王冬冬

3.为谷氨酸变位酶反应选择一种适宜的辅酶并写出一个正确的机制：[化学方程式略]

2+

解：该反应适宜的辅酶可为5ˊ-脱氧腺苷钴胺素，重排机制：Co-碳键裂解，钴还原成Co状态，产生一个-CH2基，从底物吸取氢原子形成5ˊ-脱氧腺苷，并脱离底物上的基团（未成电子对），该中间物重排，-CH2-从一个碳原子移动到另一个碳原子，随后氢原子从5ˊ-脱氧腺苷是甲基转移，5ˊ-脱氧腺苷钴胺素重生。

T4、T5、T6与T3同类，略。

7.蛋清可防止蛋黄的腐败，将鸡蛋贮存在冰箱4-6周不腐败。而分离的蛋黄（没有蛋清）甚至在冷冻下也迅速腐败。

（1） 腐败是什么引起的？

（2） 你如何解释观察到的蛋清存在下防止蛋黄腐败？

答：（1）细菌生长；

（2）抗生物素蛋白结合生物素抑制细菌生长 。

8.肾营养不良（renal osleodystrophy）也叫肾软骨病，是和骨的广泛脱矿物质作用相联系的一种疾病，常发生在肾损伤的病人中。什么维生素涉及到肾的矿质化？为什么肾损伤引起脱矿物质作用？

2+

答：1，25-二羟维生素D3能诱导钙结合蛋白（CaBP）的合成和促进Ca-ATP酶的活性，这都有利于Ca的吸收。它也能促进磷的吸收；促进钙盐的更新及新骨的生成；促进肾小管细胞对钙磷的重吸收，减少从尿中排出。1，25-二羟维生素D3的主要靶细胞是小肠粘膜、骨骼和肾小管，肾损伤将影响1，25-二羟维生素D3的作用，故会引起脱矿物质作用。

9.一个临床病人由于代谢紊乱引起酸中毒，即低血和低尿pH。病人体液中化学分析显示分泌大量的甲基丙

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二酸。将这种化合物饲喂动物时，可以转变成琥珀酸。对于这一观察你能提供营养上的解释吗？

答：VB12（钴氨素）的缺乏，导致以腺苷钴氨素为辅因子的甲基丙二酸单酰CoA变位酶的酶促反应受阻，奇数碳脂肪酸代谢产生的丙酰CoA羧化生成甲基丙二酸单酰CoA后，无法进一步生成琥珀酰CoA而进入柠檬酸循环，于是在体内堆积。

10.四氢叶酸（THF）都以何种形式传递一碳单位？

5510510

答：四氢叶酸（THF）传递一碳单位的形式有：N-甲基-THF、N，N-亚甲基-THF、N-甲酰基-THF、N-555

甲酰基-THF、N-亚胺甲基-THF、N，N-次甲基-THF。

第十二章 核酸通论

习题

1.核酸是如何被发现的？为什么早期核酸研究的进展比蛋白质研究缓慢？

答：1868年瑞士青年科学家F.Mescher由脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素。

核酸中的碱基大部分由Kossel等所鉴定。1910年因其在核酸化学研究中的成就授予他诺贝尔医学奖，但他却认为决定染色体功能的是蛋白质，以后转而研究染色体蛋白质。Levene对核酸的化学结构以及核酸中糖的鉴定作出了重要贡献，但是他的“四核苷酸假说”认为核苷酸中含等量4种核苷酸，这4种核苷酸组成结构单位，核酸是由四核苷酸单位聚合而成。照这一假说，核酸只是一种简单的高聚物，从而使生物学家失去对它的关注，严重阻碍核酸的研究。当时还流行一种错误的看法，认为胸腺核苷酸代表动物核苷酸，酵母核苷酸代表植物核苷酸，这种观点也不利于对核酸生物功能的认识。

2.Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型的背景和依据是什么？

答：背景：20世纪上半叶，数理学科进一步渗入生物学，生物化学本身是一门交叉学科，也就成为数理学科与生物学之间的桥梁。数理学科的渗入不仅带来了新的理论和思想方法，而且引入了许多新的技术和实验方法。

依据：已知核酸的化学结构知识；E.Chargaff发现的DNA碱基组成规律；M.Wilkins和R.Franklin得到的DNA X射线衍射结果。此外，W.T.Astbury对DNA衍射图的研究以及L.Pauling提出蛋白质的α-螺旋结构也都有启发作用。

2．为什么科学界将Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型评为20世纪自然科学最伟大的成就之一？

答：因为DNA双螺旋结构模型的建立说明了基因的结构、信息和功能三者之间的关系，使当时分子生物学先驱者形成的三个学派（结构学派、信息学派和生化遗传学派）得到统一，并推动了分子生物学的迅猛发展。

4.什么是DNA重组技术？为什么说它的兴起导致了分子生物学的第二次革命？

答：DNA重组技术——在细胞体外将两个DNA片段连接成一个DNA分子的技术。在适宜的条件下，一个重组DNA分子能够被引入宿主细胞并在其中大量繁殖。

DNA重组技术极大推动了DNA和RNA的研究，改变了分子生物学的面貌，并导致了一个新的生物技术产业群的兴起，所以被认为是分子生物学的第二次革命。

5．人类基因组计划是怎样提出来的？它有何重大意义？

答：1986年，著名生物学家、诺贝尔奖获得者H.Dubecco在Sience杂志上率先提出“人类基因组计划”，经过了3年激烈争论，1990年10月美国政府决定出资30亿美元，用15年时间（1990-2005年）完

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成“基因组计划”。

重大意义：人类对自己遗传信息的认识将有益于人类健康、医疗、制药、人口、环境等诸多方面，并且对生命科学也将有极大贡献。

6．为什么说生命科学已进入后基因时代？它的意思是什么？

答：由于技术上的突破，“人类基因组计划”进度一再提前，全序列的测定现已进入后基因组时代。意思：科学家的研究重心已从揭示基因组DNA的序列转移到在整体水平上对基因组功能的研究。

7.核酸可分为哪几种类？它们是如何分布的？

答：核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。

原核细胞中DNA集中在核区，其核细胞DNA分布在核内，病毒只含DNA或只含RNA，RNA存在于原核生物、真核生物或部分RNA病毒中。

8.如何证明DNA是遗传物质？

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答：用S和P标记的噬菌体T2感染大肠杆菌，结果发现只有P标记的DNA进入大肠杆菌细胞内，35

而S标记的蛋白质仍留在细胞外，由此证明：噬菌体DNA携带了噬菌体的全部遗传信息，DNA是遗传物质。

9.参与蛋白质合成的三类RNA分别起什么作用？

答：rRNA起装配和催化作用；tRNA携带氨基酸并识别密码子；mRNA携带DNA的遗传信息并作为蛋白质合成的模板。

10.如何看待RNA功能的多样性？它的核心作用是什么？

答：RNA有5类功能：①控制蛋白质合成；②作用于RNA转录后加工与修饰；③基因表达与细胞功能的调节；④生物催化与其他细胞持家功能；⑤遗传信息的加工与进化。核心作用是：遗传信息由DNA到蛋白质的中间传递体。

第十三章 核酸的结构

习题

1.比较DNA和RNA在化学结构上、大分子结构上和生物学功能上的特点。

答：DNA的一级结构中组成成分为脱氧核糖核苷酸，核苷酸残基的数目由几千至几千万个；而RNA的组成成分是核糖核苷酸，核苷酸数目仅有几十到几千个。另外在DNA分子中A=T，G=C,而在RNA分子中A≠U，G≠C。

二者的相同点在于：它们都是以单核苷酸作为基本组成单位，核苷酸残基之间都是由3，5-磷酸二酯键连接的。

二级结构：DNA是双链分子，2条链之间通过氢键和碱基完全配对（A-T，G-C）形成双螺旋的二级结构，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（有的近距离，也有远距离）能够通过碱基发生配对（A-U，G-C和G-U），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、分支环结构和中心环结构等。

2.从已经揭示的人类基因组结构有何特点？

9

答：人类细胞有23对染色体，单倍体基因组大约有3×10碱基对。

3.原核生物与真核生物mRNA有何特点？

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答：原核生物以操纵子为转录单位，产生顺反子mRNA，即一条mRNA链上有多个编码区，5ˊ端和3ˊ端各有一段非翻译区（UTR）。原核生物mRNA，包括噬菌体RNA，都无修饰碱基。

真核生物的mRNA都是单顺反子，5ˊ端有帽子（cap）结构，然后依次是5ˊ非编码区、编码区、3ˊ非编码区、3ˊ端为聚腺苷酸（poly(A)）尾巴，其分子内有时还有极少甲基化的碱基。

4.DNA双螺旋结构类型有那些基本要点？这些特点能解释哪些基本的生命现象？

答：DNA双螺旋结构模型的基本要点有：

（1）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手螺旋。

（2）嘌呤与嘧啶位于双螺旋的内侧，磷酸与核糖在外侧，彼此通过3’,5’-磷酸二酯键相连接，形成DNA分子的骨架，碱基平面与纵轴垂直，糖环平面则与纵轴平行。多核苷酸链的方向取决于核苷酸间磷酸二酯键的走向，习惯上以C3’-C5’为正向。两条链配对偏向一侧，形成一条大购和一条小沟。

（3）双螺旋的平均直径为2nm，两个相邻的碱基对之间的高度，即碱基堆积距离为0.34nm，两个核苷酸之间的夹角为36°，沿中心轴每旋转一周有10个核苷酸，每一转的高度（即螺距）为3.4nm。

（4）两条核苷酸依靠彼此碱基之间形成的氢键相联系而结合在一起。

（5）碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制。但根据碱基配对原则，当一条多核苷酸链的序列彼此确定后，即可决定另一互补的序列。

解释生命活动：双螺旋DNA是储存遗传信息的分子，通过半保留复制，储存遗传信息，通过转录和翻译表达出生命活动所需信息（蛋白质和酶）。

5．应用DNA晶体X射线衍射技术分析DNA对Watson-Crik模型有何修正？比较A-DNA、B-DNA、Z-DNA的主要特点。

答：（1）Watson-Crick模型认为每一螺周含有10个碱基对，所以两个核苷酸之间夹角是36°。但在Dickerson的十二聚体中，两个碱基间的夹角可由28°至42°不等，实际平均每一螺周含10.4个碱基对。分子大小的各参数也随序列不同而有变动。

（2）Dikerson所研究的十二聚体结构中，组成碱基对的两个碱基分布并非在同一平面上，而是碱基对沿长轴旋转一定角度，从而使碱基对的形状像螺旋桨叶片的样子，故称螺旋桨状扭曲，这种结构可提高碱基堆积力，使DNA结构更稳定。

A-DNA、B-DNA、Z-DNA的主要特点： 外形 螺旋方向 螺旋直径 碱基轴升 碱基夹角 每圈碱基数 螺距 轴心与碱基对 碱基倾角 糖环折叠 糖苷键构象 大沟 小沟 A型 粗短 右手 2.55nm 0.23nm 32.7° 11 2.53nm 不穿过碱基对 19° C3’内式 反式 很狭、很深 很宽、浅 B型 适中 右手 2.37 0.34 34.6° 10.4 3.54nm 穿过碱基对 1° C2’内式 反式 很宽、较深 狭、深 Z型 细长 左手 1.84nm 0.38nm 60°(1) 12 4.56 不穿过碱基对 9° 嘧啶C2’内式，嘌呤C3’内式 嘧啶反式，嘌呤顺式 平坦 较狭、很深 (1)注：Z-DNA的嘌呤和嘧啶核苷酸交替出现顺反式，故以二个核苷酸为单位，转角为60°

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