硕士研究生分子生物学复习题答案

）一、名词解释1.多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。2.基因组（genome储存和表达遗传信息。3.基因家族（genefamily一组基因。同一个家族的基因成员是由同一祖先基因进化而来。4.假基因（pseudogene或者转录后生成无功能的异常多肽。5.质粒（plasmid形双链DNADNA分子可以持续稳定的处于染色体外的游离状态，分裂传递到后代。6.genesuperfamily蛋白超家族。7.卫星DNA（satelliteDNADNA内。重复次数从数次至数百次，甚至几十万次，串联重复单位从最短的2bp起，长短不等。这类重复顺序组成卫星DNA的基础。可分为三类：大／小／微卫星。8.DNA生在基因序列中不编码蛋白质的区域和没有重要调节功能的区域。9.operatorDNA序列，转录过程存在阻遏重叠。10.顺式作用元件（cisactingelements因调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列。原核生物中主要是启动子、阻遏蛋白结合位点、正调控蛋白结合位点、增强子等。真核生物中包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。11.transactingelements因子通过与通用转录因子及RNA聚合酶相互作用而刺激转录，这些相互作用促进前起始复合物的形成。12.增强子（enhancerDNA序列，能够被反式作用因子识别与结合。列通常是数个形成一簇，位于转录起始点上游100~300bp处，但在基因之外或某些内含子中也有增强子序列。13.启动子（promoterRNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。启动子具有核生物启动子位于转录起始点下游，且可以被转录）14.载体（DNA进入宿主细胞，并在宿主细胞中进行无性繁殖或表达的小分子。这种DNA进入受体细胞后，可自主复制，或插入到基因组中，随受体细胞的基因组一起复制。分为克隆载体和表达载体，按来源可分为质粒、噬菌体、噬菌粒、粘粒、病毒和人工染色体载15.geneengineering为基因工程。／是在分子水平上，用人工方法提取或制备DNA,在体外切割、拼接和重新组合，然后通过载体把重组的DNA分子导入受体细胞，使外源DNA在受体细胞传给下一代。16.PCR（polymerasechainreactionDNA、引物和4种dNTP存在的条件下进行的体外酶促DNA合成反应，是在体外特异性扩增位于两段已知序列之间的DNA区段的一种方法。／其原理是依据细胞中DNA半保留复制机理，DNA循环多次后使目的基因得到扩增。17.RNAi（RNAinterferenceRNA干涉，是指外源性的dsRNA所致的细胞内有效的RNARNA（siRNA些siRNA与同源的靶RNARNA下调基因表达。已经发展成为基因治疗、基因结构功能研究的快速而有效的方法。dsRNA引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表指在生物体细胞内，外源性dsRNA（酶切产生siRNA）引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程。是一种转录后水平的基因沉默，在生物体内普遍存在（外源性dsRNA被一种叫DICER的dsRNA内切酶剪切产生siRNA，其可识别靶mRNA分子并使其被相应的核糖核酸酶切割成RNAi现象，只有在外源性RNA导入的情况下会发生。18.nucleicacidhybridization件下按碱基酸对原则形成双链的过程。19.基因诊断（genediagnosisDNA和RNA作为诊断材料，通过检查基因的存在、缺陷或异常表达，对人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。其基本原理是检测DNA或RNA在基因水平的异常变化，以此作为疾病诊断的依据。20.基因治疗（genetherapy饰和表达，改善疾病的一种治疗手段。21.miRNA（microRNARNA，其大小长约20～25nt。成熟的miRNA是由较长的初级转录产物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或阻遏靶mRNA的翻译。／长度约2025个碱基对的非编码单链RNAmRNA3'UTR互补的机制结合到mRNA上，抑制其转录或直接导致其降解，从而抑制基因表达。有高等生物基因组编码，在物种进化中相当保守。miRNAs的表达具组织特异性和时序性，在细胞生长和发育过程的调节中起多种作用22.反义（antisenseRNAmRNA互补，从而可与mRNA配对结合形成双链，抑制mRNA作为模板进行翻译。23.transfectionDNA片段而获得新的表型的过程。24.转化（transformationDNA导入处于感受态的宿主细胞，25.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rRNAtRNA编码基因转录生成RNA的过程也属于基因表达。26.限制性核酸内切酶（restrictionendonucleaseDNA分子中特定核苷酸序列，并在识别序列内或附近特异切割双链DNA的核酸内切酶。27.基因组学（genomics功能基因组学、比较基因组学。28.蛋白质组学（proteomics是指对在一定时间内或某一特定环境条件下，细胞、组织或有机体内所表达的所有蛋白质（即蛋白质组）进行系统的、总的研究的在方式、结构、功能的互相作用方式等，它不同于传统的蛋白质学科，是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的，从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动来揭示生命规律。包括表29.顺反子（cistron成的一类RNAmRNA子。在原核细胞中一种mRNA分子可翻译出多种蛋白质，为多顺反子。二、问答题1.真核生物基因组结构特点。P351）结构基因：为断裂基因。编码序列之间的序列称为内含子，被隔开的编码序列称为外显子。2）顺式调控元件：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。3）基因家族：型：①基因序列相同；②基因序列高度同源；③基因序列不同，编码产物具有同源功能区；④基因序列不用，编码产物具有小段保守基序；⑤基因超家族。4）假基因：ψ表示。假基因与有功能的基因同源，原来也可能是有功能的基因，由于缺失、倒位或能的异常多肽。5）重复序列：rRNAtRNA构基因外，大部分重复序列是非编码序列。根据出现频率不同可分为：高度重复序列、中度重复序列、单拷贝序列。6）真核生物基因组中的转座子：是一些可以移动的遗传因素。7）端粒：真核生物基因组染色体DNA为线性分子，其末端存在一种特殊的结构形式，称为DNA其在染色体的定位、复制、末端保护以及控制细胞寿命等方面起重要作用。8）非编码序列：占基因组90%以上，编码序列小于DNA总量的5%。9）为单基因结构，转录产物为单顺反子。10）有多复制起点，每个复制起点大小不一。2.真核生物和原核生物基因组结构的异同点。P35①真核基因组远远大于原核生物的基因组。一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子（精子和卵子）为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组，而原核基因组则是单拷贝的。③真核基因都是由一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物为单顺反子mRNA只能翻译成一种蛋白质。原核基因具有操纵子结构，录产物为多顺反子。④真核生物基因组中含有大量重复顺序，而原核生物基因组除rRNA、tRNA基因外，重复顺序不多。⑤真核生物基因组内非编码的顺序占物与细菌、病毒的重要区别，且在一定程度上也是生物进化的标尺。列为间隔DNA，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的编码序列则为外显子。而原核基因是连续的。在一起的成簇的基因也是分别转录的。DNA顺序并无明显生物学功能，似乎为自己的目的而组织，故有自私DNA之称，其移动多被RNA介导（如哺乳动物DNA介导的（如果蝇及谷类中的DNA1、原核结构基因无重叠现象，即同一部分DNA序列不编码两种蛋白质2、原核具有编码同工酶的基因3核DNA这些区域往往具有特殊序列，并含有反向重复序列。3.人类基因组的组织结构特点。P371DNA的调控有关。片段，约占人类基因组10%。A.编码区串联重复序列：如组蛋白基因、5sRNA基因等，其意义在于快速大量合成相应基因的mRNA。B.非编码区串联重复序列：其通常存在于间隔DNA和内含子内，是组成卫星DNA的基础。都可归在散在重复序列。根据重复序列的长度可分为短散在核元件和长散在核元件。2）人类基因组中的DNA多态性：DNA多态性是指发生在DNA水平的多态性。在人类漫长的进化过程中，由于染色体没有两个个体的DNA具有体细胞稳定性和种系稳定性，因此可用它们作为染色体上疾病基因座位的遗传标①基因多态性：是由于等位基因间在特定位点上DNA序列存在差异造成的。DNA顺序发DNA分子的限制酶数目和每个片段的长度不同。DNA卫星DNA。④单核甘酸多态性在群体中的频率不低于1%。4.原核生物基因表达调控机制。P78原核生物基因的转录和翻译偶联，mRNA降解快、半衰期短。原核生物基因表达调控主要在转录水平，其次是翻译水平。有两种方式：起始调控（启动子调控）和终止调控（衰减子调以大肠杆菌（E.coli为例介绍。1）转录起始调控的主要模式：①σ因子控制特定基因的表达：不同的σ因子可以竞争结合RNA聚合酶的核心酶与不同σ因子组成的全酶识别不同基因的启动子。②乳糖操纵子的转录调控：因子和正调控因子进行复合调控的。cAMPcAMP水平升高，即可通过CAP调控其它操纵子的表达。E.coli的乳糖操纵子有有一个CAPCAP结合位点共同构成乳糖操纵子的调基因是调节基因，编码产生阻遏蛋白。阻遏蛋白为四聚体，每个亚基相同。在蛋白与操纵子结合后，抑制结构基因的转录。但是阻遏蛋白的抑制作用并不是绝对的。乳糖存在时，乳糖经透酶作用进入细胞，经β-半乳糖甘酶催化，转变成半乳糖和阻遏蛋白构象发生改变，导致阻遏蛋白与操纵基因的解聚，引起结构基因的转录。laclacCAP操纵子中的结合到启动子上游的CAPRNA在这种调控中，CAP起正调控作用。乳糖操纵子的转录起始由CAP的存在与否而有4种不同的组合。A.葡萄糖存在、乳糖不存在：此时无诱导剂存在，阻遏蛋白与DNA结合，而且由于葡萄糖的存在，CAP也不能发挥正调控作用，基因处于关闭状态。B.葡萄糖和乳糖都不存在：在没有葡萄糖的情况下，CAP可以发挥正调控作用。但由于没有诱导剂，阻遏蛋白的负调节作用是基因仍然处于关闭状态。C.葡萄糖和乳糖都存在：乳糖的存在对基因的转录产生诱导作用。但由于葡萄糖的存在使细胞cAMP不能结合到CAP结合位点上，转录仍不能启动，基因处于关闭状态。D.葡萄糖不存在、乳糖存在：此时CAP可以发挥正调控作用，阻遏蛋白由于诱导剂的存在而失去负调控作用，基因被打开，启动转录。1）阻遏蛋白的负性调节：在没有乳糖的条件下，阻遏蛋白能与操纵序列O结合，抑制了RNA聚合酶与启动子P的结合，从而抑制酶与启动子的结合，使乳糖操纵子处于阻遏状态。DNA和CAMP结合位点，当没有葡萄与CAP复合物结合于CAP结合位点，提高了乳糖操纵子的转录活性。LAC操纵子阻遏蛋白的负性调节与CAP的正性调节机制协调合作。CAP不能激活被阻遏蛋白封闭的基因转录，反之没有CAP的存在来加强转录活性，即使阻遏蛋白从操纵子上解离，基因仍无转录活性。具体以下4种情况。③阿拉伯糖操纵子的转录调控④色氨酸操纵子的转录调控⑤DNA片段倒位对基因表达的调控转录终止的调控：分为依赖p因子和不依赖p因子的终止调控，核糖体也参与转录终止。2）翻译的可调控性及调控方式：①SD序列对翻译的影响A.SD序列的顺序及位置对翻译的影响不同的SD序列的核心序列是六序列与核糖体小亚基中16SrRNA3’端的互补序列配对结合，使起始密码子定位于翻译起始部位。SD1、SD2、SD3的序列可以不同，SD1/ORF1，SD2/ORF2，SD3/ORF3的AUG和SD之间的距离也不同。核糖体以不同的效率结合不同的SD和起始翻译。SD序列位于起始密码子AUG上游8～13SD序不同，因而翻译的起始效率也不相同。SD序列的结合也会影响mRNA质的翻译。不同的SDSD序列与起始密码子之间的距离，也影响mRNA翻译效率。核糖体以不同的效率结合不同的SD和起始翻译。不同的开放阅读框上游的SD序列与起始密码子之间的距离是不同，这使起始密码子在翻译起始部位定位的精确度不同，因而翻译的起始效率也不同。B.mRNA二级结构隐蔽SD序列的作用在某些mRNA分子中，核糖体结合位点在茎环中，使核糖体无法结合，只有破坏茎体23SmRNA上特定位点的一个腺嘌呤甲基化，阻止红霉素的结合。红霉素通过该位点②mRNA的稳定性许多细菌mRNAmRNA的降解速度。细菌mRNA的降解是由核酸内、外切酶共同完成的。③翻译产物对翻译的调控：如核糖体蛋白的调控、翻译终止因子RF2调节自身的翻译。1．核糖体蛋白：核糖体蛋白合成的控制主要是在翻译水平。每个操纵子转录的mRNA所编码的蛋白质中都有一种蛋白（或两种蛋白形成的一个复合物）可以结合到多顺反子上游的一个特定部位，阻止核糖体结合和起始翻译。2．翻译终止因子RF2调节自身的翻译：RF2识别终止密码UGA和，RF1识别终止密码UAG和。④小分子RNA的调控作用1．调整基因表达产物的类型2．低水平表达基因的控制5.真核生物转录水平的基因表达调控机制。P891）转录起始复合物的形成反式作用因子通过与顺式作用元件结合来影响转录起始复合物的形成。因子结合盒，并与其他转录因子一起辅助RNApolII与启动子结合，形成稳定的转录复合物。2）转录起始的调控真核基因表达的转录水平的调控机制涉及反式作用因子的激活及反式作用因子的作用。①反式作用因子的活性调节白质相互作用。②反式作用因子与顺式作用元件的结合③反式作用因子的作用方式：A.成环：反式作用因子结合于增强子后，利用DNA的柔曲性，弯曲成环，与RNA聚合酶结合位点靠近而发挥作用。B.扭曲：使DNA构型改变而发挥作用。DNA滑动到另一特异的序列发挥作用。D.Oozing：一种反式作用因子与顺式作用元件结合，促进另一种反式作用因子与邻近基因的转录起始点，进而影响基因的转录。④反式作用因子的组合式调控作用：基因调控。3）转录后水平的调控①5’端加帽和3’端多聚腺苷酸化的调控意义：加帽和mRNA稳定的唯一因素，但是十分重要，保证mRNA在转录过程中不被降解。②mRNA的选择剪接对基因表达的调控作用A.mRNA选择性剪接：真核细胞前体mRNA的剪接过程中，参加拼接的外显子可以不按其在基因组的线性的mRNA中是可以选择的，这种剪接方式称为选择性剪接。包括：外显子选择、内含子选择、互斥外显子、内部剪接位点。B.选择剪接对基因表达的调控作用③mRNA运输的控制④mRNA稳定性条件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。当反式作用因子和顺式作用元件结合后，将影响转录起始复合物的形成，从而影响转录的起始和效率。因此真核生物的转录调控特点在于：反式作用因子的结构作用特点，以及反式作用因子如何影响转录起始过程，特别是转录起始复合物的形成。1）反式作用因子有三个明显的结构作用特点：①分子中含有DNA识别结合域、转录激活域、蛋白质－蛋白质结合域；②能特异性识别及结合基因上游调控区的顺式作用元件；③结合后，可激活或阻遏下游基因的表达。DNA结合域有以下结构模式：锌指结构、同源结构域、亮氨酸拉链结构、螺旋环螺旋结构，碱a反式作用因子通过上述结构特征介导反式作用因子与反式元件的相互作用。2）反式作用因子对转录起始的调控涉及反式作用因子的活性调节以及反式作用因子与顺式作用元件的结合方式及特点。①活性调节：反式作用因子合成后，可以无活性的状态存在，也可以在需要时才合成，合成后就有活性。总之，反式作用因子的激活包括以下4种类型：A.表达式调节：这类因子合成出来后就有活性，只在需要时才合成并迅速降解，不能积累。B.共价修饰调节：包括磷酸化去磷酸化修饰和糖基化修饰。C.配体结合后激活：如某些激素的受体型的转录调控因子，与激素结合后即被激活。D.蛋白质－蛋白质相互作用：形成同源或异源二聚体后，才有调节活性。②与顺式元件的结合方式及特点：反式作用因子被激活后，即可结合上游启动子元件和增强子元件中的保守性序列。只有少数是优先于DNA序列结合，然后才被激活。A.作用方式：反式作用因子的结合位点一般离其所调控的基因域或RNA聚合酶结合位点的距离较远，一般通过成环、扭曲、滑动、Oozing等方式影响转录起始的调节。B.组合式调控作用：反式作用因子的作用可以是激活转录，也可以是抑制转录，但反式作用因子对基因表达的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。不同因子的正或负调控的综合结果，影响着基因的最后转录与否，而且产生的净效应也不是简单加和的结果。一种反式作用因子可参与调控不同基因的表达，几种不同的反式作用因子可以控制一个基因的表达。通过上述组合式的表达，使有限数量的反式作用因子可以调控不同基因的表达。6.在大肠杆菌中如何获得蛋白质类的基因工程产品。P158、P1771）目的基因：插入大肠杆菌表达的目的基因可以是真核基因也可以是原核基因，目的基因如果来自真核细胞，必须是，并除去5端非编码区和信号肽编码区。2）选择合适的载体：所用载体必须是大肠杆菌表达载体pRSET质粒。3）选择合适的限制性酶分别切割载体和靶基因片段4pRSET接方式，可构建两种不同的重组DNA表达载体，产生两种不同的蛋白：即融合型蛋白和非融合型蛋白。5）转化：将重组DNA分子转入受体细胞（用氯化钙制备感受态细胞）可采用CaCl2制备感受态细胞，也可使用电转化、PEG方法等。6）筛选：包括抗生素耐药菌株的筛选及重组转化子的筛选7A.诱导条件主要由启表达分开。8）从分子量、生物活性等方面对表达产物进行初步鉴定9）表达产物的分离纯化。7.如何实现疾病基因的克隆？基因克隆即是在体外通过人工剪、接，将不同来源的DNA分子组成一个重组体，然后进入宿主细胞进行扩增或表达。疾病基因克隆通常包括如下步骤：1）目的基因的提取：疾病基因的提取；2）基因载体（克隆载体）的选择与构建；3）限制性酶切：将疾病基因切成不同大小的片段；4）连接到另一个DNA5）转化：将这个重组DNA分子转入受体细胞；6）筛选和鉴定：对吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定；7）基因表达：对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外源基因是否表达。8.PCR的原理和引物设计原则。P185PCR的基本原理：PCR是模板、引物和4种dNTP存在的条件下依赖DNA聚合酶进行体外的酶促DNA合成反应，是在体外特异性扩增位于两段已知序列之间的DNA区段的一种方法。反应体系中包括DNA模板、耐热的TaqDNA聚合酶、化学合4种dNTPPCR技术的特异性取决于引物与模板结合的特异性。反应分为3步：变性，退火和延伸。是半保留复制。原理：PCR的原理与细胞内DNA复制相似，但反应体系较简单。是根据DNA半保留复DNA在不同温度下变性、复性的特性，以待扩增的目的DNA分子为模板，以一对分别与模板5’末端和’末端互补配对的寡核苷酸片段为引物，在4种dNTP和耐热的TaqDNA聚合酶及合适的缓冲体系中，通过人为控制温度（高温变性、低温退火、中温延伸）发生依赖DNA聚合酶的酶促合成反应，循环多次后可使模板上介于两个引物之间的目的DNA片段得到扩增。其特异性取决于引物与模板结合的特异性。PCR引物设计原则：1）引物长度一般为15～30个核苷酸。2）引物中的碱基尽可能随机分布，避免出现嘌呤、嘧啶的堆积现象。引物序列中3端不应有连续3个G和CG+CG+C的含量在45～55%3和5端引物具有相似的Tm确保解链温度不低于54C。3）引物自身内部不应存在互补序列以避免折叠成发夹结构。4）两个引物之间不应存在互补序列，尤其应避免3端的互补重叠。5）引物的碱基序列不应与非扩增区域有同源性。要求在引物设计时采用计算机进行辅助检索分析。6）引物3端是引发延伸的起点，因此一定要与模板DNA配对。每条引物的3末端序列不能与任一条引物中的任何序列互补（互补序列不能超过375端最多可以游离十几个碱基而不影响PCR反应的进行。引物的5端可以修饰，因而可以改变几个碱基，以引入酶切位点。9.核酸分子杂交的原理和基本过程。P214核酸分子杂交的原理度及离子强度等）碱基互补配对结合，重新形成双链；在这一过程中，核酸分子经历了素或非核素示踪标记。基本过程：1）Southern印迹杂交：鉴别DNA靶分子。①待测核酸样品的制备：制备待测DNA，DNA的限制酶消化；②待测DNA样品的电泳分Southern转膜；⑤探针的制备；⑥Southern2）Northern印迹杂交：鉴别RNA靶分子。①实验准备，创造一个无RNA酶的环境；②制备凝胶；③样品的处理，确保核酸样品具有相当的纯度和完整性；④RNA的电泳；⑤RNA的转移；⑥RNA的固定；⑦探针标记；⑧Northern杂交；⑨杂交结果的检测。10.基因治疗的基本策略。P270取代或干预。1）原位矫正病变基因：如同外科手术，切除病变部分，换上正常健康基因，目前难以做到。2）正常基因取代或干预：①基因置换变。②基因添加达产物达到治疗疾病的目的。③基因干预，是采用特定的方法，抑制某个基因的表达，或通过破坏某个基因，使之不能表达，达到治疗疾病的目的。4、免疫调节、调节性基因治疗、化疗保护性基因治疗、特异性细胞杀伤性基因治疗、生殖细胞基因治疗等。11.RNA如何调节基因表达？P327下述一些重要种类的不编码蛋白质的RNA分子在生物大分子加工和基因表达调控等方面起着重要作用：1）（引导RNA）在mRNA编辑方面2）snRNA（核内小分子RNA）在