2012分子生物学总结完成1 (自动保存的).doc

2012年分子生物学总结一、名词解释分子生物学:分子生物学从广义上讲包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。狭义上讲，是主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、翻译和调节控制等的分子过程。生物大分子：是指生物体内由分子量较低的基本结构单位首尾相连形成的多聚化合物。基本结构单位的排列顺序构成生物大分子一级结构，生物大分子在其一级结构的基础上可形成复杂的空间结构。核酸：核酸是由许多核苷酸通过磷酸二酯键连接起来的高分子化合物。分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。蛋白质：蛋白质是由许多氨基酸通过肽键联系起来的高分子化合物。核酸的一级结构：核酸分子中的核苷酸（或碱基）的排列顺序。 核酸的二级结构：DNA分子的二级结构是指两条DNA单链形成的双螺旋结构、三股螺旋结构以及四股螺旋结构。RNA分子的二级结构为局部发夹结构。核酸的三级结构：三级结构是指双链DNA进一步扭曲盘旋形成的超螺旋结构。反义RNA：碱基序列正好与有意义mRNA互补的RNA称为反义RNA,又称调节RNA。模体：由-螺旋和（或）-折叠参与的特定组合称为基序或模体。分子病：由于基因突变而导致的蛋白质一级结构改变表现出生理功能的异常，使机体出现病态现象，称为分子病。甚至只有一个氨基酸发生变化，即可能影响蛋白质的空间结构，从而使蛋白质的功能发生改变，严重时可导致疾病的发生。反向重复序列：又称回文序列，指在双链DNA序列中按确定的方向（如5-3）阅读双链中每条单链的序列都相同的DNA结构。蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸排列的顺序。蛋白质的二级结构是指蛋白质分子的一条多肽链中通过氢键形成的一些基本的构象单元，只涉及主链原子的构象，不涉及侧链基团构象。蛋白质的三级结构：蛋白质三级结构是指蛋白质分子的一条多肽链在二级结构和超二级结构的基础上进一步盘旋和折叠形成的空间结构。蛋白质的四级机构：蛋白质四级机构指蛋白质分子中亚基的空间排列和相互间的布局，但不包括亚基本身的空间结构。结构域：超二级结构可形成紧密、稳定而且在蛋白质分子构象上明显可分的区域，称为结构域。结构域一般由连续的40400个氨基酸残基组成，它们分别担负着蛋白质分子不同的功能，又称为功能域蛋白质的空间结构：蛋白质的空间结构指蛋白质的二、三、四级结构的总称，又称立体结构、三维结构或构象。分子杂交：双螺旋结构的各种性质在DNA复性后可得到恢复。利用这一特性可将两个不同来源的互补序列退火形成双链，这个过程称为分子杂交。核小体：核小体是由200bp的DNA与四种组蛋白构成的八聚体核心颗粒形成的致密结构，组装成核小体后DNA的长度压缩了67倍，核小体是真核生物染色质的基本结构单位。基因：能够表达和产生蛋白质和RNA的DNA序列，是决定遗传性状的功能单位。有结构基因和调节基因之分。调节基因控制着结构基因的开关。基因组：细胞或生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总和。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叫端粒。该结构是一段DNA序列和蛋白质形成的一种复合体，仅在真核细胞染色体末端存在。顺反子：一个顺反子就是一段核苷酸序列，能编码一条完整的多肽链。单顺反子：真核细胞基因是由一个结构基因与相关的调控区组成，其转录生成的mRNA只能翻译成一种蛋白质。操纵子：是指数个功能上相关的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动子和操纵基因）以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位，所转录的RNA为多顺反子。顺式作用元件：是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。反式作用因子：是指真核细胞内含有的大量可以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。基因家族：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。超基因家族：其各基因序列没有同源性，但其表达产物的功能却相似，它们在整体上有相同的结构特征。基因簇：是指基因家族中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，它们属同一个祖先的基因扩增产物。基因簇中也包括一些没有生物功能的假基因。通常基因簇内各序列间的同源性大于基因簇间的序列同源性。Alu序列家族：Alu序列是在人类基因组内重复3*1055*105次的中度重复序列，长约300bp，由于在这类序列一般都存在有限制性内切核酸酶Alu酶切位点而得名。卫星DNA:卫星DNA是一类简单重复序列，由很短的序列重复多次，有数百万个拷贝，串联成长长的一大簇集中在异染色质区，集中在着丝粒和端粒附近，通常不转录。微卫星DNA：微卫星DNA序列是由更加简单的串状重复单位组成的序列，重复单位仅有25bp，如（CA）n、（GT）n等，分散存在于基因组中。正链/负链RNA病毒：如果病毒的单链RNA基因组直接作为mRNA, 则称为正链RNA，这种病毒称为正链RNA病毒。如果病毒RNA不能直接作为mRNA, 而以互补的RNA链作为mRNA，则称基因组RNA为负链RNA，这种病毒称为负链RNA病毒。半保留复制：DNA复制时，解开的双链各自作为模板，用以合成新的互补链。在子代DNA双链中，一股链来自亲代，另一股是新合成的。这种复制方式叫半保留复制。DNA复制：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。冈崎片段：在复制过程中，随从链的合成是分段复制的，这些在复制过程中出现的不连续片段称为冈崎片段。复制叉(RF)：复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制，在电子显微镜下可以看见伸展成叉状的复制现象，这一结构称为复制叉。领头链：指连续合成的子链，其延伸方向与解链方向是相同的。随从链：指不连续合成的子链，其延伸方向与解链方向是相反的。半不连续复制：复制时，新合成的两条DNA单链中，一条是连续合成的，另一条是不连续进行的，这种复制方式称为半不连续复制。端粒酶：端粒酶是一种由RNA和蛋白质组成的酶。在端粒合成过程中，端粒酶以其自身携带的RNA为模板合成互补链。DNA损伤：复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤。逆转录：以RNA为模板合成DNA的过程。RNA复制：RNA复制是指某些病毒在宿主细胞中以自身RNA为模板，以4种NTP为原料合成RNA的过程。ARS:酵母或其他细菌中有复制能力的DNA片段都含有复制起点，称为自主复制序列（ARS）.OriC:是大肠杆菌E.coli复制起始的最小功能片段长245bp，包含4个9bp的反向重复序列和3个13bp的正向重复序列，称为OriC.ORC:又称起始识别复合物ORC是启动DNA复制的关键因子，是真核细胞DNA复制的起始蛋白。在翻译起始时，ORC蛋白可与其他蛋白结合SSB:全称单链DNA结合蛋白，是一类能够选择性结合在DNA单链上，使DNA能以单链形式稳定存在的蛋白质，其功能在于稳定复制时已解开的DNA单链，覆盖在单链上的SSB蛋白能够阻止单链重新缔合成双螺旋，并保护单链部分不被核酸酶降解。Klenow：是DNApol被蛋白酶切开得到的大片段，像一个手型结构，有两个 螺旋的功能区，彼此接近垂直，之间是beta折叠的裂隙区。1个alpha螺旋代表拇指功能区，另一个代表手指功能区，之间的beta折叠区域相当于手掌功能区，手掌功能区为DNA的结合位点和聚合反应催化位点，手掌功能区含有三个天冬氨酸残基，是pol1发挥催化功能所必需的，与镁离子协同催化聚合反应。PCNA：在真核生物复制时PCNA蛋白与DNA聚合酶结合。该蛋白相当于E.coliDNA聚合酶的beta亚基（beta-滑动钳），环绕着复制行进中的DNA模板，增加聚合酶持续合成的能力。钳装配器DNA复制过程中，由于beta-滑动钳自身不能结合到起始复合体上，需要借助钳装配器，才能将beta-滑动钳装配到起始复合物上。在原核生物中为gamma-复合体。，在真核生物中为RF-C。回环模型：pol全酶以异二聚体形式存在，同时催化前导链和后随链合成，它们各利用一个催化中心（核心聚合酶）分别聚合DNA。前导链和后随链的3端生长点分别紧靠pol异二聚体的两个催化中心，beta-滑动钳以循环的方式分别套住DNA模板，后随链的模板环绕其中一个核心聚合酶形成约180的空间回环，使其延伸方向在环内局部倒向（但生化反应方向不变），于是两条模板链在此处呈相同的3-5走向，使前导链和后滞链可同步进行5-3方向的合成。当新合成的冈崎片段到达前一个冈崎片段的5-P端时，后随链模板脱离核心酶，回环暂时解开，与此同时，在行进中的复制体又寻找新的引发位点起始新引物合成。后随链模板又绕核心聚合酶形成一个新回环，进行下一个冈崎片段合成。在后随链合成冈崎片段过程中，核心聚合酶与beta滑动钳在催化后随链的合成中循环作用。Pol全酶及复制体与模板的结合，beta滑动钳对钳装配器和核心酶不断发生往复式变化，以及核心聚合酶与DNA之间发生反复性地解离与再结合的过程，至少需要水解两分子ATP，以提供能量。转录（transcription）：遗传信息从DNA到 RNA的转移。即以双链DNA中的一条链为模板，以4种核苷三磷酸：ATP、CTP、GTP和UTP为原料，在RNA聚合酶催化下合成RNA的过程。模板链(template strand):可作为模板转录为RNA的那条链，该链与转录的RNA碱基互补（A-U，G-C）。在转录过程中，RNA聚合酶与模板链结合，并沿着模板链的35;方向移动，按照53方向催化RNA的合成。编码链encoding strand：双链DNA中，不能进行转录的那一条DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的RNA的序列一致（在RNA中是以U取代了DNA中的T）。有义链sense strand：DNA双链在转录过程中与转录形成的mRNA序列相同（T对应U）的那条单链叫做有义链或正义链。即编码链。反义链：在基因的DNA双链中，转录时作为mRNA合成模板的那条单链叫做模板链或反义链（template or antisense strand）。转录泡：（transcription bubble）转录泡是由RNA聚合酶核心酶、DNA模板链以及转录形成的RNA新链三者结合形成的转录复合物。 在转录的延伸阶段，RNA聚合酶使DNA双螺旋解链，暴露出长度约为17bp的局部单链区，因外形酷似泡状结构故称之为转录泡。追赶模型（hot pursuit）：依赖于因子的终止机制又称追赶模型.在终止过程中需要有因子参与才发挥终止作用。因子参与转录终止有4 步。因子是个六聚体，先结合在装载位点；ATPase被激活，推动因子沿RNA5-3靠近转录泡，速度比RNApol移动快；当RNApol前移到终止子区域，转录产物形成发夹结构导致酶暂停延伸，使因子追上转录泡；终止子与因子共同作用，其解旋酶活性使转录产物释放，转录终止。上下游：启动子通常靠近转录起点，起点的核苷酸编号为“+1”，从转录起点沿RNApol移动方向称为下游，核苷酸编号依次是+2、+3，从起点编号为+1的位点逆RNApol方向逐一阅读的序列称为上游。核心启动子：指保证RNA聚合酶转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区。（Hogness区）。流产性转录产物：转录起始时，RNApol未离开启动子时，就产生了很多小的910个核苷酸长度的寡核苷酸链，称为流产性转录产物。UCE: 全称上游控制元件,指在启动子上游存在的TATA框,CAAT框和多个GC框,它们均对启动子的启动过程起调控作用。CTD又称RNA pol （聚合酶）大亚基羧基末端结构域。由7个氨基酸组成（tyr-ser-pro-thr-ser-pro-ser）。CTD序列的丝氨酸和某些酪氨酸处磷酸化对酶活性是必须的。PIC: 转录起始前复合物(pre-initiation-complex,PIC)转录起始前复合物是在RNA的转录过程中的起始阶段,真核生物转录因子之间先相互辨认结合,然后以复合体的形式与RNA聚合酶一同结合于转录起始前的DNA区域而成。UBF: 又称上游=结合因子，是一种特异的DNA结合蛋白，可以与UCE（上游控制序列）结合，还可以与核心元件上游的一段序列结合。TF:全称转录因子，能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质，活化后从胞质转位至胞核，通过识别和结合基因启动子区的顺式作用元件,启动和调控基因表达BRE:又称TFB识别元件，TFB是一个重要的通用转录因子，它与TFD和RNApol等结合于启动子上，组装成前起始复合物。有些启动子在TATA框上游有一段能促进TFB与DNA结合的元件，称为BRE。PSE称为近端序列元件。DSE称为远端序列元件GTF：作用于核心启动子上的蛋白质辅助因子称为通用转录因子或基本转录因子TBP: 转录因子TFD的组分之一。特异地与TATA框结合并指导起始复合体的形成，也可以是与RNA聚合酶（或）共同发挥作用的转录因子之一。即使基因无TATA框，也能通过与TBP结合因子间相互作用而起调节作用。并起到将RNA聚合酶“束缚”在启动子的作用。TAF：TBP偶联因子。HAT:组蛋白乙酰转移酶TRF1：TBP相关因子Hn-RNA在真核细胞核内可以分离到一类含量很高，分子量很大但不稳定的RNA，称为核内不均一RNA（heterogenous nuclear RNA,hnRNA）hnRNA的结构有以下特点： (1) 5端有帽结构； (2) 3端有poly（A）尾巴； (3) 帽结构后有3个寡聚U区，每个长约30nt； (4) 有重复序列，位于寡聚U区后面； (5) 有茎环结构，可能分布于编码区（非重复序列）的两侧； (6) 非重复序列中有内含子区。SnoRNA和snoRNP:核仁小分子RNA，是一类稳定存在于细胞核核仁内的小分子RNA，与特定蛋白结合，产生核仁小分子核糖核蛋白体（snoRNP）snoRNA参与rRNA高级结构的合成和rRNA前体的甲基化。snRNA和snRNP:核内小分子RNA和核内小分子核糖核蛋白体IGS:内部引导序列。CoTC共转录剪切元件，能使聚合中的转录物受到剪切的终止序列。CTD:羧基末端域RISC:RNA有道德沉默复合物Dicer：是一种能将双链RNA切割为短片段的酶。SPL：Squamosa启动子结合蛋白基因RNAi:RNA干扰是通过小干扰 RNA ( small interference RNA, siRNA ) 造成目的mRNA特异性降解, 从而使基因转录后沉默的一种现象。ChIP: 染色质免疫沉淀技术（ChromatinImmunoprecipitation，简称ChIP）是研究体内蛋白质与DNA相互作用的一种技术。它利用抗原抗体反应的特异性，可以真实地反映体内蛋白因子与基因组DNA结合的状况。染色质免疫沉淀技术的原理是：在生理状态下把细胞内的DNA与蛋白质交联在一起，通过超声或酶处理将染色质切为小片段后，利用抗原抗体的特异性识别反应，将与目的蛋白相结合的DNA片段沉淀下来。染色质免疫沉淀技术一般包括细胞固定，染色质断裂，染色质免疫沉淀，交联反应的逆转，DNA的纯化，以及DNA的鉴定。ADAR:RNA依赖性腺嘌呤转氨酶,能使腺苷酸转变成次黄嘌呤核苷酸RLC:RISC装载复合体FISH:荧光原位杂交技术是利用荧光标记的特异核酸探针与细胞内相应的靶DNA分子或RNA分子杂交，通过在荧光显微镜或共聚焦激光扫描仪下观察荧光信号，来确定与特异探针杂交后被染色的细胞或细胞器的形态和分布，或者是结合了荧光探针的DNA区域或RNA分子在染色体或其他细胞器中的定位。CBC:帽子结合复合物。由两分子帽结合蛋白（CBP）组成CPSF剪切和多聚腺苷酸化特异性因子ESE: ESS:外显子剪接沉默子序列。BBP:分支点桥接蛋白套索结构：外显子当 RNA 分子的一端自身回折成环并与其自身的核苷酸形成共价结合时，便形成了一个套索结构。在内含子的套索结构中的磷酸二酯键很少见。因为它是由核苷酸的 5和 2上的碳原子连接起来的。而磷酸二酯键通常是靠相邻的两个核苷酸的 5和 3 的碳原子连接起来的。剪接增强子序列。顺式剪接：剪接发生在mRNA前体分子内，以一个mRNA前体为底物，对其确定的内含子3端5端进行剪接，这种剪接称为顺式剪接。反式剪接：在少数情况下，剪接发生在两种mRNA前体分子中，以不同的RNA前体分子为底物，发生剪接，称为反式剪接。剪接因子：参与剪接的除少数其他蛋白质外，大多数蛋白质是snRNP的组分。统称为剪接因子。剪接体：剪接体是mRNA前体在剪接中组装成的多组分复合物，是由snRNA和蛋白因子组成的snRNP复合体，具有催化内含子切割和外显子连接的功能。SR蛋白：SR蛋白得名于其氨基酸序列中富含的丝氨酸(S)和精氨酸(R)残基。其共同结构是位于氨基末端(N末端)的RNA结合结构域(RNA binding domain)，位于梭基末端的含不同丝氨酸和精氨酸残基数量的RS结构域(RS domain)。 RNA结合结构域也称RNA识别基序(RNA recognition motif, RRM )，是决定SR蛋白识别特异性mRNA前体并与之结合的功能单位。RS结构域主要参与了SR蛋白的细胞内定位及SR蛋白间、SR蛋白与其他因子间的相互作用。其功能的发挥与其自身的磷酸化紧密相联。 SR蛋白主要与mRNA前体中的特异序列结合，从而帮助其他拼接因子识别正确的拼接点。转酯反应：在剪接体上完成剪接反应的生化本质是磷酸二酯键的转移反应，又称为转酯反应。选择性剪接：一个基因的初始转录产物在不同的分化细胞，不同的发育阶段、乃至不同的生理状态下可以有不同的剪接方式，得到不同成熟的mRNA和蛋白质，称为选择性剪接。同源体蛋白：基因转录后经过选择性剪接，得到不同的mRNA，翻译出来的不同的蛋白质即为同源体蛋白。剪接性核酶：指RNA分子被磷酸二酯键水解切割后，伴随着形成新的磷酸二酯键，即催化磷酸二酯键的转移反应或称转酯反应的酶。剪接性核酶具有序列特异的核酸内切酶，RNA连接酶等多种酶活性。分支位点：位于内含子内，靠近3端，后面为多聚嘧啶区，常为A.RNP:核糖核蛋白，是包含RNA的核蛋白，也可以说是核糖核酸同蛋白质的结合体。 常见的有核糖体 ，端粒酶，snRNP（snRNA 同 蛋白质结合形成，用于前RNA的剪切和拼接）。IF:起始因子eIF：真核起始因子EF-Tu：延伸因子RF:终止释放因子。EJC:外显子连接处结合位点tmRNA tmRNA是细菌体内一种代谢上稳定的RNA1、2。它的结构独特，其5和3末端序列有一个类似丙氨酰tRNA的结构，中间序列编码标记肽(tag peptide)。与其独特的结构相适应，tmRNA兼有tRNA和mRNA的双重功能，在细胞中参与一种特殊的翻译反应反式翻译反应(trans-translation)，结果形成一个在C-末端接有一个标记肽的嵌合蛋白质。 ORF: 开放阅读框是DNA上的一段碱基序列，由于拥有特殊的起始密码子和直到可以从该段碱基序列产生合适大小蛋白才出现的终止密码子，该段碱基序列编码一个蛋白或一段多肽链。多聚核糖体：多聚核糖体（polyribosome）是指合成蛋白质时，多个甚至几十个核糖体串联附着在一条mRNA分子上，形成的似念珠状结构。肽链合成开始时，在mRNA的起始密码子部位，核糖体亚基装配成完整的起始复合物后，向mRNA的3端移动，开始多肽链的合成，直到到达终止密码子处。核糖体在mRNA的每一个密码子处便与有与之互补的反密码子的tRNA（携带有相应氨基酸）结合，之后其上的氨基酸便与核糖体上的肽链相连，空的tRNA离去，核糖体前进。多肽链便越来越长。多聚核糖体：结合在一个mRNA分子上的多个核糖体当第一个核糖体离开起始密码子后，起始密码子的位置空出，第二个核糖体的亚基就可以结合上来，装配成完整的起始复合物后，开始另一条多肽链的合成。同样，第三个核糖体、第四个核糖体依次结合到mRNA上，便形成多聚核糖体。核糖体循环：是指蛋白质生物合成中肽链延长的过程。有三个步骤：1.进位。2.转肽3.转位。R蛋白：指核糖体蛋白UTR: 即非翻译区，是信使RNA（mRNA）分子两端的非编码片段。 5-UTR从mRNA起点的甲基化鸟嘌呤核苷酸帽延伸至AUG起始密码子，3-UTR从编码区末端的终止密码子延伸至多聚A尾巴（Poly-A）的末端。PABP: 多聚腺苷酸结合蛋白（PABPs）是一个蛋白家族，其特征是能结合多聚腺苷酸RNA. PABPs在mRNA循环和参与基因表达的机制中发挥重要的作用。它们结合新合成的多聚腺苷酸或者成熟的mRNA的尾巴，还可作为在多聚腺苷化、输出、翻译和它们结合的转录本的翻转中特定步骤的顺式效应因子。PABPs缺乏任何明显的催化活性CPE:细胞质多聚腺苷酸元件NLS:核内定位序列SRP: 信号识别颗粒signal recognition particle （SRP）在真核生物细胞质中一种小分子RNA和六种蛋白的信号识别颗粒复合体，此复合体能识别核糖体上新生肽末端的信号，顺序并与之结合，使肽合成停止，同时它又可和ER膜上的停泊蛋白识别和结合，从而将mRNA上的核糖体，带到膜上。SRP上有三个结合位点：信号肽识别结合位点，SRP受体蛋白结合位点，翻译暂停结构域。SRP既能识别露出核糖体之外的信号肽并与之结合，又能识别内质网膜上的SRP受体。通常SRP与核糖体的亲和力较低，但当游离核糖体合成信号肽后，它便增加了与核糖体的亲和力，并与之结合形成SRP-核糖体复合体，由于SRP占据了核糖体的A位点，使蛋白质合成暂时终止。IRF:铁离子调节因子。IRE:铁应答元件ORF:开放阅读框（或开放读码框架，open reading frame，ORF)是DNA上的一段碱基序列，由于拥有特殊的起始密码子和直到可以从该段碱基序列产生合适大小蛋白才出现的终止密码子，该段碱基序列编码一个蛋白。多聚核糖体：多聚核糖体（polyribosome）是指合成蛋白质时，多个甚至几十个核糖体串联附着在一条mRNA分子上，形成的似念珠状结构。多聚核糖体进行多肽合成的优点即在于：不论多肽相对分子质量的大小或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。这对mRNA的利用及对其数量的调控更为经济和有效。核糖体循环：又称蛋白质生物合成的延伸过程。有三个步骤：进位；转肽；转位。翻译跳跃：通常，核糖体对密码子的识别由开始，一个接一个识别，直到终止子，但也有一些例外，翻译中读码框发生了位移，可导致核糖体跳过一端mRNA后继续翻译，这一过程叫翻译跳跃。启动子：是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。假基因：是在多基因家族中，某些不能表达有功能产物的基因，用表示。增强子：位于真核基因中远离转录起始点，能明显增强启动子转录效率的特殊DNA序列。它可位于被增强的转录基因的上游或下游，也可相距靶基因较远。基因表达：是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录、翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程。顺式作用元件：是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。反式作用因子：是指真核细胞内含有的大量可以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。结构基因：是决定合成某一种蛋白质分子结构相应的一段DNA序列。结构基因的功能是把携带的遗传信息转录给mRNA（信使核糖核酸）,再以mRNA为模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白质。调节基因：是调节蛋白质合成的基因。它能使结构基因在需要某种酶时就合成某种酶,不需要时,则停止合成，它对不同染色体上的结构基因有调节作用。操纵基因：于结构基因的一端，是操纵结构基因的基因。当操纵基因“开动”时,处于同一染色体上的，由它所控制的结构基因就开始转录、翻译和合成蛋白质。当“关闭”时，结构基因就停止转录与翻译。操纵基因与一系列受它操纵的结构基因合起来就形成一个操纵子。阻遏蛋白：是负调控系统中由调节基因编码的调节蛋白，可与辅阻遏物一起结合到操纵基因上，阻遏操纵子结构基因的转录，可被诱导物变构后失活。辅阻遏物：辅阻遏物通常是所阻遏酶的终末产物。阻遏的结果是使细胞暂时停止与其有关酶的合成。如色氨酸操纵子中，色氨酸与操纵子中的阻遏蛋白结合，使后者表现出结合操纵基因的活性，阻止了RNA聚合酶与色氨酸操纵子上的启动子结合，导致操纵子关闭。 前导肽：当翻译起始于AUG，则产生一个含有14个氨基酸的多肽，称为前导肽。衰减子：衰减子（attenuator）：细菌E.coli的trp操纵子中第一个结构基因与启动序列P之间有一衰减子区域。Trp操纵子的序列1中有两个色氨酸密码子，当色氨酸浓度很高时，核蛋白体（核糖体）很快通过编码序列1，并封闭序列2，这种与转录偶联进行的翻译过程导致序列3、4形成一个不依赖（rho）因子的终止结构-衰减子。(转录衰减是原核生物特有的调控机制)。正调控系统：正调控系统一般是指转录水平的调控机制，包括可诱导的正控制系统、可阻遏的正控制系统和CAP正控制系统。在可诱导的正控制系统中，调节基因编码的激活蛋白在诱导物的作用下，能够与启动子结合开启操纵子结构基因的转录。在可阻遏的正控制系统中，调节基因编码的激活蛋白可与启动子结合，促进操纵子结构基因的转录。负调控系统：负调控系统是一种转录水平上的调控机制。由于调控因子的存在使操纵子的结构基因关闭，而当调控因子不存在时，操纵子的的结构基因开启的调控方式称为负调控。正调控系统：正调控因子能感知代谢必须的物质的缺乏，并能激活操纵子的启动子作出应答，使RNA聚合酶与启动子结合而转录结构基因。超级调控因子：（p）ppGpp的产生能关闭能关闭许多基因的表达，而且它的作用可影响许多操纵子，故又称为超级调控因子。信息分子：调节细胞生命活动的化学物质。其中由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质称为细胞间信息分子；而在细胞内传递信息调控信号的化学物质称为细胞内信息分子。受体：是存在于靶细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合，进而发生生物学效应的的特殊蛋白质。绝缘子：绝缘子(insulator)长约几百个核苷酸对，其长度可小至42bp，是一种具有中性调控作用的顺式作用元件，绝缘子是（insulator）位于正调控元件(增强子)（enhancer）或者负调控因子，如异染色质或沉默子（silencer）与启动子（promoter）之间的小段DNA调控序列。绝缘子本身对基因的表达既没有正效应，也没有负效应，其作用只是不让其他调控元件对基因的活化效应或失活效应发生作用。分子克隆：在体外对DNA分子按照即定目的和方案进行人工重组，将重组分子导入合适宿主，使其在宿主中扩增和繁殖，以获得该DNA分子的大量拷蛋白激酶：是指能够将磷酸集团从磷酸供体分子转移到底物蛋白的氨基酸受体上的一大类酶。蛋白磷酸酶：是具有催化已经磷酸化的蛋白质分子发生去磷酸化反应的一类酶分子，与蛋白激酶相对应存在，共同构成了磷酸化和去磷酸化这一重要的蛋白质活性的开关u、与系统。基因诊断：是以DNA和RNA为诊断材料，采用分子生物学技术，从基因水平检基因的存在、缺陷或表达异常以及对人体状态或疾病做出诊断的一种方法。基因治疗：是运用分子生物学技术，在基因水平通过在特定靶细胞表达该细胞本来不表达的基因，或采用特定方式关闭、抑制异常表达的基因，达到治疗疾病目的的一种方法。基因工程：利用重组DNA技术，在体外对DNA分子按照既定的目的和方案，用工具酶对DNA进行剪切和重新连接，构成重组DNA分子，然后把它导入宿主细胞，扩增所需的DNA片段，表达有关基因产物，制备特定的蛋白质或多肽产物；或定向改造细胞乃至生物个体的特性所用的方法及相关的工作；统称为基因工程。载体：能在连接酶的作用下和外源DNA片段连接并运送DNA分子进入受体细胞的DNA分子。转化：指质粒DNA或以它为载体构建的重组DNA导入细菌的过程。感染：以噬菌体、粘性质粒和真核细胞病毒为载体的重组DNA分子，在体外经过包装成具有感染能力的病毒或噬菌体颗粒，才能感染适当的细胞，并在细胞内扩增。转导：指以噬菌体为载体，在细菌之间转移DNA的过程，有时也指在真核细胞之间通过逆转录病毒转移和获得细胞DNA的过程。转染：指病毒或以它为载体构建的重组子导入真核细胞的过程。DNA变性：在物理或化学因素的作用下，导致两条DNA链之间的氢键断裂，而核酸分子中的所有共价键则不受影响。DNA复性：当促使变性的因素解除后，两条DNA链又可以通过碱基互补配对结合形成DNA双螺旋结构。退火：指将温度降至引物的TM值左右或以下，引物与DNA摸板互补区域结合形成杂交链。筑巢PCR：先用一对外侧引物扩增含目的基因的大片段，再用内侧引物以大片段为摸板扩增获取目的基因。可以提高PCR的效率和特异性。原位PCR：由PCR技术与原位杂交技术相结合而形成。先通过PCR对切片样品上的组织细胞或染色体上的靶序列进行扩增，使拷贝数增加，再用原位杂交的方法检测，以实现对靶分子的定位及定量分析。定量PCR：基因表达涉及的转录水平的研究常需要对mRNA进行定量测定，对此采用的PCR技术就叫定量PCR。基因打靶：是指通过DNA定点同源重组，改变基因组中的某一特定基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。DNA芯片：DNA芯片技术是指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接将大量的DNA探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后与标记的样品杂交，通过对杂交信号的检测分析，即可获得样品的遗传信息。由于常用计算机硅芯片作为固相支持物，所以称为DNA芯片。错义突变：DNA分子中碱基对的取代，使得mRNA的某一密码子发生变化，由它所编码的氨基酸就变成另一种的氨基酸，使得多肽链中的氨基酸顺序也相应的发生改变的突变。无义突变：由于碱基对的取代，使原来可以翻译某种氨基酸的密码子变成了终止密码子的突变。同义突变：碱基对的取代并不都是引起错义突变和翻译终止，有时虽然有碱基被取代，但在蛋白质水平上没有引起变化，氨基酸没有被取代，这是因为突变后的密码子和原来的密码子代表同一个氨基酸的突变。移码突变：在编码序列中，单个碱基、数个碱基的缺失或插入以及片段的缺失或插入等均可以使突变位点之后的三联体密码阅读框发生改变，不能编码原来的蛋白质的突变。癌基因：是细胞内控制细胞生长的基因，具有潜在的诱导细胞恶性转化的特性。当癌基因结构或表达发生异常时，其产物可使细胞无限制增殖，导致肿瘤的发生。包括病毒癌基因和细胞癌基因。细胞癌基因：存在于正常的细胞基因组中，与病毒癌基因有同源序列，具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能。在正常细胞内未激活的细胞癌基因叫原癌基因，当其受到某些条件激活时，结构和表达发生异常，能使细胞发生恶性转化。病毒癌基因：存在于病毒（大多是逆转录病毒）基因组中能使靶细胞发生恶性转化的基因。它不编码病毒结构成分，对病毒无复制作用，但是当受到外界的条件激活时可产生诱导肿瘤发生的作用。基因诊断：以DNA或RNA为诊断材料，通过检查基因的存在、结构缺陷或表达异常，对人体的状态和疾病作出诊断的方法和过程。RFLP：即限制性片段长度多态性，个体之间DNA的核苷酸序列存在差异，称为DNA多态性。若因此而改变了限制性内切酶的酶切位点则可导致相应的限制性片段的长度和数量发生变化，称为RFLP。基因治疗：一般是指将限定的遗传物质转入患者特定的靶细胞，以最终达到预防或改变特殊疾病状态为目的治疗方法。反义RNA：碱基序列正好与有意义的mRNA互补的RNA称为反义RNA。可以作为一种调控特定基因表达的手段。核酶：是一种可以催化RNA切割和RNA剪接反应的由RNA组成的酶，可以作为基因表达和病毒复制的抑制剂。三链DNA：当某一DNA或RNA寡核苷酸与DNA高嘌呤区可结合形成三链，能特异地结合在DNA的大沟中，并与富含嘌呤链上的碱基形成氢键。SSCP：单链构象多态性检测是一种基于DNA构象差别来检测点突变的方法。相同长度的单链DNA，如果碱基序列不同，形成的构象就不同，这样就形成了单链构象多态性。管家基因：在生物体生命的全过程都是必须的，且在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。细胞全能性：指同一种生物的所有细胞都含有相同的DNA，即基因的数目和种类是一样的，但在不同阶段，同一个体的不同组织和器官中基因表达的种类和数目是不同的。SD序列：转录出的mRNA要进入核糖体上进行翻译，需要一段富含嘌呤的核苷酸序列与大肠杆菌16S rRNA3，末端富含嘧啶的序列互补，是核糖体的识别位点。反义核酸技术：是通过合成一种短链且与DNA或RNA互补的，以DNA或RNA为目标抑制翻译的反义分子，干扰目的基因的转录、剪接、转运、翻译等过程的技术。核酸探针：探针是指能与某种大分子发生特异性相互作用，并在相互作用之后可以检测出来的生物大分子。核酸探针是指能识别特异碱基顺序的带有标记的一段DNA或RNA分子。周期蛋白：是一类呈细胞周期特异性或时相性表达、累积与分解的蛋白质，它与周期素依赖性激酶共同影响细胞周期的运行。CAP：是大肠杆菌分解代谢物基因活化蛋白，这种蛋白可将葡萄糖饥饿信号传递个许多操纵子，使细菌在缺乏葡萄糖时可以利用其他碳源。一、 问答题（一）、病毒、原核、真核基因组的特点？答：1、病毒基因组的特点：基因组很小，所含的遗传信息也少；每种病毒只含有一种核酸；核酸结构是单链或双链、闭合环状或线状分子；有基因重叠，即同一个DNA序列可编码两种或两种以上的蛋白质，使用共同的核苷酸序列，但转录的mRNA有不同的ORF，有些重叠基因使用相同的可读框，但起始密码子或终止密码子不同；基因之间的间隔序列很短；功能上相关的基因集中成簇构成功能单元或转录单元，转录产物一般为多顺反子mRNA;大多数真核细胞的病毒都含有不连续基因，噬菌体基因是连续的除正链RNA病毒外，真核细胞病毒的基因一般先转录成mRNA前体再经剪接成为成熟的mRNA，所以病毒基因的特性更像真核生物基因。2、原核基因组的特点：通常仅由一条环形或线形双链DNA分子组成；染色体相对聚集成称为“类核”的致密区；只有一个人复制起点；有操纵子结构，数个相关的结构基因串联在一起受同一调控区调节，合成多顺反子mRNA；编码蛋白质的结构基因为单拷贝，rRNA基因一般是多拷贝；非编码DNA所占比例很少，类似于病毒基因组；基因组DNA有多种调控区，如复制起始区、终止区、转录启动子、转录终止区等特殊序列及重复序列，比基因组复杂；有可移动的DNA序列。3、真核基因组的特点：真核生物基因组远大于原核生物基因组，结构复杂，基因数庞大，具有多个复制起点；基因组DNA与蛋白质结合成染色体，储存于细胞核内；真核基因为单顺反子，而细菌和病毒的结构基因多为多顺反子；基因组中非编码区多于编码区；真核基因多为不连续的断裂基因，由外显子和内含子镶嵌而成；存在大量的重复序列；功能相关的基因构成各种基因家族；存在可移动的遗传因素；体细胞为双倍体，而精子和卵子为单倍体。（二）、乳糖操纵子的作用机制？答：1、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。2、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。3、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。4、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。（三）、真核生物转录水平的调控机制？答：真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的，主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程。1、 转录起始复合物的形成：真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形成的蛋白质-DNA复合物，只有当一个或多个转录因子结合到DNA上，形成有功能的启动子，才能被RNA聚合酶所识别并结合。转录起始复合物的形成过程为：TFD结合TATA盒；RNA聚合酶识别并结合TFD-DNA复合物形成一个闭合的复合物；其他转录因子与RNA聚合酶结合形成一个开放复合物。在这个过程中，反式作用因子的作用是：促进或抑制TFD与TATA盒结合；促进或抑制RNA聚合酶与TFD-DNA复合物的结合；促进或抑制转录起始复合物的形成。2、 反式作用因子：一般具有三个功能域（DNA识别结合域、转录活性域和结合其他蛋白结合域）；能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件；对基因的表达有正性或负性调控作用。3、 转录起始的调控：反式作用因子的活性调节：表达式调节反式作用因子合成出来就具有活性；共价修饰磷酸化和去磷酸化，糖基化；配体结合许多激素受体是反式作用因子；蛋白质与蛋白质相互作用蛋白质与蛋白质复合物的解离与形成。反式作用因子与顺式作用元件的结合：反式作用因子被激活后，即可识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守性序列，对基因转录起调节作用。反式作用因子的作用方式成环、扭曲、滑动、Oozing。反式作用因子的组合式调控作用：每一种反式作用因子结合顺式作用元件后虽然可以发挥促进或抑制作用，但反式作用因子对基因调控不是由单一因子完成的而是几种因子组合发挥特定的作用。（四）、真核生物转录后水平的调控机制？答：（1）、5，端加帽和3，端多聚腺苷酸化的调控意义：5，端加帽和3，端多聚腺苷酸化是保持mRNA稳定的一个重要因素，它至少保证mRNA在转录过程中不被降解。 （2）、mRNA选择性剪接对基因表达调控的作用 （3）、mRNA运输的控制（九）、分子克隆中常用的工具酶及良好载体的条件？答：（1）、常用的工具酶1、 限制性核酸内切酶：是细菌产生的一类能识别和切割双链DNA分子内特定的碱基顺序的核酸水解酶。2、 DNA连接酶：将两段DNA分子拼接起来的酶。3、 DNA聚合酶：催化单核苷酸链延伸。4、 逆转录酶：依赖于RNA的DNA聚合酶，这是一种有效的转录RNA成为DNA的酶，产物DNA又称互补DNA。5、 末端脱氧核糖核酸转移酶：将脱氧核糖核酸加到DNA的3末端。6、 碱性磷酸酶：催化去除DNA、RNA等的5磷酸基团。7、 依赖DNA的RNA聚合酶：识别特异性启动子，RNA转录。 （2）、良好载体的条件 1、必须有自身的复制子；2、载体分子上必须有限制性核酸内切酶的酶切位点，即多克隆位点，以供外源DNA插入；3、载体应具有可供选择的遗传标志，以区别阳性重组子和阴性重组子；4、载体分子必须有足够的容量；5、可通过特定的方法导入细胞；6、对于表达载体还应具备与宿主细胞相适应的启动子、前导顺序、增强子、加尾信号等DNA调控元件。（十）、蓝-白筛选的原理？答：某些质粒带有大肠杆菌的半乳糖苷酶基因片段，在半乳糖苷酶基因的基因区外又另外引入了一段含多种单一限制酶位点的DNA序列。这些位点上如果没有克隆外源性DNA片段，在质粒被导入lac-的大肠杆菌后，质粒携带的半乳糖苷酶基因将正常表达，与大肠杆菌的半乳糖苷酶基因互补，产生有活性的半乳糖苷酶，加入人工底物X-gal和诱导剂IPTG后，出现蓝色的菌落。如果在多克隆位点上插入外源DNA片段，将使lac Z基因灭活，不能生成半乳糖苷酶，结果菌落出现白色。由于这种颜色标志，重组克隆和非重组克隆的区分一目了然。（十一）SANGER双脱氧链终止法的原理？答：DNA链中核苷酸以3,5-磷酸二酯键连接，合成DNA所用的底物是 2-脱氧核苷三磷酸。2,3ddNTP与普通dNTP不同，它们在脱氧核糖的3位置缺少一个羟基。在DNA聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的DNA链中，但由于没有3羟基，不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键，因此，正在延伸的DNA链不能继续延伸。在DNA合成反应混合物的4种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP，链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争，产物是一系列的核苷酸链，其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在4组独立酶反应中分别采用4种不同的ddNTP，结果将产生4组寡核苷酸，它们将分别终止于模板链的A、C、G或T位置。（十二）、核酸分子杂交的原理？答：具有互补序列的两条单链核酸分子在一定的条件下（适宜的温度及离子强度等）碱基互补配对结合，重新形成双链；在这一过程中，核酸分子经历了变性和复性的变化，以及在复性过程中个分子间键的形成和断裂。杂交的双方是待测核酸和已知序列。（十三）、影响杂交的因素？答：1、核酸分子的浓度和长度：核酸浓度越大，复性速度越快。探针长度应控制在50-300个碱基对为好。 2、温度：温度过高不利于复性，而温度过低，少数碱基配对形成的局部双链不易解离，适宜的温度是较TM值低25度。 3、离子强度：在低离子强度下，核酸杂交非常缓慢，随着离子强度的增加，杂交反应率增加。高浓度的盐使碱基错配的杂交体更稳定，所以进行序列不完全同源的核酸分子杂交时必须维持杂交反应液中的盐浓度和洗膜液中的盐浓度。 4、杂交液中的甲酰胺：甲酰胺能降低核酸杂交的TM值。它有以下优点：在低温下探针更稳定；能更好地保留非共价结合的核酸。 5、核酸分子的复杂性：是指存在于反应体系中的不同顺序的总长度。两个不同基因组DNA变