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第四章 DNA修复与重组
一、填空题
1． 在大肠杆菌中发现了——----种DNA聚合酶。DNA修复时需要DNA聚合酶——---。
2． 真核生物中有5种DNA聚合酶，它们是：(1)—-----—(2)—---—(3)—---—(4)—-----—(5)—------—。
3． 在DNA修复过程中，需要第二种酶，—--------—，作用是将DNA中相邻碱基—---------—起来。————————DNA聚合酶具有外切核酸酶活性。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。
4． 只有真核DNA聚合酶—------—和—------—显示—-----—外切核酸酶活性。
5． DNA大多数自发变化都会通过称之为—----------—作用很快被校正。仅在很少状况下，DNA将变化部分保留下来导致永久序列变化，称为—-------—。
6． 偶尔状况下，在同一基因两个稍微不一样拷贝(等位基因)间发生重组过程中，一种等位基因通过—----------—过程会被另一等位基因替代。
7． 通过—---------—基因重组，游动DNA序列和某些病毒可进人或离开一条目染色体。
8． DNA修复包括3个环节：—-----------—酶对DNA链上不正常碱基识别与切除，—-------—酶对已切除区域重新合成，—--------—酶对剩余切口修补。
9． 一种重要DNA修复途径称—---------—，包括一系列—----—酶，它们都能识别并切去DNA上不正常碱基。
10．—----—途径可以切去任何导致DNA双螺旋大片段变化DNA损伤。
11．大肠杆菌中，任何由于DNA损伤导致DNA复制障碍都会诱导—-----—信号，即容许跨过障碍进行复制，给细胞一种生存机会。
12．在—----—中，基因互换发生在同源DNA序列间最常见是发生在同一染色体两个拷贝间。
13．在互换区域，一种DNA分子一条链与另一种DNA分子一条链互相配对，在两个双螺旋间形成一种—--------—。
14．通过—-------—，两个单链互补DNA分子一起形成—个完全双链螺旋,人们认为这个反应从一种慢—-----—环节开始。
15．大肠杆菌染色体配对需要—-------—；它与单链DNA结合并使同源双链DNA与之配对。
16．一般性重组重要中间体是—---------—，也用它发现者名字命名为—-----—。
二、选择题(单项选择或多选)
1． 有关DNA修复，下列描述中，哪些是不对?( )
(a)UV照射可以引起嘧啶碱基交联
(b)DNA聚合酶Ⅲ可以修复单链断裂
(c)双链断裂可以被DNA聚合酶Ⅱ修复
(d)DNA修复过程中需要DNA连接酶
(e)细菌可以用一种核酸内切酶来除去受损伤碱基
(f)糖苷酶可以切除DNA中单个损伤碱基
2． DNA最普遍修饰是甲基化，在原核生物中这种修饰作用有： ( )
(a)识别受损DNA以便于修复
(b)复制之后辨别链，以确定与否继续复制
(c)识别甲基化外来DNA并重组到基因组中
(d)保护它自身DNA免受核酸内切酶限制
(e)识别转录起始位点以便RNA聚合酶可以对结合
3． 单个碱基变化是DNA损伤一种形式，它们： ( )
(a)影响转录但不影响复制，在此过程中一种ATG起始密码也许被修改
(b)影响DNA序列但不影响DNA整个构造
(c)将继续引起构造变化但不影响复制循环
(d)也许由错配复制或酶DNA修饰(如脱氨基)所引起
(e)可以由UV照射(如嘧啶二聚体)或加成化合物形成(如烷基化)所引起
4． 错配修复是基于对复制期间产生错配识别。下列论述对是：( )
(a)UvrABC系统识别并靠DNA聚合酶I促使对核苷酸引人而使错配被修复
(b)假如识别发生在被重新甲基化半甲基化DNA之前，那么修复也许偏向野生型序列(Dam甲基化，MutH，MutSL)
(c)错配一般由单链互换所修复，这要靠RecA蛋白恢复正常拷贝序列能力
(d)错配修复也可被认为是对DNA修饰活动，如去烷基化或再氨基化，不过不会替代损伤核苷酸
(e)错配修复是靠正常状况下被LexA蛋白克制修复功能完毕(SOS反应)
5． 非均等互换：( )
(a)发生在同一染色体内
(b)产生非交互重组染色体
(c)变化了基因组织形式，未变化基因总数
(d)在染色体不正常配对时发生
(e)减少一种基因簇基因数，同步增长另一种基因簇基因数
6． 许多细菌在它们基因组中几乎平均分派重组敏感热点，这些热点在大肠杆菌E.coli中称为chi,它们是：( )
(a)是双链常常断裂部位，它可来诱导重组
(b)是单链常常断裂部位，导致单链同化作用
(c)是RecBCD复合物作用位点，在这些位点，受双链断裂激活RecBCD复合物切开一种自由3’-OH端
(d)是顺式作用元件，在该元件内可以产生—个单链自由3’—OH末端
(e)是RecA蛋白结合DNA位点，RecA蛋白从该位点沿着DNA移动直到断裂点
三、判断题
1． 拓扑异构酶I和Ⅱ可以使DNA产生正向超螺旋。
2． 拓扑异构酶I解旋需要ATP酶。
3． RNA聚合酶I合成DNA复制RNA引物。
4． 线粒体DNA复制需要使用DNA引物。
5． λ噬菌体整合到大肠杆菌基因组上是由一种位点专一拓扑异构酶(丸整合酶)催化，它可以识别在两条染色体上短特异DNA序列。
6． 在真核生物染色体DNA复制期间，会形成链状DNA。
7． 所有已知基因转变都需要一定量DNA合成。
8． 根据不一样物种同一蛋白质中氨基酸不一样来估计突变率往往较实际突变率低，由于某些突变体由于危及蛋白质功能，在选择压力下从种群中消失。
9． 由于组蛋白H4在所有物种中都是同样，可以预期该蛋白基因在不一样物种中也是同样。
10．DNA修复机制有诸多种，但所有这些机制都依赖于二倍体染色体上两套遗传信息存在。
11．自发脱嘌呤作用和由尿嘧啶DNA糖基化酶切去一种已脱碱基胞嘧啶都会产生可被无嘌呤嘧啶内切核酸酶作为底物识别同样中间产物。
12．DNA修复第一步是由专用于修复过程酶催化，下面环节由DNA代谢过程中常用酶催化。
13．大肠杆菌中SOS反应最重要作用是通过在原始DNA损伤区附近导人赔偿突变来提高细胞存活率。
14．DNA中四个常用碱基自发脱氨基产物，都能被识别出来。
15．在细菌细胞中，短片段修复是由损伤诱导。相反，长片段修复是构成型，且往往波及长约1500—9000bp损伤DNA片段替代。
16．真核生物中DNA修复没有原核生物重要，这是由于体细胞二倍体特性。
17．一般性重组需要互换双方均有一长段同源DNA序列，而位点专一重组仅需要短而专一核苷酸序列，某些状况下，只需要互换双方中一方具有该序列即可。
18．一般性重组包括DNA片段物理互换，该过程波及DNA骨架上磷酸二酯键断裂和重新形成。
19．RecA蛋白同步具有位点专一单链切割活性和将单链从双螺旋DNA分子上脱离解旋酶功能，但需要依赖于ATP活性。
20．大肠杆菌单链结合蛋白通过与糖—磷酸骨架结合并使碱基暴露，从而解开单链上短发夹构造。
21．RecA蛋白同步与单链、双链DNA结合，因此它能催化它们之间联会。
22．交叉链互换包括交叉链和未交叉链，至少其中一条链磷酸骨架断裂才也许使这个过程逆转。
23．基因转变是真菌类偶尔变化性别方式；正常状况下，一次接合产生等量雄性与雌性孢子，但偶尔也会出现1：3或3：1比例。 ·
四、简答题
1． 假如发生了碱基对错配会产生什么表型，它们怎样被修复?
2． 为何DNA甲基化状态可认为复制调整和DNA修复所运用?
3， 错配修复方向可以怎样被调整(突变型到野生型或野生型到突变型)?
4． RecA蛋白是怎样调整SOS反应?
5， 以图4.1A为例，画出图4.1B所示分子同源区域交叉重组产物，图中用一条单线表达DNA双螺旋，同源重组靶位点用箭头标出。

图

6． 图4.2所示为两条同源亲代双螺旋和两套也许重组产物。请画图表达两亲代双螺旋间可以产生指定重组产物Holliday连接，在每条链左端标明Holliday连接3’或5’端，这样亲代和重组双螺旋间关系就比较清晰。请指明为了产生每套重组产物哪些链应被切去。 最终，画出通过一轮DNA复制后重组产物.

图

7． 为何基因内互补只发生在：(1)某一基因座等位基因间；(2)这些基因座特殊等位基因对间?
五、分析题
1． 试验成果表明所研究细菌一种操纵子具有三个相似拷贝，它编码一种关键酶亚基。由于没有检测到第三个碱基简并性(摇摆性)现象，由此阐明靠近相似性(99％)是由于DNA修饰作用成果。请问这波及哪些也许机理?
2． 根据对细菌限制和修复系统知识，设计一种简朴试验来检测你搜集菌株与否有原噬菌体存在。
3． 大肠杆菌中几种基因包括uvrA、 uvrB、uvrC和recA都与紫外线损伤修复有关，具有一种有缺陷上述基因大肠杆菌细胞系比起野生型细胞对紫外光射线更敏感，就如图4.3A所示uvrA与recA突变株。单个不一样基因突变可以成对联合起来形成所有也许双突变体。比起单突变体，双突变体敏感性变化很大。相对uvr单突变体，两个uvr突变形成双突变体对紫外光敏感性并无多大增长，但recA缺陷和任一种uvr突变体形成双突变体却使一种细胞株对紫外光极度敏感，如图4.3B所示uvrArecA双突变体放大图。
(1)为何一种recA突变和一种uvr突变结合会产生一种对紫外光极其敏感细菌菌株，而不一样uvr基因突变结合却和单个突变没有差异?
(2)根据泊松分布，当一种细菌种群平均受到一种致命“轰击”，37％(e—1个体将存活下来， 由于它们实际上并没有受到轰击。对于uvrArecA双突变体，0．04J／m2剂量使37％个体存活(如图4.3B)。计算对uvrArecA双突变体细胞株来说，多少嘧啶二聚体会构成致死轰击，假设大肠杆菌基因组有4×106个碱基对，包括50％GC，并且把DNA暴露在400J／m2紫外线下，会使1％嘧啶对(TT、TC、CT和CC)变成嘧啶二聚体。

图

图4.3 紫外光不一样剂量作用下细胞存活曲线
(A)野生型，uvrA、recA单突变体，uvrArecA双突变体存活曲线
(B)uvrArecA存活曲线放大图
4． 除了uvrABC内切核酸酶修复、重组修复和SOS修复，细菌还具有一种对嘧啶二聚体更有效修复系统。这个现象是在一种有关紫外线对细菌影响调查中为了确定一种失控数量而发现。发现过程可以假设为：你与你同事正试图运用紫外线作为诱变剂来分离大肠杆菌中突变体，为得到足够突变子，你觉得有必要使用对细菌杀伤率为99．99％辐射剂量。比起你同事你已经获得了更可靠成果，而他要用10倍至100倍辐射剂量才能获得同样杀伤率。由于你常在晚上他离开后才做试验，因此他有点怀疑你成果可靠性，他坚持你早上来做一种平行试验。当你们都得到同一结论时你们两人都感到惊奇，你有些懊恼，由于成果更靠近你同事结论；当你在晚上反复平行试验时，你同事对成果感到很惊奇，成果正如你此前所描述同样。你发目前下午要获得同样杀伤率需要用比早上更高辐射剂量，晴天比阴天需要剂量高，你试验室朝西，是什么原因影响着你试验?
5． 噬菌体T4编码一种对重组和DNA复制很重要单链DNA结合蛋白(SSB蛋白)。具有编码SSB蛋白温度敏感型基因噬菌体T4突变体在升高温度时会迅速地终止重组和DNA复制。噬菌体T4 SSB蛋白是分子量为35000Da单体蛋白：它和单链而不是双链DNA紧密结合，结合体中DNA与蛋白质重量比为1：12。然而SSB蛋白和DNA结合显示出一种很尤其性质，如图4.4所示。当单链DNA过量时(10μɡ)，而SSB蛋白为0．5μg时则完全检测不到结合体(图4.4A)，然而当SSB蛋白为7.0μg时，可以看见许多两者结合体(图4.4B)。
(1)饱和状况下，单链DNA与SSB蛋白分子分子比为多少(单核苷酸平均分子量为330Da)?
(2)当SSB蛋白和DNA结合达饱和时，邻近SSB蛋白单链能收缩吗?假设结合时，一种SSB单体绕DNA延伸12nm，同步与SSB结合后，单链DNA中碱基空间排布与在双链DNA中与否同样(即每3.4nm有10个核苷酸)?
(3)为何SSB与单链DNA结合对SSB量有很强依赖性(图4.4所示)?

图

图4.4 噬菌体T4 SSB蛋白与单链DNA结合通过蔗糖梯度离心分析SSB蛋白与DNA结合，发现DNA较蛋白重得多，沉得快，因此更靠近梯度底部