第14章--DNA的复制、修复与重组.doc

第14章 DNA的复制、修复与重组单元自测题（一）名词解释 1、复制 2、半保留复制 3、前导链与滞后链 4、半不连续复制5、冈崎片段 6、光复活 7、切除修复 8、重组修复 9、DNA突变 10、同源重组 11、特异位点重组 12、转座因子（二）填空题1、DNA复制时，前导链的合成是 的，复制方向与复制叉移动的方向 ，后随链的合成是 ，复制方向与复制叉移动的方向 。2、在真核细胞的DNA切除修复过程中，受损伤的碱基可由 和 切除，并由 和 共同作用将缺失的碱基补上。3、在线粒体中的环状基因组是通过 合成方式复制。滚筒式复制的特点是由 。4、DNA复制和RNA的合成都需要 酶，在DNA复制中该酶的作用 。5、DNA聚合酶是一个多功能酶，其主要的功能是 ， 和 作用。6、DNA聚合酶的 活性使之具有 功能，极大地提高了DNA复制的保真度。7、染色体中参与复制的活性区呈Y型结构，称为 。8、在DNA复制和修复过程中修补DNA螺旋上缺口的酶称为 。9、如果DNA聚合酶出现错误，会产生一对错配碱基，这种错误可以被一个通过甲基化作用来区别新链和旧链的特别 系统进行校正。10、 可被看成一种可形成暂时单链缺口（型）或暂时双链缺口（型）的可逆核酸酶。11、在大肠杆菌中发现了 种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA聚合酶 。12、在DNA修复过程中，需要第二种酶， ，作用是将DNA中相邻的碱基 起来。 DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有两种外切核酸酶活性，它们分别从 和 降解DNA。DNA聚合酶 只有 外切核酸酶活性。13、 途径可以切去任何造成DNA双螺旋大片段改变的DNA损伤。 14、在 中，基因交换发生在同源DNA序列间，最常见是发生在同一染色体的两个拷贝间。 15、在交换区域，一个DNA分子的一条链与另一个DNA分子的一条链相互配对，在两个螺旋间形成一个 。16、大肠杆菌的染色体配对需要 ；它与单链DNA结合并使同源双链DNA与之配对。17、一般性重组的主要中间体是 ，也用它的发现者命名为 。 18、位点特异性重组发生在两条DNA的特异位点上，它又常叫做 。位点特异性重组不需要 蛋白质的参与。19、噬菌体DNA通过其 位点和大肠杆菌DNA的 位点之间的位点特异性重组而实现整合过程。20、转座作用既不依靠转座成分和插入区段序列的 ，又不需要 。21、利用自己的位点专一重组酶把自己从寄主基因组中的一个地方转移到另一地方的遗传元件叫 。22、由于转座作用总是伴随着转座成分的复制，故又称为 。（三）单项选择1、在DNA复制过程中需要(1)DNA聚合酶；(2)解链蛋白；(3)DNA聚合酶I；(4)以DNA为模板的RNA聚合酶；(5)DNA连接酶。这些酶作用的正确顺序是： （ ）A 2-4-1-3-5 B 4-3-1-2-5 C 2-3-4-1-5 D 4-2-1-3-52、X174感染寄主后： （ ） A 先形成双链环状DNA，然后再以滚筒式进行复制。 B 直接用原来的单链环状DNA为模板以滚筒式进行复制。 C 先形成双链环状DNA，然后再以定点双向的方式进行复制。 D 直接用原来的单链环状DNA，以滚筒式进行复制。 3、在E.coli细胞中DNA聚合酶I的作用主要是： （ ） A DNA复制 B E.coli DNA合成的起始 C 切除RNA引物 D 岗崎片段的连接4、5溴尿嘧啶是经常使用的诱变剂，它的作用是： （ ） A 在DNA复制时，可引入额外的碱基。 B 取代胸腺嘧啶到新合成的DNA分子中，在新链DNA复制时产生错配碱基 C 使腺嘌吟、鸟嘌呤和胞嘧啶脱氨。 D 掺人RNA导致密码子错位。5、小白鼠的基因组比E.coli的基因组长600多倍，但是复制所需要的时间仅长10倍， 因为： （ ） A 染色质蛋白加速小白鼠DNA的复制。 B 在细胞中小白鼠基因组不全部复制。 C 小白鼠DNA聚合酶合成新链的速度比E.coliDNA聚合酶快60倍。 D 小白鼠基因组含有多个复制起点，E.coli的基因组只含有一个复制起点6、细菌DNA复制过程中不需要： （ ） A 一小段RNA作引物 B DNA片段作模板 C 脱氧三磷酸核苷酸 D 限制性内切酶的活性7、DNA复制的精确性远高于RNA的转录，这是因为： （ ）A 新合成的DNA链与模板链形成了双螺旋结构，而RNA则不能B DNA 聚合酶有3 5的外切酶活力，而RNA聚合酶无相应活力C 脱氧核糖核苷酸之间的氢键配对精确性高于脱氧核糖核苷酸与核糖核苷酸间的配对D DNA 聚合酶有5 3的外切酶活力，而RNA聚合酶无相应活力8、大肠杆菌DNA聚合酶经枯草杆菌蛋白酶处理得到两个片段，大片段叫作Klenow片段，失去了 （ ） A 聚合酶活性 B 5 3外切酶活性 C 3 5外切酶活性9、端粒酶是一种 （ ）A 限制性内切酶 B 反转录酶 C RNA聚合酶 D 肽酰转移酶10、大肠杆菌中主要行使复制功能的酶是 （ ）A DNA聚合酶 B DNA聚合酶 C DNA聚合酶 D Klenow酶11、既有内切酶活力，又有连接酶活力是 （ ）A 大肠杆菌聚合酶 B 连接酶 C 拓扑异构酶 D DNA连接酶12、需要以RNA为引物的是 （ ）A 复制 B 转录 C 翻译 D RNA复制13、复制过程中不需要的成分是 （ ）A 引物 B dUTP C dATP D dCTP 14、在原核生物复制子中以下哪种酶除去RNA引物并加入脱氧核糖核苷酸？ （ ）A DNA聚合酶 B DNA聚合酶C DNA聚合酶 D DNA连接酶15、一种突变细菌从群落形态学（即表型）不能与其野生型相区别，这一突变可能是：（ ） A 一个点突变 B 一个无义突变或错义突变 C 密码子第三个碱基的替换 D A和C16、一个转座子的准确切除： （ ）A 切除转座子和两个靶序列 B 恢复靶DNA到它插入前的序列C 比不准确切除更经常发生 17、RecA蛋白质在遗传重组中的主要作用是： （ ） A 促进DNA分子的同源联会和DNA分子之间的单链交换B 将单链从双螺旋DNA分子上解离C 具有位点专一的单链切割的活性D 促进单链DNA区域的形成（四）多项选择1、DNA聚合酶具有 （ ）A 53外切酶活性 B 53聚合酶活性C 35外切酶活性 D 35聚合酶活性2、需要DNA连接酶参与的反应是 （ ）A DNA复制 B DNA损伤修复C DNA的体外重组 D RNA的转录3、下列关于冈崎片段的叙述正确的是 （ ）A 在原核细胞中冈崎片段含有1000-2000个核苷酸B 冈崎片段只是在随后链合成时才出现C 冈崎片段是在RNA引物上合成的D 冈崎片段的合成沿着模板链的53方向进行4、DNA复制的特点是 （ ）A 半保留复制 B 一般是定点开始，双向等速进行C 半不连续复制 D 新链的延长方向是53 5、下列特征是所有（原核生物、真核生物和病毒）复制起始位点都共有的是：（ ）A 起始位点是包括多个短重复序列的独特DNA片段B 起始位点是形成稳定二级结构的回文序列C 多聚体DNA结合蛋白专一性识别这些短的重复序列D 起始位点旁侧序列是A-T丰富的，能使DNA螺旋解开 6、滚环复制： （ ） A 是细菌DNA的主要复制方式 B 可以使复制子大量扩增 C 产生的复制子总是双链环状拷贝 D 是噬菌体DNA在细菌中最通常的一种复制方式 7、DNA的复制： （ ） A 包括一个双螺旋中两条子链的合成 B 遵循新的子链与其亲本链相配对的原则 C 依赖于物种特异的遗传密码 D 是碱基错配最主要的来源8、关于DNA的修复，下列描述中，哪些是不正确的？ （ ） A UV照射可以引起嘧啶碱基的交联 B DNA聚合酶可以修复单链的断裂 C 双链的断裂可以被DNA聚合酶修复 D DNA的修复过程中需要DNA连接酶9、RecA蛋白与重组有关的活性有： （ ）A 单链DNA结合活性B 双链DNA结合活性C NTP酶活性D 促进互补单链复性的能力 10、RecBCD蛋白质是一种多功能的酶，具有： （ ）A 依赖于ATP的单链和双链外切酶的性质B 螺旋酶活性C 序列特异性的单链内切酶活性D 聚合酶活性 11、IS元件： （ ）A 全是相同的 B 具有转座酶基因C 是旁侧重复序列 D 引起宿主DNA整合复制 12、组成转座子的旁侧IS元件可以： （ ）A 同向 B 反向C 两个都有功能 D 两个都没有功能 13、复制转座： （ ）A 复制转座子，即在原位点上留有一个拷贝B 移动元件到一个新的位点，在原位点上不留元件C 要求有转座酶D 要求解离酶（拆分酶） 14、非复制转座： （ ）A 复制转座子，即在原位点上留有一个拷贝B 移动元件到一个新的位点，在原位点上不留元件C 要求有转座酶D 要求解离酶 15、玉米转座因子： （ ）A 在结构和功能上与细菌转座子是相似的B 可能引起染色体结构的许多变化C 可能引起单个玉米颗粒的表型发生许多变化D 在植物发育期间的不同时间都有活性 16、DS元件： （ ）A 是自主转座元件 B 不具备编码转座酶的功能C 与AC元件相似 D 内部有缺失（五）是非题（正确的打“”，错误的打：“”）1、DNA的复制方式有多种，通常是双向进行的，但滚动环式复制却是单向的。（ ）2、所有核酸的复制过程中，新链的形成都必须遵循碱基配对的原则。（ ）3、双链DNA经过一次复制形成的子代DNA分子中，有些不含亲代核苷酸链。（ ）4、原核细胞的每一个染色体只有一个复制起点，而真核细胞的每一个染色体有许多个复制起点。 （ ）5、在细胞中，DNA链延长的速度随细胞的培养条件而改变。（ ）6、所有核酸合成时，新链的延长方向都是从53。（ ）7、抑制RNA合成酶的抑制剂不影响DNA的合成。（ ）8、在Ecoli细胞和真核细胞中都是由DNA聚合酶I切除RNA引物。（ ）9、缺失DNA聚合酶I的Ecoli突变株，可以正常地进行染色体复制和DNA修复合成。 （ ）10、DNA重组修复可将DNA损伤部位彻底修复。（ ）11、大肠杆菌DNA聚合酶是由Kornberg发现的，大肠杆菌DNA的复制主要依靠这个酶的酶促聚合作用。（ ）12、生物体中遗传信息的流动方向只能由DNARNA，绝不能由RNADNA。（ ）13、DNA复制时，先导链是连续合成，而后随链是不连续合成的。（ ） 14、DNA半不连续复制是指复制时一条链的合成方向是5 3，而另一条链方向为3 5。 （ ）15、真核细胞的DNA聚合酶都不具有核酸外切酶的活性。（ ）16、细菌DNA复制是在起始阶段进行控制的，一旦复制开始，它即进行下去，直到整个复制子完成复制。（ ）17、DNA聚合酶能在DNA链的3端发生焦磷酸解。（ ）18、DNA的5 3合成意味着当在裸露3-OH的基团中添加dNTP时，除去无机焦磷酸DNA链就会伸长。（ ）19、大肠杆菌DNA聚合酶缺失35校正外切核酸酶活性时会降低DNA合成的速率但不影响它的可靠性。（ ）20、DNA的复制需要DNA聚合酶和RNA聚合酶。（ ）21、复制叉上的单链结合蛋白通过覆盖碱基使DNA的两条链分开，这样就避免了碱基配对。 （ ）22、只要子链和亲本链中的一条或两条被甲基化，大肠杆菌中的错配校正系统就可以把它们区别开来，但如果两条链都没有甲基化则不行。（ ）23、大肠杆菌、酵母和真核生物病毒DNA的新一轮复制是在一个特定的位点起始的，这个位点由几个短的序列构成，可用于结合起始蛋白复合体。（ ）24、DNA修复机制有很多种，但所有这些机制都依赖于二倍体染色体上两套遗传信息的存在。 （ ）25、一般性重组需要交换的双方都有一长段同源DNA序列，而位点专一性重组仅需要短而转移的核苷酸序列，某些情况下，只需要交换双方的一方具有该序列即可。（ ）26、RecA 蛋白同时具有位点专一的单链切割的活性和将单链从双螺旋DNA分子上解离的解旋酶的功能，后一功能依赖于ATP。（ ）27、一般性重组包括DNA片段的物理交换，该过程涉及DNA骨架上磷酸二酯键的断裂和重新形成。 （ ）28、RecA 蛋白同时与单链、双链DNA结合，因此它能催化它们之间的联会。（ ）29、基因转换（gene conversion）是真菌类偶然改变性别的方式；正常情况下，一次接合产生等量的雄性和雌性孢子，但偶然也会出现1：3或3：1的比例。（ ）30、遗传重组中，处于异源双链区两侧的基因在形成重组DNA分子的拆分中可以发生交互，也可以不发生交互重组。（ ）31、Holliday中间体无论以何种方式进行拆分，都会在两条DNA分子上留下一段异源双链区。 （ ）32、转座要求供体和受体位点之间有同源性。（ ）33、TnA家族的转座子通常转移三种基因：转座酶、拆分酶和氨苄抗性基因。（ ）（六）问答与计算1、如何用实验证实在复制叉区域存在许多小片段(Okazaki片段)?2、组织培养产生的哺乳动物细胞系的细胞中，每个DNA长1.2m，这些细胞生长周期中的S期长达5小时，如果这种细胞DNA延长的速度与E.coli相同，即16mmin，那么染色体复制时需要有多少复制叉同时运转?3、如果E.coli的DNA长度为1100m，复制一代大约需要40分钟通过一个复制叉完成，求复制体的链增长速度和DNA螺旋的旋转速度是多少(以每分钟的转数表示)?4、怎样确定DNA复制是双向复制还是单向复制?5、解释DNA的半保留复制与半不连续复制。6、DNA复制的高度准确性是通过什么机制来实现的？7、DNA损伤的原因是什么？损伤的DNA是怎样修复的？8、DNA聚合酶的一个特殊的特征是没有起始一条多核苷酸链合成的能力，它们仅能延伸一个已存在的链。不连续合成的DNA链的新生片段是怎样起始的？9、描述Meselson-Stahl试验，说明这一实验加深我们对遗传理解的重要性。10、IS元件整合到靶位点时会发生什么？11、列出一个转座子插入到一个新位点所要求的步骤。12、（1）在一组非全同等位基因中，基因转换具有极性梯度的效应。（2） A、a1、a2、a3组成非全同等位基因，研究发现它们发生基因转换的频率为a1 a2 a313、DNA重组有何生物学意义？六、参考答案（一）名词解释1、复制：亲代双链DNA的每一条链为摸板，按照碱基配对原则，合成出两个相同核苷酸序列的子代DNA分子的过程。2、半保留复制：DNA复制过程中，新合成的DNA双螺旋，一条链来自亲代DNA，另一条是新合成的，这种复制方式称半保留复制。3、前导链与滞后链：DNA复制时，一条链的合成方向与复制叉移动方向一致，其合成是连续的，称为前导链；另一条链的合成方向与复制叉移动方向相反，其合成是不连续的，称滞后链。4、半不连续复制：DNA复制时，前导链连续合成，滞后链不连续合成，这种方式称半不连续复制。5、冈崎片段：1968年日本人冈崎发现以DNA 53摸板合成新链时，先形成一些1000核苷酸左右的DNA短片段，然后由连接酶连接成完整的子链。这些在DNA复制过程中形成的DNA片段称冈崎片段。6、光复活：由可见光（300-600nm）激活光复活酶，分解由于紫外线引起的DNA损伤形成的嘧啶二聚体，使受伤细胞恢复原状的过程。7、切除修复：又称暗修复。指在一系列酶的作用下，将被损伤的部位切除，然后重新合成一段DNA链，以填补缺口的DNA暗修复过程。8、重组修复：复制时跳过DNA的损伤部位先复制，使子代链在损伤的对应处留下缺口，然后从完整的母链上将相应的核苷酸序列片段移至子链缺口处，最后用再合成的序列来弥补母链的空缺。这种通过遗传重组修复DNA损伤的过程，称为重组修复。9、DNA突变：指DNA的碱基顺序发生突然而稳定的变化。10、同源重组：由两条同源区的DNA分子，通过配对、链的断裂和再连接，而产生片段交换的过程。11、特异位点重组：发生在特定位点内的重组，有特异的酶（重组酶）参与作用。12、转座因子：是一种可以由染色体的一个位置转移到另外位置的遗传因子。（二）填空题1、连续 相同 不连续 相反2、核酸内切酶 核酸外切酶 DNA聚合酶 连接酶3、D-环式 环状亲代双链产生线形子链4、RNA聚合酶 合成RNA引物 5、5 3聚合酶 3 5核酸外切酶 5 3核酸外切酶6、3 5核酸外切酶 校对7、DNA复制叉8、DNA连接酶9、错配校正（错配修复）10、DNA拓扑异构酶11、5 12、DNA连接酶 连接 原核生物 5 3 3 5 3 512、 切除修复13、 点 密码子 同义 错义14、一般性重组15、异源双链连接（摇摆连接）16、RecA蛋白17、交叉链互换 Holliday连接18、保守重组 RecA蛋白19、attP attB20、同源性 RecA蛋白21、转座元件22、复制重组（三）单项选择1 A 2 A 3 C 4 B 5 D 6 D 7 B 8 B 9 B 10 C 11 C 12 A 13 B 14 C 15 D 16 B 17 A（四）多项选择1 A B C 2 A B C 3 A B C 4 A B C D 5 A C D 6 B D 7 B D 8 B C 9 A B C D 10 A B C 11 B D 12 A B C 13 A C D 14 B C 15 A B C D 16 B C D（五）是非题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 （六）问答与计算1、用带标记的脱氧三磷酸核苷酸作为合成DNA的原料，经过一段时间后，加入碱溶液使合成停止，检查发现标记出现在小片段DNA上，追踪标记发现带标记的DNA分子量相同而且在细胞DNA中占较多的比例。2、每个复制叉5小时复制DNA片段的长度为：16mmin560min4800m，每个细胞内DNA长1.2m=1.2X106m，染色体复制时应当有： 1.2106m4800m：250个复制叉3、按照Watson-Crick模型，10个核苷酸对形成一个螺旋长3.4nm，所以E.coliDNA应含有：1100m(3.410-3m)=3.24X105个螺旋，即3.24106个核苷酸对。复制体的链增长速度为：3.24X106核苷酸对40min8100核苷酸对min正在复制的DNA分子旋转速度为：810转min。4、通过放射自显影的方法确定。在复制开始时将E. coli放在含低放射性强度3H-胸腺嘧啶核苷酸的培养基中生长，数分钟后，移置含高放射性强度3H胸腺嘧啶核苷酸的培养基中生长；经过一段时间后，进行放射自显影。在图像上看到，若复制起始区的放射性标记密度低，后续的合成区放射性标记密度高，则清楚地表明DNA的复制为定点双向，如果起始部位既有高密度也有低密度，就表明DNA的复制为定点单向。研究证明多数细胞的DNA的复制为定点双向。但也有一些例外，如：噬菌体P2、质体和真核细胞的线粒体等DNA为单向复制。5、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53方向延伸DNA链，所以以复制叉移动方向为基准，先导链可以连续合成，而后随链则只能不连续地合成冈崎片段，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，称为“半不连续复制”。6、DNA复制的高度准确性通过下列几种机制来实现：（1）DNA双螺旋结构的稳定性。核酸的碱基部分处于疏水环境中，不会受到活性水溶性物质的攻击，从而保证了遗传信息的稳定；dNTP比NTP还原性更高，保证了其聚合物与组蛋白等物质的结合，而使DNA更稳定，不易被Dnase降解。 （2）dNTP与模板之间以A = T、G C配对，形成大量氢键，氢键的形成有方向性，并放出大量自由能来保证配对的准确性。 （3）DNA聚合酶有外切酶活性，对聚合中的错误可及时校正。35外切酶活性切除错配核苷酸，53外切酶活性对损伤的DNA和RNA引物进行切除。 （4）DNA的错配修复系统能够区分“新链”与“旧链”，将“新链”上的错配碱基切除 7、造成DNA损伤的原因是一些理化因素，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂。损伤的DNA可以通过光复活、切除修复、重组修复和SOS修复，在不同损伤程度时，选择性地开动其机制。DNA修复机制保证了遗传信息不致于丢失或改变，从而稳定生物的某些性状。8、与DNA聚合酶不同，RNA聚合酶能以DNA为模板起始合成一条新的RNA链。DNA聚合酶能够从一个RNA引物延伸DNA。在不连续DNA链的生长中，在复制叉开始前进的过程中螺旋解旋的同时，E.coli中的一种称作引发酶的特殊类型的RNA聚合酶合成RNA引物。这些引物参与了DNA聚合酶催化的新生DNA链合成的起始。9、在1958年，Meselson-Stahl实验证实了复制是半保留的。事实上，这一实验证实了两种假说：（1）复制需要两条DNA链的分离（即解链，变性）；（2）通过以亲本作为模板，新合成的DNA链存在于两个复制体中。采用密度梯度离心可以区分13C和15N标记的DNA链（重链）与12C和14N标记的DNA链（轻链）。第一代合成的DNA分子的密度都介于重链与轻链之间。这一发现证实了复制忠实性的机制，对于认识遗传的本质是相当重要的。10、由于在转座子插入之前已产生一个交错切口，而且这一交错切口在转座子插入后被填补，因此导致靶位点序列重复。11、首先，在靶位点处产生一个交错切口，切出转座子。接着，转座子与靶位点连接。最后，填补插入位点两侧的单链区。12、（1）造成基因转换的重组事件优先在某一基因一侧的特定部位起始，所形成的异源双链进入该基因，在其中的不同部位随机终止。这样，越是靠近优先起始点的遗传标记，其发生基因转换的频率就越高，反之亦然。所以基因转换形成一种自起始点由高向低变化的梯度。 （2）基因发生转换的频率随突变位点距DNA分子交换点距离增大而呈梯度递减效应。题中距交换点距离大小，为：a3 a2 a1，故转换频率为：a1 a2 a3。13、DNA重组的生物学意义：DNA重组增加了基因和基因组的多样性，使有利突变和有害突变分离，通过优化组合积累有意义的遗传信息。DNA重组还参与许多重要的生物学过程：DNA的复制与修复，基因表达与细胞功能的调节，生物发育与进化等。