分子生物学课件范文

分子生物学课件范文 引物：是人工合成的两段寡核苷酸序列，一个引物与感兴趣区域一端的一条DNA模板链互补，另一个引物与感兴趣区域另一端的另一条DNA模板链互补。 Ct值：是PCR扩增过程中，扩增产物(荧光信号）到达阈值时所经过的扩增循环次数 基因诊断：应用分子生物学技术,从DNA/RNA 达状态从而对疾病作出诊断的技术 水平检测分析致病基因的存在,变异和表 RFLP：利用特定限制性识别位点进行基因分析的方法 基因诊断常用的技术有哪些？ 1.核酸分子杂交技术（hybridization） 2.等位基因特异寡核苷酸探针(allele specific oligonucleotide, ASO) 3.DNA限制性长度多态性(restriction fragment length polymorphism, RFLP)分析 4.PCR-PCR/单链构象多态性分析（PCR-Single-strand conformation polymorphism，PCR-SSCP） 5.DNA测序（DNA sequence） .6DNA芯片技术（DNA chip） 基因治疗：将外源性正常基因导入到病变细胞或体细胞中，以置换或增补缺陷基因的功能，从而达到治疗遗传性疾病或获得性疾病的目的。 基因治疗的策略有哪些? 一、针对致病基因而言： （1）基因修正（gene correction） 对于致病基因中的异常碱基进行精确修复，使其恢复正常功能； （2）基因替代（gene replacement） 用正常基因在原位替换致病基因，使细胞DNA完全恢复正常状态； （3）基因增强（gene augmentation） 将正常基因导入患者体细胞内，使其整合到染色体中一起表达，以补偿缺陷基因的功能 ，但致病基因未去除； （4）基因表达调节（modulation ） 指将特定的反义核酸、RNA干扰或核酶等技术抑制目的基因表达从而消除致病基因的作用。 二、针对非致病基因而言： （1）自杀基因 这种基因导入受体细胞后可产生一种酶，它可将原无细胞毒性或低毒药物前体转化为细胞毒物质，将细胞受体细胞杀死，这种基因被称为“自杀基因”。自杀基因导入肿瘤细胞后，可将肿瘤细胞杀死。但对正常细胞则无伤害作用。 （2）免疫基因治疗 将某些细胞因子（IL-2、GM-CSF等）基因导入肿瘤患者体内，以增强患者的抵抗力。 （3）耐药基因治疗 在肿瘤化疗过程中， 把产生抗药物毒性的基因导入患者体内，从而使患者能耐受 更大剂量的化疗。 （4）More? 基因治疗的基本程序： 1. 目的基因的选择和获取 2. 目的基因与转运载体结合 3. 靶细胞的确认 4. 载体携带外源基因进入细胞 5. 外源基因的整合 6. 外源基因的表达及检测 7. 治疗作用及稳定性、安全性评价 克隆：一种无性繁殖技术。指一个亲本细胞产生成千上万个相同细胞组成的群体的过程。 DNA克隆：应用酶学的方法，在体外将各种的遗传物质（同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工的DNA）与载体DNA接合成一具有自我复制能力的DNA分子复制子(replicon)，继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增提取获得大量同一DNA分子，也称基因克隆或重组DNA (rebinant DNA) 。 基因工程(geic engineering)：有目的的通过基因克隆技术，人为的操作改造基因，以改变生物的遗传性状的系列过程。 基因克隆的技术路线： 1.分：分离制备目的DNA片段和载体 2.切：目的DNA与载体的剪切 3.接：目的DNA与载体的连接 4.转：重组DNA分子转化宿主细胞 5.筛：筛选阳性克隆，大量扩增 基因克隆的基本原理： 1.目的基因的获取 2.载体的选择和构建 3.外源基因与载体的连接 4.DNA导入受体菌 5.重组体的筛选 6.克隆基因的表达 限制性核酸内切酶（限制酶）：限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE)是识别DNA的特异序列, 并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。 目的基因的分离： 1、直接从染色体DNA中分离 2、人工合成 3、通过mRNA反转录合成 cDNA 4、从基因组DNA文库获取目的基因 5、从cDNA文库获取目的基因 6、PCR扩增目的基因 7、索取 载体：能携带目的基因进入宿主细胞进行扩增和表达的一类DNA分子。 质粒：是存在于细菌染色体外的小型环状双链DNA分子。大小约为数千碱基对。常有1-3个抗药性基因，以利于筛选。 质粒的特性： 存在于细菌等细胞质中 双链环状DNA分子 大约 310 Kb 具有自主复制和转录能力 不能独立存活 在子细胞中保持恒定的拷贝数， 并表达其遗传信息 转化（transformation ）：质粒或以其为载体的重组子导入细菌并得到表达的过程。 转染（transfection ）：重组噬菌体或病毒导入宿主细胞的过程。 转导（transduction ）：重组DNA经过外壳蛋白包装后转入宿主细胞的过程。 基因：生物体内有功能的核酸片段，是遗传信息储存的物质基础，决定个体/细胞的表型。 基因表达：基因经过转录或/和翻译过程，产生具有特定生物学功能的产物的过程。 真核基因表达调控特点 （一）活性染色体结构变化 （二）正性调节占主导 （三）转录与翻译分隔进行 （四）转录后修饰、加工 反式作用因子 (trans-acting factor)：直接或间接识别或结合顺式作用元件，参与靶基因转录效率调控的一组蛋白质。 基因表达调控相关技术: 1.电泳迁移率阻滞实验 （EMSA） 2.报告基因分析 3.Dnase I 足迹法 4.甲基化干扰足迹法 5.Run-on 分析 6.染色质免疫共沉淀（CHIP） 报告基因（reporter gene）: 又称选择标记基因，编码可被检测的蛋白质或酶的基因，其表达产物很容易被鉴定。 报告基因的标准： 1.已被克隆和全序列已测定 2.表达产物在受体细胞中不存在 3.表达产物可进行快速的定量测定 4.稳定、可靠 报告基因分析的基本流程： 1.重组载体的构建 2.细胞的培养（原核、真核） 3.导入细胞（转化、转染） 4.细胞提取物的制备 5.CAT活性测定 染色质免疫共沉淀（ChIP）:是基于体内分析发展起来的研究体内DNA和蛋白质相互作用的一种新方法，也称结合位点分析法。 可用来研究： 1.体内反式作用因子与顺式作用元件的相互作用 2.RNA聚合酶与DNA的相互作用 3.一些外源性的结合蛋白与DNA的相互作用 4. 组蛋白修饰与基因表达的关系 核酸分子杂交：具有同源性的两条核酸单链在一定条件下,按碱基互补配对原则形成完整或局部互补双链的过程。 核酸的一级结构：核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所以也称为碱基序列。 DNA变性：某些理化因素导致DNA双链互补碱基对之间的氢键发生断裂，DNA双链解离为单链的过程。本质是双链间氢键的断裂。 变性DNA分子理化性质的变化： （1）黏度降低 （2）密度增加 （3）沉降系数增加 （4）A260吸光度值增加 （5）细菌转化能力消失 DNA复性: 当变性条件缓慢地除去后，两条解离的互补链可重新配对，恢复原来的双螺 旋结构，这一现象称为DNA复性。 退火(annealing): 热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火(annealing) 。 Tm的影响因素： DNA分子的碱基组成 溶液的离子强度 pH 变性剂 影响复性的因素： （1）核酸分子的浓度和长度 （2）温度 （3）离子强度：0.15-1.0M盐溶液 （4）核酸分子的复杂性 （5）非特异性杂交反应 印迹技术：待测的核酸分子转移到固相支持物上的过程。 固相支持物应具备的条件： 1.结合核酸的能力强（大于10g/cm2) 2.不能干扰分子杂交的进行 3.结合牢固，能耐受杂交和洗膜 4.非特异性吸附少（对蛋白等吸附少） 5.具有良好的机械性能和韧性 两种印迹杂交法的不同点: 探针（probe）：用于检测的带标记的已知核酸片段。 基因芯片(gene chip)：将许多特定的DNA片段有规律地紧密排列固定于单位面积的支持物上，然后与待测的荧光标记样品进行杂交，杂交后用荧光检测系统等对芯片进行扫描，通过计算机系统对每一位点的荧光信号做出检测、比较和分析，从而迅速得出定性和定量的结果。该技术也被称为DNA微阵列(DNA microarray)。 基因芯片应用： 1.分析基因表达时空特征 2.基因差异表达检测 3.发现新基因 1、广义分子生物学：在分子水平上研究生命本质的科学，其研究对象是生物大分子的结构和功能。2 2、狭义分子生物学：即核酸（基因）的分子生物学，研究基因的结构和功能、复制、转录、翻译、表达调控、重组、修复等过程，以及其中涉及到与过程相关的蛋白质和酶的结构与功能 3、基因：遗传信息的基本单位。编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列(对以RNA作为遗传信息载体的RNA病毒而言则是RNA序列)。 4、基因：基因是含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，包含产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 5、功能基因组学：是依附于对DNA序列的了解，应用基因组学的知识和工具去了解影响发育和整个生物体的特定序列表达谱。 6、蛋白质组学：是以蛋白质组为研究对象，研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。 7、生物信息学：对DNA和蛋白质序列资料中各种类型 信息进行识别、存储、分析、模拟和转输 8、蛋白质组：指的是由一个基因组表达的全部蛋白质 9、功能蛋白质组学：是指研究在特定时间、特定环境和实验条件下细胞内表达的全部蛋白质。 10、单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。 11、基因组：指生物体或细胞一套完整单倍体的遗传物质总和。 12、C值：指生物单倍体基因组的全部DNA的含量，单位以pg或Mb表示。 13、C值矛盾：C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 14、重叠基因：共有同一段DNA序列的两个或多个基因。 15、基因重叠：同一段核酸序列参与了不同基因编码的现象。 16、单拷贝序列：单拷贝顺序在单倍体基因组中只出现一次，因而复性速度很慢。单拷贝顺序中储存了巨大的遗传信息，编码各种不同功能的蛋白质。 17、低度重复序列：低度重复序列是指在基因组中含有210个拷贝的序列 18、中度重复序列：中度重复序列大致指在真核基因组中重复数十至数万（105）次的重复顺序。其复性速度快于单拷贝顺序，但慢于高度重复顺序。 19、高度重复序列：基因组中有数千个到几百万个拷贝的DNA序列。这些重复序列的长度为6200碱基对。 20、基因家族：真核生物基因组中相同、结构相似、功能相关的一组基因，可能由某一共同祖先基因经重复和突变产生。 21、基因簇：基因家族的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。 22、超基因家族：由基因家族和单基因组成的大基因家族，各成员序列同源性低，但编码的产物功能相似。如免疫球蛋白家族。 23、假基因：一种类似于基因序列，其核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同、但却不能合成功能蛋白的失活基因。 24、复制：是指以原来DNA（母链）为模板合成新DNA（子链）的过程。或生物体以DNA/RNA为模板合成DNA/RNA的过程。 25、半保留复制：DNA复制过程中，新合成的子代DNA分子 中，一条链是新合成的，另外一条链亲代，这种复制方式称为半保留复制。 26、复制子：基因组上能够独立进行复制的单位， 包括复制起点和复制终点。所有的原核生物的染色体、噬菌体仅有一个复制子；真核生物的染色体有多个复制子 27、复制起始点：DNA分子上起始复制并控制复制起始频率的特定位置 28、复制终点：终止复制的位点。 29、复制叉：又称生长点，复制开始时，起始点处的DNA双螺旋 要解链，松开的两股链和未松开的双螺旋形状象一把叉子，称为复制叉，是复制有关的酶和蛋白质组装成新的复合物和新链合成的部位。 30、引物：是人工合成的与模板DNA互补的寡核苷酸序列 31、简并引物：是指代表编码单个氨基酸所有不同碱基可能性的不同序列的混合物。 32、相向复制：从两个起点开始两条链的复制，形成两个复制叉，各以一条链为模板单一方向复制出一条新链。 33、单向复制：复制从一个起始点开始，只有一个复制叉，以同一方向生长出两条链。 34、双向复制：从一个起始点开始，沿着两个相反的方向形成两个复制叉，一方向移动，两条DNA链都被作为模板，各生长出两条新链，形成一个复制泡，用电子显微镜可以观察到复制泡的存在。这是原核生物和真核生物DNA复制最主要的形式 35、D环复制：又称取代环复制，是线粒体DNA 的复制形式。复制中呈字母D形状而得名。 36、DNA的半不连续复制:DNA在复制过程中，一条链合成是连续的，而另一条链合成是不连续的，这样的复制过程称为半不连续合成。 37、冈崎片段：DNA复制时，以53方向的母链作为模板，子链沿53最初合成长短不一、不连续核苷酸小片段，最后连接成为完整子链，这些小片段称之为岗崎片段。 38、前导链：以35方向DNA链为模板链，子代DNA以53方向连续合成，称为前导链。 39、后随链：以53方向DNA链为模板链，子代DNA以53方向不连续合成，形成许多不连续的冈崎片段，最后连接成一条完整的DNA链，称为后随链，又称后滞链。 40、引物酶：又称引发酶，合成起始引物，引物长度为10-60个核苷酸，E.coli中是DnaG蛋白。 41、RNA聚合酶：以一条DNA链或RNA链为模板催化由核苷-5-三磷酸合成RNA的酶。促进DnaA活性，促进复制起始。 42、端粒：真核生物线性染色体DNA的两端是一种特殊结构称为端粒 功能：稳定染色体末端结构，防止染色体末端融合、重组、降解；补偿5末端在切除RNA引物后留下的空缺 43、DNA的损伤：生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变都称之为DNA损伤。 44、DNA修复：是细胞对DNA受损伤后的一种反应。主要包括：直接修复、切除修复、错配修复、重组修复、易错修复和SOS应急反应 45、光修复：光裂合酶能特异地和嘧啶二聚体结合，在可见光下催化光化合反应，使环丁烷环回复到两个独立的嘧啶，这一过程叫光复活作用。 46、应急反应（SOS反应）：许多能造成DNA损伤或抑制DNA复制的过程能引起一系列复杂的诱导效应，这种效应称为应急反应（SOS反应） 47、同义突变：指突变改变了密码子的组成，但由于密码子的简并性没有改变所编码的氨基酸序列的突变 48、错义突变：指基因突变改变了所编码氨基酸的序列，不同程度地影响蛋白质和酶的活性。 49、无义突变：指基因改变使代表某种氨基酸的密码子变为终止密码子，导致肽链合成过早终止。 50、致死突变: 有些错义突变和无义突变严重影响到蛋白质活性甚至完全无活性, 从而影响了表现型。 51、渗漏突变: 有些错义的产物仍然有部分活性,使表现型介于完全的突变型和野生型之间的中间类型。 52、中性突变: 有些错义突变不影响或基本上不影响蛋白质活性,不表现出明显的性状变化。 53、电泳:带电颗粒在电场的作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。 54、迁移率:是指带电颗粒在单位电场下泳动的速度。影响迁移率的内在因素： （1）样品所带静电荷的多少（2）样品颗粒大小（3）样品分子空间构象 影响迁移率的外界因素：电场强度 、电泳缓冲液的离子强度 、电泳缓冲液的pH值、支持物及其浓度的影响、插入染料的影响 、温度的影响 、电渗 55、DNA重组：又称遗传重组，指DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，重组产物叫重组DNA 56、同源重组:又称一般性重组，指发生在两条同源DNA分子之间，通过配对、链断裂和再连接，而产生片段交换过程。重组产物称为重组体 57、Holliday中间体:同源重组中，两条同源的DNA分子经过配对、断裂和再连接，形成的连接分子，称为Holliday中间体 58、Chi位点：它是刺激重组的位点。这一位点是由8个碱基组成的非对称序列 59、特异位点重组:指发生在一个特定的短DNA序列内，由特异的酶和辅助因子识别和作用的重组。 60、单链同化：单链DNA与同源双链DNA分子发生链的交换，从而使重组过程中DNA配对、Holliday中间体的形成、分支移动等步骤得以实现的过程。 61、转座子：基因组上中可以移动的DNA片段。转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程叫转座 62、反转座子：又称反转录转座子或反转录子，是一类在转座过程中需要以RNA为中间体，经过反转录过程再分散到基因组中的转座子。生物学意义：对基因表达的影响；反转座子介导基因的重排；反转座子在进化中的作用 63、转录：生物体以DNA为模板合成RNA的过程。 64、反转录：生物体以RNA为模板合成DNA的过程。 65、剪接：真核生物RNA前体去除内含子，连接外显子的过程。 66、剪接体：在mRNA前体内含子的剪接过程中，由多个核内小分子核糖核酸 （snRNA）和蛋白质组装形成催化剪接反应的复合体。 67、模板链：“链”、“反义链”，指用于转录的DNA单链，是合成RNA的模板 68、编码链：“链”、“有义链”、“非模板链”，指模板链的对应DNA链，碱基序列与mRNA一致（DNA：T，RNA：U） 69、编码序列 ：编码序列从 AUG 开始以三核苷酸单位阅读直到出现终止密 码 UGA ， UAA 或 UAG 之一。 70、RNA：是指转录后的RNA在编码区发生碱基的插入、丢失或替换等现象。的生物学意义：(1)改变和补充遗传信息；(2)增加基因产物的多样性，是基因调控的一种方式，有利于进化；(3)可能与学习和记忆有关 71、反式作用因子：通过扩散到与其编码基因不在同一个DNA分子上的靶位置，识别、结合而调节基因表达的分子。如转录因子、RNA聚合酶 72、顺式作用元件：通常只在原位影响与其处于同一个DNA分子上的、物理上紧密相连、被表达的基因序列。通常不编码蛋白，多位于基因旁侧或内含子中。如启动子、终止子、增强子、操纵基因、MAR 73、启动子：位于转录起始点附近，且为转录起始所必需，可被RNA聚合酶特异性识别、结合，并起始转录的一段保守DNA序列，其本身不被转录。 74、-10序列 （ Pribnow框）：几乎所有原核基因的启动子中，在转录起始位点上游-10bp 位点区域都有一个典型的6bp 区域，共有序列为TATAAT（T80A95T45A60A50T96）序列，称为-10序列或Pribnow框。 75、- 35序列（Sextama 框 ）：转录起始位点上游约35bp处有一段6bp区域，共同序列为 TTGACA（T82T84G78A65C54A45），称为-35序列（Sextama 框 ） 76、操纵子：是原核生物在分子水平上基因表达调控的单位，由调节基因、启动子、操纵基因和结构基因等序列组成。 77、增强子：指能使基因转录频率明显增加的DNA远端调控序列 78、强终止子：无需其他蛋白质因子的帮助，而是依靠转录产物形成特殊的二级结构就可以终止转录，这种终止子被称为内部终止子。 79、弱终止子：需要在一种蛋白质因子的帮助才能终止，所以又称为依赖性终止子。 80、结构基因：编码参与细胞结构或代谢活动的结构蛋白、酶的基因。 81、操纵基因：指操纵子中常与启动子相邻或重叠的序列，被有活性调节蛋白结合后，影响启动子启动下游结构基因转录，是一类顺式作用元件。 82、调节基因：编码控制其它基因表达的蛋白质或RNA的基因。 83、调节蛋白：是调节基因产物，有活性调节蛋白可与操作基因结合，控制下游结构基因转录。 84、效应物：调节蛋白需要有一个小分子物质结合并改变其活性，共同调节结构基因转录，这个小分子物质称为效应物(effector) 85、CAP：（降解物活化蛋白）或CRP 第一章 绪论 1、分子生物学研究领域共同遵守的三大基本原则： 构成生物大分子的单体是相同的（共同的核酸语言(Nt) 共同的蛋白质语言(aa)） 生物遗传信息表达的中心法则相同 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸） 广义的分子生物学（作业中有） ：泛指对生物大分子的研究，包括:蛋白质、核酸和多糖。 狭义的分子生物学（作业中有） ：则仅指对核酸（包括 DNA 和 RNA）的研究 第二章 遗传物质的分子本质 末端终止法( Sanger and Coulson, 1977), 双脱氧链终止法：引物合成法或酶催引物合成法（其原理是：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。）。 1、 DNA polymerase（DNA 聚合酶）的两种特性： （1）. DNA polymerase 能利用单链 DNA 作模板合成准确的 DNA 互补链 （2）. DNA polymerase 能利用 2,3-双脱氧 ddNTP 作底物，将其掺入至寡核苷酸链的 3端，从而终止 DNA 链的 生长。 2、DNA 的分子二级结构（作业中有 DNA 超螺旋结构） ： (1)Main 主链：DNA 的密度表明 DNA 分子由两条反向平行（53）的围绕同一轴心旋转的多核苷酸链组成，脱 氧核糖通过 3,5-磷酸二酯键相连形成主链，呈右手双螺旋，处于螺旋的外侧。 (2)Base position：糖-磷酸键是在双螺旋的外侧，碱基位于螺旋内部，碱基的分子平面与螺旋轴垂直，同一平面的 碱基在两条主链间形成碱基对。 (3) Helical parameters(螺旋参数)： 直径为 2nm，每一圈螺旋的高度为 34A，由 10 个核苷酸组成，相邻核苷酸间呈 36 度角，距离为 3.4A Helical turn: 10 base pairs/a turn ，3.4 nm/a turn (4)Base pairing（配对） ：一条链的碱基与另一条链的碱基通过氢键相连形成碱基对。A 与 T，G 与 C 配对，分别 可形成 2 个和 3 个氢键。 (5) major or wide groove(大沟)和 minor or narrow groove (小沟)： 从双螺旋中心到两条主链的连线将 DNA 的平面分 为两个不等的扇形，一个大于 180 度，一个小于 180 度，分别对应于大沟和小沟。 3、DNA 二级结构的稳定作用力 1.两条多核苷酸链间的互补碱基对之间的氢键 2.碱基对疏水的芳香环堆积所产生的疏水作用力，以及堆积的碱基对间的范德华力， 3.磷酸集团上的负电荷与介质中的阳离子化合物之间形成的盐键 4、染色体四级结构的特征 5、DNA 的三种螺旋：A 型、B 型和 Z 型 A 型：通常情况下我们观察到的是被认为适用于所有 DNA 的稳定形式即 B-DNA，在低温条件下，DNA 可被诱导 形成另一种螺旋，称为 A 型。A 行和 B 型一样为右旋，但较宽，结构更加紧密。碱基对倾斜于螺旋轴线，且偏离细 线。A 型螺旋重复每匝为 11 个碱基对。A 型的主要意义在于它是 RNA 及 RNA 与 DNA 杂合体的主要螺旋形式。 左旋 Z-DNA：在单一交替的嘧啶-嘌呤序列的合成 DNA 中会形成 Z-DNA 是稳定的。1 双 螺 旋 类 型 A B C Z每 螺 旋 内 碱 基 对 数每 碱 的 角对 基 转每 碱 基 对 的 间?直径 （ nm ）存在的条件沟型距( A )相 对 湿度 2.3 2.0 1.9 1.8 75% 92% 66% 43%盐的种类大沟小沟10.9 10 9.33 1233.0 (右 旋 ) 36.0 (右 旋 ) 38.6 (右 旋 ) -51 （ C） G- ； -9 （ G） C(左 旋 )2.9 3.4 3.32 3.5 （G/C） ； 4.1 （C/G）Na+,K+, Cs+ Na+低盐 （生 理盐） + Li Na+, Mg+ 高 盐窄深 宽而略 深 宽中等 深 无宽浅 窄而 略浅 窄中 等深 窄深6、不同构象的意义： 、普遍性)：溶液中任意序列 DNA 会采取介于 A、B 构象之间的双螺旋形态，如 10.5 碱基 （1） 对 （2）复制、转录和基因表达调控)，Z-DNA 热力学上不稳定，但可能是潜在的解链位点。 （3） 沟的特征): 调控蛋白质通过其分子上特定的氨基酸侧链与沟中碱基对两侧潜在的氢原子供体或受体形成 氢键而识别 DNA 的遗传信息。 7、RNA 二级结构：RNA 分子通常以单链形式存在，因此不具有双链 DNA 分在那样的规则双螺旋结构，而是相对来 说形成近似于球状的构型，通过分子内的氢键作用和单核酸链间的碱基堆积可形成单链局部区域的螺旋结构。与 DNA 相比 RNA 的这种构型多样性是与其在细胞中的作用的多样性相适应的。例如三级结构的球状星团对于很多功 能性 RNA 是很重要的，如：tRNA, rRNA 和 ribozyme RNA 8、DNA 三级结构：是指在一、二结构基础上的多聚核苷酸链上的卷曲, 在一定意义上，是指双螺旋基础上的卷曲。 可分为正超螺旋: 同向扭转产生，和负超螺旋: 反向扭转产生。 9、Holliday 连接 定义：在 DNA 双螺旋片断之间发生螺旋轴不连续的交叉现象，在不同的双螺旋之间可以发生 DNA 链的交换。 不同的 Holliday 连接：4H，3H 和 3HS3 等。其中 4H 连接：主要在同源基因重组时的中央区域，对同源基因重组时 双链 DNA 断裂的修复十分重要。 10、核酸变性：化学或/物理因素的影响下，维系核酸双螺旋结构的氢键和碱基堆集力受到破坏，分子由稳定的双 螺旋结构松解为无规则线性结构甚至解旋成单链的现象。 11、解链温度(melting temperature, Tm)或熔点，Tm 是热变性使 DNA 分子双链解开一半所需的温度，或 A260 的升 高达到极大值一半时的温度, 即是变性温度范围的中点。 12、影响 Tm 的因素： 外部条件如浓度和正离子的浓度。浓度越低、正离子浓度越高，Tm 值越大 内部条件： （1）DNA 的均一性：碱基组成的均一性以及 DNA 种类的均一性。DNA 均一性越大，Tm 值范围较窄。 （2） GC 含量及分子类型，当 GC 的含量上升 1%，则 Tm 上升 0.4 13、核酸的复性：DNA 水溶液加热变性时，双螺旋两条链分开；如果缓慢冷却，两条链可以完全重新结合成和原来 一样的双螺旋过程。复性是变性的逆转。但需要一定的条件，要在一定的盐浓度下缓慢降温。 14、减色效应及其机制（作业中题） ：核酸(DNA 和 RNA)复性，其紫外吸收值(一般在 260nm 处测量)减少的现象。 若变性 DNA 复性形成双螺旋结构后，其 260nm 紫外吸收会降低,这种现象叫减色效应。它是由于化合物分子结构 发生变化产生向蓝基团所引起的这种现象。如在相等物质的量的核苷酸溶液中，游离核苷酸在 260nm 处的 吸光率较单链 DNA 高，而单链 DNA 的吸光率又比双链 DNA 高的现象。这是由于多核苷酸链结构中碱基自2 由旋转受阻所致。通过在波长 260nm 处记录溶液的光密度，能够追踪 DNA 的变性作用。 15、增色效应及其机制（作业中题） ：核酸(DNA 和 RNA)分子解链变性或断链，其紫外吸收值(一般在 260nm 处测量) 增加的现象。DNA 分子具有吸收 250 280nm 波长的紫外光的特性，其吸收峰值在 260nm 。 DNA 分 子中碱基间电子的相互作用是紫外吸收的结构基础 , 但双螺旋结构有序堆积的碱基又 束缚 了这种作 用。变 性 DNA 的双链解开 , 碱基中电子的相互作用更有利于紫外吸收 , 故而产生增色效应。 16、DNA 的复性对片段有两个要求： (1) 互补顺序的碰撞和排列； (2) 碱基的正确配对和氢键的形成。 17、拓扑异构酶（作业中有，见下 18） ：能够调控 DNA 分子超螺旋水平的酶。为了改变 DNA 的连接数，拓扑异构 酶必须暂时断裂 DNA 分子的一条或两条链，通过攻击磷酸骨架上的酪氨酸残基，使自身与 DNA 的一端形成磷酸酪 氨酸键以建立临时的共价连接。共有两类拓扑异构酶：型拓扑异构酶在 DNA 的一股链上产生一个切口，使另一条 链得以穿越，连接数每次改变+1；而型酶由 ATP 的水解提供能量，则在 DNA 的双链上产生切口，使另一双链 DNA 片段得以穿过，每次连接数改变+ 2。 18、 （作业中题）对于右手螺旋 DNA 分子来说，每一圈螺旋由 10 个碱基对组成。如果每圈初级螺旋的碱基对数小 于 10.5，则其二级结构处于紧缠状态，由此产生的超螺旋为（ 负超螺旋 ） ，反之为（正超螺旋 ） 。 DNA 超螺旋由 DNA topoisomerase ( 拓扑异构酶 )产生。 DNA topoisomerase: 兼有 DNA（内切）酶和 DNA（连接 ）酶的功能。-see (DNA 重组)。 第三章：基因，基因组与基因组学 移动基因（作业中题） ：也叫转位因子，是指能够在一个 DNA 分子内部或两个以上 DNA 分子之间移动的 DNA 片段。 在细菌中指在质粒和染色体间或质粒和质粒之间移动的 DNA 片段。是 DNA 重组的一种形式。细的转位因子包括插 入序列，转座子及可转座的噬菌体。 断裂基因（作业中题） ：真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编 码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因 假基因（作业中题） ：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的 DNA 序列。分为两大类：一类保留了 相应功能基因的间隔序列，另一类缺少间隔序列，称为加工过的假基因或返座假基因。 重叠基因（作业中题）：指两个或两个以上的结构基因共同一段 DNA 顺序的现象，重叠基因仅在噬菌体和病毒中 存在。 顺式作用元件：指同一 DNA 分子中具有转录调节功能的特异 DNA 序列。包括启动子、增强子，调控序列和可诱导 序列等。 反式作用因子：指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。 多为转录因子。 SD sequence：原核生物基因含有核糖体结合位点(ribosome-binding site, RBS)，转录产生的富含嘌呤的序列可以 与核糖体 16S rRNA3?-端富含嘧啶的序列互补配对，帮助翻译的正确起始。真核生物无 SD 序列，40S 核糖体与 mRNA5?-端的“帽子”结构相互作用， 帮助翻译的正确起始。 高等真核生物， mRNA 的 3?-端有一段保守序列 AAUAAA， 与 3?-端的加工和多聚腺苷酸化有关，称为加尾信号。 C 值（C value，作业中题）： 一个单倍体基因组的全部 DNA 含量总是恒定的，是物种的一个特征，称之。不同 物种 C 值：从小于 106bp 至 1011bp。真菌和高等植物同属于真核生物，而后者的 C 值大得多。 C 值矛盾（C value paradox，作业中题）: 生物体复杂性和 DNA 含量之间并不总是正相关。表现在: 与预期 的编码蛋白质的基因数量相比，基因组 DNA 的含量过多； 一些物种之间的复杂性变化范围并不大，而 C 值却有 很大变化。 模式生物(Model orgnism，作业中题)：通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命 现象，这种被选定的生物物种包括动物、植物和微生物称为模式生物。大肠杆菌、酿酒酵母、拟南芥菜、秀丽应隐 杆线虫、果蝇、小鼠等都是已完成基因组测序的模式生物。 基因家族: 真核生物基因组中相同、结构相似、功能相关的一组基因。按家族成员分布形式可分为基因簇和散 布基因家族。3 基因簇：基因家族的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。也包括没有功能的假 基因。 Interspersed gene family（散布基因家族）：家族成员在 DNA 上无明显的物理联系，甚至分散在多条染色体上， 各成员在序列上有明显差别，其中也含有假基因(但 RNA 介导的转座作用)。 重复序列：染色体上大量无转录活性的重复 DNA 序列家族，主要是基因以外的 DNA 序列。 卫星 DNA：高度重复 DNA 序列的碱基组成和浮力密度同主体 DNA 有区别，在浮力密度梯度离心时，可形成不同 于主 DNA 带的卫星带。 基因组学（作业中题） ：指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱)、核苷酸序列分析、基 因定位和基因功能分析的一门学科，是从基因组水平研究遗传的科学。 结构基因组学（作业中题） ：包括基因组作图和基因组测序。研究基因组的结构并构建高分辨率的遗传图、物理图、 序列图和转录图以及蛋白质组成与结构的学科。 功能基因组学（作业中题） ：利用结构基因组学研究所得的各种信息在基因组水平上研究编码序列及非编码序列生 物学功能的学科。 蛋白质组学(Proteomics， 作业中题)： 对蛋白质性质和功能的大规模研究， 包括不同时相细胞内蛋白质的表达水平、 翻译后修饰以及与其他分子的相互作用的研究，揭示正常和疾病状态下，蛋白质表达的规律，从而研究疾病发生机 理并发现新药。 蛋白质组(proteome)：基因组表达的全部蛋白质，是一个动态的概念，指的是某种细胞或组织中，基因组表达的所 有蛋白质。 转录组学（作业中题） ：是一门在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及转录调控规律的学科。简而言之， 转录组学是从 RNA 水平研究基因表达的情况。 外显子(exon) 是指在结构基因中，有编码作用的 DNA 序列。外显子比内含子多一个。 内含子(intron) 指位于两个外显子之间没有编码作用的 DNA 序列。内含子序列比外显子多。 DNA 的遗传多态性标记及其种类（作业中题） ：答：包括以下三类 （1） 、.第一代遗传标记 RFLP:用限制性内切酶特异性切割 DNA 分子，由于 DNA 的点突变而产生不同长度的等位 片段，可用凝胶电泳显示多态性，用于基因突变分析、基因定位和遗传病基因的早期检测等。 （2） 、.第二代遗传标记 小卫星 DNA 重复序列多态性：基因组 DNA 中有数十到数百个核苷酸片断的重复，重复 的次数在人群中高度变异。 （3） 、.第三代遗传标记 微卫星 DNA 重复序列或短串联重复(STR)多态性：基因组中 16 个碱基的重复，如 (CA)n,(GT)n 等产生，以 CA 重复序列的利用度为最高。在染色体 DNA 中散在分布，数量可达 5 到 10 万，是目前最 有用的遗传标记。 “RNA 世界”假说及支持该假说的主要生化及分子生物学证据（作业中题） ： 答：“RNA 世界”假说内容为生命进化的早期，没有蛋白质（酶） ，某些 RNA 可以催化 RNA 的复制也就是说 RNA 是唯一的遗传物质，是生命的源头。 但 RNA 是唯一的既能携带遗传信息又可以是功能分子的生物高分子化合物。因此，生命发生之初，很可能 是在原始海洋深处的火山口边，高温、高压的条件下，在可作为催化剂的矿物质边富集了可能是雷电中合 成的原始核苷酸。经过亿万年的进化，形成了具有自我复制能力的 RNA.在人工条件下，这种进化的某些过 程已被成功地模拟。原始的具有自我复制能力的 RNA,再在以后的亿万年进化过程中，逐渐将其携带遗传信 息的功能传给了 DNA，将其功能分子的功能传给了蛋白质。核糖体是核酶的发现大大支持了 RNA 世界的假 说。 启动子（promoter）: 启动子是位于基因转录起始点上游的一段特定的 DNA 顺序，是 RNA 聚合酶与之相识别、结 合的部位，从而启动基因的转录。 原核启动子区：两个保守序列-35 序列和-10 序列。 真核启动子区：TATA 框、CAAT 框、GC 框等。 增强子（ enhancer）: 增强子是指能够增强基因转录作用的一段特定的 DNA 顺序，其作用是增强启动子效应