中心法則及相關(guān)試題

1、中心法則及相關(guān)試題一、中心法則簡(jiǎn)介中心法則是一個(gè)框架，用于理解遺傳信息在生物大分子之間傳遞的順序，對(duì)于生物體中三類(lèi)主要生物大分子：DNA、RNA和蛋白質(zhì)，有9種可能的傳遞順序。中心法則將這些順序分為三類(lèi)，3個(gè)一般性的傳遞（通常發(fā)生在大多數(shù)細(xì)胞中），3個(gè)特殊傳遞（會(huì)發(fā)生，但只在一些特定條件下發(fā)生），3個(gè)未知傳遞（目前不是特別清楚）。法則中3類(lèi)遺傳信息的傳遞順序一般特殊未知DNA DNARNA DNA蛋白質(zhì) DNADNA RNARNA RNA蛋白質(zhì) RNARNA 蛋白質(zhì)DNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)2、 目前發(fā)現(xiàn)的關(guān)于中心法則的一些特殊現(xiàn)象1、直接以DNA為模板合成蛋白質(zhì)有人在一些離體實(shí)驗(yàn)中觀察到，一

2、些蛋白質(zhì)合成抑制劑類(lèi)的抗生素如新霉素和鏈霉素，能擾亂核糖體對(duì)信使的選擇，從而可以接受單鏈DNA分子代替mRNA，然后以單鏈DNA為模版，按核苷酸順序轉(zhuǎn)譯成多肽的氨基酸順序。另外還有研究表明，細(xì)胞核里的DNA可以直接轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上，不需要通過(guò)RNA也可以控制蛋白質(zhì)的合成。2、DNA也具有酶活性1994年喬依斯（G.F.Joyce）等人發(fā)現(xiàn)一個(gè)人工合成的DNA分子具有一種特殊的磷酸二酯酶活性。此后又有多例報(bào)道人工合成的DNA序列具有各種不同的酶活性。1995年中國(guó)學(xué)者王身立等人發(fā)現(xiàn)從多種生物中提取的DNA均具有酯酶活性，能催化乙酸萘酯水解為萘酚和乙酸。這種較弱的酯酶活性是非特異性DNA的

3、一般性質(zhì)，并不需要特定序列的DNA編碼。3、蛋白質(zhì)的內(nèi)含子蛋白質(zhì)有自剪接現(xiàn)象，與mRNA相同，一些蛋白質(zhì)前體具有內(nèi)含子序列，多肽序列中間的某些區(qū)域被加工切除，剩余部分的蛋白質(zhì)外顯子重新連接為蛋白質(zhì)分子。4、蛋白質(zhì)可作為合成DNA的模板來(lái)自Mount.Sinai醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種叫Rev1 DNA聚合酶的蛋白質(zhì)，它可以為DNA復(fù)制提供編碼信息。許多致癌物質(zhì)會(huì)傾向于破壞DNA的鳥(niǎo)嘌呤（G），或者是破壞鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶（C）的配對(duì)，這些都會(huì)導(dǎo)致DNA錯(cuò)配的發(fā)生。新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)可以以自身為模板在復(fù)制鏈上加一個(gè)胞嘧啶，這個(gè)胞嘧啶無(wú)論鳥(niǎo)嘌呤是否在DNA鏈中存在都會(huì)被Rev1加上去的，在DNA復(fù)制時(shí)可以

4、利用一條單鏈，根據(jù)堿基配對(duì)原則復(fù)制出新的DNA鏈。細(xì)胞利用這種嶄新的機(jī)制在含有致癌物質(zhì)的情況下對(duì)受損的DNA進(jìn)行復(fù)制。這是第一次發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)可以作為一種合成DNA的模板。5、朊病毒朊病毒是通過(guò)改變其他蛋白質(zhì)的構(gòu)象來(lái)進(jìn)行自身精確復(fù)制的一類(lèi)蛋白質(zhì)。也就是：蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)。這種具有感染性的因子主要由蛋白質(zhì)組成。具有感染性的因子Prp與正常因子PrP在形狀上有一點(diǎn)不同。科學(xué)家推測(cè)這種變形的蛋白質(zhì)會(huì)引起正常的PrP轉(zhuǎn)變成具有感染性的蛋白質(zhì)，這種連鎖反應(yīng)使得正常的蛋白質(zhì)和致病的蛋白質(zhì)因子都成為新病毒。例題1.（18分）為確定遺傳信息從DNA傳遞給蛋白質(zhì)的中間載體，科學(xué)家們做了如下研究。（1） 依據(jù)真核細(xì)胞中_

5、位于細(xì)胞核內(nèi)，而蛋白質(zhì)合成在核糖體上這一事實(shí)，科學(xué)家推測(cè)存在某種“信使”分子，能將遺傳信息從細(xì)胞核攜帶到細(xì)胞質(zhì)中。（2） 對(duì)于“信使”有兩種不同假說(shuō)。假說(shuō)一：核糖體RNA可能就是信息的載體；假說(shuō)二：另有一種RNA（稱(chēng)為mRNA）作為遺傳信息傳遞的信使。若假說(shuō)一成立，則細(xì)胞內(nèi)應(yīng)該有許多_（填“相同”或“不同”）的核糖體。若假說(shuō)二成立，則mRNA應(yīng)該與細(xì)胞內(nèi)原有的_結(jié)合，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。（3） 研究發(fā)現(xiàn)噬菌體侵染細(xì)菌后，細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成立即停止，轉(zhuǎn)而合成噬菌體的蛋白質(zhì)，在此過(guò)程中，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合成了新的噬菌體RNA。為確定新合成的噬菌體RNA是否為“信使”，科學(xué)家們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。 15NH4Cl和1

6、3C-葡萄糖作為培養(yǎng)基中的_和碳源來(lái)培養(yǎng)細(xì)菌，細(xì)菌利用它們合成_等生物大分子。經(jīng)過(guò)若干代培養(yǎng)后，獲得具有“重”核糖體的“重”細(xì)菌 將這些“重”細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl和12C-葡萄糖的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，用噬菌體侵染這些細(xì)菌，該培養(yǎng)基中加入32P標(biāo)記的_核糖核苷酸為作為原料，以標(biāo)記所有新合成的噬菌體RNA。 將上述被侵染后裂解的細(xì)菌進(jìn)行密度梯度離心，結(jié)果如下圖所示。由圖可知，大腸桿菌被侵染后_（填“合成了”或“沒(méi)有合成”）新的核糖體，這一結(jié)果否定假說(shuō)一。32P標(biāo)記僅出現(xiàn)在離心管的_，說(shuō)明_與“重”核糖體相結(jié)合，為假說(shuō)二提供了證據(jù)。（4） 若要證明新合成的噬菌體RNA為“信使”，還需要進(jìn)行兩組實(shí)驗(yàn)，

7、請(qǐng)選擇下列序號(hào)填入表格。 新合成的噬菌體RNA與細(xì)菌DNA混合 將新合成的噬菌體RNA與噬菌體DNA混合 出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象 出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象 不出現(xiàn)DNA-RNA雜交現(xiàn)象組別實(shí)驗(yàn)處理預(yù)期結(jié)果12【答案】（1）DNA（或“基因”）（1分）（2）不同（2分） 核糖體（2分）（3）氮源（1分） 蛋白質(zhì)和核酸（2分） 尿嘧啶（2分） 沒(méi)有合成（2分） 底部（1分） 新合成的噬菌體RNA（2分） （4）如右表（3分）組別實(shí)驗(yàn)處理預(yù)期結(jié)果12 注：1組與2組可整組互換位置，但全部填寫(xiě)正確才可得分。2（18分）研究者以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心等方法完成蛋白質(zhì)合

8、成過(guò)程的相關(guān)研究，實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)下表。組別1組2組3組4組培養(yǎng)條件培養(yǎng)液中氮源（無(wú)放射性）14NH4Cl15NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl培養(yǎng)液中碳源（無(wú)放射性）12C-葡萄糖13C-葡萄糖13C-葡萄糖12C-葡萄糖添加的放射性標(biāo)記物無(wú)無(wú)35S-氨基酸14C-尿嘧啶操作和檢測(cè)核糖體放射性檢測(cè)無(wú)無(wú)有放射性有放射性用溫和的方法破碎細(xì)菌，然后使用密度梯度離心離心后核糖體位置輕帶重帶A（1）核糖體的主要成分是_和蛋白質(zhì)，前者是以大腸桿菌的_ 分子為模板合成的；由第1組和第2組結(jié)果可知，核糖體位于重帶主要是因?yàn)檫@兩種成分含有_。（2）以35S-氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)的過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)。若將第3組帶

9、有放射性標(biāo)記的大腸桿菌移入無(wú)放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，核糖體的放射性會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降，且細(xì)胞其他部位出現(xiàn)放射性，由此推斷，第3組結(jié)果中核糖體放射性下降的原因可能是_。（3）若用T4噬菌體侵染第2組的大腸桿菌，然后放在第4組的實(shí)驗(yàn)條件下繼續(xù)培養(yǎng)，請(qǐng)推測(cè)： 短時(shí)間內(nèi)，若T4噬菌體和大腸桿菌的蛋白質(zhì)均是在第2組大腸桿菌原有的核糖體上合成，則表中A對(duì)應(yīng)的核糖體位置應(yīng)更多地集中在_（填“輕帶”或“重帶”）。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，離心后出現(xiàn)多條核糖體帶，若位于重帶的核糖體出現(xiàn)放射性，則說(shuō)明14C-尿嘧啶會(huì)出現(xiàn)在_分子中；培養(yǎng)時(shí)間越長(zhǎng)，該類(lèi)分子與_（填“大腸桿菌”或“T4噬菌體”）的DNA單鏈形成雜交分子的比例越

10、大。 （4）該系列實(shí)驗(yàn)的目的是研究_。【答案】（18分，2分/空）（1）rRNA DNA 15N和13C（2）翻譯 具有放射性的蛋白質(zhì)（或：多肽）從核糖體和mRNA的復(fù)合物上脫離（合理給分）（3）重帶 RNA（或：mRNA；mRNA和tRNA） T4噬菌體（4） 蛋白質(zhì)合成的過(guò)程（或：翻譯過(guò)程中核糖體和RNA的作用，合理給分）3.（10分）有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來(lái)標(biāo)記DNA分子。用、和表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置（APPP或dAPPP）?；卮鹣铝袉?wèn)題；（1）某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時(shí)產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的 （填“”“”或“”）位上。（2）若用帶有32P標(biāo)記的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的（填“”“”或“”） 位上。（3）將一個(gè)某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體（n個(gè)）并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是 ?！敬鸢浮浚?） (2) （3） 一個(gè)含有32P標(biāo)記的雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復(fù)