分子生物学农业类大学考试复习重点Word文档格式.docx
《分子生物学农业类大学考试复习重点Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子生物学农业类大学考试复习重点Word文档格式.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
rRNA基因家族：
真核生物rRNA基因家族串联重复排列在一长段DNA内。
特点：
在个体内，这些重复的rRNA基因转录区域几乎相同，但非转录间隔区可能有变化；
rRNA基因簇有许多转录单元。
（转录单元间为不转录的间隔区，称间隔序列。
）
基因家族即为多基因家族，一组功能类似、结构具有同源性的基因称为基因家族。
假基因：
在多基因家族中，某些成员并不产生有功能的基因产物，这些基因称为假基因。
假基因是没有内含子的，在这个过程中，可能同时会发生缺失，倒位或点突变等变化，从而使假基因不能表达。
基因的重复序列：
在人细胞基因组有许多DNA序列并不转录成mRNA用于指导蛋白质合成。
研究发现这些非编码序列往往都是大量的重复序列，或集中成簇，或分散于基因之间。
真核生物基因组中4种类型的DNA序列：
1）高度重复序列（几百个到几百万个拷贝）；
2）中度重复序列（10到几百个拷贝）；
3）低度重复序列（<
10个拷贝）4）不重复的唯一序列（只有一个拷贝）
内含子：
在初始转录产物hnRNA加工产生成熟的mRNA时，被切除的非编码序列称为内含子。
外显子：
在成熟的mRNA或蛋白质中存在的相应序列称为外显子。
外显子的功能：
不仅仅是编码蛋白质，而且还可以构成蛋白质的结构域的形成，使蛋白质的二级、三级、四级结构能够形成。
内含子功能：
如果缺乏内含子，真核生物基因将失去活性。
内含子特点：
（1）含有可阅读框架（ORF）：
内含子的ORF可能编码酶或蛋白质，其中包括逆转录酶、成熟酶。
蛋白质的有些阅读框架可能独自存在于内部，也可能与上游外显子合框。
（2）含有各种剪接信号码：
不同的细胞选择不同的剪接点，将初始转录产物进行加工。
外显子的选择性加工形成不同的mRNA。
内含子编码的成熟酶直接参与内含子本身的剪接功能。
（3）对基因表达有影响：
多个水平上施加影响。
内含子中的增强子序列增加了基因转录的起始反应。
有的基因表达除了需要增强子，还需要内含子的一定序列。
蛋白质结构域：
多肽链某些区域形成规则的二级结构，然后与相邻二级结构聚集成超二级结构.蛋白质分子内多肽链往往合成两个以上相对独立结构，即结构域。
线粒体基因组特点和性质：
mtDNA与质粒DNA一样，也是双链的超螺旋环状分子
①mtDNA具有自我复制和转录的能力。
②mtDNA复制和转录过程所需要的酶类、蛋白质都是由核基因编码的（所以其自主性受到一定限制）。
③mtDNA转录所需的ＲＮＡ聚合酶来自核基因。
④mtDNA的翻译在线粒体核糖体上进行。
⑤线粒体DNA的双重遗传控制：
另一特点是参与呼吸链的一些酶成份是受双重遗传控制的，即部份亚基为细胞核基因所编码，另一些亚基则是mtDNA编码的。
遗传学图谱：
也称连锁图，是以已知性状的基因座位和多种分子标记座位，经过计算连锁的遗传标记之间的重组频率，来确定它们之间的相对距离，将编码该性状的基因定位于染色体的特定位置。
物理图谱：
利用限制性内切酶将染色体切成片段，再根据重叠序列确定片段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离的图谱。
结构基因组学：
基因组学的一个分支，以生物的全基因组为研究对象，以基因作图、序列分析、基因鉴定等为主要内容，以建立高分辩率的生物遗传学图谱、物理图谱、转录图谱等为主要目的
功能基因组学：
利用结构基因组学提供的信息，以大规模的实验方法及统计与计算机分析，全面系统地分析全部基因的功能。
蛋白质组学：
蛋白质组是动态的、具有时空性和可调节性，反映特定时空内基因表达时间、表达量、蛋白质水平上的修饰、亚细胞转运和分布等。
这一内容的研究一般称为蛋白质组学。
DNA复制
DNA复制的特点：
①半保留复制：
复制过程中首先两条链间氢键破裂并使双链解旋分开，以每条链为模板，按碱基互补配对原则（A:
T，G:
C），由DNA聚合酶催化合成新的互补链，由一条链成为互补的两条链，新形成的两个DNA分子与原来的DNA分子的碱基序列完全相同。
在此过程中，每个子代DNA的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的。
②半不连续复制：
这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物是普遍存在的，称为DNA合成的半不连续复制。
参与DNA复制的主要物质及功能：
①模板DNA，②二磷酸核苷酸（dATP，dGTP，dCTP，dTTP）是合成原料。
③引发酶（Primase）和引物（Primer）引物在合成以后以氢键和模板结合；
引发酶催化引物RNA分子的合成。
④DNA拓扑异构酶，拓扑异构酶对DNA超螺旋结构变化发挥了巨大的作用。
⑤解链（旋）酶，染色体DNA在复制起始点必须解开双螺旋，解链酶可以促使DNA在复制叉处打开双链。
⑥单链DNA结合蛋白，防止其重新配对形成双链DNA或被核酸酶降解。
⑦DNA聚合酶，以dNTP为底物，催化合成DNA的一类酶。
⑧DNA连接酶，它是一种封闭DNA链上缺口酶，借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5‘-P与另一DNA链的3’-OH生成磷酸二酯键。
DNA聚合酶的种类及功能：
（1）大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ：
①5‘→3’聚合活性；
②3‘→5’外切酶活性，校对作用；
③5‘→3’外切酶活性──切除修复作用。
（2）大肠杆菌DNA聚合酶Ⅱ：
1）聚合作用：
该酶催化DNA的聚合，但是对模板有特殊的要求。
2）该酶也具有3'
→5'
外切酶活性，但无5'
→3'
外切酶活性。
（3）大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ：
催化dNTP参入DNA链的速率最快的，是在DNA复制过程中起主要作用的聚合酶。
2）5’→3’DNA聚合酶活性、3’→5’外切核酸酶活性，不具有5→3’外切核酸酶活性。
（4）T4-DNA聚合酶：
①它无5'
外切酶活性;
②它需要一条有引物的单链DNA作模板。
复制的过程：
1.复制的引发，包括DNA复制起点双链解开，通过转录激活合成RNA分子，RNA引物的合成，DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物RNA3‘-OH末端。
2.DNA链的延伸:
5个阶段，1）双螺旋DNA不断解螺旋；
2）前导链DNA合成；
3）后滞链模板不断引发，合成新的RNA产物；
4）在RNA引物的基础上由DNA聚合酶合成冈崎片段；
5）除去RNA引物，填补空隙，冈崎片段连接成后滞链；
3.和DNA复制的终止：
滞后链合成后,去掉5’端RNA引物,DNApolⅠ催化填补空隙（5’→3’）,DNA连接酶连接复制片段3’-OH与5’P
DNA复制中真实性的保持：
1、DNA聚合酶对碱基的选择作用；
2、DNA聚合酶对底物的识别作用；
3、RNA引物；
4、3‘→5’外切活性的校正阅读
端粒：
是一段DNA序列和蛋白质形成的一种复合体，是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。
端粒维持染色体稳定性：
复制终止时，染色体线性DNA末端确有可能缩短，但通过端粒的合成可以补偿这种由除去引物引起的末端缩短。
维持染色体的稳定性；
维持DNA复制的完整性。
DNA复制模型：
1.“θ”型复制；
２．滚动环复制；
３.Ｄ形复制
DNA损伤的修复：
1.直接修复；
2.切除修复；
3.重组修复；
4.SOS修复
基因转录一般原则：
转录只对基因组或DNA分子中有选择的部分把信息传递给转录产物RNA。
其选择性含义是：
基因组全部DNA序列中的一部分，即基因编码区被转录；
基因组内只有一部分基因在某一类型细胞中或某一发育阶段中被转录。
RNA合成底物：
4种5‘－核糖核苷三磷酸（4NTP），即5‘－ATP，GTP，CTP，UTP。
比较原核生物与真核生物基因转录的差异？
①原核生物只有一种RNA聚合酶，真核生物有三种以上聚合酶，负责不同基因类型转录、合成不同类型RNA。
②转录产物不同。
真核生物的初始产物很长，包括内含子序列，成熟mRNA只占其中的小部分，而原核生物初始产物大多数为编码序列，与蛋白质序列成线性关系。
③真核生物转录产物经历加工、修饰，即内含子剪接、5‘端帽化和3’多聚Ａ化。
这是真核生物初始转录产物的成熟过程，而原核生物初始转录产物直接是成熟的mRNA，很少需要成熟过程。
④原核生物mRNA是多顺反子，大多真核生物mRNA是单顺反子结构。
⑤原核生物转录产物直接可以成为蛋白质合成的模板，因而一边转录合成mRNA，一边翻译合成蛋白质。
反义链：
在DNA双链中，被RNA聚合酶“阅读”、含有合成RNA分子信息的这条链称为“模板链”或模板，或称反义链。
意义链：
与模板链互补的是非模板
原核生物基因转录过程：
（1）识别启动子，RNA聚合酶结合于双链DNA，寻找基因的调控区域，识别启动子。
（2）起始，是RNA聚合酶停泊在启动子上，从局部序列解旋、形成转录泡开始，到合成转录产物中最初几个核苷酸磷酸二酯键的形成这一复杂过程。
（3）延伸,RNA聚合酶沿着双链DNA运动，随着RNA合成逐渐延伸，转录泡恢复后方的DNA双螺旋结构。
（4）终止，RNA聚合酶识别转录终止信号，停止合成磷酸二酯键，转录复合物解体，释放转录产物。
原核生物RNA聚合酶主要功能：
1）识别和结合启动子；
2）解开DNA双螺旋，恢复双螺旋；
3）能与分离的DNA链以及转录产物RNA链结合；
4）选择正确的底物NTP，按5’→3’方向催化合成RNA链；
5）沿DNA双链作单向运动6）识别转录的终止信号；
7）和转录调节因子相互作用，以调节转录速度；
8）在受阻遏情况下进行自我调整，借助辅助因子恢复RNA合成。
RNA聚合酶的全酶：
４类亚基：
α，ß
，ß
‘，σ。
含有所有这４类亚基的酶称为RNA聚合酶全酶，分子量465KD。
RNA聚合酶的全酶为α2ß
ß
‘σ，α2ß
‘部分称为核心酶。
启动子：
基因DNA中一段特定核苷酸序列，这段序列是与启动基因表达相关的顺式作用元件，是RNA聚合酶在转录起始时对模板DNA的识别位点和结合位点，是转录的开始部位。
原核生物启动子有两类：
一是RNA聚合酶能直接识别、结合的启动子，称为核心启动子。
二是RNA聚合酶结合要有蛋白质辅助因子存在，启动子除了有RNA聚合酶结合的核心启动子，还有蛋白质辅助因子结合作用位点。
转录单位：
从启动子到终止子称为转录单位。
δ因子对RNA聚合酶与DNA结合的影响：
σ因子象转录辅助因子；
使RNA聚合酶全酶明显地减少对松散位点的亲和性，降低了RNA聚合酶对非特异性位点结合能力。
使RNA聚合酶和启动子的结合非常紧密，它们的结合常数比核心酶对随机DNA的结合常数平均增加1000倍。
原核生物基因启动子的转录起始、延伸和终止阶段是如何完成的？
①起始识别，RNA聚合酶与启动子结合，形成封闭性起始复合物；
②从封闭性转变为开放性起始复合物，酶结合在-10序列，启动子活化，并解开双链结构，暴露模板链；
③形成DNA－酶－底物NTP的三元起始复合物，酶移动到转录起始位点，在起始位点加上开头的几个核苷三磷酸。
真核生物基因转录的一般规律：
（1）典型的真核基因转录单元为单顺反子。
（2）真核生物的RNA聚合酶高度分工。
（3）转录的正常进行，除了RNA聚合酶外，还有许多蛋白质因子的参与。
（4）真核基因DNA的顺式作用元件比较复杂。
（5）真核基因的转录调控以正调控为主。
比较真核生物与原核生物RNA聚合酶的异同：
①所有真核RNA聚合酶的结构均比原核RNA聚合酶复杂得多。
②真核生物的RNA聚合酶高度分工。
核内有３种RNA聚合酶。
③真核RNA聚合酶自身不能结合启动子，需要各种转录因子参与。
基因调控区组成：
启动子区域和各种调控元件。
II启动子的组成：
转录起始位点（Inr）、基本启动子、转录起始位点下游元件、转录起始位点上游元件。
功能：
可能提供RNApolⅡ识别；
当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的作用；
无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分重要的。
5‘端帽子的功能：
1）对mRNA保护作用；
2）使mRNA具有可翻译能力；
3）5‘端帽子结构有利于成熟的mRNA从细胞核输送到细胞质；
polyA尾巴的功能：
1.与mRNA从细胞核转送到细胞质有关。
2.稳定mRNA结构，保持生物半衰期。
3.与真核mRNA的翻译效率有关：
4.缺失可抑制体外翻译的起始，5.含poly（A）的mRNA失去poly（A）可减弱其翻译。
蛋白质的翻译
遗传密码的简并性：
由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并性。
密码子的摆动：
tRNA识别密码子的数目由其反密码子5，端第一位碱基性质决定。
反密码子第一位如是A或C，可识别一种密码子；
第一位如是G或U，可识别两种密码子；
第一位是I，则可识别三种密码子。
这种现象称为密码子的摆动。
mRNA密码子与氨基酸的关系：
mRNA密码子是通过识别tRNA的反密码子来规定氨基酸的顺序，而不是mRNA密码子直接识别tRNA携带的氨基酸
蛋白质的生物合成包括步骤：
括氨基酸活化，肽链的起始、伸长、终止以及新合成多肽链的折叠和加工。
原核生物蛋白质合成的起始步骤：
1）30S核糖体小亚基与起始因子IF–1和IF-3相结合，诱发模板mRNA与小亚基结合；
2）由30S小亚基、起始因子IF–1和IF-3及模板mRNA所组成的复合物立即与GTPIF-2及fMet-tRNAfMet相结合。
反密码子与密码子配对。
3）上述六组分复合物再与50S大亚基结合，水解GTP生成并释放GDP和Pi。
释放三个起始因子。
原核和真核生物的翻译起始反应：
真核生物蛋白质生物合成起始机制与原核生物基本相同，差异主要是核糖体较大，较多起始因子参与，其mRNA具有帽子结构。
肽链合成的延伸过程：
1）后续AA-tRNA与核糖体结合；
2）肽键形成；
3）移位
氨基酸侧链的共价修饰主要类型：
磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化等。
蛋白质前体的共价修饰的主要类型：
1.肽链N端残基fMet或Met的切除；
2.二硫键的形成；
3特定氨基酸侧链的共价修饰；
4切除新生肽链中的非功能片段
蛋白质转运分两大类:
若某个蛋白质的合成和转运是同时发生的，则属于翻译-转运同步机制;
若蛋白质从核糖体上释放后才发生转运，则属于翻译后转运机制。
这两种转运方式都涉及蛋白质分子内特定区域与细胞膜结构的相互关系。
基因表达与调控
细菌基因表达的主要形式:
操纵子模式，一个调控区域控制连锁在一起的多个基因的转录。
基因表达调控主要表现在:
转录水平上的调控；
转录后水平上的调控
转录后水平上的调控包括：
mRNA加工成熟水平上的调控；
翻译水平上的调控
基因调控的系统是多样的，不同生物使用不同信号来指挥基因调控。
原核生物中，营养状况和环境因素对基因表达起着举足轻重影响。
真核生物中，激素水平和发育阶段是基因表达调控主要手段，营养状况和环境因素影响力大为下降。
操纵子：
细菌的基因组（genome）中，往往相关的基因聚集、串连在一起，形成一个基因簇，它们编码同一代谢途径或相关途径中不同的酶，它们是一个多顺反子，共同表达，共同调控，构成一个表达和调控的单元，这种单元称为操纵子。
结构：
一个操纵子包括一个上游的调控区域和一个以上的结构基因。
调控区域在不同的操纵子中有特征性差异，一般包含启动子和操纵基。
乳糖操纵子的功能是在正、负两个调控体系的协调作用下实现的。
真核生物基因表达调控7步骤：
①染色体和染色质水平上的活化。
②转录水平上的调控。
包括基因的开、闭，转录活性水平的高、低等。
③RNA加工水平的调控。
如初始转录产物的活化、修饰、选择性剪接等。
④转录后加工产物的调控。
如mRNA从细胞核向细胞质转运过程受到的调控等。
⑤翻译的控制。
如选择哪种mRNA提呈给核糖体翻译，包括翻译量的控制等。
⑥蛋白质合成后的的调控。
选择性地被激活或失活，蛋白质水平上的剪切、活性水平和降解的控制。
⑦mRNA的选择性降解的调控。
是基因表达调控的另一重要方面。
基因转录的顺式调控元件：
1）按照功能分为启动子、增强子、转座子、沉默子。
2）按照调控水平分为基础转录水平的顺式调控元件，如启动子；
特异诱导高效表达的顺式调控元件，如增强子。
基因转录的反式作用：
一种基因的蛋白质产物，能影响位于基因组另一条染色体上的（或基因组别处的）其他基因的活性，这种作用叫做反式作用。
反式作用因子：
与这种反式作用的特定因子叫做反式作用因子，一般指的是蛋白质，它能够通过同顺式调控元件（DNA）之间的相互作用而影响基因的表达。
转录因子构成：
DNA结合域和转录激活域
反式作用因子的DNA结合域的主要类型：
1）螺旋-转角-螺旋；
2）锌指结构；
3）亮氨酸拉链；
4）螺旋-环-螺旋
真核基因转录水平的调控：
需要顺式调控因子及反式作用因子之间的相互作用。
真核生物基因采用正调控模式的必要性和优越性体现：
特异性、经济性、严谨性
原核生物基因采用负调控模式的必要性与优越性体现在：
原核生物基因组小,基因数量少，生命繁殖快。
所以一般用一种调节蛋白调节一组功能相关的基因（即操纵子）。
一开俱开,一关俱关,减少不必要的环节。
即使调节蛋白失活,酶系统可照样合成。
而不会使细胞因缺乏该酶系统而造成致命的后果。
原核生物与真核生物基因的表达调控机制有惊人的相似性，体现在什么方面？
它们有共同的起源与分子基础；
在调控机理上，都具有以下形式的互作：
核酸分子间的互作，核酸与蛋白质分子间的互作，蛋白质分子间的互作；
在调控层次上，都具有以下水平的调控：
转录水平，转录后水平，翻译水平，翻译后水平。
分子生物学研究方法
基因工程：
在体外将核酸分子插入病毒，质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新结合，使之进入新宿主细胞内，并获得持续稳定增值能力和表达。
内容:
包括DNA操作技术，基因克隆，表达分析技术，蛋白质组学，单核苷酸多态性分析等。
特征：
这种跨越天然物种屏障，把来自任何生物基因至于毫无亲缘关系的新的宿主生物细胞之中的能力，是基因工程技术区别于其他技术根本特征。
分子生物学研究的三大主要成就：
1）20世纪确定遗传物质的携带者、即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质.2）20年代提出DNA分子双螺旋模型和半保留复制机制，解决了基因自我复制和世代交替问题。
3）50－60年代提出中心法则和操纵子学说，成功破译遗传密码，阐明了遗传信息的流动与表达机制。
重组DNA的核心：
用限制性内切核酸酶和DNA连接酶对DNA分子进行体外切割与连接。
限制性内切酶：
是识别DNA上的特定碱基序列并从这个位点切开DNA分子。
载体：
具备自主复制能力的DNA分子
核酸凝胶电泳优点：
是一种分析鉴定重组DNA分子及蛋白质与核酸相互作用的重要试验手段，也是现在通用的许多分子生物学研究方法。
原理：
DNA分子带负电荷，在电场中受到电荷效应、分子筛效应向正极移动过程中，因DNA分子的大小及构象差别而呈现迁移位置上的差异，对于线形DNA分子，其电场中的迁移率与其相对分子质量的对数值成反比，电泳时加溴化乙锭，其与DNA结合形成一种荧光络合物，在254～365nm紫外光照射下可产生桔红色的荧光，可用于检测DNA（此法可观察到凝胶中2ng的DNA）
DNA迁移速率影响因素：
1、DNA的分子大小及构型；
2、琼脂糖浓度；
3、DNA分子的构象；
4、电源电压；
5、嵌入染料的存在；
6、离子强度影响
常用的电泳缓冲液：
乙酸，磷酸，硼酸，碱性缓冲液，甘氨酸。
琼脂糖凝胶中DNA检测加入溴化乙锭的原因：
加入溴化乙锭燃料对核酸分子进行染色，快捷的检测出DNA的谱带部位。
注意事项：
1.琼脂糖融化时，档位不宜太高。
2.制胶和加样过程中要防治气泡的产生。
3.EB具有强诱变性，可致癌。
必须戴手套操作，严格注意防护。
4.加样时，Tip头不宜插入样品孔太深，也不要穿破胶孔壁，否则样品渗漏或DNA带型不整齐。
5.电源接通时，应核实凝胶的方向是否正确。
6.电泳仪有电压显示，并不一定标志电泳槽已接通，应观察电极气泡出现情况。
负极的气泡比正极多一倍，表示电泳已开始。
7．溴化乙锭可插入到DNA分子的双链中，在紫外光的照射下，插入溴化乙锭的DNA呈橙红色荧光，所以溴化乙锭可以作为荧光指示剂指示DNA含量和位置。
细菌转化：
指一种细菌菌株由于捕获了来自供体菌株的DNA而导致性状特性发生遗传改变的过程。
方法：
氯化钙转化法和电极法。
氯化钙法转化原理：
转化是将外源DNA分子导入到受体细胞，使之获得新的遗传特性的一种方法。
转化所用的受体细胞一般是限制-修饰系统缺陷变异株，即不含限制性内切酶和甲基化酶（R-，M-）。
将对数生长期的细菌（受体细胞）经理化方法处理后，细胞膜、的通透性发生暂时性改变，成为能允许外源DNA分子进入的感受态细胞。
进入受体细胞的DNA分子通过复制和表达实现信息的转移，使受体细胞具有了新的遗传性状。
将经过转化的细胞在筛选培养基上培养，即可筛选出转化子（带有异源DNA分子的细胞）
TaqDNA聚合酶的特性：
切掉结合在靶DNA中部的TapMan探针序列，从而使两个荧光基团被释放出来，解除了荧光猝灭的束缚。
实时荧光定量PCR的原理：
利用带荧光检查的PCR仪对整个PCR过程中扩增DNA的积累速率绘制动态变化图，从而消除了在测定终端产物丰度是有较大变异数的问题。
过程：
反应在带透明盖的塑料小管中进行，激发光可以直接透过管盖，是其中的荧光探针被激发。
荧光探针事先混合在PCR反应液体中，只有与DNA结合后才能够被激发出荧光。
随着新和成的DNA片段的增加，结合到DNA上的荧光探针，即被激发产生的荧光相应增加。
实时荧光定量PCR中的荧光化学物有：
TaqMan荧光探针、SYBR荧光染料
TaqMan荧光探针的三个要素：
一端的短波长荧光基团（菱形），一段目的DNA特异的碱基序列和另一端的长波长荧光基团（小圆型）。
基因组DNA文库和cDNA文库在构建原理和用途上的主要区别是什么？
基因组DNA是把某种生物的基因组DNA切成适当大小，分别与载体结合，导入微生物细胞形成克隆。
应用：
主要用于基因组作图、测序和克隆序列的对比。
cDNA文库是以mRNA为模版反转录而成的序列，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连
升级会员 