一、绪论
两个经典实验
1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活
的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。实验表明，死细菌DNA进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。
2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，
子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P标记。说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。
基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。
二、染色体与DNA
嘌呤嘧啶
腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶
染色体
性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。
组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5
非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白
真核生物基因组DNA
真核细胞基因组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蛋白质所隔开。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。
真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，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，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，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。
原核生物基因组的特点：1、结构简练，绝大部分用来编码蛋白质，只有很少一部分控制基因表达的序列不转录；2、存在转录单元，原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或者几个特定部位，形成功能单位或转录单元，可以被一起转录为含多个mRNA的分子；3、有重叠基因，所谓重叠基因就是同一段DNA携带两种或以上不同的蛋白质的编码信息。
DNA的结构
DNA又称脱氧核糖核酸，是deoxyribonucleic acid的简称。
L=T+W，L指环形DNA分子两条链间交叉的次数，只要不发生断裂，L是一个常量。T为双螺旋的盘绕数，W为超螺旋数。双螺旋DNA的松开导致负超螺旋，而拧紧则导致正超螺旋。
双螺旋碱基间距（nm）螺旋直径（nm）每轮碱基数螺旋方向
A-DNA 0.26 2.6 11 右
B-DNA 0.34 2.0 10 右
Z-DNA 0.37 1.8 12 左
DNA的复制
半保留复制：Semi -conservative replication；半不连续复制：Semi-discontinuous replication 把生物体的复制单位称为复制子，一个复制子只含一个复制起始点。
归纳起来，无论是原核生物还是真核生物，复制起点是固定的，表现为固定的序列，并识别参与复制起始的特殊蛋白质。复制叉移动的方向和速度虽是多种多样的，但以双向等速方式为主。
复制的几种主要方式
双链DNA的复制大都以半包六复制方式进行的，通过“眼”型、θ型、滚环型或D-环型等以复制叉的形式进行。
1、线性DNA双链进行双向复制时，由于已知的DNA聚合酶和RNA聚合酶都只能从5’
到3’移动，所以，复制叉呈眼型；
2、环状双链DNA复制可分为θ型、滚环型和D-环形几种类型
Ⅰ、θ型，大肠杆菌染色体DNA是环状双链DNA，它的复制是典型的θ型复制，从一个起点开始，同时向两个方向进行复制，当两个复制叉相遇时，复制就停止
Ⅱ、滚环型，是单向复制的一种特殊方式，在噬菌体中很常见。DNA的合成由对正链原点的专一切割开始，所形成的自由5’端被从双链环中置换出来并为单链DNA结合蛋白所覆盖，使其3’-OH端在DNA聚合酶的作用下不断延伸
Ⅲ、D-环形，也是单向复制的一种特殊方式，双链环在固定点解开进行复制，但两条链的合成是高度不对称的，最初仅以一条母链作为新链合成的模板，迅速合成出互补链，另一条链则称为游离的单链环。
原核生物和真核生物DNA复制的特点
原核生物DNA复制特点
DNA双螺旋的解旋
拓扑异构酶（DNA topoisomerase）：消除解链造成的正超螺旋的堆积，消除阻碍解链继续进行的这种压力，使复制得以延伸。拓扑异构酶Ⅰ，催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，不需要辅助因子如ATP等；拓扑异构酶Ⅱ能同时断裂和连接两条DNA链，通常需要辅助因子。
DNA解链酶(DNA helicase)：解开双链DNA（DnaB蛋白：解螺旋酶；DnaA蛋白：辨认复制起始点；DnaC蛋白：辅助DnaB在起始点上结合并打开双链）
单链结合蛋白（SSB）：保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构
DNA复制的引发
所有的DNA复制都是从一个固定起点开始的，而且目前所知的DNA聚合酶都只能延长DNA链而不能从头合成DNA链。DNA复制时，往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由DNA聚合酶从RNA引物3’末端开始合成新的DNA链。
DNA聚合酶
功能DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶Ⅱ（修复）DNA聚合酶Ⅲ
聚合作用5’→3’有有有
外切酶活性5’→3’有无无
外切酶活性3’→5’有有有
生物学活性 1 0.05 15
聚合酶Ⅲ部分亚基的功能
亚基αεθβ
功能聚合活性3’→5’核酸外切
酶活性组建核心酶两个β亚基形成滑动夹子，提高酶的持
续合成能力
真核生物DNA复制的特点
真核生物DNA复制与原核生物DNA复制有很多不同，例如，真核生物每条染色体上可以有多个复制起点，而原核生物只有一个复制起点；真核生物DNA的复制只能在分裂期进行，原核细胞在整个细胞周期都能进行；真核生物的染色体在全部完成复制前，各个起点上DNA 不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起点可以连续开始新的DNA复制，表现虽然只有一个复制单元，但却可有多个复制叉。真核生物DNA复制叉的移动速度不到大肠杆菌的1/20，因此，人类DNA中每隔30000~300000个碱基就有一个复制起始点；真核生物DNA聚合酶有15种以上，大肠杆菌中存在的聚合酶有5种
DNA复制的调控
真核细胞中DNA复制有3个水平的调控：1、细胞生活水平调控，也称限制点调控，决定细胞停留在G1期还是进入S期；2、染色体水平调控；3、复制子水平调控，决定复制的起始与否。
DNA的修复
错配修复
一旦复制通过复制起点，母链就会在开始DNA合成前的几秒至几分钟内被甲基化，此后只要两条DNA链上碱基配对出现错误，错配系统就会根据“保存母链，修正子链”的原则，找出错误碱基所在的DNA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸的5’位置切开子链，合成新的子链片段。
切除修复
切除修复是DNA损伤最为普遍的方式，主要分为碱基切除修复和核苷酸切除修复
重组修复（复制后修复）
先从同源DNA母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口，然后再用新合成的序列补上母链空缺，主要作用是重新启动停滞的复制叉。
DNA直接修复
DNA直接修复不需要切除碱基或核苷酸，最常见的例子是DNA光解酶把在光下或经外线光照射形成的环丁烷胸腺嘧啶二体及6-4光化物还原成单体的过程。
SOS反应
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，当DNA两条链的损伤邻近时，损伤不能被切除修复或重组修复，这时损伤处的DNA 出现空缺，再随机加上核苷酸，容易造成突变。
DNA的转座
DNA的转座或称移位，是由可移位因子介导的遗传物质重排的现象，频率很低。
转座子（Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位，原核生物的转座子包含4类：1、插入序列（IS）；2、类转座子因子；3、复合转座子，两端由IS或类IS构成，带有某些抗药性基因或其他宿主基因，一旦形成复合式转座子，IS序列就不能再单独移动；
4、TnA转座子家族，两端为IR，可编码转座酶，解离酶和抗性物质。
真核生物中的转座子主要包括转座子和反转座子。玉米细胞内存在自主型和非自主型两类转座子，非自主型转座子单独存在时是稳定的，不能转座，当基因组同时含有属于同一家族的自主型转座子时，它才具备转座功能。转座子可分为复制型和非复制型，转座酶和解离酶分别作用于原始转座子和复制转座子。
转座作用的遗传学效应
1、引起插入突变；
2、产生新的基因；
3、产生染色体畸变（DNA重复、缺失或倒位）；
4、引起生物进化
组蛋白的种类、修饰类型及其生物学意义
根据电泳性质可以把组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4，这些组蛋白都含有大量赖氨酸和精氨酸。组蛋白的修饰作用包括甲基化，乙酰化，磷酸化以及ADP核糖基化等。一般来说，组蛋白乙酰化能选择地使某些染色质区域的结构从紧密变的松弛，开放某些基因的转录，增强其表达水平；而组蛋白甲基化即可抑制也可增强基因表达，乙酰化修饰和甲基化修饰往往是相互排斥的。
简述DNA聚合酶Ⅰ和Klenow的结构和功能
占DNA聚合酶Ⅰ蛋白2/3的C端区域，相对分子质量68000，具有DNA聚合酶活性和3’→5’核酸外切酶活性，即可合成也可降解DNA，保证DNA复制的准确性；占DNA聚合酶Ⅰ蛋白1/3的N端区域，相对分子质量35000，具有5’→3’核酸外切酶活性，可做用于双链DNA，又可水解5’端或距5’端几个核苷酸处的磷酸二酯键。DNA聚合酶Ⅰ在DNA直接修复、除去冈崎片段5’端RNA引物方面具有重要作用。
Klenow大片段是用蛋白酶水解DNA聚合酶Ⅰ所得的大片段区域，具有5’→3’聚合酶活性和3’→5’核酸外切酶活性，在基因工程中有广泛应用，主要有：修复反应、制备平末端；标记DNA3’突出末端；双脱氧末端终止法进行DNA序列分析等。
三、生物信息的传递（上）
RNA转录的基本过程
模板识别
真核细胞中的模板识别与原核细胞不同，真核生物RNA聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要转录因子的辅助蛋白质按特定的顺序结合于启动子上，RNA聚合酶才能与之相合并形成复杂的前起始复合物（PIC），以保证有效的起始转录。
转录起始
转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生，该过程不需要引物，RNA聚合酶通过启动子的时间代表一个启动子的强弱，时间越短，该基因的转录起始频率越高。
转录延伸
RNA聚合酶释放σ因子离开启动子后，核心酶沿模板DNA链移动并使新生的RNA链不断延长的过程。一旦聚合酶启动了基因转录，它就会一直移动合成RNA，直到遇到终止信号时才释放新生的RNA链。
转录终止
RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合体分开，转录泡瓦解。
转录机器的主要成分
RNA聚合酶
RNA聚合酶以DNA双链为模板（若以单链为模板，活性大大降低），以4种核苷三磷酸为底物，并以Mg2+/Mn2+为辅因子，催化RNA链的起始、延伸和终止，不需要任何引物。
原核生物RNA聚合酶
大肠杆菌RNA聚合酶由两个α亚基、一个β亚基、一个β’亚基、和一个ω亚基组成核心酶，加上一个σ亚基后则成为聚合酶全酶，转录的起始过程需要全酶，由σ因子辨认起始点，延长过程仅需要核心酶催化。β和β’亚基组成了聚合酶的催化中心，β亚基能与模板DNA、新生RNA链以及核苷酸底物相结合；σ亚基的作用是负责模板链的选择和转录的起始，它是酶的别构效应物，使酶专一性识别模板上的启动子。
真核生物RNA聚合酶
酶定位转录产物与功能对α-鹅膏覃减
RNA聚合酶Ⅰ核仁45SrRNA（5SrRNA）不敏感
RNA聚合酶Ⅱ核质hnRNA（mRNA）敏感
RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA、5SrRNA、snRNA 存在物种特异性
转录复合物
模板的识别阶段包括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。然后封闭复合物转变成开放复合物，聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一段双链被解开。真核生物转录起始至少还需要7中辅助因子参与，这些蛋白辅助因子统称为转录因子（TF）
启动子与转录起始
启动子区的基本结构
启动子是一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA 准确结合并具有转录起始的特异性。
1、转录单元是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。转录起始位点是指与新生
RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基，通常为嘌呤。把起点5’末端的序列称为上游，把3’端称为下游，起点为+1，下游方向依次为+2、+3…上游方向依次为－1、－2…
2、Pribnow区（TATA box）是一个由5个核苷酸（TATAA）组成的保守序列，其中央大约
位于起点上游10bp处又称－10区
3、－35序列（Sexfama box）在转录开始位点上游－35区域也有一段保守序列，共同序列
是TTGACA，称为－35区
大部分原核生物启动子都存在位于-10bp的TATA盒和位于-35bp的TTGACA盒，这两个区域是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。
4、Hogness区，在真核基因中发现，位于转录起始-25~-35bp处的TATAAA，也称TATA区
5、CAAT区，在-70~-80bp处的共同序列CCAAT，称为CAAT区，是与原核生物中-35区
相对应的序列
启动子区的识别
RNA聚合酶不能识别碱基本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。
RNA聚合酶与启动子区的结合
聚合酶首先与启动子区闭合双链DNA结合，形成二元闭合复合物，然后经过解链得到二元开链复合物，因此，RNA聚合酶既是双链DNA结合蛋白，又是单链DNA结合蛋白。
-10区与-35区的最佳距离
在原核生物中，-35区与-10区之间的距离大约是16~19bp，小于15bp或大于20bp都会降低启动子的活性。在细菌中常见两种启动子突变，一种叫下降突变，一种叫上升突变（增加其共同序列的同一性）。
增强子及其功能
增强子是DNA上能提高转录起始效率的序列，可位于5’或3’末端，可能是通过影响染色质DNA-蛋白质结构或改变超螺旋的密度而改变模板的整体结构，从而使得RNA聚合酶更容易与模板DNA结合，起始基因转录，增强子具有下列特点：
1、远距离效应；
2、无方向性；
3、顺式调节，只调节位于同一染色体上的靶基因，对其他
染色体上的基因没有作用；4、无物种和基因特异性；5、具有组织特异性；6、有相位性，其作用和DNA的构象有关；7、有的增强子可对外部信号产生反应；（8、大多为重复序列，其内部常有一个核心序列（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是产生增强效应所必需的）
真核生物启动子对转录的影响
真核基因启动子在-25~-35区含有TA TA序列，在-70~-80区含有CCAAT序列，在-80~-110区含有GCCACACCC或GGGCGGG序列，习惯上将TATA区上游的保守序列称为启动子元件（UPE）或上游激活序列（UAS）。TATA区的主要作用是使转录精确起始，CAAT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。尽管3种UPE序列都有重要功
能，但并不是每个基因的启动子区都包含这3种序列。
转录的抑制
抑制剂靶酶抑制作用类别
放射线素-D 真核生物RNA聚合酶Ⅰ与DNA结合，阻止延伸DNA模板功能抑制物利福霉素细菌全酶与β亚基结合，抑制起始
利迪链霉素细菌核心酶与β亚基结合，抑制起始
RNA聚合酶抑制物α-鹅膏覃碱真核生物RNA聚合酶Ⅱ与RNA聚合酶Ⅱ结合
原核与真核生物mRNA的特征比较
原核生物mRNA的特征
1、原核生物mRNA半衰期短，细菌基因的转录与翻译是紧密相连的；
2、许多原核生物mRNA
以多顺反子的形式存在，多顺反子mRNA是一组相邻或相互重叠基因的转录产物，这样的
一组基因可被称为一个操纵子；3、原核生物mRNA5’端没有帽子结构，3’端也没有多聚A
尾巴或者很短，原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处与一个被称为SD序列的保
守区，该序列与16SrRNA3’端反向互补，被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。
真核生物mRNA特征
1、真核生物mRNA5’端有帽子结构（不包括叶绿体和线粒体mRNA），mRNA5’端加“G”
反应是由腺苷酸转移酶完成的，新加上的G与mRNA链上所有其他核苷酸方向相反，像一
顶帽子扣在mRNA上，故而得名。mRNA的帽子结构常被甲基化，第一个甲基化出现在所
有真核细胞的mRNA中，称为零类帽子，帽子结构可能使mRNA免遭核酸酶的破坏，其甲
基化是翻译所必需的；2、绝大多数真核生物3’-端有PolyA结构，除组蛋白基因外，真核生
物mRNA3’端都有这个结构，PolyA是在转录后加上去的（需要AAUAAA特定序列），在
细胞核中的hnRNA阶段就已经加上去。它是mRNA有细胞核进入细胞质所必须的形式，大
大提高了mRNA在细胞质中的稳定性；3、凡是编码功能蛋白的真核基因都通过RNA聚合
酶Ⅱ进行转录，真核基因几乎都是单顺反子mRNA，只包含一个蛋白质信息。
终止和抗终止
依赖ρ因子的终止（穷追模型）
Ρ因子能使RNA聚合酶在DNA模板上准确地终止转录，它能水解各种核苷酸，是六聚体
蛋白，通过催化NTP水解促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来
不依赖ρ因子的终止
模板上存在终止转录信号，即内在终止子，这段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结
构，会导致RNA聚合酶暂停。内在终止子有两个明显的特点，1、终止位点上游一般存在
一个富含GC的二重对称区；2、在终止位点前有一段由4~8给个A组成的序列，因此转录
产物的3’端为寡聚U，寡聚U的存在使杂合链的3’端部分出现不稳定的rU·dA区域，决
定了转录的终止。
抗终止
破坏终止位点RNA的茎-环结构；依赖于蛋白因子的转录抗终止
内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰
RNA中的内含子
由DNA转录生成的原始转录产物——核不均一RNA（hnRNA）即mRNA的前体，经过加
5’端帽子和3’端尾巴，再经过RNA的剪接，编码蛋白质外显子部分就连接称为一个可译框架（ORF），通过核孔进入细胞质。mRNA前体中内含子的两端边界存在共同的序列，这些序列结构可能是产生mRNA前体剪接的信号。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表示供体衔接点的5’端，AG代表接纳体3’端，这种保守序列模式称为GU-AG法则，又称Chambon法则。
mRNA的剪接
Ⅰ类内含子剪接的主要特点
Ⅰ类内含子剪接转要是转酯反应，剪接反应实际上是发生了两次磷酸二酯键的转移。第一个转酯反应由一个游离的鸟苷或鸟苷酸介导，其3’-OH作为亲核基团攻击5’端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链；在第二个转酯反应中，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，使内含子完全被切开，上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键重新连接
Ⅱ类内含子剪接的主要特点
Ⅱ类内含子切除体系中，转酯反应无需游离鸟苷或鸟苷酸，而是由内含子本身的靠近3’端的腺苷酸2’-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后形成套索状结构，再由上游外显子的自由3’-OH作为亲核基团攻击内含子3’端的磷酸二酯键，使内含子完全被切开，上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键重新连接
RNA的编辑、再编码及化学修饰
RNA的编辑
RNA的编辑是某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，编辑的结果导致DNA所编码的遗传信息改变，RNA的编辑虽然不是很普遍，在真核生物中也时有发生，介导RNA编辑的机制有两种：1、位点特异性脱氨基作用，载脂蛋白mRNA中U→A，谷氨酸受体蛋白中A →I，都属于脱氨基作用的结果，分别由胞嘧啶和腺嘌呤脱氨酶所催化；2、尿嘧啶插入或删除，由于指导RNA上存在一些未能配对的腺嘌呤，形成缺口，为插入尿嘧啶提供了模板，反应完成后。指导RNA从mRNA上解离下来。
RNA编辑具有重要的生物学意义：1、校正作用，有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通过RNA编辑得到修复；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，是基因表达调控的一种方式；3、扩充遗传信息，能使基因产物获得新的结构和功能，有利于生物进化
RNA再编码
mRNA在某些情况下不是以固定的方式被翻译，而可以改变原来的编码信息，以不同的方式进行翻译
RNA化学修饰
甲基化、去氨基化、硫代，碱基的同分异构化、二价键的饱和化、核苷酸的替代
核酶
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，可分为两类：1、剪切型核酶，只剪不接；2、剪接型核酶，如Ⅰ类和Ⅱ类内含子
其他
SnRNA具有保守性
RNA聚合酶Ⅲ识别的启动子比较特殊，启动子不位于编码基因的上游，而在编码基因的转录区内
外显子的序列多保守，内含子序列变化较大
多顺反子优点：调控方便、基因结构简练；缺点：前面的顺反子对后面的顺反子表达有影响；后面几个顺反子翻译的起始会受其上游顺反子结构的调控，不能独立进行
在mRNA前体剪接的过程中，参加剪接的外显子可以不按其线性次序剪接，内含子也可以不被切除而保留，即一个外显子或内含子是否出现在成熟mRNA中是可以选择的，这种剪接方式称为选择性剪接，使一个基因可以产生不同类型的mRNA分子。选择性剪接的方式有四种：1、拼接产物缺失一个或几个外显子；2、拼接产物保留一个或几个内含子作为外显子的编码序列；3、外显子中存在5’或3’拼接点，从而部分缺失该外显子；4、内含子中存在5’拼接点或3’拼接点，从而使部分内含子变为编码序列
转录单位不同于基因，转录单位可能同时包含一个或多个基因，另外，转录单位还包含启动子、非编码序列等，其范围比基因广
RNA的种类和生物学功能
转运RNA tRNA 氨基酸转运
核糖体RNA rRNA 核蛋白组成成分
信使RNA mRNA 蛋白质合成模板
核不均一RNA hnRNA 成熟mRNA前体
小核RNA snRNA 参与hnRNA剪接
小胞浆RNA scRNA/7SL-RNA 蛋白质内质网定位合成信号
识别体的组成成分
反义RNA AnRNA/micRNA 对基因表达起调节作用
核酶Ribozyme RNA 有酶活性的RNA
mRNA直接负责蛋白质的生产，翻译完成后即可降解；rRNA参与核糖体组装，是一个相对稳定的结构；tRNA携带氨基酸到核糖体，完成一次携带后继续下一轮氨基酸转运工作，所以mRNA不如其他两者稳定
多聚A尾的生成是在多聚A聚合酶的催化下，由A TP聚合而成，需要镁离子或锰离子及蛋白质参与作用
封闭复合物：RNA聚合酶全酶与DNA组成的复合物，DNA仍处于双链状态，不能起始RNA 的合成；
开放复合物：RNA聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开，形成转录泡，酶的构象也发生改变，这种由启动子与RNA聚合酶的复合物在这里能进行RNA的起始合成；三元复合物：由开放复合物与最初的两个NTP结合并在两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后所形成的包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的复合物
原始转录产物RNA转录后的加工有三种形式：1、减少部分片段，如切除5’端前导序列，3’端拖尾序列和中部的内含子；2、增加部分片段：5’端加帽。3’端加PolyA，通过归巢和编辑加入一些碱基；3、修饰，对某些碱基进行甲基化等
核酶结构特点：1、三个茎区形成局部的双链结构，其中含一个由11~13个保守的核苷酸构成的催化中心；2、具有催化中心的核酶和含有剪切位点的底物部分共同构成锤头结构，底物部分是切割区部位两端的核苷酸，与核酶茎Ⅰ和茎Ⅲ结合
核酶的生物学意义：1、RNA为生物催化剂，具有重要的生物学意义；2、打破了酶是蛋白质的传统观念；3、在生命起源上，为先有核酸提供了依据；4、为治疗有害基因、肿瘤等提供了手段
生物信息的传递（下）
遗传密码——三联子
性质：1、遗传密码的连续性，即密码子间没有空格，阅读mRNA时是以密码子为单位，连续阅读，一次阅读三个核苷酸，不能跳过任何mRNA中的核苷酸；2、遗传密码的简并性，除AUG（Met）和UGG（Try）外，每个氨基酸都有一个以上的密码子，同一氨基酸的不同密码子称为同义密码子；3、遗传密码的通用性与特殊性，所有生物都有相同的遗传语言，遗传密码子是通用的，但也有少数例外。如支原体中终止密码子被用来编码色氨酸；4、密码子与反密码子的相互作用，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，第三对碱基有一定自由度，可以摆动，当反密码子第一位是A或C时只能识别一种密码子，为G（C/U）或U(A/G)时，能识别2种密码子，为I(A/U/C)时，能识别三种密码子;5、密码子有起始密码子和终止密码子，起始密码子AUG（Met）和GUG（缬氨酸），终止密码子又称无义密码子，UAA（赭石密码）、UAG（琥珀密码）、UGA（蛋白石密码），它们没有相应的tRNA存在，只供释放因子识别来实现翻译终止。
eg.(反密码子GCU可以识别的密码子是AGU或AGC)
tRNA
共性：存在经过特殊修饰的碱基，tRNA的3’端都以CCA-OH结束，该位点是tRNA与相应氨基酸结合的位点，稀有碱基丰富。
二级结构：1、受体臂，主要由链两端序列碱基配对形成的杆状结构和3’端未配对的3~4个碱基组成，其3’端的最后3个碱基序列永远是CCA，最后一个碱基的3’或2’自由羟基（连接氨基酸的部位）可以被氨酰化；（其余手臂均由碱基配对产生的杆状结构和无法配对的套索状结构所组成）2、TψC臂是根据3个核苷酸命名的，其中ψ表示拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有不常见核苷酸；3、反密码子臂是根据位于套索中央的三联反密码子命名的；4、D 臂是根据它含有二氢鸟嘧啶命名的。
三级结构：呈L形折叠，靠氢键维持，TψC和受体臂是倒L的一横，反密码子臂和D臂是倒L的一竖，其中受体臂顶端的碱基位于L的一个端点，反密码子臂的套索状结构生成了L 的另一个端点。因为tRNA上所运载的氨基酸必须靠近位于大亚基上的多肽合成位点，而反密码子必须与小亚基上的mRNA相配对，所以分子中两个不同的功能基团是最大程度分离的。
功能：运输的工具，运载氨基酸，mRNA只能特异识别tRNA而不是氨基酸；解读mRNA 的遗传信息
种类：1、起始tRNA和延伸tRNA，能特异地识别mRNA上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他的统称为延伸tRNA。原核生物的起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸，真核生物的起始tRNA 携带甲硫氨酸；
2、同工tRNA，代表同一种氨基酸的tRNA为同工tRNA；
3、校正tRNA，校正tRNA分为无义突变及错义突变校正。无义突变：一个核苷酸的改变使某个氨基酸的密码子变成终止密码子，使蛋白质合成提前终止；错义突变：某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码。
酰胺-tRNA合成酶催化氨基酸与tRNA结合，既能识别tRNA，又能识别氨基酸。
副密码子决定tRNA上所携带的氨基酸种类。
核糖体
核糖体结构
核糖体蛋白：核糖体上有不止一个的活性中心，每个活性中心都有一组特殊的核糖体蛋白质构成。蛋白质本身具有催化功能，但若将它们从核糖体上分离出来，催化功能就会完全消失。
核糖体RNA：1、5SrRNA，有两个保守序列，CGAAC是其与tRNA相互识别的序列；GCGCCGAAUGGUAGU与23SrRNA的一段序列互补，是5SrRNA与50S核糖体大亚基相互作用的位点；2、16SrRNA，有两个保守序列，ACCUCCUUA是与mRNA的5’端SD序列互补的序列；在靠近3’端处有一段识别23SrRNA的序列，在30S与50S亚基的结合中起作用；3、23SrRNA，大亚基23SrRNA可能与tRNA Met的结合有关；4、5.8SrRNA，是真核生物特有的rRNA，可能与原核生物的5SrRNA有相似的功能；5、18SrRNA及28SrRNA
核糖体功能：1、合成蛋白质的场所，选择对信息专一的AA-tRNA，容纳另一种携带肽链的RNA，即肽酰tRNA；2、核糖体至少包括5个活性中心，即mRNA结合部位、结合或接受AA-tRNA部位（A位）、结合或接受肽酰tRNA的部位（P位）、肽酰基移部位、形成肽键的部位（转肽酶中心）。此外，还有负责肽链延伸的各种延伸因子的结合位点。核糖体小亚基负责对模板mRNA进行序列特异性识别，如起始部分的识别、密码子与反密码子的作用等，mRNA的结合位点也位于小亚基上；核糖体大亚基负责携带氨基酸及tRNA的功能，肽键的形成、AA-tRNA、肽酰-tRNA的结合等，A、P位点、转肽酶中心也主要位于大亚基上。
蛋白质的生物合成机制
氨基酸的活化
氨基酸必须在氨酰-tRNA合成酶(AARS)的作用下生成活化氨基酸——AA-tRNA，活化的场所是细胞质，其中AARS具有三个位点，分别是tRNA识别位点、氨基酸识别位点、校正位点。
翻译的起始
作为多肽合成起始信号的密码子有两个，即甲硫氨酸的密码子和缬氨酸的密码子，在大肠杆菌中，起始密码子AUG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tRNA 为fMet-tRNAf Met。真核生物无甲酰化，起始氨基酸是Met，起始tRNA是Met-tRNA Met。第一步，30S小亚基与翻译起始因子IF-1和IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板结合；第二步，在IF-2起始因子和GTP的帮助下，fMet-tRNAf Met进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对；3、带有tRNA、mRNA和三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。
肽链的延伸（三个延伸因子）
1、后续AA-tRNA与核糖体结合：起始复合物形成以后，第二个氨酰-tRNA首先与
EF-Tu·GTP形成复合物，进入核糖体A位，水解产生GDP并在EF-Ts的作用下释放GDP并使EF-Tu结合另一分子GTP，进入新一轮的循环；
2、肽键的生成：在mRNA、氨酰tRNA、核糖体复合物中，氨酰tRNA占据A位，fMet-tRNAf Met
占据P位，在肽基转移酶的催化下，A位上的氨酰tRNA转移到P位，与fMet-tRNAf Met 上的氨基酸生成肽键，起始tRNA离开核糖体P位；
3、移位：核糖体通过EF-G（起移位酶作用）介导的GTP水解所提供的能量向mRNA模
板3’端移动一个密码子，使二肽基-tRNA完全进入P位，准备开始新一轮的肽链延伸。
肽链的终止
肽链延伸过程中，当终止子密码子出现在核糖体的A位时，没有相应的AA-tRNA能与其结合，而释放因子（RF）能识别这些密码子并与之结合，水解P位上多肽链与tRNA之间的二酯键，然后新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大小亚基解体，蛋白质合成结束。释放因子有两类，Ⅰ类释放因子识别终止密码子，并能催化新合成的多肽链从P位点的tRNA 中水解释放出来；Ⅱ类释放因子能在多肽链释放后刺激Ⅰ类释放因子从核糖体中解离出来。细菌内存在三种不同的释放因子（RF1、RF2、RF3），真核生物有两种（eRF1、eRF3）。
蛋白质前体加工
新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变成为有活性的蛋白质，蛋白质前体的加工主要包括：N端fMet或Met的切除；二硫键的形成；特定氨基酸的修饰；新生肽中非功能片段的切除等。
真核生物蛋白质翻译后的加工
1、信号肽的切除：蛋白质除游离于胞浆内发挥作用外，还有一部分要分泌到细胞外和定位于膜系统中起作用。被运输的多肽含有信号肽，需要被切除；
2、二硫键的形成：在mRNA 分子中，没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质分子中含有胱氨酸的二硫键，它是通过两个半胱氨酸的巯基氧化而成的，有的在切除肽段前就已形成；
3、蛋白质的折叠：肽链折叠在肽链合成结束之前就已经开始，核糖体可以保护30~40个氨基酸长的肽链，当肽链从核糖体中暴露出来后便开始折叠，三级结构的形成几乎和肽链合成的终止同时完成，蛋白质的折叠是从N端开始的；
4、糖基化作用使多肽变成糖蛋白，糖基化作用分为两类，一是N-糖基化，二是O-糖基化；
5、非末端氨基酸的修饰：丝氨酸、苏氨酸的磷酸化，赖氨酸、谷氨酸等的甲基化，谷氨酸和天冬氨酸的羧基化；
6、末端修饰：N端Met的切除；
7、前体修饰：有些蛋白质生物合成是以前体蛋白质或多蛋白质形式出现的，经过蛋白酶的切割，称为较小的活性分子
蛋白质合成抑制剂
主要是一些抗生素，如嘌呤霉素、链霉素、四环素、氯霉素、红霉素等。抗生素对蛋白质合成的抑制作用可能是阻止mRNA与核糖体结合（氯霉素），或阻止AA-tRNA与核糖体结合（四环素），或干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生误读，或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。青霉素、四环素、和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，而氯霉素、嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合又能与真核细胞核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质的合成，因此前三种抗生素广泛被应用于人类医学
蛋白质转运机制
信号肽的特点：1、一般有10~15个疏水氨基酸；2、常常在靠近该序列N-端疏水氨基酸区上游带有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
信号肽作用：1、完整的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、信号序列的切除并非转运所必需的；4、并非所有的转运蛋白都有可降解的信号肽
线粒体蛋白质跨膜转运
特征：1、通过线粒体膜的蛋白质在转运之前大多以前体形式存在；2、蛋白质通过线粒体内膜的转运是一种需要能量的过程；3、蛋白质转运时，首先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别与Hsp或MSF等分子伴侣相结合的待转运多肽，通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔。所需能量来自线粒体Hsp70引发的A TP水解和膜电位差。
前导肽的性质：带正电荷的碱性氨基酸（特别是精氨酸）含量比较丰富，分散于不带电荷的氨基酸之间；缺少带负电荷的酸性氨基酸；羟基氨基酸（特别是丝氨酸）含量较高；有形成两亲α螺旋结构的能力
叶绿体蛋白质跨膜转运
叶绿体多肽在胞质中的游离核糖体上合成后脱离核糖体并折叠成具有三级结构的蛋白质分子，多肽上某些特定位点结合于只有叶绿体膜上才有的特异受体位点。叶绿体定位信号肽有两部分，一是决定蛋白质是否进入叶绿体基质，二是决定蛋白质是否进入类囊体。蛋白质前体与叶绿体膜上特异性受体结合，进入叶绿体基质，第一部分跨膜信号被切除；在第二部分信号肽的引导下，跨过类囊体膜，第二部分信号肽也被切除，从而成为成熟的叶绿体蛋白质。核定位蛋白的转运机制
NLS：核定位序列
大肠杆菌蛋白质降解通过依赖于A TP的蛋白酶（Lon），Lon蛋白酶每切除一个肽键消耗2分子ATP；真核生物蛋白质的降解依赖于泛蛋白
蛋白质多亚基形式的优点：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关闭。
蛋白质由二十种氨基酸合成，其中不包括胱氨酸，很多蛋白质中都含有二硫键，这是蛋白质合成后，通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。（胱氨酸是由两个半胱氨酸通过其侧链巯基氧化成二硫键后形成的产物）
为什么真核生物中转录与翻译无法偶联？
真核生物mRNA是在细胞核内合成的，而翻译是在细胞质中进行的，因此mRNA只有被转运到细胞质部分，才能翻译合成蛋白质。真核生物mRNA在开始时是不成熟的hnRNA，需要通过一系列加工才能成为成熟的mRNA，这些过程包括内含子剪接、5’端加帽子结构、3’端加多聚尾巴等，因此转录与翻译无法偶联。
蛋白质合成中如何保证其翻译的正确性
1、氨基酸与tRNA的专一结合，保证了tRNA携带正确的氨基酸；
2、校正作用：氨酰-tRNA
合成酶和tRNA的校正作用；对占据核糖体A位的氨酰-tRNA的校对；变异校对即基因内校对与基因间校对等多种校正作用可保证翻译的正确；3、携带氨基酸的tRNA对
mRNA的识别，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子的相互识别；4、起始因子及延长因子的作用，起始因子保证了只有起始氨酰-tRNA能进入核糖体P位与起始密码子结合，延长因子的高度专一性，保证了起始tRNA携带的fMet不进入肽链内部；5、核糖体三位点模型的E位与A位的影响，可以防止不正确的氨酰-tRNA进入A位，从而提高翻译的正确性
原核生物与真核生物蛋白质翻译过程的差异
1、核糖体不同：原核为70S型，真核为80S型；
2、模版不同：原核生物的多为多顺反子，而真核生物多为单顺反子；
3、起始氨酰-tRNA不同，原核的是fMet-tRNA Me，，真核生物是Met-tRNA Met；
4、原核生物mRNA上有能与16SrRNA配对的SD序列，真核生物没有；
5、原核生物起始复合物形成的过程中，30S小亚基先与翻译起始因子IF-1、IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板结合。而在真核生物翻译起始过程中，GTP首先与eIF2结合，增加了eIF2与起始tRNA的亲和力，然后三者结合成一个三元复合物。三元复合物直接与40S 亚基结合，40S亚基-三元复合物在eIF3的存在下与mRNA结合，由ATP提供能量；
6、延伸因子不一样：原核生物有三个延伸因子，EF-Tu、EF-Ts、EF-G，真核生物是EF-1和EF-2；
7、终止因子不同：细菌有三种分别是RF1、RF2、RF3，真核生物只有一个eRF。
核定位序列的功能
【见细胞总结】
分子生物学研究法
重组DNA 实验中常用的工具酶
限制性内切酶识别并在特定位点切开DNA
DNA连接酶通过磷酸二酯键把两个或多个DNA片段连接成一个DNA分子DNA聚合酶Ⅰ按5’到3’方向加入核苷酸，补平DNA双链中的缺口
反转录酶按照RNA分子中碱基序列，根据碱基互补原则合成DNA链
多核苷酸激酶把磷酸基团加到多聚核苷酸链的5’-OH末端
末端转移酶在双链核酸的3’末端加上多聚单核苷酸
DNA外切酶Ⅲ从DNA链的3’末端逐个切除单核苷酸
Λ噬菌体DNA外切酶从DNA链的5’末端逐个切除单核苷酸
碱性磷酸脂酶切除位于DNA链5’或3’末端的磷酸基团
Ⅱ类限制性内切酶只由一条肽链构成，仅需Mg2+,切割DNA特异性最强，且就在识别位点切断DNA，是分子生物学中应用最广的限制性内切酶；Ⅰ类和Ⅲ类限制性内切酶由于切割序列是随机的，与识别序列不统一，因此没有什么应用价值。限制性内切酶有三种切割方式：对称轴5’侧切割；对称轴3’侧切割；对称轴处切割
DNA连接酶不能连接两条单链DNA分子或环化的单链DNA分子，被链接的DNA分子必须是双螺旋或双螺旋DNA分子的一部分。
逆转录酶是一种多功能酶，他具有以RNA为模版的DNA聚合酶活性和以DNA为模板的DNA聚合酶活性以及RNaseH（降解RNA）、DNA内切酶、DNA拓扑异构酶、DNA解链酶和tRNA（作为引物）结合的活性
载体的特点：具有多克隆位点；能自我复制；基因筛选标记；在细胞内稳定存在。质粒除复制起点外还包括以下部分：抗菌素抗性基因；多克隆位点；启动子；前导序列；加尾信号
Southern blotting：DNA印迹杂交；Northern blotting：RNA印迹杂交；
Western blotting：蛋白质印迹杂交
DNA序列分析常用的方法有：Sanger双脱氧链终止法和Maxam—Gilbert化学修饰法
持家（管家）基因：指对所以类型组织细胞在任何时候都需要其表达的基因，通常都是维持细胞基本生存所必须的基因，其表达常保持在固定水平
奢侈基因：只在某些特定细胞类型中表达或者只在发育阶段的某些时期表达的基因
重组DNA（基因工程）的主要步骤：目的基因的获得：目的基因与载体分子在体外进行连接反应，形成重组体；将人工重组的DNA分子导入能进行正常复制的寄主细胞，从而得到复制；重组体分子的转化子克隆的选择和筛选
基因组DNA文库和cDNA文库的构建原理、差异及用途
基因组DNA文库的构建：从生物组织细胞提取出全部DNA将其切成预期大小的片段，分别与载体连接，转入受体细菌或细胞，形成克隆。这样每一个细胞接受了含有一个基因组DNA片段与载体连接的重组DNA分子，而且可以繁殖扩增，许多细胞组成一个含有基因组各DNA片段克隆的集合体，就称为基因组DNA文库，如果这个文库足够大，能包含该生物基因组DNA全部的序列，就是该生物完整的基因组DNA文库。
用途：分离特定的基因片段、分析特定基因结构、研究基因表达调控、全基因组序列测定等
cDNA文库的构建：cDNA文库是指某生物某发育时期所转录的全部mRNA经反转录形成的cDNA片段与某种载体连接而形成的克隆的集合。经典cDNA文库构建的基本原理是用Oligo(dT)作逆转录引物，或者用随机引物，给所合成的cDNA加上适当的连接接头，连接到适当的载体中获得文库
用途：筛选目的基因、大规模测序、基因芯片杂交等
区别：1、基因组文库包含了所有的基因，而cDNA文库只包含表达的基因，缺乏内元和调节序列，因此在研究基因结构时没有多大用处；2、cDNA文库代表了mRNA的来源，其中一些特定的一些转录本丰富而另一些很少，丰富度存在差别；而基因组DNA文库在理论上代表了所有基因序列；3、从不同细胞类型制备的cDNA文库包含一些共同序列和独特序列，可用于分离差别表达的基因。基因组文库不能；4、基因组文库含有不表达序列，比cDNA 文库大；5、mRNA在不同组织之间存在丰富度的差异，因此cDNA文库在构建时对于mRNA 含量少的就比较困难，而基因组文库不存在这样的问题。
简述cDNA文库的构建方法
1、mRNA的分离；
2、cDNA第一条链的合成；
3、cDNA第二条链的合成；
4、载体与cDNA 的连接；
5、噬菌体的包装及转染；
6、cDNA文库的扩增和保存
PCR技术的原理、步骤和应用
原理：是在模版DNA、引物和四种脱氧核糖核酸的存在下，依赖于DNA聚合酶的酶促反应。DNA聚合酶以单链DNA为模板，借助一小段双链DNA来启动合成，通过一个或两个人工合成的寡聚核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结合，形成部分双链。在适宜的条件下，DNA聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3’-OH末端并以此为起点，沿模板5’到3’方向延伸，合成一条新的DNA互补链
步骤：1、模板的变性，模板DNA经加热至93℃左右一段时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增的双链DNA解离，使之形成单链，以便它与引物结合，为下轮反应做准备；2、模板DNA与引物的退火（复性），模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板结合；3、引物的延伸，模板-引物结合物在TapDNA聚合酶的作用下，以dNTP 为反应原料，靶序列为模板，按碱基互补配对与半保留复制原理合成一条新的DNA链
应用：基因克隆、DNA测序、分析突变、基因重组与融合、检测基因的修饰、合成基因的构建、人类遗传病的鉴定等
定量PCR的原理
RQ-PCR技术是指在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号积累实时检测整个PCR 进程，最后通过标准曲线对位置模板进行定量分析的方法。它在常规PCR基础上添加了荧光染料或荧光探针，荧光染料能特异性地掺入DNA双链发出荧光信号，而不掺入双链的染料分子不发出荧光信号，从而保证荧光信号的增加与PCR产物的增加完全同步。常用的检测模式有SYRB GreenⅠ染料和TapMan探针检测模式：
1、TapMan 荧光探针：PCR扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，该
探针为一寡核苷酸，两端分别标记一个报告荧光基团和一个淬灭荧光基团。探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收；PCR扩增时，Tap的5’-3’外切酶活性将探针降解，使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离，从而荧光检测系统可接收到荧光信号，即每扩增一条DNA链就有一个荧光分子形成，实现了荧光信号的积累与PCR产物形成完全同步
2、SYRB荧光染料：在PCR反应体系中加入过量SYRB荧光染料，染料特异性掺入DNA
双链后发射荧光信号，而并不掺入的SYRB染料分子不会发射任何荧光信号，从而保证荧光信号的增加与PCR产物增加完全同步
酵母双杂交系统的原理和应用
原理：真核生物的转录因子大多是由两个结构上分开、功能上独立的结构域组成的。如GAL4的N端1~147氨基酸是DNA结合域（BD），其C端768~881氨基酸是转录激活域（AD）。首先运用基因重组技术把编码已知蛋白的DNA序列连接到带有酵母转录调控因子结合结构域编码区（BD）的表达载体上。导入酵母细胞使之表达带有DNA结合结构域的杂合蛋白，与报告基因上游的启动调控序列相结合，准备作为诱饵捕获与已知蛋白相互作用的基因产物。此时，若将已知的编码转录激活结构域（AD）的DNA分别与待筛选的cDNA文库中不同插入片段相连接，获得猎物载体，转入含有诱饵的酵母细胞，一旦诱饵蛋白与猎物中某个蛋白相互作用，AD和BD 就会被牵引靠拢，激活报告基因表达，分离有报告基因活性因子的酵母细胞，得到所需要的猎物载体，获得与已知蛋白相互作用的新基因。
RNAi技术
RNA干涉技术利用双链小RNA高效、特异性降解细胞内同源mRNA从而阻断靶基因表达，使细胞出现靶基因缺失的表型。双链RNA是RNAi的触发物，引发与之互补的单链RNA （ssRNA）的降解。经过Dicer（一种具有RNaseⅢ活性的核酸酶）的加工，细胞中较长的外源双链RNA（30个核苷酸以上）首先被降解形成21~25个核苷酸的小分子干扰核糖核酸（siRNA），并有效地定位目标mRNA。因此，siRNA是引发转录后基因沉默中序列特异性RNA降解的重要中间媒介。由siRNA中反义链指导合成一种被称为RNA诱导的沉默复合体（RISC）的核糖体，再由RISC介导切割目的mRNA分子中与siRNA反义链互补的区域，从而实现干扰靶基因表达的功能。
RACE技术
5’RACE:
在反转录酶的作用下，以已知基因片段内部特异性引物起始cDNA第一条链的合成；RNase混合物降解模版mRNA，纯化cDNA第一条链；
用末端转移酶在cDNA链3’末端加入连续的dA TP，形成oligo dA尾巴；
以连有oligo dT的锚定引物和基因片段内部特异性的nested引物进行PCR扩增，以期得到目的片段。
3’RACE：
在反转录酶作用下，以连有可以和Poly A配对的oligo dT的锚定引物起始cDNA第一条链的合成；
用RNase H降解模版mRNA；
用通用锚定引物和基因片段内部特异引物进行PCR扩增得到目的3’片段。
基因芯片技术原理
基因芯片又称DNA微阵列技术，基本原理是将大量已知或未知序列的DNA片段固定于支持物尼龙膜或玻璃片或金属表面，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而判断样品中靶分子的数量，基本步骤如下：1、经大规模PCR扩增获得独立cDNA插入片段；2、用机械手将PCR产物点在玻璃片上，变性、固定；3、分别从不同器官或组织中分离mRNA，反转录生成cDNA；4、用不同的荧光染料标记不同器官或组织的cDNA；5、将标记后的cDNA与点好的芯片进行杂交；6、激光扫描芯片杂交结果，计算机处理分析；7、分析杂交数据
基因敲除技术的原理、应用
基因敲除又称基因打靶，通过外源DNA与染色体之间的同源重组，进行精确的定点修饰和基因改造，具有专一性强、染色体DNA可与目的片段共同稳定遗传等特点，可分为完全基因敲除和条件型基因敲除。前者指通过同源重组法完全消除细胞或动物个体中的靶基因活性，后者指通过定位重组系统实现特定时间和空间的基因敲除。
小鼠基因敲除的基本步骤是：1、打靶载体的构建：同源序列要足够长，要含有筛选用的标志基因；2、胚胎干细胞的体外培养；3、打靶载体导入胚胎干细胞；4、同源重组胚胎干细胞的筛选；5、基因敲除胚胎干细胞注射入胚泡；6、胚泡植入假孕小鼠的子宫中；7、杂交育种活动纯合的基因敲除动物
意义：基因敲除是建立在胚胎干细胞与同源重组技术基础上的一种定向改变生物遗传信息的实验手段。通过对生物染色体基因组遗传信息的定向改造，使改造后的性状表达，并使改造后的遗传信息在生物体内遗传，从而研究基因的功能，阐明生物体的遗传进化，了解疾病发生的分子机制并提供疾病治疗的药物等。
基因的表达与调控（上-原核）
原核基因表达调控总论
基因表达调控主要表现在以下两个方面：1、转录水平上的调控；2、转录后水平上的调控，包括：mRNA加工成熟水平上的调控和翻译水平上的调控。在原核生物中，营养状况和环境因素对基因表达起关键作用；在真核生物中，激素水平和发育阶段是基因表达调控的最主
要手段。
原核基因调控分类
原核生物基因调控主要发生在转录水平上，根据调控机制的不同可分为负转录调控和正转录调控。在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白，起着阻止基因结构表达的作用。根据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏两大类。在负控诱导体系中，阻遏蛋白与效应物结合，结构基因转录；在负控阻遏系统中，阻遏蛋白与效应物结合，基因不转录。阻遏蛋白的作用部位是操纵区。在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白，在正控诱导系统中，效应物的存在使激活蛋白处于活性状态，在正控阻遏系统中，效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态
原核基因调控的主要特点
1、可诱导调节，是指一些基因在特殊的代谢物或化合物作用下，有原来关闭的状态转变为
工作状态
2、可阻遏调节，这类基因平时都是开启的，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关
闭
弱化子对基因活性的影响
弱化子是原核生物操纵子能显著减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列，该区域能形成不同的二级结构，利用原核生物转录与翻译的偶联机制对转录进行调节，在这类调节方式中，起信号作用的是有特殊负载的氨酰-tRNA的浓度，在色氨酸操纵子中就是色氨酸-tRNA的浓度，属于这种调节方式的还有：苯丙氨酸操纵子，苏氨酸操纵子、异亮氨酸操纵子、缬氨酸操纵子等。
乳糖操纵子与负控诱导系统
大肠杆菌乳糖操纵子包括三个结构基因：Z、Y及A，以及启动子、控制子和阻遏子等，转录时RNA聚合酶首先与启动区结合，通过操纵区向右转录，转录从O区中间开始，转录调控是在启动区和操纵区进行的。Z编码β-半乳糖苷酶，它是半乳糖苷键的专一性酶，能将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖；Y编码β-半乳糖苷透过酶，使外界的β-半乳糖苷透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内，所以如果用乳糖为大肠杆菌生长唯一的碳源，这两种酶是必须的；A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶，能把乙酰辅酶A上的乙酰基转移到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。
酶的诱导----lac体系受调控的证据
异丙基巯基半乳糖苷（IPTG）、巯基半乳糖苷（TMG）和O-硝基半乳糖苷（ONPG）都不是半乳糖苷酶的底物，不会被β-半乳糖苷酶降解，还能诱导β-半乳糖苷酶的合成，又称安慰性诱导物
操纵子模型及其影响因子
1961年Jacob和Monod发表lac操纵子负控诱导模式，主要内容如下：1、Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码；2、该mRNA分子的启动区位于阻遏基因和操纵区之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达；3、操纵区是DNA上的一小段序列（26bp），是阻遏物的结合位点；4、当阻遏物与操纵区结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制；5、诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵区结合，从而激发lac mRNA的合成；（6、存在正调控）
lac 操纵子的本底水平表达
非诱导状态下有少量mRNA合成
大量进入细胞结合阻遏物（部分变成异构乳糖）
乳糖β-半乳糖苷酶异构乳糖与阻遏物结合lac mRNA大量表达
消耗于用作
阻遏物多于异构乳糖抑制lac mRNA表达
cAMP与代谢物激活蛋白
cAMP是在腺苷酸环化酶的作用下由ATP转变而来的，代谢物激活蛋白由Crp基因编码，能与cAMP形成复合物，转录必须有cAMP-CRP复合物结合在DNA的启动子区域上，cAMP-CRP是一个不同于阻遏物的正调控因子，lac操纵子的功能是在这两个相互独立的调控体系作用下实现的。此外，那些只要有葡萄糖存在就不表达的操纵子被称为降解物敏感型操纵子。
色氨酸操纵子与负控阻遏系统
弱化子与前导肽
弱化子：在trp mRNA5’端有一个长162bp的mRNA片段被称为前导区，其中123~150位碱基如果缺失，trp基因表达可以提高6~10倍。mRNA合成起始以后，除非培养基中完全没有色氨酸，转录总是在这个区域终止，产生一个仅有140个核苷酸的RNA分子，终止基因转录。这个区域被称为弱化子，该区mRNA可通过自我配对形成茎-环结构
前导肽：前导序列包括起始密码子AUG和终止密码子UGA，能产生一个含有14个氨基酸的多肽，这个多肽被称为前导肽，在前导序列的第10和第11位上有两个相邻的色氨酸密码子，它们参与了操纵子中转录弱化的机制。
转录弱化作用
当培养基中色氨酸浓度低时，负载有色氨酸的tRNA Trp就少，翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就慢，当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区，前导区2-3配对，不能形成3-4配对的终止结构，转录继续进行；当培养基中色氨酸浓度高时，核糖体顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，在4区被转录之前就到达2区，3-4区自由配对形成茎-环终止子结构，转录停止。
弱化作用要具备四个重要条件：1、属于合成代谢操纵子；2、前导顺序中要有相应氨基酸密码子；3、要有四组配对区；4、转录和翻译必须偶联。
其他操纵子
半乳糖操纵子
gal操纵子两个特点：1、有两个启动子。其mRNA可以从两个不同的起始点开始转录；2、有两个O区，一个在P区上游—73~—67，另一个在结构基因galE内部。无葡萄糖时从S1转录，cAMP-CRP诱发从S1转录；有葡萄糖时从S2转录，cAMP-CRP抑制由这个启动子起始的转录。
双启动子的生理功能
半乳糖不仅可以作为唯一碳源供细胞生长，而且与之相关的物质——鸟苷二磷酸半乳糖是大
肠杆菌细胞壁合成的前体，生长过程中必须随时合成差向异构酶，以保证鸟苷二磷酸的供应。假如只有S1一个启动子，当培养基中有葡萄糖时就不能合成异构酶；假如只有S2，那么即使在葡萄糖存在的情况下，半乳糖也能将操纵子处于诱导状态，造成浪费。
阿拉伯糖操纵子
AraC蛋白是双功能的，单纯的C蛋白结合于araO1，起到阻遏作用；当C蛋白和阿拉伯糖结合形成复合体C ind，即诱导型C蛋白，促进转录B、A、D三个基因。Pr是起阻遏作用的形式，而Pi是起诱导作用的形式，在没有阿拉伯糖时，前者占优势，存在阿拉伯糖时，后者占优势
阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答
当细胞严重受损时，RecA蛋白降解LexA蛋白，导致SOS体系高效表达，DNA得到修复转录后调控
1、mRNA自身结构元件对翻译起始的调控
起始密码子AUG上游包括SD序列在内的一段非翻译区序列（核糖体结合位点，RBS）与16SrRNA的3’端互补，RBS的结合强度取决于SD序列与AUG之间的距离，一般以4~10个核苷酸为佳，9个核苷酸为最佳。mRNA的二级结构影响核糖体与mRNA的结合，从而造成了蛋白质合成效率上的差异
2、mRNA稳定性对转录水平的影响
降解mRNA的酶都是3’-5’外切核酸酶，但mRNA的二级结构可以阻遏这些酶的作用。IR （反向重复顺序）的存在可以防止核酸酶的外切作用，有利于转录产物的积累
3、蛋白质的调控作用
有些mRNA编码的蛋白质，本身也可以对相应的mRNA的翻译过程产生调节作用，这是一种自身翻译调控作用。如，当存在rRNA时，r-蛋白与其结合装配核糖体，一旦rRNA缺少，r-蛋白就与mRNA结合，阻止其继续翻译
4、反义RNA的调节作用
反义RNA通过互补的碱基与特定的mRNA结合，结合位点通常是SD序列，起始密码子AUG和部分N端的密码子，从而抑制mRNA的表达
5、稀有密码子对翻译的影响
细胞内对应于稀有密码子的tRNA较少，这样就延长了核糖体在mRNA上经行的时间，从而降低了翻译的速度；高频率使用这些密码子的基因翻译容易受阻，影响蛋白质的总量
6、重叠基因对翻译的影响
正常情况下，色氨酸操纵子5个基因产物是等量的，这是由于其相邻两基因之间有重叠现象，翻译出现偶联，这可能是保证两个基因产物在数量上相等的重要手段
7、翻译的阻遏
在大肠杆菌RNA噬菌体Qβ中发现复制酶可以作为翻译阻遏物来调控蛋白质的合成，纯化的复制酶可以和外壳蛋白的翻译起始区结合，阻止核糖体与起始区的结合，不能重新起始翻译，已经起始的翻译仍能继续下去，直至完毕
8、魔斑核苷酸水平对翻译的影响（严紧反应）
鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）被称为魔斑核苷酸，它们作为RNA聚合酶的别构效应物调节此酶的活性。当细胞内缺乏氨基酸时产生魔斑核苷酸，可以在很大范围内做出如抑制核糖体和其他大分子合成（rRNA、tRNA）的应急反应，同时蛋白质的降解加速，糖、脂类及核苷酸的合成下降，以节省能源度过难关
简述乳糖操纵子的调控机制
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
现代分子生物学 复习提纲 第一章绪论 第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容 1 分子生物学Molecular Biology的基本含义 ?广义的分子生物学：以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究 对象，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。 ?狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控 等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 1.1 分子生物学的三大原则 1) 构成生物大分子的单体是相同的 2) 生物遗传信息表达的中心法则相同 3) 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 1.3 分子生物学的研究内容 ●DNA重组技术（基因工程） ●基因的表达调控 ●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学） ●基因组、功能基因组与生物信息学研究 第二节分子生物学发展简史 1 准备和酝酿阶段 ?时间：19世纪后期到20世纪50年代初。 ?确定了生物遗传的物质基础是DNA。 DNA是遗传物质的证明实验一：肺炎双球菌转化实验 DNA是遗传物质的证明实验二：噬菌体感染大肠杆菌实验 RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程 2 建立和发展阶段 ?1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。 ?主要进展包括： ?遗传信息传递中心法则的建立 3 发展阶段 ?基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。 ? 第三节分子生物学与其他学科的关系 思考 ?证明DNA是遗传物质的实验有哪些？ ?分子生物学的主要研究内容。 ?列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。
结合着下载的资料复习吧~~~~ 绪论 分子生物学的发展简史 Schleiden和Schwann提出“细胞学说” 孟德尔提出了“遗传因子”的概念、分离定律、独立分配规律 Miescher首次从莱茵河鲑鱼精子中分离出DNA Morgan基因存在于染色体上、连锁遗传规律 Avery证明基因就是DNA分子，提出DNA是遗传信息的载体 McClintock首次提出转座子或跳跃基因概念 Watson和Crick提出DNA双螺旋模型 Crick提出了“中心法则” Meselson与Stah用N重同位素证明了DNA复制是一种半保留复制 Jacob和Monod提出了著名的乳糖操纵子模型 Arber首次发现DNA限制性内切酶的存在 Temin和Baltimore发现在病毒中存在以RNA为模板，逆转录成DNA的逆转录酶 哪几种经典实验证明了DNA是遗传物质? (Avery等进行的肺炎双球菌转化实验、Hershey 利用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA) 第二章染色体与DNA 第一节染色体 一、真核细胞染色体的组成 DNA：组蛋白：非组蛋白：RNA = 1：1：(1-1.5)：0.05 （一）蛋白质（组蛋白、非组蛋白） （1）组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4 功能：①核小体组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）作用是将DNA分子盘绕成核小体
②不参加核小体组建的组蛋白H1，在构成核小体时起连接作用 （2）非组蛋白：包括以DNA为底物的酶、作用于组蛋白的酶、RNA聚合酶等。常见的有（HMG蛋白、DNA结合蛋白） 二、染色质 染色体：分裂期由染色质聚缩形成。 染色质：线性复合结构，间期遗传物质存在形式。 常染色质（着色浅） 具间期染色质形态特征和着色特征染色质 异染色质（着色深） 结构性异染色质兼性异染色质 （在整个细胞周期内都处于凝集状态）（特定时期处于凝集状态）三、核小体 由H2A、H2B、H3、H4各2 分子组成的八聚体和绕在八聚体外的DNA、一分 子H1组成。八聚体在中央，DNA分子盘绕在外，由此形成核心颗粒。,H1结合在核心颗粒外侧DNA双链的进出口端，如搭扣将绕在八聚体外DNA链固定，核心颗粒之间的连接部分为连接DNA。 核小体的定位对转录有促进作用
综述：进化论与进化生物学的发展自达尔文1859年发表《物种起源》（The Origin of Species）一书以来，“进化”（evolution）已逐渐成为生物学文献中出现频率最高的词汇之一，进化生物学（evolutionary biology）则成为当今生命科学中一个重要的前沿领域。 纵观150年来，随着科学界对生物进化现象的认识不断深化，人们对达尔文进化论的理解也随之不断深入，进化论自身也走过了曲折的发展之路。除了像其他任何一种科学理论一样需要补充和修正外，进化论还经受了来自科学领域之外的一次又一次挑战。今天，分子水平的生物进化研究正在蓬勃兴起，人们对进化论的兴趣有增无减，同时也提出了更高的要求，即以进化论为核心的进化生物学研究不仅应能够解释各种复杂生命现象，重建生物的自然历史，而且还应具有一定的预测性和应用潜力。因而，藉纪念达尔文（C. Darwin）诞辰200周年和《物种起源》出版150周年之际，回顾进化论与进化生物学的发展历程，将有助于我们全面了解该领域的科学理论与知识，并用于指导21世纪生命科学的研究。 进化论的科学本质 进化论从本质上改变了人们对地球生命现象的理解。进化论围绕生物多样性的起源与发展，引导人们探索各种生物之间的亲缘关系（或称进化谱系）。例如，作为地球生物的一员，人类究竟何时又是如何在地球上出现的？不同人种或不同人群之间关系如何？人类与其他生物（如细菌）有何种进化上的关联？如此等等，进化论为我们提供了科学的解释。 在进化论中，具有有益性状的生物存在差异的繁殖优势被称为自然选择（natural selection），因为是自然来“选择”提高生物生存与繁殖能力的性状。如果生物的突变性状降低其生存与繁殖能力的话，自然选择就会减少这些性状在生物群体中的扩散。人工选择也是一个类似的过程，但在这种情况下是人而不是自然环境使生物交配以选择理想的性状。最常见的莫过于通过人工选择来获得人们所需的家畜品系和园艺植物品种等。 迄今为止，支持进化论的证据层出不穷，从中华龙鸟化石的发现到酵母实验进化的分析，不胜枚举[1]。近年来比较突出的例子有加拿大北部“大淡水鱼”化石的发现。科学家们根据进化理论和化石分析预测出浅水鱼类向陆地过渡阶段的大致时间，随后他们将目光投向加拿大北部努维特地区的埃尔斯米尔岛，那里有大约37 500万年前的沉积岩。通过四年的努力，科学家们终于从岩层中发掘出命名为“Tiktaalik”（因纽特人的语言中意为“大淡水鱼”）的生物化石，它既具有许多鱼类特征，又具有早期四足动物的典型特征，而它的鳍包含骨骼，可形成类似于有肢动物的肢体，用来移动和支撑躯体[2]。“大淡水鱼”的发现证实了科学家们基于进化论的预测。反过来，对于进化论预测的证实也提高了达尔文理论的可信度。的确，每一种科学理论本质上都要具备对尚未观察到的自然事件或现象作出预测的能力。 另一个经典的例子是科学家们对特立尼达岛阿立波河中的虹鳉鱼进行的观察与实验。按照进化理论，不同时间尺度上的自然选择可能产生全然不同的进化效应。在仅仅几个时代的周期内，生物个体就有可能产生小规模的变异，可称之为微进化（microevolution）。科学家们发现，生活在阿立波河中的虹鳉鱼无论是其幼体还是成体均遭受较大鱼类的捕食，生活在河流上游小溪中的虹鳉鱼只有其幼体会被较小鱼类捕食，因而长期的进化过程导致该河流中的虹鳉鱼个体较小（更易于躲避捕食者），而溪流中的虹鳉鱼则个体较大（不易被较小的鱼类捕食）。科学家们将河流中的虹鳉鱼置于原来没有虹鳉鱼种群的溪流中，发现它们仅仅在20代后就进化出了溪流中虹鳉鱼的特性[3]。 毋庸讳言，在科学上，我们不可能绝对肯定地证明某种解释是完美无缺的，或者是终结性的。然而，迄今为止，许多科学解释已经被人们反复检验，不断增添的新观察结果或新的实验分析很难对其作出重大改变。换言之，科学界已广泛接受这些解释，它们是以观察自然世界获得的证据为基础的。进化理论就是其中一个代表。从这一点出发，我们可以明确地将
分子生物学复习题(有详细答案)
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绪论 思考题：（P9） 1.从广义和狭义上写出分子生物学的定义？ 广义上讲的分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。 狭义的概念，即将分子生物学的范畴偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程。其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 2、现代分子生物学研究的主要内容有哪几个方面？什么是反向生物学？什么是 后基因组时代？ 研究内容： DNA的复制、转录和翻译；基因表达调控的研究；DNA重组技术和结构分子生物学。 反向生物学：是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体内，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因结构。 后基因组时代：研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白质图式，人类基因组研究由结构向功能转移。 3、写出三个分子生物写学展的主要大事件（年代、发明者、简要内容） 1953年Watson和Click发表了“脱氧核糖核苷酸的结构”的著名论文，提出了DNA的双螺旋结构模型。 1972~1973年，重组DNA时代的到来。H.Boyer和P.Berg等发展了重组DNA 技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元。 1990~2003年美、日、英、法、俄、中六国完成人类基因组计划。解读人类遗传密码。 4、21世纪分子生物学的发展趋势是怎样的？ 随着基因组计划的完成，人类已经掌握了模式生物的所有遗传密码。又迎来了后基因组时代，人类基因组的研究重点由结构向功能转移。相关学说理论相应诞生，如功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。生命科学又进入了一个全新的时代。 第四章 思考题：（P130） 1、基因的概念如何？基因的研究分为几个发展阶段？ 概念：基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位和突变单位以及控制形状的功能单位。 发展阶段：○120世纪50年代以前，主要从细胞的染色体水平上进行研究，属于基因的染色体遗传学阶段。 ○220世纪50年代以后，主要从DNA大分子水平上进行研究，属于分
现代分子生物学课后习题及答案（共10章） 第一章绪论 1．你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 答：分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。 2．分子生物学研究内容有哪些方面？ 答：分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子——蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3．分子生物学发展前景如何？ 答：21世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。 4．人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？ 答：社会意义：人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有重大科学意义、经济效益和社会效益。1）极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化；2）促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业；3）基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。 科学意义：1）确定人类基因组中约5万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能；2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构
《分子生物学大（综合）实验》课程介绍 课程代码（学校统一编制） 课程名称分子生物学大（综合）实验 英文名称MolecularBiologyBigExperiment 学分：3修读期：第七学期 授课对象：生物科学、生物技术 课程主任：姓名、职称、学位 关洪斌，副教授，博士 课程简介 21世记是生命科学的世记,而分子生物学是带动生命科学的前沿科学。分子生物学是在生物大分子水平上研究细胞的结构、功能及调控的学科,在现代生物学学科发展中的重要性与不容置疑的带头作用是众所周知的。许多重大的理论和技术问题都将依赖于分子生物学的突破。随着分子生物学研究工作的不断深入,相关实验技术方法和技术日新月异的发展。为了适应分子生物学研究工作日益发展的需要,满足培养从事现代生物学研究,尤其是进行分子生物学研究的人才的需要,特设置分子生物学大（综合）实验课程。本课程的教学目标和基本要求是使学习者基本掌握分子生物学实验技术的基本原理和方法,教学内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。通过本实验可提高学生的动手能力和创造性思维能力,较好地掌握分子生物学实验操作和技能，为今后独立进行科研工作打下坚实基础。 实践教学环节（如果有） 实验内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。 课程考核 实验报告 指定教材 自编 参考书目 1.分子生物学实验指导高等教育出版社施普林格出版社，1999 2.彭秀玲,袁汉英等.基因工程实验技术.湖南科学技术出版社,1997 3.吴乃虎.基因工程原理(上下册).科学出版社,1998 4.F.奥斯伯等著:颜子颖,王海林译.分子克隆实验指南(第二版).科学出版社,1998 5.J.萨姆布鲁克等著:金冬雁,黎孟枫等译.精编分子生物学实验指南.科学出版社,1993
现代分子生物学 第一章 DNA的发现： 1928年，英国Griffith的体内转化实验 1944年，Avery的体外转化实验 1952年，Hershey和Chase的噬菌体转导实验 分子生物学主要研究内容（p11） DNA的重组技术 基因表达调控研究 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学 基因组，功能基因组与生物信息学研究 第二章 DNA RNA组成 脱氧核糖核酸 A T G C 核糖核酸 A U G C 原核生物DNA的主要特征 ①一般只有一条染色体且带有单拷贝基因； ②整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列组成； ③几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。 染色体作为遗传物质的特点： （1）分子结构相对稳定（贮存遗传信息） （2）通过自我复制使前后代保持连续性（传递遗传信息） （3）通过指导蛋白质合成控制生物状态（表达遗传信息） （4）引起生物遗传的变异（改变遗传信息） C值以及C值反常 C值单倍体基因组DNA的总量 C值反常C值往往与种系进化的复杂程度不一致，某些低等生物却有较大的C值。如果这些DNA 都是编码蛋白质的功能基因，那么，很难想象在两个相近的物种中，他们的基因数目会 相差100倍，由此推断，许多DNA序列可能不编码蛋白质，是没有生理功能的。 DNA的中度重复序列，高度重复序列 中度各种rRNA，tRNA以及某些结构基因如组蛋白基因都属于这一类 高度卫星DNA 核小体 是由H2A H2B H3 H4 各2分子生成的八聚体和约200bp的DNA构成的，H1在核小体外面。 真核生物基因组的结构特点 ①基因组庞大； ②大量重复序列； ③大部分为非编码序列，90％以上； ④转录产物为单顺反子； ⑤断裂基因； ⑥大量的顺式作用元件； ⑦DNA多态性：SNP和串联重复序列多态性； ⑧端粒（telomere）结构。
现代分子生物学总结(朱玉贤、最新版)
一、绪论 两个经典实验 1、肺炎球菌在老鼠体内的毒性实验：先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀活性以后、以及活的粗糙型细菌（R型）分别侵染小鼠发现这些细菌自然丧失了治病能力；当他们将经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡。解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。实验表明，死细菌DNA 进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。 2、T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，子代噬菌体就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA 复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质，但含30%以上的32P 标记。说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。 基因的概念：基因是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。
二、染色体与DNA 嘌呤嘧啶 腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶 染色体 性质：1、分子结构相对稳定；2、能够自我复制，使亲、子代之间保持连续性；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；4、能产生可遗传的变异。 组蛋白一般特性：1、进化上极端保守，特别是H3、H4；2、无组织特异性；3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、存在较普遍的修饰作用；5、富含赖氨酸的组蛋白H5 非组蛋白：HMG蛋白；DNA结合蛋白；A24非组蛋白
真核生物基因组DNA 真核细胞基因组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蛋白质所隔开。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值，在真核生物中C 值一般是随着生物进化而增加的，高等生物的C 值一般大于低等动物，但某些两栖类的C值甚至比哺乳动物还大，这就是著名的C值反常现象。真核细胞DNA序列可被分为3类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列。 真核生物基因组的特点：1、真核生物基因组庞大，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，这是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别；4、真核基因组的转录产物为单顺反之；5、真核基因组是断裂基因，有内含子结构；6、真核基因组存在大量的顺式元件，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。
基于特定引物PCR的DNA分子标记技术研究进展 摘要： PCR是一种选择性体外扩增DNA的方法，分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种比较理想的遗传标记技术。SSR、SCAR、SRAP 和TRAP是四种最新发展的基于特定引物PCR的新型DNA分子标记技术，具有简便、高效、重复性好等优点，已在遗传育种的种质资源等各个方面得到广泛应用。介绍了这四种分子标记的基本原理和特点，综述了它们在分子生物学研究中的应用。 关键词：分子标记SSR SCAR SRAP TRAP DNA分子标记技术的研究始于1980年，本质上是指能反映生物个体或种群间基因组某种差异的特异性DNA片段，DNA分子标记大多以电泳谱带的形式表现生物个体之间DNA差异，通常也称DNA的指纹图谱。与其他几种遗传标记相比具有的优越性有：大多数分子标记为显性，对隐性的农艺形状的选择十分便利;基因组变异及其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标形状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。目前DNA分子标记技术已有数十种，主要可分为4大类:基于分子杂交的DNA 分子标记技术;基于随机/特定引物PG R的DNA分子标记技术;基子限制性酶切与PCR技术的分子标记技术;基于芯片技术的DNA分子标记技术。概述新型的基于特定引物PCR的DNA分子标记技术，包括SSR,SCAR,SRAP和TRAP。目前这些I3;VA分子标记技术的应用仍具有相当的局限性，如何将它们有效地利用于分子生物学研究是函待解决的问。 1序列特异扩增区域SCAR 1. 1 SCAR标记的原理 序列特异扩增区域(sequence characterised am-plifiedreginn)简称SCAR标记，是1993年Paran和Michelma记[1]]建立的一种可靠、稳定、可长期利用的RAPD 标记技术。SCAR标记的基本流程:先用随机引物进行RAPD筛选，获取特异的RAPD标记，然后对标记进行克隆和测序，根据测定RADII标记两末端的序列设计一对引物，此引物通常包含有原来的RAPD引物序列，多为20-24，再用该引物对所研究的基因组DNA进行PCR扩增，这样就可以把与原来的RAPI3片段相对应的单一位点鉴定出来。 1. 2 SCAR标记的特点 SCAR标记方便、快捷、可靠，适合于大量个体的快速检测，结果稳定性好，重复性高。由干SCAR标记使用的引物长，因而试验的可重复性高，它克服了RAPD重复性欠佳的弱点，同时具有STS标记的优点，因此比RAPn及其他利用随机引物的方法在基因定位和作图中的应用要好，在分子标记辅助育种、种质资源鉴别等方面有着潜在的应用前景，SCAR标记是共显性遗传的。待检DNA间的差异可直接通过有无扩增产物来显示，这甚至可省却电泳的步骤。由于RAPD 扩增过程中错配几率较高，RAPD标记片段同源性高导致SCAR标记的转化成功
第一章绪论 2.写出DNA和RNA的英文全称。 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid）4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。 答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡； 二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。 三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 6.说出分子生物学的主要研究内容。 答：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。 第二章染色体与DNA 3.简述真核生物染色体的组成及组装过程 真核生物染色体除了性细胞外全是二倍体，DNA以及大量蛋白质及核膜构成的核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）构成的扁球状8聚体。 蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分 由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。 1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。 2.在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径为30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。 3.由螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，称为超螺线管，这是染色
分子生物学手段 在土壤污染生物修复中的应用 摘要: 污染土壤的修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复，文章 综述了分子生物学技术包括环境微生物群落降解基因分析、16S rRNA序列 分析技术以及荧光原位杂交技术在生物修复技术中跟踪污染土壤中降解微 生物行为、监测降解基因和微生物群落变化，揭示了其中的分子机制的应 用现状，对各项技术应用中需要注意的问题进行了讨论并对其发展前景进 行了展望。 关键词: 分子生物学；降解基因；16S rRNA；FISH Molecular biology techniques in bioremediation of soil: Current status and future Abstract：This review starts with a brief overview of the molecular biology techniques applied to the bioremediation of soil. The principles of the catabolic gene probe analysis of microbial community, 16S rRNA sequence analysis and fluorescent in situ hybridization (FISH) and their applications to monitoring the fate of contaminant-degrading microorganisms, detecting catabolic gene and analyzing the changes of microbial community in contaminated soil are highlighted. The problems and prospects of these techniques are discussed. Key words: molecular biology; catabolic gene; 16S rRNA; FISH
分子生物学（molecular biology ）从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学。 重点研究下述领域： （1）蛋白质（包括酶）的结构和功能。 （2）核酸的结构和功能，包括遗传信息的传递。 （3）生物膜的结构和功能。 （4）生物调控的分子基础。 （5）生物进化。 分子生物学是第二次世界大战后，由生物化学,`遗传学,微生物学,病毒学,结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。 随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由RNA转录表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。 如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA 重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。 这种做法就像技术科学的工程设计，按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为“基因工程”，或者说是“遗传工程”。 生物学的研究可以说长期以来都是科研的重点，惟其所涉及的方方面面与人类生活紧密相连。本世纪50年代以前的生物学研究，虽然有些已进入了微观领域，但总的来说，主要是研究生物个体组织、器官、细胞或是亚细胞这些东西之间的相互关系。50年代中期，随着沃森和克里克揭示出DNA分子的空间结构，生物学才真正开始了其揭开分子水平生命秘密的研究历程。到70年代，重组DNA技术的发展又给人们提供了研究DNA的强有力的手段，于是分子生物学就逐渐形成了。顾名思义，分子生物学就是研究生物大分子之间相互关系和作用的一门学科，而生物大分子主要是指基因和蛋白质两大类；分子生物学以遗传学、生物化学、细胞生物学等学科为基础，从分子水平上对生物体的多种生命现象进行研究；分子生物学在理论和实践中的发展也为基因工程的出现和发展打下了良好的基础，因此可以说基因工程就是分子生物学的工程应用。现在基因工程所展现出的强大生命力和巨大的经济发展潜力完全得益于分子生物学的迅猛发展，而且有证据表明，基因工程的进一步发展仍然要依赖于分子生物学研究的发展。 分子生物学是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。自20世纪50年代以来，分子生物学一直是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系和蛋白质-脂质体系。 生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理
分子生物学课程论文
PCR技术发展与应用的研究进展 王亚纯 09120103 摘要：聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)是最常用的分子生物学技术之一，通过变性、退火和延伸的循环来完成核酸分子的大量扩增．定量PCR技术是克服了原有的PCR技术存在的不足，能准确敏感地测定模板浓度及检测基因变异等，快速PCR技术快速PCR在保证PCR反应特异性、灵敏性和保真度的前提下，在更短时间内完成对核酸分子的扩增．mRNA 差异显示PCR技术是在基因转录水平上研究差异表达和性状差异的有效方法之一．近年来已经开展了许多这三方面的研究工作，本文就定量PCR技术、快速PCR技术、mRNA差异显示PCR技术作一综述，以便更好地理解及应用这项技术。 关键字：定量PCR；荧光PCR；快速PCR；DNA聚合酶；mRNA差异显示PCR 0 前言 聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)技术由于PCR简便易行、灵敏度
高等优点，该技术被广泛应用于基础研究。但是，由于传统的PCR技术不能准确定量，且操作过程中易污染而使得假阳性率高等缺点，使其在临床上的应用受到限制[1]。鉴于此，对PCR产物进行准确定量便成为迫切的需要。几经探索，先后出现了多种定量PCR (quantitative PCR，Q-PCR)方法，其中结果较为可靠的是竞争性PCR和荧光定量PCR(fluorescence quantitative PCR，FQ-PCR)。 随着生命科学和医学检测的不断发展，人们越来越希望在保证PCR反应特异性、灵敏性、保真度的同时，能够尽量缩短反应的时间，即实现快速PCR(Rapid PCR or Fast PCR)。快速PCR 技术不仅可使样品在有限的时间内可以尽快得到扩增，而且可以显著增加可检测的样品数量，显然，在大批量样本检测和传染病快速诊断等方面将会有重要的应用前景。例如，快速PCR在临床检测中可大大加快疾病的诊断效率；在生物恐怖袭击时能有效帮助快速鉴定可疑物中有害生物的存在与否；同时，由于PCR已经渗入到现代生物学研究的各个方面，快速PCR的实现必然可以使许多科学研究工作的进展显著加快，最终影
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
现代分子生物学（第3版）朱玉坚第二章染色体与DNA课后思考 题答案 1 染色体具有哪些作为遗传物质的特征？ 1 分子结构相对稳定 2 能够自我复制，使亲子代之间保持连续性 3 能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程 4 能够产生可遗传的变异 2.什么是核小体？简述其形成过程。 由DNA和组蛋白组成的染色质纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构。核小体是由H2A,H2B,H3,H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp的DNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体外面。每个核小体只有一个H1。所以，核小体中组蛋白和DNA的比例是每200bpDNA有H2A,H2B,H3,H4各两个，H1一个。用核酸酶水解核小体后产生只含146bp核心颗粒，包括组蛋白八聚体及与其结合的146bpDNA，该序列绕在核心外面形成1.75圈，每圈约80bp。由许多核小体构成了连续的染色质DNA细丝。 核小体的形成是染色体中DNA压缩的第一阶段。在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使分子收缩至原尺寸的1/7。200bpDNA完全舒展时长约68nm,却被压缩在10nm的核小体中。核小体只是DNA压缩的第一步。 核小体长链200bp→核酸酶初步处理→核小体单体200bp→核酸酶继续处理→核心颗粒146bp 3简述真核生物染色体的组成及组装过程 除了性细胞外全是二倍体是有DNA以及大量蛋白质及核膜构成核小体是染色体结构的最基本单位。核小体的核心是由4种组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）各两个分子构成的扁球状8聚体。 蛋白质包括组蛋白与非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，含有大量赖氨酸核精氨酸。非组蛋白包括酶类与细胞分裂有关的蛋白等，他们也有可能是染色体的结构成分 由DNA和组蛋白组成的染色体纤维细丝是许多核小体连成的念珠状结构---- 1.由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠结构，这是染色质包装的一级结构。 2.在有组蛋白H1存在的情况下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成外径为30nm，内径10nm，螺距11nm的螺线管，这是染色质包装的二级结构。 3.由螺线管进一步螺旋化形成直径为0.4μm的圆筒状结构，称为超螺线管，这是染色质包装的三级结构。 4.这种超螺线管进一步螺旋折叠，形成长2-10μm的染色单体，即染色质包装的四级结构。 4. 简述DNA的一,二,三级结构的特征 DNA一级结构：4种核苷酸的的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学结构 DNA二级结构：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构 DNA三级结构：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构 5.原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？ 1, 结构简练原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质，只有非常小的一部分不转录，这与真核DNA的冗余现象不同。 2, 存在转录单元原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成功能单元或转录单元，它们可被一起转录为含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA。 3, 有重叠基因重叠基因，即同一段DNA能携带两种不同蛋白质信息。主要有以下几种情况①一个基因完全在另一个基因里面②部分重叠③两个基因只有一个碱基对是重叠的 6简述DNA双螺旋结构及其在现代分子生物学发展中的意义 DNA的双螺旋结构分为右手螺旋A-DNA B-DNA 左手螺旋Z-DNA DNA的二级结构是指两条都核苷酸链反向平行