《随便》lz西子

5、第 5 章

　　习题解答

　　（一）名词解释
　　1. 单核苷酸(mononucleotide)：核苷与磷酸缩合生成的磷酸酯称为单核苷酸。
　　2. 磷酸二酯键（phosphodiester bonds）：单核苷酸中，核苷的戊糖与磷酸的羟基之间形成的磷酸酯键。
　　3. 不对称比率（dissymmetry ratio）：不同生物的碱基组成由很大的差异，这可用不对称比率（A+T）/（G+C）表示。
　　4. 碱基互补规律(complementary base pairing)：在形成双螺旋结构的过程中，由于各种碱基的大小与结构的不同，使得碱基之间的互补配对只能在G…C（或C…G）和A…T（或T…A）之间进行，这种碱基配对的规律就称为碱基配对规律（互补规律）。
　　5. 反密码子（anticodon）：在tRNA链上有三个特定的碱基，组成一个密码子，由这些反密码子按碱基配对原则识别mRNA链上的密码子。反密码子与密码子的方向相反。
　　6. 顺反子（cistron）:基因功能的单位；一段染色体，它是一种多肽链的密码；一种结构基因。
　　7. 核酸的变性、复性（denaturation、renaturation）：当呈双螺旋结构的DNA溶液缓慢加热时，其中的氢键便断开，双链DNA便脱解为单链，这叫做核酸的“溶解”或变性。在适宜的温度下，分散开的两条DNA链可以完全重新结合成和原来一样的双股螺旋。这个DNA螺旋的重组过程称为“复性”。
　　8. 退火（annealing）：当将双股链呈分散状态的DNA溶液缓慢冷却时，它们可以发生不同程度的重新结合而形成双链螺旋结构，这现象称为“退火”。
　　9. 增色效应（hyper chromic effect）：当DNA从双螺旋结构变为单链的无规则卷曲状态时，它在260nm处的吸收便增加，这叫“增色效应”。
　　10. 减色效应（hypo chromic effect）：DNA在260nm处的光密度比在DNA分子中的各个碱基在260nm处吸收的光密度的总和小得多（约少35%~40%）, 这现象称为“减色效应”。
　　11. 噬菌体（phage）：一种病毒，它可破坏细菌，并在其中繁殖。也叫细菌的病毒。
　　12. 发夹结构（hairpin structure）：RNA是单链线形分子，只有局部区域为双链结构。这些结构是由于RNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键结合而成的，称为发夹结构。
　　13. DNA的熔解温度（Tm值）：引起DNA发生“熔解”的温度变化范围只不过几度，这个温度变化范围的中点称为熔解温度（Tm）。
　　14. 分子杂交（molecular hybridization）：不同的DN□□段之间，DN□□段与RN□□段之间，如果彼此间的核苷酸排列顺序互补也可以复性，形成新的双螺旋结构。这种按照互补碱基配对而使不完全互补的两条多核苷酸相互结合的过程称为分子杂交。
　　15. 环化核苷酸(cyclic nucleotide)：单核苷酸中的磷酸基分别与戊糖的3’-OH及5’-OH形成酯键，这种磷酸内酯的结构称为环化核苷酸。

　　（二）填空题
　　1. Watson-Crick; 1953
　　2. 核苷酸
　　3. 2’
　　4. 细胞核；细胞质
　　5. β；糖苷；磷酸二酯键
　　6. 磷
　　7. 假尿嘧啶
　　8. 胸腺；尿
　　9. 胸腺；尿
　　10. 反向平行、互补
　　11. 胸腺嘧啶
　　12. 3.4nm；10；36°
　　13. 大；高
　　14. 退火
　　15. mRNA；tRNA
　　16. 分子大小；分子形状
　　17. 增加；下降；升高；丧失
　　18. 嘌呤；嘧啶；260
　　19. 增加；不变
　　20. 窄
　　21. 宽；低；高；1
　　22. 多；5%；DNA；蛋白质
　　23. 样品的均一度；DNA的浓度；DN□□段大小；温度的影响；溶液离子强度
　　24. 碱基堆积力；氢键；离子键；范德华力
　　25. 三叶草；倒L型；CCA；携带活化了的氨基酸
　　26. cAMP；cGMP；第二信使；3’；5’
　　27. m7G；polyA；m7G识别起始信号的一部分；polyA对mRNA的稳定性具有一定影响
　　28. 单链；双链

　　（三）选择题
　　1．B：ATP分子中各组分的连接方式为：腺嘌呤-核糖-三磷酸，既A-R-P-P-P。
　　2．C：hnRNA是核不均一RNA，在真核生物细胞核中，为真核mRNA的前体。
　　3．E：tRNA的功能是以它的反密码子区与mRNA的密码子碱基互补配对，来决定携带氨基酸的特异性。
　　4．D：根据Watson-Crick模型，每对碱基间的距离为0.34nm，那么1μmDNA双螺旋平均含有1000nm/0.34nm个核苷酸对数，即2941对。
　　5．E：核苷酸是通过3`5`-磷酸二酯键连结成多核苷酸链的。
　　6．C：核酸是具有极性的分子，习惯上以5’→3’的方向表示核酸片段，TAGAp互补的片段也要按5’→3’的方向书写，即TCTAp。
　　7．C：tRNA含有稀有碱基比例较多的核酸。
　　8．B：真核细胞mRNA帽子结构最多见的是通过5’,5’-磷酸二酯键连接的甲基鸟嘌呤核苷酸，即m7GPPPNmP。
　　9．B：核酸的变性指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链的无规则的线团，并不涉及共价键的断裂。一系列物化性质也随之发生改变：粘度降低，浮力密度升高等，同时改变二级结构，有时可以失去部分或全部生物活性。DNA变性后，由于双螺旋解体，碱基堆积已不存在，藏于螺旋内部的碱基暴露出来，这样就使得变性后的DNA对260nm紫外光的吸光率比变性前明显升高（增加），这种现象称为增色效应。因此判断只有B对。
　　10．D：因为G≡C对比A=T对更为稳定，故G≡C含量越高的DNA的变性是Tm值越高，它们成正比关系。
　　11．D：ψ为假尿苷酸，其中的U可以与A配对，所以反密码子GψA，所识别的密码子是UAC。
　　12．D：参照选择题8。
　　13．C：在pH3.5的缓冲液中，C是四种碱基中获得正电荷最多的碱基。
　　14．A：在生物细胞中存在的环化核苷酸，研究得最多的是3’,5’-环腺苷酸（cAMP）和3’,5’-环鸟苷酸（cGMP）。它们是由其分子内的磷酸与核糖的3’,5’碳原子形成双酯环化而成的。都是一种具有代谢调节作用的环化核苷酸。常被称为生物调节的第二信使。
　　15．D：真核染色质主要的组蛋白有五种——Hl、H2A、H2B、H3、H4。DNA和组蛋白形成的复合物就叫核小体，核小体是染色质的最基本结构单位，成球体状，每个核小体含有8个组蛋白，各含两个H2A、H2B、H3、H4分子，球状体之间有一定间隔，被DNA链连成串珠状。

　　（四）是非判断题
　　1．错：RNA也是生命的遗传物质。
　　2．错：脱氧核糖核苷中的糖环2’位没有羟基。
　　3．错：真核生物的染色体为DNA与组蛋白的复合体，原核生物的染色体为DNA与碱性精胺、亚精胺结合。
　　4．错：核酸的紫外吸收与溶液的pH值有关。
　　5．错：生物体的不同组织中的DNA，其碱基组成也不同。
　　6．对：核酸中的修饰成分（也叫稀有成分）大部分是在tRNA中发现的。
　　7．错：DNA的Tm值和GC含量有关，GC含量高则Tm高。
　　8．错：真核生物mRNA的3`端有一个多聚A的结构。
　　9．对：（G+C）含量减少，DNA的Tm值减少，（A+T）/（G+C）比值的增加。
　　10．对：在细胞内，B-DNA代表DNA的基本构象，但在不同某些情况下，也会呈现A型、Z型和三股螺旋的局部构象。
　　11．对：DNA复性（退火）一般在低于其Tm值约20~25℃的温度下进行的。
　　12．对：用碱水解核酸时，先生成2’,3’-环核苷酸，再水解为2’或3’-核苷酸。
　　13．对：生物体内，负超螺旋DNA容易解链，便于进行复制、转录等反应。
　　14．错：mRNA是细胞内种类最多、但含量很低的RNA。细胞中含量最丰富的RNA是rRNA。
　　15．对：不同tRNA中额外环大小差异很大，因此可以作为tRNA分类的重要指标。
　　16．错：对于提纯的DNA样品，如果测得OD260/OD280<1.8，则说明样品中有蛋白质。
　　17．错：基因表达的最终产物可以是蛋白质或RNA。
　　18．错：核酸样品的纯度可以根据样品的OD260/OD280的比值判断，纯的DNA样品OD260/OD280=1.8，纯的RNA样品OD260/OD280=2.0。
　　19．错：真核生物的结构基因中包括内含子和外显子部分，经转录、加工后只有外显子部分翻译成蛋白质，与蛋白质氨基酸序列相对应。
　　20．对：真核生物成熟mRNA的5’为帽子结构，即m7G（5’）PPP（5’）Nm-，因此两5’端也是3’-OH。

　　（五）问答题及计算题（解题要点）
　　1．答：核酸完全水解后可得到碱基、戊糖、磷酸三种组分。DNA和RNA的水解产物戊糖、嘧啶碱基不同。
　　2．答：（1）(2.5×107/650) × 0.34 = 1.3× 104nm = 13μm。
　　（2）650/ 0.34 =1.9×106/μm。
　　（3）88 × 0.34 nm = 30nm =0.3μm。
　　（4）104 × 3 × 0.34 =106nm ≈ 0.11μm。
　　（5）(96000/120) × 3 × 320 = 76800。
　　3．答：（1）设DNA的两条链分别为α和β，那么：
　　A =βT，Tα=Aβ，Gα=Cβ，：Cα=Gβ，
　　因为，(Aα+ Gα)/（Tβ+ Cβ）= (Aα+ Gα)/（Aβ+ Gβ）= 0.7
　　所以，互补链中（Aβ+ Gβ）/（Tβ+ Cβ）= 1/0.7 =1.43
　　（2）在整个DNA分子中，因为A = T， G = C，
　　所以，A+G = T+C，（A+G）/（T+C）= 1
　　（3）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
　　（4）在整个DNA分子中
　　（Aα+ Tα+ Aβ+ Tβ）/（Gα+Cα+ Gβ+Cβ）= 2（Aα+ Tα）/2（Gα+Cα）= 0.7
　　4．答：将DNA的稀盐溶液加热到70～100℃几分钟后，双螺旋结构即发生破坏，氢键断裂，两条链彼此分开，形成无规则线团状，此过程为DNA的热变性，有以下特点：变性温度范围很窄，260nm处的紫外吸收增加；粘度下降；生物活性丧失；比旋度下降；酸碱滴定曲线改变。Tm值代表核酸的变性温度（熔解温度、熔点）。在数值上等于DNA变性时摩尔磷消光值（紫外吸收）达到最大变化值半数时所对应的温度。
　　5．答：为（G + C）% = (Tm – 69.3) × 2.44 ×%
　　= (89.3-69.3) × 2.44 ×%
　　=48.8%
　　G = C = 24.4%
　　(A + T)% = 1－ 48.8% =51.2%
　　A = T = 25.6%
　　6．答：（1）阳离子的存在可中和DNA中带负电荷的磷酸基团，减弱DNA链间的静电作用，促进DNA的复性；
　　（2）低于Tm的温度可以促进DNA复性；
　　（3）DNA链浓度增高可以加快互补链随机碰撞的速度、机会，从而促进DNA复性。
　　7．答：核酸分子中是通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来的。
　　8．答：按Watson-Crick模型，DNA的结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧，而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行。两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，两核酸之间的夹角是36°，每对螺旋由10对碱基组成；碱基按A=T，G≡C配对互补，彼此以氢键相连系。维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟，一大一小。
　　9．答：在稳定的DNA双螺旋中，碱基堆积力和碱基配对氢键在维系分子立体结构方面起主要作用。
　　10．答：tRNA的二级结构为三叶草结构。其结构特征为：
　　（1）tRNA的二级结构由四臂、四环组成。已配对的片断称为臂，未配对的片断称为环。
　　（2）叶柄是氨基酸臂。其上含有CCA-OH3’，此结构是接受氨基酸的位置。
　　（3）氨基酸臂对面是反密码子环。在它的中部含有三个相邻碱基组成的反密码子，可与mRNA上的密码子相互识别。
　　（4）左环是二氢尿嘧啶环（D环），它与氨基酰-tRNA合成酶的结合有关。
　　（5）右环是假尿嘧啶环（TψC环），它与核糖体的结合有关。
　　（6）在反密码子与假尿嘧啶环之间的是可变环，它的大小决定着tRNA分子大小。
　　11．答：不同。RNA可以被水解成单核苷酸，而DNA分子中的脱氧核糖2’碳原子上没有羟基，所以DNA不能被碱水解。
　　12．答：（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（层析法或电泳法），含有U的是RNA，含有T的是DNA。
　　13．答：已知：（1） 32μmol/L AMP的 A260消光度
　　A260 =32×10-6 × 15400 = 0.493
　　（2）47.5μmol/L CMP的 A260消光度
　　A260 =47.5×10-6 × 7500 = 0.356
　　（3）6.0μmol/L UMP的A260消光度
　　A260 =6.0×10-6 × 9900 = 0.0594
　　（4）48μmol/L AMP和32μmol/L UMP混合物的A260消光度
　　A260 =32×10-6 × 9900 + 48×10-6 × 15400 = 0.493 = 1.056
　　（5）0.325/11700 = 2.78 × 10-5mol/L
　　（6）0.090/9200 = 9.78 × 10-6mol/L
　　14．答：（1）每个体细胞的DNA的总长度为：
　　6.4×109×0.34nm = 2.176×109 nm= 2.176m
　　（2）人体内所有体细胞的DNA的总长度为：
　　2.176m×1014 = 2.176×1011km
　　（3）这个长度与太阳-地球之间距离（2.2×109公里）相比为：
　　2.176×1011/2.2×109 = 99倍
　　15．答：种核苷酸带电荷情况：

　　pH2.5
　　pH3.5
　　pH6
　　pH8
　　pH11.4

　　UMP
　　负电荷最多
　　-1
　　-1.5
　　-2
　　-3

　　GMP
　　负电荷较多
　　-0.95
　　-1.5
　　-2
　　-3

　　AMP
　　负电荷较少
　　-0.46
　　-1.5
　　-2
　　-2

　　CMP
　　带正电荷
　　-0.16
　　-1.5
　　-2
　　-2

　　（1）电泳分离四种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液，在该pH值时，这四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pH11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过稿对树脂不利。
　　（3）洗脱液应调到pH2.5。当不考虑树脂的非极性吸附时洗脱顺序为CMP>AMP>UMP>GMP（根据pH2.5时核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度），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。

　　第三章 酶与辅酶