分子生物学题库1

n一概论2.染色体DNA通常与细胞膜相连

1、生物大分子：具有较大的分子量，由简单的小分子(核音3.具有操纵子结构：结构基因为多顺反子，若干个功能相关的结

酸或氨基酸)排列组成，蕴含丰富信息并且具有复杂的空间构基因串联在一起，受同一个调节区的调节

结构。数个操纵子还可以由一个共同的调节基因(regulatorygene)

2、分子生物学发展简史即调节子(regulon)所调控

(1)准备阶段(19世纪后期-20世纪50年代初)期间的重大4.结构基因都是单拷贝，rRNA基因为多拷贝，基因组DNA

突破：①确定了蛋白质是生命的主要基础物质；②确定了生中不编码的部份所占比例比真核细胞基因组少得多，比病毒基因

物遗传的物质基础是DNA。组多

(2)现代分子生物学的建立和发展阶段(20世纪50年代初5.不出现基因重叠现象

-70年代初)1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构6具有同基因(isogene)：编码同工酶

模型作为现在分子生物学诞生的标志。期间的主要进展：①(isoenzyme)

“中心法则”的建立；②对蛋白质结构和功能的进一步认识。7.DNA分子中具有各种功能的识别区域如：复制起始区(OriC)

(3)初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段(20复制终止区(TerC)、转录启动区转录终止区

世纪70年代以后)以基因工程技术的出现作为新的里程碑，8.具有终止子(termintor)这些区域往往具有特殊的顺序，并且

标志着人类开始了深入认识生命本质并能动改造生命的新时含有反向重复顺序

期。期间的主要发展：①重组DNA技术的建立和发展；②基9.结构基因中无内含子

因组的研究；③单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展；9、真核生物的基因组特点

④基因表达调控机制；⑤细胞信号转导机制的研究。(1)每一种真核生物都有一定的染色体数目；

二基因的结构与功能(2)基因组远远大于原核生物基因组，具有许多复制起始点；

1、基因：DNA分子中含有特定遗传信息的一段核昔酸序列，(3)真核基因都由一个结构基因与相关的调控区组成，转录产

是遗传物质的最小功能单位。物为单顺反子；

2、基因组：泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部遗传物(4)真核生物含有大量重复顺序；

质。(5)真核生物基因组内非编码序列占90%以上；

3、卫星DNA：由2-10bp组成重复单位，重复单位成串排列(6)真核基因是断裂基因；

而成，由于这类序列的碱基组成不同于其他部份，可用等密(7)功能相关的基因构成各种基因家族；

度梯度离心法将其与主体DNA分开。(8)真核生物基因组中存在一些可移动的遗传因素。

4、超基因：人体基因组中几个属于中度重复序列的长分散片三人类基因组计划

段的基因簇，在一个基因簇内含有几百个功能相关而结构不1、遗传作图(geneticmapping)：通过亲本的杂交或检查家族史

同的基因。来分析后代的基因或其他特异分子标记物间重组率，并用重组

5、多基因家族：由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一率来表示两个基因之间距离的线性连锁图谱。

组基因。多基因家族大致可分为两类：①基因家族成簇地分2、物理作图(physicalmapping)：应用分子生物学技术来直接

布在某一条染色体上，其可同时发挥作用，合成某些蛋白质；分析DNA分子，测定人类基因组DNA分子的物理长度，从而

②一个基因家族的不同成员成簇地分布不同染色体上，这些构建能显示包括基因在内的、序列特征的位置图谱。

不同成员编码一组功能上紧密相关的蛋白质。3、序列作图(sequencemapping)：测出人类基因组的全部DNA

6、假基因：在多基因家族中不产生有功能的基因产物的成员。序列。

7、病毒基因组的结构特点4、基因作图(genemapping)：确定每一个基因的结构、特性和

1、病毒基因组很小，且大小相差较大。功能。

2.病毒基因组可以由DNA组成，或由RNA组成。四基因的表达与调控

3.多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成。掌握原核基因表达调控的基本概念及主要类型

4.基因重叠。1、基因表达调控，即对基因表达过程的调节，分为两个层次，

5.基因组的大部分可编码蛋白质，只有非常小的一部份不编码即转录水平的调控和转录后水平的调控；

蛋白质。2、原核基因调控机制的类型与特点

6.形成多顺反子结构。(1)正转录调控：调节基因的产物是激活蛋白。

7.病毒基因组都是单倍体(逆转录病毒除外)。①正控诱导：效应物使激活蛋白处于活性状态。

8.噬菌体(细菌病毒)的基因是连续的，而真核细胞病毒的基②正控阻遏：效应物使激活蛋白处于非活性状态

因是不连续的。(2)负转录调控：调节基因的产物是阻遏蛋白。

8、细菌基因组的结构特点①负控诱导：阻遏蛋白与效应物结合，结构基因转录。

1.形成类核②负控阻遏：阻遏蛋白与效应物结合，结构基因不转录。

(3)可诱导调节：是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的(1)弱化子：当操纵子被阻遏，RNA合成被终止时，起终止转

作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质录信号作用的那一段核甘酸序列。

的诱导下使基因活化。如乳糖操纵子。(2)作用机理：在色氨酸操纵子的前导序列中可能存在前导肽,

(4)可阻遏调节：这类基因平时都是开启的，处在生产蛋白由1、2、3、4四个区组成，3-4配对区正好位于终止密码子的

质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累识别区域。trp弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽翻译

而将其关闭，阻遏了基因的表达。如色氨酸操纵子。中核糖体的位置，当核糖体覆盖前导肽的1、2区时，3、4区形

掌握乳糖操纵子的负控诱导系统的结构和调节机理(葡萄糖成茎-环结构，RNA聚合酶终止转录；当核糖体覆盖1区时，2、

效应及其机制)3区配对，RNA聚合酶继续转录。

1、乳糖操纵子包括：掌握在DNA水平的基因表达调控：染色质结构、基因扩增、重

(1)启动子(promotor,P)；排与交换。DNA甲基化对基因活性的调控

(2)操纵基因(operator,0)；1、染色质结构改变：基因活跃表达时启动区部分DNA序列解

(3)结构基因(Z、Y、A)：分别编码半乳糖昔酶、B-开成单链，从而不能继续缠绕在核小体上而“裸露”于组蛋白表

半乳糖背透过酶、B-半乳糖甘乙酰基转移酶面。

2、乳糖操纵子调控模型的主要内容：2、基因重排：一个基因可以通过从远离其启动子的地方移到距

(1)ZYA基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编它很近的位点而被启动转录。

码；3、基因转换：酵母的“交配型转换”现象，通过基因转换改变

(2)该mRNA分子的启动子(P)位于阻遏基因(D与操纵性别。

基因(0)之间，不能单独起始半乳糖苗酶和透过酶基因的高4、基因扩增：某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象。

效表达；5、DNA甲基化：DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基

(3)操纵基因是DNA上的一小段序列(仅为26bp),是阻遏化则诱导基因的活化和表达。

物的结合位点；掌握真核基因转录调控中的顺式作用元件和反式作用因子的结

(4)当阻遏物与操纵基因相结合时，lacmRNA的转录起始构

受到抑制；1、启动子：在转录起始位点及其上游大约100-200bp内的一组

(5)诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不具有独立功能的DNA序列，决定RNA聚合酶II转录起始点和

能与操纵基因相结合，从而激发lacmRNA的合成。转录频率的关键元件，包括：

3、葡萄糖效应(降解物抑制作用)：(1)核心启动子(corepromoter)：保证RNA聚合酶正常起始

(1)概念：大肠杆菌生长在既有葡萄糖又有其他糖类(乳糖等)转录所必需的DNA序列，确定转录起始位点并产生基础水平的

的介质中，只能利用葡萄糖，当葡萄糖耗尽后才能利用其他转录。包括转录起始位点和上游的-25到-30bp处的TATA盒。

糖类，即葡萄糖阻断多种操纵子(葡萄糖敏感操纵子)的表达。(2)上游启动子元件(UPE)：包括-70bp附近的CAAT盒

(2)机理：葡萄糖代谢降解物降低细胞内cAMP的浓度，不(CCAAT)和GC盒(GGGCGG)等，能通过TFIID复合物调

能与环腺甘酸受体蛋白(CRP)或称代谢降解物激活蛋白节转录起始的频率，提高转录效率。

(CAP)形成足够的cAMP-CAP活性复合物以促使RNA聚合2、终止位点：3,端存在poly(A)位点，该位点上游15-30bp处有

酶与启动子的结合，葡萄糖敏感操纵子不能表达。保守序列AATAAAo

掌握色氨酸操纵子与负控阻遏系统的调控机理、及弱化子的3、增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA

作用机理序列。通常具有下列特性：

1、色氨酸的合成有阻遏系统和弱化系统两个调节系统，不受(1)增强效应十分明显

葡萄糖或cAMP-CAP活性复合物的调控。(2)增强效应与其位置和取向无关。

2、trp操纵子的阻遏系统(3)大多为重复序列：(G)TGGA/TA/TA/T(G)。

(1)trpR基因产物称为辅阻遏蛋白(aporepressor),与色氨(4)增强效应有严密的组织和细胞特异性。

酸相结合形成有活性的阻遏物，与操纵基因结合并关闭trp(5)要有启动子才能发挥作用，但没有基因专一性。

mRNA转录。(6)受外部信号的调控。

(2)效应物是色氨酸，是由trp操纵子所编码的生物合成途3、沉默子：某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子

径的末端终产物。时，对基因转录起阻遏作用。沉默子的作用可不受序列方向的

(3)当培养基色氨酸含量高，它与辅阻遏蛋白结合，与操纵影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。

基因结合，阻遏mRNA的转录；当色氨酸不足时，辅阻遏蛋4、反式作用因子：可使邻近基因开放(正调控)或关闭(负调控)

白失去色氨酸并从操纵基因上解离，trp操纵子去阻遏，mRNA的DNA结合蛋白，核内蛋白，包括：

开始转录。1)DNA结合结构域：

3、trp弱化子的作用机理(1)螺旋-转折-螺旋：至少有两个a螺旋，中间由短侧链氨基

酸残基形成“转折”。一个a螺旋负责识别DNA的大沟，另(1)概念：能携带外源DNA片段导入宿主细胞进行扩增或表

一个与DNA主链骨架非特异性结合。这类HTH蛋白以二聚达的工具，其本质为DNA。制备的目的基因或外源性DNA片

体形式与DNA结合段必须与合适的载体连接形成重组体，才能进入受体细胞并进

(2)锌指：一个a螺旋与一个反向平行8片层的基部以锌原行复制和表达

子为中心，通过与一对半胱氨酸和一对组氨酸之间形成配位(2)载体应具备的特征

键相连接，锌指环上突出的赖氨酸、精氨酸参与DNA结合。①能自我复制并具较高的拷贝数；

(3)碱性-亮氨酸拉链结构：蛋白质分子的肽链上每隔6个氨②分子量一般＜10Kb；

基酸就有一个亮氨酸残基，结果就导致这些亮氨酸残基都在③带有遗传筛选标记；

a螺旋的同一个方向出现。两个相同结构的两排亮氨酸残基④有适当的限制酶切位点，便于外源基因的插入和筛选；

就能以疏水键结合形成拉链型二聚体。该二聚体的氨基端的⑤多克隆位点(MCS)：载体上具有多个限制性内切酶的单一位

肽段富含碱性氨基酸残基，借其正电荷与DNA双螺旋链上带点，以供外源DNA插入。

负电荷的磷酸基团结合。(3)分类

(4)碱性-螺旋-环-螺旋结构：竣基端100-200aa形成两个a①克隆载体：能将载体外源基因在受体细胞中复制扩增并产生

螺旋被非螺旋的环状结构所隔开；氨基端是碱性区。该类蛋足够量目的基因的载体。

白形成同源或异源二聚体后，通过它们的碱性区与DNA相结②表达载体：能将外源基因在受体细胞中有效转录和正确翻译

合。的载体。

(5)同源域蛋白：分子中含有约60个氨基酸的保守序列，(4)常用的载体：质粒、噬菌体、粘粒和病毒。

这些序列参与形成了DNA的结合区。C端有螺旋-转角-螺旋5、DNA重组的基本步骤

(HTH)样结构。(1)切：从供体细胞中分离出基因组DNA,用限制性核酸内切

2)转录活化结构域：具有转录调控功能的催化区域，常以复酶分别将外源DNA和载体分子切开；

合物形式出现，依赖于DNA结合结构域以外的30-100个氨(2)接：用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片断接到载体

基酸残基完成蛋白质-蛋白质之间的相互作用。上，形成DNA重组分子；

(3)转：借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞

五基因工程中；

1、基因工程(GeneticEngineering)(4)增：短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分子或使其

(1)狭义：基因工程是指将一种或多种生物体(供体)的基整合到受体细胞的基因组中；

因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体(受(5)检：筛选和鉴定转化细胞，获得使外源基因高效表达的基

体)内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。其三因工程菌或细胞。

大要素为供体、受体和载体。6、重组体的筛选和鉴定

(2)广义：DNA重组技术的产业化设计与应用，包括：①上(1)遗传标记表型特征筛选

游技术：外源基因重组、克隆和表达的设计与构建(即狭义①抗生素抗性标记筛选：因大多数质粒载体带有抗生素抗性标

的基因工程)②下游技术：含有重组外源基因的生物细胞(基记的特征(如Ampr、Tetr等)，当带有完整抗性基因的载体转

因工程菌或细胞)的大规模培养以及外源基因表达产物的分化无抗性细菌后，被转化的阳性菌获得抗生素抗性基因而存活

离纯化过程。并形成噬菌斑，未转化菌不能存活，但应排除未重组的空载体。

2、分子克隆：DNA重组分子大都需在受体细胞中复制扩增，②双抗生素筛选法：某些质粒载体如pBR322质粒中装有Ampr

故基因工程可称为为分子克隆。和Tetr抗性基因，在这两个基因中装有几个常用的MCS,如将

3、基因工程中的重要工具酶外源DNA片段插入BamHI识别序列时，则此质粒由Tetr变为

工具酶功能对四环素敏感。这种重组子导入宿主菌后，宿主菌在含四环素

限制性核酸内切酶识别特异序列，切割DNA琼脂糖平皿上不能生长而在含氨革青霉素的平皿上能够生长。

在含四环素和氨苇青霉素的平皿上都能够生长的细菌只含有空

DNA连接酶连接DNA片段，使切口封合

载体。

DNA聚合酶I合成DNA,填补3'末端

③半乳糖甘酶基因失活筛选(蓝白斑筛选)：某些质粒载体带

逆转录酶合成cDNA

有大肠杆菌乳糖操纵子的lacZ'基因，该基因含一段编码B-半

多聚核昔酸激酶使多聚核昔酸5'末端磷酸化

乳糖甘酶氨基末端145个氨基酸a-肽的DNA片段，IPTG可诱

末端转移酶使羟基加尾

3'导此片段合成，此片段能与宿主细胞所编码的缺陷型8一半乳糖

碱性磷酸酶切除末端磷酸基音酶实现基因内a-互补，形成完整的B-半乳糖甘酶。该酶能催

化指示剂底物X-gal形成蓝色菌落。当外源基因插入lacZ'基

4、载体因中MCS,laca一肽基因阅读框架被破坏，细菌内将无半乳

糖昔酶活性，结果重组克隆呈白色菌落。1、生物芯片：是指包被在固相载体(如硅片、玻璃、塑料和尼

④营养标记选择：当细胞生物合成途径中某个酶的编码基因龙膜)上的DNA微阵列、寡核昔酸微阵列和蛋白质微阵列。在

失活后，该细胞成为营养缺陷型，如导入细胞的重组DNA能一定的条件下进行生化反应，经过反应结果的显示和数据采集,

弥补缺陷的基因，那么培养基中就不需补充有关的营养成分,最后进行数据分析。

由此可挑选出含重组DNA的阳性细菌。2、基因芯片：通过微阵列技术将高密度DNA片段阵列以一定

(2)重组子结构特征的筛选的顺序或排列方式使其附着在固相表面作为探针，荧光标记的

①酶切鉴定：少量培养含重组子的菌株，从中分别提取重组样品DNA/RNA借助碱基互补作用与探针进行杂交，从而进行

载体DNA和原载体DNA。根据已知外源基因两端的酶切位大量的基因表达及监测等方面的研究。

点，分别用相应的两种内切酶进行切割。经琼脂糖凝胶电泳3、蛋白质芯片：一种以微阵列为基础，高效的蛋白质分析方法。

后，只出现一条区带的是原载体本身，而重组载体还多一条4、免疫芯片：芯片上固定的蛋白质是特异性的抗体(或抗原)，

外源DNA片段的区带。可根据DNAmark来分析插入DNA将其配体抗原(或抗体)加上各种标记，通过特异性免疫反应即

片段的分子量。可实现基于芯片的免疫检测。

②PCR筛选法：提取重组子DNA,利用插入外源基因两端互七基因治疗

补的特异引物，对重组子DNA进行PCR扩增。此法不仅可1、基因治疗：将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内

分离扩增目的基因，还可对目的基因进行测序。发挥作用，达到治疗疾病目的的方法。

③核酸杂交技术筛选：将DNA的克隆片段或转化细菌平板转2、siRNA：双链小片段RNA被摄入细胞后，能高效、特异性降

移至硝酸纤维素薄膜上，应用特异性的核酸探针对其进行原解细胞内同源mRNA,从而阻断体内靶基因表达，使细胞出现

位杂交，可筛选出阳性克隆。对于噬菌体载体的克隆，此法靶基因缺失的表型。

也可通过噬菌斑的原位杂交筛选阳性克隆。3、基因免疫：将靶抗原编码基因置于真核表达调控元件的调控

7、聚合酶链式反应(polymerasechainreaction,PCR)下，将该质粒DNA直接进行动物体内接种，并以与自然感染类

(1)PCR的基本原理似的方式呈递抗原，诱生特异性体液和细胞免疫应答的理论和

PCR是在试管中进行的DNA复制反应，基本原理是依据细胞技术。

内DNA半保留复制的机理，以及体外DNA分子于不同温度4、基因治疗的主要内容及其三个核心

下双链和单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系(1)基因治疗是将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体

统的温度，以促使双链DNA变成单链，单链DNA与人工合内发挥作用，达到治疗疾病目的的方法。

成的引物退火，然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物(2)基因治疗的主要内容：

沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是①基因标记：追踪致病靶点，以获得进一步临床治疗的有用信

通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引息；

物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA的合成，即②基因置换：又称基因矫正，将特定的目的基因导入特定细胞,

高温(90-95℃)变性、低温(40-60℃)退火、中温(70-75℃)通过定位重组，以导入的正常基因取代基因组内有缺陷的基因，

延伸3个步骤构成PCR反应的一个循环，此循环的反复进行，不涉及基因组其它改变；

就可使目的DNA得以迅速扩增。③基因添加：导入外源基因使靶细胞表达本身不表达的基因；

(2)PCR的反应条件④基因干预:用RNAi或加核酶等方式抑制或破坏某个基因使之

①模板不表达，以达到治疗的目的，类基因治疗的靶基因往往是过度

②缓冲液表达的癌基因或病毒基因；

③镁离子：浓度L5-2.0mmol/L,TaqDNA聚合酶活性需要⑤基因疫苗：将编码某种蛋白抗原的基因插入质粒载体，直接

Mg2+。Mg2+浓度过高又使酶催化非特异性扩增增强。Mg2+导入机体，通过宿主细胞的转录系统合成抗原蛋白，诱导宿主

浓度还会影响引物的退火、模板与PCR产物的解链温度。产生对该抗原的免疫应答。

④底物dNTPs：浓度20-200umol/L；升高浓度可加快反应速(3)基因治疗的三个核心：基因载体系统、基因表达系统和治

度，也增加碱基的错配率和实验成本；降低浓度会导致反应疗基因。

速度下降，可提高反应的特异性。4种dNTP必须以等摩尔浓5、基因治疗的应用范围及前景

度配制，以减少PCR反应的错配误差。1)基因治疗的应用范围

⑤TaqDNA聚合酶：浓度l-2.5u/100ul,具有良好的热稳定性,①遗传性疾病：严重联合免疫缺陷综合症(SCID),黑色素瘤、

75-80°C时具有最高的聚合酶活性。血友病等；

⑥引物：浓度0.1-0.5umol/L,浓度偏高会引起错配或非特异②心血管疾病：目前治疗的成功率最高，可利用基因缝线、基

性扩增、生成引物二聚体，使目的DNA产率下降。退火温度因球囊、基因支架等方法进行基因转移进行治疗。

与引物Tm值有关，引物Tm值在55-80°。范围较为理想。③肿瘤：恢复抑癌基因或抑制癌基因的表达，导入药物敏感性

六基因诊断基因，抗血管生成基因，免疫效应细胞介导的方法。

2)基因治疗的前景断和治疗有了更加深入的认识，而且从基因水平揭开了控制细

(1)目前基因治疗的问题胞生长和分化的物质基础。

①导入基因的稳定高效表达的问题microsatellitemarker又称shorttandemrepeat(STR)：由较少(通

②导入外源基因的安全性的问题常为二、三或四核甘酸单位)的碱基重复组成，高度多态性，

③基因治疗与社会伦理道德的问题提供的信息量相对很大；另外可用PCR技术使操作实现自动

(2)未来基因治疗的发展化。

未来将开发一种能被注射的载体，使它靶向特殊细胞，将把外显子(exon),内含子(intron)：真核生物的结构基因不仅在

产生的安全、高效基因以高百分率转化进细胞中，载体本身两侧有非编码区，而且在基因内部也有许多不编码蛋白质的间

将嵌进合适的基因组区域(或以稳定的附加体保持)，将既被隔序列(interveningsequences),称为内含子(intron),编码区

管理剂又被人体自身的生理信号调节，将低成本制造高效率则称为外显子(exon)。

治病。基因治疗产品的数量将开始几何级数增加，与以人类自私DNA(selfishDNA)：在哺乳动物包括人体基因组中，存

基因组计划结果为特征的基因的大量增加相符合。在着大量的非编码顺序。这些顺序中，只有很小一部份具有重

八肿瘤相关基因要的调节功能，绝大部分都没有什么特殊功用。在这些DNA序

1、癌基因：细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异列中虽然积累了大量缺失，重复或其他突变，但对生物并没有

常或表达异常，可以引起细胞癌变。什么影响，它们的功能似乎只是自身复制，所以人们称这类DNA

2、细胞癌基因(原癌基因)：存在于正常细胞基因组中的癌为自私DNA或寄生DNA(parasiteDNA)。

基因，未激活时促进正常细胞生长、增殖、分化等。多顺反子结构(polycistronie)：病毒基因组DNA序列中功能上

3、病毒癌基因：存在于病