分子复习总提纲讲解.docx

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分子复习总提纲讲解

分子生物学复习

第一章绪论

1.分子生物学的概念

（广义）在分子水平上研究生命现象。

即（狭义）在核酸与蛋白质水平上研究基因的复制，基因的表达（包括RNA转录、蛋白质翻译），基因表达的调控以及基因的突变与交换的分子机制。

2.DNA的双螺旋结构是由沃森和克里克发现的，PCR技术是由生物化学博士Mullis发现。

3.分子生物学在哪些方面具有广泛的应用？

动物克隆、人类基因组工程、亲子鉴定、转基因产品、物种鉴定、疫苗和癌症检测

4.分子生物学的发展简史？

（一）分子生物学萌芽阶段（经典遗传学阶段）：

1868年孟德尔遗传定律的发现——1910摩尔根的染色体学说；

（二）分子生物学理论形成阶段：

1941年比德尔和塔特姆的“一个基因一个酶”——1965年“乳糖操纵子学说”

（三）分子生物学的发展阶段：

20世纪70年代的遗传工程。

（四）现代分子生物学阶段：

基因组测序等

5.请简要介绍证明DNA是遗传物质的两个经典实验

（1）OswaldAvery（美国）：

肺炎链球菌转化实验（1944年）发现转化要素（DNA）是主要的遗传物质。

第一次发现遗传物质是DNA，而不是蛋白质。

（2）美国AlfredHershey（赫尔希）发现噬菌体感染细菌时，其DNA进入了细菌体内。

1969年赫尔希获得了诺贝尔生理学和医学奖。

第二章基因概念的演变与发展

1.经典基因的概念

性状由遗传因子控制→遗传因子在染色体上→遗传因子是DNA→一个基因一个酶→基因是顺反子。

基因是产生一条多肽链或功能RNA所需的全部核苷酸序列，是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小遗传单位即顺反子。

【经典的基因概念】基因是彼此孤立地、呈线性排列在染色体上的遗传实体。

→【负剂量效应、位置效应】染色体上的基因不是孤立的，基因的表达受染色体状态的影响（斯特蒂文特A．H．Sturtevant，1925）。

→【等位基因、复等位基因、拟等位基因】紧密连锁，控制同一性状的非等位基因称为拟等位基因（P19）。

拟等位基因是不同的两个基因。

→【顺反子】顺反子是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遗传单位。

染色体上一个区段，在一个顺反子内可以有若干个交换单位，最小的交换单位是交换子，最小的突变单位是突变子。

（也就是说基因内部可以发生突变和交换）

2.顺反子

顺反子是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遗传单位。

染色体上一个区段，在一个顺反子内有若干个交换单位，最小的交换单位是交换子，最小的突变单位是突变子。

Ø鉴定方法：

顺反实验（P21）

杂合的双突变体有两种不同的排列形式：

顺式排列和反式排列（图8－2），顺式排列是指两个突变座位在同一条染色体上，反式排列是两个突变座位在不同的染色体上。

顺反测验就是根据顺式表现型和反式表现型来确定两个突变体是否属于一个基因或顺反子。

Ø如反式排列表现为野生型，说明这两个突变分别属于两个基因位点，（非等位基因）；如表现为突变型，则说明两个突变属于同一个基因的不同座位，即等位基因（顺反子）。

顺式有功能而反式没有功能时，突变位点在同一顺反子内；

顺式有功能而反式也有功能时，突变位点在不同顺反子内。

3.DNA双螺旋模型

①脱氧核苷酸之间通过3’,5’磷酸二酯键连接，形成螺旋体的磷酸骨架；

②两条链的碱基以氢键连接，并遵循A-T，C-G配对原则；

③双螺旋中任意一条核酸链绕纵轴旋转一周所升降的螺距为3.4nm，其中包含10个碱基对，每对碱基对之间相距0.34nm。

④双螺旋形成一个大沟和一个小沟，其中大沟往往是基因表达调控的重要位点。

小沟是染料或生物素结合位点。

4.为什么RNA不如DNA稳定？

在紫外线下的吸光值更大？

因为由于DNA的核糖2’位没有自由羟基的缘故，使得DNA非常稳定。

而且RNA是单链结构，DNA是双链双螺旋结构，双螺旋以氢键缔合，而RNA的碱基和氢键暴露在环境中，易与其他物质发生化学反应，且容易被核酸酶降解。

由于碱基暴露在外，所以比DNA具有更强的紫外吸收值

5.什么是DNA的变性与复性，这一特性有什么应用？

DNA变性是碱基对之间的氢键发生断裂，两条核苷酸连逐渐彼此分离形成无规则线团的过程，而复性是指DNA溶液在逐渐降温的条件下，两条核苷酸链的配对碱基间又重新形成氢键，恢复到天然的DNA双螺旋结构的过程。

DNA的复性和变性是PCR技术中的核心原理，以及根据不同DNA的变性和复性条件不同分离DNA或提纯。

影响DNA变性的因素

影响DNA复性的因素

1.DNA分子的碱基组成：

G+C含量越高，Tm越高；

2.DNA分子的碱基排列：

G+C含量相同时，A/T集中分布，Tm减小（比如：

启动子部位）；

3.DNA片段大小：

片段短的DNA,其Tm小；

4.变性剂：

尿素、酰胺等变性剂会与DNA分子中的碱基形成新的氢键，改变原有的碱基配对关系，导致Tm减小；

5.pH值：

变性液为强碱性时，碱基中的酮基会转变为烯醇基，使DNA分子中的氢键减弱，引起Tm减小。

6.盐浓度：

变性液中适量的钠盐会中和DNA分子的部分负电荷（来自磷酸基团），从而减少DNA两条链之间的排斥力，增加DNA分子的稳定性，使Tm增加；

1.长度：

单链DNA分子越短，分子扩散越快，有利于分子间的碰撞；

2.温度：

局部错配的修复和单链内二聚体的修复都需要一定的温度（60-65°C）

3.起始的DNA单链浓度：

浓度越高，复性越快

4.核苷酸序列的复杂性：

重复排列的DNA分子较随机排列的DNA分子复性速度更快。

6.DNA双螺旋的呼吸作用？

由于DNA分子中G/C碱基对有三氢键，在热变性过程中其稳定性较具有二氢键的A/T碱基对更高，特别是在A/T碱基对集中分布的DNA分子中，当温度逐步上升时，变性会首先发生在A/T集中区域，（氢键的断裂和再生更为明显），整个DNA分子会形成若干个泡状的结构，我们称为双螺旋的“呼吸作用”，有利于DNA的复制。

7.超螺旋有什么重要的生物学意义？

①超螺旋可使DNA分子形成高度致密的状态从而得以容纳于有限的空间。

②超螺旋形式是DNA分子复制和转录的需要：

超螺旋多余的能量可能使DNA双股链分开，或局部熔解。

这种结构上的变化对DNA分子复制和转录等的启动很重要。

天然的DNA都呈负超螺旋，负超螺旋会部分地转变为单链泡状结构，蛋白质会与这些单链泡状结构结合,参与复制和转录。

8.DNA如何装配称染色体？

DNA包装成染色体需要经过三级压缩，其具体过程是：

（1）首先组蛋白H2AH2BH3H4各两个组成盘装八聚体核心，而后1.75圈共146BPDNA缠绕其上，成为核小体颗粒，两个颗粒之间经过60BP连接DNA连接，在出口和入口处再结合组蛋白H1作为稳定结构，经过不断的连接，核小体颗粒形成外径10nm的纤维状串珠，称为核小体串珠纤维，是为染色体一级结构。

（2）核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体，外径30nm的螺旋结构。

是为染色体二级结构。

（3）螺旋结构再次螺旋化，形成超螺旋结构（此处有争议，我看过的书上，人卫·版医学细胞生物学同意超螺旋学说，而北大版教材认为3级结构是微带，即曲折化的螺线管），此为三级结构。

（4）超螺线管（或者说微带），形成绊环，即线性的螺线管形成的放射状环。

绊环再非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。

9.什么叫基因重叠？

有什么生物学意义？

不同基因共用同一段DNA序列，可分为反向重叠（主要存在原核生物基因组和真核生物线粒体基因组）和正向重叠（主要存在于原核生物基因组）。

主要形式：

1）对终止密码的错误

2）以不同的读码框架对同一条的mRNA进行识读和翻译（选择不同的起始密码和终止密码）

3）对内含子选择性剪接。

意义：

①符合原核生物生物进化的经济原则：

a.较少的基因组含量（C值小）编码大量的基因；

b.同一调控序列调控不同基因的表达。

②丰富和发展了基因的概念，部分解释了“C值≠c值”的矛盾。

10.卫星DNA?

一些高度重复序列，通常A/T含量高。

由于A/T段浮力密度小，因此将DNA切成数百个碱基的区段进行CsCl密度梯度离心时，常在主要的DNA带的上面有一个次要的DNA带相伴随，这就是卫星DNA。

（长度为2-6bp的高度重复序列又成为微卫星序列）。

11.什么叫间隔基因？

间隔基因的特征？

间隔序列的进化意义？

某些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，这种基因称为间隔基因。

间隔基因主要存在于真核生物中。

外显子：

DNA上与成熟mRNA上对应的核苷酸区段；结构基因的编码区；非间隔区

内含子：

结构基因中不转录的核苷酸区段；非编码区；间隔区。

特征：

1、间隔基因在不同组织细胞中的内含子成分一致

2、基因上的外显子排列顺序与成熟mRNA上的排列顺序一致

3、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

4、大多数内含子上发生的突变不影响蛋白质的结构（也有些内含子上的突变可影响mRNA的剪接）

5、外显子与内含子的区分是相对的：

（1）一些内含子编码小分子RNA，调控目标基因的转录和加工

（2）有些内含子也能翻译成蛋白：

酵母Cytb基因的内含子2编码成熟酶

（3）有些外显子在某些情况下不能翻译成蛋白，如人尿激酶原基因的外显子1

生物学意义：

①增加变异概率，有利于进化

a.内含子不受选择压力，有利于累积突变，增加总变异量

b.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有利于物种的稳定性

外显子变异，会导致蛋白质在序列、结构等方面发生改变，从而影响蛋白质的正常生物学功能。

在选择压力的作用下，物种容易被淘汰；

内含子变异，不影响蛋白质功能，一般不会对物种稳定性造成影响。

反而由于内含子积累了大量的突变，增加了种群的遗传结构，更容易适应环境的变化。

③扩大遗传信息储量：

外显子与内含子区分的相对性（mRNA的选择性剪接）。

④利用内含子进行基因表达调节（有些内含子编码小RNA，如microRNA）。

12.假基因？

类型？

具有与功能基因相似的序列，但不能翻译有功能蛋白质的无功能基因。

①功能基因累积突变型（基因的DNA序列发生突变引起）：

a.消除起始转录的信号（启动子突变）

b.阻止在外显子与内含子的连接点进行剪接（内含子剪接位点突变）

c.过早地终止翻译（终止突变）。

②加工假基因：

与RNA转录物相似的失活基因称为加工假基因。

最初是由RNA的反转录物以某种随机方式插入基因组中产生。

生物学意义：

1、使基因进化（假基因无选择压力，积累突变快）

2、部分解释生物进化的C值矛盾（由于假基因的存在，使得c值偏小。

）

13.什么叫C值？

进化C值矛盾？

你认为可能的原因是什么？

（基因重叠、假基因、非编码的序列可能也具有某种生物学功能）

MaximunCValue（C值）：

某生物物种单倍体基因组DNA的总量。

MinimuncValue（c值）：

编码基因的所有DNA总量。

矛盾一：

【有些生物的C值不随生物的进化程度和复杂性而增加，原因？

】

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。

①C值矛盾仅存在于真核生物中，主要是由于真核生物中非编码的DNA（重复序列、转座子、内含子等）大量存在而造成的。

）

②编码的基因数大体还是随着生物的进化而逐渐增加。

③个别物种基因组增大，非编码序列激增，可能是对环境的一种适应性。

如两栖动物基因组明显大于其它物种，可能就是它对水陆两种环境的一种适应性。

基因组在扩增和删除的过程中，由于要适应更复杂的环境，非编码的序列得以保存。

矛盾二：

【真核生物中C远大于c值？

】最大C值远大于编码基因的DNA总量（最小c值）。

（1）