C, C, ADCD, AC, ABC ABCD, C, C, C, C B,A,A, BC, C A, B, A, A, D A, A, B, B, D D, B, D, D, A C, B, AC, D, D D, C, C, ABC, ABC A, B, B, D, A 六、 问答题： 1．（1）特征：

A：DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕成螺旋状结构。

B：碱基处于螺旋内侧，而磷酸及戊糖在外侧，碱基的平面与螺旋轴相垂直，糖平面与碱基平面成直角。 C：螺旋直径为2nm，碱基间距为0.34nm，夹角为36°，每一转有10对核苷酸，螺距为3.4nm。 D：两条链靠碱基间氢键和碱基堆积力连为一体，A与T、C与G配对。

（2）解释生命活动：双螺旋DNA是贮存遗传信息的分子，通过半保留复制，储贮遗传信息；通过转录和翻译表达出生命活动所需的信息（Pr和酶）。

2．和Pr生物合成有关的RNA有：mRNA、tRNA和rRNA。mRNA是Pr合成的模板、编码蛋白质、tRNA携带氨基酸进入核糖体合成Pr；rRNA则是 Pr合成场所核糖体的重要组分，Pr合成过程中，在氨酰tRNA合成酶催化下，tRNA携带氨基酸，然后进入核糖体，按mRNA分子上的编码顺序，上核糖体内的肽基转移酶催化肽键生成，因此Pr的序列是由mRNA分子上的密码子排列决定的。 蛋白质生物合成过程包括：起始、延伸和终止，有上百种蛋白质因子和RNA参与（详见教材）。

3．DNA复制过程中，子代DNA的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，称“半保留复制”。

因DNA聚合酶只能以5′→3′方向延伸DNA链，所以以复制叉移动方向为基准，前导链上可以连续合成DNA链，而后随链则只能不连续地合成“岗崎片段”，然后连接成DNA链，这样，复制时一条DNA链合成是连续的，另一条链则是不连续的，被叫做“半不连续复制”

4．真核生物RNA聚合酶有三种：聚合酶Ⅰ是rRNA的转录酶，合成rRNA前体。聚合酶Ⅱ是mRNA（hnRNA）的转录酶，合成mRNA前体，专一识别Pr基因的启动子，开始转录。聚合酶Ⅲ是小分子RNA转录酶，识别的启动子通常位于结构基因的内部，合成小分子RNA，如：rRNA、ssrRNA、snRNA等。

原核生物RNA聚合酶只有一种，识别基因上游的启动子，催化合成所有类别的RNA。 5．DNA聚合酶和RNA聚合酶的主要相似点： （1） 都以DNA为模板 （2） 都根据碱基互补的原则按5’→3’的方向合成新链 （3） 合成反应均由焦磷酸的水解驱动 （4） 都需2价阳离子作为辅因子 不同之处：

不 同 点 DNA聚合酶Ⅲ RNA聚合酶 亚基组成 αβγδεθι α2ββ’б 功能 复制 转录 单体 4种dNTP 4种NTP 模板 DNA两条链全部 DNA一条链的一段 对引物的需求 需要引物 不需引物 产物 较长，与模板结合 较短，从模板解离 核酸外切酶活性 有 无 校对功能 有 无

6．tRNA的转录后加工：（1）切除5′，3′端多条序列 （2）在3′端加上CCA序列

（3）通过一系列专一的酶促反应对碱基、 核糖进行特征性修饰。 mRNA的转录后加工：（1）5′端帽子结构的形成 （2）3′端poly(A)尾巴的形成

（3）依次剪除内含子转录的插入序列，把外显转录的部分拼接起来。 （4）内部顺序特定部位的甲基化。

7．各类tRNA的结构相似，其二级结构都呈三叶草型、三级结构呈倒“L”型，三叶草型具有如下共同特征： （1） 都是单链，含许多稀有碱基。 （2） 5′端是磷酸化的，常为pG，3′端的碱基顺序为CCA，活化的氨基酸即接在此末端腺苷的3′-羟基上。 （3） 分子中由A-U、G-U配对构成双螺旋区叫臂，不能配对的叫环，tRNA分子由四臂四环：氨基酸臂、二氢尿嘧啶臂、反密码臂、TψC臂、二氢尿嘧啶环、反密码环、可变环、TψC环。 8． A=T=15.1% A+T=30.2%

因C+G=1-30.2%=69.8% 所以C=G=34.8%

9．A．每对核苷酸的分子量按670计算。 2.2×109÷670=3.28×106核苷酸对 每对核苷酸残基高3.4A，则：

3.4A×3.28×106=1.115×107A=0.1115cm B．该DNA分子的圈数为：

3.28×106 ÷10=3.28×105圈

C．将DNA分子看成圆柱体，则体积为：

3.14×0.1115cm×(20/2×108cm)2=0.0035×10-12cm3

占细胞体积的百分数=0.0035×10-12/1.57×10-12×100%=0.223% 10．相同点：（1）方向 （2）按配对规则，以DNA为模板 （3）位置 （4）合成的都是3′,5′-磷酸二酯键。 不同点：（1）碱基配对时，在RNA中以U代替T

（2）转录时用DNA的一条链，复制时用两条模板链

（3）转录具有选择性，仅转录一条链的部分片段，而复制时是整条链的复制。

32

（4）转录不需引物，复制需要RNA引物。 （5）转录后需要加工。 （6）酶系完全不同。

（7）原料不同，转录时用核糖核酸，复制时用脱氧核糖核酸。 11．原核生物中有三种DNA聚合酶，它们的功能如下： DNA聚合酶 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 5′→3′聚合作用 + + + 3′→5′核酸外切酶 + + + 5′→3′核酸外切酶 + — +

12．参与DNA复制的酶类与Pr因子很多： （1） DNA聚合酶：主要参与新核酸链的延长。 （2） 引物酶：合成一小段RNA引物。 （3） DNA连接酶：连接DNA片段。 （4） 解链酶：催化双链DNA解开形成单链DNA。 （5） SSB（单链结合Pr）：与单链核酸链结合，使其免遭核酸酶的降解，保持伸展状态，以便作为合成新链的模板。 （6） 解旋酶：也称拓扑异构酶，使DNA由起螺旋状态变为松驰状态。 13．有意义链：也称正链，指转录过程中无转录功能的DNA链。 反意义链：也称负链，指转录过程中有转录功能的DNA链。 编码链：指的是有意义链。 模板链：指的是反意义链。

14．大肠杆菌DNA聚合酶的性质见11题，都属于多功能酶。 DNA聚合酶Ⅰ：5′→3′聚合活性可催化新链的合成。当错误的核苷酸参入正在合成的DNA链时，DNA聚合酶Ⅰ的3′→5′外切活性大大提高，及时将其切除，与5′→3′聚合活性共同保证DNA复制过程的高保真度，DNA聚合酶Ⅰ的5′→3′外切活性作用于双链DNA的碱基配对部分，从5’端切下单核苷酸或寡核苷酸，在DNA损伤修复和切除RNA引物中发挥作用，DNA聚合酶Ⅰ在大肠杆菌的主要功能是负责DNA的损伤修复和切除引物。

DNA聚合酶Ⅱ：5′→3′聚合活力低，主要功能是参与DNA的损伤修复。

DNA聚合酶Ⅲ：是催化DNA复制的主要酶，与模板结合滑动，按5′→3′的方向合成新链。 15．（1）在3′-末端有长约200个核苷酸的poly（A）尾巴，是在转录后经poly（A）聚合酶的作用添加上去的，poly（A）尾巴与mRNA从细胞核到细胞质的转移有关，与mRNA的半寿期有关。

（2）5′-末端有一个特殊的5′-帽子结构：5′m7G-5′ppp5′-Nmp，5′帽子结构可能与Pr合成的正确起始作用及协助核糖体与mRNA相结合有关。

16．Tm值与下列因素有关： （1） DNA的均一性：均一性愈高的样品，熔解过程中的温度范围愈小。 （2） G-C含量：G-C碱基对之间有三个氢键，而A-T碱基对之间有二个氢键，因此G-C含量高的Tm值也高。 （3） 介质离子强度：介质离子强度较低，DNA的Tm也低。在较高离子强度的介质中，Tm值也高，所以DNA制品应保持在比较高的缓冲液或溶液中。

17．同源蛋白质是指来源不同的同一种蛋白质，它们具有基本相同的氨基酸序列，所以它们的基因具有相同的核苷酸序列。当将带有同源蛋白质基因的DNA片段进行杂交时，形成杂交分子的机会就比较多。

18．先在15NH4Cl为唯一氮源的培养基中使大肠杆菌繁殖许多代，让DNA全部变成[15N]DNA，再将大肠杆菌转入普通14NH4Cl培养基中，将各代细菌DNA抽提出来，用Cscl密度梯度离心进行检测。结果发现，在[15N]中培养的细菌DNA只形成一条[15N]DNA区带，移至[14N]中培养一代后得到的DNA只形成一条[15N]- [14N]杂种分子区带，培养两代的细菌DNA形成一条杂种分子区带和一条[14N]DNA区带，第三代以后，14

[N]DNA成比例地增加，整个变化符合半保留复制机理。 19．（b）形成原来结构的可能性更大，因为片段（a）含有回文结构，变性的单链易形成回折的双螺旋。 20．（a）是一种核酸外切酶，作用于3′-OH端。

（b）是一种核酸内切酶，作用于嘧啶苷酸残基3′-磷酸基与其后残基5′-羟基之间。 （c）是一种核酸内切酶，作用于鸟苷酸残基3′-磷酸与其后残基5′-羟基之间。 该寡核苷酸的顺序为：pGpCpApGpApU

21．DNA是双链分子，二条单链之间通过氢键和碱基堆积使碱基完全配对（A-T，C-G），形成双螺旋状的二级结构，一般是右手螺旋，也有左手螺旋。RNA是单链分子，分子内部的不同部位能够通过碱基发生配对（A-U，G-C），形成既有单链，又有双链的RNA二级结构，RNA二级结构元件有：茎环（发夹）结构，内部环结构等。

22．三联体密码子共有64个，其中61个密码子，代表20种氨基酸，1个氨基酸密码子，（AUG）兼作起始密码子，3个（UAA，UAG和UGA）为终止密码子。这些密码子在生物界基本统一，但并非绝对通用，有例外情况。

23．假定这两种DNA具有完整的双螺旋结构，并且完全呈正常的碱基配对方式。因此，对于含32%A的细菌来说，其他几种碱基的含量是：T=32%，G=19%，C=19%。对于含17%A的细菌来说，其他几中碱基的含量是：T=17%，G=33%，C=33%。根据碱基配对，A—T之间只有两个氢键，而G—C之间有三个氢键。含G—C对多的DNA，双链间结合力较强。在64℃，由于分子的热振动，氢键变弱，在这样的条件下，具有较高G—C含量的DNA能更好地维持它结构的完整。因此，可以推测A含量为17%的细菌是从64℃的温泉中分离出来的。 24．决定DNA复制的准确性的因素是：

（1）DNA聚合酶具有模板依赖性，复制时dNTP按A—T、G—C碱基配对规律对号入座，使子代DNA与亲代DNA核苷酸顺序相同，但有大约10-4的错配。

（2）DNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ均具有3′→5′外切酶活性，有纠正错配的校正作用，使错配减至10-6。 （3）再经错配修复机制，使错配减至10-9以下。 通过以述三种机制保证复制的准确性。 25．（1）用专一性的RNA酶与DNA酶分别对两者进行水解。 （2）用碱水解。RNA能够被水解，而DNA不能被水解。

（3）进行颜色反应。二苯胺试剂可以使DNA变成蓝色，苔黑酚（地衣酚）试剂能使RNA变成绿色。 （4）用酸水解后，进行单核苷酸的分析（层析法和电泳法），含有U的是RNA，含有T的是DNA。 26．将各种酶的底物、切点专一性及其产物列成下表：

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核 酸 酶 胰核糖核酸酶 蛇毒磷酸二酯酶 底物 RNA RNA DNA RNA DNA 单链 DNA 双链 DNA 切 点 内切核酸酶 嘧啶3′端，留下3′-P 外切核酸酶 3′-端，留下3′-OH 外切核酸酶 5′-端，留下5′-OH 外切核酸酶 5′-端，留下5′-OH 外切核酸酶 3′-端，留下3′-OH 产 物 -嘧啶单核苷酸或3′-P嘧啶的寡聚核苷酸 5′-单核苷酸 牛脾磷酸二酯酶 大肠杆菌核酸 外切酶Ⅰ 大肠杆菌核酸 外切酶Ⅲ 3′-单核苷酸 3′-单核苷酸 及一个末尾二核苷酸 5′-单核苷酸 27．（a）加热的温度接近该DNA的Tm值，开始退火复性后的A260与变性前应完全相同，因为在接近Tm值的温度时，DNA的两条链并未完全分开，所以复性可以达到与变性前相同的程度。

（b）加热的温度远远超过该DNA的Tm值，退火复性后的A260比变性前高，因为在远远超过Tm值的温度时，DNA的两条链完全分开，复性不容易达到与变性前相同的程度。 28．（1）因为胸嘧啶碱基只出现在DNA分子中，而不出现在RNA分子中，所以使用3H标记的胸嘧啶核苷（简称胸苷）跟踪DNA的复制过程是很专一的（胸嘧啶或胸苷容易穿过完整的E.coli细胞）。而3H标记的腺苷或鸟苷不仅出现在DNA中，而且也会参入到RNA中，这样就使被标记的化合物成分复杂化，不能对实验作出正确的判断。

（2）胸苷在胸苷激酶、核苷单磷酸激酶以及核苷二磷酸激酶的催化下转变成脱氧胸嘧啶核苷三磷酸： *胸苷+ATP——→d*TMP+ADP d*TMP +ATP——→d* TDP +ADP d* TDP +ATP——→d* TTP +ADP

在聚合酶的催化下，d* TTP以d* TMP的形式参入到生长着的DNA链中： （dNMP）n+ d* TTP——→(dNMP)n—d* TMP+PPi

（3）由于各种核苷酸上的磷酸基在酶的催化下很容易转移，因而使得这种标记在跟踪DNA的生物合成过程中没有专一性，提供不出准确的实验结果，不能作出正确的判断。

29．当RNA聚合酶准确地结合到起始位置后，按照DNA模板选择第一个和第二个核苷三磷酸。由于DNA模板链的第一个被转录的碱基是T或者C，所以第一个进入转录部位的核苷酸是腺嘌呤核苷三磷酸或者鸟嘌呤核苷三磷酸。同时，由于模板链的极性是3′→5′方向，而新生RNA链合成的方向是5′ →3′，磷酸二酯键是第一个核苷酸3′-OH和第二个核苷酸的5′-磷酸基之间形成的，所以新生RNA分子的5′-端第一个核苷酸的三磷酸基仍被保留。这一点已被 -32P标记实验证实。

30．因为DNA分子中含有磷原子而不含硫原子，而外壳蛋白刚好相反，只含硫原子而不含磷原子。所以用32P和35S分别标记DNA和外壳蛋白是很专一的。由于子代病毒产生的遗传信息来自DNA而不是蛋白质外壳，所以只有32P标记转移到子代病毒中。

31．mRNA5′-端帽结构是在转录并合成一小段后加上去的。在鸟苷酰转移酶的催化下，将GTP加到5′端含鸟嘌呤的核苷酸上，彼此通过一个三磷酸桥连接。接着发生加上去鸟嘌呤和最初转录产物的前两个核苷酸甲基化。该甲基化的5′-端帽结构在翻译中起重要作用。

转录产生的3′-端的多聚腺苷酸（约50~200个残基）是在转录后通过腺苷酸转移酶（或称poly（A）聚合酶）把腺苷酸逐个加上去的。由于该过程是发生在转录之后，所以不被放线菌素D抑制，该过程发生在mRNA从细胞核转移到胞液之前

第二章

Ⅲ：参考答案及要点 一、 名词：

α-螺旋：蛋白质二级结构的一种，由酰胺平面绕Cα-N键和Cα-C键转动而形成，在螺旋中，一个氨基酸残基上的CO基团中的氧与靠近它的第五个氨基酸上的NH基团中的氢形成氢键，每个螺旋有3.6个AA，沿轴上升0.54nm。

β-折叠：Pr二级结构的一种，多条肽链或一条肽链的一部分与另一部分并排排列，靠链间或链内CO基团或NH基团之间形成的氢键维持的一种片状结构，各相邻多肽链平行或反平行方向排列。

盐析：高浓度的中性盐溶液可使Pr从溶液中沉淀析出的现象。 盐溶：低浓度的中性盐溶液能使溶液中蛋白质溶解度增加的现象。 等电点：使氨基酸的净电荷为零的溶液的pH值。 亚基：Pr四级结构中的每一条多肽链。

Sanger反应：AA与2.4-二硝基氟苯形成黄色的DNP-AA衍生物的反应，常用N-末端的AA的测定。

Edman反应：AA与苯异硫氰酸酯形成PHT-AA的反应，可用测定N-末端，也可用于测定小肽的AA顺序。

构型：指在大分子化合物的立体异构中，取代原子或基团在空间的取向。构型的改变需涉及共价键的断裂和生成。

超二级结构：多肽链上若干相邻的构象单元彼此作用，进一步组合成有规则的结构组合体，如α-螺旋—β-转角—α-螺旋等。

结构域：存在于球状Pr分子中的两个或多个相对独立的，在空间上能辨认的三维实体，每个由二级结构组合而成，充当三级结构的构件，其间由单肽链连接。

次级键：又称非共价键，包括盐键、氢键、疏水作用力、范德华力等。

酰胺平面：由于肽键的部分双键性，使其上面的原子（Cα、H、O、Cα）均处于同一平面，此平面称为酰胺平面。

构象：指单键旋转时，分子中的原子或基团形成不同的空间排列。不同的空间排列称为不同的构象，构象的改变不会涉及共价键的断裂和生成。 二、 符号

GSSG：氧化型谷胱甘肽 PAGE：聚丙烯酰胺凝胶电泳 DNP-AA：二硝基苯氨基酸 SDS：十二烷基磺酸钠 Arg：精氨酸 Trp：色氨酸 Asn：天冬酰胺 Pro：脯氨酸 三、 填空

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1．黄 紫

2．Tyr Phe Trp Cys Met Cys Thr Ser Tyr Ser 3．考马斯亮蓝染色法 紫外吸收法 凯氏定氮法 超速离心法 电泳 层析

4．Sanger反应 Edman反应 羧肽酶 肼解法 Edman反应 5．280 260

6．盐键 H键 疏水键 范德华力 疏水键 氢键 肽键 7．Trp Tyr Phe

8．Pro的亚氨基参与形成肽键之后，氮原子上已没有氢原子，无法充当氢键供体 9．α-螺旋 β-折叠 β-转角 无规则卷曲

10．胃蛋白酶 胰凝乳蛋白酶 嗜热菌蛋白酶 胰蛋白酶 溴化氢 11．Cα-C Cα-N 12．亚基 非共价键

13．蛋白质分子内有疏水作用力 14．氢 物理 化学 生物

15．氨基酸间距为零 Pro和Gly

16．氧化 还原 β-疏基乙醇 过甲酸 17．Glu Lys Arg Gly Ala Ser 18．Cys

19．Val Ile Thr 20．Ser Thr Tyr 21．Glu Val 22．负 正

23．分子大小 溶解度 电荷 吸附作用（或对其它分子的亲和力） 24．协同 变构 血红素 25．His

26．亲水 疏水 疏水 亲水

27．肽键 自由的-NH2 自由的-COOH 茚三酮 28．X-射线晶体衍射技术 29．Thr Ser

30．Glu Cys Gly

31．基因 蛋白质或酶 镰刀状贫血病 32．两性 负 正 四、 是非题

××××√ √×××× ××××√ √×××× ×√×√√ ×√×√√ ××√×√ √√××√ ××××√ √×√√√ √√√√× √√√√× √×××× ×√√×× 五、选择题

B，D，B，C，D C，D，C，D，A C，B，D，D，A D，B，B，C，C A，C，B，A，A B，C，D，D，C AC，ABC，ABC，ABC，BD BD，C，B，C，C ACD，C，B，D，C C，B，D，BD，ABC

C，A，D，B，B C，D，A，C，B C，B，D，D，B 六、问答题

1．蛋白质的结构分为一级结构和空间结构，一级结构又称初级结构或基本化学结构，空间结构亦称高级结构，它包括蛋白质的二级、三级和四级结构。

（1）一级结构：是指氨基酸在肽链中的连接方式排列顺序及二硫键的位置。因此，一级结构是Pr的共价键的全部情况，一级结构包含着决定高级结构的因素，蛋白质的种类和生物活性都与肽链的氨基酸种类和排列顺序有关。

（2）二级结构：指多肽链骨架的几何走向，即多肽链的螺旋和折叠，包括α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷曲。

（3）三级结构：具有二级结构的多肽链进一步折叠、卷曲形成的复杂的球状结构，多肽链所发生的盘旋是由蛋白质分子中氨基酸残基侧链（R基因）的顺序决定的。

（4）四级结构：由具有三级结构的亚基以次级键缔合而成的空间结构。 2．以肌红蛋白和血红蛋白为例说明

肌红Pr与血红Pr的α链、β链相比，一级结构存在着一定的差异，因此，多肽链组成的Pr分属不同的种类，但α链、β链与组成肌红Pr的多肽链的三级结构几乎完全相同，所以都具有结合一分子氧的功能，不过，血红Pr的亚基之间相互作用形成了四级结构，使之与O2的亲和力变得很弱，当血红Pr中一个亚基的血红素与O2结合后，立即引起该亚基的构象发生改变，这种构象变化随即通过亚基间的次级键引起另外3个亚基的构象相继改变，结果改变整个分子构象，使所有尚未与O2结合的亚基都变成适宜于与O2结合的构象，从而使血红蛋白的氧合速度大大加快，血红Pr的这一性质与其运输氧的功能是相适应的。

3．二者氧合曲线的差别：肌红Pr的氧合曲线为双曲线，而血红Pr的为S型曲线，原因是肌红Pr是单个亚基，不存在协同效应，而血红Pr含有4个亚基，彼此间存在协同效应（详见教材）。

4．Pr的变性过程，通常总是伴随着有序的结构破坏和生物活性丧失。有序结构的破坏包括了亚基间的解离、二级和三级结构的改变，多数情况是肽链的松散，原来包埋在内部的残基（主要是疏水性残基）的暴露，活性丧失，除了和配体的结合能力丧失，还有抗原性的丧失。 极端的pH、尿素和盐酸胍等破坏氢键的试剂和不同类型的去垢剂都是引起蛋白质变性试剂。

5．Pr的一级结构是由基因编码的。蛋白质的氨基酸排列顺序总体而言是由基因中的核苷酸排列顺序所决定的。然而，在有相当数量的基因在转录成mRNA以后，以及在翻译为肽链后，在这两个不同的水平上都还存在着后加工，包括转录后加工和翻译后加工，因此成熟蛋白质中的氨基酸顺序和基因中的核苷酸顺序不一定是对应的。

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