分子生物学复习.docx

分子生物学复习.docx

《分子生物学复习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子生物学复习.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

分子生物学复习

1、分子生物学定义：

研究核酸等生物大分子的结构、功能及其相互关系，从分子水平揭示生命的奥秘的学科。

所关心的主要是它们在细胞生命过程中的作用，包括核酸本身的复制、保存以及基因的表达与调控规律。

2、分子生物学研究内容：

（1）结构分子生物学:

研究生物大分子的空间结构（三维结构）、结构和构象变化与功能的关系。

（2）基因表达的调节与控制。

（3）DNA重组技术。

（4）结构基因组学、功能基因组学、生物信息学。

3、DNA一级结构（初级结构）（primarystructure）:

四种脱氧核苷酸按照一定的排列顺序以3’，5’磷酸二酯键（phosphodiesterlinkage）相连形成的直线或环状多聚体，即四种脱氧核苷酸的连接及排列顺序。

4、DNA二级结构：

两条多核苷酸链反向平行盘绕而成的双螺旋结构（double-helixstructure）。

DNA二级结构类型：

B-DNA，右手螺旋，大小适中；A-DNA，右手螺旋，粗短；Z-DNA，左手螺旋，细长。

5、DNA的三级结构（tertiarystructure）：

DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。

超螺旋结构是DNA三级的主要形式，分两种类型：

正超螺旋（positivesuperhelix）；负超螺旋（negativesuperhelix）。

正超螺旋（positivesuperhelix）：

左手超螺旋，是B-DNA加剧螺旋（拧紧）形成的超螺旋，非自然选择，不利于基因表达。

负超螺旋（negativesuperhelix）：

右手超螺旋，是B-DNA减弱螺旋（松开）形成的超螺旋，自然选择，利于基因表达。

6、DNA变性：

DNA由双链变为单链的过程。

方法：

热变性；碱变性。

7、Tm（熔链温度）：

加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时的温度，即50%的DNA成单链分子时的温度）。

8、DNA复性：

变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。

方法：

冷却法，（酸）中和法。

9、退火：

热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火（annealing）。

10、基因：

编码一种功能蛋白或RNA分子所必需的全部DNA序列。

11、一个典型的真核基因包括：

（了解）

①编码序列—外显子（exon）

②插入外显子之间的非编码序列—内含子（intron）

③5'-端和3'-端非翻译区（untranslatedregion,UTR）

④调控序列（可位于上述三种序列中）

绝大多数真核基因是断裂基因（split-gene），外显子不连续。

12、基因组（genome）：

生物有机体的单倍体细胞中的所有DNA，包括核DNA和线粒体、叶绿体等细胞器DNA。

即包括，核基因组，细胞器基因组（线粒体和叶绿体基因组）。

13、假基因（Pseudogene）：

假基因是原始的活化基因经突变而形成的、稳定的无活性的拷贝。

14、假基因分类：

（了解）

第一类假基因:

由基因重复（duplication）与分歧（divergence）引起，其位置一般与起源的基因拷贝临近，保留着祖先基因的组成特点。

第二类假基因：

加工的假基因（processedpseudogene）:

由mRNA的反转录拷贝整合到基因组中产生的假基因。

带有明显的RNA加工的痕迹，缺少内含子和重要调控序列，往往具有3′末端polyA，大多数为5′残缺。

推测它们是在基因转录成前体mRNA，

经过加工，后来又由逆转录酶反转录成cDNA重新整合进基因组中的。

第三类假基因：

残缺基因（truncatedgene）：

缺失了或长或短的基因片段，常常位于基因家族内部，由不等交换（unequalcrossingover）及重排（rearrangement）引起。

15、基因家族（genefamily）:

一组功能相似、且核苷酸序列具有同源性的基因。

可能由某一共同祖先基因（ancestralgene）经重复（duplication）和突变（mutation）产生。

/

16、基因家族的分类:

（1）简单的多基因家族：

家族成员串联在一起。

如真核生物的rRNA基因。

（2）复杂的多基因家族：

一般由几个独立的基因家族组成，以间隔序列隔开，基因家族成员都不相同，转录方向也不一致。

如海胆、果蝇组蛋白基因。

（3）发育调控的复杂多基因家族：

基因家族成员具有发育阶段表达特异性。

如人的β-球蛋白基因家族。

17、基因簇（genecluster）:

同一基因家族的成员有时串联排列在一起，形成基因簇（genecluster）或称串联重复基因（tandemlyrepeatedgenes），如rRNA、tRNA和组蛋白的基因。

18、C值（了解）：

生物单倍体基因组中的全部DNA量称为C值。

19、C值矛盾：

C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论（C-ValueParadox）。

20、对C值矛盾的解释：

基因组中拥有大量的非编码DNA，大多为重复序列。

人类基因有20,000-25,000个；98%的序列为不编码的序列；50%以上的序列为转座子来源的重复序列；3%的Alu序列。

21、染色体组成：

（1）、Histon（组蛋白）：

染色体上的结构蛋白。

包括H1、H2A、H2B、H3、H4。

极端保守性；无组织特异性；氨基酸分布的不对称性:

N端碱性aa；可修饰作用:

甲基化、乙酰化、磷酸化、糖基化富含Lys的H5。

（2）、non-Histon（非组蛋白）：

包括：

①HMG蛋白（highmobilitygroupprotein）:

在染色质的结构维持与功能发挥中可能起着重要的作用。

②DNA结合蛋白:

转录因子、复制调控因子。

非组蛋白特点：

多样性，组织专一性和种属专一性。

（3）、DNA。

22、核小体（nucleosome）：

组成染色体的基本结构单位，由组蛋白和200bpDNA组成的直径约10nm的球形小体；核小体的组蛋白核心（中心颗粒，coreparticle）由8个组蛋白分子（H2A,H2B,H3,H4各两个）组成，大约146bp长的DNA以左手螺旋形式缠绕该核心1.75圈；核小体之间由一小段（54bp）DNA连接，组蛋白H1位于该连接处。

DNA螺旋缠绕组蛋白形成核小体,长度压缩了7倍。

23、转座：

可移动因子介导的遗传物质的重排现象。

24、转座子：

染色体上可以转移位置的遗传成分。

25、转座子类别：

插入序列（insertionsequence，IS），复合式转座子（compositetransposon，Tn），TnA家族（TnAfamily）。

26、转座子的遗传效应：

插入突变（Insertionmutation），

抗性表型（Resistantphenotype），染色体畸变（Chromosomeaberrance），

基因进化（Geneevolution）。

27、DNA复制起点：

DNA双链解开和复制起始发生的位点。

28、复制子：

基因组中能独立进行复制的单位；每个复制子包含一个复制起点。

原核生物的基因组只含一个复制起点，因此整个基因组为一个复制子（replicon）。

真核生物基因组含多个复制起点，称多复制子

（multireplicon）。

29、DNA的半保留复制：

DNA在复制的过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条连分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。

这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一致。

因此每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的。

我们把这种复制方式称为DNA的半保留复制。

30、DNA的半不连续复制（semi-discontinuousreplication）:

以复制叉移动的方向为标准，一条模板链的走向是3’→5’，子代链复制时以5’→3’方向连续合成，这一条链称为前导链（leadingstrand）。

另一条模板链的走向是5’→3’，子代链通过不连续的5ˊ-3ˊ聚合而成，称为滞后链（laggingstrand）。

这种复制方式称为DNA的半不连续复制。

31、冈崎片段（Okazakifragment）：

DNA复制时，由滞后链所形成的子代DNA短链称为冈崎片段。

32、DNApolymeraseI的大片段Klenow片段的应用：

填补反应（fill-inreaction）,用于DNA的末端标记;DNA测序（DNAsequencing）；缺刻平移（nicktranslation），用于DNA标记。

33、5’→3’DNAsynthesis（聚合酶活性）:

参与DNA的复制

34、3’→5’exonuclearaseactivity（外切核酸酶活性）：

校正功能。

35、5’→3’exonuclearaseactivity（外切核酸酶活性）：

在复制完成后可将引物去掉。

36、DNApolymeraseIII的核心酶组成：

α：

5’to3’polymeraseactivity

ε：

3’to5’exonucleaseactivity

θ：

αandεassembly（scaffold），无酶的活性作用，但能将α、ε组装在一起。

37、DNA复制过程（Replicationprocess）：

复制起始（initiationofreplication）：

1.识别起始点，合成引发体：

在E.coli，DnaA蛋白识别并结合ori，DnaC协助DnaB蛋白（解链酶）结合于ori，DNA双链局部被打开，引物酶及其他蛋白加入，形成引发体。

2.形成单链：

促旋酶（II型拓扑异构酶）解开DNA超螺旋，解链酶解开双链，单链结合蛋白SSB结合于处于单链状态模板链上。

3.合成引物：

前导链的引物由RNA聚合酶合成，滞后链的引物由引发酶合成。

引物提供3’-OH基，复制进入延伸阶段。

复制延伸（elongationofreplication）:

1.按照与模板链碱基配对的原则，在DNA聚合酶III的作用下，逐个加入脱氧核糖核酸，使链延长。

2.DNA聚合酶的即时校读和碱基选择功能，确保复制的保真性。

3.由于DNA双链走向相反，DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成，前导链的复制方向与解链方向一致，可以连续复制。

4.而另一模板链沿5’→3’方向解开，随从链的复制方向与解

链方向相反，复制只能在模板链解开一定长度后进行，因此

随从链的合成是不连续的，形成的是若干个岗崎片段。

5.DNA聚合酶I的3’-5’核酸外切酶活性去除RNA引物。

6.DNA聚合酶I填补DNA间隙。

7.连接酶使相邻两个DNA片段的3’-OH末端和5’-P末端形成3’，5’磷酸二酯键。

复制终止（terminationofreplication）：

两个复制叉的汇合点就是复制的终点。

两个复制叉向前推移，在终止区相遇而停止复制，复制体解体。

38、DNA复制的保真性（fidelity）：

复制的保真性（fidelity）主要依赖4种机制：

1）、聚合酶对碱基的选择；2）、3′→5′方向的外切核酸酶活性起校正作用;3）、RNA引物最终被切除,提高了复制准确性（与尽量减少DNA复制起始处的突变有关。

DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错，因此，用RNA引物即使出现差错最后也要被DNA聚合酶Ⅰ切除，提高了DNA复制的准确性）；4）、复制后错配现象的特异性修复机制。

39、逆转录（RNA指导的DNA合成）：

以RNA为模板,按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程，称为反转录（reversetranscription,RT）。

该过程由逆转录酶催化进行。

亦称反转录。

40、反转录酶发现的理论和实践意义：

不能把“中心法则”绝对化，遗传信息也可以从RNA传递到DNA。

促进了分子生物学、生物化学和病毒学的研究，为肿瘤的防治提供了新的线索。

目前，反转录酶已经成为研究这些学科的有力工具。

41、DNA修复的方式：

1、直接修复：

光复活，烷基转移酶去烷基作用。

2、切除修复：

碱基切除修复，核苷酸切除修复。

3、错配修复。

4、重组修复。

5、SOS修复。

42、中心法则：

1、DNA是自身复制的模板；2、DNA通过转录作用将遗传信息传递给中间物质RNA;3、RNA通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质；4、后来的科学研究又发现，在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。

如下图所示:

43、FunctionsofRNApolymerasesubunits：

α：

核心酶组装；DNA双链解开；与调节蛋白相互作用；与启动子识别有关。

β：

催化磷酸二酯键形成,与β’一道构成催化中心。

β’：

与DNA模板非特异结合。

σ:

负责模板链的选择，识别启动子，保证转录正确起始。

44、启动子（Promoter）：

RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。

启动子包含2个保守的核心原件:

-10区（TATAbox,Pribnowbox）与-35区（TGACAbox，Sextamabox），这两个序列是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力。

45、转录过程：

1）、起始（Initiation）：

RNA聚合酶全酶识别并结合到启动子上，形成封闭复合物（closedcomplex）；小段DNA解链，形成开放复合物（opencomplex）；2-9nt的新生RNA与RNA聚合酶、DNA形成三元复合物，σ因子脱落。

2）、延伸（elongation）：

核心酶向前移动，RNA链不断生长。

3）、终止（termination）：

RNA聚合酶到达基因转录终点，RNA和RNA聚合酶从DNA脱落。

46、转录过程形成的超螺旋的解决办法：

1）、上游旋转不足形成的负超螺旋:

拓扑异构酶I松弛负超螺旋。

2）、下游旋转过度形成的正超螺旋：

促旋酶引入负超螺旋从而消除正超螺旋。

47、终止子（Terminator）:

提供转录终止信号的DNA序列。

48、终止因子（terminationfactor）：

协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）。

49、抗终止因子（antiterminationfactor）：

使RNA聚合酶在终止序列继续转录（通读，readthrough）的蛋白质。

50、终止子的2个类型：

1）、不依赖于ρ因子的终止子：

结构特点：

富含GC的茎-环（stemloop）结构;茎-环结构后连续的U。

2）、依赖于ρ因子终止子：

必需在ρ（rho）因子的存在下才发生终止。

ρ因子通过与β亚基的作用，促进转录的终止。

结构特点：

其回纹结构不含富G－C区，回纹结构后也无寡聚U；细菌中少见，噬菌体中多见。

51、三种RNA聚合酶的转录特点：

1）、RNAPⅠ：

转录rRNAgene（5.8S,18S,28S），except5srRNAgene）

2）、RNAPⅡ：

转录allproteingenes,mostsnRNA。

3）、RNAPⅢ：

转录5srRNAgene,tRNAgene，SnU6RNA,胞质小RNA（scRNA）

52、增强子（Enhancer）：

能增强启动子的活性，促进转录起始的DNA顺式元件。

它没有方向性，不管其位于启动子上游还是下游，对相邻的启动子起促进作用；同时可以在距离很远的地方发挥作用。

作用：

增强转录起始的频率。

53、增强子与启动子的区别：

都是顺式作用元件。

但：

a.增强子相对于启动子位置不固定；而启动子位于基因转录起始位点上游的固定区域内。

b.增强子可以在很远的范围内发挥作用；而启动子只能在临近的范围起作用。

c.调节元件的密度大，排列紧密。

54、mRNA前体的加工：

5’–端加帽（capping）；3’-端接多聚腺苷（polyA尾巴）；mRNA前体的剪接；RNA编辑。

55、核酶：

具有催化功能的RNA分子。

56、真核生物mRNA的加工：

1）、5’capping（5’加帽）。

2）、3’polyadenylation（3’加polyA尾巴）。

3）、splicing（拼接）：

primaryproduct（原初产物），hnRNA（intron,exon）。

4）、RNAediting（编辑）。

5）、modification（修饰）。

57、断裂基因：

真核基因由于含有大量的非蛋白编码序列将外显子隔开，因而呈现一种断裂结构，因此，真核基因也被称为断裂基因。

58、GroupI、II与pre-mRNA内含子拼接的比较：

相同点：

化学过程的本质都是两次转酯反应。

不同点：

groupⅠ和groupII内含子有自我拼接功能；groupIII内含子需要拼接体催化。

GroupⅠ需游离的鸟苷或鸟苷酸作为辅助因子，鸟苷（酸）3’-OH作为亲核供体；自我催化。

GroupII内含子中腺苷酸残基2’位羟基作为亲核供体，去除的内含子形成套马索（Lariat）结构；自我催化。

Pre-mRNA内含子：

内含子中分枝点序列中的腺苷酸残基2’位羟基作为亲核供体，去除的内含子也形成套马索（Lariat）结构；需要在拼接体中完成拼接。

59、内含子种类（了解）：

Ⅰ类内含子：

真核生物细胞器（线粒体和叶绿体）基因；真核生物的rRNA基因；少数细菌基因。

Ⅱ类内含子:

真核生物细胞器rRNA基因，部分细菌基因。

Ⅲ类内含子：

细胞器基因细胞器

GT-AG和AT-AC内含子：

编码蛋白质的核基因

tRNA前体中的内含子。

60、GT－AG规则：

几乎所有编码蛋白质的核基因内含子5’端是GT，而3’末端是AG。

对应于RNA来说是GU－AG。

这种类型的内含子称为主要内含子。

（少数内含子5’端是AT，3’末端是AC。

这种类型的内含子称为次要内含子。

）

61、选择性拼接：

在前体mRNA的剪接过程中，参加剪接的外显子可以不按其线性次序剪接，内含子也可以不被切除而保留，即一个外显子或内含子是否出现在成熟mRNA中是可以选择的，这种剪接方式称为选择性剪接。

62、选择性拼接的生物学意义：

1）、产生多个蛋白质分子，即同源体（isoform）。

即同一DNA序列编码多种蛋白，扩大了基因编码的信息。

2）、是基因开（on）和关（off）的方式：

一种拼接方式产生有功能的蛋白；而另一种剪接方式产生无功能的蛋白。

63、反式拼接：

由来自不同基因的mRNA剪接形成成熟mRNA的剪接方式。

64、RNA编辑：

mRNA分子由于核苷酸的缺失、插入或置换导致序列发生了不同于模板DNA的变化，这种现象称为RNA编辑（RNAediting）。

65、单顺反子:

只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子。

66、多顺反子：

有些mRNA的编码区可生成多个不同的蛋白质，称为多顺反子mRNA。

67、原核生物mRNA的SD序列（ShineDalgarno序列）：

又称核糖体结合序列（ribosome-bindingsequence,RBS）。

原核生物mRNA上起始密码子上游7-12个核苷酸的一个富含嘌呤的区域，这个区域在翻译过程中能与16SrRNA3’端富含嘧啶的区域相互补。

在mRNA和核糖体结合以及起始AUG的识别中起重要作用。

68、真核生物mRNA的Kozak序列：

真核生物mRNA起始AUG所在的一段保守序列—GCCA/GCCAUGG，是40S核糖体亚基识别起始密码子的位点。

这段序列能提高翻译效率。

69、开放读码框：

是从起始密码子到终止密码子的一段核苷酸序列，中间不能有终止密码子。

70、tRNA含有2个关键的部位：

3’CCA为AA的接受部位，反密码子环为mRNA的结合部位

71、蛋白质合成过程中的能量消耗情况及其消耗部位：

每合成一个肽键，消耗5个高能磷酸键

氨基酸的活化：

消耗1个ATP（2个高能磷酸键）。

发生在氨基酸的羧基上。

起始复合物的形成：

消耗1个GTP。

发生在核糖体30s小亚基的p位点上。

进位：

消耗1个GTP。

发生在核糖体的A位点上。

移位：

消耗1个GTP。

核糖体通过EF-G介导的GTP水解所提供的能量向mRNA模板3’端移动一个密码子，使二肽酰-tRNA2完全进入P位，准备新一轮肽链延伸。

续

1、沉默子（silencer）：

可降低基因启动子转录活性的一段DNA顺式元件。

与增强子作用相反。

沉默子的DNA序列被调控蛋白结合后阻断了转录起始复合物的形成或活化，使基因表达活性关闭。

2、基础转录起始复合物：

转录因子和RNA聚合酶在启动子处识别和结合，形成转录起始复合物。

由通用转录因子结合而成的是基础转录起始复合物。

3、外显子和内含子：

大多数真核基因都是由蛋白质编码序列和非编码序列两部分组成。

编码的序列称为外显子，是一个基因表达为多肽链的部分；非编码序列被称为内含子，又称插入序列。

4、顺式作用元件：

指可影响自身基因表达活性的DNA序列，包括启动子、增强子和沉默子。

由于它们与特定的基因连锁在一起，因此称为顺式作用元件。

5、反式作用因子：

是指能直接或间接与顺式作用元件结合、参与转录调控的蛋白质。

由于它们反式地激活或抑制另一基因的转录，故称反式作用因子。

6、外显子洗牌：

不同基因中两个或多个编码不同结构域的外显子彼此连接形成全新编码顺序，称为外显子洗牌。

外显子洗牌是基因进化的一种方式。

7、基因表达：

遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的过程，包括转录和翻译两个大的步骤。

对rRNA、tRNA基因来说，其表达就是基因的转录。

8、密码子：

信使RNA上每三个一组的核苷酸序列，决定了蛋白质肽链上的一个氨基酸。

9、密码子的简并性：

由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象。

10、拼接：

断裂基因的原初转录产物除去插入部分，使编码区成连续序列的过程。

11、操纵子：

在原核生物中，若干结构基因可串联在一起，其表达受到同一调控系统的调控，这种基因的组织形式称为操纵子。

如乳糖操纵子，其组成见下：

12、可阻遏基因：

如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。

13、可诱导基因：

在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。

14、限制性内切酶：

识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。

15、基因组文库：

指含有某种生物体基因组全部DNA的随机片段的重组DNA克隆群体。

16、cDNA文库：

将真核细胞内全部mRNA转录成cDNA,并将双链cDNA和载体连接，由此得到的cDNA克隆群体称为cDNA文库。

17、YAC；酵母人工染色体，是利用酿酒酵母染色体的复制元件构建的载体。

18、BAC；细菌人工染色体，细菌人工染色体通常是在大肠杆菌性因子F质粒的基础上构建的载体，其装载量范围在50-300kb之间。

19、质粒：

质粒是寄主染色体外、能自主复制并稳定遗传的一类核酸分子。

20、分子杂交；不同来源的DNA单链分子（DNA或RNA）放在同一溶液中，只要含有大致相同的互补碱基序列，经过退火处理，能够重新形成杂种双螺旋，这个过程称为（核酸）分子杂交。

22、Southern杂交；是电泳技术与杂交技术结合、检测DNA的一种方法。

先将样品DNA分离，经限制性内切酶消化，进行琼脂糖凝胶电泳，然后经碱处理，使DNA的片段变性，将单链核酸印迹到硝酸纤维膜上，经烘干、固定，以放射性核素探针进行杂交，最后洗膜和放射自显影，从显影区带鉴定待测DNA片段。

21、Northern杂交；Northern杂交检测的是RNA，特别是mRNA。

原理和方法与Southern杂交类似。

所不同的是：

⑴杂交的对象是RNA；⑵甲醛-琼脂糖变性胶电泳；⑶转膜之前，不用NaOH处理。

（RNA在碱性条件下不稳定。

）

23、Wester