华中科技大学同济医学院分子生物学期末复习重点老师版.docx

1、华中科技大学同济医学院分子生物学期末复习重点老师版名词解释：1、退火（annealing）:两条寡核苷酸引物在适当温度下，分别依据碱基互补结合在模板DNA扩增区域两端，称为退火。2、表达载体：指用于在受体细胞中表达（转录和翻译）外源基因的载体。除了具备复制起始位点、筛选标志和多克隆位点3个基本元件外，还需带有外源基因在真核或者原核细胞中表达（转录和翻译）所必须的DNA构件，如：启动子、终止子、阻遏蛋白结合位点、核糖体结合位点等。3、多克隆位点：（MCS，multiple cloning sites）载体上含有的一个人工合成的DNA片段，其上含有多个单一酶切位点，是外源DNA的插入部位。具备条件

2、：是载体中的一段碱基序列，由数个酶切位点组成。这些位点在载体上都是单一位点。4、非融合性蛋白： 指利用DNA重组技术，将一段外源基因导入细菌后，自身单独表达的、不与细菌中表达的任何蛋白质或多肽相融的外源蛋白产物。5、目的基因：指要研究或应用的基因，也就是要克隆或表达的基因或者基因的一个片段。6、Genomics:基因组学，是阐明整个基因组结构、结构与功能关系以及基因之间相互作用的科学。根据研究目的不同而分为3个不同的亚领域：1.结构基因组学（structural genomics）整个基因组的遗传制图、物理制图及DNA测序。 2.功能基因组学(functional genomics)认识、分析

3、整个基因组所包含的基因、非基因序列及其功能。 3.比较基因组学(comparative genomics)比较不同物种的整个基因组，增强对各个基因组功能及发育相关性的认识。7、SNP：single nucleotide polymorphism，单核苷酸多态性，是指基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。在人群中SNP的发生频率至少大于1%，SNP是人类可遗传的变异中最常见的一种，也是基因组中最为稳定的变异。 其最大程度地代表了不同个体之间的遗传差异，因而可作为研究多基因疾病、药物遗传学及人类进化的重要遗传标记 。8、假基因：（pseudogenes，）是指与某些有功能的基因结

4、构相似，但不能表达产物的基因。假基因的产生是由于功能基因发生突变或cDNA插入所致。由突变而引起的功能缺失通常是在编码区引入了终止密码子，这种假基因称为重复假基因或传统假基因。由插入了mRNA反转录生成的cDNA而造成的假基因称为加工假基因或返座假基因。 9、杂合子丢失（loss of heterozygosity，LOH）: 是指从亲代遗传而来的受精卵开始就带有某等位基因突变的杂合子个体再次发生遗传损伤，导致野生型显性基因突变或缺失形成突变纯合子，失去原有的杂合状态。举例：视网膜母细胞瘤发生的“二次打击理论”认为：亲代遗传而来的一个rb基因或生殖细胞已经遭受一次打击（RB变为rb），此RB/

5、rb杂合子再次发生损伤可使得原有的正常RB也丢失，由此引起癌变。10、Oncogene：癌基因，指细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。广泛存在于从单核细胞到人类在内的基因组中，在进化上高度保守，表达产物对细胞的正常生长、增殖与分化发挥着精密的调控作用，异常活化往往促进细胞恶性转化，诱导肿瘤发生。包括所有编码生长因子、生长因子受体以及与生长相关的信号分子和转录因子的基因。11、基因诊断（gene diagnosis）：是利用现代分子生物学技术从DNA/RNA的水平进行检测，分析体内致病基因的存在、变异和表达状态，从而对疾病作出诊断的过程。12、基因治疗(：是

6、通过将外源性正常基因导入病变细胞中、或将特定的基因导入非病变细胞、或向功能或生物学特性异常的细胞中导入细胞本不表达的基因等，使导入基因表达产物在体内发挥作用，或采用适当的技术抑制细胞内过度表达的基因，从而达到治疗疾病目的的一种方法。13、生物信息学：是一门新的前沿交叉学科，采用数理和信息科学理论、技术和方法研究生命现象，理解和组织与生物分子相关的信息。目前的研究重点和关键突破主要是在基因组学和蛋白质组学两方面，是人们能够从核酸和蛋白质的序列数据开始，经一系列分析手段归纳和预测其中所蕴藏的关于结构与功能的信息。14、表观遗传学：是指在DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并

7、产生可遗传的表型。其特征可概括为DNA序列不变，可遗传，具有可逆性。在分子角度也可定义为“在同一基因组上建立并将不同基因表达（转录）模式和基因沉默传递下去的染色质模板变化的总和”。15、染色质重塑：染色质和单个核小体内发生的任何可检测到的变化。重塑的染色体表现为对核酸酶高度的敏感以及组蛋白结构和位置改变等特点。目前已知有两类复合体调节染色质重塑：ATP依赖的染色质重塑复合体和染色质共价修饰复合体。 16、CpG island：CpG 岛，CpG指“CG”核苷酸对，其中G在DNA链中紧随C后。在脊椎动物中，CpG二核苷酸是最重要的甲基化位点，它在人类基因组中呈不均匀分布。但在一些区域CpG常成簇

8、存在，人们将这段富含CpG的DNA称为CpG岛，通常长度在1-2kb左右。CpG岛常位于转录调控区附近，在基因组中，约有60%以上基因的启动子含有CpG岛，它的甲基化与基因的转录调控密切相关。 17、RNAi：RNA interference, RNA干扰，是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（dsRNA）诱发的、有特定酶参与的同源mRNA高效特异性降解（特异性基因沉默）的现象。它在转录水平、转录后水平和翻译水平上阻断基因的表达。 18、反式作用因子（trans-acting factor）：又称转录因子（TF），指存在于真核细胞内、能识别并结合特定的DNA序列，使基因开放或关闭的一组序列

9、特异性的DNA结合蛋白。TF一般具有三个功能结构域: DNA识别结合域，转录激活域，蛋白质-蛋白质结合域；能特异性识别和结合顺式作用元件；结合后通过促进或抑制转录起始复合物形成过程中的各步反应，以激活或阻遏下游基因的表达。问答题：1. 试述PCR技术的基本原理、过程和引物设计原理。（1）基本工作原理：在体外模拟体内的DNA复制的过程，以拟扩增的DNA分子为模板；用2个寡核苷酸片段作为引物，分别在拟扩增片段的DNA两侧与模板DNA链互补结合，提供3OH末端；在DNA聚合酶的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸直至完成新的DNA合成，不断重复这一过程，即可使目的DNA片段得到扩增。PCR反应

10、的特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。(2)过程：在反应管中加入反应缓冲液、dNTP、DNA模板和DNA聚合酶，混匀后加石蜡油封盖液面防止反应液的挥发。然后将反应管置于PCR仪中开始以下循环反应。 1、变性：加热使双链DNA模板解旋成单链（T：95左右）。模版DNA在95左右的高温条件下双螺旋的氢键断裂，双链DNA解链成为单链DNA并游离于反应液中；（解链） 2、退火：降温使引物与DNA模板互补区域结合形成杂交链（T：55左右）。两个寡核苷酸引物在适当温度下，分别依据碱基互补结合在模版DNA扩增区域两端，DNA聚合酶开始合成新链；（引物与模版连杂交，新链开始合成） 3、延伸：温度升至7

11、2左右，Taq DNA聚合酶催化以引物为起始点的53 DNA链延伸反应，形成新生DNA链。在4种dNTP底物及Mg2+存在下，DNA聚合酶在最适作用温度下将单核苷酸按碱基互补配对原则从引物的3-端掺入，使引物沿着53方向延伸合成新股DNA。每一循环的产物再继续作为下一循环的模版。（合成新链）每一循环的产物再继续作为下一循环的模板。循环次数：2535，不超过40次(3)引物设计总原则：提高扩增的效率和特异性。 一般原则：1、长度：1640个核苷酸，以18-24个为最佳。 2、引物末端：3端的碱基最好选T、G、C而不选A。 3、引物内、引物间不应有互补序列 4、引物应位于基因组DNA的保护区，且与

12、非特异扩增区无同源性 5、引物的GC含量和Tm值:G+C碱基含量应保持在40%-75%之间，以维持Tm在56-62范围内。 6、3端必须与模板DNA互补配对，3端的碱基最好选T、G、C而不选A。 7、5端可游离，添加修饰位点。（3）引物设计原理：引物设计的总原则就是提高扩增的效率和特异性。 引物的位置：用于基因组DNA的引物序列应位于基因组DNA的保守区，且与非扩增区无同源序列。若以cDNA为模版，则首先应尽力使引物和产物保持在mRNA的编码区内，其次尽量将引物放到不同的外显子上，以便使特异的PCR产物与从污染DNA中产生的产物在大小上相区别； 引物的长度：每一条引物长度（与模版DNA序列互补

13、的部分）以1824mer为最佳； 引物末端：3-端碱基最好选T、G、C而不选A，5-端碱基无严格限制。一对引物之间不应存在互补序列，每一个引物内部也应避免形成二级结构； 引物的GC含量和Tm值：G+C碱基含量应保持在40%75%之间，以维持Tm在5662范围内。2. 制备目的基因常用的方法有哪几种？简述重组DNA的基本过程。 制备目的基因常用的方法有：酶切法直接获得目的DNA片段；体外扩增合成目的DNA片段；筛选文库获得目的DNA片段；化学合成PCR搭接法获得目的DNA片段。也可用计算机克隆法：首选对拟克隆的DNA序列在种属间进行同源性或相似性比较，找出目的DNA的保守序列并作为引物合成靶序列

14、以减少盲目性。 重组DNA基本过程包括：欲进行重组的DNA片段（目的基因）的获取；载体的选择及准备；目的DNA片段与载体的连接；重组DNA导入宿主细胞；含重组DNA宿主细胞的克隆化及鉴定。 五大环节。 一、(1)构建基因组DNA文库后从中筛选目的基因 （2)构建cDNA文库后从中筛选目的基因 (3）设计一对目的基因引物，用PCR或RT-PCR技术体外扩增目的基因片段 (4）化学合成已知序列的长度不是太大的DNA片段 （5)直接用限制酶从基因组DNA、或cDNA片段，或含目的基因的重组体上切取。 重组DNA技术的基本过程： 制备目的基因和相关载体。 将目的基因和有关载体进行连接 将重组的DNA导

15、入受体细胞 DNA重组体的筛选和鉴定 DNA重组体的扩增、表达和其它研究 （或）1、载体的选择和制备分；2、制备目的基因片段切 3、DNA片段的重组连接接；4、重组DNA导入受体细胞导 5、转化子的筛选筛；6、重组子的筛选筛；7、重组子的鉴定鉴 8、克隆扩增或表达扩/表；9、基因工程的后处理分3、简述表达载体和克隆载体在结构上的异同。（1）克隆用质粒载体的结构简单，其主要功能是可携带目的DNA在宿主细胞中复制扩增，从而经过克隆筛选获得克隆筛选获得重组DNA。pBR322和pUC18/19是经典代表，目前用的多是改进而来的。结构上含有复制起始点，筛选标记，多个单一酶切位点（获多克隆位点MCS）。

16、（2）表达用质粒载体是在克隆载体的基础上，加上用于插入基因能够在宿主细胞（原核细胞或真核细胞）内表达所需的必要元件，如启动子、终止子、核糖识别位点等。原核表达的质粒载体：除具备一般克隆载体所具有的必要元件外，还需要在MCS的上下游分别提供启动子和终止子，从而使其与插入基因共同组成完整的转录单位。真核表达质粒载体：一般由两部分组成，一部分用于在原核细胞中复制及筛选，一部分用于在真核细胞中复制、筛选及表达。 （一）克隆载体的结构：（a）必须是一个复制子，能在受体细胞中复制：1、复制起点 Ori。 2、复制区。3、复制终点 term。（b）带有抗药性基因：Tet r：编码膜蛋白，阻止Tet进入细胞；

17、Amp r：-内酰胺环水解酶；Kan r： Kan P , neo p；Cam r：氯霉素乙酰基转移酶（C）具有多克隆位点（d）可导入受体细胞（2）表达载体的结构： 表达载体=克隆载体 + 表达元件 原核表达载体：“启动子核糖体结合位点克隆位点转录终止信号”； 真核表达载体的基本转录元件： 原核序列（克隆用）+ 真核序列（表达用） 复制子 真核抗药基因+真核表达元件 抗药基因 （或真核复制起始点） 真核表达元件：“启动子/增强子克隆位点转录终止信号poly(A)加尾信号”另一版答案：克隆载体是用来在受体细胞中克隆和扩增DNA片段的载体。1、可导入受体细胞2、能够在受体细胞中复制3、具有克隆位点

18、4、带有药物抗性基因，便于筛选 表达载体是用来在受体细胞中转录和翻译外源基因的载体。原核表达载体的表达构件表达载体 = 克隆载体+表达元件。 “启动子核糖体结合位点克隆位点转录终止信号真核表达载体的基本成分： 启动子和增强子转录终止和加尾信号4、试述怎样进行疾病基因的定位和克隆。疾病基因的定位：可选用连锁分析、候选基因关联分析、全基因组关联分析等研究方案。研究单基因遗传病的基因一般应用连锁分析；针对已知候选基因可进行关联分析；在无假说条件下可使用全基因组关联分析进行研究。疾病基因的克隆包括定位克隆和功能克隆两策略。定位克隆确定基因在染色体上的位置；获得基因所在区段的克隆重叠群；确定候选基因的染

19、色体片段；从这些片段中筛选出目的基因，并作突变检测验证和功能分析。功能克隆：是从蛋白质到DNA的研究路线，尤其是出生缺陷引起的分子病。先获得纯化的蛋白，再：根据已知部分氨基酸序列合成寡核苷酸作为探针，筛选cDNA文库；或：利用特异性抗体筛选表达型cDNA文库。在获得阳性克隆后，经学列测定和动能分析确定其是否为致病基因。也可通过比较正常和疾病情况下mRNA表达差异来克隆疾病相关基因。定位：连锁4分析和关联分析是定位疾病相关基因的重要手段，1、研究单基因遗传疾病一般应用连锁分析，即是利用与致病基因相连的某些基因座作为遗传标志，通过鉴定遗传标志的存在而判断个体是否带有致病基因。2、针对已知候选基因可

20、进行关联分析即是观察候选基因异常与疾病性状在人群中的统计学关系。3、在无假说条件下可使用全基因组关联分析进行研究。即是通过扫描整个基因组观察哪些基因与疾病表型间存在关联，将这些不同的遗传变异与某些性状联系起来。克隆：疾病基因的克隆包括定位克隆和功能克隆两种，定位克隆：a、通过家系连锁分析资料或染色体异常等数据确定基因在染色体上的位置。b、通过染色体歩移、染色体区带显微切割等技术获得基因所在区段的克隆重叠群。C、确定含有候选基因的染色体片段。D、从这些片段中进一步筛选目的基因并作突变检测验证和功能分析功能克隆：指从致病基因的功能出发克隆该致病基因。有以下两种方式“a、根据已知的部分的氨基酸序列合

21、成寡核苷酸作为探针，筛选cDNA文库，b、利用特异性抗体筛选表达型cDNA 文库。5、试举例说明癌基因诱导肿瘤发生的基本原理。 癌基因广泛存在于从单核细胞到人类在内的基因组中，在进化上高度保守，表达产物对细胞的正常生长、增殖与分化发挥着精密的调控作用。许多癌基因是对细胞的生长增殖发挥正性调控作用的功能基因，当这些基因发生结构性异常活化时，必然导致细胞生长增殖与分化异常，部分细胞甚至发生恶性改变形成肿瘤。【活化癌基因可诱导肿瘤发生的几个典型机制：染色体异位突变、基因点突变、基因扩增、DNA重排、病毒基因组LTR（长末端重复序列）整合、癌基因的低甲基化修饰改变。】1、染色体易位突变活化癌基因诱导肿

22、瘤发生。如：2、基因点突变活化癌基因诱导肿瘤发生。如3、3、基因扩增活化癌基因。如4、DNA重排。另一版本答案：5、病毒基因组LTR序列整合活化。如6、癌基因的低甲基化修饰改变活化癌基因诱发肿瘤。如6、比较原核基因组和真核基因组的结构和功能的特点。 原核基因组的结构和功能的特点 1、基因组通常由一条环状双链DNA分子组成，DNA虽与蛋白结合，但不形成染色体结构，只是习惯上将之称为染色体。 2基因组中只有1个复制起点。 3、具有操纵子结构，由数个功能上相关联的结构基因串联、与相关的调控区组一起构成基因表达单位，转录产物为多顺反子。 4、结构基因无重叠现象，基因组中的任何一段DNA顺序不会用于编码

23、两种蛋白质。 5、基因序列是连续的，无内含子。 6、编码区在基因组中所占的比例（约占50）远远大于真核基因组，非编码区主要是一些调控序列。7、基因组中重复序列很少。编码蛋白质的结构基因多为单拷贝，但编码rRNA的基因往往是多拷贝的，这有利于核糖体的快速组装。 8、具有编码同工酶的基因（isogene）。这是一类结构上不完全相同，而功能相同的基因。例如在大肠杆菌中含有2个编码乙酸乳酸合成酶同工酶的基因, 和2个编码分支酸变位酶同工酶的基因。9、细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子。10、在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等，这

24、些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列；真核基因组的结构和功能的特点 1、每种真核生物都有一定的染色体数目，除配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体。2、真核生物基因组远远大于原核生物的基因组，结构复杂，基因数庞大，具有许多复制起点，每个复制子大小不一。3、真核基因都由一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物为单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。真核生物中含有大量重复序列。4、真核生物基因组非编码序列占90%以上。5、真核生物结构基因不连续，含内含子和外显子，编码序列被非编码序列打断。6、功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远。7、真核生物基因组中也存在

25、一些可移动的遗传因素。1）真核生物的基因组远远大于原核生物的基因组。2）真核生物基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。 原核生物只有一个复制起点。每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组，而原核生物的基因组则是单拷贝。3）真核基因都是由一个结构基因与相关的调控区域组成，转录产物为单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种子蛋白质。原核基因具有操纵子结构。即几个功能相关的结构基因串连在一起，连同它们的调控序列组成的一个转录单位。转录产物为多顺反子。4）真核生物基因组中含有大量重复序列，而原核生物基因组除rRNA、tRNA基因外，重复顺序不

26、多。5）真核生物基因组内非编码序列占90%以上。基因组中非编码序列所占比例是真核生物与细菌、病毒的重要区别。6）真核基因是断裂基因，即编码序列被非编码序列间隔开来，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的非编码序列则为外显子。而原核基因是连续的，因此转录后不需要剪切。7）功能相关的基因构成各种基因家族。8）真核生物基因组中也存在一些可移动的遗传因素，这些DNA顺序并无明显生物学功能，似乎为自己的目的而组织，故有私自DNA之称，其移动多被RNA介导如逆转座子，也有被DNA介导如DNA转座子。 而细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子。7、试举例说明抑癌基因诱导肿瘤发生的基本原

27、理。抑癌基因或抗癌基因是一大类可以抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因。在癌的相应正常组织中有抑癌基因的正常表达，抑癌基因异常失活具有促进细胞恶性转化的作用。抑癌基因异常失活的分子机制主要包括：1、基因组纯合性或杂合性缺失导致抑癌基因失活；2、基因突变特别是点突变导致抑癌基因失活，最典型的是抑癌基因p53；3、癌蛋白作用导致抑癌蛋白失活，例如HPV的E6和E7分别与抑癌蛋白p53和RB结合使之失活；4、基因启动子区高甲基化修饰导致抑癌基因失活等。癌基因失活可诱导肿瘤发生。抑癌基因失活的方式有以下几种： 1）基因组纯合性或杂合性缺失导致抑癌基因失活：如在家族性腺瘤性息肉病病人中，可见5q21位点

28、纯合性缺失，结果在该位点发现并克隆鉴定了抑癌基因APC。 2）基因突变导致抑癌基因失活：基因突变，特别是点突变，是导致抑癌基因失活甚至转变为癌基因的主要机制之一。50%-60%的人类恶性肿瘤，如肺癌、胃癌等癌组织细胞中发现有P53基因突变。 3）癌基因作用导致抑癌基因蛋白失活：如SV40的大T抗原、腺病毒的E1B和高危型HPV的E6可以结合抑癌蛋白p53，使之失活，导致肿瘤发生。4）基因启动子区高甲基化修饰导致抑癌基因失活：抑癌基因启动子区CpG岛的高甲基化修饰是导致抑癌基因失活的重要分子机制之一。在许多肿瘤中，经常可以检测到p16、p53等抑癌基因启动子区CpG岛高甲基化修饰变化，而且这往往

29、是肿瘤发生的早期事件。另一版本答案：8、基因治疗策略基因治疗是通过在特定的靶细胞中有效表达重组目的基因达到治疗的目的。策略如下：基因标记：奠定基因治疗的临床应用的基础。（不含目的基因，但可追踪回输细胞在体内的命运）基因干预：采用特定方式抑制某个基因的表达，或者通过破坏某个基因使之不能表达，已达到治疗目的。（反义RNA技术、核酶技术、RNA干扰技术、miRNA技术）基因置换：又称基因矫正，将特定的目的基因导入到特定细胞，通过体内基因同源重组，替换致病缺陷基因，使胞内DNA恢复常态。基因添加：又称基因增补，导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。 总原则：直接补替缺陷基因；抑制非正常基因产物表

30、达；间接调节机体本身免疫系统的抗病能力；利用外源基因对病变细胞造成特异性杀伤。 1. Gene correction（基因纠正）将致病基因的碱基进行纠正，而正常部分予以保留。 2. Gene replacement（基因置换）用正常基因通过体内基因同源重组，原位置换病变细胞内的致病基因，使细胞内的DNA完全恢复正常。 3. Gene augmentation（基因添加）将目的基因导入病变细胞或其它细胞，不去除异常基因，而是通过目的基因的非定点整合，使其表达产物补偿缺陷基因的功能或使原有功能得以加强。 4. Gene interference（基因干预）利用反义技术特异封闭基因表达，抑制有害基因

31、的表达。 5、免疫调节：将抗体、抗原或细胞因子的基因导入病人体内，改变病人免疫状态，达到预防和治疗的目的。 6、调节性基因治疗： 导入编码调控蛋白的基因，治疗基因表达异常的疾病。 7、化疗保护性基因治疗： 导入单相或多相细胞毒性药物的抗性基因，使正常细胞耐受化疗药物的能力大大提高。 8、特异性细胞杀伤性基因治疗：利用DNA重组技术构建特异性杀伤靶细胞为目标的“奇异弹头”，“弹头”部分是分子重组的各种生物细胞毒素，它们以酶催化方式发挥抑制蛋白合成作用，造成细胞杀伤。 9、生殖细胞基因治疗：生殖细胞或胚胎干细胞补偿性治疗或：（一）基因标记：是指仅把标记基因导入人体。（二）基因干预：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使之不能表达，以达到治疗疾病的目的。包括1.反义RNA技术，2.核酶技术，3.RNAi技术，4.miRNA技术（三）基因置换：又称为基因矫正，是指将特定目的基因导入特定细胞，通过体内基因同源重组，以导入的正常目的基因原位替换病变细胞内致病缺陷基因，使细胞内的DNA完全恢复正常状态。（四）基因添加：也称基因增补，通过导入外源基因使靶细胞表达其本身不表达的基因。9、试述DNA甲基化对基因转录的抑制作用。DNA甲基化在转录水平抑制基因表达，其分子机制包括以下几种模型：一、DNA甲基化直接干扰转录因子与顺式作用元件的