分子生物学重点：最新期末试题
第二章染色体与DNA
染色体（chromosome）是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。
真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是以染色质(chromatin)的形式存在的。
染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
原核生物(prokaryote) ：DNA形成一系列的环状附着在非组蛋白上形成类核。染色体由DNA和蛋白质组成。
蛋白质由非组蛋白和组蛋白（H1,H2A,H2B,H3,H4）
DNA和组蛋白构成核小体。
组蛋白的一般特性：P24
①进化上的保守性
②无组织特异性
③肽链氨基酸分布的不对称性：碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。
④组蛋白的可修饰性:甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等。
⑤ H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%）(鸟类、鱼类及两栖类红细胞染色体不含H1而带有H5)
组蛋白的可修饰性
在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。
所有这些修饰作用都有一个共同的特点，即降低组蛋白所携带的正电荷。这些组蛋白修饰的意义：一是改变染色体的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间接影响转录活性。
2、DNA
1) DNA的变性和复性
■变性（Denaturation) DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程称为变性。
■增色效应(Hyperchromatic effect)在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升，当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。
■融解温度（Melting temperature ，Tm ) 变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。生理条件下为85-95℃
影响因素：G C含量，pH值，离子强度，尿素，甲酰胺等
■复性（Renaturation)热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。
■减色效应（Hypochromatic effect) 随着DNA的复性，260nm紫外线吸收值降低的现象。
2) C值反常现象（C-value paradox) C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。
（四）核小体(nucleosome)：用于包装染色质的结构单位，是由DNA链缠绕一个
组蛋白核[（H2A、H2B、H3、H4)*2的八聚体】构成的。
1、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)
重叠基因由基因内基因、部分重叠基因、一个碱基重叠组成。
2、真核生物基因组结构特点
●真核基因组结构庞大3×109bp、染色质、核膜
●单顺反子
●基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、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
■ 不重复序列/单一序列：在基因组中有一个或几个拷贝。真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝的。如：蛋清蛋白、血红蛋白等功能：主要是编码蛋白质。
■ 中度重复序列：在基因组中的拷贝数为101～104。如：rRNA、tRNA
一般是不编码蛋白质的序列，在调控基因表达中起重要作用
■ 高度重复序列：拷贝数达到几百个到几百万个。
●卫星DNA：A?T 含量很高的简单高度重复序列。
1、 DNA的一级结构：指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序， DNA序列是这一概念的简称。碱基序列
2）特征：
●双链反向平行配对而成
●脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱基排在内侧
●内侧碱基通过氢键互补形成碱基对（A：T，C：G）。
2、DNA 的二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。2）分类：
右手螺旋：A-DNA，B-DNA
左手螺旋：Z-DNA
3、DNA的高级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构象。
2）主要形式：超螺旋结构（正超螺旋和负超螺旋）
（一）DNA的半保留复制（semi-nservative replication）
1、定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。
3、DNA半保留复制的生物学意义：DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。
（二）与DNA复制有关的物质
1、原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)
2、模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA
3、引物：DNA的合成需要一段RNA链作为引物
4、引物合成酶（引发酶）：此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物（Primer)。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。
5、 DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶
●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物
●反应需要有模板的指导
●反应需要有3-OH存在
●DNA链的合成方向为5 3
性质聚合酶Ⅰ 聚合酶Ⅱ 聚合酶Ⅲ
3' 5 '外切活性
5' 3 '外切活性 - -
5' 3'聚合活性中很低很高
新生链合成 - -
聚合酶Ⅰ主要是对DNA损伤的修复；以及在DNA复制时切除RNA引物并填补其留下的空隙。
聚合酶Ⅱ修复紫外光引起的DNA损伤
聚合酶Ⅲ DNA 复制的主要聚合酶，还具有3→5’外切酶的校对功能，提高DNA 复制的保真性
6、DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，一端是3’-OH，另一端是5’-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来
DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用
7、DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase)：
拓扑异构酶?：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区，同转录有关。例：大肠杆菌中的ε蛋白
拓扑异构酶Ⅱ：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA，作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复制有关。例：大肠杆菌中的DNA旋转酶
8、DNA 解螺旋酶 /解链酶（DNA helicase)：通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。 E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。
rep蛋白沿3 ’5’移动，而解螺旋酶I、II、III沿5 ’ 3’移动。
9、单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：稳定已被解开的DNA 单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。
（三）DNA的复制过程（大肠杆菌为例）
双链的解开
RNA引物的合成
DNA链的延伸
切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段
1、双链的解开------ ftju制有特定的起始位点，叫做复制原点。 ori(或o）、富含A、T的区段。
从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子
复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子，故称为复制叉
双链解开、复制起始P44
大约20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合
在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna复制起始复合物使3个13bp直接重复序列变性,形成开链
解链酶六体分别与单链DNA相结合(需DnaC帮助),进一步解开DNA双链
2、RNA引物的合成
DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。
引物长度约为几个至10个核苷酸，
3、DNA链的延伸
DNA的半不连续复制（semi-discontinuous replication)：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链为滞后链。
在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成53 的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。
4、切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段（复制终止）
当复制叉遇到约22个碱基的重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus蛋白复合物能使DnaB不再将DNA解链，阻挡复制叉继续前移。P47
在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链
（四）复制的几种主要方式 P42
1、双链环状、θ型复制、双向等速
2、滚环型：
（1）模板链和新合成的链分开;
（2）不需RNA引物，在正链3‘－OH上延伸
（3）只有一个复制叉;
3、D环复制---单向复制的特殊方式如：动物线粒体DNA
（五）真核生物中DNA的复制特点
1、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子（约150bp左右）；
2、复制叉移动的速度较慢（约50bp／秒），仅为原核生物的1／10。
3、真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制；真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。
4、真核生物有多种DNA聚合酶。
5、真核生物DNA复制过程中的引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。（真核冈崎片段长约100-200bp，原核冈崎片段长约1000-2000bp。）
（六）原核和真核生物DNA的复制特点比较
复制起点（ori）：原核一个，真核多个；
复制子：原核一个，真核多个；
复制子长度：原核长；真核短；
复制叉：原核多个；真核多个；
复制移动速度：原核较快；真核较慢；
真核生物染色体在全部完成复制前，各起始点的DNA 复制不能再开始。而在快速生长的原核生物中，复制起点上可以连续开始新的DNA复制。
原核生物染色体的复制与细胞分裂同步，可以多次复制；真核生物染色体的复制发生在S期，是细胞分类的特定时期，而且仅此一次。
四、DNA的修复
DNA修复系统功能
错配修复恢复错配
碱基切除修复切除突变的碱基
核甘酸切除修复修复被破坏的DNA
DNA直接修复
SOS系统修复嘧啶二体或甲基化DNA
DNA的修复，导致变异
1、错配修复（mismatch repair）
●Dam甲基化酶使母链位于5’GATC序列中腺甘酸甲基化
●甲基化紧随在DNA复制之后进行（几秒种后至几分钟内）
●根据复制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子链上的错配碱基
2、碱基切除修复 excision repair
所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核苷酸位点的糖苷水解酶，它能特意切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点。一些碱基在自发或诱变下会发生脱酰胺，然后改变配对性质，造成氨基转换突变
腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对
鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对
胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对
3、核苷酸切除修复
1）通过特异的核酸内切酶识别损伤部位
2）由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸
3） DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链
4）DNA连接酶将切口补平
4 、DNA的直接修复
在DNA光解酶的作用下将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体
甲基转移酶使O6-甲基鸟嘌呤脱甲基生成鸟嘌呤，防止G-T配对
SOS反应 (SOS response)：是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施。
包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以及溶原性细菌释放噬菌体等。细胞癌变也与SOS反应有关。两个作用（1）DNA的修复；（2）产生变异五、 DNA的转座
DNA的转座或叫移位（transposition)：由可移位因子(transposable element) 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。已经发现“转座”这一命名并不十分准确，因为在转座过程中，可移位因子的一个拷贝常常留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是它的拷贝。因此，转座有别于同源重组，它依赖于DNA复制。
原核生物转座子的类型：
1、插入序列(IS)
IS是最简单的转座子，不含有任何宿主基因，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。
2、复合转座子(composite transposon)
复合转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往
往是两个相同或高度同源的IS序列 3、TnA家族
TnA家族没有IS序列、体积庞大 (5000bp以上)、带有3个基因，其中一个编码β-内酰胺酶(AmpR)，另两个则是转座作用所必须的。
(三）转座作用的机制
转座时发生的插入作用的普遍特征，是受体分子中有一段很短的(3～l2bp)、被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。
对于一个特定的转座子来说，它所复制的靶序列长度是一样的，如IS1两翼总有9个碱基对的靶序列，而Tn3两端总有5bp的靶序列。
靶序列的复制可能起源于特定内切酶所造成的黏性DNA末端。
（三）转座作用的遗传学效应 p63
（1）转座引起插入突变（2）转座产生新的基因（3）转座产生的染色体畸变（4）转座引起的生物进化
反转录转座子（retrotransposon）：指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。
第三章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA
转录(transcription) ：生物体以DNA为模板合成RNA的过程。
参与转录的物质
原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP)
模板:DNA
酶: RNA聚合酶
其他蛋白质因子
RNA合成方向：5' 到 3'
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。
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。
DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。
转录单元（transcription unit）一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
二、参与转录起始的关键酶与元件
（一） RNA聚合酶
●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）---全酶=核心酶ζ因子
亚基基因相对分子量亚基数组分功能
α rpoA 36500 2 核心酶核心酶组装，
启动子识别
β rpoB 151000 1 核心酶β和β'共同形成
RNA合成的活性中心
β' rpoC 155000 1 核心酶
ω？ 11000（需查） 1 核心酶？
ζ rpoD 70000 1 ζ因子存在多种ζ因子，
用于识别不同的启动子
真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较
酶位置转录产物相对活性对α-鹅膏蕈碱的敏感性
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 rRNA 50-70% 不敏感
RNA聚合酶Ⅱ 核质 hnRNA 20-40% 敏感
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA 约10% 存在物种特异性
RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别
RNA聚合酶 DNA聚合酶
大小(M) 大，4.8×105dol 小，1.09×105dol
引物无有
产物较短，游离较长，与模板以氢键相连
作用方式一条链的某一段两条链同时进行
外切酶活性无5’ 3’，3’ 5’
校对合成能力无有
修复能力无有
（二）启动子(promoter)
启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）
TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号
转录起点---与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。
真核生物启动子的结构
核心启动子（core promoter）
●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区
●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始
2、上游启动子元件
●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等
●作用：控制转录起始频率。
（三）转录起始复合物---二元闭合复合物、二元开链复合物、三元复合物。（原核）
三、转录的基本过程
1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。
RNA聚合酶全酶(2)与模板结合
2、转录起始
①RNA聚合酶全酶(2)与模板结合
DNA双链解开
在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物
5-pppG -OH NTP 5-pppGpN - OH 3 ppi
转录起始复合物: RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
3、RNA链的延伸
● 亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；
●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。
注意：9个核苷酸以前还在启动子区，容易脱落，一旦形成9个以上的核苷酸并离开启动子区，转录正式进入眼神阶段。
4、转录终止
终止子（terminator）：位于基因的末端，在转录终止点之前有一段回文序列（反
向重复序列）约6-20bp。真核生物终止: 由一段特定序列5′－AATAAA－3′和回文序列（反向重复序列）组成。
分为两类：
●强终止子－内部终止子：不依赖Rho (ρ)因子的终止。
●弱终止子－需要ρ因子（rho factor），又称为ρ依赖性终止子
（ Rho-dependent terminator）
不依赖因子的终止
当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA 杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。
终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构；
在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U
发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。
依赖因子的终止
因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。
（二）、真核生物的转录过程
1. 转录起始
真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。
（1）. 转录起始前的上游区段
顺式作用元件(cis-acting element)：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。例：启动子、增强子、弱化子等
增强子：在启动区存在的能增强或促进转录的起始的DNA序列。但不是启动子的一部分。特点：1.远距离效应；2.无方向性；3.顺式调节；4.无物种和基因的特异性；5.具有组织特异性；6.有相位性；7.有的增强子可以对外部信号产生反应。（2）. 转录因子：能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-acting factors)。
反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。
参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ --TFⅡD、TFⅡA、TFⅡB、TFⅡF、TFⅡE、TFⅡH （3）转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC)
真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。
（4）模板理论(piecing theory)
一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性、有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。
2. 转录延伸
真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。
RNA-pol前移处处都遇上核小体。
转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。
3. 转录终止——和转录后修饰密切相关。
四、转录后加工
5’端加帽、3’端加尾、RNA的剪接、RNA的编辑
1、在5’端加帽
5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。
帽子结构功能：
①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；
②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。
2、3’端加尾--多聚腺苷酸尾巴---AAUAAA：
★准确切割。。★加poly（A）
多聚腺苷酸尾巴功能：
提高了mRNA在细胞质中的稳定性。
3、RNA的剪接
生物体内内含子的主要类型：U-AG、AU-AC、Ⅰ类内含子、Ⅱ类内含子Ⅲ类内含子
参与RNA剪接的物质： snRNA（核内小分子RNA）、snRNP（与snRNA结合的核蛋白）、核内RNA（U1、U2、 U4、U5、U6）
4、RNA的编辑
编辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。
五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较
1、原核生物mRNA的特征
● 半衰期短
● 多以多顺反子的形式存在
单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。
多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。
Z：β-半乳糖苷酶Y：透过酶A：乙酰基转移酶
ZYA为结构基因
● 5’ 端无“帽子”结构，3’ 端没有或只有较短的poly（A ）结构。
● 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SD序列的保守区。mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。P85
2、真核生物mRNA的特征
“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。
● 5’ 端存在“帽子”结构
●多数mRNA 3’ 端具有poly（A ）尾巴（组蛋白除外）
●以单顺反子的形式存在
六、RNA合成与DNA合成异同点
相同点：
1、都以DNA链作为模板
2、合成的方向均为5’→3’
3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键，使核苷酸链延长。不同点：
复制转录
模板两条链均复制模板链转录
（不对称转录）
原料 dNTP NTP
酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶
产物子代双链DNA
（半保留复制） mRNA， tRNA， rRNA
配对 A-T；G-C A-U；T-A；G-C
引物 RNA引物无
第四章生物信息的传递（下）—从mRNA到蛋白质
翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
蛋白质合成的场所是核糖体。
蛋白质合成的模板是mRNA
模板与氨基酸之间的接合体是tRNA
蛋白质合成的原料是20种氨基酸
一、遗传密码?a?a三联子
（一）三联子密码：mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码(triplet coden) 。
●至1966年，20种氨基酸对应的61个密码子和三个终止密码子全部被查清。（三）遗传密码的性质
1、连续性
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。
从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(open reading frame, ORF)。
2、简并性
由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）。
3、通用性与特殊性
蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。
已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。
4、摆动性
转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性。
二、tRNA的结构、功能与种类
（一） tRNA的结构
1、二级结构：三叶草形
2、三级结构：“L”形
（二） 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结合部位—反密码子部位
tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。
1、起始tRNA和延伸tRNA
能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。
真核生物：起始密码子AUG 所编码的氨基酸是Met，起始AA-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-tRNAfMet
2、同工tRNA
代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。
同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别（P119）。
3、校正tRNA
无义突变校正tRNA：可以通过改变反密码子区校正无义突变
错义突变校正tRNA：通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。
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，合成无功能的或无意义的多肽，这种突变就称为无义突变。
错义突变：由于结构基因中某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子，这种基因突变叫错义突变。
GGA（甘氨酸） AGA（精氨酸）
四、氨酰-tRNA合成酶
AA- tRNA合成酶是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶，它既能识别tRNA，又能识别氨基酸，对两者都具有高度的专一性。
三、核糖体的结构与功能
核糖体是由rRNA（ribosomal ribonucleic acid）和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，蛋白质肽键的合成就是在这种核糖体上进行的。
细菌是70s{50s\30s} 哺乳动物是80s{60s\\40s}
（二）核糖体的功能：
合成蛋白质
在单个核糖体上，可化分多个功能活性中心，在蛋白质合成过程中各有专一的识别作用和功能。
●mRNA结合部位——小亚基
●结合或接受AA-tRNA部位（A位）——大亚基
●结合或接受肽基tRNA的部位——大亚基
●肽基转移部位（P位）——大亚基
●形成肽键的部位（转肽酶中心）——大亚基
四、蛋白质合成的过程(生物学机制）
氨基酸的活化
翻译的起始
肽链的延伸
肽链的终止
蛋白质前体的加工
(一)氨基酸的活化
原核生物中，起始氨基酸是：甲酰甲硫氨酸
起始AA-tRNA是：fMet-tRNAfMet
真核生物中，起始氨基酸是：甲硫氨酸
起始AA-tRNA是：Met-tRNAMet
(二)翻译的起始
原核生物（细菌）为例：
所需成分：30S小亚基、 50S大亚基、模板mRNA、
fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2
翻译起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、
翻译起始(翻译起始复合物形成)又可被分成3步：（P129）
1. 核蛋白体大小亚基分离
2、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合。
3.在IF-2和GTP的帮助下， fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。
4、带有tRNA、mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP 水解，释放翻译起始因子。真核生物翻译起始的特点
●核糖体较大,为80Ｓ；
●起始因子比较多；
● mRNA 5′端具有m7Gppp帽子结构
● Met-tRNAMet
● mRNA的5′端帽子结构和3′端polyA都参与形成翻译起始复合物；
真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物)
原核生物中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。而在真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物（P131）。
(三)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、肽键的生成和移位。
延伸因子(elongation factor, EF) ：
原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts)、 EF-G
真核生物：EF-1 、EF-2
1、AA-tRNA与核糖体A位点的结合需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子
2、肽键形成：是由转肽酶/肽基转移酶催化
3、移位：核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子。
需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子
A位点是新到来的氨酰-tRNA的结合位点。
P位点是肽酰- tRNA的结合位点。
E位点是延伸过程中释放tRNA的位点，即，去氨酰-tRNA通过E位点脱出，释放到核糖体外的胞质中。
（四）肽链的终止
RF1：识别终止密码子UAA和UAG
终止因子 RF2：识别终止密码子UAA和UGA
RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和RF2活性，协助肽链的释放
真核生物只有一个终止因子（eRF）
(五)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
磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化
4、切除新生肽链中非功能片段
（六）蛋白质折叠
由核糖体合成的所有新生肽链必须通过正确的折叠才能形成动力学和热力学稳定的三位构象，从而表现出生物学活性或功能。
新生多肽→一级结构→二级结构→三级结构已经具有活性→（对于寡聚蛋白需要组装称为四级结构才有活性。
(七)蛋白质合成抑制剂
青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长。被广泛用于人类医学。
氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长。氯霉素有时也用于治病，但剂量和周期受到较严控制。
五、蛋白质的运转机制
1、翻译-运转同步机制
2、翻译后运转机制
(1)线粒体蛋白质跨膜运转
(2)叶绿体蛋白质的跨膜运转
3、核定位蛋白的运转机制
4、蛋白质的降解
?*蛋白质的合成位点与功能位点常常被细胞内的膜所隔开，蛋白质需要运转。
?*核糖体是真核生物细胞内合成蛋白质的场所，任何时候都有许多蛋白质被输送到细胞质、细胞核、线粒体和内质网等各个部分，补充和更新细胞功能。
?*细胞各部分都有特定的蛋白质组分，蛋白质必须准确无误地定向运送才能保证生命活动的正常进行。
?*细胞中蛋白质的合成：绝大多数在细胞质中合成；一小部分在细胞器（叶绿体和线粒体）中合成。
?*定位于细胞器内的大部分蛋白质在细胞质中合成，细胞器内合成的留在细胞器内。
?*蛋白质插入或穿过生物膜的过程称为蛋白质运转（protein translocation）。
蛋白质运转的两种方式
翻译-运转同步（co-translational translocation）
◆是即将进入内质网的蛋白质的易位方式；
◆蛋白质正合成的时候就可与运转装置结合；
◆蛋白质合成时，核糖体定位于内质网表面，称膜结合核糖体(membrane-bound ribosome）。
◆分泌蛋白质大多是以同步机制运输的
翻译后运转（post-translational translocation）
◆蛋白质翻译完成后从核糖体上释放，然合扩散至合适的靶膜并与运转装置结合。
◆蛋白质合成时，其核糖体不与任何细胞器相连，称游离核糖体(free ribosome) ◆在细胞器发育过程中，由细胞质进入细胞器的蛋白质大多是以翻译后运转机制运输的。
◆参与生物膜形成的蛋白质，依赖于上述两种不同的运转机制镶入膜内。
蛋白性质运转机制主要类型
分泌蛋白质在结合核糖体上合成，并以翻译-运转同步机制运输免疫球蛋白、卵蛋白、
水解酶、激素等
细胞器发育蛋白质在游离核糖体上合成，以翻译后运转机制运输核、叶绿体、线粒体、
乙醛酸循环体、过氧化物酶
体等细胞器中的蛋白质
膜的形成两种机制兼有质膜、内质网、类囊体
中的蛋白质
1、翻译-运转同步机制
信号肽假说
●信号肽：能启动蛋白质运转的任何一段多肽。（常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列（有时不一定在N端））。
●绝大部分被运入内质网内腔的蛋白质都带有一个信号肽。
●信号序列特点：
（1）一般带有10-15个疏水氨基酸；
（2）在靠近该序列N-端常常有1个或数个带正电荷的氨基酸；
（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。
●信号肽假说内容：
（1）蛋白质合成起始首先合成信号肽
（2）SRP（信号识别蛋白）与信号肽结合，翻译暂停
（3）SRP与SRP受体结合，核糖体与膜结合，翻译重新开始
（4）信号肽进入膜结构
（5）蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续进行
（6）蛋白质完全过膜，核糖体解离
信号肽与蛋白质转运的关系P144
（1）完整信号肽是保证蛋白质转运的必要条件；
（2）仅有信号肽不足以保证蛋白质转运发生；
（3）信号序列切除并不是转运所必需；
（4）并非所有运转蛋白质都有可降解的信号肽。
蛋白质翻译运转同步运输的基本过程
可分两个阶段：
首先：带有新生肽链的核糖体与膜结合；
然后：新生肽链进入膜通道并易位。
核糖体与膜结合需要信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP）。SRP有两种能力：
◆结合新合成的分泌型蛋白的信号序列；
◆结合位于膜上的 SRP 受体。
2、翻译后运转机制前导肽及其特性:?翻译后跨膜易位的蛋白质，前体一般含前导肽(leader peptide)，前导肽在跨膜运转中起重要作用。?过膜后，前导肽水解，蛋白质变为有功能的蛋白质。
前导肽的一般特性：
（1）带正电荷碱性氨基酸（Arg）较丰富，分散于不带电荷的氨基酸序列之间；（2）缺少带负电荷的酸性氨基酸；
（3）羟基氨基酸（Ser）含量较高；
（4）有形成两亲（亲水和疏水）α- 螺旋能力。
线粒体蛋白质跨膜运转
Hsp70为分子伴侣
分子伴侣：结合在一些不完全装配或不恰当折叠蛋白上，帮助它们折叠或防止它们聚集的蛋白质。
分子伴侣的生物学功能
(1)帮助新生蛋白质正确折叠
(2)纠正错误折叠或介导其降解
泛素活化酶 (ubiquitin - activating enzyme，E1)
泛素结合酶（ubiquitin - conjugating enzyme，E2)
泛素蛋白连接酶(ubiquitin -proteinligating enzyme, E3)
E1,E2,E3的作用：
E1激活泛素分子，
E2就负责把泛素分子绑在被降解蛋白质上。
E3能识别被降解的蛋白质。
第五章分子生物学研究法
﹡重组DNA技术-基因工程
﹡分子杂交及相关技术
﹡聚合酶链式反应的原理和应用
﹡DNA多态性及其检测
基因操作：主要包括DNA分子的切割与连接、核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、核酸序列分析以及基因的人工合成、定点突变和PCR扩增等。
基因工程：指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质
的新组合，使之进入新的宿主细胞内并获得持续稳定增值能力和表达。
基因工程技术实际上是核酸操作技术的一部分。
1、理论上的三大发现
遗传物质主要是DNA
DNA的双螺旋结构和半保留复制机制
遗传密码子的破译
2、技术上的三大发明
限制酶和连接酶体外切割和连接DNA片断
质粒改造成载体以携带DNA片断克隆
逆转录酶的使用
①常用的工具酶
限制性核酸内切酶切割DNA
DNA连接酶生成3′- 5′磷酸二酯键
DNA聚合酶Ⅰ 探针标记、补平3′末端
反转录酶 cDNA合成
多聚核苷酸激酶5′磷酸化、探针标记
末端转移酶3′末端多聚尾
碱性磷酸酶切除末端磷酸基
②载体 vector
自我复制
克隆载体、表达载体
原核载体：质粒(pBR322,pUC…）噬菌体（λ，M13）
真核载体：动物病毒载体pLXSN
载体的条件
分子小（ 10 Kb）
有限制酶酶切位点
可自主复制
有足够的copy数
带筛选的标志
1982年 -- 转基因小鼠
1997年克隆绵羊“多利”
1998年 -- 克隆鼠
2001年2月 -- 人类基因组
重组DNA技术是现代分子生物技术发展中最重要的成就之一。即是基因工程(Gene Engineering)的核心技术。
重组DNA技术（Recombinant DNA Technique）是人类根据需要选择目的基因（DNA 片段）在体外与基因运载体重组，转移至另一细胞或生物体内，以达到改良和创造新的物种和治疗人类疾病的目的。
这一技术的发展和应用，关键在于限制酶的发现和应用。
基因操作：主要包括DNA分子的切割与连接、核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、核酸序列分析以及基因的人工合成、定点突变和PCR扩增等。
基因工程：指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入新的宿主细胞内并获得持续稳定增值能力和表达。
基因工程技术实际上是核酸操作技术的一部分。或者说基因操作技术服务于基因
工程。
一、限制酶
限制性内切核酸酶(restrictive endonucleases)，又称限制酶。是特异性地切断DNA链中磷酸二酯键的核酸酶（“分子手术刀”）。
发现于原核生物体内，现已分离出100多种，几乎所有的原核生物都含有这种酶。是重组DNA技术和基因诊断中重要的一类工具酶。
1、限制酶的命名
命名原则：限制酶由三部分构成，即菌种名、菌系编号、分离顺序。如：
属名菌株名
E co R I
种名编号
EcoRI来源于大肠杆菌E.coli的RY13菌株,I指在该菌株中分离的第一个限制酶。
2、限制酶的特点：
（1）. 限制性内切酶一般识别完全的回文结构，它具有两个基本特点：
① 能够在中间划一个对称轴，两侧的序列两两对称互补配对；
② 两条互补链的5’—3’的序列组成相同，即将一条链旋转180度，则两条链重叠。
（2）. 识别４-8个相连的核苷酸组成的特定核甘酸序列。
（3）切割方式有两种
① 错位切割，产生互补性的粘性末端。
错位切割所产生的DNA末端，两条链不平齐，一条链凸出，一条链凹进，这种末端称为黏性末端。带有相同黏性末端的DNA分子很容易在末端互补配对，连接成新的重组分子。
② 沿对称轴切割，产生平齐末端
切割后，DNA末端的一条链多出一至几个核苷酸，成为突出末端，又称粘性末端包括3’突出、5’突出。
切割两条链时产生两端平整的DNA分子，称为平末端。
（4）具有同裂酶
来源不同的限制性内切酶识别同样的核甘酸靶序列。
如：BamH I和Bst I具有相同的识别序列GGATCC。
（5）具有同尾酶
来源各异，识别的靶序列也不同，但却产生相同的黏性末端，故同尾酶产生的黏性末端可以连接起来，但一般不能再被原来的任何一种酶所切割。
如：Taq I、Cla I和Acc I为一组同尾酶，其中任何一种酶切割DNA分子都产生5′端CG凸出的粘性末端。
二、目的基因及载体（一）目的基因
（一）目的基因的获得
1）化学合成法：
较短的基因（60-80bp）
用途：PCR引物、测序引物、定点突变、核酸杂交探针
1）DNA 的化学合成
单链DNA短片段的合成已成为分子生物学和生物技术实验室的常规技术。
化学合成DNA分子是把新的脱氧核糖核苷酸加到DNA双链的5’端，而在细胞中
DNA分子合成的方向恰恰相反。
整个DNA的化学合成过程可以在一个反应柱上连续进行，并且可以对合成过程进行计算机控制。
目前常用的化学合成DNA的方法是磷酰胺法。
2）基因组文库和cDNA 文库
基因库，也叫基因组文库， DNA文库（ DNA library)
是指用克隆的方法将一种生物的全部基因组长期以重组体方式保持在适当的宿主中。
将生物细胞基因组DNA通过限制性内切酶部分酶解后所产生的基因组DNA片段随机地同相应的载体重组、克隆，所产生的克隆群体代表了基因组DNA的所有序列。这样保存的基因组是多拷贝、多片段，当需要某一片段时，可以在这样的“图书馆”中查找（没有目录）。
cDNA文库首先获得mRNA，反转录得cDNA，经克隆后形成文库。
cDAN文库和基因组文库的不同之处在于，cDNA文库除却了mRNA拼接过程中除去的内含子等成分，便于DNA重组的使用。其复杂性比基因文库低得多。
主要用于研究蛋白质的氨基酸顺序，可根据克隆的cDNA分子的核酸序列直接推倒出来。
组建一个cDNA文库的步骤：
1)分离表达目的基因的组织或细胞
2)从组织或细胞中制备总体RNA和mRNA
3）第一条cDNA链的合成，需要RNA模板，cDNA合成引物，逆转录酶，4种脱氧核苷三磷酸以及相应的缓冲液(Mg2 )等。
4)第二条cDNA链的合成
5) cDNA的甲基化和接头的加入
6)双链cDNA与载体的连接
（二）载体
载体（Vector）:将外源目的DNA导入受体细胞，并能自我复制和增殖的工具。载体具以下特征：
1)分子量小，便于携带较大的DNA片段，能进入宿主细胞并在其中增殖；（质粒大于15kb时，其将外源DNA转入大肠杆菌的效率将大大降低。）
2)有多种限制酶切点，每种限制酶最好只有单一切点；
3)被切割后的载体，插入外源DNA后，不影响其复制能力，并有可选择的标记基因（如，抗药基因）。
4）可以在载体细胞中独立复制，即本身是一个复制子。
基因工程载体的分类
根据载体的分子生物学特性划分
（1）. 质粒型载体—环状dsDNA分子，自主复制（质粒DNA载体）。如：质粒载体
（2）. 病毒型载体—环状、线状、ss-和ds-DNA分子，形成病毒颗粒。如：噬菌体载体
（3）.混合型载体—具质粒和病毒特性，特性的转换依赖于宿主细胞生物学特性。如：柯斯质粒载体
用于原核生物宿主的载体目前已构建应用的基因工程载体主要有：
质粒载体、噬菌体载体、柯斯质粒载体。
（一）.质粒（plasmid ）：质粒是细胞染色体或核区DNA外能够自主复制的很质粒载体特点
1、至少有一个复制起点，因而至少可在一种生物体中自主复制。
2、至少应有一个克隆位点，以供外源DNA插入。
3、至少应有一个遗传标记基因，以指示载体或重组DNA分子是否进入宿主细胞。
4、具有较小的分子量和较高的拷贝数。
注：前三个特点必不可少。
1、标记基因的作用
1）指示外源DNA分子（载体或重组分子）是否进入宿主细胞
2）指示外源DNA分子是否插入载体分子形成了重组子。
2、标记基因的种类
1）抗性标记基因（可直接用于选择转化子）
主要是抗生素抗性基因: Ampr ，Tetr ，Cmlr，Kanr
2）生化标记基因
其表达产物可催化某些易检测的生化反应，如lacZ
3、常用的遗传标记基因及其作用机制
1) 四环素抗性基因（ Tetr ，Tcr）
2) 氨苄青霉素抗性基因（ Ampr ，Apr）
3) 氯霉素抗性基因（ Cmlr ，Cmr）
4) 卡那霉素(Kanr), 新霉素(Neor)和G418抗性(G418r)基因
5）β—半乳糖苷酶基因（lacZ 和lacZα）
三DNA重组基本程序
1.分—载体和目的基因的分离
2.切—限制性内切酶的应用
3.接—载体与目的基因连接成重组体
4.转—基因序列转入细胞
5.筛—目的基因序列克隆的筛选和鉴定
6.表－目的基因在宿主细胞的表达
目的基因的获取方法：从基因组中提取、CDNA法、化学合成法、PCR法。
鉴定得到的目的基因的鉴定方法：抗性选择、提取质粒电泳鉴定大小、快速提取酶切鉴定、菌落杂交法、DNA序列分析。
第二节分子杂交及相关技术
分子杂交：是通过各种方法将核酸分子固定在固相支持物上,然后用标记的探针与被固定的分子杂交,经显影后显示出目的分子所处的位置的过程.
分子杂交包括：DNA-DNA杂交（原位杂交、点杂交、Southern杂交），DNA-RNA 杂交（Northern杂交）及蛋白杂交（Western 杂交）等。
一、杂交探针（Probe）的获得
Probe：探针，是由放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记后，能与目的基因片段特异性杂交的已知序列的核酸片段。
根据探针的来源及核酸性质不同又可分为DNA探针，RNA探针，cDNA探针，及寡核苷酸探针等几类。
DNA探针：
DNA探针是最常用的核酸探针，指长度在几百碱基对以上的双链DNA或单链DNA。
这类探针多为某一基因的全部或部分序列，或某一非编码序列。
可从已建立的基因组文库中筛选分离并克隆制备。
cDNA探针（complementary DNA）：cDNA是指互补于mRNA的DNA分子，是由逆转录酶催化而产生的。该酶以RNA为模板，根据碱基配对原则，按照RNA的核苷酸顺序合成DNA（其中U与A配对）。
可以从已构建的cDNA文库中筛查和分离目的基因探针。
RNA探针：
RNA探针是一类很有前途的核酸探针，由于RNA是单链分子，所以它与靶序列的杂交反应效率极高。早期采用的RNA探针是细胞mRNA探针和病毒RNA探针，这些RNA是在细胞基因转录或病毒复制过程中得到标记的，标记效率往往不高，且受到多种因素的制约。这类RNA探针主要用于研究目的，而不是用于检测。
寡核苷酸探针：
根据已知基因序列，人工合成一段互补的DNA片段。一般长约15～50个bp RNA探针和cRNA探针具有DNA探针所不能比拟的高杂交效率，但RNA探针也存在易于降解和标记方法复杂等缺点。前三种探针均是可克隆的，一般情况下，只要有克隆的探针，就不用寡核苷酸探针。
三、DNA杂交常用的方法
用途：用于快捷地检查出菌落中是否有某个基因，但不能检出基因的大小或重复的程度。
（二）. Southern DNA印迹杂交
将重组体DNA用限制酶切割，分离出目的DNA后进行电泳分离，再将其原位转至薄膜上，固定后用探针杂交的方法叫Southern杂交。
用途：用来检查DNA样品中是否存在有某个特定的基因，而且还可知道其大小及酶切位点的分布。
Southern DNA印迹杂交主要步骤：
DNA提取，限制性内切酶切割成DNA片段。
DNA电泳。
印迹，将进行DNA电泳的凝胶置于印迹设备中，缓冲液内含有碱，在印迹过程中DNA变性，变成单链DNA。凝胶上的DNA分子通过毛细管作用或电导作用被原封不动地“吸印”到滤膜上。
80℃烘烤1-2小时，DNA片段牢固结合到膜上。
带有DNA的滤膜与杂交探针一起温育，探针与DNA结合。洗去没有结合的游离探针。
用X光底片曝光后所得的放射性自显影图片，同溴化乙锭染色的凝胶谱带进行对照比较，便可鉴定出那一条限制片段是与探针核苷酸同源的。
（三）.菌落印迹原位杂交(in situ hybridization)
让含重组体的菌落或噬菌斑由平板转移到膜上并释放出DNA，变性并固定在膜上，再同DNA探针杂交的方法叫原位杂交。
用途：用于在转化菌落中筛选带有目的基因的重组克隆
四、RNA杂交常用方法
Northern RNA 印迹杂交：将RNA分子从电泳凝胶转移到硝酸纤维滤膜或其它化学修饰的活性滤纸上，进行核酸杂交的一种实验方法，被检对象为RNA,探针为DNA或RNA.
用途：用来检查基因组中某个特定的基因是否得到转录。
1、分子生物学的定义。 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。 2、简述分子生物学的主要研究内容。 a.DNA重组技术（基因工程） （1）可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽 ; （2）可用于定向改造某些生物的基因组结构 ; （3）可被用来进行基础研究 b.基因的表达调控 在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）。 c.生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） 一个生物大分子，无论是核酸、蛋白质或多糖，在发挥生物学功能时，必须具备两个前提： (1)拥有特定的空间结构（三维结构）； (2)发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。 结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。它包括3个主要研究方向： (1) 结构的测定 (2) 结构运动变化规律的探索 (3) 结构与功能相互关系 d.基因组、功能基因组与生物信息学研究 3、谈谈你对分子生物学未来发展的看法？ (1)分子生物学的发展揭示了生命本质的高度有序性和一致性，是人类认识论上的重大飞跃。生命活动的一致性，决定了二十一世纪的生物学将是真正的系统生物学，是生物学范围内所有学科在分子水平上的统一。 (2)分子生物学是目前自然学科中进展最迅速、最具活力和生气的领域，也是新世纪的带头学科。
(3)分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，同时也推动这些学科的发展。 (4)分子生物学涉及认识生命的本质，它也就自然广泛的渗透到医学、药学各学科领域中，成为现代医药学重要的基础。 1、DNA双螺旋模型是哪年、由谁提出的?简述其基本内容。 DNA双螺旋模型在1953年由Watson和Crick提出的。 基本内容： (1) 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕，两条链均为右手双螺旋。 (2) 嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，3′,5′- 磷酸与核糖在外侧，彼此通过磷酸二酯键相连接，形成DNA分子的骨架。 (3) 双螺旋的平均直径为2nm,两个相邻碱基对之间相距的高度即碱基堆积距离 为0.34nm,两个核苷酸之间的夹角为36。。 (4) 两条核苷酸链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连系而结合在一起，A与T相配对形成两个氢键，G与C相配对形成3个氢键。 (5) 碱基在一条链上的排列顺序不受任何限制，但根据碱基互补配对原则，当一条多核苷酸的序列被确定后，即可决定另一条互补链的序列。
分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型； 60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型； 70年代，Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子； 80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术； 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”； 目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成（图画说明） 2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别 （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；
（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100oC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义：是指吸收值增加的中点。 影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；2）溶液的离子强度 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大
Section A 细胞与大分子 简述复杂大分子的生物学功能及与人类健康的关系。 Section C 核酸的性质 1.DNA的超螺旋结构的特点有哪些？ A 发生在闭环双链DNA分子上 B DNA双链轴线高卷曲，与简单的环状相比，连接数发生变化 C 当DNA扭曲方向与双螺旋方向相同时，DNA变得紧绷，为正超螺旋，反之变得松弛为负超螺旋。自然界几乎所有DNA分子超螺旋都为负的，因为能量最低。 2.简述核酸的性质。 A 核酸的稳定性：由于核酸中碱基对的疏水效应以及电荷偶极作用而趋于稳定 B 酸效应：在强酸和高温条件下，核酸完全水解，而在稀酸条件下，DNA的核苷键被选择性地断裂生成脱嘌呤核酸 C 碱效应：当PH超出生理范围时（7-8），碱基的互变异构态发生变化 D 化学变性：一些化学物质如尿素，甲酰胺能破坏DNA和RNA二级结构中的 而使核酸变性。 E 粘性：DNA的粘性是由其形态决定的，DNA分子细长，称为高轴比，可被机械力和超声波剪切而粘性下降。 F 浮力密度：1.7g/cm^3,因此可利用高浓度分子质量的盐溶液进行纯化和分析 G 紫外线吸收：核酸中的芳香族碱基在269nm 处有最大光吸收 H 减色性，热变性，复性。 思考题：提取细菌的质粒依据是核酸的哪些性质？ 质粒是抗性基因，，在基因组或者质粒DNA中用碱提取法。 Sectio C 课前提问 1.在1.5mL的离心管中有500μL，取出10 μL稀释至1000 μL后进行检测，测得A260=0.15。 问（1）：试管中的DNA浓度是多少？ 问（2）：如果测得A280=0.078, .A260/A280=？说明什么问题？ (1)稀释前的浓度：0.15/20=0.0075 稀释后的浓度：0.0075/100=0.75ug/ml （2）0.15/0.078=1.92〉1.8，说明DNA中混有RNA样品。 2.解释以下两幅图
一. 名词解释 1. C值及C值反常反应：所谓C值，通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量。真核细胞基因的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是C值反常现象。 2. 半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开分为两股单链，各自为模板按碱基互补规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股从亲本完全接受过来，另一股则完全从新合成。两个子细胞的DNA碱基序列一致。 3 半不连续复制：前导链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。 4 引发体：复制的起始含有解螺旋酶.DNA C蛋白.引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。 5. DNA损伤：在复制过程中发生的DNA突变体称为DNA损伤。 6 转座子：是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。 7. 中心法则：通过DNA的复制把遗传信息由亲代传递给子代，遗传信息由DNA传递到RNA，最后翻译成特异的蛋白质.RNA还以逆转录的方式将遗传信息体传递给DNA分子。这种遗传信息的流向称为中心法则。 8 编码链：双链DNA中，不能进行转录的那一条DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的RNA的序列一致，又称意义链。 9. 转录因子：能直接或间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，称反式作用因子。在反式作用因子中，直接或间接结合DNA聚合酶的，则称为转录因子。 10 RNA编辑：是某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入，删除或取代一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息发生改变，因为经过编辑mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。 11 cDNA：互补DNA，是以mRNA为模板，按碱基互补规律，合成与mRNA互补的DNA 单链。 12 RNA选择性剪接：是指不同的剪切方式从一个mRNA前体产生不同的mRNA剪接异构体的过程。 13 GU-AG法则：多数细胞核mRNA前体中内含子的5’边界序列为GU，3’边界，序列为AG。因此，GU表示供体先借点的5’端，AG代表接纳体衔接点3’端序列。习惯上，这种保守序列模式称为GU-AG法则。 14. 顺反子：遗传学上将编码一个多肽链的遗传单位，称为顺反子。真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子。 15. 翻译：以mRNA为模板，氨酰-tRNA为原料直接供体，在多种蛋白质因子和酶的参与下，在核糖体上将mRNA分子上的核苷酸顺序表达为有特定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 16. 摆动假说：Crick为解释反密码子中某些稀有成分的配对以及许多氨基酸有2个以上的密码子的问题而提出的假说。 17. 氨酰-tRNA合成酶：是一类催化氨基酸和tRNA相结合的特异性酶。 18. SD序列：早在1974年，Shine就发现，几种细菌小亚基rRNA3’末端顺序为：5’—ACCUCCUA—3’，它可以和mRNA中离AUG顺序5’侧约9-13个碱基处有一段富含嘌呤碱基AGGA或GAGG互补，后来称此区域为SD。 19. 多核糖体：mRNA同时与若干个核糖体结合形成的念珠转结构，称为多核糖体。 20 核定位序列：蛋白质中的一种常见的结构域，通常为一短的氨基酸序列，它能与核载体相互作用，将蛋白质运进细胞核内。 21. 基因打靶：是指通过DNA定点同源重组，改变基因组中的某一特定基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。
南昌大学分子生物学复习资料 杨光焱南昌大学生物科学141班 5601114030 一、名词解释 1）分子生物学：从分子水平上研究生命现象物质基础的学科。研究细胞成分的 物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等。 2）移动基因：又称转座子。由于它可以从染色体基因组上的一个位置转移到另一个位置，是指在不同染色体之间跃迁，因此也称跳跃基因。 3）假基因：有些基因核苷酸序列与相应的正常功能基因基本相同，但却不能合 成出功能蛋白质，这些失活的基因称为假基因。 4）重叠基因：所谓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）基因家族：是真核生物基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基 因。 6）基因:能够表达和产生蛋白质和RNA的DNA序列,是决定遗传性状的功能单位. 7）基因组:细胞或生物体的一套完整单倍体的遗传物质的总和. 8）端粒:以线性染色体形式存在的真核基因组DNA末端都有一种特殊的结构叫 端粒.该结构是一段DNA序列和蛋白质形成的一种复合体,仅在真核细胞染色体末端存在. 9）操纵子:是指数个功能上相关的结构基因串联在一起,构成信息区,连同其上游的调控区 (包括启动子和操纵基因)以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位,所转录的RNA为多顺反子. 10）顺式作用元件:是指那些与结构基因表达调控相关,能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA序列.包括启动子,上游启动子元件,增强子,加尾信号和一些反应元件等. 11）反式作用因子:是指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子. 12）启动子:是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列. 13）增强子:位于真核基因中远离转录起始点,能明显增强启动子转录效率的特殊DNA序列. 它可位于被增强的转录基因的上游或下游,也可相距靶基因较远. 14）转录因子：直接结合或间接作用于基因启动子、形成具有RNA聚合酶活性 的动态转录复合体的蛋白质因子。有通用转录因子、序列特异性转录因子、辅助转录因子等。
生物化学与分子生物学重点(1) https://www.doczj.com/doc/472851540.html, 2006-11-13 23:44:37 来源：绿色生命网 第一章绪论 一、生物化学的的概念： 生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。 二、生物化学的发展： 1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。 2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。 3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。 三、生物化学研究的主要方面： 1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。 2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。 3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。 4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。 5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的
一个重要内容。 第二章蛋白质的结构与功能 一、氨基酸： 1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。 2．分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：① 非极性中性氨基酸(8种)； ② 极性中性氨基酸(7种)；③ 酸性氨基酸(Glu和Asp)；④ 碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。 二、肽键与肽链： 肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基经脱水而形成的共价键(-CO-NH-)。氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而结构不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端)与自由羧基端(C端)，肽链的方向是N端→C端。 三、肽键平面(肽单位)： 肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转；组成肽键的四个原子及其相邻的两个α碳原子处在同一个平面上，为刚性平面结构，称为肽键平面。 四、蛋白质的分子结构： 蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构。 1．一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键。蛋白质的一级结构决定其空间结构。 2．二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。主要有以下几种类型： ⑴α-螺旋：其结构特征为：①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm；③ 相邻螺旋圈之间形成许多氢键；④ 侧链基团位于螺旋的外侧。 影响α-螺旋形成的因素主要是：① 存在侧链基团较大的氨基酸残基；② 连续存在带相同电荷的氨基酸残基；③ 存在脯氨酸残基。 ⑵β-折叠：其结构特征为：① 若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片；② 所有肽键的C=O和
分子生物学试题及答案 一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。 3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36 个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10 区的TATA、-35 区的TGACA 及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源D NA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal（5- 溴-4-氯-3- 吲哚-β-D- 半乳糖苷）产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ 基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛 选重组细菌。称之为蓝- 白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。 18．Klenow 酶：DNA聚合酶I 大片段，只是从DNA聚合酶I 全酶中去除了5' → 3'外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用 多聚dC 和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1．DNA 的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2．RNA 酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。 3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1 ）、（IF-2 ）和（IF-3 ）。 4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（DNA重组技术）三部分。7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（T2 噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，）、 （mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA′3 末端多了一个多聚腺苷酸（polyA）尾巴）。9．蛋白质多亚基形式的优点是（亚基对DNA的利用来说是一种经济的方法）、（可以减少蛋白质合成过程中随机的错误对蛋白质活性的影响）、（活性能够非常有效和迅速地被打开和被关闭）。 10．蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11．半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP—CRP 的启动子S2 进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于
分子生物学知识点整 理
一、名词解释： 1. 基因：基因是位于染色体上的遗传基本单位，是负载特定遗传信息的DNA 片段，编码具有生物功能的产物包括RNA和多肽链。 2. 基因表达：即基因负载遗传信息转变生成具有生物学功能产物的过程，包括基因的激活、转录、翻译以及相关的加工修饰等多个步骤或过程。 3.管家基因：在一个生物个体的几乎所有组织细胞中和所有时间段都持续表达的基因，其表达水平变化很小且较少受环境变化的影响。如GAPDH、β-肌动蛋白基因。 4. 启动子：是指位于基因转录起始位点上游、能够与RNA聚合酶和其他转录因子结合并进而调节其下游目的基因转录起始和转录效率的一段DNA片段。 5.操纵子：是原核生物基因表达的协调控制单位，包括有结构基因、启动序列、操纵序列等。如：乳糖操纵子、色氨酸操纵子等。 6.反式作用因子：指由其他基因表达产生的、能与顺式作用元件直接或间接作用而参与调节靶基因转录的蛋白因子（转录因子）。 7.顺式作用元件：即位于基因附近或内部的能够调节基因自身表达的特定DNA 序列。是转录因子的结合位点，通过与转录因子的结合而实现对真核基因转录的精确调控。 8. Ct值：即循环阈值（cycle threshold，Ct），是指在PCR扩增过程中，扩增产物的荧光信号达到设定的荧光阈值所经历的循环数。（它与PCR扩增的起始模板量存在线性对数关系，由此可以对扩增样品中的目的基因的模板量进行准确的绝对和（或）相对定量。）
9.核酸分子杂交：是指核酸分子在变性后再复性的过程中，来源不同但互不配对的核酸单链（包括DNA和DNA，DNA和RNA，RNA和RNA）相互结合形成杂合双链的特性或现象，依据此特性建立的一种对目的核酸分子进行定性和定量分析的技术则称为分子杂交技术。 10. 印迹或转印：是指将核酸或蛋白质等生物大分子通过一定的方法转移并固定至尼龙膜等支持载体上的一种方法，该技术类似于用吸墨纸吸收纸张上的墨迹。 11. 探针：是一种用同位素或非同位素标记核酸单链，通常是人工合成的寡核苷酸片段。 12. 基因芯片：又称DNA芯片或DNA微阵列，是基于核酸分子杂交原理建立的一种对DNA进行高通量、大规模、并进行分析的技术，其基本原理是将大量寡核苷酸分子固定于支持物上，然后与标记的待测样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而对待测样品中的核酸进行定性和定量分析。 13. 基因文库：是指通过克隆方法保存在适当宿主中的一群混合的DNA分子，所有这些分子中的插入片段的总和，可代表某种生物的全部基因组序列或全部的mRNA序列，因此基因文库实际上是包含某一生物体或生物组织样本的全部DNA序列的克隆群体。基因文库包括两类：基因组文库和cDNA文库。 14. 克隆：是来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。 15. 载体：为携带的目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。 16. 限制性核酸内切酶：识别DNA的特意序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。
分子生物学复习资料 （第一版） 一名词解释 1 Southern blot / Northern blot—DNA斑迹法 / RNA转移吸印技术。是为了检测待检基因或其表达产物的性质和数量（基因拷贝数）常用的核酸分子杂交技术。二者均属于印迹转移杂交术，所不同的是前者用于检测DNA样品；后者用于检测RNA样品。 2 cis-acting element / trans-acting factor—顺式作用元件 / 反式作用因子。均为真核生物基因中的转录调控序列。顺式作用元件是与结构基因表达调控相关、能被基因调控蛋白特异性识别和结合的特定DNA序列，包括启动子和上游启动子元件、增强子、反应元件和poly （A）加尾信号。反式作用因子是能与顺式作用元件特异性结合、对基因表达的转录起始过程有调控作用的蛋白质因子，如RNA聚合酶、转录因子、转录激活因子、抑制因子。 3VNTR / STR—可变数目串联重复序列 / 短串联重复。均为非编码区的串联重复序列。 前者也叫高度可变的小卫星DNA，重复单位约9～24bp,重复次数变化大,变化高度多态性；后者也叫微卫星DNA，重复单位约2～6 bp，重复次数约10～60次，总长度通常小于150bp 。（参考第7题） 4 viral oncogene / cellular oncogene—病毒癌基因 / 细胞癌基因。病毒癌基因指存在于逆转录病毒中、体外能使细胞转化、体内能导致肿瘤发生的基因；细胞癌基因也叫原癌基因，指存在于细胞内，与病毒癌基因同源的基因序列。正常情况下不激活，与细胞增殖相关，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。 5 ORF / UTR—开放阅读框 / 非翻译区。均指在mRNA中的核苷酸序列。前者是特定蛋白质多肽链的序列信息，从起始密码子开始到终止密码子结束，决定蛋白质分子的一级功能；后者是位于前者的5＇端上游和3＇端下游的、没有编码功能的序列，主要参与翻译起始调控，为前者的多肽链序列信息转变为多肽链所必需。 6 enhancer / silencer—增强子 / 沉默子。均为顺式作用元件。前者是一段含多个作用元件的短DNA序列，可特异性与转录因子结合，增强基因的转录活性，可以位于基因任何位置，通常在转录起始点上游-100到-300个碱基对处；后者是前者内含的负调控序列，结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。 7 micro-satellite / minisatellite—微卫星DNA / 小卫星DNA 。卫星DNA是出现在非编码区的串联重复序列，特点是有固定重复单位且重复单位首尾相连形成重复序列片段，串联重复单位长短不等，重复次数大小不一。微卫星DNA即STR；小卫星DNA分为高度可变的小卫星DNA（即VNTR）和端粒DNA。（参考第3题） 8 SNP / RFLP—单核苷酸多态性 / 限制性片段长度多态性。前者是指在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，它是人类遗传变异中最常见的一种，占所
1.核酸与蛋白质的结构比较表如下： 核酸（Nucleic acids） 蛋白质（Proteins） DNA RNA 一级结构Primary structure 核苷酸序列 AGTTCT 或AGUUCU 的排列顺序 3，，5，- 磷酸二酯键 氨基酸排列顺序 肽键 二级结构Secondarystructure 双螺旋 主要是氢键，碱基堆积 力 配对（茎-环结构） （同左） 有规则重复的构象 （α-helix ，β－sheet， β-turn） 氢键 三级结构Tertiary structure 超螺旋RNA空间构象 一条肽链的空间构象 范德华力氢键疏水 作用盐桥二硫键等 四级结构Quaternarystructure 多条肽链 （或不同蛋白） 3.分离和纯化核酸：聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）与琼脂糖凝胶电泳（AGE）广泛用于核酸的分离、纯化 与鉴定 基因组DNA的分离与纯化：（一）酚抽提法（二）甲酰胺解聚法（三）玻棒缠绕法（四）DNA样品的进一 步纯化：纯化的方法包括透析、层析、电泳及选择性沉淀等 4原核生物与真核生物基因信息传递过程中的差异 1. DNA的复制 原核生物真核生物 DNA聚合酶DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、ⅢDNA聚合酶α、β、γ、δ、ε五种，其中δ为主要的聚合酶， γ存在于线粒体中 原核的DNA聚合酶I具有5'-3'外切酶活性。真核生物的聚合酶没有5'-3'外切酶活性，需要一种叫FEN1 的蛋白切除5'端引物 DNA聚合酶III复制时形成二聚体复合物 起始复制地点：细胞质复制地点：细胞核 复制时间：DNA合成只是发生在细胞周期的S期 有时序性，即复制子以分组方式激活而非同步启动复制起点：一个起始位点，单复制子复制起点：多个复制起始位点，多复制子 起始点长度：长起始点长度：短 延长冈崎片段：比较长冈崎片段：比原核生物要短 引物：RNA，切除引物需要DNA聚合酶I 引物：较原核生物的短，除RNA外还有DNA，所以真核生 物切除引物需要核内RNA酶，还需要核酸外切酶。 终止基因为环状的DNA，复制的终止点ter，催 化填补空隙为DNA-polⅠ，DNA连接酶连 接冈崎片段成DNA链真核生物基因为线状的DNA，其复制与核小体的装配同步进行，复制后形成染色体，DNA-polε填补空隙，存在端粒及端粒酶防止DNA的缩短（RNA引物留下的空白无法填补时出现DNA的缩短）
第一、二、三章 1生物的特征:①特定的组构②新陈代谢③稳态与应激④生殖与遗传⑤生长与发育 ⑥进化与适应 2、生物界的分界以及阶元:原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界与动物界。 分类阶元:界、门、纲、目、科、属、种 3、生物界的结构层次特点:生物界就是一个多层次的有序结构,生命的基本单位就是细胞,在细胞这一层次上还有组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统。 4、生物学的研究方法:科学观察、假说与实验、模型实验。 5、多样性中存在着高度统一的特点。 6、同位素示踪:利用放射性同位素显示某种原子在生物体内的来去踪迹。 7、多聚体:由相同或相似的小分子组成的长链 8、单糖的结构与功能:①有许多羟基,所以单糖属于醇类②有羰基 细胞中用作燃料的分子主要就是葡萄糖,葡糖糖与其她单糖也就是细胞合成别的有机分子的的原料。 9、脂肪的功能:①脂质中主要的贮能分子②构成一些重要的生理物质③维持体温与保护内脏,缓冲外界压力④提供必需的脂肪酸⑤脂溶性维生素的来源,促进脂溶性维生素的吸收⑥增加饱腹感。 10、磷脂的结构:结构与脂肪内似,分子中只有两个脂肪酸,另一个酸就是磷酸。 11、蛋白质的结构与功能:蛋白质就是生物大分子,通过酸、碱或者蛋白酶的彻底水解。可以产生各种氨基酸。因此,蛋白质的基本结构单位就是氨基酸。 12、生物体离不开水的七个特征:①水就是极性分子②水分子之间会形成氢键③液态水中的水分子具有内聚力④水分子之间的氢键使水能缓与温度的变化⑤冰比水轻⑥水就是极好的溶剂⑦水能够电离。 13、DNA双螺旋的结构特点:两个由磷酸基团与糖形成的主链缠绕在一起,含氮碱基主动伸出,夹在双螺旋之间。①两条DNA互补链反向平行②DNA双螺旋的表面存在一个大沟与一个小沟,蛋白质分子通过这两个沟与碱基识别③两条DNA链依靠彼此之间形成的碱基结合在一起④DNA双螺旋结构比较稳定。 14、细胞生物学的发展趋势:①“一切生物学的关键问题必须在细胞中找寻”细胞就是一切生命活动结构与功能的基本单位。②细胞生物学研究的核心内容:遗传与发育的关系问题,两者的关系就是,遗传在发育过程中实现,发育又以遗传为基础。③细胞生物学的主要发展趋势:用分子生物学及其它相关学科的方法,深入研究真核细胞 基因表达的调节与控制,以期从根本上揭示遗传与发育的关系、细胞衰老、死亡及癌变的机理等基本的生物学问题,为生物工程的广泛应用提供理论依据。④两个基本点:一就是基因与基因产物如何控制细胞的生命活动,包括细胞内外信号就是如何传递的;二就是基因表达产物——蛋白质如何构建与装配成细胞的结构,并使细胞正常的生命活动得以进行。⑤蛋白质组学:生命科学的研究已经进入后基因组时代,随着一大批模式生物基因组结构的阐明,研究的重心将回归到在细胞的水平研究蛋白质的结构与功能,即蛋白质组学的研究,同时对糖类的研究将提升到新的高度。 15、原核细胞与真核细胞的差异:最大的区别就是原核细胞没有核膜包裹形成的细胞核,而真核就有;另外原核细胞中只有核糖体这一种细胞器,而真核细胞中有多种细胞器。 16、真核细胞细胞核的结构;细胞核包括核被膜、核基质、染色质与核仁。核被膜就是包在核外的双层膜,外膜可延伸于细胞质中的内质网相连;染色质就是核中由DNA与蛋白质组成,含有大量的基因片段,就是生命的遗传物质;核仁就是核中颗粒状结构,富含蛋白质与RNA,产生核糖体的细胞器。染色质与核仁都被液态的核基质所包围。
1、广义分子生物学：在分子水平上研究生命本质的科学，其研究对象是生物大分子的结构和功能。2 2、狭义分子生物学：即核酸（基因）的分子生物学，研究基因的结构和功能、复制、转录、翻译、表达调控、重组、修复等过程，以及其中涉及到与过程相关的蛋白质和 酶的结构与功能 3、基因：遗传信息的基本单位。编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息 的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列(对以RNA作为遗传信息载体的 RNA病毒而言则是RNA序列)。 4、基因：基因是含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，包含产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。 5、功能基因组学：是依附于对DNA序列的了解，应用基因组学的知识和工具去了解 影响发育和整个生物体的特定序列表达谱。 6、蛋白质组学：是以蛋白质组为研究对象，研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。 7、生物信息学：对DNA和蛋白质序列资料中各种类型信息进行识别、存储、分析、模拟和转输 8、蛋白质组：指的是由一个基因组表达的全部蛋白质 9、功能蛋白质组学：是指研究在特定时间、特定环境和实验条件下细胞内表达的全部蛋白质。 10、单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微 生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。 11、基因组：指生物体或细胞一套完整单倍体的遗传物质总和。 12、C值：指生物单倍体基因组的全部DNA的含量，单位以pg或Mb表示。 13、C值矛盾：C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 14、重叠基因：共有同一段DNA序列的两个或多个基因。 15、基因重叠：同一段核酸序列参与了不同基因编 码的现象。 16、单拷贝序列：单拷贝顺序在单倍体基因组中只出现一次，因而复性速度很慢。单 拷贝顺序中储存了巨大的遗传信息，编码各种不同功能的蛋白质。 17、低度重复序列：低度重复序列是指在基因组中含有2～10个拷贝的序列 18、中度重复序列：中度重复序列大致指在真核基因组中重复数十至数万（<105）次的重复顺序。其复性速度快于单拷贝顺序，但慢于高度重复顺序。 19、高度重复序列：基因组中有数千个到几百万个拷贝的DNA序列。这些重复序列 的长度为6~200碱基对。
现代分子生物学考研复习资料整理 第一章绪论 分子生物学：是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构及其重要性、规律性和相互关系的科学 分子生物学的主要研究内容 1、DNA重组技术 2、基因表达调控研究 3、生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 4、基因组、功能基因组与生物信息学研究 5、DNA的复制转录和翻译 第二章染色体与DNA 半保留复制：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条链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样，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，所以这种复制方式被称为DNA半保留复制 DNA半不连续复制：DNA双螺旋的两条链反向平行，复制时，前导链DNA的合成以5′-3′方向，随着亲本双链体的解开而连续进行复制；后随链在合成过程中，一段亲本DNA单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向、按照5′-3′方向合成一系列的冈崎片段，然后再把它们连接成完整的后随链，这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制称为DNA 的半不连续复制 原核生物基因组结构特点：1、基因组很小，大多只有一条染色体2、结构简练3、存在转录单元，多顺反子4、有重叠基因 真核生物基因组的结构特点：1、真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组2、真核基因组存在大量的重复序列3、真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90％以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要区别4、真核基因组的转录产物为单顺反子5、真核基因是断裂基因，有内含子结构6、真核基因组存在大量的顺式作用元件，包括启动子、增强子，沉默子等7、真核基因组中存在大量的DNA多态性8、真核基因组具有端粒结构 DNA转座（移位）是由可移位因子介导的遗传物质重排现象 DNA转座的遗传学效应：1、转座引入插入突变2、转座产生新的基因3、转座产生的染色体畸变4、转座引起生物进化 转座子分为插入序列和复合型转座子两大类 环状DNA复制方式：θ型、滚环型和D-环型 第三章生物信息的传递（上）从DNA到RNA 转录：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程 启动子：是一段位于结构基因5′段上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性 原核生物启动子结构：存在位于-10bp处的TATA区和-35bp处的TTGACA区，其是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 终止子：是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列（促进转录终止的DNA序列） 终止子的类型：不依赖于ρ因子和依赖于ρ因子 增强子：能增强或促进转录起始的序列 增强子的特点：1、远距离效应2、无方向性3、顺式调节4、无物种和基因的特异性5、具
《分子生物学》复习题 1、染色体：是指在细胞分裂期出现的一种能被碱性染料强烈染色，并具有一定 形态、结构特征的物体。携带很多基因的分离单位。只有在细胞分裂中才可见的形态单位。 2、染色质：是指细胞周期间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA 组成的复合结构，因其易被碱性染料染色而得名。 3、核小体：染色质的基本结构亚基，由约200 bp的DNA和组蛋白八聚体所组 成 4、C值谬误：一个有机体的C值与它的编码能力缺乏相关性称为C值矛盾 5、半保留复制：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中， 一条链来自6、亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制 6、DNA重组技术又称基因工程，目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基 因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。 7、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。 8、引发酶：此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引 物（Primer)。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。 9、转坐子：存在与染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。 10、多顺反子：一种能作为两种或多种多肽链翻译模板的信使RNA，由DNA 链上的邻近顺反子所界定。 11、基因：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。 12、启动子：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。 13、增强子：能强化转录起始的序列 14、全酶：含有表达其基础酶活力所必需的5个亚基的酶蛋白复合物，拥有σ因子。 （即核心酶+σ因子） 15、核心酶：仅含有表达其基础酶活力所必需亚基的酶蛋白复合物，没有σ因子。 16、核酶：是一类具有催化功能的RNA分子 17、三元复合物：开放复合物与最初的两个NTP相结合，并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后，转变成包括RNA聚合酶，DNA和新生的RNA的三元复合物。 18、SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。30S亚基通过其
第一章 1、3′—end and 5′—end：DNA或RNA单链带有3’-羟基或其磷酸酯的一段叫做3’端；DNA或RNA单链带有游离5’-羟基或其磷酸酯的一段叫做5’端。 2、A、C、T、G：Adenine,guanine,cytosine,thymine 3、Melting temperature：熔解温度，指DNA变性过程中通过加热，有一半双链被分解或形成单链时的温度。 4、Spontaneous mutations:在自然条件下发生的突变叫做自发突变或自然突变。 5、Transition：转换是基因突变的一种，指一种嘧啶被另一种嘧啶代替、一种嘌呤被另一种嘌呤代替，G-C<=>A-T。 Transversion：颠换是基因突变的一种，指异型碱基的置换，即嘌呤被嘧啶代替或相反，A-T<=>T-A或G-C<=>G-C。 6、Hotspot：突变热点是突变发生频率高的位点或重组频率高的那些位点。 7、Modified bases ：修饰碱基或稀有碱基，指除了那些在 DNA(A、T 、 G、 C)、 RNA( A、 U 、G、C) 合成时的四种通用碱基之外的一些碱基，由核酸合成后修饰产生。 9、Hybridization：杂交，指RNA 和 DNA 链互补配对形成 RNA-DNA 杂合链的过程。 8、Denaturation：变性，指DNA或RNA加热从双链转变为单链的状态。 10、Renaturation(annealing)：复性（退火），DNA 双螺旋分子变性后的互补单链再结合成双链的过程。 11、如何理解结构决定功能(举例说明)? 第二章 1、Viroid：类病毒，是没有蛋白外壳的环状小分子单链RNA感染因子，能引起高等植物基因序列的甲基化，从而导致转录的失败。 2、PSTV: 土豆纺锤体管状病毒 (potato spindle tuber virus) ，为比较典型的呈梯状的类病毒，其RNA是一个裸露的闭合环状单链RNA分子。 3、Prion：朊病毒，是一种蛋白质样感染因子，不含核酸但表现出可遗传的特性，能引起人等哺乳动物的中枢神经系统病变。 PrP：朊病毒相关蛋白（prion related protein）。 PrP C：是人等哺乳动物的身体中存在的正常存在的细胞形式（c是细胞型的缩写），可被蛋白酶完全水解。 PrP SC：是朊病毒相关蛋白的致病形式(sc是瘙痒症的缩写)。 PrPsc蛋白和PrPc蛋白和是同分异构体，一级结构相同,但PrPsc比PrPc具有更多的β折叠,使得其溶解度降低，对蛋白酶抗性加强，从而被蛋白酶水解，从而致使大脑细胞代谢异常致病。 4、Scrapie ：羊瘙痒病，是最早发现的朊蛋白病。 5、allele：等位基因，指位于染色体同一位置分别控制两种不同性状的基因。 6、Gain-of-function mutation：功能获得型突变，表示使蛋白质获得新的活性(或功能)，性质显性的。 Null mutation：无效突变，表示基因的活性完全消失，因为该基因已被删除。 Loss-of-function mutation：功能丧失型突变，导致丢失原有功能的基因突