完整word版分子生物学与基因工程主要知识点Word文件下载.docx
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C）时，它就失去生理活性。
这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。
简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。
增色效应:
它是指在DNA的变性过程中，它在260nm的吸收值先是缓慢上升,到达某一温度后即骤然上升的效应。
复性：
它是指热变性的DNA如缓慢冷却,已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。
复性的速度与DNA的浓度有关,因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。
DNA复性的应用—分子杂交：
由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术.杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。
5、Tm的含义与影响因素
Tm的含义：
是指吸收值增加的中点。
影响因素：
1）DNA序列中G+C的含量或比例含量越高,Tm值也越大（决定性因素）；
2）溶液的离子强度
3）核酸分子的长度有关：
核酸分子越长，Tm值越大
4）某些化学物质（5）溶液pH值
6、DNA的一级结构的含义与特点，包括化学本质
7、DNA双螺旋模型的发现过程、基本内容与生物学意义
（1）两条多核苷酸链以右手螺旋的形式彼此以一定的空间距离,平行地环绕于同一轴上；
（2）两条多核苷酸链走向为反向平行,即一条链磷酸二酯键为5’－3’方向,而另一条为3'
一5’方向，二者刚好相反；
（3）每条长链的内侧是扁平的盘状碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，另一方面通过氢键与它互补的碱基相联系。
互补碱基对A与T之间形成两对氢键,而C与G之间形成三对氢键。
上下碱基对之间的距离为0.34nm；
（4）每个螺旋为3。
4nm长，刚好含有10个碱基对，其直径约为2nm；
（5）在双螺旋分子的表面大沟和小沟交替出现。
生物学意义:
双螺旋模型的意义,不仅意味着探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA的复制机制：
由于腺膘呤（A）总是与胸腺嘧啶（T）配对、鸟膘呤（G）总是与胞嘧啶（C）配对，这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的，只要确定了其中一条链的碱基顺序,另一条链的碱基顺序也就确定了。
因此，只需以其中的一条链为模版，即可合成复制出另一条链。
第一次提出了遗传信息的贮存方式以及DNA的复制机理，揭开了生物学研究的序幕，为分子遗传学的研究奠定了基础。
3、DNA精细结构的含义与重要参数
（1）依赖于序列的B—DNA构象变化；
（2）连续AT序列的构象；
（3）含错配碱基对的B-DNA;
（4）DNA的局部构象与DNA结合蛋白
4、DNA超螺旋结构的形成与鉴定
超螺旋DNA可采取两种拓扑学上相当的形式。
一种相当于双螺旋绕圆柱体旋转；
另一种相当于双螺旋相互盘绕.超螺旋的这两种形式可以相互转变。
天然的DNA都呈负超螺旋，但在体外可得正超螺旋
5、DNA不寻常结构有哪些，有何作用?
交替的嘧啶、嘌呤重复序列倾向形成Z-DNA
反向重复序列倾向形成十字形结构
构成镜像重复的同型嘧啶-同型嘌呤序列可能形成三链结构:
在形成三链DNA过程中游离出来的多聚嘌呤链则保持单链状态。
故三链DNA对S1核酸酶的作用敏感.由于三链DNA含有镜像重复，故可形成两种异构体：
一是多聚嘌呤链的5’部分成单链；
另一是3’部分成单链。
富含G的序列可能形成四链结构：
端粒DNA的序列具有一定的取向特征。
在每一染色体末端，富含G的一股链由5’向3’—末端延伸,并突出于互补的富含C一股链12～16核苷酸（下图）。
染色体的末端与特定的蛋白质形成复合物。
第三讲染色体与基因组的结构
1、真核生物染色体的结构，包括基本单元的化学组成
染色体是由染色质（chromatin）构成的，染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。
染色体是动态的物体,其外观随细胞周期的不同阶段发生明显的改变。
仅当细胞分裂时，每个染色体才呈现出凝聚型。
（1）组蛋白:
组蛋白在翻译后是受到修饰的,其中包括特异精、组、赖、丝和苏氨酸残基的甲基化、乙酰基化和磷酸化
（2）核小体
（3）30nm纤丝
（4）辐射的环
2、真核生物基因组的C值与特点
在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的DNA总量是恒定的，称之为C值。
（名词解释）
特点：
3、基因组中DNA的大小、形状与序列组织：
包括卫星DNA和微卫星DNA的含义
DNA一般为长而无分支的双股线性分子，但有些为环型，也有少数为单股环型。
不同的DNA大小相差悬殊。
例如，SV40含5.1kb，而南美肺鱼的基因组含102000000kb。
虽然一般而言，复杂的有机体需要更多的DNA，但不存在严格的对应关系.
真核生物DNA碱基组成上的异质性主要由于存在着以下3类DNA序列：
①高度重复序列;
②中度重复序列；
③单一序列。
卫星：
有些高度重复DNA序列的碱基组成和浮力密度与主体DNA不同,在氯化铯密度梯度离心时,可形成相对独立于主DNA带的卫星带。
这些卫星带称为卫星DNA.
微卫星DNA:
微卫星DNA是由更简单的重复单位组成的小序列，分散于基因组中,大多数重复单位是二核苷酸，也有少量三或四核苷酸的重复单位。
4、真核生物的基因组特点（与原核生物比较）
真核生物基因组与原核生物的相比,主要有以下几方面的差异（特点）：
（1）分布部位
（2）基因特性
（3）遗传信息的传递过程
（4）自身的复制过程
第四讲蛋白质的结构与功能
1、蛋白质的含义
蛋白质一词最早来自希腊语“proteios”，其含义为“第一重要的”。
现代科学研究表明，蛋白质是由20种左右的a—氨基酸通过肽键相互连接而成的一类具有特定的空间构象和生物学功能的高分子有机化合物。
1、二十种氨基酸的英文简称,要求掌握一个字母的含义
1、蛋白质一级结构的含义
它是指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构。
它是由基因上遗传密码的排列顺序所决定的。
各种氨基酸按遗传密码的顺序,通过肽键连接起来，成为多肽链，故肽键是蛋白质结构中的主键。
2、蛋白质二级结构的类型，包括阿尔法结构与DNA双螺旋的异同点
α-螺旋、β-折迭、β—转角、无规则卷曲（填空题）
（1）多个肽键平面通过α-碳原子旋转,相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋；
（2）主链呈螺旋上升,每3。
6个氨基酸残基上升一圈,相当于0。
54nm，这与X衍射图符合；
（3）相邻两圈螺旋之间借肽键中C＝O和硫氢基形成许多链内氢健，即每一个氨基酸残基中的NH和前面相隔三个残基的C＝O之间形成氢键，这是稳定α-螺旋的主要键；
（4）肽链中氨基酸侧链R分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷影响α—螺旋的形成.酸性或碱性氨基酸集中的区域，由于同电荷相斥，不利于α—螺旋形成；
较大的R（如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸）集中的区域，也妨碍α-螺旋形成；
脯氨酸因其α—碳原子位于五元环上，不易扭转，加之它是亚氨基酸，不易形成氢键，故不易形成上述α—螺旋;
甘氨酸的R基为H，空间占位很小，也会影响该处螺旋的稳定。
1、蛋白质结构与功能的关系
（1）蛋白质一级结构与功能的关系:
蛋白质一级结构是空间结构的基础，特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持，在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后,即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。
（2）蛋白质空间构象与功能活性的关系：
蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础,构象发生变化，其功能活性也随之改变.蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失,变性蛋白质在复性后，构象复原，活性即能恢复。
血红蛋白是红细胞中所含有的一种结合蛋白质,它的蛋白质部分称为珠蛋白，非蛋白质部分（辅基）称为血红素（x）
第五讲DNA复制
1、一些基本概念:
复制子、复制单元、复制起始点、半保留复制、半不连续复制、前导链、随后链、冈崎片段.
DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂使两条链分开,然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的,这种复制方式为半保留复制。
：
亲代双链DNA以每条链为模板,按碱基配对原则各合成一条互补链，这样一条亲代DNA双螺旋,形成两条完全相同的子代DNA螺旋，子代DNA分子中都有一条合成的“新"
链和一条来自亲代的旧链,称为半保留复制。
连续合成的链比不连续合成的链超前一步，称为前导链.
2、不连续合成的链要滞后一步，称为后随链。
前导链连续复制和后随链的不连续复制，称为DNA的半不连续复制。
随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。
随从链只能先以片段的形式合成，这些片段就叫做冈崎片段.
复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点。
生物体的单个复制单位称为复制子。
1、要求掌握DNA定点双向复制（画图说明）
4、单链结合蛋白的作用
它与解开的单链DNA结合，使其稳定不会再度螺旋化并且避免核酸内切酶对单链DNA的水解,保证了单链DNA做为模板时的伸展状态，SSBP可以重复利用。
5、DNA复制的酶学基础及原核生物复制的一般过程，包括DNA复制前导链和随后链的起始、延长和终止（包括图解说明）
6、真核生物DNA复制的特点（与原核生物比较）
（1）与原核生物不同，真核生物DNA复制有许多起始点
（2）在真核生物DNA复制叉处，需要两种不同的酶。
（3）由于真核生物染色体是线性DNA,它的两端叫做端区，端区是由重复的寡核苷酸序列构成的。
（4）真核生物具有多重复制原点，原核生物只有一个.
第六讲RNA生物合成及其加工
不对称转录、编码链（信息链）、模板链、启动子、转录因子
在DNA的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链，又叫反义链。
DNA双链中另一条不做为模板的链叫做编码链，又叫有意义链.
编码链的的序列与转录本RNA的序列相同，只是在编码链上的T在转录本RNA为U，由于RNA的转录合成是以DNA的一条链为模板而进行的，所以这种转录方式又叫做不对称转录。
启动子:
指DNA分子上被RNA聚合酶识别并结合形成转录起始复合物的区域，还包括一些调节蛋白因子的结合序列.
转录因子:
凡是转录起始过程必需的蛋白质，只要不是RNA聚合酶的组成成分，就可以将其定义为转录因子。
2、RNA生物合成的酶学基础：
包括该酶的组成与特点
3、原核生物DNA转录的基本过程,包括启动子的识别、起始、延长和终止
4、真核生物转录与原核生物的区别
5、原核生物转录与复制的主要区别
6、mRNA加工基本过程：
要求掌握帽子与尾巴结构的名称与作用及形成过程
∙5¢
端形成帽子结构（m7GpppNp—）
∙3¢
端加上多聚腺苷酸尾巴（polyAtail）
∙中部剪接除去内含子
∙链内部核苷酸的甲基化
mRNA帽子的生理功能：
⑴帽子结构参与翻译起始,帽0结构是核糖体识别mRNA所必需的；
核糖体上有帽结合蛋白。
⑵帽子结构增加mRNA的稳定性，保护mRNA防止其受5′核酸外切酶的降解。
⑶促进某些RNA的合成.
尾巴：
7、tRNA加工基本过程：
要求掌握氨基酸臂名称、加工酶系及碱基修饰方式
⑴剪切内含子
⑵核酸外切酶修剪3´
末端,逐个切去附加序列；
⑶加上CCA-OH的3´
末端，完成柄部结构。
⑷碱基修饰
第七讲蛋白质生物合成
1、蛋白质合成的物质基础包括哪些方面
（1）合成原料
（2）mRNA是合成蛋白质的直接模板
（3）tRNA是氨基酸的运载工具
（4）核糖体—蛋白质的合成场所
（5）蛋白质生物合成的必需因子
2、遗传密码的特点及解析
（1）起始码：
绝大多数生物的起始密码子都是AUG，作为多肽链合成的起始信号,同时编码一种氨基酸，原核生物的起始密码子AUG翻译对应的是甲酰甲硫氨酸，真核生物的起始密码子AUG翻译对应的是甲硫氨酸。
（2）终止码：
密码子UAA、UAG、UGA并不编码任何氨基酸，起着终止肽链合成的作用，因此成为终止密码子。
（3）密码无标点符号
（4）密码的简并性：
简并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱基决定,
（5）密码的通用性：
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。
但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。
3、核糖体作为蛋白质或多肽装配机器的原因
核糖体作为蛋白质的合成场所，它提供了模板mRNA的结合位点、肽酰基tRNA位、氨基酰tRNA位、转肽酶活性部位及蛋白质合成起始因子IF、延长因子EF和终止因子RF的结合部位。
4、原核生物蛋白质合成的基本过程，包括氨基酸的活化、合成的起始、多肽链的延长与释放。
5、多核糖体循环的含义
事实上在细胞内一条mRNA链上结合着多个核糖体，甚至可多到几百个。
蛋白质开始合成时，第一个核糖体在mRNA的起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向mRNA的3’端移动一定距离后,第二个核糖体又在mRNA的起始部位结合,向前移动一定的距离后,在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去,直至终止。
两个核糖体之间有一定的长度间隔，每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成,所以这种多核糖体可以在一条mRNA链上同时合成多条相同的多肽链，这就大大提高了翻译的效率.
第八讲基因表达调控
基因表达、基因表达组织特异性、基因表达阶段特异性、组成性表达、适应性表达、顺式作用元件、反式作用元件
（1）基因表达：
指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。
（2）基因表达组织特异性:
遗传信息的表达是受到严格调控的，通常各组织细胞只合成其自身结构和功能所需要的蛋白质。
不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性。
（3）基因表达阶段特异性：
细胞分化发育的不同时期，基因表达的情况是不相同的,这就是基因表达的阶段特异性。
（4）组成性表达:
指不大受环境变动而变化的一类基因表达。
（5）适应性表达：
指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达.
（6）顺式作用元件：
指DNA上对基因表达有调节活性的某些特定的调节序列，其活性仅影响与其自身处于同一分子的基因。
（7）反式作用元件：
调控基因可以在结构基因群附近、也可以远离结构基因,它是通过其基因产物-调控蛋白来发挥作用的，因而调控基因不仅能对同一条DNA链上的结构基因起表达调控作用，而且能对不在一条DNA链上的结构基因起作用，在遗传学实验上称为反式作用，调控基因就属于反式作用元件。
2、乳糖操纵系统的组成部分及作用
乳糖操纵元含有z、y和a三个结构基因.z基因长3510bp，编码含1170个氨基酸、分子量为135kD的多肽，以四聚体形式组成有活性的β—半乳糖苷酶，催化乳糖转变为别乳糖，再分解为半乳糖和葡萄糖；
y基因长780bp，编码由260个氨基酸组成、分子量30kD的半乳糖透过酶，促使环境中的乳糖进入细菌；
a基因长825bp，编码含275氨基酸、分子量为32kD的转乙酰基酶,以二聚体活性形式催化半乳糖的乙酰化。
3、乳糖操纵子模型的基本内容及在分子生物学中的地位
操纵元是原核基因表达调控的一种重要的组织形式，大肠杆菌的基因多数以操纵元的形式组成基因表达调控的单元。
在分子生物学中的地位：
重要的里程碑
4、真核生物基因表达调控的特点（与原核生物比较）
（1）真核基因表达调控的环节更多
（2）真核基因的转录与染色质的结构变化相关
（3）真核基因表达以正性调控为主
第九讲基因操作工具酶
工具酶、粘性末端、平末端、同位酶、同尾酶、同裂酶、酶活力单位
（1）工具酶：
在DNA分子水平的操作中，依赖于一些重要的酶，如限制性核酸内切酶、连接酶等，作为工具对DNA进行切割和拼接，这些酶统称为基因工程工具酶
（2）黏性末端：
大多数限制性核酸内切酶并不是在DNA两条链的同一个位置切断,而是在两条链错开2～4个核苷酸切断，这样产生的DNA末端会带有5'
突出或是3’突出的DNA单链,这种末端称为黏性末端.
（3）平末端:
有些限制性核酸内切酶能够在识别序列中间的同一个位置将DNA双链切断，产生的DNA末端是平末端。
（4）同位酶：
识别相同的序列但切割位点不一样的限制性核酸内切酶。
（5）同尾酶：
许多不同的限制性核酸内切酶识别序列虽然不完全相同，但切割DNA产生的末端是相同的，这些酶统称为同尾酶。
（6）同裂酶：
具有相同识别序列的限制性核酸内切酶称为同裂酶.
（7）酶活力单位:
在适当的反应条件下（包括温度、pH和离子强度等），1h内在50μl容积中完全酶解1μg特定DNA底物（通常用λDNA）所需要的酶量.
2、基因操作工具酶的分类与举例说明
（1）限制性内切酶：
根据结构和功能的特异性，即其识别和切割序列的特性、催化条件及修饰活性等，可将已发现的内切核酸酶分为三类:
即I型、II型、III型酶
I型和III型酶在同一蛋白酶分子中兼有甲基化酶及限制性内切核酸酶活性，又因其识别位点与切割位点不固定，所以价值不大
II型酶切割DNA片断活性和甲基化作用是分开的，且核酸内切作用又具有序列特异性，在基因克隆中广泛使用
通常所用的限制性内切核酸酶是指II型的
（2）DNA聚合酶
①大肠杆菌DNA聚合酶I;
②KlenowDNA聚合酶；
③T4DNA聚合酶；
④T7噬菌体DNA聚合酶；
⑤耐热DNA聚合酶；
⑥逆转录酶
（3）DNA连接酶
①T4DNA连接酶；
②大肠杆菌DNA连接酶：
③T4RNA连接酶
3、限制性内切酶的含义、分类、命名、特点与影响因素
含义：
是一类能够识别双链DNA分子中某些特定的核苷酸序列，并在该序列切割DNA双链的核酸内切酶。
分类：
按水解断裂分子的方式不同，核酸酶可分为2种类型：
一类是从核酸分子的末端开始逐个消化降解多核苷酸链，叫做核酸外切酶;
另一类是从核酸分子内部切割磷酸二酯键使之断裂成小片段，叫做核酸内切酶.科学家们根据酶分子结构和功能特性的差异，又把限制性核酸内切酶分为3种类型:
I型酶、II型酶、III型酶。
命名：
采用Smith和Athens提议的方案，根据限制性内切核酸酶来源和菌株进行命名
①用来源细菌的英文缩写斜体符号命名；
②它的第一个字母大写，来源细菌属名的第1个字母;
③第二、三字母小写，来源细菌种名的头2个字母;
④第四个字母代表菌株；
⑤最后用罗马字母表示同一菌株中不同限制酶的编号。
专一性：
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子
多样性：
限制酶有200多种
①星活性②DNA样品的纯度③DNA的甲基化程度④DNA的分子结构⑤侧翼序列长度
4、DNA连接酶的含义、种类及作用机理
催化DNA上裂口两侧（相邻）核苷酸裸露的3＇羟基和5＇磷酸之间形成共价结合的磷酸二酯键，使断开的DNA裂口连接起来。
种类：
①T4DNA连接酶;
作用机理：
连接酶的作用：
在双链DNA中，DNA连接酶能催化具有邻近3’—羟基和5’-磷酸基的单链形成磷酸二酯键，促使具有互补粘性末端或平末端的载体和供体DNA片段连接，使之成为一个完整的重组DNA分子.
连接的部位：
磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）.
结果：
黏性末端（包括平末端）连接起来。
第十讲基因操作载体
1、载体的含义与特点
携带目的基因进入宿主细胞进行复制、扩增和表达的工具称载体（Vector）；
即用于克隆、运载和转移目的基因并能自我复制的DNA分子。
载体特点:
（1）能在宿主细胞中复制并稳定地保存—-—具复制原点.：
在宿主细胞中不仅能独立地自我复制，而且能与携带的外源DNA一起复制
（2）能与目的基因连接—-—具多个限制酶切点，而每一个这样的酶切位点在载体DNA中只有一个（广泛、特异）
（3）便于筛选鉴定———具有标记基因,这种选择标记基因通常是抗抗菌素基因或某种酶基因，而宿主细胞并不具有
（4）操作简单——分子量小,高拷贝数,转化效率高,容易从宿主细胞中分离纯化
2、载体的主要类型
①细菌质粒载体（10kb）
包括大肠杆菌和枯草杆菌质粒载体
②λ噬菌体衍生载体（9—23kb）
③柯斯质粒（Cosmid）载体（40—50kb）
一种由质粒和λ噬菌体cos尾巴构建复合载体
④M13载体
一类专门用于Sanger法测序的载体
⑤Phagemid载体
一类由噬菌体功能片段和质粒构建的复合载体
3、质粒载体的特点与作用（图解分析）
4、蓝白斑筛选的基本原理
pUC18/pUC19上含有一个LacZ基因的调控序列和编码β—半乳糖苷酶N端146个氨基酸的序列（α-互补肽）的DNA序列（标记为lacZ'
）,多克隆位点就存在于lacZ’上。
β—半乳糖苷酶的C端编码基因却位于相应的宿主菌上.
当这两个部分基因产物（缺陷型-半乳糖苷酶）结合才会形成一个有活性的β—半乳糖苷酶。
这种机制称为α—互补作用。
定义:
含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X—gal（5-
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