研究生医学分子生物期末复习.docx

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研究生医学分子生物期末复习

题型:

判断、选择（单选）、名词解释、简答、综合题

1、转录（详见P117-132）

（一）依赖DNA的RNA合成是转录

生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录（transcription）,意指将DNA的碱基序列转抄为RNA的碱基序列。

DNA是遗传信息的载体，DNA分子上的遗传信息是决定蛋白质氨基酸序列的原始模板，而mRNA是蛋白质合成的直接模板。

任何DNA分子中的遗传信息都必须首先按照碱基互补配对原则转化为单链RNA分子，才能得到表达,这个过程就是转录。

转录是以单链DNA为模板，在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA。

转录产物包括编码蛋白质的mRNA以及一些非编码RNA,如tRNA、rRNA、snRNA、miRNA等。

转录的RNA产物（原核生物mRNA除外）通常要经过一系列加工和修饰才能成为成熟的RNA分子

2、顺式作用元件（详见P68-71）

3、微RNA（microRNA）（P136）

是长度在22nt左右（19~25nt）的内源性非编码RNA，是调控蛋白质生物合成的一类重要的非编码RNA。

4、病毒基因组组成（P74）

（1）病毒基因组由DNA或RNA构成

（2）病毒基因组只含一种类型的核酸（DNA或RNA），分为DNA病毒和RNA病毒（RNA可以是单链，也可以是双链；可以闭环，也可线性）

（3）RNA病毒基因组可以由数条不相连的RNA链组成

（4）病毒基因组存在基因重叠。

重叠基因是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。

5、严紧型质粒DNA的复制周期与宿主细胞的关系

受宿主染色体DNA复制的严格控制，当宿主染色体复制一次时,质粒也复制一次,拷贝数较小一般只有1~3个拷贝，每个细胞内只有1～2个质粒

6、mRNA转录后的调控及修饰

5’-端加帽（真核生物的mRNA前体和绝大多数的成熟mRNA的5’-端,都含有7-甲基鸟苷为末端的帽子结构,帽子是由GTP和前体mRNA5’-端三磷酸核苷酸缩合反应的产物），3’-端加多聚核苷酸,即polyA序列，mRNA核苷酸修饰.如某些腺嘌呤的C6被甲基化修饰，切掉内含子连接外显子

7、原癌基因和抑癌基因的生物学功能

原癌基因的生物学功能：

分泌生长因子功能，生长因子受体功能，信号转导因子功能，转录因子功能。

抑癌基因生物学功能：

编码转录因子作为负性生长因子调节剂或编码cyclinD/CDK抑制因子参与细胞周期调控、抑制细胞增殖、促进分化；参与DNA损伤后修复与复制，保证DNA遗传稳定性；产物位于细胞外膜，行使细胞粘附分子样功能；产物与细胞骨架蛋白相连，参与细胞运动和细胞信号传导；编码GTP酶活化蛋白或磷酸酶，降低抑癌基因产物活性而发挥抑癌功能。

8、自噬（Autophagy）

是指从粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹部分细胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等成分形成自噬体，并与溶酶体融合形成自噬-溶酶体，讲解器所包裹的内容物，以实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新

[附：

名词解释

细胞的生长增殖通常由功能相反的两类基因调控。

一-类基因发挥正性调控作用,促进细胞的生长增殖,该类基因的异常活化往往具有促进细胞恶性转化，诱导肿瘤发生的作用，因此被称为癌基因（oncogene）;

而另一类基因则发挥负性调控作用,抑制细胞的生长增殖,该类基因往往具有阻止细胞

恶性转化,抑制肿瘤发生的作用,因此被称为抑癌基因（tumorsuppressorgene）。

抑癌基因异常失活同样具有促进细胞恶性转化、诱导肿瘤发生的作用。

附题：

论述题举例说明原癌基因和抑癌基因是如何调控细胞增殖和细胞凋亡的。

（1）原癌基因的编码产物是生长因子、生长因子受体、胞内信号转导分子、转录因子、cyclin及CDK等。

（2）正常情况下，原癌基因的编码产物为细胞生长所必需。

如ras编码Ras蛋白,是一种小G蛋白，参与细胞内生长信号的传导，从而促进细胞的生长。

（3）特定条件下，原癌基因通过点突变，DNA重排、基因扩增、染色体易位、病毒启动子及增强子的插入等机制活化，过度转导生长信号，导致细胞恶性增殖。

（4）抑癌基因的编码产物起着抑制细胞增殖、信号转导、负性调节细胞周期的作用，从而抑制细胞增殖，促进细胞凋亡。

如p53蛋白可以抑制细胞的生长,同时它也可以促进细胞的调亡。

（5）细胞增殖与凋亡是癌基因和抑癌基因的相互作用的结果。

正常细胞向恶性细胞转化涉及原癌基因活化、抑癌基因失活等因素的综合作用。

（6）癌基因和抑癌基因在某些条件下可以相互转变，如野生型的p53基因属于抑癌基因，而突变的p53基因却发挥癌基因的作用。

]

9、端粒的组成

是存在于染色体末端的帽子结构部分，由DNA重复序列和许多端粒结合蛋白组成。

在结构上，端粒是由双链DNA和单链DNA组成，双链DNA构成端粒的大部分，而单链DNA是G链上突出的大概100个核苷酸。

10、小泛素相关修饰物（SUMO）的结构与功能与泛索的比较

一、泛素与小泛素相关修饰物（SUMO）结构比较

1、泛素：

76个氨基酸的小分子蛋白（8.5kD），普遍存在于真核生物而得名，一级结构高度保守。

2、小泛素相关修饰物（SUMO）：

分子结构类似泛素。

所有的SUMO家族成员在C端都有一个向外伸展的突出端,不同SUMO家族成员突出端的氨基酸序列是不同的,而泛素则没有这一突出端。

二、泛素与小泛素相关修饰物（SUMO）功能比较

1、泛素化：

指泛素分子再一系列特殊酶作用下，将细胞内的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异性修饰的过程，这些特殊的酶包括：

泛素激活酶，结合酶，连接酶和降解酶等。

泛素化在蛋白质的定位、代谢、功能、调节和降解中都起着十分重要的作用。

同时，它也参与了细胞周期、增殖、凋亡、分化、转移、基因表达、转录调节、信号传递、损伤修复、炎症免疫等几乎一切生命活动的调控。

2、类泛素化（SUMO化）：

是一种由SUMO特异性的活化酶（E1）,结合酶（E2）和连接酶（E3）共同催化完成的类泛素化修饰，参与转录调节、核转录、维持基因组完整性及信号转导等多种细胞内活动，是一种重要的多功能蛋白质翻译后修饰方式。

SUMO化修饰的生物学作用：

底物多为转录调节因子或共调节因子；参与维持基因组的完整性及调节染色体的凝集与分离；参与DNA修复:

E3参与DNA双链断裂修复；拮抗泛素作用：

NF-kB/IkB；调节蛋白的核质转运和信号转导：

RanGAP1的SUMO化。

11、目前临床上已经批准的基因治疗方案中的细胞类型

1生殖细胞

2体细胞:

淋巴细胞，骨髓细胞、内皮细胞、皮肤成纤维细胞、肝细胞、肌细胞、角化细胞、肿瘤细胞

12、II型限制性核酸内切酶识别序列的特点

第二型限制酶：

只具有识别切割的作用，修饰作用由其他酶进行。

所识别的位置多为短的回文序列（palindromesequence）；所剪切的碱基序列通常即为所识别的序列。

是遗传工程上，实用性较高的限制酶种类。

例如：

EcoRI、HindⅢ。

回文结构序列是一种旋转对称结构，在轴的两侧序列相同而反向。

当然这两个反向重复序列不一定是连续的。

短的回文结构可能是一种特别的信号，如限制性内切酶的识别序列。

较长的回文结构容易转化成发夹结构,此种结构的形成可能有助于DNA与特异性DNA结合蛋白结合。

回文序列的一般特征：

有对称轴；是自我互补的序列；两条链从5‘到3‘方向的序列一致；是II类限制酶的识别序列；是某些蛋白的识别序列；是基因的旁侧序列。

13、克隆载体有哪些

克隆载体（CloningVector）：

通常采用从病毒、质粒或高等生物细胞中获取的DNA作为克隆载体，在载体上插入合适大小的外源DNA片段，并注意不能破坏载体的自我复制性质。

将重组后的载体引入到宿主细胞中，并在宿主细胞中大量繁殖。

常见的载体有质粒，噬菌粒，酵母人工染色体。

14、聚合酶链反应（PCR）的技术原理、反应体系、反应条件及其优化和主要技术应用

技术原理及过程：

加热使双链DNA解开螺旋，在退火温度条件下引物同模板DNA杂交，在TaqDNA聚合酶，dNTPs，Mg2+和合适pH缓冲液存在条件下延伸引物，重复“变性→退火→引物延伸”过程至25～40个循环，呈指数级扩大待测样本中的核酸拷贝数。

变性：

待扩增的靶DNA片段在高于其熔点温度（Tm）的条件下（94～95℃），DNA双螺旋结构中的氢键断裂而解螺旋，形成两条单链分子。

这两条单链分子即为扩增反应的模板。

退火：

将温度降低至寡核苷酸引物的熔点温度以下（40～70℃），则引物与互补的单链DNA模板互补结合，形成杂交链。

延伸：

将温度升至72℃，根据碱基互补配对的原则，dNTP按照模板链的序列加至引物的3'端，在DNA聚合酶存在的条件下，杂交链不断延伸，形成新的DNA双链。

反应体系：

模板、引物、dNTPs、TaqDNA聚合酶、缓冲液。

反应条件及其优化：

变性（95度，30s-1min）、退火（40-70度，30s-1min）、延伸（72度，30s-1min）、循环（20-40个循环）

技术应用：

基因克隆、测序和表达，法医学个体识别和亲子鉴定，遗传性疾病，肿瘤诊断等

15、AMPK

腺苷-磷酸（AMP）激活的蛋白激酶（AMPK）是一种在细胞内进行能量代谢调节的蛋白激酶。

AMPK是一种“能量感应器”，对保持细胞的能量平衡具有重要作用，也有望成为代谢性疾病治疗的重要靶点。

16、最早应用基因诊断的疾病

镰状红细胞贫血

17、非病毒学将基因导入靶细胞的方法（P292）

基因导人的非病毒学方法是通过物理或化学方法将基因导人靶细胞,常用方法有脂质体法和直接注射法等。

非病毒学方法基因转移的效率较低,但操作相对简便。

1.脂质体法本法最初用于体外细胞的转染,以后又被用作基因体内导人的载体。

脂质体（liposome）是由脂质双分子层组成的封闭囊泡,无毒、无免疫原性。

脂质体可以与DNA形成复合体,保护DNA不被核酸酶降解,与细胞膜结合后形成内吞小体（endosome）,把DNA释放进细胞质。

传统的脂质体是由胆固醇和磷脂酰丝氨酸组成,它带有负电荷,转染效率低。

改进后的脂质体

2.带正电荷,如商品化的Lipofectin,它既利于DNA包裹,又利于复合体同细胞膜的融合。

脂质体的脂双层分子可以掺人糖脂和抗体等归巢装置（homingdevice）、使脂质体具有肥向性,通过静脉注射后选择性地进入靶细胞中。

3.直接注射法直接注射法应用最广泛的是肌肉注射,可将裸DNA直接注射。

外源基因在肌组织中的表达量与注人的外源性基因含量成正比,与溶液体积无关。

在肌组织中植入的DNA团块（DNApellet）也可有效表达外源基因,其表达效率与植人的DNA团块的数量相关。

重复注射外源DNA比一次注射效果虽好,但并不与注入的外源DNA量成正比,这可能与重复注射损伤肌组织有关。

在治疗肿瘤时,瘤体直接注射的方法也多被采用。

4.受体介导基因转移技术这一技术通过受体介导的细胞内吞作用（receptor-mediatedendocytosis）而实现。

细胞膜上存在一些专一性受体,是组织或器官特异的。

当这些受体专一性地与相应的配体结合后,所形成的受体-配体复合体就会在细胞膜上某些特定区域富集,通过细胞的内吞作用实现这些配体向细胞内转移。

受体介导基因转移的方法之一是利用蛋白质（配体）和多聚赖氨酸（polylysine,PL）制备核酸运载工具。

将配体蛋白与PL共价结合（或融合表达）,得到配体-PL复合体。

在pH中性的环境中,多聚赖氨酸带有大量的正电荷,而核酸带有大量的负电荷,因此,将配体-PL与核酸混合,经过适当处理,可以形成配体-PL/DNA复合体。

这种复合体可被细胞表面的特异性受体识别,并被吞噬到细胞中。

如携带的核酸为适当的真核表达载体,即可在细胞中表达外源基因。

5.4.其他方法如物理方法,包括电穿孔法、显微注射法、颗粒轰击法、超声波法等;化学方法如DNA-磷酸钙共沉淀法。

18、1990年，美国RAC与FDA批准的首例采用基因治疗的疾病（P295）

人类历史上采用基因治疗的第一种疾病是腺苷脱氨酶（adenosinedeaminase,ADA）缺乏症,该病也是基因治疗应用较成功的一个范例。

人ADA基因定位于染色体20q12~q13.11,基因组基因长度为32kb,由12个外显子和11个内含子构成,成熟的mRNA长1530nt,翻译产物为362个氨基酸残基构成的ADA蛋白。

85%的ADA缺陷病人伴有重症联合免疫缺损（SCID）。

ADA缺陷病治疗曾采用多种方法,如异体骨髓或淋巴细胞移植、ADA酶替代疗法等,但上述方法在临床应用中受到许多限制。

1990年,美国RAC与FDA批准了BlaeseM等针对ADA缺陷的基因治疗方案。

第一个受治者是一名4岁女孩,采用Ficoll梯度分离得到患儿血细胞中的单个核细胞,在CD3抗体与IL-2存在下培养这此细胞以刺激T淋巴细胞增殖,以携带ADA基因和neo'基因的RV转染增殖的细胞,数日后将细胞输回患儿体内。

患儿从1990年9月起的10个半月中,共接受了7次自体细胞输注,同时每周注PEG-ADA,结果惠儿免疫功能增强,临床症状改善。

单个核细胞群中ADA含量的PCR分析表明,在血液中约有相当于正常人20%~25%的ADA基因阳性细胞。

该患儿在6个半月后每3~5个月接受一次治疗。

19目前，基因治疗应用于临床存在的主要问题

（一）基本概念：

用正常或野生型基因置换致病基因以纠正基因结构和功能异常的一种治疗疾病的方法。

（二）基因治疗的种类或途径：

1.生殖细胞基因治疗（Germcellgenetherapy）；2.体细胞基因治疗（Somaticcellgenetherapy）

（三）基因治疗的策略：

1.基因替代（genereplacement）；2.基因修正（genecorrection）；3.基因增强（geneaugmentation）；4.基因抑制（geneconstraint）或基因失活（geneinactivation）

（四）基因治疗的临床实践：

1.遗传性疾病的治疗：

（1）地中海贫血；

（2）血友病。

2.肿瘤的基因治疗：

（1）细胞因子的转基因治疗；

（2）MHC抗原基因的转基因疗法；（3）抗癌基因的导入疗法。

3.心血管病的基因治疗

（五）基因治疗应用于临床存在的主要问题：

1.高效的、靶向性基因导入系统。

基因治疗中的关键问题是能将治疗基因输送到特定靶细胞，并能在该细胞中得到高效表达。

2.外源基因表达的可控性。

最理想的可控性是模拟人体内基因本身的调控模式。

3.更多更好的治疗基因。

目前已用于临床实验的治疗基因仅集中于少数基因。

4.安全性问题

5.外源基因不能在体内长期稳定表达的问题

6.基因治疗的复杂性问题

7.基因治疗中靶细胞生物学特性改变的问题

8.伦理学方面的问题。

20、关于非编码RNA生物学功能有哪些（P134第十章）

非编码RNA：

不能指导蛋白质的合成的RNA统称为非编码RNA（non-codingRNA,ncRNA）。

在非编码RNA中,有一小部分是组成性表达,称为管家ncRNA（house-keepingnon-codingRNA）或基础ncRNA（infrastructuralnon-codingRNA）,这些RNA分子直接或间接参与蛋白质编码基因的表达,是蛋白质生物合成所必需的因素。

大部分非编码RNA则是在一定条件下诱导表达,其功能是调节蛋白质编码基因的表达,因而也称为调节性ncRNA（regulatorynon-codingRNA）。

管家ncRNA包括tRNA、rRNA、snRNA、snoRNA、SLRNA和SRPRNA等。

调节性ncRNA依据分子大小可分为长链非编码RNA和短链非编码RNA。

其中,调节性短链非编码RNA（分子小于50nt）主要有三类:

miRNA、siRNA和piRNA;调节性长链非编码RNA则没有进一步的分类。

一、组成性表达的非编码RNA直接或间接参与蛋白质编码基因的表达

（一）参与蛋白质合成的非编码RNA

1.rRNArRNA与核糖体蛋白结合,组成核糖体。

rRNA是直接参与蛋白质生物合成的重要RNA。

2.tRNAtRNA作为氨基酸的载体参与蛋白质的生物合成,在多肽链生物合成的肽链延长阶段

发挥运输氨基酸的作用。

3.胞质小RNA胞质小RNA（smallcytoplasmicRNA,scRNA）存在于胞质中,参与形成蛋白质内质网定位合成的信号识别体（signalrecognitionparticle,SRP），参与细胞中分泌性蛋白质的转运。

（二）参与RNA加工的非编码RNA

1.核内小RNA核内小RNA（smallnuclearRNA,snRNA）位于细胞核内.snRNA主要包括五种:

U1、U2、U4、U5和U6,其功能是与蛋白质因子结合形成核内小核蛋白颗粒（smallnuclearribonucleo-proteinparticle,snRNP）。

存在于snRNP中的蛋白质叫做通用蛋白,也称做Sm蛋白。

snRNP的功能是参与真核细胞hnRNA的加工剪接,将hnRNA加工成为成熟的mRNA。

2.核仁小RNA核仁小RNA（smallnucleolar是核仁小核蛋白体（snoRNP）的重要组分。

snoRNA指导snoRNP复合物与靶位点结合,催化RNA修饰.snoRNA主要参与rRNA的加工和修饰。

此外,snoRNA也参与tRNA和snRNA的修饰,其功能具有多样性。

3.催化性小RNA催化性小RNA亦被称为核酶（ribozyme）,是细胞内具有催化功能的一类小分子RNA,具有催化特定RNA降解的活性,在RNA的剪接修饰中发挥作用。

二、调节性非编码RNA调控蛋白质编码基因的表达

调节性非编码RNA主要是调节蛋白质编码基因的表达水平。

依据来源或分子大小和功能特点,调节性非编码RNA主要有六类:

长链非编码RNA（IncRNA）、增强子RNA（eRNA）、启动子相关的非编码RNA（pncRNA）、微RNA（miRNA）、小干扰RNA（siRNA）、piRNA（Piwi蛋白相互作用的RNA）。

21、反式作用因子（在课件基因表达调控的48-71页）

真核基因转录是由激活的反式作用因子调控

包括：

转录因子、调控蛋白等。

反式作用因子：

能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件8-12bp核心序列上，参与调控靶基因转录效率的一组蛋白质，也称为序列特异性DNA结合蛋白及转录因子

通过扩散自身表达产物（酶、调节蛋白）控制其他基因的表达，其编码基因与其识别或结合的靶序列不在同一个DNA分子上。

（1）转录起始复合物的形成是转录的可调控环节

真核细胞的RNApol，不能识别纯化的DNA上的启动子，只有当一个或多个转录因子结合到DNA上，形成功能性启动子，才能被RNApol识别和结合。

（2）反式作用因子是真核细胞内重要的基因表达调控蛋白

1.反式作用因子具有三个基本特征

①一般具有三个结构域：

DNA结合域，转录活性域，结合其他蛋白的结合域。

②能识别并结合基因调控区中的顺式作用元件。

③对基因表达有正性和负性调控作用，即激活和阻遏基因的表达。

2.反式作用因子结构域具有多种结构模式

1）DNA结合域有不同的结构模式

锌指结构（Zincfinger）

螺旋-转角-螺旋结构（helix-turn-helix，HTH）

同源异形结构域（Homeodomains，HD）

螺旋-环-螺旋结构（helix-loop-helix，HLH）

亮氨酸“拉链”（leucinezipper）

②螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix，HTH）

至少有两个α螺旋，其间由短肽段形成的β转角连接，

二聚体形式存在，

距离正好相当于DNA一个螺距（3.4nm），两个α螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。

（c）蛋白质之间的相互作用

酵母半乳糖代谢中GAL80和GAL4的相互作用。

（d）蛋白质的修饰

蛋白质的磷酸化和去磷酸化是其转录活性调节的一种普遍形式。

22、基因干预（geneinterfering）

是指采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者通过破坏某个基因而使之不能表达，以达到治疗疾病的目的。

23、病毒作为基因载体的优点

逆转录病毒载体的特点：

（1）具有广泛的哺乳动物细胞宿主

（2）较大的容量，能插入7kb甚至更大的外源基因

（3）病毒基因组自身含有完整高效的调控元件

（4）病毒可通过主动感染方式进入宿主细胞，并能有效地整合到宿主染色体基因组中，与染色体一起复制、长期存在

（5）逆转录病毒作为载体需要相应的外包装，以形成完整的体系

腺病毒作为载体的优点：

a.适用范围广，可感染分裂期和非分裂期细胞

b.感染效率高，甚至可达100%

c.易于制备、纯化和浓缩，病毒滴度高

d.体内运送载体途径简便，可制成胶囊或药液，通过口服、喷雾、滴注等方法进行,易于推广

e.安全性较高，腺病毒载体不整合至宿主细胞染色体中

24、细胞周期调控

对应书本第十一章细胞增殖的分子调控152页，PDF文件170-179页。

（详细见书）

25、增强子（P70-71）

单个基因的组成结构中除了结构基因的编码序列外,还包括对结构基因表达起调控作用的调控序列,如启动子、增强子、转录终止信号等。

真核生物基因的调控序列真核生物顺式作用元件主要包括启动子、上游调控元件（增强子、沉默子）、加尾信号等。

增强子增强邻近基因的转录:

增强子（enhancer）是一段短的DNA序列,其中含有多个作用元件,可特异性结合转录因子,增强基因的转录活性。

与启动子不同,增强子可以位于基因的任何位置。

增强子通常处于转录起始点上游-100--300bp处,但有的距离所调控的基因远达几千bp。

通常数个增强子序列形成一簇,有时增强子序列也可位于内含子之中。

增强子的功能与其位置和方向无关,可以是5一3方向,也可以是3一5方向。

不同的增强子序列结合不同的调节蛋白。

26、关于长链非编码RNA（IncRNA）（P135-136）

在真核基因组中，只有很小一部分DNA序列编码蛋白质,能够转录产生mRNA;而

基因组的大部分序列都能够转录出RNA分子,这些RNA不能指导蛋白质的合成,因而统称为非编码RNA（non-codingRNA.ncRNA）。

非编码RNA包括组成性表达RNA和调节性表达RNA。

调节性RNA分为短链非编码RNA和长链非编码RNA。

长链非编码RNA（IncRNA）是长度大于200nt的非编码RNA的总称。

与其他非编码RNA相比,长链非编码RNA的种类最多,功能更为复杂。

1.长链非编码RNA的分子大小差异巨大长链非编码RNA（IncRNA）的长度一般都大于200nt。

但由于调节性短链非编码RNA的长度都小于50nt.有些长度在100-200nt之间的调节性非编码RNA也称为长链非编码RNA.如IncRNABCI的长度为152nt。

不同IncRNA的长度差异非常大,较小的lncRNA长度在200nt左右,较大的IncRNA长度则可达到数kb（kilobases）,甚至几十kb。

如IncRNAAim的长度为108kb,Kenqlot1的长度为91kb。

2.长链非编码RNA分布在胞核和胞质中长链非编