分子生物学201110.doc

名词解释： DNA的变性: DNA变性指DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。减色效应：单链DNA缓慢降温，其溶液对紫外光的吸收值减少的现象。DNA的复性熔解温度（Tm值）：加温使DNA变性时，其紫外吸收光密度值达到最大值的一半时的温度。 DNA多态性:是指染色体DNA等位基因中核苷酸排列的差异性.DNA复性：变性DNA溶液用某种方法处理后，使之重新形成天然DNA的过程叫做复性或退火。PCR: 聚合酶链式反应，是指在DNA聚合酶催化下，以母链DNA为模板，以特定引物为延伸起点，通过变性、退火、延伸等步骤，体外复制出与母链模板DNA互补的子链DNA的过程。DNA的物理图谱就是DNA分子的限制性内切酶酶解片段的排列顺序。Tm：熔解温度（Tm值）：加温使DNA变性时，其紫外吸收光密度值达到最大值的一半时的温度。 癌基因: 是一类会引起细胞癌变的基因。蛋白质：是由若干氨基酸组成的多肽。半保留复制：这样两个子代DNA的碱基顺序与亲代DNA碱基顺序完全相同。每个子代DNA中的一条链都来自亲代DNA，另一条是新合成的。这种复制称为半保留复制。载体：是指能将目的DNA片段带入宿主细胞，并能进行扩增的一类DNA分子。穿梭质粒：既能在原核又能在真核生物细胞中（两种宿主）中复制和表达的质粒。21 Cosmid克隆载体：人工建造的的含有DNA的cos序列和质粒复制子的特殊类型的质粒载体。这是一类用于克隆大片段DNA的载体，它是由噬菌体的cos（cohesive）末端及质粒（plasmid）重组而成的载体。 端粒：以线性染色体形式存在的真核基因组DNA末端都有一种特殊的结构 翻译：限制性内切酶：是一类能特异识别双链DNA序列并进行切割的酶。复制子：DNA分子上一个独立的复制单位。复制叉：DNA分子复制发生的位点，或称生长点。反式作用因子：冈崎片段：在DNA分子复制中后随链上新形成的短片段核酸： 核苷酸的多聚体。后随链：DNA分子复制中与复制叉前进方向相反的新生链 核酸分子杂交：指具有一定同源序列的两条核酸单链（DNA或RNA），在一定条件按碱基互补配对原则经过退火处理，形成异质双链的过程。 基因：Weigle复活效应：如果把紫外线照射的噬菌体感染用低存活的噬菌体数量便大大增加。基因家族：基因组进化中，一个基因通过基因重复产生了两个或更多的拷贝，这些基因即构成一个基因家族。是具有显著相似性的一组基因，编码相似的蛋白质产物。诱变剂：指能够诱发产生突变的物理和化学因素。 基因芯片：核酶：具有催化活性的RNA分子。基因组：一个细胞或生物体整套遗传信息(染色体及线粒体)的所有DNA序列。密码子：指mRNA上三个连续的核苷酸决定一个特定的氨基酸。结构基因：DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因密码的简并：一种氨基酸有几个密码子，或者几个密码子代表一种氨基酸的现象称为密码的简并。逆转录：以RNA为模板在逆转录酶的催化下合成DNA的过程。DNA损伤修复的方式包括哪些？光复活又称光逆转；切除修复又称切补修复；重组修复细胞信号的主要形式近分泌信号；内分泌信号；神经信号。按功能分，癌基因可以分为哪几类？生长因子，生长因子受体，GTP结合蛋白，细胞内的蛋白质激酶，信号传递分子，激活转录的调控蛋白。基因组学的定义？一门研究基因组的结构、功能及表达产物的学科。基因组的产物不仅是蛋白质，还有许多复杂功能的RNA。包括三个不同的亚领域，即结构基因组学、功能基因组学和比较基因组学。分子克隆技术选用的载体应具备哪些条件？ 自主复制，包含多克隆位点，具有可供选择的遗传学标记，知道载体的全部序列。何谓操纵子及简述乳糖操纵子的结构 这一个完整的调节系统包括结构基因和控制这些基因表达的元件，形成了一个共同的调节单位，这种调节单位就称为操纵子（opron）。乳糖操纵子包括三个基因，lacZ、Y、AlacZ编码-半乳糖苷酶，此酶由500kd的四聚体构成，它可以切断乳糖的半乳糖苷键，而产生半乳糖和葡萄糖lacY编码一半乳糖苷透性酶，这种酶是一种分子量为30kDd膜结合蛋白，它构成转运系统，将半乳糖苷运入到细胞中。lacA编码-半乳糖苷乙酰转移酶，其功能只将乙酰-辅酶A上的乙酰基转移到-半乳糖苷上。内含子，外显子？在高等生物的DNA中能转录成RNA的是外显子 不能的是内含子,内含子一般有调控作用不可缺少简述RNA的种类及在蛋白质生物合成中的作用。mRNA是以DNA的一条链为模板，以碱基互补配对原则，转录而形成的一条单链，主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达，是遗传信息传递过程中的桥梁 tRNA的功能是携带符合要求的氨基酸，以连接成肽链，再经过加工形成蛋白质。tRNA能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结起来形成多肽链。每种氨基酸可与1-4种tRNA相结合，现在已知的tRNA的种类在40 种以上。 当培养基中葡萄糖和乳糖共同存在时，请用大肠杆菌乳糖操纵子模型解释为什么优先利用葡萄糖？乳糖可作为培养大肠杆菌的能源。大肠杆菌能产生一种酶（叫做“半乳糖苷酶”），能够催化乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，以便作进一步的代谢利用。编码半乳糖苷酶的基因（简称z）是一个结构基因（structural gene）。这个结构基因与操纵基因共同组成操纵子。操纵基因受一种叫作阻遏蛋白的蛋白质的调控。当阻遏蛋白结合到操纵基因之上时，乳糖会起诱导作用，它与阻遏蛋白结合，使之从操纵基因上脱落下来。这时，操纵基因开启，相邻的结构基因也表现活性，细菌就能分解并利用乳糖了，这样，乳糖便成了诱导半乳糖苷酶产生的诱导物。大肠杆菌的乳糖操纵子是一个十分巧妙的自动控制系统：当培养基中含有充分的乳糖，同时不含葡萄糖时，细菌便会自动产生半乳糖苷酶来分解乳糖，以资利用。当培养基中不含乳糖时，细菌便自动关闭乳糖操纵子，以免浪费物质和能量。三联体密码子的定义和主要特性？ 每一个密码子是由个核苷酸构成，它特异地编码多肽链中的一个氨基酸1）每个密码子三联体(triplet)决定一种氨基酸； 2)两种密码子之间无任何核苷酸或其它成分加以分离，即密码子无逗号；3)密码子具有方向性，例如AUC是Ile的密码子，A为5端碱基，C为3端碱基。因此密码也具有方向性，即mRNA从5端到3端的核苷酸排列顺序就决定了多肽链中从N端到C端的氨基酸排列顺序；4)密码子有简并性(degeneracy)一种氨基酸有几个密码子，或者几个密码子代表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。除了Met和Trp只有一个密码子外，其它氨基酸均有二个以上密码子，例如Arg有6个密码子。5)共有64个密码子，其中AUG不仅是Met或者fMet(在原核细胞)的密码子，也是肽链合成的起始信号，故称AUG为起始密码子。UAA、UAG和UGA为终止密码子，不代表任何氨基酸，也称为无意义密码子。6)密码子有通用性，即不论是病毒、原核生物还是真核生物密码子的含义都是相同的。但真核细胞线粒体mRNA中的密码子与胞浆中mRNA的密码子有以下三点不同:一是线粒体中UGA不代表终止密码子，而是编码Trp;二是肽链内的Mer由AUG和AUA二个密码子编码，起始部位的Met由AUG、AUA、AUU和AGG均为密码;三是AGA和AGG不是Arg的密码子，而是终止密码子，即UAA、UAG、AGA和AGG均为终止密码子。7)摆动性。密码子的摆动性mRNA山歌密码子与tRNA上的反密码子结合时具有一定摆动性，即密码子的第3位碱基与反密码子的第1位碱基酸对时并不严格，简述Southern杂交的基本步骤。 (1) 酶切基因组DNA, 凝胶电泳分离各酶切片段,然后使DNA 原位变性。(2) 将DNA 片段转移到固体支持物(正电荷尼龙膜)上。(3) 预杂交。(4) 加入探针进行杂交,然后漂洗除去非特异性结合的探针。(5) 显色/X-光片曝光检测杂交信号，即为目的DNA 片段。 简述基因工程的主要步骤。基因工程的第一步是获得符合人类意愿的基因“目的基因”，第二步是把目的基因接到某种运载体上，第三步是通过运载体把目的基因带入某生物体内，并使它得到表达。第四步是目的基因的检测和表达。简述基因敲除的概念及基本步骤。基因敲除是通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术。通常意义上的基因敲除主要是应用DNA同源重组原理，用设计的同源片段替代靶基因片段，从而达到基因敲除的目的a 基因载体的构建：把目的基因和与细胞内靶基因特异片段同源的DNA 分子都重组到带有标记基因(如neo 基因，TK 基因等)的载体上，成为重组载体。bES 细胞的获得：现在基因敲除一般采用是胚胎干细胞，最常用的是鼠，而兔，猪，鸡等的胚胎干细胞也有使用。同源重组：将重组载体通过一定的方式(电穿孔法或显微注射)导入同源的胚胎干细胞(ES cell)中，使外源DNA与胚胎干细胞基因组中相应部分发生同源重组，将重组载体中的DNA序列整合到内源基因组中，从而得以表达。选择筛选已击中的细胞。表型研究：通过观察嵌和体小鼠的生物学形状的变化进而了解目的基因变化前后对小鼠的生物学形状的改变，达到研究目的基因的目的。f得到纯合体： 简述乳糖操纵子的正负调控机制。阻遏蛋白的负性调节 在没有乳糖存在时，乳糖操纵子处于阻遏状态。此时，基因列在P启动序列操纵下表达的乳糖阻遏蛋白与O序列结合，故阻断转录启动。阻遏蛋白的阻遏作用并非绝对，偶有阻遏蛋白与O序列解聚。因此，每个细胞中可能会有寥寥数分子半乳糖苷酶、透酶生成。 当有乳糖存在时，乳糖操纵子即可被诱导。CAP的正性调节 分解代谢物基因激活蛋白 CAP是同二聚体，在其分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时，cAMP与CAP结合，这时CAP结合在乳糖启动序列附近的CAP位点，可刺激RNA转录活性，使之提高50倍；当葡萄糖存在时，cAMP浓度降低，cAMP与CAP结合受阻，因此乳糖操纵子表达下降。 简述乳糖操纵子基本结构，并以其为例简述原核细胞基因表达调控原理？1乳糖操纵子的结构 大肠杆菌的乳糖操纵子含Z、Y及A三个结构基因，分别编码-半乳糖苷酶、透酶、乙酰基转移酶，此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P及一个调节基因。基因编码一种阻遏蛋白，后者与O序列结合，使操纵子受阻遏而处于转录失活状态。在启动序列P上游还有一个分解（代谢）物基因激活蛋白CAP结合位点，由P序列、O序列和CAP结合位点共同构成LAC操纵子的调控区，三个酶的编码基因即由同一调控区调节，实现基因产物的协调表达大肠杆菌根据碳源性质选择代谢方式。 倘若有葡萄糖存在时，细菌优先选择葡萄糖供应能量。葡萄糖通过降低 cAMP浓度，阻碍cAMP与CAP结合而抑制乳糖操纵子转录，使细菌只能利用葡萄糖。 在没有葡萄糖而只有乳糖的条件下，阻遏蛋白与 O序列解聚，CAP结合cAMP后与乳糖操纵子的CAP位点，激活转录，使得细菌利用乳糖作为能量来源。简述原癌基因的激活机制。1 插入激活：指来源于病毒等的启动子或增强子插入到细胞癌基因的附近或内部而使其开放转录。 2基因重排：基因从正常位置转移到另一位置，常常是插入一启动子后而使其转录活性增加。 3基因扩增：基因数量的增加。 4突变点：ras癌基因的点突变，导致其GTPase活性下降，从而使其保持激活状态。简述原核生物基因组的基本特点。原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。2、原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序（unique-sequences），DNA仅有少量的重复顺序和基因。原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上。转座因子一般都是整合在基因组中。原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核（nucleoid）。原核基因组还有可能由RNA组成，如RNA病毒。真核生物的染色体是怎样从DNA组装而成的？1。首先组蛋白h1 h2a h2b h3 h4各两个组成盘装八聚体核心，而后1.75圈共146BP DNA缠绕其上，成为核小体颗粒，两个颗粒之间经过60BP连接DNA连接，在出口和入口处再结合组蛋白H1作为稳定结构，经过不断的连接，核小体颗粒形成外径10nm的纤维状串珠，称为核小体串珠纤维，是为染色体一级结构。2.核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体，外径30nm的螺旋结构。 是为染色体二级结构3.螺旋结构再次螺旋化，形成超螺旋结构（此处有争议，我看过的书上，人卫版医学细胞生物学同意超螺旋学说，而北大版教材认为3级结构是微带，即曲折化的螺线管），此为3级结构4.超螺线管（或者说微带），形成绊环，即线性的螺线管形成的放射状环。绊环再非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。 简述原核生物与真核生物mRNA的区别。原核生物没有内含子，DNA复制和转录相对较容易也比较简单，调控几乎完全由基因上游的RNA聚合酶结合位点控制； 而真核生物由于内含子的存在，有了“可变剪接”的可能，内含子也可以调控部分DNA合成的问题，比如针对环境变化调整转录出的蛋白质的结构、组成等； 另外，真核原核生物的核糖体也是不一样的，其中蛋白质和核糖体RNA都有显著的区别。原核生物在拟核区发生转录，而真核生物则在细胞核内。简述重组子的筛选与鉴定方法。根据重组载体的选择性标记进行筛选；PCR法扩增预期PCR产物；限制性核酸内切酶酶切分析法；核酸杂交法；免疫学方法，核苷酸序列测定法；植物转化细胞和哺乳动物转化细胞的筛选鉴定。试述参与DNA复制的主要酶类的名称和功能。1 DNA聚合酶催化四种脱氧核苷酸(dATP、dTTP、dGTP、dCTP)，通过与模板链的碱基互补配对，合成新的对应DNA链，2 拓扑异构酶松弛DNA超螺旋结构的酶3 解链酶是解开DNA双链的酶4 DNA结合蛋白结合在解开的单链DNA链上，保持模板链处于单链状态，便于复制。 试述基因突变类型及其遗传效应。（1） 碱基替换突变（2）移码突变（3）抑制突变（4）重组突变。 多数基因突变并不引起生物性状的改变，原因有以下几点。（1）碱基替换产生的同义突变。（2）DNA分子中，有的片段带有遗传信息，有的片段不带遗传信息。基因突变发生在DNA的不带遗传信息的片段，这种突变不具有遗传效应，不会引起性状的改变。（3）显性纯合体上某一个基因发生突变为隐性基因，而在其杂合状态时隐性基因不能表达，生物性状不会发生改变。（4）某些基因虽然改变了蛋白质中个别氨基酸的种类，但并不影响该蛋白质的功能。例如，由于基因突变使不同生物中的细胞色素C中的氨基酸发生了改变，其中酵母菌的细胞色素C肽链第17位上是亮氨酸，而小麦是异亮氨酸，尽管有这样的差异，但它们的细胞色素C的功能是相同的。（5）抑制突变抑制了突变基因的表达。 少数基因突变可引起生物性状的改变。重组DNA技术中制备目的基因有哪些常用方法？直接分离法，构建基因文库或cDNA文库分离法，PCR法，和化学合成法。 mRNA上的密码子的阅读方向是及多肽链合成的方向分别为 53、 N端到C端 。1953年，Waton 和Crick提出（DNA双螺旋结构）模型，是现代分子生物学诞生的里程碑。PCR反应主要有 变性、退火、延伸3个步骤。多肽链合成时，肽链的延长包括 进位 转肽 移位3个步骤。1960年，Jacob和Monod提出第一个原核基因表达控制的模型，该模型是（乳糖操纵子）。分