分子生物学复习参考.docx
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分子生物学复习参考
分子生物学复习参考
1、什么是分子生物学（狭义）？
它包括哪些方面的内容？
在核酸与蛋白质水平上研究基因的复制、基因的表达、基因表达的调控以及基因的突变与交换的分子机制。
2、分子生物学发展中主要的成就？
3、中心法则？
4、主要名词
分子生物学
操纵子：
一组连续排列、协调表达、功能相关的基因就称为操纵子
DNA双螺旋结构：
DNA分子是由两条方向平行的多聚核苷酸链组成的，磷酸骨架主链位于螺旋的外缘，碱基对堆积在螺旋内部，向右盘旋的B—双螺旋棒状实体。
RNAi（RNA干涉）：
指短的双链RNA可以降解内源的同源mRNA，而使相应基因表达沉默的一种现象，属转录后的基因沉默。
DNA重组：
DNA分子内或分子间发生的遗传信息的重新共价组合过程。
基因组：
生物所携带的遗传信息的总和。
5、C值矛盾是什么？
举例说明
（1）有些进化上更高层次的生物类别的C值比低层次的生物的小
某些哺乳动物的C值<两栖类的C值
（2）C值与c值的矛盾
人类:
c值/C值=10%90%的序列的功能是什么？
ФX174:
实际C值<理论c值如此小的基因组如何编码如此多的基因？
6、基因重叠的主要形式？
基因重叠的生物学意义？
（1）基因重叠：
不同基因共用同一段DNA序列
（2）主要形式：
同向重叠（原核生物基因组、线粒体基因组）编码在同一DNA区段不同极性单链上的重叠基因
同向重叠（原核生物基因组）编码在同一DNA区段同一极性单链上的重叠基因
（3）意义：
符合原核生物进化的经济原则
较少的基因组含量编码大量的基因，同一调控序列调控不同基因表达
丰富和发展了基因概念
遗传信息的估算
7、用基因重叠解释ФX174噬菌体的C值矛盾。
（ФX174的C值矛盾表现？
）
C值=5387bp
c值=按其功能基因（11个）计算，需22000bp
不同的阅读框—选择不同的起始密码或终止密码
8、中度重复序列：
rDNA基因家族和Alu家族。
（1）rDNA基因家族（编码3中RNA）
排列在核仁组织区，又称主体rDNA
不同的物种的基因组中，其拷贝数有所差异
在发育过程中随着生理、发育的需要发生不同程度的扩增
（2）Alu家族（灵长类特有）
弥散性的分布；
约500，000copies；
占基因组5%~6%；
平均每6000bp就有一个重复。
成员之间87%以上的同源性
9、序列重复的生物学意义？
编码、进化能力……
10、理解下图含义：
1977年Chanbom对鸡卵清蛋白基因与其cDNA杂交结果的解释。
鸡DNA上的卵清蛋白基因：
与腺病毒2的Hexoncp基因类似，编码序列（在成熟mRNA上出现的序列）之间有间隔，没有出现在成熟mRNA上出现。
而EcoRⅠ和HindⅢ的识别位点正好位于这些间隔区内部，因此EcoRⅠ和HindⅢ可将卵清蛋白基因切成3段，电泳得到3条不同大小的带。
11、间隔基因的普遍性和主要特征
（1）普遍性
绝大多数的机构基因是间隔基因，tDNA和rDNA也是间隔基因
间隔基因不仅是真核生物基因的主要结构形式，原核生物中也有间隔基因存在
在某些低等真核生物的线粒体和叶绿体基因中叶发现了断裂现象，这种DNA和相应信使RNA结构上的差异在真核生物是普遍的
（2）主要特征
基因上的外显子排列顺序与成熟mRNA上的排列顺序一致
间隔基因在不同组织细胞中的内含子成分一致
核基因的阅读框通常被内含子隔开，内含子一般无编码功能
大多数内含子无选择压力，易变异；其突变不影响基因产物的功能（也有例外：
突变内含子影响转录后的剪接加工）
12、如何理解内含子和外显子的相对性？
内含子也有编码功能
外显子在某些情况下也没有编码功能
并非所有真核生物基因均是间隔基因
13、了解间隔基因的形成假说
内含子先存论（Intronearly）
内含子存在于古老的基因中，是基因的一部分；所有基因均起源于原本就具有间隔结构的DNA分子。
原核生物的基因组小，“无功能”的内含子成为快速复制的包袱，在进化过程中被丢弃。
内含子后生论（Intronlate）
原始基因的编码区无间隔DNA序列，内含子实在后期进化的过程中随机插入到基因组中，形成间隔基因
14、基因间隔的生物学意义（进化意义）？
（1）增加变异概率，有利于进化
内含子不受选择压力，有利于累积突变，增加总变异量
内含子较长，易于进行基因间重组，增加外显子重新组合的概率
（2）与外显子变异相比，有利于物种的稳定性
外显子变异：
蛋白质序列、结构变异，受到选择压力，要不淘汰要不保留
内含子变异：
不影响蛋白质功能，不影响物种遗传稳定性，不被清除而保留下来
（3）扩大遗传信息储量：
外显子与内含子区分的相对性
（4）利用内含子进行基因表达调节：
酵母Cytb基因内含子切除的调节机制
15、原核生物转座子的种类、结构特征等相关。
（1）插入序列（InsertionSequence，IS）
IS两端的反向重复总是与靶位点的同向重复连在一起，是转座子插入的特征
插入后靶位点的同向重复序列是不同IS因子的特征性结构
有的IS的插入有热点，但不同IS因子的热点不同；有的IS是随机插入
（2）复合型转座子
末端的反向/同向重复可以是IS因子
两端的IS因子可以自身转座，也可以引起整个转座子转座
选择压力驱使转座子以整体方式转座而不是IS因子独立转座
（3）TnA转座子家族
也是一种复合转座子，但其两端不是IS因子
不同TnA转座子携带的抗药性标记不同
16、转座子转座后靶位点上同向重复形成的机制。
17、转座效应有哪些？
18、转座机制？
（1）转座过程的发生不依赖供体位点与靶位点间序列的同源性，转座是属于不依赖recA酶的非同源重组过程。
（2）转座插入的靶位点并非完全随机，它不仅具有对核苷酸重复序列的位点偏爱性，即表现插入热点的专一性，而且具有在特定区域内可随机插入所表现的区域优先性，基于这一特点利用转座因子不易获得覆盖全基因组的插入突变体。
（3）某些转座因子对同类转座因子的插入具有排他性。
（4）转座事件发生后，靶序列在转座因子两侧会形成正向重复。
（5）原核生物中的转座事件具有极性突变效应，当转座子插入到某个操纵子中时，不但能使被插入的结构基因功能丧失，还会使该操纵子中位于靶位点下游的基因表达水平下降。
（6）转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应。
19、假基因的两种主要类型的形成
（1）复制型转座：
发生转座的整个DNA序列是原转座因子的一个拷贝，转座伴随着新拷贝的复制。
（2）非复制型转座：
转座因子作为一个整体直接从原始位点插入转座到新的靶位点，而供体原来的位点上已没有转座因子了。
20、主要名词
基因：
具有遗传效应的DNA序列
C值：
生物单倍体基因组DNA的核苷酸数
c值：
编码结构基因DNA的核苷酸数
基因重叠：
不同的基因共用一段相同的DNA序列
序列重复：
由多数反复存在的DNA顺序组成的基因
单拷贝序列：
＜10拷贝
中度重复：
每一重复单位的序列长度为0.1—1kb，每一基因组有10—10000拷贝，C0t（1/2）值为0.001—0.1的组分划归为中度重复序列。
高度重复：
每一重复单位的序列长度为2—10kb，每一基因组有105—106拷贝，C0t（1/2）值小于0.001的组分划归为中度重复序列。
间隔基因：
真核生物的结构基因是由若干外显子和内含子序列相间隔排列组成的间隔基因。
内含子：
结构基因中可转录但在mRNA成熟之前又被剪切的核苷酸区段
外显子：
DNA上与成熟mRNA对应的核苷酸区段，或结构基因在DNA中的氨基酸编码区：
转录信使RNA的部分，它能够合成相应的蛋白质
基因跳跃：
一段可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用DNA顺序
转座子：
在基因组中可以移动的一段DNA序列
假基因
21、大肠杆菌复制起点的主要特征和复制起始机制。
以E.coli的复制起点OriC为例
是染色体上位置固定的一段DNA、富含AT、含甲基化位点：
GATC
重复序列
13bpDR（DirectionalRepeat:
同向/直接重复）
9bpIR（InvertedRepeat:
反向重复）
复制起点的这些特征有利于在该位点快速解链以发动复制和促进DNA聚合酶的结合
22、复制引发过程中主要的蛋白质的作用（如：
DnaA,DnaB,DnaG）.
23、前导链和后随链复制引物有何不同？
前导链合成的引物：
由RNA聚合酶引导合成的RNA
后随链合成的引物（冈崎片段合成的引物）：
由引物酶催化合成的RNA。
Ø引物酶不同于转录中的RNA聚合酶。
Ø引物酶由dnaG基因编码。
Ø引物在完成冈崎片段合成后被降解。
冈崎片段之间的缺口有DNA聚合酶Ⅰ和DNA连接酶通过缺口平移的方式填补
24、了解复制终止的过程。
终止：
Tus蛋白+终止陷阱
子代分离：
拓扑异构酶IV；XerCD蛋白（位点特异的重组酶）
Tus蛋白：
特意识别终止位点的GT丰富区；抑制DnaB（解链酶）的活性而阻止复制叉的前进
XerCD蛋白：
位点特异性重组酶，识别终止区内的dif位点，切开双链后交换重连。
25、图示θ复制、滚环复制、D-环复制，并理解
26、三种复制方式（θ复制、滚环复制、D-环复制）的主要特征和差异。
主要特征
θ复制：
每次复制均从一个固定的复制起点起始
前导链连续合成，后随链由冈崎片段连接而成
滚环复制：
复制起始时，复制起点的一条单链断裂，而释放出5’端和3’端。
3’端作为前导链合成的引物，前导链连续合成。
5’端游离出来，作为后随链合成的模板。
在旺盛合成时期，前导链不断合成，且连在一起形成多联体分支，并作为新的后随链合成的模板。
前导链的合成不需要另外合成的RNA引物。
D-环复制：
环状DNA模板的两条单链的复制起点位置不同且相距甚远。
复制起始首先在一条单链的复制起点起始，单向、连续合成前导链，并置换另一条模板单链。
当另一条单链的复制起点暴露后，起始后随链的单向、连续的合成。
两条链的复制完成有先后。
主要差异
27、复制后末端缩短的原因？
真核生物如何通过端粒复制避免复制后的末端缩短？
当端粒酶催化合成足够长的G链后，G链回折形成Hoogsteen结构，且末端和另一链的末端连接，形成封闭的染色体末端。
28、原核生物和真核生物复制的特征和异同。
（1）原核生物复制的特征：
单复制子
营养充足时，可在一个复制子内起始多次复制。
（2）原核生物复制的特征：
多复制起点和多复制子
复制的不一致性
●同一个细胞中不同复制子起始复制的早晚差异
●不同组织细胞复制的早晚差异
●复制子的数量和复制速度随着细胞、组织和发育时期不同而有差异
只有当所有的复制子完成复制后，才能在起始点上起始下一次的复制；而且，真核生物的复制严格控制在S期，一次分裂复制一次。
端粒酶：
避免染色体末端缩短的机制
29、主要名词
复制起点：
DNA复制的起始位点
复制子：
DNA分子中能独立进行复制的最小功能单位
θ复制：
环状DNA半保留复制的方式
滚环复制：
DNA复制的一种方式。
复制叉沿着环状模板链滚动，每一轮新合成的一圈DNA链取代上一轮合成的DNA链，由此产生线状多联体DNA分子。
D-环复制：
端粒：
真核生物中由染色体末端的短重复序列和相关蛋白质组成的特殊结构，对维持染色体的稳定性起着重要作用。
30、原核生物和真核生物的转录单位有何异同？
转录单位：
从转录启动子始到终止序列为止的一段DNA序列，控制蛋白质或功能RNA的转录
原核生物的转录单位：
操纵子，多顺反子
真核生物的转录单位：
单个转录单位，单顺反子
31、如何证实转录是不对称的？
32、原核生物核心启动子的结构特征（主要元件和序列特征）以及每个元件在转录起始过程中的作用。
RNA聚合酶首先识别和结合在—35区，所以称其为RNA聚合酶的识别位点（Rsite）
或松弛结合位点；随后RNA聚合酶滑动移位到—10区（Bsite），选择模板链并与之紧密结合，也称—10区为结合位点，或紧密结合位点；转录起点为+1位点（Isite）。
原核生物启动子长约40碱基，其中—10区Pribnow盒的保守序列为TATAAT，—35区的Sextama盒的保守序列为TTGACA，以及17±1bp的间隔序列。
33、原核生物启动子突变造成的效应？
上调（上行）突变：
启动子基序与标准基序没有差异或差异极小，启动转录的能力较强。
下调（下行）突变：
启动子基序与标准基序差异较大，启动转录的能力较弱。
—10区的碱基突变：
A/T→G/C：
多为下行突变，增强了双链的稳定性，不易解链，导致转录效率下降。
A/T→T/A：
有上行突变，也有下行突变。
这种突变改变了双链的碱基堆积或者与RNA聚合酶的结合能力，导致转录效率改变。
单独突变：
-10区或-35区突变：
录效率下降100倍
同时突变：
-10区和-35区同时突变：
转录效率下降1000倍
间距长度：
17±1bp
间距趋近17bp→有利于RNA聚合酶的启动，上行突变；
间距远离17bp→不利于RNA聚合酶的启动，下行突变。
34、原核生物RNA聚合酶的组成亚基和各亚基的功能？
全酶=核心酶+σ因子
核心酶：
通过静电作用与DNA分子非专一、非特异地结合，主要负责链的延伸。
核心酶可以非特异地识别和结合模板DNA。
σ因子：
与核心酶结合，并使全酶构象改变，特异地与DNA结合。
当σ因子和核心酶一起构成全酶时，可以提高RNA聚合酶对模板DNA特定区域的结合常数。
σ因子指引RNA聚合酶结合到转录启动子上。
两个α亚基分别位于核心酶的首尾，位于前端的可能与双链DNA的解链有关，而位于尾端的可能促进解链的DNA再次结合成为双螺旋结构。
β亚基会形成两个功能位点，一个为起始位点，对利福平表现敏感，只能专一性的与ATP或GTP结合，这一特点也决定了RNA的第一个核苷酸为A或G，其二是延伸位点，对利福平表现不敏感，对NTP没有专一性的选择，从而保证了RNA链的延伸。
β’亚基能促使RNA聚合酶与非模板链结合。
一个RNA聚合酶的核心酶至少包含有4个功能位点，即非模板链的结合位点β’、模板链结合位点β亚基、双链DNA解旋位点和双链DNA重绕位点。
35、б亚基的特征及其在基因转录中的调控作用？
σ亚基：
与核心酶结合，并使全酶构象改变，特异地与DNA结合。
当σ亚基和核心酶一起构成全酶时，可以提高RNA聚合酶对模板DNA特定区域的结合常数。
σ亚基指引RNA聚合酶结合到转录启动子上。
σ亚基是可以重复使用的蛋白质因子
不同的σ亚基有不同的DNA序列识别专一性。
36、原核生物转录起始过程以及在此过程中各成分（包括反式作用因子和顺式作用元件）的作用。
37、依赖ρ因子的转录终止子和不依赖ρ因子的转录终止子的结构特征。
掌握判断终止子类型的标准要点。
1、不依赖ρ因子的终止
G/C丰富的反向重复：
可形成发夹结构，使转录在该处暂停
G/C丰富区后的POLY（A）序列，提供模板与转录本易解链的位点
终止于终止子下游的某个位点
发夹结构的稳定性提高和多聚A的长度增加可以提高终止效率
2、依赖ρ因子的终止
G/C丰富的反向重复
G/C丰富区后没有紧邻的POLY（A）序列
ρ因子的作用：
不能识别终止子、其移动需ATP供能、NTP水解酶、解旋酶
38、真核生物RNA聚合酶的种类及其负责的基因的结构特征。
根据其对α-鹅膏覃碱的敏感度区分为：
RNA聚合酶Ⅰ
RNA聚合酶Ⅱ
RNA聚合酶Ⅲ
39、真核生物PolII基因转录启动子的特征及其参与的转录起始-基础的转录起始复合物的形成。
40、真核生物转录终止相关的信号元件及转录终止。
41、增强子的作用和特性，如何通过实验（1983，大鼠抗体基因γ2b基因）证实增强子的功能不依赖于其相对于靶基因的方向和距离。
顺式作用元件，远距离调控靶基因的转录
促进转录
不依赖于增强子的方向以及与靶基因的距离远近
无基因特异性，但具有组织细胞特异性
受内、外源条件诱导调节
42、了解转录因子的作用方式
改变DNA的构象：
使转录启动子序列暴露，有利于RNA聚合酶的结合
影响基础的转录起始复合物的装置：
促进或抑制基础的转录起始物的功能
影响其它调节因子的活性
43、特异的转录起始复合物的形成。
44、转录因子主要的结构域及功能（DNA结合域，转录激活域，核定位信号，寡聚化位点）
45、常见的转录因子结构域和特征：
锌指，bHLH，HTH，bZIP
46、了解tRNA和rRNA的转录后加工方式
47、mRNA上5’帽的类型和帽结构功能
防止降解，稳定mRNA
促进mRNA的核-质运输
提高可译性
提高剪接效率
48、mRNA3’加尾（多聚腺苷酸化）的信号元件和加尾方式；poly（A）尾的功能。
保护mRNA，延长其半衰期
增强可译性和多聚核糖体的形成
影响最后一个内含子的剪接
促进转录终止；某些先天性缺乏终止密码子的mRNA通过加尾有制造终止密码子UAG、UAA
通过选择性加尾调控基因表达
49、根据内含子的边界序列特征，内含子有哪些主要类型？
Ⅰ型内含子:
5’U……G3’
Ⅱ型内含子:
5’GU……AU3’
Ⅲ型内含子：
5’GU……AG3’
50、与内含子剪接有关的主要的信号元件有哪些？
51、理解内含子的剪接反应（两次的亲和攻击-转酯反应）
52、选择性剪接的例子，选择性剪接的常见类型
组成型剪接：
按顺序将内含子剪接
选择性剪接：
有选择地将内含子剪接，产生同源异型（isoform）mRNA.
53、RNA编辑的主要类型？
碱基的插入与删除
碱基的改变
54、原核生物和真核生物转录产物的异同？
（1）原核生物：
shorthalf-life:
转录、翻译、降解同时进行；单个的不同的mRNA的寿命长短不同，但是就整体而言，寿命较真核生物的短
poly-cistron：
多顺反子。
上游顺反子的翻译可能影响下游顺反子的翻译，可能导致翻译极性（见基因表达调控一章）
Startingcodon&SDsequence：
特征性的翻译起始密码，多AUG，少GUG、UUG；含SD序列---翻译调控
（2）真核生物：
5’cap
3’tail
PrimaryproductsmustbeprocessedtoproducematuremRNA初级转录产物经加工后得到较小分子量的成熟mRNA。
成熟mRNA与其基因序列不一定呈线性关系。
56、核糖体在翻译过程中的作用、原核生物和真核生物核糖体的差异，核糖体中的参与翻译的活性位点（A、P、E位）
作用：
一是提供tRNA，mRNA和相关蛋白质因子的结合位置，使它们在核糖体上保持正确的相对位置；二是包括rRNA在内的组分具有催化功能，能执行翻译中许多关键的化学反应。
区别：
原核生物核糖体称为70S核糖体，其中的小亚基称为30S核糖体，大亚基称为50S核糖体。
大亚基由33中蛋白质和23S及5SrRNA组成。
真核生物核糖体称为80S核糖体，其中40S小亚基包含33种蛋白质和18SrRNA，而60S大亚基包含50种蛋白质和3种rRNA。
活性位点：
大亚基与氨基酰tRNA结合位点A
在肽链延长过程大亚基与肽链结合位点P
空载tRNA离开核糖体的出口位点E
57、翻译的模板即mRNA的主要结构特征？
原核生物和真核生物翻译模板的异同？
（该题与第54题基本相同）
主要结构特征：
一段可翻译的密码序列（即开放阅读框，ORF）和一个核糖体结合位点，原核生物的mRNA第一个密码子AUG上游的一个重要特征是S—D序列，而真核生物除第一个密码子AUG的上游是核糖体小亚基扫描AUG的信号序列（CCACC）外，还有5’cap和3’tail
58、如何判断一条序列上的开放阅读框？
（注：
ORF的定义和标准，一条序列上右六种可能的阅读方式）
编码区由相邻排列但不重叠的密码子串组成。
59、密码子的特性？
掌握常见的特殊的密码子，线粒体密码子的特殊性是什么？
普遍性、通用性、简并性
60、密码子简并性的原因是什么？
密码子简并性有何生物学意义？
生物学意义：
允许DNA有较大的发生碱基突变的余地，降低突变造成的伤害；
提供进化原料；
有利于生物体对环境的适应和物种的遗传稳定
61、反密码子的摆动性的规则？
摆动的原因是什么？
有何生物学意义？
反密码子的摆动性：
一个反密码子可以识别多个密码子
摆动性规则：
摇摆的原因：
一般地，同义密码子得第1、2位是保守的，而第3位则是可变的，意味着该可变位点的配对具有一定的灵活性。
tRNA的反密码子在反密码环上呈弧状排列，与密码子不能保持完全的平行排列，第1位摇摆的自由度较大而可能形成非标准的碱基配对。
生物学意义：
仅需32种反密码子就可以识读61种氨基酸密码，大大减少了tRNA基因的种类数。
62、了解线粒体基因组密码子识读的超摇摆现象以及原核生物对起始密码子识读的特殊性（解释：
为何原核生物有3个常用的起始密码子？
）。
线粒体tRNA具有更多的变异，导致tRNA的结构较为松弛。
⏹没有典型的T-loop
⏹没有典型的D-loop
⏹含有较多的U
松弛的tRNA对密码子的识读更为自由：
“三中读二”。
63、密码子偏爱的原因和生物学意义?
64、原核生物5’UTR区的结构特征和主要的调控元件？
65、SD序列的特征和功能是什么?
位于起始密码上游约10nt处
☐与16srRNA3’-端互补结合
☐保守序列：
UAAGGAGGU（其中至少3个碱基互补）
66、真核生物5’UTR区的结构特征和主要的调控元件的特性？
67、真核生物的起始密码附近序列的特征是什么（前三后四规则）？
如何通过实验证实这种特征对翻译的调控？
68、原核生物和真核生物3’UTR区的特征？
69、理解原核生物和真核生物翻译起始机制。
70、原核生物和真核生物核糖体上各个活性位点的功能是什么？
71、了解蛋白质合成过程中，生物体如何保证翻译起始的准确性（双筛机制等）
73、结合原核生物和真核生物基因表达调控的理论，深刻理解“基因表达具有时空特异性”和“相对而言，转录水平的调控较为经济、有效的”的含义。
P214-215
基因组中基因的表达具有时空性：
所有基因并非以同样的强度、时时刻刻地表达。
不同组织和器官的细胞由于其所行使的功能不同，所表达的基因种类、数量和强度不同，表现为基因表达的组织特异性；组织细胞在分化发育的不同时期，基因表达的种类、数量和强度也不同，表现为基因表达的时序性。
在生物生长发育的不同阶段、不同部位的细胞，开放表达的基因种类、数量和表达强度不一样，合成蛋白质的数量和种类也不一样，显示出基因表达的时空有序性，从而逐步形成形态与功能各不相同、相互协调有序的组织和器官。
基因表达的调控在调控层次上可分为转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平的调控，其中转录水平的调控既是较为经济、有效、灵活的调控，又是较为重要且复杂的调控。
在复杂的基因组中，在转录水平上既可以通过对所需基因转录起始位点的选择，产生不同的转录物，
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