分子生物学考点

分子生物学考点绪论名词解释基因组：生物有机体的单倍体细胞中的所有DNA，包括核中的染色体DNA和线粒体、叶绿体等亚细胞器中的DNA。基因组学：依赖于对DNA序列的认识，应用基因组学的知识和工具去了解和认识影响整个生命过程的特定序列表达谱。蛋白质组：—个基因组所表达的全部蛋白质蛋白质组学：是以蛋白质组为研究对象，研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。第二章 C值:一种生物单倍体基因组的DNA含量称为该物种的C值。随着生物的进化，生物体的结构和功能越来越复杂，其C值就越大。所需要的基因产物的种类也越多，即需要的基因越多，因而C值越大。C值悖论:在结构、功能很相似的同一类生物中，甚至在亲缘关系十分接近的物种之间，C值可以相差数十倍乃至上百倍。这种C值与生物进化复杂性不相对应的现象称为C值悖理（Cvalueparadox）1、什么是核小体，简述其形成过程核小体：是染色质的基本结构单位，由大约200bp的DNA和组蛋白八聚体及外围H1蛋白组成。形成过程：核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一个阶段，八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。每个核小体含有约200bp的DNA，核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4各2份拷贝，1份拷贝的H1组蛋白位于核小体外侧。2、简述真核生物染色体的组成及组装过程真核生物染色体有两个染色单体组成，每个染色单体含有是个螺旋圈，每个螺旋圈由30个玫瑰花结组成，每个玫瑰花结上有6个突环，突环由纤丝组成，每圈纤丝有6个核小体。DNA（2nm）→核小体链（10nm，每个核小体200bp）→纤丝（30nm，每圈6个核小体）→突环（150nm，每个突环大约75000bp）→玫瑰花结（300nm，6个突环）→螺旋圈（700nm，每圈30个玫瑰花结）→染色体（1400nm，2个染色单体，每个染色体单体含10个螺旋圈）3、简述DNA的一、二、三级结构特征，三螺旋DNADNA一级结构：四种核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列顺序，通过磷酸二酯键连接形成的多核苷酸。多聚核苷酸链具有方向性DNA二级结构：两条DNA单链分子反向平行环绕，右手螺旋走向，表面大沟与小沟相间。螺旋直径为2nm，主链：戊糖－磷酸骨架位于外侧，侧链：碱基对位于内侧碱基平面垂直于螺旋轴碱基距：0.34nm；螺距：3.4nm；周长：10对碱基。DNA三级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕形成特定空间结构。超螺旋是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋和负超螺旋两大类，在不同类型的拓扑异构酶作用下或特殊情况下可以相互转变。4、细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复切除修复、错配修复、直接修复、重组修复、易错修复、SOS应急反应。5、什么是转座了？可分为哪些种类：（生物学意义）。是在基因组中可以移动的一段DNA序列。插入序列和复合型转座子生物学意义：插入序列是最简单的转座子，不含有任何宿主基因，只含与转座有关的酶基因；复合型转座子除含转座酶基因外还含有某些抗药性基因或其他宿主基因。6、说说插入序列与复合型转座子之间的异同插入序列复合型转座子异不含任何宿主基因每一个IS序列都是独立存在的单元，带有介导自身移动的蛋白必须有IS序列带有某些抗药性基因或其他宿主基因IS序列与功能基因结合形成复合型转座子后就不能单独移动存在没有IS序列的、体积庞大的转座子——TnA家族同都自带有转座酶基因第三章1、简述RNA转录的概念及其基本过程RNA转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同(U替换T)的RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤。基本过程：模板识别（RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合）、转录起始（转录起始前，启动子附近的DNA双键分开形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对，转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。）、转录延伸（一旦RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录就进人正常的延伸阶段。）和转录终止（当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来）2、简述σ因子的作用σ因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，它使酶专一性识别模板上的启动子。σ因子可以极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力，酶底结合常数提高103倍。σ因子还能使RNA聚合酶与模板DNA上非特异性位点的结合常数降低104倍。只有带σ因子的全酶才能专一地与DNA上的启动子结合，选择其中一条链作为模板，合成均一的产物。3、简述原核生物和真核生物mRNA的区别原核生物真核生物半衰期短许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在4、大肠杆菌的终止子有哪两大类，分别介绍它们的结构特点。第四章核糖体是蛋白质合成的场所。mRNA是蛋白质合成的模板。tRNA是模板与氨基酸之间的接合体。在合成的各个阶段有许多蛋白质、酶和其他生物大分子参与。合成场所起始密码子AUGGUGUUG（原核）AUG（真核）终止密码子UAAUGAUAG什么是信号肽，它在序列组成上有哪些特点，有什么功能信号肽(signalpeptide)：绝大多数越膜蛋白的N端都具有长度大约在13-36个残基之间的以疏水氨基酸为主的N端信号序列或称信号肽。信号肽的结构特点：1.一般带有10-15个疏水氨基酸2.常常在靠近该序列N-端疏水氨基酸区上游带有1个或数个带正电荷的氨基酸3.在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链(Ala或Gly)信号序列的功能： 1.通过与SRP的识别和结合，引导核糖体与内质网结合2.通过信号序列的疏水性，引导新生肽跨膜转运SRP&DP1、蛋白质有哪些翻译后的加工修饰N端fMet或Met的切除二硫键的形成特定氨基酸的修饰切除新生链中非功能片段什么是核定位序列，其主要功能是什么核定位序列NLS：蛋白质的一个结构域，通常为一短的氨基酸序列，它能与核载体相互作用，使蛋白质被运进细胞核。作用：蛋白质的重复定位核定位蛋白的运转机制：核定位序列（NLS—NuclearLocalizationSequence）NLS：可以位于核蛋白的任何部位。蛋白质向核内运输过程需要一系列循环于核内和细胞质的蛋白因子包括核运转因子（Importin）α、β和一个低分子量GTP酶（Ran）参与。由上述三个蛋白组成的复合物停靠在核孔处，依靠RanGTP酶水解GTP提供的能量进入细胞核，α和β亚基解离，核蛋白与α亚基解离，α和β分别通过核孔复合体回到细胞质中，起始新一轮蛋白质运转。细菌同样能通过定位于蛋白质N-端的信号肽将新合成的多肽运转到其内膜、外膜、双层膜之间或细胞外等不同部位。第五章1、如何理解PCR扩增的原理和过程首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸合成新生的DNA互补链。新合成的DNA链的起点，由加入到反应混合物中的一对寡核苷酸引物在模板DNA链两端的退火决定的。DNA解链(变性)、引物与模板DNA相结合(退火)、DNA合成(延伸)三步，被不断重复。多次循环之后，反应混合物中所含有的双链DNA数，即两条引物位点之间的DNA区段的拷贝数，理论上的最高值是2^n。（一）PCR的基本过程1.变性（Denaturation）：待扩增的DNA模板加热变性成单链；2.退火（Annealing）：降低温度，使单链靶序列与寡核苷酸引物退火；3.延伸（Extension）：在适当条件下，利用DNA聚合酶使引物延伸，产生新的双链。上述变性、退火、延伸步骤的重复循环，导致特异的靶序列的指数扩增。2、基因组DNA文库和cDNA文库在构建原理和用途上的主要区别是什么DNA文库：指整套由基因组DNA片段插入克隆载体获得的分子克隆的总和。理想情况下的基因文库应包含该基因组的全部遗传信息。cDNA文库：是指某生物某发育时期所转录的全部mRNA经反转录形成的cDNA片段与某种载体连接而形成的克隆的集合。原理：真核生物的基因不能直接在原核生物中表达，只有将加工成熟的mRNA经反转录合成互补的DNA(cDNA)，并连接相应的原核细胞表达控制元件，才能在原核生物中表达。用途：DNA基因库广泛用于细菌，真菌等基因组较小的物种的研究，及基因组作图，测序和克隆序列的对比。cDNA基因库可用于筛选基因，大规模测序，基因芯片杂交等功能基因组学研究。基因克隆的方法主要有哪几种？简述各种方法的原理和用途基因克隆(genecloning)：又称为重组DNA技术，是应用酶学方法，在体外将不同来源的DNA分子通过酶切、连接等操作重新组装成杂合分子，并使之在适当的宿主细胞中进行扩增，形成大量的子代DNA分子的过程。技术原理用途RACE技术基于PCR技术基础上由已知的一段cDNA片段，通过往两端延伸扩增从而获得完整的3’端和5扩增5‘或3’端扣除杂交法用一般细胞的mRNA与特殊细胞的cDNA杂交，先扣除一般共有的cDNA再将剩下的特异的cDNA进行克隆。已成功克隆出控制动物胚胎发育和组织分化的基因应用cDNA表示法分析克隆基因充分发挥PCR能以指数形式扩增双链DNA模板，仅以线性形式扩增单链模板的特性，通过降低cDNA群体复杂性和更换cDNA两端接头等方法特异性扩增目的基因。特异性扩增目的基因。SNP作为第三代遗传标记的优点是什么SNP标记的主要特点有：1、SNP数量多，分布广泛。据估计，人类30亿碱基中共有300万以上的SNPs。2、SNP具有更高的遗传稳定性3、SNP具有代表性，更易于基因分型。4、SNP适于快速、规模化筛查。但是成本太高，开发有限（专利问题），SNP数量多，难以选定用哪个SNP解决复杂的遗传问题，并对数据进行有效的分析。已知一个cDNA3’端的部分序列，请设计试验流程得到该基因的全长cDNA（1）先根据部分序列设计一对引物验证一下序列是否正确；（2）根据已知序列设计三条巢式引物，进行5’RACE，拿到5（3）同时设计巢氏引物，进行3’RACE拿到3（4）序列拼接；

第六章基因敲除又称基因打靶，通过外源DNA与染色体DNA之间的同源重组，进行精确的定点修饰和基因改造，具有专一性强、染色体DNA可与目的片段共同稳定遗传等特点。原位杂交技术原位杂交（ISH）是用标记的核酸探针，经放射自显影或非放射检测体系，在组织、细胞、间期核及染色体上对核酸进行定位和相对定量研究的一种手段，分为RNA和染色体原位杂交两大类。第七章操纵子：指的是一组功能上相关的基因，它是由启动区（promoter）、操纵区（operator）和结构基因（structuralgene）三部分组成。可诱导：可阻遏正控子负控子1、什么是操纵子学说操纵子（operon）：指的是一组功能上相关的基因，它是由启动区（promoter）、操纵区（operator）和结构基因（structuralgene）三部分组成。所谓的操纵子理论是认为在DNA分子上分布有调节基因、启动子、操纵区和一群功能相关的结构基因区。2、简述乳糖操纵子的调控模型A、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。B、阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。C、CAP的正性调节：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。D、协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。3、什么是葡萄糖效应是指当葡萄糖和其它糖类一起作为细菌的碳源时葡萄糖总是优先被利用，葡萄糖的存在阻止了其它糖类的利用的现象。因为葡萄糖是最常用的碳源，细菌所需要的能量主要从葡萄糖获得，在这种情况下，细菌无需开动一些不常用的基因去利用这些稀有的糖类。科学上把葡萄糖的这种效应称为代谢物阻遏效应什么是弱化作用色氨酸调控基本模型1.当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的tRNATrp也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区（或停留在两个相邻的trp密码子处），这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将trp操纵子中的结构基因全部转录。2.当培养基中色氨酸浓度较高时，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，在4区被转录之前就到达2区，使2-3区不能配对，3-4区自由配对形成基一环终止子结构，转录被终止，trp操纵子被关闭。弱化子：是位于转录单位开始区的一种内部终止子。弱化子mRNA可以在分子内采取不同的碱基配对方式（1-2，3-4；2-3），形成特殊的二级结构参与对转录终止的调控。弱化作用:是控制RNA聚合酶通读弱化子能力的调控作用机制。第八章1.真核生物基因组的结构基因家族：(genefamily)：是真核生物基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因。根据DNA序列的同源性1.第一种是家族中各成员的全序列或至少编码序列具有高度的序列同源性2.第二种基因家族是各成员在编码产物上有大段高度保守的氨基酸序列3还有一种超基因家族(genesuperfamily)，其各基因序列间没有同源性，但其表达产物的功能却相似，基因家族的成员在染色体上分布形式不同分为：1.一些成员在特殊的染色体区域上成簇存在叫做基因簇；2.另一些则广泛分布在整个染色体上，甚至在不同的染色体上叫做散布的基因家族。按照基因结构或转录方向，可以分为简单的多基因家族、复杂的多基因家族和受发育调控的复杂多基因家族三种。基因簇(genecluster)：是指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，定位于染色体的特殊区域。它们属于同一个祖先的基因扩增产物。2.真核生物基因表达调控的特点真核基因表达调控也有转录水平调控和转录后水平的调控，并且也以转录水平调控为最重要。在真核结构基因的上游和下游(甚至内部)也存在着许多特异的调控成分，并依靠特异蛋白因子与这些调控成分的结合与否调控基因的转录。真核细胞染色质则是由DNA与组蛋白紧密结合形成的核小体。染色质结构对基因表达有明显的调控作用。有正调控也有负调控，以正调控为主，且一个真核基因通常有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异地结合上去才能调节基因转录。真核基因的转录与翻译在时空上是分开的，某些基因仅特异地在某种细胞中表达，称为细胞特异性或组织特异性表达。3.DNA染色体水平的调控真核细胞基因表达调控在DNA和染色体水平上主要有以下几个方面：染色质的结构、DNA在染色体上的位置、基因拷贝数的变化、基因重组、基因扩增、基因丢失、基因重排、DNA修饰等。4.真核基因转录水平的调控真核生物的转录调控是整个基因表达调控的关键点之一.真核生物的转录调控大多数是通过顺式作用元件和反式作用因子复杂的相互作用来实现的。顺式作用元件：由若干可以区分的DNA序列组成，并与特定的功能基因相连，组成基因转录的调控区，通过与相应的反式作用因子结合，实现对基因转录的调控。反式作用因子：能直接地或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白因子，也被称为转录因子（TF）。5.翻译水平的调节因素及其调节何为外显子，内含子及其结构特点和可变调控基因中编码的序列称为外显子(exon)，外显子是基因中对应于信使RNA序列的区域；不编码的间隔序列称为内含子(intron)，内含子是在信使RNA被转录后的剪接加工中去除的区域。内含子和外显子是相对的，一种条件下是内含子，另一种条件下可能是外显子，这就是可变调节。2、DNA甲基化对基因表达的调控机制磷酸化乙酰化DNA甲基化会