王镜岩(第三版)生物化学下册课后习题答案
第34章 DNA的复制和修复
⒈生物的遗传信息如何由亲代传给子代?
答:在细胞分裂间期,DNA分子边 解旋边复制,分别以亲代DNA的两条母链为模板,以核中游离的脱氧核苷酸为原料,根据碱 基互补配对原则,合成两条子链,它们分别与相应的模板链螺旋化就形成了两个与亲代DNA 一样的子代DNA,在生物传种接代的过程中,亲代将复制出的一份DNA通过配子传给子代,从 而实现了亲子代间遗传信息的传递。接下来,在子代个体发育的过程中,将利用DNA(gene)来指导自身蛋白质的合成,从而表现出与 亲代相似的性状。
也有一些生物如某些病毒,是通过将亲代的RNA复制后传给子代的方式进行遗传信息的传递。
⒉何谓DNA的半保留复制?是否所有的DNA复制都以半保留的方式进行?(双链DNA通常都以半保留方式复制。)
答:DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开,然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链,这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的,这种复制方式为半保留复制(semiconservative replication)。
并非所有的DNA复制都以半保留的方式进行,但双链DNA通常都以半保留方式复制。
⒊若使15N标记的大肠杆菌在14N培养基中生长三代,提取
DNA,并用平衡沉降法测定DNA密度,其14N-DNA分子与14N-15N杂合DNA分子之比应为多少? 答:这两者之比为1:3。 ⒋比较DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ性质的异同。DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ的功能是什么?有何生物学意义?
答:在E.coli中,共发现了3种DNA聚合酶,即DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
DNA聚合酶Ⅰ是个多功能酶,具有5’--→ 3’聚合功能;3’--→ 5’外切功能以及3’--→ 5’外切功能。DNA聚合酶Ⅱ与DNA聚合酶Ⅰ功能相似,但没有5’--→ 3’外切功能。 DNA聚合酶Ⅲ与DNA聚合酶Ⅱ功能相同,但其聚合活性比DNA聚合酶Ⅰ高1000倍,是E.coliDNA复制中的最主要酶。
DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ是在1999年才被发现的,它涉及DNA的错误倾向修复(errorprone repair)。当DNA受到较严重损伤时, 即可诱导产生这两个酶,使修复缺乏准确性(accuracy),因而出现高突变率。其生物学意义在于高突变率虽会杀死许多细胞,但至少可以克服复制障碍, 使少数突变的细胞得以存活。
⒌DNA复制的精确性、持续性和协同性是通过怎样的机制实现的?
答:DNA聚合酶Ⅲ由10个亚基组成,这些亚基将催化DNA合成、校对和夹位DNA等功能有机地组合在一起,保证了DNA复制的精确性、持续性和协同性。
⒍何谓DNA的半不连续复制?何谓冈崎片断?试述冈崎片断合
成的过程?
答:DNA的双螺旋结构中的两条链是反向平行的,当复制开始解链时,亲代DNA分子中一条母链的方向为5′~3′,另一条母链的方向为3′~5′。DNA聚合酶只能催化5′~3′合成方向。在以3′~5′方向的母链为模板时,复制合成出一条5′~3′方向的前导链,前导链的前进方向与复制叉的行进方向一致,前导链的合成是连续进行的。而另一条母链仍
以3′~5′方向作为模板,复制合成一条5′~3′方向的随从链,因此随从链会成方向是与复制叉的行进方向相反的。随从链的合成是不连续进行的,先合成许多片段,即冈崎片段。最后各段再连接成为一条长链。由于前导链的合成连续进行的,而随从链的合成是不连续进行的,所以从总体上看DNA的复制是半不连续复制。
DNA复制时,在滞后链上,较短的DNA片段(大约1000-XXXX年龄的增长而变短,可导致核生物染色体稳定性下降,并导致衰老。其分子机制在于,线形DNA分子不能从末端核苷酸外合成RNA引物,如此染色体将逐代缩短。但是在生殖细胞、胚胎细胞和肿瘤细胞中,由于有端粒酶,所以并不出现这种情况。 端粒酶是一种由 RNA和蛋白质组成的酶,RNA和蛋白质都是酶活性必不可少的组分。可看作是一种反转录酶。此酶组成中的RNA可作为模板,催化合成端区的DNA片段。端粒酶催化合成端区,在保证染色体复制的完整性上有重要意义。
⒔哪些因素能引起DNA损伤?生物机体是如何修复的?这些机
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