农业资源与环境分子生物学总复习大全.docx

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农业资源与环境分子生物学总复习大全

分子生物学的学习框架：

一、结构：

蛋白质、核酸、染色质、基因组

二、功能和相互作用关系：

复制（原核、真核）

突变、修复和重组

转录（原核、真核）

翻译

三、基因表达调控：

原核、真核

四、分子生物学技术

第一章

1：

分子生物学（狭义）：

人们常采用狭义的概念，将分子生物学的范畴偏重于核酸的分子生物学（核酸的结构、DNA的复制、基因的转录、表达和调控），当然也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。

2：

分子生物学的基本原理：

①构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中是相同的；

②生物体内一切有机大分子的合成都遵循共同的规则；生物遗传信息表达的中心法则相同

③生物有机大分子单体（核苷酸、氨基酸）的排列不同决定了生物体的属性（某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性）。

3：

分子生物学的研究内容

•基因与基因组的结构与功能；

•DNA的复制、转录与翻译；

•基因表达调控------核酸生物学

•DNA重组技术------基因工程

•生物大分子结构功能------结构分子生物学

4：

分子生物学发展简史：

（1）.人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段

（2）.重组DNA技术的建立和发展阶段

（3）.重组DNA技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段

5：

1990年起正式开始这项长达15年的HGP，该计划的主要科学目标是绘制遗传连锁图、物理图、序列图和转录图。

Ø2003年4月14日，六国科学家提前绘成人类基因组序列图。

Ø人类基因组计划是人类科学史上与阿波罗登月计划及曼哈顿原子弹计划相媲美的伟大科学工程。

Ø遗传图（geneticmap）：

又称连锁图（linkagemap），它是以具有遗传多态性（在1个遗传“位点”上具有1个以上的等位基因，在群体中出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中，两个位点之间进行交换，重组的百分率，1%的重组率称cM）为“图距”的“基因组图”。

Ø物理图：

是以一段已知核苷酸序列的DNA片段（STS,sequencetaggedsite序列标记位置）为“路标”，以Mb或kb作为图距的基因组图。

Ø转录图：

是把mRNA（或据mRNA人工合成的cDNA）分离、定位，绘制出的图谱称之为转录图，也称为cDNA图。

所有的生物性状，包括疾病，都是由结构功能或蛋白质决定的，而已知的所有蛋白质都是RNA聚合酶II指导的mRNA依据“遗传密码”编码的，抓住了（mRNA）转录图，就抓住了基因的主要特点与主要部分（可转录的部分）。

Ø序列图：

测定总长度由30亿核苷酸组成的序列图是人类基因组计划最为艰巨的任务，预计在2005年完成。

6：

展望21世纪的分子生物学：

•二十一世纪是分子生物学发展的世纪，生命科学将进入一个新的时代——后基因组时代post-genomics

•1.功能基因组学functionalgenomics

任务：

是对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因组整体水平上阐述基因活动的规律。

核心问题：

是基因组的多样性和进化规律，基因组的表达及其调控，模式生物体基因组研究等。

2.蛋白质组学（proteomics）

蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。

3.生物信息学（Bioinformatics

对DNA和蛋白质序列资料中各种类型信息进行识别、存储、分析、模拟和传输。

由数据库、计算机网络、应用软件三大部分组成。

第二章：

蛋白质结构

1：

蛋白质（protein）是由氨基酸（aminoacids）通过肽键（peptidebond）首尾相连形成的高分子含N化合物。

2：

蛋白质的元素组成

a：

主要元素：

C,H,O,N,S,有些蛋白质还含有少量的p和金属元素。

b：

各种元素的含氮量很接近，平均为16%

c：

凯氏定氮法测定蛋白质含量：

蛋白质含量＝6.25×样品含氮量

3：

氨基酸的分类：

（蛋白质氨基酸、非蛋白质氨基酸）或（非必须氨基酸、必须氨基酸）

或（极性带电荷的【酸性、碱性】、极性不带电荷、非极性）

4：

氨基酸的性质

A：

物理性质：

a：

无色晶体。

b：

有不同味道。

c：

溶解性：

易溶于酸和碱，除少数外一般都能够溶于水，而难溶于乙醇、乙醚中。

B：

等电点isoelectricpoint,pI：

在某一pH的溶液中，氨基酸上的-NH2和-COOH解离成度完全相等，即氨基酸所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。

例题：

氨基酸混合物进行电泳分离时，当氨基酸pI>pH（电泳缓冲液）时，氨基酸向（负极）移动，当氨基酸pI

C：

光学性质：

吸收紫外光

D：

化学性质：

氨基酸与茚三酮在弱酸性下变紫色。

脯氨酸或羟脯氨酸与茚三酮在弱酸性下变黄色

5：

蛋白质的结构与功能

一级结构（肽键）：

指多肽链中氨基酸的一定的顺序，靠共价键维持多肽链的连接，而不涉及其空间排列。

二级结构（氢键）：

指多肽链骨架的局部空间结构，不考虑侧链的构象及整个肽链的空间排列。

三级结构：

指整个肽链的折叠情况，包括侧链的排列，也就是蛋白质分子的空间结构或三维结构。

四级结构：

蛋白质亚基的排列

例题：

下列蛋白质那个具有四级结构？

（d）

A肌红蛋白B胰岛素C胰蛋白酶D血红蛋白

超二级结构（motif）：

--多肽链内顺序上相邻的二级结构常在空间折叠中靠近，彼此相互作用形成规则的二级结构聚集体。

--介于二级和三级结构之间的形式。

6：

结构域（Domain）

a：

球状蛋白质的折叠单位。

相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个空间上明显突出的局部区域。

b：

与分子整体以共价键相连，不易分离。

c.具有不同的生物学功能。

7：

蛋白质分析

蛋白质的分离和纯化：

根据分子大小（透析或超滤、离心沉淀、凝胶过滤层析）

根据溶解度（等电点沉淀、盐析、有机溶剂沉淀）

根据带电性（电泳、离子交换层析）根据特异亲和力（亲和层析）

8：

几大层析重点介绍

（1）：

凝胶过滤层析

•原理：

当不同分子大小的蛋白质流经凝胶柱时，比凝胶颗粒孔径大的分子不能进入其内部，而被排阻在颗粒外随洗脱剂在颗粒间的空隙中下移；小分子则能不同程度的进入颗粒中。

这样犹豫不同大小的分子所经的路径不同而得到分离，大分子蛋白先被洗脱出来，小分子蛋白后被洗脱出来。

（2）：

离子交换层析

•是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分例子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别二进行分离的一种层析方法。

•离子交换层析中，基质是由带电荷的树脂或纤维素组成。

•由于各种蛋白质有各自的等电点，当其处于不同的pH条件时，带点状况有所不同。

•改变洗脱液的pH值（改变盐浓度），可将与基质结合较弱的蛋白质先洗脱下来，结合较强的后洗脱下来，以达到分离纯化的目的。

过程：

平衡阶段吸附阶段.解吸附阶段：

再生阶段

（3）:

亲和层析

•是利用分子与其配体间特殊的、可逆的亲和作用而进行分离的一种层析技术。

•将亲和分子制成固定相吸附剂放置在层析柱中，当待分离的蛋白质混合液通过层析柱时，与吸附剂亲和力强的蛋白质就会被吸附而滞留在层析柱中。

那些没有亲和力的蛋白质由于不被吸附，直接流出，从而达到分离的目的。

•选用适当的洗脱液，改变结合条件可将被结合的蛋白洗脱下来。

（4）：

蛋白质电泳：

带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程称为电泳。

蛋白质电泳分类：

a：

SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳b：

等电聚焦电泳c：

双向电泳（二维电泳）

（5）：

蛋白免疫印迹（westernblot）

WesternBlot采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳，被检测物是蛋白质，“探针”是抗体，“显色”用标记的二抗。

经过PAGE分离的蛋白质样品，转移到固相载体（例如硝酸纤维素薄膜）上，固相载体以非共价键形式吸附蛋白质，且能保持电泳分离的多肽类型及其生物学活性不变。

以固相载体上的蛋白质或多肽作为抗原，与对应的抗体起免疫反应，再与酶或同位素标记的第二抗体起反应，经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的特异性目的基因表达的蛋白成分。

该技术也广泛应用于检测蛋白水平的表达，确定目的蛋白是否存在等。

5；蛋白质测序

EdmandegrationcDNAdeducing

复习参考题：

1、氨基酸的分类（根据极性）、性质。

极性带电荷的【酸性、碱性】、极性不带电荷、非极性

A：

物理性质：

a：

无色晶体。

b：

有不同味道。

c：

溶解性：

易溶于酸和碱，除少数外一般都能够溶于水，而难溶于乙醇、乙醚中。

B：

等电点isoelectricpoint,pI：

在某一pH的溶液中，氨基酸上的-NH2和-COOH解离成度完全相等，即氨基酸所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。

例题：

氨基酸混合物进行电泳分离时，当氨基酸pI>pH（电泳缓冲液）时，氨基酸向（负极）移动，当氨基酸pI

C：

光学性质：

吸收紫外光

D：

化学性质：

氨基酸与茚三酮在弱酸性下变紫色。

脯氨酸或羟脯氨酸与茚三酮在弱酸性下变黄色

2、Motif、Domain

超二级结构（motif）：

--多肽链内顺序上相邻的二级结构常在空间折叠中靠近，彼此相互作用形成规则的二级结构聚集体。

--介于二级和三级结构之间的形式。

结构域（Domain）

a：

球状蛋白质的折叠单位。

相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个空间上明显突出的局部区域。

b：

与分子整体以共价键相连，不易分离。

c.具有不同的生物学功能。

3、纯化蛋白质有哪几种方法？

什么原理？

5种方法，具体见上文

第三章：

DNA与染色体的结构

1：

DNA的结构（一级结构、二级结构、高级（三级）结构）

2：

将DNA分子彻底水解得到的产物是：

（脱氧核糖）（碱基）（磷酸）

核糖+浓HCL+（）变绿色（苔黑酚法）

脱氧核糖+（?

）变蓝色（二苯胺法）

3：

DNA的二级结构

Watsoncrick双螺旋模型的要点

（1）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕形成右手双螺旋。

（2）磷酸与核糖彼此通过3’,5’-磷酸二酯键相连接位于双螺旋外侧，形成DNA分子的骨架

（3）双螺旋的直径为2nm，沿中心轴每旋转一周有10个碱基对（10bp），螺距为3.4nm。

（4）两条脱氧核苷酸链依靠碱基互补原则进行配对。

彼此碱基之间靠A＝T配对形成两个氢键、GC配对形成三个氢键稳定结构。

（5）双螺旋结构上有二条螺形凹沟，较深的沟称大沟（majorgroove），较浅的称小沟（minorgroov）。

4：

DNA分子结构的主要特点

a：

稳定性b：

多样性c：

特异性

双螺旋结构稳定的因素

a：

氢键（维持双链横向稳定）b:

碱基堆聚力（维持双链纵向稳定）c:

离子键：

磷酸与阳离子

5：

DNA双螺旋结构的多态性

已知构想:

A,B,C,D,E,T,Z共计7种

引起DNA双链构想改变的因素有：

a：

核苷酸顺序b：

碱基组成c：

盐的种类d；相对湿度

6:

Z-DNA调控基因转录的两个模式

依据转录区与调控区的距离a：

临近调控系统b：

远距离调控系统

7：

DNA的呼吸作用：

正常情况下，DNA双螺旋结构中的氢键处于不断的断裂和重新形成的平衡状态（特别是稳定性较低的富含A-T的区段，氢键的断裂和再生更加明显），这种现象称为DNA的呼吸作用。

8：

DNA三级结构里，超螺旋结构可以分为：

正超螺旋（张力较大）和负超螺旋（使DNA松弛）。

超螺旋DNA迁移率>线性DNA迁移率>开环DNA迁移率，以此可判断质粒结构是否被破坏。

DNA的变性、复性与杂交