分子生物学生科院研究生分子生物学复习

1、生科院研究生分子生物学复习2013年一月七号？！（一小时五十分钟）一名解103 二简答134 三 综合18311 基因：是指原核、真核生物及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是遗传的基本单位。编码包括蛋白质和tRNA、rRNA的结构基因和具有调节控制作用的调控基因。基因是DNA分子的功能单位。2.断裂基因（interrupted gene or split gene）：真核生物的结构基因中，基因是不连续的，在基因的编码区域内含有大量非编码序列，编码序列称为外显子，非编码序列称为内含子，从而割断了对应蛋白质的氨基酸序列。所以真核生物基因又称为断裂基因或间隔基因。3.遗

2、传密码（Genetic code）：mRNA上的核苷酸序列叫遗传密码，其中mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸叫一个密码子，生物共用一套遗传密码，共64个，其中决定氨基酸的有61个，剩下的三个是终止密码，不决定氨基酸。4.增强子enhancer：真核生物中能远距离调节启动子以增强基因转录效率的DNA序列，其增强作用与序列的位置和方向无关，增强子常在启动子的上游，也可以在基因内部，有细胞和组织特异性。5.操纵子operon：原核生物中由启动子，操纵基因和结构基因等组成的一个基因表达和控制单位，如乳糖操纵子。6.启动子promoter ：是RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列，

3、它含有RNA聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列位点，一般处于基因的上游，包括至少一个转录起始点以及一个以上功能组件。决定转录起始准确性和频率。7C值谬误：C值指在每一种生物中单倍体基因组的DNA总量。各门生物存在着一个C值范围，在每一门中随着生物复杂性的增加，其基因组大小的最低程度也随之增加。C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象称为C值谬误。8.分子伴侣（molecular chaperone）：是细胞中一类可识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位结合，从而帮助这些多肽转运或装配，其本身不参与最终产物形成的蛋白质分子。9.弱化子attenuator：在细菌阻遏型操纵子中

4、，第一个结构基因之前的一段起减弱基因转录效率的一段核苷酸序列，又称衰减子10.质粒plasmid：是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中拟核区以外的环状DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中拟核区以外的DNA分子。在基因工程中质粒常被用做基因的载体。质粒上常有抗生素的抗性基因。11.核酶Ribozyme ： 是一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性地剪切底物RNA分子，是基因工程中常用的一种工具酶。12同源重组（Homologus Recombination) ：是指发生在非姐妹染色单体之间或同一染色体

5、上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。13转基因动物：将外源重组基因转染并整合到动物受体细胞基因组中，从而形成在体表达外源基因的动物，称为转基因动物。14.摆动学说(Wobble hypothesis)：1966年由Crick提出，即一个tRNA上反密码子第一位碱基域密码子的第三位碱基由于非Watson-Crick配对而识别不止一个密码子的现象。15.hnRNA（核不均一核异质RNA）：又称核不均一RNA，mRNA的原初转录产物是分子质量很大的前体，在核内加工过程中形成分子质量大小不等的中间产物，称为核内不均一RNA ，这种分子能部分地转变为细胞质中的成熟的mRNA。16.反式作

6、用因子trans-acting factor：真核细胞内通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子顺式作用元件：对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同处于一个DNA分子上的基因，这种DNA 序列通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中17.中心法则：指遗传信息从DNA传递至RNA再传至多肽，DNA同RNA之间的遗传信息传递是双向的，而只能单向的从核苷酸流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有细胞结构的生物所遵循的法则。18.基因表达：生物的遗传物质随着生物的生长发育有序的将其所承载的遗传信息

7、通过转录和翻译等一系列过程合成特定的蛋白质执行各种生理功能的过程19.基因组（genome）：一种生物或一种遗传系统的所有遗传物质的组合。可分为类核基因组、核基因组、细胞器基因组等。20.基因组学（genomics）：对所有基因进行基因组作图（遗传图谱，物理图谱，转录图谱）和核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门学科，包括结构基因组学，功能基因组学（后基因组学）和比较基因组学三个亚领域21转录：遗传信息从基因转移到RNA的过程。RNA聚合酶通过与一系列组分构成动态复合体，并以基因序列为遗传信息模板，催化合成序列互补的RNA，包括转录起始、延伸、终止等过程。22.翻译：以 mRNA 为模板

8、，氨酰tRNA为原料直接供体，在多种蛋白质因子和酶的参与下，在核糖体上将mRNA分子上的核苷酸顺序表达为有特定氨基酸顺序的蛋白质的过程。23.cDNA：是由RNA反转录来的，为具有与某RNA链呈互补的碱基序列的单链DNA，或此DNA链与具有与之互补的碱基序列的DNA链所形成的DNA双链。与RNA链互补的单链DNA，以其RNA为模板，在适当引物的存在下，由依赖RNA的DNA聚合酶（反转录酶）的作用而合成24.核小体nucleosome：真核生物染色质的基本组成单位，呈珠状结构，由160200bp的DNA链缠绕在组蛋白八聚体（H2A， H2B，H3，H4各两分子）组成的核心上，通过DNA连接及一分

9、子H1组蛋白形成染色质一级结构25.转座子transposon：可移动自身位置至同一细胞中其他DNA序列上许多不同位点的一段可的DNA序列，除含有与转座有关的基因外，还可含有药物抗性基因等，可赋予受体细胞一定的表型特征26.GU-AG规则：基因内含子5端和3端剪接位点的碱基排列规则，多数细胞核mRNA前体中内含子的5端为GU，3端为AG，这种保守序列模式称为GU-AG法则，又称为Chambon法则27.蛋白质组学（proteomics）：研究蛋白质组的科学,目前的研究主要是分析蛋白质组中蛋白质的组成、结构、功能及其动态变化28感受态细胞：经过理化方法诱导细胞，使其改变膜对DNA的通透性，即细胞

10、处于最适摄取和容纳外来DNA的生理状态，这种细胞就称为感受态细胞。如大肠杆菌经CaCl2处理，就成为容易受质粒DNA转化的细胞。29.外显子（Exon）：真核基因原初转录物中通过RNA拼接反应而保留于成熟RNA中的序列或基因中与成熟RNA序列相对应的编码DNA序列30.内含子（Intron）原初转录物中通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列或基因中与这种RNA序列相对应的非编码DNA序列 简答：一、转座作用的遗传效应：转座因子转座所产生的遗传学效应有如下几个方面： 插入突变失活：插入突变失活是转座的最直接效应，但转座也可以通过干扰宿主基因与其调控元件之间的关系或改变DNA的结构而影响基因的表达

11、。一般说来，转座子的插入使插入区的基因失活是因为正常的转录和（或）转译受到阻碍，但偶而也可由于插入而激活有关基因的转录。另外，转座子插入靶序列后在受体DNA中形成3-12bp的正向重复序列，在切离后可能就给DNA留下一小段多余的靶位序列，从而导致编码的突变。插入位置上出现新的基因：如像Tn上带有抗性基因，那么它不但造成一个基因的插入突变，同时在这一位点上出现一个新的抗药性基因。改变染色体结构，其中一种可能的机制是位于同一染色体上不同位置的两个同源转座子发生交换。如果两个反向转座子配对并交换，在它们之间的部分可能发生倒位；如果两个同向转座子配对并交换，在它们之间的部分可能发生缺失，这种现象称为染

12、色体内异位交换，即交换序列位于同一染色体上的不同位点。这样的交换也可能发生在姐妹染色单体及同源染色体之间，称为染色体间异位交换，染色体间异位交换导致重复和缺失的产生。 二、阐述乳糖操纵子的组成及其调控机制1 组成（1）结构基因【lacZ: -半乳糖苷酶基因，lacY: 半乳糖苷透过酶基因，lacA: 半乳糖苷乙酰基转移酶基因】（2）调节基因（lacI）（3）操纵序列O（4）启动子P 阻遏物诱导物2机制：包括正负调控两种机制（1）阻遏蛋白的负调控a.当细胞内有诱导物乳糖时，诱导物结合阻遏蛋白使其不能结合于操纵序列，此时RNA聚合酶与启动子形成开放式启动子复合物转录乳糖操纵子结构基因b.当无诱导物

13、乳糖时，调节基因I编码的阻遏蛋白与操纵序列O结合，从而影响聚合酶与启动子结合，操纵子处于阻遏状态，结构基因不能转录（2）CAP正调控在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。（3）协调调节：乳糖操纵子中的调节基因I编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制相互协调，相互制约。三、试述真核生物与原核生物启动子区的调

14、控元件原核生物启动子区域：（1）Pribnow盒，位于转录起始位点上游510bp，一般由68个碱基组成，富含A和T，故又称为TATA盒或10区。启动子来源不同，Pribnow盒的碱基顺序稍有变化。（2）35区，位于转录起始位点上游35bp处，故称35区，一般由10个碱基组成。在原核生物表达系统中，通常使用的可调控的强启动子有lac (乳糖启动子)、trp (色氨酸启动子)、PL和PR(噬菌体的左向和右向启动子)以及tac（乳糖和色氨酸的杂合启动子)等。真核生物启动子：主要包括4个部位：第一个部位为转录的起始部位其碱基大多为A；第二个部位是TATA框（TATA box），其共有序列为TATA（A

15、/T）A（A/T），是富含AT的7个核苷酸。TATA框是类似于原核启动子的Pribnow框，位于-25；第三个部位为CAAT框（CAAT box），其共有序列为GGNCAATCT（其中N为C或T），位于-75附近；第四部分为增强子（enhancer），增加转录的速率 。四、简述真核生物加帽和聚腺苷酸化过程及机能 （简述真核生物m RNA 5端加帽和3端加尾的过程和作用）1 加帽（1）帽子结构：含7-甲基鸟苷（m7G），主要有3种形式第一种（Cap0）：只在一些病毒mRNA中存在，无2-O-甲基核苷酸第二种（Cap1）：在真核细胞及病毒mRNA中存在，有1个2-O-甲基核苷酸第三种（Cap2）：

16、只在真核细胞中存在，有连续2个2-O-甲基核苷酸(2)帽子的合成 甲基供体都为S腺苷甲硫氨酸（SAM）需要3种酶:核苷酸磷酸水解酶、RNA鸟苷酸转移酶、甲基转移酶（3）加帽机制成熟的真核生物mRNA，其结构的5端都有一个m7G-PPNmN结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子。鸟苷通过5-5焦磷酸键与初级转录物的5端相连。当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时，此时形成的帽子被称为“帽0”，如果附m7G-PPNmN外，这个核糖的第“2”号碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，称为“帽1”，如果5末端N1和N2中的两个核糖均甲基化，成为m7G-PPNmPNm2，称为“帽2”。 (4)帽子的

17、功能保护m RNA 5端不被降解为核糖体识别m RNA 提供信号，提高翻译效率作为进出细胞核的识别标致提高mRNA 的剪切效率。2 聚腺苷酸化的机制（1）合成a) 在poly(A)位点切开正在转录的mRNA前体的磷酸二酯键b) 在polyA聚合酶催化下，在3-OH上逐一引入100-200个A碱基形成poly(A)，即进行聚腺苷酸化 (2)poly(A)的功能（1）增加mRNA 的稳定性 （2）提高mRNA的翻译效率 （3）保护mRNA 延长其寿命五、真核生物RNA加工过程主要有哪些内含子剪接方式1 核mRNA前体的剪接Step 1：内含子内的一个腺苷酸的2羟基进攻连接内含子5 端与外显子的磷酸

18、二酯键，产生一个游离的外显子（5外显子）与一个套环（lariat）结构（内含子+ 3 端外显子）的中间产物 Step 2：5 端外显子的3 羟基进攻连接内含子3 端与外显子的磷酸二酯键，使两外显子连接起来，并产生套环状的内含子2 自剪接的内含子（self-splicing introns）（1）I 类内含子的剪接机制一般都是核rRNA基因的内含子（主要在纤毛虫中），还有一些是线粒体基因、叶绿体基因及细菌基因的内含子，在体内也进行自剪接Step 1：外源鸟苷酸（GTP）的羟基进攻内含子5端的A（连结UA的磷酸二酯键），释放出5外显子（外显子1），并形成一中间产物Step 2：5外显子3端的羟基进

19、攻3外显子（外显子2）5端的磷酸二酯键，使5外显子与3外显子连结起来，并释放出内含子（2）II 类内含子主要存于线粒体基因、叶绿体基因及细菌基因中，在体外条件下可自剪接，剪接由2个转酯反应完成a) 内含子本身的近3的腺苷酸的2OH作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，切开RNA链后形成套索状结构；b) 上游外显子的自由3OH作为亲核基团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二酯键，内含子完全切开释放内含子环，上下游两个外显子通过新的磷酸酯键相连3 tRNA剪接（tRNA splicing）分2步进行，需要tRNA内切酶及RNA连接酶的参与Step 1：由剪接内切酶把内含子切除Step 2：由RNA连接

20、酶把两个外显子连接起来六、 PCR基本原理，主要特点，及引物设计的基本要求。PCR，即聚合酶链式反应，是DNA的体外酶促扩增技术。1）基本原理：是以拟扩增的DNA分子为模板，以一对分别与模板5末端和3末端相互补的寡核苷酸片段为引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸直至完成新的DNA合成，重复这一过程，即可使目的DNA片段得到扩增。PCR由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成：模板DNA的变性：模板DNA经加热至93左右一定时间后，使模板DNA双链解离成为单链以便它与引物结合，为下轮反应作准备；退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55左右，引物与模板DN

21、A单链的互补序列配对结合；引物的延伸。2）特点：特异性强、灵敏度高、产率高、重复性好、简便、快速、对样本的纯度要求低。2 引物设计要求a引物最好在模板cDNA 的保守区内设计b引物长度一般在15-30碱基之间，不应大于38bp,常规为232bpc引物GC含量在40%-60%之间d引物3，端要避开密码子的第3位e. 引物3，端不能选择A，最好选择Tf碱基要随机分布g引物自身之间不应存在互补序列h引物5，端和中间G值应该相对较高，而3，端G值较低i引物5，端可以修饰，而3，端不可修饰j扩增产物的单链不能形成二级结构k引物应具有特异性七、简述噬菌体对E.coli的侵染机制1 溶菌模式（lytic m

22、ode）1) 噬菌体DNA进入宿主细胞后，利用宿主的RNA聚合酶进行转录，进一步翻译产生噬菌体蛋白质 2) 噬菌体DNA进行复制，从而组装出许多子一代的噬菌体3) 宿主细胞裂解，释放出这些子代的噬菌2 溶原模式（lysogenic mode）1) 噬菌体DNA进入宿主细胞后，进行一些早期基因的转录和翻译，其产物是进入溶原模式所需的（整合噬菌体DNA到宿主基因组所需的蛋白质）2) 产生一种27 kD的蛋白质（l阻遏物），该阻遏物通过与2个操纵区结合，使得l本身的大部分基因关闭，只剩下l阻遏物的基因在表达3) 噬菌体DNA整合到宿主基因组中，与宿主DNA一起复制3 溶菌模式还是溶原模式？1) 由c

23、I与cro基因产物的竞争结果决定a) cI取胜，进入溶原模式b) cro取胜，进入溶菌模式2) CII（cII基因的产物）的浓度决定cI与cro谁胜谁负，CII 越多，越容易进入溶原模式3) CII的浓度又取决于细胞内蛋白酶的浓度a) 生长环境好（养分丰富），细胞内蛋白酶浓度高，有利于溶菌模式的建立b) 处于饥饿状态，细胞内蛋白酶浓度低，有利于溶原模式的建立八、简述原核生物基因转录的基本过程1、RNA聚合酶识别启动子：RNA聚合酶首先结合在双链上，寻找基因的调控区域，识别启动子序列，并与启动子特异性地结合，启动基因的转录2转录起始：转录起始阶段是从RNA聚合酶结合在启动子上，使局部DNA 序列

24、解旋和解链、形成转录泡复合体开始，到形成由磷酸二酯键连接的最初几个核苷酸转录产物的复杂过程。3转录延伸：转录延伸时转录泡复合体随着RNA 聚合酶沿着DNA双链的移动而向前滑动，前方的DNA双链不断解旋解链，暴露出新的单链模板区域，随着新生的RNA链的逐渐延伸，转录泡复合体前移，后面的DNA又恢复双螺旋结构。4 转录终止：转录终止时，由RNA聚合酶识别转录终止信号，聚合酶从模板上脱落，停止聚合磷酸二酯键，转录复合物解体，释放转录产物。九、 简述原核和真核细胞在核酸翻译成蛋白质过程中的异同点相同点：都是以mRNA为模板， 经tRNA转运氨基酸通过反密码子与mRNA上的密码子互补，将氨基酸合成肽链，

25、合成过程都要形成起始复合物，延伸过程都需延伸因子，并包括进位，转肽和移位三步不同点：1. mRNA 真核生物的mRNA前体在细胞核内合成，合成后需经加工，才成熟为mRNA，从细胞核输入胞浆，投入蛋白质合成；而原核生物的mRNA常边合成边翻译。2. 真核生物mRNA含有 “帽”和“尾”，为单顺反子，只含一条多肽链的遗传信息，合成蛋白质时只有一个的启动点和一个的终点；而原核生物的mRNA为多顺反子，含有多个启动点和终止点，且不带有类似“帽”与“尾” 的结构。3. 翻译的启动：在翻译起始过程中，原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸，起始RNA为tRNAfMet；真核为甲硫氨酸，起始t RNA为t RNAiM

26、et。4. 终止：真核生物只需一种终止因子（RF），此因子可识别3种终止密码子，并需要三磷酸鸟苷。原核生物的终止因子有3种。5. 真核生物肽链合成较慢，原核较快6. 蛋白质合成的抑制剂不同10 简述原核生物RNA 聚合酶各亚基的特点和功能。十一、重组DNA的基本过程DNA重组技术包括载体及外源DNA片段的酶切消化、目的片段的获得及纯化、目的片段与克隆载体的体外连接、重组子的筛选和鉴定等内容。1.目的基因的获取。可以利用各种常规的方法从组织或细胞中分离DNA，或者是通过人工合成,方法合成。2.连接DNA片段。利用连接酶将从外源DNA获得的靶DNA与经同一种酶切割的质粒载体连接，构建成一个含有靶D

27、NA的重组DNA分子，也称之重组质粒。 3.将重组质粒导入合适感受态细胞。为了使重组DNA分子增殖，必须将它导入合适的宿主菌，通过细菌的繁殖，才能获得重组质粒的克隆。4.重组DNA在宿主细胞内大量复制。通常载体都含有抗生素抗性基因，只有含有重组质粒或含有原来质粒的宿主菌能在选择培养基上大量繁殖，使得插入的DNA被大量复制。5.筛选和鉴别含有重组DNA的宿主细胞。 筛选和鉴别转化的或转染的细胞一般都涉及到遗传选择和使用探针进行的核酸杂交。如果是表达载体还要进行连接方向和表达产物的鉴定。十二、核酸凝胶电泳(Agarose & Polyacrylamide)基本原理和方法核酸凝胶电泳是分子克隆核心技

28、术之一，用于分离、鉴定、纯化DNA和RNA片段。1 核酸凝胶电泳的基本原理1）在一定的PH环境下，核酸分子碱基几乎不解离，而核酸分子带负电核酸分子中糖-磷酸骨架中的磷酸基团，呈负离子化状态；核酸分子在一定的电场强度的电场中，它们会由负极正极移动2）由于在电泳中往往使用无反应活性的稳定的支持介质，电泳迁移率（或迁移速度）与分子的摩擦系数成反比。而摩擦系数是分子大小、介质粘度等的函数，因此，可在同一凝胶中、一定电肠强度下、可在凝胶上分离出不同分子量大小或相同分子量但构型有差异的核酸分子。因此，可在同一凝胶中、一定电场强度下分离出不同分子量大小或相同分子量但构型有差异的核酸分子。2 方法目前常用琼脂

29、糖凝胶电泳、聚丙烯酰氨凝胶电泳、脉冲场凝胶电泳1）琼脂糖凝胶分离DNA片度大小范围较广,不同浓度琼脂糖凝胶可分离长度从200bp至近50kb的DNA片段。琼脂糖通常用水平装置进行电泳。2）聚丙烯酰胺分离小片段DNA(5-500bp)效果较好,其分辩力极高,甚至相差1bp的DNA片段就能分开。聚丙烯酰胺凝胶采用垂直装置进行电泳。3）脉冲场凝胶电泳：超过一定大小的线状双链DNA分子在琼脂糖凝胶中以相同速率迁移。这时DNA的迁移速率几乎与分子大小无关，而主要决定于电场强度。故选用脉冲场凝胶电泳，它可分离长至5Mb的DNA分子。13 试述增强子的作用机制增强子能大大增强启动子的活性。于启动子比有两点:

30、1增强子对于启动子的位置不固定，而能有很大的变动;2它能在两个方向产生相作用。所有的增强子中均有一段由交替的嘧啶-嘌呤残基组成的DNA，这种DNA极易形成Z-DNA型；故有人认为在形成一小段Z-DNA后，增强子才有功能。增强子激活作用可能是糖类固醇能调控一组靶基因的机制:糖类固醇激素进入细胞后即与其受体结合。结合作用激活受体，使其能识别存在于增强子中的共同顺序，进而激活了在增强子附近能对糖类固醇起反应的基因。即当糖类固醇-受体复合物和增强子结合时，其附近的启动子即起始转录。14 简述原核蛋白质生物合成的过程15 简述核糖体中主要的活性位点及其功能试验设计：1 动物的肝脏具有再生的功能，即肝脏在

31、切除一部分后，剩余的部分会出现增生，研究表明，肝脏在再生过程过程中表达多种可以促进肝细胞生长的蛋白因子。请你设计一个实验流程图，来发现这些蛋白因子，克隆这些蛋白因子的基因，并初步验证他们的功能。（1） 实验动物为成年健康的SD纯系大鼠，体重200-250g。取30只大鼠随机分为ABC三组，每组10只。A组为实验组，手术切除其肝脏的大小1/2；B组不作处理作对照组；C组备用。同一条件下饲养4天。（2） 分别取出AB两组大鼠的肝脏，裂解肝细胞，收集蛋白质及mRNA，做蛋白质双向电泳和二维核酸电泳。（3） 对比AB两组大鼠肝脏蛋白质双向电泳结果的条带，找出A组与B组蛋白质条带的不同处，即是大鼠肝脏再生过程中表达的促进肝细胞生长的蛋白因子。（4） 对比AB两组大鼠肝脏mRNA双向电泳结果的条带，找出A