【参考答案】

一、名词解释

1.核苷酸是由核苷中戊糖的5'-OH与磷酸缩合而成的磷酸酯，它们是构成核酸的基本单位。

2.大多数生物的DNA分子都是双链的，而且在空间形成双螺旋结构。在DNA双螺旋结构中，两条多核苷酸链反向平行，围绕着同一个（想像的）中心轴，以右手旋转方式构成一个双螺旋结构。由亲水的磷酸基和脱氧核糖以磷酸二酯键相连形成的骨架位于螺旋的外侧，疏水的嘌呤和嘧啶碱基位于内侧；两条链之间总是以A对T、G对C的方式，分别以两个（用A=T表示）和三个（用G≡C表示）氢键稳定地维系在一起。

3.核苷酸连接成为多核苷酸链时具有严格的方向性，前一核苷酸的3'-OH与下一位核苷酸的5'-位磷酸基脱水形成3'，5'-磷酸酯键，该键称为磷酸二酯键，它是形成核酸一级结构的主要化学键。

4.除了常规碱基外，核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基（或修饰碱基）。常见的稀有嘧啶碱基有5-甲基胞嘧啶、5，6-二氢尿嘧啶等；常见的稀有嘌呤碱基有7-甲基鸟嘌呤、N⁶-甲基腺嘌呤等。

5. DNA变性是指碱基对之间的氢键断裂，DNA的双螺旋结构分开，成为两条单链的DNA分子，即改变了DNA的二级结构，但并不破坏一级结构。而DNA复性是变性DNA在适当条件下，两条彼此分开的单链重新按照碱基互补配对原则形成双链结构的过程。

6.分子杂交指不同的DNA片段之间，DNA片段与RNA片段之间，如果彼此间的核苷酸排列顺序互补也可以复性，形成新的双螺旋结构。这种按照互补碱基配对而使不完全互补的两条多核苷酸相互结合的过程称为分子杂交。

7.将一段已知核苷酸序列的DNA或RNA用放射性同位素或其他方法进行标记，就获得了分子生物学技术中常用的核酸探针（probe），以探测目的基因。

8.当双螺旋DNA熔解（解链）时，260nm处紫外吸收增加的现象。减色效应：随着核酸复性，紫外吸收降低的现象。

9.就是指双链DNA的反向重复序列。

10.通常把DNA的双螺旋结构热变性过程中紫外吸收值达到最大值的1/2时的温度称为解链温度或熔点温度（T_m）。不同序列的DNA，T_m值不同。DNA中G—C含量越高，T_m值越高，成正比关系。

11.所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔含量相等（A=T），鸟嘌呤和胞嘧啶的摩尔含量相等（G=C），即嘌呤的总含量与嘧啶的总含量相等（A+G=T+C）。DNA的碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性。另外生长发育阶段、营养状态和环境的改变都不影响DNA的碱基组成。

12. DNA分子加热变性后，双螺旋的两条链分开；如果将DNA溶液缓慢冷却至适当的温度，则两条链可发生特异性的重新组合而恢复成原来的双螺旋结构，这种缓慢降温的过程叫退火。

淬火：DNA分子加热变性后，双螺旋的两条链分开；如果将DNA溶液迅速冷却，则两条链继续保持分开状态，这种迅速降温的过程叫淬火。

13.单核苷酸中的磷酸基分别与戊糖的3'-OH及5'-OH形成酯键，这种磷酸内酯的结构称为环化核苷酸。

二、填空题

1. Watson和Crick，1953

2. 2'

3. 3.4nm，10，36°

4. mRNA，tRNA

5. m⁷G；polyA；m⁷G识别起始信号的一部分；polyA对mRNA的稳定性具有一定影响

6.三叶草，倒L，—CCA—OH，携带活化了的氨基酸

7.帽子，尾巴

8.细胞核，细胞质

9. β，糖苷，磷酸二酯键

10.磷

11.假尿嘧啶

12.胸腺，尿

13.单链，双链

14.反向平行互补

15.胸腺嘧啶

16.大，高

17.退火

18. cAMP，cGMP，第二信使，3'，5'

19.分子大小，分子形状

20.增加，下降，升高，丧失

21.嘌呤（环），嘧啶（环），260

22.增加，不变

23.窄

24.宽，低，高，1

25.多，5%，DNA，蛋白质

26.样品的均一度，DNA的浓度，DNA片段大小，温度的影响，溶液离子强度

27.碱基堆积力，氢键，离子键，范德华力

三、单项选择题

1. B　2. D　3. C　4. B　5. D　6. C　7. D　8. A　9. D　10. A　11. C　12. C　13. A　14. A　15. B　16. C　17. B　18. B　19. C　20. D　21. B　22. B　23. D　24. A　25. A　26. A　27. D　28. B　29. C　30. D　31. D　32. C　33. B　34. B　35. D　36. D　37. C　38. A　39. D　40. D　41. B　42. D　43. C　44. C　45. B　46. C　47. B　48. A　49. E　50. B　51. B　52. D　53. B　54. B　55. A　56. C　57. D

四、判断题

1.对。

2.错。是2'位上没有—OH

3.错。还有可能是tRNA。

4.错。核酶属于RNA。

5.错。蛋白质的翻译后加工导致最终的蛋白的氨基酸序列与DNA的核苷酸序列的对应关系并不一致。

6.错。与大沟结合更容易。

7.错。杂交双链不是DNA双链退火后的复性。

8.错。tRNA的二级结构是三叶草形，三级结构是倒L形。

9.对

10.错。注意是反向互补序列，正确序列是GTCCAG。

11.对

12.对

13.错。有种属特异性。

14.对

15.对

16.对

17.错。RNA病毒中的RNA也是遗传物质。

18.错。存在单链DNA病毒。

19.错。C值悖论，两栖类的基因组大于人类的基因组。

20.错。DNA适宜存在含有EDTA的缓冲溶液中，以螯合二价阳离子。

21.错。含有蛋白质的话也可使比值减小。

22.错。真核生物的DNA与组蛋白组成核小体，原核生物不是。

23.错。当溶液的pH值在5～9范围内，T_m值变化不明显；当pH>11或pH<4时，T_m值变化明显。

24.对

25.对

26.错。碱基组成相同。

27.对

28.错。AT含量越高，T_m越低。

29.错。3'端是多聚A。

30.对

31.对

32.对

33.对

34.错。mRNA的含量不如rRNA丰富。

35.对

36.错。基因的表达产物是RNA和蛋白。

37.错。看两样品是否有蛋白质的污染。

38.对。真核生物的帽子结构的鸟苷酸以5'-5'通过焦磷酸结合于RNA链上，所以具有游离的3'，2'-OH。

五、简答题

1.【答】核苷酸由戊糖、磷酸和碱基以1∶1∶1的分子比例组成，戊糖环上的C₁与嘧啶碱基的N₁（或嘌呤碱基的N₉）以β-糖苷键相连；戊糖的C₅与磷酸基团以5'-磷酯键相连。

核苷酸种类很多，功能也是多方面的。（1）组成核酸的核苷酸是5'-核苷酸。其中5'-脱氧核糖单核苷酸（dAMP、dTTMP、dCMP、dGMP）是生物遗传物质——DNA的基本结构单位；5'-核糖单核苷酸（AMP、UMP、CMP、GMP）是各种RNA的基本结构单位。RNA在蛋白质合成、基因表达、调控中起重要作用。（2）腺苷三磷酸——ATP作为能量的瞬时载体，在生物大分子合成、细胞运动、物质运输、生物发光等生命活动中发挥作用，另外还在分子间磷酸基团转移中起“中转站”作用。（3）核苷酸还参与许多辅酶、辅基的组成。（4）环腺苷酸是细胞通信的媒介，在细胞信号转导中发挥作用。

2.【答】组成DNA的碱基有A、T、C、G四种，戊糖为D-2-脱氧核糖，DNA分子常为双链结构，包括一级结构、二级结构、三级结构等。DNA在细胞内主要分布于细胞核，组成染色质（染色体），此外线粒体中也有少部分DNA。DNA的生理功能主要是作为遗传物质，通过复制将遗传信息由亲代传给子代。

组成RNA的碱基有A、U、C、G这四种，戊糖为D-核糖。RNA为单链线形分子，可自身回折形成局部双螺旋（二级结构），进而折叠（三级结构）。RNA分为三类：tRNA、rRNA和mRNA，分布于细胞质中的核糖体上。RNA的功能与遗传信息在子代的表达有关，如转录、翻译。某些病毒的基因组为RNA，此外RNA还有催化功能。

3.【答】按Watson-Crick模型，DNA的双螺旋结构特点有：两条反相平行的多核苷酸链围绕同一中心轴互绕；碱基位于结构的内侧，而亲水的糖磷酸主链位于螺旋的外侧，通过磷酸二酯键相连，形成核酸的骨架；碱基平面与轴垂直，糖环平面则与轴平行。两条链皆为右手螺旋；双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm，每对螺旋由10对碱基组成；碱基按A=T、G≡C配对互补，彼此以氢键相联系。维持DNA结构稳定的力量主要是碱基堆积力；双螺旋结构表面有两条螺形凹沟，一大一小。

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。

4.【答】不同类型的RNA分子可自身回折形成发卡、局部双螺旋区，形成二级结构（茎环结构、内部环结构、分支环结构和中心环结构等），并折叠产生三级结构，除tRNA外，几乎全部细胞中的RNA与蛋白质形成核蛋白复合物（四级结构）。

（1）tRNA的二级结构为三叶草形，三级结构为倒L形。三叶草结构由氨基酸臂、二氢尿嘧啶环（D环）、反密码子环、额外环和假尿嘧啶环（TψC环）5个部分组成。

tRNA的功能：在蛋白质生物合成过程中，起转运氨基酸、识别密码子和合成起始的作用，另在DNA反转录合成及其他代谢和基因表达调控中也起重要作用。

（2）rRNA与蛋白质组装成核糖体，rRNA催化肽键合成，蛋白质维系rRNA构象。

（3）成熟mRNA的5'端有帽子结构，3'端有poly（A）尾巴结构。mRNA的功能是把遗传信息从DNA转移到氨基酸的排列顺序上。

5.【答】（1）第一个样品：T%=32%，G%=C%=［（100-32×2）/2］%=18%。第二个样品：T%=17%，G%=C%=［（100-17×2）/2］%=33%。

（2）根据经验公式X_G+C=（T_m-69.3）×2.44，第一个样品的T_m=84.05，第二个样品的T_m=96.35。

因为T_m值代表双链DNA融解彻底变成单链DNA的温度范围的中点温度，T_m值离64℃越远的样品在温泉中越稳定，所以从该温度温泉中分离的样品是第二种。

6.【答】核酸完全水解后可得到碱基、戊糖、磷酸三种组分。DNA和RNA的水解产物戊糖、嘧啶碱基不同。

7.【答】（1）（2.5×10⁷/650）×0.34=1.3×10⁴nm=13μm。

（2）650÷0.34×1000/μm=1.9×10⁶/μm。

（3）88×0.34nm=30nm=0.3μm。

（4）104×3×0.34=106nm≈0.11μm。

（5）（96000/120）×3×320=76800。

8.【答】（1）设DNA的两条链分别为α和β，那么：

A_α=T_β，T_α=A_β，G_α=C_β，C_α=G_β，

因为，（A_α+G_α）/（T_β+C_β）=（A_α+G_α）/（A_β+G_β）=0.7

所以，互补链中（A_β+G_β）/（T_β+C_β）=1/0.7=1.43

（2）在整个DNA分子中，因为A=T，G=C，

所以，A+G=T+C，（A+G）/（T+C）=1

（3）假设同（1），则

A_α+T_α=T_β+A_β，G_α+C_α=C_β+G_β，

所以，（A_α+T_α）/（G_α+C_α）=（A_β+T_β）/（G_β+C_β）=0.7

（4）在整个DNA分子中

（A_α+T_α+A_β+T_β）/（G_α+C_α+G_β+C_β）=2（A_α+T_α）/2（G_α+C_α）=0.7

9.【答】将DNA的稀盐溶液加热到70～100℃几分钟后，双螺旋结构即发生破坏，氢键断裂，两条链彼此分开，形成无规则线团状，此过程为DNA的热变性，有以下特点：变性温度范围很窄，260nm处的紫外吸收增加；黏度下降；生物活性丧失；比旋度下降；酸碱滴定曲线改变。T_m值代表核酸的变性温度（熔解温度、熔点），在数值上等于DNA变性时紫外吸收值达到最大值的半数时所对应的温度。

10.【答】为

G=C=24.4%

（A+T）%=1-48.8%=51.2%

A=T=25.6%

11.【答】

（1）阳离子的存在可中和DNA中带负电荷的磷酸基团，减弱DNA链间的静电作用，促进DNA的复性；

（2）低于T_m的温度可以促进DNA复性；

（3）DNA链浓度增高可以加快互补链随机碰撞的速度、机会，从而促进DNA复性。

12.【答】核酸分子中是通过3'，5'-磷酸二酯键连接起来的。

13.【答】各种核苷酸带电荷情况：

（1）电泳分离四种核苷酸时应取pH3.5的缓冲液，在该pH值时，这四种单核苷酸之间所带负电荷差异较大，它们都向正极移动，但移动的速度不同，依次为：

UMP>GMP>AMP>CMP

（2）应取pH8.0，这样可使核苷酸带较多负电荷，利于吸附于阴离子交换树脂柱。虽然pH11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过高对树脂不利。

（3）洗脱液应调到pH2.5。当不考虑树脂的非极性吸附时洗脱顺序为CMP>AMP>UMP>GMP（根据pH2.5时核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度），但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附，嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3倍。静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为：CMP>AMP>UMP>GMP。

14.【答】在稳定的DNA双螺旋中，碱基堆积力和碱基配对氢键在维系分子立体结构方面起主要作用。

15.【答】tRNA的二级结构为三叶草结构。其结构特征为：

（1）tRNA的二级结构由四臂、四环组成。已配对的片段称为臂，未配对的片段称为环。

（2）叶柄是氨基酸臂。其上含有CCA-OH3'，此结构是接受氨基酸的位置。

（3）氨基酸臂对面是反密码子环。在它的中部含有三个相邻碱基组成的反密码子，可与mRNA上的密码子相互识别。

（4）左环是二氢尿嘧啶环（D环），它与氨酰基-tRNA合成酶的结合有关。

（5）右环是假尿嘧啶环（TψC环），它与核糖体的结合有关。

（6）在反密码子与假尿嘧啶环之间的是可变环，它的大小决定着tRNA分子大小。

16.【答】不同。RNA可以被水解成单核苷酸，而DNA分子中的脱氧核糖2'碳原子上没有羟基，所以DNA不能被碱水解。

17.【答】（1）用专一性的RNA酶与DNA酶分别对两者进行水解。

（2）用碱水解。RNA能够被水解，而DNA不被水解。

（3）进行颜色反应。二苯胺试剂可以使DNA变成蓝色，苔黑酚（地衣酚）试剂能使RNA变成绿色。

（4）用酸水解后，进行单核苷酸的分析（层析法或电泳法），含有U的是RNA，含有T的是DNA。

18.【答】已知：（1）32μmol/L AMP的A₂₆₀消光度

A₂₆₀=32×10^-6×15400=0.493

（2）47.5μmol/L CMP的A₂₆₀消光度

A₂₆₀=47.5×10^-6×7500=0.356

（3）6.0μmol/L UMP的A₂₆₀消光度

A₂₆₀=6.0×10^-6×9900=0.0594

（4）48μmol/L AMP和32μmol/L UMP混合物的A₂₆₀消光度

A₂₆₀=32×10^-6×9900+48×10^-6×15400=1.056

（5）0.325/11700=2.78×10^-5mol/L

（6）0.090/9200=9.78×10^-6mol/L

19.【答】（1）每个体细胞的DNA的总长度为：

6.4×10⁹×0.34nm=2.176×10⁹nm=2.176m

（2）人体内所有体细胞的DNA的总长度为：

2.176m×10¹⁴=2.176×10¹¹km

（3）这个长度与太阳-地球之间距离（2.2×10⁹千米）相比为：

2.176×10¹¹/2.2×10⁹=99倍

六、论述题（仅供参考）

【答】DNA是生物体重要的遗传物质。1869年，Miescher从人体的细胞核分离出一种含磷的有机化合物，命名为“核素”。这被公认为是核酸的最早发现。1953年2月28日Watson和Crick建立了日后被追认为分子生物学诞生标志的DNA双螺旋结构模型。1973年，Berg首创了DNA重组技术。1977年Allan和Walter以及Frederick分别独立地研究成功DNA测序的方法。1990年人类基因组计划（human genome project，HGP）正式启动。2001年初，人类基因组全序列测定基本完成。人类基因组图谱为今后基因的结构与功能、表达和调控的研究奠定了基础，“功能基因组学”时代已经到来了。

RNA研究也有很长的历史。20世纪50年代发现了mRNA、tRNA、rRNA。20世纪80年代核酶的发现，首先突破了统治生物化学科学超过半个世纪的一个信条—“酶即是蛋白质”。之后，反义RNA、小干扰RNA以及microRNA等的发现开创了RNA研究的新纪元。

核酸的研究对生命科学的发展具有极其重要的意义。首先核酸研究发展起来的各种实验手段是科学家们多角度研究生命活动的必备工具。核酸研究建立起来诸如基因工程、DNA测序、DNA芯片、反义RNA及RNA干扰技术为疾病诊断、药物筛选、基因发现及功能研究等奠定了坚实的基础。总之，人类对生命科学的最终理解是离不开核酸研究的。