分子生物学详细知识点.docx

1、分子生物学详细知识点第一章 绪论1、经典的生物化学和遗传学(现代生物学的两大支柱）2、孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而Morgan的基因学说则进一步将“性状”与“基因”相耦联，成为分子遗传学的奠基石。3、证明DNA是遗传物质的两个著名实验：Avery的肺炎链球菌转化实验DNA是遗传信息的载体；Hershey和Chase的噬菌体侵染细菌实验DNA是可以 进入寄主细胞的转染因子。4、分子生物学定义从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学 ，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。5、人类基因组计划牵头单位：美国

2、能源部、美国国家卫生研究所参加国：美国、英国、德国、法国、日本、中国 启动时间：1990年人类基因组计划最初的目标：价值达30亿美元的人类基因组计划。要测定30亿个碱基对的排列顺序，确定基因在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。 2001年中、美、日、德、法、英6国科学家联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果。2003年4月14日,美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯柯林斯博士在华盛顿宣布,美、英、日、法、德和中国科学家经过13年努力共同绘制完成了人类基因组序列图,人类基因组计划所有目标全部实现。中国贡献：作为参与这一计

3、划的唯一发展中国家,我国于1999年跻身人类基因组计划,承担了的测序任务。7、DNA重组技术的应用可被用来大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽，如激素、抗生素、酶类及抗体等，提高产量，降低成本，使许多有价值的多肽类物质得到广泛应用。 用于定向改造某些生物的基因组结构，使它们所具备的特殊经济价值或功能得以成百上千倍地提高。被用来进行基础研究。8、基因组:指生物体整个生命周期与生命活动有关的DNA及其决定的所有基因。9、蛋白质组指的是一个基因组所表达的全部蛋白质，蛋白质组是动态的，有它的时空性，可调节性。第二章染色体与DNA1、染色体作为遗传物质的特征：（1）分子相对稳定；（2）能自我复制，

4、保持遗传连续性；（3）能指导蛋白质合成，控制生命过程；（4）能产生可遗传的变异3、组蛋白组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4（1）进化上的极端保守性（不同生物组蛋白的氨基酸组成非常相似）（2）无组织特异性:到目前为止，仅发现鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5，精细胞染色体的组蛋白是鱼精蛋白(例外)。 （3）肽链上AA分布的不对称性:碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。而大部分疏水基团都分布在C端。（4）存在较普遍的修饰作用:包括甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等4、C值：通常指一种生物单倍体基因组DNA的总量。C值矛盾：物种的C值往往与它进化的复杂程度不一致，某些低等

5、生物却具有较大的C值。称为C值矛盾（C值反常现象）。5、C值矛盾产生的原因？ 真核生物基因组中存在大量的不编码基因产物的DNA序列，是没有生理功能的。 一般而言，越是简单的生物基因组不编码蛋白质的DNA序列越少，它们的结构基因的数目越接近DNA含量所估计的基因数。 6、真核细胞DNA类别（1）不重复序列：在单倍体基因组里，这些序列一般只有一个或几个拷贝，它占DNA总量的40%80%。不重复序列长约7502000bp，相当于一个结构基因的长度。 结构基因基本属于不重复序列，如蛋清蛋白、血红蛋白和珠蛋白等都是单拷贝基因。（2）中度重复序列：这类序列的重复次数在101104之间，占总DNA的10%4

6、0%，如小鼠中占20%，果蝇中占15%，各种rRNA、tRNA以及某些结构基因如组蛋白基因等都属于这一类。中度重复序列往往分散在不重复序列之间。（3）高度重复序列卫星DNA 只存在于真核生物中，占基因组的10%-60%，由6-100个碱基组成，在DNA链上串联重复高达数百万次。因为卫星DNA不转录，其功能不详。它们是异染色质的成份，可能与染色体的稳定性有关。 7、核小体 核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。8、真核生物基因组结构特点真核基因组结构庞大 3109

7、bp 单顺反子基因不连续性 （断裂基因）:内含子(intron)、 外显子(exon)非编码区较多 多于编码序列(9:1) 含有大量重复序列9、顺反子：即结构基因，是决定一条多肽链合成的功能单位，约1000bp。 多顺反子：编码多条多肽链的顺反子。 10、原核生物基因组结构特点 基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元(trnascriptional operon) 多顺反子(polycistron) 有重叠基因（Sanger发现）11、影响双螺旋结构稳定性的力（1）氢键 （2）疏水作用-碱基堆集力 （3）范德华力 （4）磷酸基的负电荷静电斥力 （5）碱基分子内能12、三种不同构

8、象的DNA活性 B-DNA是活性最高的DNA构象，B-DNA变构成为A-DNA后，仍有活性，但若局部变构为Z-DNA后则活性明显降低。13、超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋与负超螺旋两大类，正超螺旋使双螺旋结构更紧密，双螺旋圈数增加，而负超螺旋可以减少双螺旋的圈数。他们在特殊情况下可以相互转变。14、原核生物DNA的三级结构：w绝大多数原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋。如果再进一步盘绕则形成麻花状的超螺旋三级结构。 15、超螺旋的生物学意义n B-DNA是一种热力学上稳定的结构，超螺旋的引入就提高了它的能量水平；n DNA特定区域中超螺旋的增加有助于DNA的结构转化

9、； 超螺旋推动着结构的转化以满足功能上的需要。16、DNA复制酶和相关蛋白质 P44 与超螺旋松驰有关的酶-拓扑异构酶 DNA解螺旋酶/解链酶（DNA helicase) 引物合成酶（引发酶） 引发体(primosome) 单链结合蛋白(SSB) DNA聚合酶 DNA连接酶17、单链结合蛋白(SSB) ：与解开的单链DNA结合，使其不再度螺旋化，保持单链结构；并保护单链不被核酸酶降解。可以重复利用。18、DNA聚合酶的共同特性:酶的作用需要DNA模板，因此这类酶又称为依赖于DNA的DNA聚合酶(DDDP)。需要RNA或DNA做为引物(primer)，即DNA聚合酶不能从头催化DNA的起始。催化

10、dNTP加到引物的3-OH末端，因而DNA合成的方向是53。三种DNA聚合酶都属于多功能酶，它们在DNA复制和修复过程的不同阶段发挥作用。19、拓扑异构酶(topoisomerase)拓扑异构酶(Topo)：转轴酶 主要是将环状双链DNA的一条链切开一个口，切口处链的末端绕螺旋轴按照松驰超螺旋的方向转动，张力下降后再将切口封起来。使DNA复制叉移动时所引起的前方DNA超螺旋得到缓解，有利于DNA复制叉继续向前打开。拓扑异构酶(Topo):旋转酶 在无ATP参与时，切断DNA双链，使DNA分子从超螺旋状态转变为松驰状态。再连接。w DNA复制完成后，Topo在ATP参与下，使DNA分子从松驰状态

11、转变为负超螺旋。20、原核生物的整个染色体上一般只有一个复制起始位点。n 真核生物中，DNA的复制是从许多起始点同时开始的，所以每个DNA分子上有许多个复制子。n DNA复制起始点有结构上的特殊性。21、前导链的合成：由引发酶在复制起始位点附近合成一个10-60 nt的RNA引物，然后由pol把dNTP加到该引物上。n 后随链的合成：产生冈崎片段，消除RNA引物并由DNA pol I补上这一小段DNA序列，由DNA 连接酶把两个片段相连。22、DNA的半不连续复制 DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。 在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方

12、向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为后随链(随从链、滞后链）。23、大肠杆菌中DNA的修复系统DNA修复系统功 能错配修复(mismatch repair)识别错配加以校正切除修复(碱基、核苷酸切除修复)切除突变的碱基和核苷酸片段重组修复复制后的修复，重新启动停滞的复制叉DNA直接修复(direct repair)修复嘧啶二体或甲基化DNASOS系统DNA的应急修复，导致变异24、切除修复碱基切除修复：n DNA碱基修复机制的一种。受损DNA通过不同酶的作用切除错误碱基后，通过一系列酶的作用进行正确填补而恢复功能。

13、25、DNA的转座：或称移位，由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子（transposon，Tn）：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。复习1、拓扑异构酶通过在DNA上形成缺口 松弛 超螺旋结构。2、真核生物中主要有五种DNA聚合酶，它们是 ； ； ； ； ；真核DNA聚合酶 和 显示 35 外切核酸酶活性。3、使DNA超螺旋结构松驰的酶是（C）。 A引发酶 B解旋酶 C拓扑异构酶D端粒酶 E连接酶4、DNA大多数自发变化都会通过称之为 DNA修复 的作用很快被校正。仅在极少情况下，DNA将变化的部分保留下来导致永久的序列变化，称为 突变 。5、DNA切除修复包括三个步骤： D

14、NA修复核酸酶 对DNA链上不正常碱基的识别与切除， DNA聚合酶 对已切除区域的重新合成， DNA连接酶 对剩下切口的修补6、细菌的错配修复机制可以识别复制时新旧DNA链之间错误配对的碱基，这是因为（C）。A新DNA链含有错误的碱基 B旧DNA链更倾向于含有错误碱基 C旧DNA链在特殊位点含有甲基化基团D新DNA链在特殊位点含有甲基化基 EDNA聚合酶与新链结合7、转座元件（因子）是指能 移动 到基因组其他位置的DNA序列。转座元件在以下方面影响基因组：能够引起基因的 重排 ，通过插入能够 灭活 基因，转座元件的启动子能够影响邻近基因的表达。8、最简单的转座元件是IS元件。IS元件由两段短的

15、 反向 重复序列和一段夹在重复序列之间的负责转座的 转座酶 基因组成。当整合到新位点后，转座元件总是在靶位点产生一段 同向 重复序列。9、复合 转座子由两个IS元件与夹在中间的 抗生素 抗性基因组成。有些转座元件的移动是通过 复制 转座的方式，即在转座过程中在原位点保留一份转座元件的拷贝。 10、1953年Watson和Crick提出（A）。A多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋 BDNA的复制是半保留的，常常形成亲本-子代双螺旋杂合链C三个连续的核苷酸代表一个遗传密码D遗传物质通常是DNA而非RNAE分离到回复突变体证明这一突变并非是一个缺失突变11、在先导链上DNA沿53方向合成，在后

16、随链上则沿35方向合成。(错)12、复制叉上的单链结合蛋白通过覆盖碱基使DNA的两条单链分开，这样就避免了碱基配对。(错误) （单链结合蛋白与磷酸骨架结合）13、天然存在的DNA分子形式为右手 B 型螺旋。 单个核苷酸通过 磷酸二酯键 连接到DNA骨架上。第三章 生物信息的传递1、转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。2、编码链与模板链：与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。3、RNA合成的特点： RNA 是以53方向合成的，它的序列是与DNA编码链（有意义链）相同。

17、 RNA 的合成是以模板链（反义链）为模板。同在DNA中一样，形成磷酸二脂键。必需的成分: RNA聚合酶（RNA polymerase）, 核苷三磷酸,转录因子,启动子和终止子/模板4、转录的基本过程： 模板识别 转录起始 转录的延伸 转录的终止5、RNA聚合酶需执行的功能：(1)识别DNA双链上的起动子；(2)使DNA变性,在启动子处解旋成单链；(3)通过阅读启动子序列，RNA聚合酶确定它自己的转录方向和模板链；4)最后当它达到终止子时,通过识别停止转录。 6、7、真核细胞中三类RNA聚合酶的作用RNA聚合酶I：负责rRNA（5.8S、18S、28S）转录。 RNA聚合酶III：负责tRNA

18、、5SRNA和其它小RNA转录RNA聚合酶II：主负责hnRNA（不均一核RNA是最初的转录物也即mRNA前体）转录8、封闭复合物（closed complex）: 形成在启动子选择阶段,包括RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物，此时，DNA仍处于双链状态。9、开放复合物:聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开,封闭复合物转变成开放复合物 。10、转录因子：RNA聚合酶在进行转录时，常需要一些辅助因子（蛋白质）参与作用,此类蛋白质称为转录因子。 11、12、-35区:其保守序列为TTGACA，与-10序列相隔16-19bp。功能:(1)为RNA聚合酶

19、的识别位点。(2)RNA聚合酶的核心酶只能起到和模板结合和催化的功能，并不能识别-35序列，只有亚基才能识别-35序列，为转录选择模板链。13、-10区 (Pribnow框、盒)其保守序列为TATAAT，位于-10bp左右，其中3端的“T”十分保守。A.T较丰富，易于解链。它和转录起始位点一般相距5bp。功能: (1)与RNA 聚合酶紧密结合;(2)形成开放的启动复合体；(3)使RNA聚合酶定向转录。14、原核生物启动子的共同的特点：（1）结构典型，都含有识别（R），结合（B）和起始（I）三个位点；（2）序列保守，如-35序列，-10序列结构都十分保守； （3）位置和距离都比较恒定； （4）直

20、接和聚合酶相结合； （5）常和操纵子相邻； （6）都在其控制基因的5端； （7）决定转录的启动和方向。15、真核生物启动子对转录的影响：（1）TATA区-使转录精确地起始:如果除去TATA区或进行碱基突变，发现所获得的RNA产物起始点不固定。（2）CAAT区和GC区主要控制转录起始频率：基本不参与起始位点的确定。16、真核生物的启动子特点：（1）有多种元件：TATA框，GC框，CAAT框等；（ 2）结构不恒定。 （3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同; （4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用； （6）不直接和RNA聚合酶结合。

21、转录时先和其它转录激活因子相结合，再和聚合酶结合。17、转录终止的两种情况：一类是不依赖于蛋白质辅因子而实现的终止作用；另一类是依赖蛋白质辅因子才能实现的终止作用，这种蛋白质辅因子称为释放因子，通常又称因子。18、原核生物mRNA的特征：半衰期短；许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在；原核生物mRNA的5端无帽子结构，3端没有或只有较短的多聚（A）结构。19、SD序列：原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一被称为Ribosome Binding Site (RBS)或SD序列的保守区，因为该序列与16S-rRNA 3端反向互补，所以被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。2

22、0、零号帽子（cap0）：mRNA的帽子结构常常被甲基化,第一个甲基出现在所有真核细胞的mRNA中（单细胞真核生物mRNA主要是这个结构），由鸟嘌呤-7-甲基转移酶催化，此结构称为零号帽子。21、帽子结构的功能：(1)有助于mRNA越过核膜，进入胞质；(2)保护5端不被核酶降解；(3)翻译时供IF（起始因子）和核糖体识别，是翻译所必需的。22、不均一核RNA（hnRNA）:即为mRNA的前体。开放读码框ORF：指DNA或RNA分子中一组连续的不重叠的密码子(不包括终止密码子).23、snRNA（small nuclear RNA）是真核细胞核内一组小分子RNA，含70300碱基，序列中尿嘧啶含

23、量较高，因此又用U命名。24、I类内含子的自我剪接过程：(1)游离鸟苷酸的3-OH作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链； (2)上游外显子的自由3-OH作为亲核基团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二酯键，使内含子被完全切开； (3)上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连25、RNA的编辑:编辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入，丢失或转换等现象。 26、RNA编辑的生物学意义：(1)校正作用。使丢失的遗传信息得以恢复。(2)调控翻译。通过编辑可以构建或去除起始密码子和终止密码子。(3)扩充遗传信息。使基因产物获得新的结构和功能。 27、核酶（riboz

24、yme）：核酶是指一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性地剪切底物RNA分子，从而阻断基因的表达。ribozyme是核糖核酸和酶两个词的缩合词。四章 生物信息的传递（下）从mRNA到蛋白质1、mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸就称为密码子（三联子密码） 2、64种密码子中的61种编码20种氨基酸。3个终止密码子（UAA/UAG/UGA）。大部分氨基酸多于一种密码子，最多的有6种密码子。3、密码的简并性：一种氨基酸有几个密码子，或者几个密码子代表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。4、AUG甲硫氨酸及起始密码子；UAA终止

25、密码子；UAG终止密码子；UGA终止密码子5、密码的普遍性：大量的事实证明，生命世界从低等到高等，都使用一套密码（遗传密码在很长的进化时期中保持不变）。因此这张密码表是生物界通用的。6、摆动假说：前两对碱基严格遵守碱基配对原则。第三对有一定的自由度，可以“摆动”因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。7、tRNA的L-形三级结构:研究酵母tRNAPhe、tRNAfMet和大肠杆菌tRNAfMet、tRNAArg等的三级结构，发现都呈L形折叠式。8、tRNA的功能1）解读mRNA的遗传信息；2）运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：3端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA与mRNA

26、结合部位反密码子部位9、起始tRNA和延伸tRNA起始tRNA: 能特异性识别mRNA模板上起始密码子的tRNA; 延伸tRNA:其他tRNA统称为延伸tRNA。真核生物与原核生物tRNA的不同：真核生物：起始密码子AUG 所编码的氨基酸是甲硫氨酸(Met)，起始AA-tRNA(氨基酰tRNA）为Met-tRNAMet。原核生物：起始密码子AUG 所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet10、无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成

27、无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义突变。 11、校正tRNA发挥作用的机理为：tRNA的反密码子根据密码子的突变而作出相应的改变，使蛋白质的结构可不发生变化。12、AA-tRNA合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶。其反应式如下： （1）氨基酸活化生成酶-氨基酰腺苷酸复合物。 AA+ATP+酶（E）E-AA-AMP+PPi（2）氨酰基转移到tRNA 3末端腺苷残基上,与其2或3-羟基结合。 E-AA-AMP+ tRNAAA-tRNA +E+AMP 三个结合位点：氨基酸结合位点、ATP结合位点和tRNA结合位点。13、核糖体上重要位点A位点,新到来的氨酰-tRNA的结合位点；P

28、位点,肽基酰-tRNA结合位点；E位点,延伸过程中的多肽链转移到氨酰-tRNA上释放tRNA(空载）的位点。14、参与蛋白质合成和加工过程的主要成分有:1)有20种以上的AA-tRNA合成酶 2)10多种起始因子、延伸因子及终止因子 3)30多种tRNA4)各种rRNA、mRNA 5)100种以上翻译后加工酶蛋白质15、蛋白质的生物合成步骤1)氨基酸活化 2)肽链的起始 3)肽链的延伸 4)肽链的终止 5)新合成多肽链的折叠和加工16、氨基酸的活化氨基酸必须在氨酰tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸AA-tRNA20种氨基酸 20种氨酰-tRNA合成酶 20种或更多的tRNA ATP Mg 2

29、+17、原核生物与真核生物翻译的区别：原核生物：30S小亚基首先与mRNA模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S大亚基结合。真核生物：40S小亚基先与Met-tRNAMet相结合,再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成起始复合物。18、IF3的作用：(1)稳定30S亚基(维持其游离状态,保持细胞内核糖体水平)；(2)可以使30S亚基与mRNA结合。19、IF2作用：与专一的起始tRNA结合并控制其进入核糖体。只有起始tRNA能进入P位，(其它只能进入A位)形成30S前起始复合物，即IF2-30S亚基-IF3-mRNA-fMet-tRNAfmet复合物（GTP和M

30、g2+参与）。20、肽链的延伸肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括：AA-tRNA与核糖体结合、 肽键的生成、移位。21、蛋白质前体的加工1）N端fMet或Met的切除 2）二硫键的形成 3）特定氨基酸的修饰 4）切除新生肽链中非功能片段22、移位核糖体沿着mRNA向3端方向移动一个密码子，结合二肽酰tRNA的A位转变成了P位，而A位空出，可以接受下一个新的氨基酰tRNA进入。 P位上无负荷氨基酸的tRNA就此脱落。23、分子伴侣是一类序列上没有相关性但有共同功能的保守性蛋白质，它们在细胞内能帮助其它多肽进行正确的折叠、组装、运转和降解。 24、蛋白质两种转运机制翻

31、译转运同步机制:某个蛋白质的合成和转运是同时发生的； 翻译后转运机制25、游离核糖体：不与细胞内膜结构结合而进行蛋白质合成的核糖体。结合核糖体：与粗面内质网结合的核糖体。信号肽:进入内质网的蛋白质N端有一段长13-36个氨基酸的疏水性肽段，能引导多肽链穿过ER膜进入ER腔。SRP(信号识别蛋白)是一个小的RNA-蛋白质复合体,它由约300个核苷酸的RNA和6种紧密结合的蛋白质(分子量从9KDa到72KDa)所组成习题：1 多数氨基酸都有两个以上密码子，下列哪组氨基酸只有一个密码子？（D）A苏氨酸、甘氨酸 B脯氨酸、精氨酸 C丝氨酸、亮氨酸 D色氨酸、甲硫氨酸 E天冬氨酸和天冬酰胺2tRNA分子上结合氨基酸的序列是（B） ACAA-3 BCCA-3 CAAC-3 DACA-3EAAC-33遗传密码（B、C、E）A20种氨基酸共有64个密码子 B碱基缺失、插入可