分子生物学复习提纲

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1、分子生物学复习提纲第1章 绪论1、 分子生物学的概念分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。2、 分子生物学的研究内容DNA的复制、表达（转录和翻译）基因的表达调控DNA重组技术生物大分子结构与功能（结构分子生物学）基因、基因组、功能基因组与生物信息学第2章 染色体与DNA1、 1.名词解释：核小体、半保留复制、半不连续复制、AP位点、C值、C值矛盾、卫星DNA、转座、转座子、端粒酶、冈崎片段、复制叉、复制子核小体：是染色质的基本单位，由大约200bp的DNA和组蛋白八聚体及外围H1蛋白所组成。半保留复制：新合成的双链DNA分子中，一条链

2、来自母链，另一条链则是以母链为模板合成的。半不连续复制：DNA复制过程中，一条子链的延伸方向与复制叉前进的方向相同，连续合成，另一条子链的延伸方向与复制叉前进的方向相反，需要先合成一些小的不连续的片段，然后再将这些不连续的片段连接起来成为一条连续的链，这样的复制方式称为半不连续复制。AP位点：所有细胞中都带有不同的类型、能识别受损的核酸位点的糖苷水解酶，它能特异性切除受损核苷酸上的N-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点。C值：通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量，以每细胞内的皮克（pg）数表示。C值矛盾：也称C值谬误，指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂

3、性之间没有必然的联系，某些较低等的生物C值却很大，如一些两栖动物的C值甚至比哺乳动物大。卫星DNA：又称随体DNA，因为真核细胞的DNA的一部分是不被转录的异染色质成分，其碱基组成与主体DNA，因而可用密度梯度沉降技术如氯化铯梯度离心将它与主体DNA分离。卫星DNA通常是高度串联重复的DNA。转座：遗传信息从一个基因座转移到另一个基因座的现象称为基因转座，是由可移位因子介导的遗传物质的重排。转座子：是存在于染色体上可自主复制和位移的基本单位。参与转座子易位及链整合的酶成为转座酶。端粒酶：也称为端聚酶或端粒末端转移酶，是真核细胞所特有的，其作用是维持染色体端粒结构的完整性。冈崎片段：是在DNA的

4、半不连续复制中产生的长度为1000-2000个碱基的短的DNA片段，能被连接成一条完整的DNA链。复制叉：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行DNA合成，所以，复制起点呈叉子状，被称为复制叉。复制子：单独复制的一个DNA单元被称为一个复制子，它是一个可移动的单位。一个复制子在任何一个细胞周期只复制一次。 2、 DNA双螺旋结构模型的要点螺旋参数（螺旋直径为2nm等）主链（两条主链反向平行，并呈右手螺旋）碱基位置（处于螺旋内部，碱基平面与螺旋轴垂直）碱基配对（碱基之间通过氢键相连，并遵循碱基互补配对原则而配对，即A与T配对，G与C配对）大沟与小沟3、 碱基配对规则：A=T G=C A+G=T

5、+C4、 DNA的多态性：参见课本35页表2-9比较：A-DNA（右手螺旋）、B-DNA（右手螺旋）、Z-DNA的手性（左手螺旋）5、 参与DNA复制的物质：引物酶；一种特殊的RNA聚合酶，在DNA模板上合成一段RNA链，它提供引发末端(被称为引物)DNA聚合酶（原核DNA pol I和DNA pol III的特点及作用）：参见课本48页表2-11DNA连接酶：负责催化一个双螺旋DNA分子内相邻核苷酸3-OH和5-磷酸，甚至两个双螺旋DNA分子两端的3-OH和5-磷酸发生连接反应解螺旋酶：一类催化DNA双螺旋进行解链的酶拓扑异构酶：一类通过催化DNA链的断裂、旋转、和再连接而直接改变DNA拓扑

6、学性质的酶单链DNA结合蛋白（SSB）：一种专门与DNA单链区域结合的蛋白质6、 复制的基本过程以E.coil为例，分为起始、延伸和终止三个阶段起始：包括对其复制起始区的识别以及引发体的形成延伸：包括前导链、后随链的合成终止：当两个复制叉在终止区（存在6个Ter位点）相遇后，DNA复制即停止7、 DNA损伤修复的类型及修复机制错配修复：依据来自Dam甲基化酶，它能使5-GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。一旦复制叉通过复制起始位点，母链就会在开始DNA合成前的几秒钟至几分钟内被甲基化。此后，只要两条DNA链上碱基对出现错误，错配修复系统就会根据”保存母链，修复子链“的原则，找出错误碱基所在的D

7、NA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸的5位置切开子链进行修复。切除修复（碱基、核苷酸）： 碱基切除修复：DNA糖苷酶沿着双螺旋的小沟扫描DNA，发现受损伤的碱基后即与DNA结合，并诱导DNA结构发生歪曲，以使损伤碱基挤出双螺旋进入它的活性中心进行切割。 核苷酸切除修复：针对损伤对DNA双螺旋结构造成的扭曲重组修复：它发生在复制之后，即先跳过该损伤部位，在新合成链中留下一个对应于损伤序列的缺口，该缺口由DNA重组来修复，即先从同源DNA母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后再用新合成的序列补上母链空缺。DNA直接修复：直接把损伤的碱基回复到原来状态SOS修复：DNA受到严重损伤出

8、现单链缺口,ssDNA激活RecA作用于LexA，使其发生自我切割，而失去与SOS基因的操纵基因结合的活性，解除其对SOS基因表达的抑制。8、 原核生物转座子类型插入序列（IS因子）复合型转座子复杂型转座子（TnA家族）9、 复制转座、非复制转座 复制转座：整个转座子被复制了，所移动和转位的仅仅是原转座子的拷贝，如TnA类非复制转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位，如IS序列、Mu及Tn5等第3章 转录1、名词解释：启动子、增强子、RNA编辑、不对称转录、终止子、因子、核内不均一RNA、编码链、反义链启动子：与基因表达启动相关的顺式作用元件，是结构基因的重要成分。它是一段位于转录起始

9、位点5端上游区大约100-200bp以内具有独立功能的序列，能活化聚合酶，使之与模板准确地相结合并具有转录起始的特异性。增强子：能提高转录起始效率的序列被称为增强子或强化子。增强子可位于转录起始的5或3末端，而且一般与所调控的靶基因的距离无关。RNA编辑：是某些RNA，特别是mRNA前体得一种加工方式，如插入、删除或取代一些核柑酸残基，导致DNA所编译的遗传信息发生改变，因为经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。不对称转录：dsDNA分子中的一股链可转录，另一股链不可转录。终止子：转录过程中能够终止RNA聚合酶转录的DNA序列。使RNA合成终止。在大肠杆菌中有依赖于或不依赖于的两

10、类终止子。因子：是一个相对分子质量为2.0x105六聚体蛋白，它能水解各种核苷三磷酸，是一种NTP酶，它通过催化NTP的水解促进新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。核内不均一RNA：即mRNA的前体，是由DNA转录生成的原始转录产物。编码链：指DNA双链中与mRNA序列（除T/U替换外）和方向相同的那条DNA链，又称有意义链。反义链：指根据碱基互补配对原则指导mRNA合成的DNA链称为反义链，也称为模板链。2、原核生物RNA聚合酶的组成 由2个亚基、一个亚基、一个亚基和一个w亚基组成核心酶，加上一个亚基后则成为聚合酶全酶。3、真核RNA聚合酶的种类及各种的功能（催化何种RNA

11、的合成）： 参见课本71页表3-3及下面的相关文字4、原核启动子及真核启动子的组成特点 （1）原核启动子：长约60bp，由四个区域组成： 转录起始点：常见序列为CAT -10区：5-TATAAT-3或TATA box或Pribnow box -35区：5-TTGACA-3或Sextama box -10与-35之间隔序列（2）真核启动子：3种RNA聚合酶分别对应一种启动子，P()最复杂： 起始子（Inr）：常见序列为Py A Py TATA box：-30-25区 上游启动子元件（UPE）:CAAT区（-80-70区）、GC区（-110-80区）5、增强子的作用特点：增强效应十分明显、可远距离

12、作用、增强效应与其位置和取向无关、严密的组织和细胞特异性6、原核转录的基本过程 模板识别：始于RNA聚合酶核心酶与因子组装成全酶，止于转录泡的形成 转录起始：始于第一个核苷酸键的产生直至形成9个核苷酸短链，止于因子释放 转录延伸：核心酶沿模板DNA链移动并使新生RNA链不断伸长 转录终止：RNA聚合酶在DNA模板上遇到终止信号停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来7、原核终止子的类型及特点（1）不依赖于因子的终止子(内在终止子) 特点：.终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对陈区，由这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构；在.终止位点前面有一段由48个A组成的序列

13、，所以转录产物的3端位寡聚U，这种结构特征的存在决定了转录的终止（2）依赖于因子的终止子：特点：DNA序列缺乏共性，不能形成强的发卡结构，因而不能诱导转录的自发终止，需借助于因子的NTP酶和解链酶活性才能终止转录8、真核hnRNA加工的的3种主要方式（加帽、加尾、剪接）的特点 参见课本8789及9596页9、真核与原核RNA聚合酶识别启动子的不同之处 参见课本67页的最后一段话10、真核转录RNA聚合酶II的通用转录因子有哪些？ TFII A、B、D、E、F、H、J等第4章 翻译1、名词解释：密码子、反密码子、S-D序列、AA-tRNA合成酶、分子伴侣 密码子:mRNA分子上每3个连续核苷酸决

14、定蛋白质肽链上一个氨基酸，这三个核苷酸称为密码子或三联体密码子。反密码子：tRNA反密码环中连续的三个核苷酸通过碱基配对，识别并结合mRNA相应密码子。SD序列：存在于原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处得一种4-7个核苷酸的保守序列片段，它与16SrRNA 3端反向互补，所以可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体适当位置以便起始翻译作用。根据首次识别其功能意义的科学家命名。AA-tRNA合成酶：是一类催化氨基酸与tRNA相结合的特异性酶。分子伴侣：它是细胞中一类能够识别并结合到不完全折叠或装配的蛋白质上以帮助这些多肽正确的折叠、转运或防止它们聚集的蛋白质，其本身不参与终产物的形成

15、。2、密码子的基本特点 连续性简并性摆动性通用性与特殊性3、tRNA的二级结构、三级结构及类型 二级结构（三叶草）:：四臂四环 三级结构（倒L形）：3端CCA-OH的氨基酸接受臂位于一端，反密码环位于另一端；D环和TC环在二级结构上各处一方，但三级结构却相互邻近 tRNA的类型：起始tRNA和延伸tRNA 同工tRNA 校正tRNA4、原核核糖体的大小、组成及功能部位 大小：70S 组成： 5S rRNA 23S rRNA大亚基（50S） 36种蛋白质核糖体 16S rRNA小亚基（30S）21种蛋白质 功能部位：A、P、E部位等 5、原核、真核起始因子、延伸因子及释放因子的种类 原核：起始因

16、子：IF-1、IF-3、 IF-2 延伸因子：EF-Tu、EF-Ts、EF-G 释放因子：RF1、RF2、RF3 真核：起始因子：e IF1、eIF2、 eIF3、eIF4系列、 eIF5 延伸因子：eEF-1、eEF-2、eEF-3 释放因子：eRF1、eRF36、原核翻译的基本过程 氨基酸的活化（活化形式为AA-tRNA） 翻译的起始： 肽链的延伸：后续AA-tRNA与核糖体结合：肽键的生成；移位 肽链的终止：7、原核与真核翻译起始阶段的主要区别核糖体SD序列（原核） 5-帽子（真核）起始因子起始tRNA起始复合物的装配过程第5章 原核基因表达调控1、名词解释：操纵子、葡萄糖效应、CAP、

17、弱化子、魔斑 操纵子：是指原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控元件组成的基因表达单元。葡萄糖效应：在有葡萄糖存在时，细菌优先利用环境中的葡萄糖，即使有诱导物乳糖存在，乳糖操纵子也处于被抑制的状态，直到葡萄糖被消耗完后才能解除抑制，这时细菌才开始利用乳糖进行生长。CAP：即分解代谢物激活蛋白，其效应物是cAMP，只有当cAMP与其结合以后，它才有活性。弱化子：是指原核生物操纵子中能显著减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列，该区域能形成不同的二级结构，利用原核生物转录与翻译的偶联机制对转录进行调节。魔斑： 当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表

18、达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp），这两种核苷酸最初因其电泳的迁移率与一般的核苷酸不同，被称为魔斑。2、乳糖操纵子的结构及调控机制 结构：由1个调节基因（lacI）、1个操纵基因（lacO）、1个启动子（P）、3个结构基因（lacZ、lacY、lacA）组成 调控机制：1） 负调控； 没有乳糖；阻遏蛋白以活性四聚体的形式与lacO结合，阻止结构基因的转录； 有乳糖：乳糖异构化为别乳糖，别乳糖与阻遏蛋白结合后，使阻遏蛋白失去活性，从而解除了阻遏蛋白的作用，结构基因得以转录2） 正调控： 乳糖和葡萄糖同时存在时，表现出葡萄糖效应，乳糖操纵子关闭； 没有

19、葡萄糖只有乳糖时，CAP-cAMP（二聚体）结合CAP结合位点，乳糖操纵子开放，启动转录 3、色氨酸操纵子的结构及调控机制 结构：有一个启动子、一个操纵基因、一个前导肽编码基因（trpL）和5个结构基因（trpE、trpD、trpC、trpB、trpA）以及一个调节基因（trpR）组成。调控机制(详见课本246251页)： 粗调：阻遏蛋白负调控微调：衰减子调控4、乳糖操纵子、半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、色氨酸操纵子调控机制的共同点第6章 真核基因表达调控1、名词解释：基因扩增、基因重排、X染色体失活、顺式作用元件、反式作用因子基因扩增：是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使细胞在短期

20、内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。基因重排：通过基因的转座或DNA链的断裂错接等形式使正常基因序列发生改变，是一个基因从远离启动子的地方移动到距它较近的的位点从而启动转录。X染色体失活：是发育过程中独特的调控机制，指雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体之一在发育早期随机失活。以确保与只有一条X染色体雄性个体内X染色体基因的剂量相同。顺式所用元件：存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列，包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等，本身不编码任何蛋白质，仅仅提供一个作用位点，与反式作用因子相互作用参与基因的表达调控。反式作用因子：是指能直接或间接地识别或结合在各类

21、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。2、染色质的结构与基因转录的关系 真核基因的活跃转录是在常染色质上进行的。转录发生之前，染色质常常会在特定的区域被解旋松弛，形成自由DNA。这种变化可能包括核小体结构的消除或改变，DNA本身局部结构的变化，从右旋型变为左旋型（Z-DNA）等，这些变化可导致结构基因暴露，促进转录因子与启动区DNA的结合，诱发基因转录。3、DNA的甲基化对真核基因表达调控有何影响？（详见课本292296） DNA的甲基化：抑制基因转录、突变热点、X染色体失活4、核心组蛋白的乙酰化对真核基因表达调控有何影响？（详见课本316322）5、反式作用因子的结构域类型及

22、特点 1）DNA识别结构域；螺旋-转角-螺旋锌指结构碱性-亮氨酸拉链结构碱性-螺旋-转角-螺旋同源域蛋白2）转录活化结构域：富含酸性氨基酸结构域富含Gln结构域富含Pro结构域第7章 分子生物学技术与方法1、名词解释：a-互补、实时定量PCR、TaqMan探针、基因组DNA文库、蛋白质印迹、基因敲除、RNA干扰技术-互补：载体上含有lacZ及lacZ的N端146个氨基酸残基（其中插入了一个MCS，它并不破坏阅读框），其编码产物为-半乳糖苷酶的-片段。实时定量PCR：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，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。TaqMa

23、n探针：是一小段被设计成可以与靶DNA序列中间部位结合的单链DNA（一般为50150bp），并且该单链DNA的5和3端都带有短波长和长波长两个不同荧光基团。基因组DNA文库：是某一生物体全部或部分基因的集合。将某个生物的基因组DNA或cDNA片段与适当载体在体外重组后，转化宿主细胞，所得的菌落或噬菌体的结合即为该生物的基因组DNA或cDNA文库。蛋白质印记：又称免疫印迹法，一种分析和鉴定特定蛋白质的技术。即将混杂的蛋白质经聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后，转移至固相膜上，再用标记的抗体或二抗与之反应，以显示膜上特定的蛋白条带。基因敲除：针对一个序列已知但功能未知的基因，从DNA水平上设计实验，彻底破坏

24、该基因的功能或消除其表达机制，从而推测该基因的生物学功能。RNA干扰技术：利用双链小RNA高效、特异性降解细胞内同源mRNA从而阻断靶基因表达，使细胞内出现靶基因缺失的表型。2、cDNA文库构建的基本原理、基本过程及常用筛选方法。基本原理: mRNA在逆转录酶的催化下可产生cDNA，再将所得 cDNA序列克隆入相应载体后得到重组克隆，即构建了cDNA文库。基本过程：以寡聚dT为引物合成cDNA的第一条链以后，加入核糖核酸酶H部分降解mRNA链，而残留的RNA片段可以作为引物用于合成第二条cDNA的片段，再通过DNA连接酶的作用连成完整的DNA链。接着通过末端转移酶的作用以单一脱氧核苷三磷酸为底

25、物，分别在cDNA和线性载体的末端加上互补的粘性末端序列以提高连接效率。连接产物转化进入E.coil内以后，DNA pol和连接酶可以填充上相应的DNA序列并将断裂处重新连接。常用筛选方法：核酸杂交法、PCR筛选法和免疫筛选法3、双向电泳技术的原理： 双向电泳又叫二维电泳，即第一维度上使用等电聚焦，第二维度上使用SDS-PAGE.该方法依赖于蛋白质的两个重要特性，等电点和相对分子质量。蛋白质是两性分子，在不同pH的缓冲液中表现出不同的带电性，因此，在电流的作用下，在以两性电解质为介质的电泳体系中，不同等电点的蛋白质会聚集在介质上不同的区域（等电点）而被分离。蛋白质的相对分子质量决定了SDS-蛋

26、白复合物在凝胶电泳中的迁移率。聚丙烯酰胺凝胶中的去垢剂SDS带有大量的负电荷，与之相比，蛋白质所带电荷量可以忽略不计。因此。蛋白质在SDS凝胶电场中的运动速度（速度与相对分子质量成反比）和距离完全取决于其相对分子质量而不受其所带电荷的影响，不同相对分子质量的蛋白质将位于凝胶的不同区段而得到分离。3、 酵母双杂交技术的原理：由于来自不同转录调控因子的DNA结合结构域（BD）和转录激活结构域（AD）所形成的杂合蛋白能行使激活转录的功能。实验中，首先运用基因重组技术把编码已知蛋白的DNA序列连接到带有酵母转录调控因子DNA结合结构域编码区（BD）的表达载体上。导入酵母细胞中使之表达带有BD的杂合蛋白

27、，与报告基因上游的启动调控区相结合，准备作为“诱饵“捕获与已知蛋白相互作用的基因产物。此时，若将已知的编码AD的DNA分别与带筛选的才cDNA文库中不同插入片段相连接，获得”猎物“载体，转化含有“诱饵“的酵母细胞。一旦酵母细胞中表达的“诱饵“蛋白与”猎物“载体中表达的某个蛋白发生相互作用，不同转录调控因子的AD和BD结构域就会被牵引靠拢，激活报告基因表达。分离有报告基因活性的酵母细胞，得到所需要的”猎物“载体，获得与已知蛋白相互作用的新基因。 实验部分1、碱裂解法提取质粒的原理 碱裂解法提取质粒是根据共价闭合环状质粒DNA与线性染色体DNA之间的拓扑学上的差异而达到分离目的。在pH介于12.0

28、12.5这个狭窄的范围内，线性的DNA双螺旋结构解开而被变性，尽管在这样的条件下，共价闭合环状质粒DNA的氢键会被断裂，但两条互补链彼此相互缠绕，仍会紧密的结合在一起。当加入pH4.8的乙酸钾高盐缓冲液恢复pH至中性时，共价闭合环状质粒DNA由于它们的两条互补链仍保持在一起，因此复性迅速而准确，它们缠绕形成网状结构，通过离心，染色体DNA与不稳定的小分子RNA、蛋白质-SDS复合物等一起沉淀而被除去。2、PCR的原理及反应体系的组成 原理：高温变性：dsDNAssDNA低温退火：引物与模板配对 中温延伸：以引物3-OH为起点催化DNA合成反应体系的组成：Mg2+、dNTP、模板、引物、Taq酶

29、3、琼脂糖凝胶电泳的原理DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时有电荷效应和分子筛效应，DNA分子在高于等电点的pH溶液中带负电荷。在电场中向正极移动，由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质。相同数量的双链DNA几乎具有等量的负电荷，因此它们能以同样的速率向正极方向移动，在一定的电场强度下，DNA分子的迁移速率取决于分子筛效应，即DNA分子本身大小和构型具有不同相对分子质量的DNA片段迁移速率不一样，可进行分离。DNA分子的迁移速率与相对分子质量的对数值成反比关系，凝胶电泳不仅可以分离到不同相对分子质量的DNA，也可以分离到相对分子质量相同，但构型不同的DNA分子。4、限制性内切酶的概念及酶切反应的原理限制

30、性内切酶：指识别并切割特异的双链DNA序列的一种内切核酸酶。原理：限制性内切酶能特异识别dsDNA的特定区域并将其切开，据此建立一个温度、pH、离子强度合适的液体环境，使酶最大限度发挥切割活性，采用琼脂糖凝胶检测其结果。4、 移液器的使用要领 在将枪头套上移液枪时，应将移液枪（器）垂直插入枪头中，稍微用力左右微微转动即可使其紧密结合。 移液之前，要保证移液器、枪头和液体处于相同温度。吸取液体时，移液器保持竖直状态，将枪头插入液面下23毫米。在吸液之前，可以先吸放几次液体以润湿吸液嘴（尤其是要吸取粘稠或密度与水不同的液体时）。 使用完毕，可以将其竖直挂在移液枪架上，但要小心别掉下来。当移液器枪头里有液体时，切勿将移液器水平放置或倒置，以免液体倒流腐蚀活塞弹簧。 如不使用，要把移液枪的量程调至最大值的刻度，使弹簧处于松弛状态以保护弹簧。5、附：考试题型一、单项选择题（每小题1分，共10分）二、不定项选择题（每小题2分，共20分）三、名词解释（每小题2分，共20分）四、问答及分析题（共7个小题，共50分）