DNA修復(fù)與重組解析

1、第四章DNA修復(fù)與重組一、填空題1 . 在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了一一 一 種DNA聚合酶。DNA修復(fù)時需要 DNA聚合酶一一-。2 . 真核生物中有 5種DNA聚合酶，它們是： 一 一一-一-一(5)一。3 . 在DNA修復(fù)過程中，需要第二種酶，一,作用是將DNA中相鄰的堿基一起來。DNA聚合酶具有外切核酸酶的活性。有兩種外切核酸酶 的活性，它們分別從一 一和一 一降解 DNA DNA聚合酶一只有外切核酸酶活性。4 . 只有真核DNA聚合酶一 一和一 一顯示一-外切核酸酶活性。5 . DNA大多數(shù)自發(fā)變化都會通過稱之為一 一的作用很快被校正。 僅在極少情況下，DNA將變化的部分保留下來導(dǎo)致永久的序列

2、變化，稱為一 一。6 . 偶然情況下，在同一基因兩個稍微不同拷貝(等位基因)間發(fā)生重組的過程中， 一個等位基因經(jīng)過一 一過程會被另一等位基因代替。7 . 通過一 一基因重組，游動 DNA序列和一些病毒可進人或離開一條目的染色體。8 . DNA修復(fù)包括3個步驟：一 一酶對DNA鏈上不正常堿基的識別與切除，酶對已切除區(qū)域的重新合成，一一酶對剩下切口的修補。9 .一種主要的DNA修復(fù)途徑稱一 一，包括一系列一-酶，它們都能識別并切去DNA上不正常堿基。10 .-途徑可以切去任何造成DNA雙螺旋大片段改變的 DNA損傷。11 .大腸桿菌中，任何由于DNA損傷造成的DNAM制障礙都會誘導(dǎo)一-的信號，即

3、允許跨過障礙進行復(fù)制，給細胞一個生存的機會。12 .在一-中，基因交換發(fā)生在同源DNA序列間，最常見是發(fā)生在同一染色體的兩個拷貝間。13 .在交換區(qū)域，一個 DNA分子的一條鏈與另一個 DNA分子的一條鏈相互配對，在兩個雙螺旋間形成一個一一。14 .通過一 一，兩個單鏈的互補 DNA分子一起形成一個完全雙鏈螺旋，人們認為這個反應(yīng)從一個慢的一-步驟開始。15 .大腸桿菌的染色體配對需要一 ;它與單鏈DNA結(jié)合并使同源雙鏈 DNA與之配對。16 . 一般性重組的主要中間體是一 ,也用它的發(fā)現(xiàn)者名字命名為一 -。二、選擇題(單選或多選)1 . 關(guān)于DNA的修復(fù)，下列描述中，哪些是不正確的？()(a)

4、 UV 照射可以引起嘧啶堿基的交聯(lián)(b) DNA 聚合酶川可以修復(fù)單鏈的斷裂(c) 雙鏈的斷裂可以被 DNA聚合酶H修復(fù)(d) DNA 的修復(fù)過程中需要 DNA連接酶(e) 細菌可以用一種核酸內(nèi)切酶來除去受損傷的堿基(f) 糖苷酶可以切除 DNA中單個損傷的堿基2 . DNA最普遍的修飾是甲基化，在原核生物中這種修飾的作用有：()(a) 識別受損的DNA以便于修復(fù)(b) 復(fù)制之后區(qū)分鏈，以確定是否繼續(xù)復(fù)制(c) 識別甲基化的外來 DNA并重組到基因組中(d) 保護它自身的DNA免受核酸內(nèi)切酶限制(e) 識別轉(zhuǎn)錄起始位點以便 RNA聚合酶能夠正確結(jié)合3 .單個堿基改變是 DNA損傷的一種形式，它

5、們：()(a) 影響轉(zhuǎn)錄但不影響復(fù)制，在此過程中一個ATG起始密碼可能被修改(b) 影響DNA序列但不影響 DNA的整個結(jié)構(gòu)(c) 將繼續(xù)引起結(jié)構(gòu)變化但不影響復(fù)制循環(huán)(d) 可能由錯配復(fù)制或酶的 DNA修飾(如脫氨基)所引起(e) 可以由UV照射(如嘧啶二聚體)或加成化合物形成(如烷基化)所引起4 .錯配修復(fù)是基于對復(fù)制期間產(chǎn)生的錯配的識別。下列敘述正確的是：()(a) UvrABC系統(tǒng)識別并靠DNA聚合酶I促使正確核苷酸的引人而使錯配被修復(fù)(b) 假如識別發(fā)生在被重新甲基化的半甲基化DNA之前，那么修復(fù)可能偏向野生型序列(Dam 甲基化，MutH, MutSL)(c) 錯配一般由單鏈交換所修

6、復(fù)，這要靠RecA蛋白恢復(fù)正常拷貝序列的能力(d) 錯配修復(fù)也可被認為是對DNA的修飾活動，如去烷基化或再氨基化，但是不會替換損傷的核苷酸(e) 錯配修復(fù)是靠正常情況下被LexA蛋白抑制的修復(fù)功能完成的 (SOS反應(yīng))5 .非均等交換：()(a) 發(fā)生在同一染色體內(nèi)(b) 產(chǎn)生非交互重組染色體(c) 改變了基因組織形式，未改變基因的總數(shù)(d) 在染色體不正常配對時發(fā)生(e) 減少一個基因簇的基因數(shù)，同時增加另一個基因簇的基因數(shù)6 .許多細菌在它們的基因組中幾乎平均分配重組敏感熱點，這些熱點在大腸桿菌E.coli中稱為chi,它們是：()(a) 是雙鏈經(jīng)常斷裂的部位，它可來誘導(dǎo)重組(b) 是單鏈

7、經(jīng)常斷裂的部位，導(dǎo)致單鏈同化作用(c) 是RecBCD復(fù)合物作用的位點， 在這些位點，受雙鏈斷裂激活的 RecBCD復(fù)合物切開一 個自由3 -OH端(d) 是順式作用元件，在該元件內(nèi)可以產(chǎn)生個單鏈的自由3 -OH末端(e) 是RecA蛋白結(jié)合的DNA位點，RecA蛋白從該位點沿著 DNA移動直到斷裂點三、判斷題1 .拓撲異構(gòu)酶I和H可以使DNA產(chǎn)生正向超螺旋。2 .拓撲異構(gòu)酶I解旋需要ATP酶。3 . RNA聚合酶I合成DNAM制的RNA引物。4 . 線粒體DNA的復(fù)制需要使用 DNA引物。5 .入噬菌體整合到大腸桿菌基因組上是由一個位點專一的拓撲異構(gòu)酶(丸整合酶)催化的，它可以識別在兩條染色

8、體上短的特異DNA序列。6 .在真核生物染色體 DNAM制期間，會形成鏈狀 DNA7 .所有已知的基因轉(zhuǎn)變都需要一定量的DNA合成。8 . 根據(jù)不同物種同一蛋白質(zhì)中氨基酸的不同來估計突變率往往較實際的突變率低，因為一些突變體由于危及蛋白質(zhì)功能，在選擇壓力下從種群中消失。9 . 因為組蛋白H4在所有物種中都是一樣的，可以預(yù)期該蛋白基因在不同物種中也是 一樣的。10 . DNA修復(fù)機制有很多種，但所有這些機制都依賴于二倍體染色體上兩套遺傳信息的存在。11 .自發(fā)的脫嘌呤作用和由尿嘧啶DNA糖基化酶切去一個已脫堿基的胞嘧啶都會產(chǎn)生可被無嘌呤嘧啶內(nèi)切核酸酶作為底物識別的同樣的中間產(chǎn)物。12 . DNA

9、修復(fù)的第一步是由專用于修復(fù)過程的酶催化的，下面的步驟由DNA代謝過程中的常用酶催化。13 大腸桿菌中SOS反應(yīng)的最主要作用是通過在原始DNA損傷區(qū)附近導(dǎo)人補償突變來提高細胞存活率。14 . DNA中四個常用堿基自發(fā)脫氨基的產(chǎn)物，都能被識別出來。15 .在細菌細胞中，短片段修復(fù)是由損傷誘導(dǎo)的。相反，長片段修復(fù)是組成型的，且往 往涉及長約1500-9000bp損傷DNA片段的替換。16 .真核生物中DNA的修復(fù)沒有原核生物重要，這是因為體細胞的二倍體特征。17 一般性重組需要交換的雙方都有一長段同源DNA序列，而位點專一重組僅需要短而專一的核苷酸序列，某些情況下，只需要交換雙方中的一方具有該序列即

10、可。18 .一般性重組包括 DNA片段的物理交換，該過程涉及DNA骨架上磷酸二酯鍵的斷裂和重新形成。19 . RecA蛋白同時具有位點專一的單鏈切割的活性和將單鏈從雙螺旋DNA分子上脫離的解旋酶的功能，但需要依賴于ATP活性。20 大腸桿菌的單鏈結(jié)合蛋白通過與糖磷酸骨架結(jié)合并使堿基暴露，從而解開單鏈上的短發(fā)夾結(jié)構(gòu)。21 . RecA蛋白同時與單鏈、雙鏈 DNA結(jié)合，因此它能催化它們之間的聯(lián)會。22 .交叉鏈互換包括交叉鏈和未交叉鏈，至少其中一條鏈的磷酸骨架斷裂才可能使這個 過程逆轉(zhuǎn)。23 基因轉(zhuǎn)變是真菌類偶然改變性別的方式；正常情況下，一次接合產(chǎn)生等量的雄性與雌性孢子，但偶然也會出現(xiàn)1: 3或

11、3: 1的比例。四、簡答題1 .假如發(fā)生了堿基對的錯配會產(chǎn)生什么表型，它們怎樣被修復(fù)？2 . 為什么DNA的甲基化狀態(tài)可以為復(fù)制的調(diào)節(jié)和DNA的修復(fù)所利用？3 ,錯配修復(fù)的方向可以怎樣被調(diào)節(jié)（突變型到野生型或野生型到突變型）?4 . RecA蛋白是怎樣調(diào)節(jié) SOS反應(yīng)的？5, 以圖4.1A為例，畫出圖4.1B所示分子同源區(qū)域交叉重組的產(chǎn)物，圖中用一條單線表示DNA雙螺旋，同源重組的靶位點用箭頭標(biāo)出。圖6 . 圖4.2所示為兩條同源的親代雙螺旋和兩套可能的重組產(chǎn)物。請畫圖表示兩親代雙螺旋間可以產(chǎn)生指定重組產(chǎn)物的Holliday 連接，在每條鏈的左端標(biāo)明Holliday 連接的3或5端，這樣親代和

12、重組雙螺旋間的關(guān)系就比較清楚。請指明為了產(chǎn)生每套重組產(chǎn)物哪些 鏈應(yīng)被切去。最后，畫出經(jīng)過一輪 DNA復(fù)制后的重組產(chǎn)物.圖7 .為什么基因內(nèi)互補只發(fā)生在：（1）某一基因座的等位基因間；（2）這些基因座的特殊等位基因?qū)﹂g？五、分析題1 .實驗結(jié)果表明所研究細菌的一個操縱子具有三個相似拷貝，它編碼一個關(guān)鍵酶的亞基。由于沒有檢測到第三個堿基簡并性（搖擺性）現(xiàn)象，由此說明接近的相同性（99 % ）是由于DNA修飾作用的結(jié)果。請問這涉及哪些可能的機理？2 .根據(jù)對細菌限制和修復(fù)系統(tǒng)的知識，設(shè)計一個簡單的實驗來檢測你收集的菌株是否有原噬菌體的存在。3 . 大腸桿菌中的幾個基因包括uvrA、uvrB、uvrC

13、和recA都與紫外線損傷的修復(fù)有關(guān)，含有一個有缺陷的上述基因的大腸桿菌細胞系比起野生型細胞對紫外光的射線更敏感，就如圖4.3A所示的uvrA與recA突變株。單個不同基因的突變可以成對聯(lián)合起來形成所有可能的 雙突變體。比起單突變體，雙突變體的敏感性變化很大。相對uvr單突變體，兩個 uvr突變形成的雙突變體對紫外光的敏感性并無多大增加，但recA缺陷和任一種uvr突變體形成的雙突變體卻使一個細胞株對紫外光極度敏感，如圖4.3B所示的uvrArecA雙突變體放大圖。（1）為什么一個recA突變和一個uvr突變的結(jié)合會產(chǎn)生一個對紫外光極其敏感的細菌菌株，而不同uvr基因突變的結(jié)合卻和單個突變沒有差

14、別？（2）根據(jù)泊松分布，當(dāng)一個細菌種群平均受到一個致命“轟擊”，37 % （e 1的個體將存活下來，因為它們實際上并沒有受到轟擊。對于uvrArecA雙突變體，0. 04J/ m2的劑量使37%的個體存活（如圖4.3B）。計算對uvrArecA雙突變體細胞株來說，多少嘧啶二聚體會 組成致死轟擊，假設(shè)大腸桿菌的基因組有4X 106個堿基對，包括50%的GC而且把DNA暴2露在400J/m的紫外線下，會使 1%的嘧啶對（TT、TC CT和CC）變成嘧啶二聚體。圖圖4.3 紫外光不同劑量作用下的細胞存活曲線（A）野生型，uvrA、recA單突變體，uvrArecA雙突變體的存活曲線（B）uvrAre

15、cA存活曲線的放大圖4 . 除了 uvrABC內(nèi)切核酸酶修復(fù)、重組修復(fù)和SOS修復(fù)，細菌還具備一種對嘧啶二聚體更有效的修復(fù)系統(tǒng)。這個現(xiàn)象是在一個關(guān)于紫外線對細菌影響的調(diào)查中為了確定一個失控的數(shù)量而發(fā)現(xiàn)的。發(fā)現(xiàn)過程可以假設(shè)為：你與你的同事正試圖利用紫外線作為誘變劑來分離 大腸桿菌中的突變體，為得到足夠的突變子，你覺得有必要使用對細菌殺傷率為99. 99%的輻射劑量。比起你的同事你已經(jīng)獲得了更可靠的結(jié)果，而他要用10倍至100倍的輻射劑量才能獲得同樣的殺傷率。因為你常在晚上他離開后才做實驗，所以他有點懷疑你結(jié)果的可靠性，他堅持你早上來做一個平行實驗。當(dāng)你們都得到同一結(jié)論時你們兩人都感到驚奇，你有些

16、懊 惱，因為結(jié)果更接近你同事的結(jié)論；當(dāng)你在晚上重復(fù)平行實驗時，你的同事對結(jié)果感到很驚 奇，結(jié)果正如你以前所描述的一樣。你發(fā)現(xiàn)在下午要取得同樣的殺傷率需要用比早上更高的 輻射劑量，晴天比陰天需要的劑量高，你的實驗室朝西，是什么因素影響著你的實驗？5 . 噬菌體T4編碼一個對重組和 DNAM制很重要的單鏈 DNA結(jié)合蛋白（SSB蛋白）。含有編碼SSB蛋白溫度敏感型基因的噬菌體T4突變體在升高溫度時會快速地終止重組和DNA復(fù)制。噬菌體T4 SSB蛋白是分子量為35000Da的單體蛋白：它和單鏈而不是雙鏈 DNA緊密結(jié) 合，結(jié)合體中DNA與蛋白質(zhì)的重量比為 1: 12。然而SSB蛋白和DNA的結(jié)合顯示出一個很特別的性質(zhì)，如圖4.4所示。當(dāng)單鏈 DNA過量時（10卩g ），而SSB蛋白為0. 5卩g時則完全檢 測不到結(jié)合體（圖4.4A），然而當(dāng)SSB蛋白為7.0卩g時，可以看見許多二者的結(jié)合體 （圖4.4B）。（1）飽和的情況下，單鏈 DNA與 SSB