2015分生考试复习题

分生考试复习题参考答案 名词解释： 退火 10*， 表达载体 ， 多克隆位点 31* ， 非融合性蛋白， 目的基因， genomics74， SNP， 假基因 73， 杂合子丢失 233， oncogene259， 基因诊断 282， 基因治疗 289， 生物信息学 ，组蛋白密码 113， 表观遗传学 101， 染色质重塑 114， CpG island101， RNAi 137， 反式作用因子 70， 转录组学 80 1. 试述 PCR 技术的基本原理、过程和引物设计原理。 2. 制备目的基因常用的方法有哪几种？简述重组 DNA 的基本过程。37* 3. 简述表达载体和克隆载体在结构上的异同。 4. 试述怎样进行疾病基因的定位和克隆 236。 5. 试举例说明癌基因诱导肿瘤发生的基本原理 260。 6. 比较原核基因组和真核基因组的结构和功能的特点。 7. 试举例说明抑癌基因诱导肿瘤发生的基本原理 265。 8. 基因治疗策略。 9. 试述 DNA 甲基化对基因转录的抑制作用 103。 10. 试述转录因子的分类并简述各类转录因子在真核基因转录起始调控中的主要作用机制 117。 11. 试比较 siRNA 和 miRNA 的异同点。 1、退火（denaturation ） 版本三：两条寡核苷酸引物在适当温度下，分别依据碱基互补结合在模板 DNA 扩增区域 两端，称为退火。此时，DNA 聚合酶便开始合成新链。由于加入的引物分子数远远大于模 板 DNA 分子数，因此引物与模板 DNA 形成复合物的几率远远大于 DNA 分子自身的复性 配对。 2、表达载体（expressing vector） 版本一：是用来在受体细胞中表达（转录和翻译）外源基因的载体，这类载体除具有克隆 载体所具备的性质外，还带有表达构件，即转录和翻译所必需的 DNA 序列。 3、多克隆位点（multiple cloning site） 版本一:指 DNA 载体序列上人工合成的一段序列，含有多个限制性内切酶识别位点，能为 外源 DNA 提供多种可插入的位置或插入方案。 4、非融合蛋白 版本一:指不与细菌的任何蛋白或多肽融合在一起的表达蛋白，其优点在于它具有非常近似 于真核生物体内蛋白质的结构，因此其表达产物的生物学功能也非常接近于生物体内天然 蛋白质。 5、目的基因 版本二：在基因工程的设计和操作中，被用于基因重组、改变受体细胞形状和获得预期表 达产物的基因。目的基因一般是结构基因，也就是能够转录和翻译出多肽或蛋白质的基因。 6、基因组学（genomics） 版本一：是阐明整个基因组结构、结构与功能关系以及基因之间相互作用的科学，根据研 究目的不同可分为结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学。 7、单核苷酸多态性（SNP） 版本一：是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的 DNA 序列多态性。SNP 是人 类可遗传的变异中最常见的一种，也是基因组中最为稳定的变异。SNP 最大程度地代表了 不同个体之间的遗传差异。根据生物学影响，可分为错义突变、同义突变和无义突变。 8、假基因（pseudogene ） 版本一：指与某些有功能的基因结构相似，但不能表达产物的基因。假基因的产生是由于 功能基因发生突变或 cDNA 插入所致。 9、杂合子丢失（loss of heterozygosity LOH） 版本一： 指从亲代遗传而来的受精卵开始就带有某等位基因突变的杂合子个体再次发生遗 传损伤，导致野生型显性基因突变或缺失形成突变纯合子，失去原有的杂合性状。 10. 癌基因(oncogene): 一类发挥正性调控作用的基因，促进细胞的生长增殖，该类基因的异常活化往往具有促进 细胞恶性转化，诱导肿瘤发生的作用，因此被称为癌基因。 11、CpG 岛： CpG 二核苷酸是最重要的甲基化位点，在基因组的某些区段，CpG 常成簇存在，人们将这 段富含 CpG 的 DNA 称为 CpG 岛，它的甲基化与基因的转录调控密切相关。 12、表观遗传学（epigenetics)： 是指在 DNA 序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产生可遗传的 表型。其特征可概括为 DNA 序列不变，可遗传，具有可逆性。 13、基因诊断（gene diagnosis): 是利用现代分子生物学技术从 DNA/RNA 的水平进行检测，分析体内致病基因的存在、变异 和表达等状态，从而对疾病作出诊断的过程。优点是：针对性强;有很高的特异性;灵敏度高， 有信号放大作用；实用性强，应用范围广。 14、基因治疗（gene therapy)： 是以基因转移为基础，将某种遗传物质导入病人细胞内，使其在体内表达并发挥作用，从 而达到治疗疾病目的的一种方法。包括生殖细胞基因治疗和体细胞基因治疗。 15、生物信息学（bioinformation)： 是一门新的前沿交叉学科，采用数理和信息科学的理论、技术和方法研究生命现象，理解 和组织与生物分子相关的信息。目前的研究重点和关键突破主要是在基因组学和蛋白组学。 16、染色质重塑（chromatin remodeling)： 染色质和单个核小体内发生的任何可检测到的变化称为染色质重塑。重塑的染色质表现为 对核酸酶高度敏感以及组蛋白结构和位置改变等特点。目前已知有两类复合体调节染色质 重塑，即 ATP 依赖的染色质重塑复合体和染色质共价修饰复合体。 17、RNAi(RNA 干扰 ): 版本一：是指在生物体细胞内，dsRNA 引起同源 mRNA 的特异性降解，因而抑制相应基 因表达的过程。 18、反式作用因子(trans-acting elements): 真核生物中，能够与顺式作用元件特异性结合，对基因表达的转录过程有调控作用的蛋白 质。 19、组蛋白密码： 是一种动态的转录调控机制，它可被去修饰酶“擦除”，恢复染色质原有的结构。 20、转录组学（transcriptomics）： 是在整体水平上研究细胞编码基因（RNA 和蛋白质）转录情况及转录调控规律的科学 2、问答题 版本一 1、试述 PCR 技术的基本原理、过程和引物设计原理。 原理：依据细胞中 DNA 半保留复制机理，DNA 在不同温度下变性、复性 的特性，人为控制温度，即高温变性，低温复性，适温延伸，循环多次后，可 是目的基因得到扩增。 过程:变性 退火 延伸，以上三步为一个循环，如此循环 30 次。 引物设计原则：引物设计的总原则是提高扩增的效率和特异性。 （1）引物长度一般为 15-30 个核苷酸。 （2）引物中的碱基尽可能随机分布，避免出现嘌呤、嘧啶的堆积现象。引 物中 G+C 的含量在 4555%左右；设计引物时要考虑 3端和 5端引物具有相似 的 Tm 值；Tm=4（G+C）+2(A+T) ；引物长度要确保解链温度不低于 54。 （3）引物自身内部不应存在互补序列，以避免折叠成发夹结构。 （4）两个引物之间不应存在互补序列，尤其应避免 3端的互补重叠。 （5）引物的碱基序列不应与非扩增区域有同源性。 （6）引物 3端碱基一定要与模板 DNA 配对，最佳碱基选择是 G 和 C （7）引物 5端可以修饰，如加限制酶位点、引入突变位点，加入起始密码 子、终止密码子等。 2、制备目的基因常用的方法有哪几种？简述重组 DNA 的基本过程。 常用方法：化学合成法 逆转录 PCR 克隆目的基因 构建基因组文库或 cDNA 文 库 PCR 方法克隆目的基因 利用基因表达差异的方法克隆 直接用限制酶切获取目 的基因片段 基本过程：制备目的基因和相关载体 DNA 重组体的构建 将重组的 DNA 导入 受体细胞 DNA 重组体的筛选和鉴定 DNA 重组体的扩增、表达和其他研究 3、简述表达载体和克隆载体在结构上的异同。 （1）克隆载体的结构简单，其主要功能是可携带目的 DNA 在宿主细胞中复制扩增，从 而经过克隆筛选获得克隆筛选获得重组 DNA。pBR322 和 pUC18/19 是经典代表，目前用 的多是改进而来的。结构上含有复制起始点，筛选标记，具有克隆位点。 （2）表达载体是在克隆载体的基础上，加上用于插入基因能够在宿主细胞（原核细胞或 真核细胞）内表达所需的必要元件，如启动子、终止子、核糖识别位点等。 原核表达的质粒载体：除具备一般克隆载体所具有的必要元件外，还需要在 MCS 的上 下游分别提供启动子和终止子，从而使其与插入基因共同组成完整的转录单位。 真核表达质粒载体：一般由两部分组成，一部分用于在原核细胞中复制及筛选，一部分 用于在真核细胞中复制、筛选及表达。 4、如何进行疾病定位和克隆。 1、定位： 连锁分析和关联分析是定位疾病相关基因的重要手段。 1、研究单基因遗传疾病一般应用连锁分析，即是利用与致病基因相连的某些基因座作为遗 传标志，通过鉴定遗传标志的存在而判断个体是否带有致病基因。 2、针对已知候选基因可进行关联分析即是观察候选基因异常与疾病性状在人群中的统计学 关系。 3、在无假说条件下可使用全基因组关联分析进行研究。即是通过扫描整个基因组观察哪些 基因与疾病表型间存在关联，将这些不同的遗传变异与某些性状联系起来。 2、克隆 疾病基因的克隆包括定位克隆和功能克隆两种， 1、定位克隆：是通过疾病表型来观察致病基因与多态性标记之间的类似关系，将基因定位 并进一步分离和克隆的方法。大致分四个步骤通过家系连锁分析资料或染色体异常等数 据确定基因在染色体上的位置。通过染色体歩移、染色体区带显微切割等技术获得基因 所在区段的克隆重叠群。确定含有候选基因的染色体片段。从这些片段中进一步筛选 目的基因并作突变检测验证和功能分析 2、功能克隆：指从致病基因的功能出发克隆该致病基因，采用的是从蛋白质到 DNA 的研 究路线，有以下两种方式根据已知的部分的氨基酸序列合成寡核苷酸作为探针，筛选 cDNA 文库，利用特异性抗体筛选表达型 cDNA 文库。以上两种方式获得的阳性克隆， 经序列测定和功能分析确定其是否为致病基因。目前研究者更倾向于选择通过比较正常与 疾病情况下 mRNA 表达差异来克隆疾病相关基因。 5、试举例说明癌基因诱导肿瘤发生的基本原理。260 癌基因活化诱导肿瘤发生的机制主要有：染色体易位、基因点突变、基因扩增、 DNA 重排、病毒基因组 LTR 序列整合、癌基因的低甲基化修饰改变等。 例：费城染色体（ph 染色体）是慢性髓细胞性白血病（CML）的特征性标志是 由于 t(9;22)(q34;q11)组成。原癌基因 ABL 位于 9 号染色体 q34.1 位点，编码一 种蛋白质酪氨酸激酶。22q11.21 处的断裂点集簇位于一段 5.8kb 的 DNA 片段中， 被称为断裂点集簇区（BCR）。随着 ph 染色体形成，9q34.1 处的原癌基因 ABL 易位并于位于 22q11.21 位点处的 BCR 基因融合，形成 BCR-ABL,最终表 达一个新的融合蛋白 BCR-ABL，约 210kDa。在此过程中，ABL 的前两个或前 三个外显子缺失，致使 ABL 的蛋白质酪氨酸激酶活性异常增高。 6.试比较原核基因组和真核基因组的结构和功能的特点。 1)真核生物基因组远远大于原核生物的基因组。 2)真核生物基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。原核生物只有一个 复制起点。每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体 细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组，而原核生物的基因组则是单拷贝。 3)真核基因都是由一个结构基因与相关的调控区域组成，转录产物为单顺反子， 即一个 mRNA 只能翻译成一种蛋白质。原核基因具有 操纵子结构，即几个功能 相关的结构基因串连在一起，连同他们的调控序列组成的一个转录单位，转录 产物为多顺反子。 4)真核生物基因组中含有大量重复序列，而原核生物基因组处 rRNA、tRNA 外， 重复序列不多。 5)真核生物基因组内非编码序列占 90%以上，基因组中非编码序列所占比例是 真核生物与细菌、病毒的重要区别。 6)真核生物基因是断裂基因，即编码序列被非编码序列间隔开来，插入到编码 序列中的非编码序列为内含子，而相应的编码蛋白质的序列则为外显子，而原 核基因是连续的。 7、试举例说明抑癌基因诱导肿瘤发生的基本原理。 抑癌基因失活可诱导肿瘤发生。抑癌基因失活的方式有以下几种： 1、基因组纯合性或杂合性缺失导致抑癌基因失活：如在家族性腺瘤性息肉病病人中，可见 5q21 位点纯合性缺失，结果在该位点发现并克隆鉴定了抑癌基因 APC。 2、基因突变导致抑癌基因失活：基因突变，特别是点突变，是导致抑癌基因失活甚至转变 为癌基因的主要机制之一。50%-60%的人类恶性肿瘤，如肺癌、胃癌等癌组织细胞中发现 有 P53 基因突变。 3、癌蛋白作用导致抑癌基因蛋白失活：如 SV40 的大 T 抗原、腺病毒的 E1B 和高危型 HPV 的 E6 可以结合抑癌蛋白 p53，使之失活，导致肿瘤发生。 4、基因启动子区高甲基化修饰导致抑癌基因失活：抑癌基因启动子区 CpG 岛的高甲基化 修饰是导致抑癌基因失活的重要分子机制之一。在许多肿瘤中，经常可以检测到 p16、p53 等抑癌基因启动子区 CpG 岛高甲基化修饰变化，而且这往往是肿瘤发生的早期事件。 8、基因治疗的基本策略 （一）基因标记：是指仅把标记基因导入人体。 （二）基因干预：是指采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者通过破坏某个基因使之 不能表达，以达到治疗疾病的目的。包括 1.反义 RNA 技术，2.核酶技术，3.RNAi 技术， 4.miRNA 技术 （三）基因置换：又称为基因矫正，是指将特定目的基因导入特定细胞，通过体内基因同 源重组，以导入的正常目的基因原位替换病变细胞内致病缺陷基因，使细胞内的 DNA 完 全恢复正常状态。 （四）基因添加：也称基因增补，通过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。 9.试述 DNA 甲基化对基因转录的抑制作用。P103 DNA 甲基化虽然没有改变核苷酸顺序及其组成，但可以在转录水平抑制基因的表达。其分 子机制包括以下几个方面： 1 DNA 甲基化直接干扰转录因子与顺式作用元件的结合。 许多转录因子识别包含 CpG 的 GC 富集序列，但 CpG 被甲基化后，其中一些转录因子 就不能结合 DNA，从而降低基因的转录效率。 2 甲基化 CpG 结合蛋白介导 DNA 甲基化对基因表达的沉默。 甲基化 CpG 结合蛋白（MBP）是一类序列特异性的 DNA 结合蛋白，其靶序列仅仅由两 个碱基组成：5-甲基胞嘧啶及紧跟其后的鸟嘌呤（ 5mCpG）。 MBP 介导 DNA 甲基化对基因转录的抑制作用。MBP 与甲基化 DNA 结合后可通过三种 方式抑制基因转录。第一种方式：在基因的启动子区域，MBP 与 DNA 结合阻碍了转录 因子与其相应的顺式作用元件结合，从而抑制了基因的转录；第二种方式：在基因内， MBP 与甲基化 DNA 结合阻止转录过程中 RNA 聚合酶的延伸 ；第三种方式：MBP 通过 招募共抑制复合物，改变染色质基因结构来调控基因表达，这些共抑制复合物常包含 组蛋白去乙酰酶和甲基化酶以及染色质重塑蛋白。 3 DNA 甲基转移酶（ DNMT）介导 DNA 甲基化对基因转录的抑制。除催化 DNA 甲基化外， DNMT 自身还参与抑制性染色质的形成，直接调