分子生物学复习.doc

1 名词解释1. 分子生物学：是以从分子水平研究的生命本质为目的的一门新兴边缘学科，他以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并与其他学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。2. 增色反应:指双链DNA缓慢加热，其溶液对紫外光的吸收值增加3. 减色反应：指单链DNA缓慢降温，其对紫外光吸收值减少4. Tm：指加温使DNA变性时，其紫外吸收光密度值达最大值的一般是的温度，Tm值越高，DNA越稳定。5. 碱基堆积：同一条链中相邻碱基之间的非特性作用力即疏水作用力和范德华力。6. 复性：指在一定条件下DNA恢复天然双链结构的过程。7. 变性：指DNA由天然双链变成单链的过程8. DNA损伤：指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变。答题分两类：单个基因改变和结构扭曲。9. DNA修复:是细胞对DNA受损后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新执行它原来的功能10. DNA错配修复：广泛存在各种生物体细胞中，主要功能是修复DNA复制过程中产生的错配，包括单个碱基的错配和两个以上碱基的插入/缺失造成的错配11. 重组修复：在复制后起作用，故又称复制后修复”在DNA 复制过程中，当复制叉遇到尚未修复的损伤部位时，可以先复制在修复，即复制叉跳过损伤部位并在新和成链中对应于损伤部位留下一个缺口12. W效应：如果把经紫外线照射的噬菌体感染用低剂量的紫外线照射过的大肠杆菌，存货的噬菌体便会大量增加这一效应称W效应。存货的噬菌体中出现较多的突变型，称W诱导效应，这些反就是SOS修复（应急修复反应）13. 转换：即一种嘧啶（C/T）替换另一种嘧啶或一种嘌呤（A/G)替换另一种嘌呤。14. 颠换：即一种嘧啶被一种嘌呤替换或一种嘌呤被一种嘧啶替换15. 校正或抑制：使突变的基因在一定条件下表达16. 启动子：RNA聚合酶与DNA分子发生结合并在此起始转录的特殊位置17. 下降突变：指转录的mRNA越少的现象18. 上升突变：指转录的mRNA越多的现象19. 单顺反子：只编码一条多肽链的顺反子20. 多顺反子：编码多条多肽链的顺反子21. 选择性剪接：指一条前体RNA分子通过不同外显子的相互组合地并接而产生两种或两种以上的成熟mRNA的现象22. 编辑：是改变mRNA的一种方式，是指对转录后的mRNA编码区进行碱基插入、删除或替换，以改变来源DNA模板的遗传信息翻译出不同与基因原编码的氨基酸序列的蛋白质。23. 顺式剪接：分子内剪接，即将一个前体mRNA中的内含子有序地剪除，把外显子连接的剪接方式。24. 反式剪接：把分别位于不同前体mRNA中的外显子切下来而后拼接为成熟mRNA。25. 剪接体：指snRNA参与剪接过程，并与其他蛋白一起构成一个大得复合体。26. A位点：又称氨酰-tRNA位或受体，是结合一个新进入的氨酰-tRNA的位点。27. P位点：又称肽酰基-tRNA位或给位，是结合起始tRNA并向A位给出氨基酸的位点。28. E位点：是空载tRNA在离开核糖体之前与核糖体临时结合的部位。29. 起始tRNA:能特异识别mRNA上起始密码子的tRNA。30. 同工tRNA:运输同一种氨基酸的不同tRNA。31. 校正tRNA：指突变了的tRNA，能将一个氨基酸带到一个无义突变位点使多肽链的合成能够继续或能将一个正确的氨基酸带到一个误义突变位点使无义突变或误义突变得到校正。32. 操纵子：原核生物中由启动子、操作基因和结构基因组成的一个调控转录功能单位33. 组成型表达基因：基因的表达不受环境变化或代谢状态的影响。34. 诱导型表达基因：基因的表达受环境变化或代谢状态的影响35. 弱化子：实现弱化作用的一段核苷酸序列 色氨酸操纵子：参与色氨酸合成的代谢途径的多种蛋白质(酶)的基因所组成的操纵子，是一种可调控的基因表达系统。 36. 前导区：操纵子或单个基因内，从转录起始位点的核苷酸到结构基因起始密码子间的DNA区段37. 可诱导调节：是指一些基因在特定效应物作用下活化，由原来关闭状态转变为开放状态。38. C值：生物体的单倍体基因组所含DNA总量39. C值挬理：生物基因组的大小同生物在进化上所处的高低并非完全一致这种C值与基因所含的遗传信息的认定的数量间缺乏对应的现象。40. 荧光定量PCR:是通过荧光染料或荧光标记的特异性的探针，对PCR产物进行标记跟踪，实时在线监控反应过程，结合相应的软件可以对产物进行分析，计算待测样品模板的初始浓度。41. 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。42. 基因家族：真核生物中许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族43. hnRNA：核不均一RNA，即mRNA的前体，经过5加帽和 3酶切加多聚A，再经过RNA的剪接，将外显子连接成开放阅读框，通过核孔进入细胞质就可以作为蛋白质合成的模板了。44. 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。45. 转录因子：转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用（DNA-蛋白质相互作用）反式激活另一基因的转录，故称反式作用因子46. 微卫星DNA：26个核苷酸组成的重复单元串联重复(1060次)而成的简单重复序列47. 基因扩增（放大）：指某些基因的拷贝数专一性增大的现象48. DNA重排：指根据DNA片段在基因中的位置变化，即从一个位置变换到另一个位置，从而改变基因活性的一种调节方式49. 增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列50. 沉默子：指帮助降低活化或关闭邻近基因表达活性的一段DNA顺式元件序列51. 绝缘子：指一种顺式无作用元件，通常位于启动子正调控元件或负调控元件的一种调控序列52. 应答元件：指可被疏水性激素核受体识别并与之结合的基因的DNA调控序列53. DNAasel超敏感位点：又称DNA酶I超敏感位点,在对染色质进行低DNaseI处理，切割将先发生在少数特异性位点上，这些特异性位点叫做DNaseI超敏感位点54. 反式作用因子：起反式作用的调控元件。其本身对基因表达没有调控作用，只是阻断来自上、下游的调控效应55. 顺式作用元件：起顺式作用的DNA序列。56. 分子印迹技术：指将待测生物大分子结合到一定的固相支持物上的方法57. 转膜：指将核酸蛋白等生物大分子固定在纤维膜上的过程58. 基因工程：将在体外进行修饰、改造的DNA分子导入受体细胞中进行复制和表达，产生出人类所需的基因产物的过程59. 基因组文库：指汇集某种生物全部遗传信息的重组DNA分子的克隆总和60. cDNA文库：以mRNA为模板，在体外经反转录酶催化形成cDNA与适当的载体连接后转化受体菌，并能复制扩增。这样包含着细胞mRNA信息的cDNA克隆群称61. 核酸杂交：指特定序列的单链DNA或RNA分子与具有互补序列的另一个DNA或RNA分子进行碱基配对的过程62. 通过噬菌体感染将DNA转入宿主细胞并产生新性状的过程 乳糖操纵子的负控制模型： 1. I基因产生一种阻遏物，这种阻遏物是一种可以变构的蛋白质，它有两个结合位点（含有和操纵区和诱导区的结合位点），当没有诱导物时，可与DNA上O区结合，阻遏了RNA聚合酶与区结合，从而不能发动转录，因而关闭再、基因转录。当有诱导物时，诱导物与阻遏物结合，改变了阻遏物的构型，使之不能与区结合，RNA聚合酶能顺利转录过去，因而打开Z、y、a基因的转录。 当I基因突变时，因而不能合成阻遏物而使z、y、a基因能转录，O+Oc时，是由于O区结构变化而使阻遏物不能与之结合，也使得z、y、a基因能转录。2、cAMP的调控作用是通过“cAMP受体蛋白”CAP和cAMP结合成复合物（cAMP-CAP复合物），此复合物和lac操纵子P区的CAP位点结合，转录才能开始。cAMP-CAP与P区结合，改变了DNA的次级结构，使RNA聚合酶能与10区形成开放启动子复合物，这一机制称为正控制。弱化的机制 在前导序列中，除1区与2区互补，2区与3区互补之外，3区又和4区互补，这四个区在不同条件下配对情况不同，当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的tRNATrp 也就减少，这样翻译通过两个相邻的色氨酸密码子的速度就会很慢。由于在原核生物中，转录和翻译是偶联的，即mRNA一边转录，核糖体一边结合上去翻译出多肽，在这种情况下，在4区的被转录完成时，核糖体才进行到1区，这时的前导区结构是2-3配对，3-4不形成终止结构，所以转录可继续进行直到将色氨酸操纵子中的结构基因全部转录完。而当培养基中色氨酸浓度高时，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，核糖体就到达2区，这样使2-3不能配对，那么3-4则可以配对形成茎环结构使转录暂时停止，色氨酸操纵子中结构基因不被转录，因而不再合成色氨酸。染色体的调控一、DNA和染色体水平上的调控1、 染色质结构与基因表达调控（1）染色质结构的影响（2）组蛋白的作用（3）转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加2、 DNA的甲基化：直接机制：某些转录因子的结合位点内含有CpG序列，甲基化以后直接影响了蛋白质因子的结合活性，不能起始转录。间接机制：通过改变染色质的构象或者通过与甲基化CpG结合的蛋白因子来影响转录因子与DNA的结合。3、 基因重排：是胚原性基因组中某些基因会再组合变化形成第二级基因。二、转录水平上的调控（1）真核基因控制区：顺式作用元件：启动子、增强子、沉默子。（2）真核基因转录调控蛋白识别和结构：反式作用元件：螺旋-转折-螺旋，锌指结构，碱性-亮氨酸拉链，碱性-螺旋-环-螺旋。（3）转录因子对基因的表达调控（4）真核基因转录印制蛋白的作用模式：竞争结合、封闭或修饰激活蛋白的表面、直接与通用转录因子或RNA聚合酶相互作用阻止转录起始复合物的装配、结合在起始复合物装配的区域或下游，阻止RNA聚合酶转录。三、转录后的控制（1）转录延伸的弱化、RNA的剪接加工和编辑（哺乳动物载脂蛋白B的编辑）、RNA的切割和加polyA、RNA从核中运送到细胞质过程的调控。四、翻译水平的调控（1）信使RNA的结构 (5加冒、3加尾和信号序列)（2）翻译起始的磷酸化/去磷酸化（3）翻译延伸的过程对蛋白质合成的影响：移码翻译五、翻译后水平：1、新生肽链的剪接（1）多肽链末端的切割和多蛋白的水解加工（2）内含肽剪接。2新生肽链的化学修饰：乙酰化、羟基化、糖基化。3、肽链的折叠4、蛋白质的降解。六、小分子RNA的调控：1、反义RNA调控2、RNA干扰3、微笑RNA的调控基因工程，又称DNA重组技术或遗传工程或分子克隆。定义：这种技术是在生体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组DNA在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。四个要素：载体、工具酶和表达系统（宿主细胞）五个程序：1，目的DNA片段的分离制备；2，目的DNA与载体的连接；3，重组DNA导入受体细胞；4，重组DNA的筛选和鉴定；5，目的DNA的表达及表达产物的检测与分离纯化。载体：是指基因工程中将DNA片段（目的基因）转移至受体细胞的一种能自我复制的DNA分子。三种最常用的载体是细菌质粒、噬菌体和动植物病毒，特殊的载体有酵母染色体等。PCR：是利用DNA片段旁侧两个短的单链引物，在体外快速扩增特异DNA片段的技术。基本原理：利用DNA分子在高温时可发生变性解链，当温度降低后又可以复性成双链，故通过温度变化控制DNA的变性和复性并设计引物做启动子，加入DNA聚合酶，dNTP就可以完成特定的基因体外复制。（包括变性，退火和延伸）实时定量PCR：是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程，使每一个循环变得“可见”，最后通过标准曲线对样品中的DNA (or cDNA) 的起始浓度进行定量的方法。原理：在反应体系和反应条件完全一致的情况下，PCR扩增呈指数增长时，模板量与扩增产物的量成正比。由于反应体系中的荧光基团与扩增产物结合发光，其荧光量与扩增产物量成正比，因此通过荧光量的检测就可以测定样本核酸量。DNA复制过程 以原核生物DNA复制过程予以简要说明 1DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程 （如单链DNA结合蛋白，DNA解链酶） 2.DNA解链过程 DNA在复制前不仅是双螺旋而且处于超螺旋状态，而超螺旋状态的存在是解链前的必须结构状态，参与解链的除解链酶外还有一些特定蛋白质，如大肠杆菌中的 Dna蛋白等。一旦DNA局部双链解开，就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开的单链，保证此局部不会恢复成双链。两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按53持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成长约23kb的冈崎片段。 3复制的引发和终止 所有的DNA的复制都是从一个固定的起始点开始的，而DNA聚合酶只能延长已存在的DNA链，不能从头合成DNA链，新DNA的复制是如何形成的？经大量实验研究证明，DNA复制时，往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由聚合酶从RNA引物3端开始合成新的DNA链。对于前导链来说，这一引发过程比较简单，只要有一段RNA引物，DNA聚合酶就能以此为起点，一直合成下去。对于后随链，引发过程较为复杂，需要多种蛋白质和酶参与。后随链的引发过程由引发体来完成。引发体由6种蛋白质构成，预引体或引体前体把这6种蛋白质结合在一起并和引发酶或引物过程酶进一步组装形成引发体。引发体似火车头一样在后随链分叉的方向前进，并在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RNA短链，再由DNA聚合酶 III 作用合成DNA，直至遇到下一个引物或冈崎片段为止。由RNA酶H降解RNA引物并由DNA聚合酶 I 将缺口补齐，再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.。真核生物转录后加工的过程？复制：先由DNA解旋,由核糖核酸(RNA)按碱基互补配对原则与DNA的一条链(无意链)一个编码一个编码配对,再连接起来,同时编码完成并连接好的核糖核酸与DNA脱开,脱开的DNA再合到一起,RNA与DNA完全分开,完成RNA的转录,这条RNA链(即mRNA)由核孔出来叫mRNA(信使RNA),加工：真核生物所转录的RNA往往需要经过一系列的加工才能成为成熟的mRNA，加工过程包括：链的裂解、5和3端的切除和特殊结构的形成、碱基修饰以及拼接(splicing)等过程。（1）真核生物mRNA前体的加工hnRNA转变为mRNA的加工过程包括：1、5 端形成特殊的帽子结构m7G5ppp5 Np-2、在3 端切断并加上一个poly(A)的尾巴.（2）tRNA的加工1. RNase通过tRNA剪接反应除去内含子。2.对某些tRNA通过核苷酸基转移酶加上末端CCA序列。3.进行特异碱基修饰。（3）初始 rRNA加工 比较原核生物和真核生物的转录过程区别（1）(1) 原核只有一种RNA聚合酶 而真核细 胞有三种聚合酶 (2) 启动子的结构特点不同 真核有三种不同的启动子和有关的元件 (3) 真核的转录有很多蛋白质因子的介入(4) 真核生物转录单元是单顺反子 。（5）真核的转录的顺式作用元件比原核生物多 。蛋白质的合成机制：包括氨基酸的活化、肽链的起始、延伸、终止，新合成多肽链的加工、修饰。1、 氨基酸的活化：是氨基酸在特定氨酰-tRNA合成酶的作用下，将游离的氨基酸分子上的-羧基与tRNA3端腺苷酸上的3-OH缩水形成二脂键的过程。2、 翻译的起始：（1）原核生物翻译的起始：原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板结合，再与起始tRNA（fMet-tRNAfMet）结合，最后与50S大亚基结合。第一步：30S小亚基首先与起始因子IF-1、IF-3结合，30S小亚基通过其16SrRNA的3端与mRNA5端起始密码子上游的SD序列发生碱基配对。第二步：在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。第三步：带有fMet-tRNAfMet、mRNA、三个起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放起始因子。(2)真核翻译的起始：真核翻译的起始是40S小亚基先与Met-tRNAiMet结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S.mRNA.Met-tRNAMet起始复合物。真核生物蛋白质生物合成的起始与原核生物基本相同，其差异主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与，其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，Met-tRNAiMet不甲酰化，mRNA分子5端的“帽子”和3端的polyA都参与形成翻译起始复合物。另外，起始复合物的装备不同。3、肽链的延伸：（1）aa-tRNA的进位：起始复合物形成以后，第二个aa-tRNA在延伸因子EFTu及GTP的作用下，生成aatRNA.EF-Tu.GTP复合物，然后结合到核糖体繁荣A位上。这时GTP被水解释放，通过延伸因子EFTs再生GTP，形成EF-Tu.GTP复合物，进入新一轮循环。(