复习提纲2012.doc

考试时间：第17周（12月24日）、星期一（下午5-6节）、14:00开考考试地点：8教A8103（生物工程学院）A8104（生命科学学院、研究生）第二章 核酸化学1、核酸的变性（denaturation）：是指核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂，变成单链结构的过程。变性核酸将失去其部分或全部的生物活性。核酸的变性并不涉及磷酸二酯键的断裂（降解），所以它的一级结构(碱基顺序)保持不变。2、复性变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性（renaturation） 。DNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复。第三章 遗传信息的复制 复制基本过程及其要点复制的要点 1、半保留复制2、有起始点、终止点和方向3、半不连续复制 复制的过程：1、复制的起始：DNA解开成单链，提供模板；生成引物，提供 3-OH末端，二、复制的延长：DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸结合到新链3末端，使其不断延长。三 、复制的终止。1、原核生物的复制终止 ：多为环状DNA分子，双向复制的复制片段在复制的终止点（ ter ）处汇合。2、真核生物的复制终止：a染色体DNA呈线状，复制在末端停止，b连接不连续片段 半保留半不连续复制：当DNA进行复制时，双螺旋结构解开成两条单链，各自作为模板合成与之互补的新链。在子代DNA双链中，一条是来自于亲代，另一条完全重新合成。 2：合成新链的方式是半不连续复制，即一条链是不间断的连续合成，称为前导链（leading strand），另一条链是合成不连续片段，称为后随链（lagging strand）。冈崎片段：相对比较短的DNA链(大约1000核苷酸残基)，是在DNA的滞后链的不连续合成期间生成的片段，这是ReijiOkazaki在DNA合成实验中添加放射性的脱氧核苷酸前体观察到的。；复制叉:DNA复制时在DNA链上通过解旋、解链和SSB蛋白的结合等过程形成的Y字型结构称为复制叉。在复制叉处作为模板的双链DNA解旋，同时合成新的DNA链；DNA修复的几种方式是针对已发生了的缺陷而进行的补救机制，主要有光修复、切除修复、重组修复和SOS修复。第四章 DNA转录 转录的特点; 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 在细胞周期的某一阶段，DNA双链解开成为转录的模板。 一切细胞均具有RNA聚合酶。E.coli细胞中约有RNA聚合酶分子3000个以上。此酶催化RNA主链中核苷酸间的3，5磷酸二酯键的形成。催化反应速度很快，在37时RNA链的延伸可达40个核苷酸/秒。但是这种催化作用必须有DNA(作为模板)的存在。 RNA的合成一定要非常精确。然而不像DNA那样，转录作用并没有校正（proofreading）机制。 但由于细胞RNA不能自我复制，故即使偶有差错亦不会遗传下去。 双螺旋DNA分子中仅有一条链可作为RNA的模板。 原料 :4种NTP (ATP,UTP,GTP,CTP) 模板 :DNA 酶 :RNA聚合酶 其他蛋白质因子 DNA复制和转录的异同点；复制和转录的异同点：1.都以DNA为模板 2.原料为核苷 3.合成方向均为53方向 4.都需要依赖DNA的聚合酶 5.遵守碱基互补配对规律6.产物为多聚核苷酸链 不同点：复制转录 模板两股链均作为模板模板链作为模板 原料dNTPNTP 聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶 产物子代DNA双链mRNA;tRNA;rRNA 配对A-T；G-CA-U；T-A；G-C 引物需RNA引物- 方式(特点) 半保留复制不对称转录 共同点：真核生物和原核生物复制的起始需要RNA聚合酶辨认、结合转录起点上游的DNA序列，生成起始复合物。结构基因；：是决定合成某一种蛋白质或RNA分子结构相应的一段DNA。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或RNA。 不对称转录；在DNA分子双链上某一区段，一股 链可转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一单链上。 启动子；RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子启动子是一段位于结构基因5端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与DNA分子准确地结合，并具有转录起始特异的部位，也就是使转录开始的部位。顺式作用元件（启动子、增强子、沉默子顺式作用元件（cis-actingelement）又称分子内作用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。主要包括启动子、增强子、沉默子启动子：存在于结构基因上游，与基因转录启动有关的一段特殊DNA顺序称为启动子。与原核生物类似，也含有一段富含TATA的顺序，称为TATA盒。除此之外，还可见CAAT盒和GC盒。 沉默子：负性调节元件，起阻遏作用。增强子：位于结构基因附近，远离转录起始点（130kb），能够增强该基因转录活性的一段DNA顺序称为增强子。；反式作用因子：反式作用因子（trans-actingfactor）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。真核生物反式作用因子通常属于转录因子（transcriptionfactor，TF）反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。 直接或间接辨认、结合顺式作用元 件并影响其功能的蛋白质。 转录因子真核生物在转录时往往需要多种蛋白质因子的协助，这些因子就是转录因子(1)RNA聚合酶的亚基，它们是转录必须的，但并不对某一启动子有特异性。(2)某些转录因子能与RNA聚合酶结合形成起始复合物，但不组成游离聚合酶的成分。(3)某些转录因子仅与其靶启动子中的特异顺序结合。断裂基因：在一个结构基因中，编码某一蛋白质不同区域的各个外显子不连续排在一起，而常常被长度不同的内含子所隔开，形成镶嵌排列的断裂方式，所以真核基因也被称为断裂基因。第五章 蛋白质合成（翻译）遗传密码遗传密码决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序 ，由3个连续的核苷酸组成的密码子所构成；密码子；科学家把信使RNA链上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫做一个“密码子”， 亦称三联体密码反密码子；RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。n 遗传密码的基本特征；密码子的几个重要特点1、通用性：所有生物基本上共用一套密码子2、单向连续性：不间断、不重叠n 简并性：一个氨基酸可以有若干个密码子n 摆动性：密码子第三位专一性较低n UAG、UAA、UGA三个终止子n AUG既编码Met，同时也是起始子翻译的基本过程；1）氨基酸活化：形成氨酰tRNA2）合成起始：核糖体在mRNA起始密码处装配，起始氨酰tRNA进入核糖体P位点 3）延伸:（进位、转位、移位）：在EF的作用下合成多肽(核糖体由mRNA5向3移动，多肽由N向C合成)4）终止: 在RF(release factor释放因子)作用下识别终止密码，使核糖解体，并终止多肽合成.注意：原核生物和真核生物在翻译过程中存在差异识别起始密码AUG的tRNA不同，原核生物是fMet-tRNA、真核生物是Met-tRNAi；起始的方式不同，原核生物是定点（SD序列）装配核糖体起始翻译的，真核生物是扫描模式（核糖体小亚基从5帽子处开始向3端扫描，找到合适的起始密码，开始装配大亚基）；涉及的蛋白质因子不同；起始阶段消耗能量不同，原核生物为1分子GTP，真核生物为1分子GTP+若干ATP，ATP用于解除mRNA5非翻译区的二级结构。简单说法; 先由细胞核中的DNA翻译出rRNA通过核孔排出到细胞质，然后由核糖体和rRNA结合，然后细胞质内的tRNA与相应的氨基酸结合，然后tRNA与rRNA配对将对应的氨基酸带到核糖体处由核糖体中的酶进行加工，然后tRNA脱离，氨基酸已经连在肽链上了，肽链合成完毕之后再被送往内质网进行加工就形成了蛋白质SD序列；SD序列（Shine-Dalgarnosequence）：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。SD序列在细菌mRNA起始密码子AUG上游10个碱基左右处，有一段富含嘌呤的碱基序列，能与细菌16SrRNA3端识别，帮助从起始AUG处开始翻译。 第六章 基因表达调控基因表达（概念）；是基因中的DNA序列生产出蛋白质的过程。步骤大致从DNA转录成mRNA开始，一直到对于蛋白质进行后转译修饰为止。此过程影响了细胞分化与型态发生等生命现象。不同的时间、不同的环境，以及不同部位的细胞，或是基因在细胞中的含量差异，皆可能使基因产生不同的表现。管家基因-管家基因（housekeeping gene）-在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因；基因家族；真核细胞中，许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族。乳糖操纵子的结构与功能；与乳糖分解的一个基因群，由乳糖系统的阻遏物和操纵基因受负的控制，而同时又同步地受支配。它由三个结构基因组成; lacZ,lacy,lacA Z编码-半乳糖苷酶；Y编码-半乳糖苷透过酶；A编码-半乳糖苷乙酰基转移酶。 -半乳糖苷酶是一种-半乳糖苷键的专一性酶，除能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖外，还能水解其他-半乳糖苷（如苯基半乳糖苷）。 -半乳糖苷透过酶的作用是使外界的-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 -半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是把乙酰辅酶A上的乙酰基转到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。色氨酸调控子的调控机制；一、辅阻遏蛋白的负调控色氨酸操纵子通常处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基因转录关闭二、弱化子的负调控无色氨酸时操纵子基因开始转录，此后转录速率受转录弱化机制(attenuation)调节。 在结构基因与O之间有一衰减子区域 ，该区域含有4段特殊的序列，高浓度色氨酸时能形成不依赖因子的转录终止信号，RNA聚合酶脱落，转录终止。低浓度色氨酸时则不能形成转录终止信号，转录继续。原核生物与真核生物基因表达调控的异同点(1)原核生物和真核生物基因表达调控的共同点:a 结构基因均有调控序列;b 表达过程都具有复杂性，表现为多环节;c 表达的时空性，表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;(2)与原核生物比较，真核生物基因表达调控具有自己的特点:a 真核生物基因表达调控过程更复杂;b 基因及基因组的结构特点不同，如真核生物基因具有内含子结构等;c 转录与翻译的间断性，原核生物转录与翻译同时进行，而真核生物该两过程发生在不同区域，具有间断性;d 转录后加工过程;e 正负调控机制;f RNA聚合酶种类多。第七章 疾病与人类健康癌基因；癌基因是指人类或其他动物细胞(以及致癌病毒)固有的一类基因。又称转化基因，它们一旦活化便能促使人或动物的正常细胞发生癌变。原癌基因；原癌基因(proto-oncogene)是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。抑癌基因；抑癌基因也称为抗癌基因。正常细胞中存在基因，在被激活情况下它们具有抑制细胞增殖作用，但在一定情况下被抑制或丢失后可减弱甚至消除抑癌作用的基因。正常情况下它们对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用HIV（反转录病毒）体内复制的基本过程或作用方式：HIV的复制过程包括以下几个步骤：病毒穿入、逆转录、 整合、 基因表达、 装配 、出芽和成熟。、病毒的吸附穿入（1）HIV与细胞表面结合 这一过程依赖病毒的表面蛋白p120与特异性宿主细胞表面受体的结合,最主要的是CD 4受体。（2）病毒外膜与宿主细胞膜的融合 病毒外膜与宿主细胞膜的融合需要病毒包膜与宿主细胞表面受体特异的相互作用，两种病毒的包膜蛋白Gp120 和 Gp41在构像上是相互关联的，形成一个三聚体功能单位。3个分子的Gp41插入病毒的脂质包膜，毒粒表面的三聚体Gp120与靶细胞表面的CD4分子结合,导致包膜蛋白的构像变化,使得毒粒与细胞表面特定的辅助受体结合，介导病毒外膜与宿主细胞膜的融合。 2、脱壳 病毒核衣壳进入细胞内脱壳，释放基因组RNA进行复制3、逆转录与环化 逆转录生成病毒RNA基因组的线性DNA 拷贝 ，这个过程发生在病毒的核蛋白复合物内 ，需要逆转录酶（RT）、RNA和DNA 依赖的DNA聚合酶与RnaseH的相互配合，后者降解 RNA-DNA杂合分子中的RNA 。以病毒RNA合成负链DNA，再由负链DNA合成互补正链DNA合成双链DNA。4、病毒 DNA与宿主RNA整合 在整合酶作用下，病毒双链DNA基因组整合入细胞染色体中形成前病毒。5、转录与翻译 病毒基因的表达需要宿主细胞转录机制,当前病毒活化进行转录时，在细胞RNA聚合酶的催化下，病毒DNA转录 形成RNA。有的RNA经拼接形成病毒RNA，有的RNA经加帽和加尾形成病毒子代基因组RNA。6、病毒装配与成熟释放 病毒子代基因组RNA与病毒蛋白装配成为核衣壳核心，从细胞膜出芽释放时获得胞膜组成完整的子代病毒体。第八章 基因诊断和基因治疗（概念）：基因诊断：就是在基因水平上对疾病或人体的状态进行诊断，它包括产前诊断，是一种新的临床诊断方法。是以DNA和RNA为诊断材料，利用分子生物学技术，通过检查基因的结构或表型来诊断疾病的方法和过程；基因治疗（gene therapy）是指依靠人体本身的或外源的遗传物质来治疗疾病，包括纠正自身基因的结构与功能、阻止疾病的进展、杀灭病变组织、或抑制外源病原体遗传物质的复制表达，从而达到治疗疾病的目的。 补充： 分子生物学的研究方法核酸分子杂交（概念及基本步骤）：其基本原理是将待检测的DNA样品固定在固相载体上，与标记的核酸探针进行杂交，在与探针有同源序列的固相DNA的位置上显示出杂交信号。通过Southern杂交可以判断被检测的DNA样品中是否有与探针同源的片段以及该片段的长度。Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。一般利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段，将胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤或者紫外线照射固定，再与相对应结构的标记探针进行杂交，用放射自显影或酶反应显色，从而检测特定DNA分子的含量。（1） 基因工程：是利用DNA重组技术，按照人们的意愿定向改造生物性状的生物技术。所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。PCR（原理及反应步骤）：是在体外酶促作用下扩增特异性DNA片段的技术。根据体内细胞DNA半保留复制