中心法則及相關(guān)試題

1、中心法則及相關(guān)試題一、中心法則簡介中心法則是一個框架，用于理解遺傳信息在生物大分子之間傳遞的順序，對于生物體中三類主要生物大分子：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，3個一般性的傳遞（通常發(fā)生在大多數(shù)細(xì)胞中），3個特殊傳遞（會發(fā)生，但只在一些特定條件下發(fā)生），3個未知傳遞（目前不是特別清楚）。法則中3類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)有人在一些離體實驗中觀察到，一

2、些蛋白質(zhì)合成抑制劑類的抗生素如新霉素和鏈霉素，能擾亂核糖體對信使的選擇，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。此后又有多例報道人工合成的DNA序列具有各種不同的酶活性。1995年中國學(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)會傾向于破壞DNA的鳥嘌呤（G），或者是破壞鳥嘌呤與胞嘧啶（C）的配對，這些都會導(dǎo)致DNA錯配的發(fā)生。新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)可以以自身為模板在復(fù)制鏈上加一個胞嘧啶，這個胞嘧啶無論鳥嘌呤是否在DNA鏈中存在都會被Rev1加上去的，在DNA復(fù)制時可以

4、利用一條單鏈，根據(jù)堿基配對原則復(fù)制出新的DNA鏈。細(xì)胞利用這種嶄新的機制在含有致癌物質(zhì)的情況下對受損的DNA進行復(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改變其他蛋白質(zhì)的構(gòu)象來進行自身精確復(fù)制的一類蛋白質(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在形狀上有一點不同?？茖W(xué)家推測這種變形的蛋白質(zhì)會引起正常的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，科學(xué)家推測存在某種“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） 對于“信使”有兩種不同假說。假說一：核糖體RNA可能就是信息的載體；假說二：另有一種RNA（稱為mRNA）作為遺傳信息傳遞的信使。若假說一成立，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)家們進一步實驗。 15NH4Cl和1

6、3C-葡萄糖作為培養(yǎng)基中的_和碳源來培養(yǎng)細(xì)菌，細(xì)菌利用它們合成_等生物大分子。經(jīng)過若干代培養(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“沒有合成”）新的核糖體，這一結(jié)果否定假說一。32P標(biāo)記僅出現(xiàn)在離心管的_，說明_與“重”核糖體相結(jié)合，為假說二提供了證據(jù)。（4） 若要證明新合成的噬菌體RNA為“信使”，還需要進行兩組實驗，

7、請選擇下列序號填入表格。 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)象組別實驗處理預(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）組別實驗處理預(yù)期結(jié)果12 注：1組與2組可整組互換位置，但全部填寫正確才可得分。2（18分）研究者以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心等方法完成蛋白質(zhì)合

8、成過程的相關(guān)研究，實驗過程及結(jié)果見下表。組別1組2組3組4組培養(yǎng)條件培養(yǎng)液中氮源（無放射性）14NH4Cl15NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl培養(yǎng)液中碳源（無放射性）12C-葡萄糖13C-葡萄糖13C-葡萄糖12C-葡萄糖添加的放射性標(biāo)記物無無35S-氨基酸14C-尿嘧啶操作和檢測核糖體放射性檢測無無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為這兩種成分含有_。（2）以35S-氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)的過程稱為_。若將第3組帶

9、有放射性標(biāo)記的大腸桿菌移入無放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，核糖體的放射性會隨時間延長而下降，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組的實驗條件下繼續(xù)培養(yǎng)，請推測： 短時間內(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”）。隨著時間延長，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，則說明14C-尿嘧啶會出現(xiàn)在_分子中；培養(yǎng)時間越長，該類分子與_（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）該系列實驗的目的是研究_?！敬鸢浮浚?8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)合成的過程（或：翻譯過程中核糖體和RNA的作用，合理給分）3.（10分）有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標(biāo)記DNA分子。用、和表示ATP或dATP（d表示脫氧）上三個磷酸基團所處的位置（APPP或dAPPP）?；卮鹣铝袉栴}；（1）某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時產(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的磷酸基團應(yīng)在dATP的（填“”“”或“”） 位上。（3）將一個某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進行標(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)一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體（n個）并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是 。【答案】（1） (2) （3） 一個含有32P標(biāo)記的雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復(fù)