁上形成胶状沉淀块。

④RNA清洗移去上清液，每1mlTRIZOL试剂裂解的样品中加入至少1ml的75%O配制），清洗RNA沉淀。

混匀后，4℃下7000rpm离心乙醇（75%乙醇用DEPCH25分钟。

⑤RNA干燥小心吸去大部分乙醇溶液，使RNA沉淀在室温空气中干燥5-10分钟。

⑥溶解RNA沉淀溶解RNA时，先加入无RNA酶的水40μl用枪反复吹打几次，使其完全溶解，获得的RNA溶液保存于-80℃待用。

2 RNA质量检测1）紫外吸收法测定先用稀释用的TE溶液将分光光度计调零。

然后取少量RNA溶液用TE稀释（1:100）后，读取其在分光光度计260nm和280nm处的吸收值，测定RNA溶液浓度和纯度。

①浓度测定A260下读值为1表示40 µg RNA/ml。

样品RNA浓度(µg/ml)计算公式为：A260 ×稀释倍数× 40 µg/ml。

具体计算如下：RNA溶于40 µl DEPC水中，取5ul，1:100稀释至495µl的TE中，测得A260 = 0.21RNA 浓度= 0.21 ×100 ×40 µg/ml = 840 µg/ml 或 0.84 µg/µl取5ul用来测量以后，剩余样品RNA为35 µl，剩余RNA总量为：35 µl × 0.84 µg/µl = 29.4 µg②纯度检测RNA溶液的A260/A280的比值即为RNA纯度，比值范围1.8到2.1。

第一章绪论1.分子生物学要研究的主要内容是（）（）（）参考答案是：基因工程；基因表达调控研究；结构分子生物学第二章DNA结构一、填空题(6分)1.天然存在的DNA分子形式为右手（）型螺旋参考答案是：B2.Cot曲线方程为：（）参考答案是：C/C0=1/（1+K2C0t）3.DNA复性必须满足两个条件：（）（）参考答案是：盐浓度必须高；温度必须适当高4.DNA 携带有两类不同的遗传信息，即（）信息和（）信息。

参考答案是：基因编码；基因选择性表达二、判断题(12分)1.拓扑异构酶I解旋需要ATP酶。

参考答案是：不正确2.假基因通常与它们相似的基因位于相同的染色体上。

参考答案是：不正确3.水蜥的基因组比人的基因组大。

参考答案是：正确4.一段长度100bp的DNA，具有4100种可能的序列组合形式。

参考答案是：正确5.单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到DNA骨架上。

参考答案是：正确6.在高盐和低温条件下由DNA单链杂交形成的双螺旋表现出几乎完全的互补性，这一过程可看作是一个复性（退火）反应。

参考答案是：不正确7.生物的遗传密码只存在于细胞核中参考答案是：不正确8.Top I解旋需要ATP参考答案是：不正确9.琼脂糖凝胶电泳—EBr电泳法分离纯化超螺旋DNA原理是根据EBr可以较多地插入到超螺旋DNA 中，因而迁移速度较快参考答案是：不正确10.高等真核生物的大部分DNA是不编码蛋白质的参考答案是：正确11.Cot1/2与基因组复杂性有关参考答案是：正确12.Cot1/2与基因组大小有关参考答案是：正确三、单选题(4分)1.DNA变性是由于（D）A 磷酸二酯键断裂；B 多核苷酸解离；C 碱基的甲基化修饰；D 互补碱基之间氢键断裂；E 糖苷键断裂；2.1953年，Watson 和Crick提出（A）A 多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋；B DNA的复制是半保留的，常常形成亲本-子代双螺旋杂合链；C 三个连续的核苷酸代表一个遗传密码；D 遗传物质通常是DNA而非RNA。

《生物化学》复习资料第二章核酸化学2、试从分子大小、细胞定位以及结构和功能上比较DNA和RNADNA由两条互补的脱氧核糖核甘酸亚单元的链组成的双螺旋结构，RNA 仅是比DNA小得多的核糖核苷酸亚单元单链结构；DNA中有胸腺嘧啶（T）,但无尿嘧啶（U），但RNA则相反，DNA主要生物的遗传信息的载体，指导蛋白质的合成等，而RNA则在于遗传信息的转录，翻译与蛋白质的合成等，有时也可以作为一种催化剂在生物的生命活动起一定的作用.DNA主要存在于细胞核与线粒体，RNA主要存在细胞质基质中。

3. 试从结构和功能上比较tRNA,rRNA,mRNA.1. mRNA勺结构与功能：mRN是单链核酸，其在真核生物中的初级产物称为HnRNA大多数真核成熟的mRN分子具有典型的5'-端的7- 甲基鸟苷三磷酸（m7GTP帽子结构和3'-端的多聚腺苷酸（polyA）尾巴结构。

mRNA的功能是为蛋白质的合成提供模板，分子中带有遗传密码。

mRNA分子中每三个相邻的核苷酸组成一组，在蛋白质翻译合成时代表一个特定的氨基酸，这种核苷酸三联体称为遗传密码（coden）。

2. tRNA的结构与功能：tRNA是分子最小，但含有稀有碱基最多的RNAtRNA 的二级结构由于局部双螺旋的形成而表现为“三叶草”形，故称为“三叶草”结构，可分为五个部分：①氨基酸臂：由tRNA的5'-端和3'-端构成的局部双螺旋，3'-端都带有-CCA-OH顺序，可与氨基酸结合而携带氨基酸。

②DHU臂:含有二氢尿嘧啶核苷，与氨基酰tRNA合成酶的结合有关。

③反密码臂：其反密码环中部的三个核苷酸组成三联体，在蛋白质生物合成中，可以用来识别mRNAt相应的密码，故称为反密码(anticoden )。

④T®C臂：含保守的T®C 顺序，可以识别核蛋白体上的rRNA促使tRNA与核蛋白体结合。

⑤ 可变臂：位于T®C臂和反密码臂之间，功能不详。

三、选择题 1、RNA 合成的底物是------ ---------。

A dATP, dTTP , dGTP , d CTP BATP, TTP , GTP , CTP C ATP ,GTP, CTP,UTP D 、GTP, CTP,UTP ，TTP 2．模板DNA 的碱基序列是3′—TGCAGT —5′，其转录出RNA 碱基序列是：A ．5′—AGGUCA —3′B ．5′—ACGUCA —3′C ．5′—UCGUCU —3′D ．5′—ACGTCA —3′E ．5′—ACGUGT —3′3、转录终止必需 。

A 、终止子B 、ρ因子C 、DNA 和RNA 的弱相互作用D 上述三种 4、在转录的终止过程中，有时依赖于蛋白辅因子才能实现终止作用，这种蛋白辅因子称为---- -----。

A σ 因子B ρ因子C θ因子D IF 因子5．识别RNA 转转录终止的因子是：A ．α因子B ．β因子C ．σ因子D ．ρ因子E ．γ因子6．DNA 复制和转录过程有许多异同点,下列DNA 复制和转录的描述中错误的是： A ．在体内以一条DNA 链为模板转录，而以两条DNA 链为模板复制 B ．在这两个过程中合成方向都为5′→3′ C ．复制的产物通常情况下大于转录的产物D ．两过程均需RNA 引物E ．DNA 聚合酶和RNA 聚合酶都需要Mg2+7、核基因mRNA 的内元拼接点序列为 。

A 、AG ……GUB 、GA ……UGC 、GU ……AGD 、UG ……GA8、真核生物mRNA 分子转录后必须经过加工，切除---------，将分隔开的编码序列连接在一起，使其成为蛋白质翻译的模板，这个过程叫做RNA 的拼接。

A 外显子B 启动子C 起始因子D 内含子9、在真核生物RNA pol Ⅱ的羧基端含有一段7个氨基酸的序列，这个7肽序列为Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser ,被称作 。

A C 末端结构域B 帽子结构C Poly(A)尾巴D 终止子 10．真核生物RNA 的拼接需要多种snRNP 的协助，其中能识别左端（5’）拼接点共有序列的snRNP 是： A ．U1 snRNP B ．U2 snRNP C ．U5 snRNPE ．U2 snRNP+ U5 snRNP四、是非题1、所有的启动子都位于转录起始位点的上游。

练习一参考答案一、名词解释1．中心法则答：central dogma，指遗传信息从 DNA 传递给 RNA，再从 RNA 传递给蛋白质的转录和翻译的过程。

遗传信息可以通过复制、转录或逆转录在 DNA 和DNA 之间或 DNA 和 RNA 之间传递，但是从核酸到蛋白的信息传递是单向的。

这是生物体遗传信息传递所遵循的基本法则。

2．核酶答：ribozyme，核酶一词用于描述具有催化活性的 RNA, 即化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。

核酶的发现对于所有酶都是蛋白质的传统观念提出了挑战。

3．泛素答：ubiquitin，泛素是一种 76 氨基酸的多肽，可以在三种酶（E1，E2， E3）的催化下共价连接到把蛋白的 Lys ε-NH2，并进一步通过多泛素化，介导靶蛋白被蛋白酶体降解。

4．端粒酶答：telomerase，端粒酶是一种核糖核酸蛋白酶，由 RNA 和蛋白质构成，具逆转录活性，能够以自身的RNA 为模版，通过多次互补配对，延长染色体端粒3’末端。

5．信号肽答：signal peptide，指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移（定位）的 N-末端的氨基酸序列（有时不一定在 N 端），至少含有一个带正电荷的氨基酸，中部有一高度疏水区以通过细胞膜。

大多数信号肽跨膜后被切除。

6．Intron答：内含子，内含子是基因内的可以被转录，但是在转录后的 RNA 加工加工过程被切除的部分，它不出现在成熟的 RNA 分子中。

大多数真核生物的基因都有内含子。

7．Shine-Dalgarno Sequence答：SD 序列，在原核 mRNA 上起始密码子 AUG 上游 4~13 个核苷酸处一段富含嘌呤的序列，可与16SrRNA 上的一段嘧啶丰富区域通过碱基互补结合，是原核 mRNA 和核糖体小亚基结合位点。

8．Okazaki Fragments答：冈崎片段，DNA 复制过程中，在后随链的复制是不连续的，首先形成DNA 短片段（1000-2000 碱基），这些片段被称为冈崎片段，它们随后被共价连接成完整的后随链。