1、分子生物学（狭义）：即在核酸与蛋白质水平上研究基因的复制，基因的表达（包括RNA
转录、蛋白质翻译），基因表达的调控以及基因的突变与交换的分子机制。
2、分子生物学（广义）：即在分子水平上研究生命现象，或用分子的术语描述生物现象的
学科。
3、克里克认为分子生物学基于两个基本原理：①序列假说：是指核酸片段的特异性完全由
其碱基序列决定，而且这种序列是某一蛋白质氨基酸的密码。②中心法则：是指DNA 的遗传信息经RNA一旦进入蛋白质，也就不可能再行输出。
4、分子生物学作为所有生命物质的共性学科所遵循的三大原则：①构成生物大分子的单体
是相同的。共同的核酸语言，即构成核酸大分子的单体均是A、T(U)、C、G；共同的蛋白质语言，构成蛋白质大分子的单体均是20种基本氨基酸。②生物大分子单体的排列（核苷酸，氨基酸）决定了生物性状的差异和个性特征。③生物遗传信息的表达的中心法则相同。
5、生物学的三大发现：DNA 双螺旋结构的揭示、遗传密码子的破译、信使RNA的发现。
奠定了DNA-RNA-蛋白质三者之间关系的基础。
第二章：基因概念的演变与发展
1、遗传学家摩尔根根据对果蝇的遗传试验提出了基因是：基因像念珠（bead）一样孤立地呈线状一样排列在染色体上，是具有特定功能、能独立发生突变和遗传交换的、“三位一体”的、最小的遗传单位。
2、等位基因：是指野生型基因（A）发生突变后形成的突变基因（a），它与野生型基因位于相同染色体的同一基因座位上。当野生型基因（A）向不同方向发生突变形成不同状态的等位基因，又总称为复等位基因。
3、拟等位基因：将紧密连锁、控制同一性状的非等位基因定义为拟等位基因。
4、科学家们通过对噬菌体突变体与表型之间的关系的研究，提出了顺反子理论：顺反子是基因的同义词，认为基因是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小遗传单位。在一个基因内可以发生突变、重组（交换）。该理论认为：基因（即顺反子）是染色体上的一个区段，在一个顺反子内有若干个交换单位，最小的交换单位称为交换子；在一个顺反子中有若干个突变单位，最小的突变单位被称为突变子。
5、全同等位基因：在同一基因座位中，同一突变位点向不同方向发生突变所形成的等位基因。
6、非全同等位基因：在同一基因座位中，不同突变位点发生突变所形成的等位基因。
7、DNA是主要的遗传物质，它以两种方式携带遗传信息。①以中心法则为基础的结构基因遗传信息。这种DNA信息是通过转录RNA，翻译蛋白质而表达的，以三联体密码子的方式编码，贮存在非模板链（有义链）的一级结构上，并具有简并性。②调控基因选择性表达的遗传信息，它是以具有特定三维结构的调节蛋白（反式作用因子）与特定核苷酸序列的DNA 区段（顺式作用因子）相结合，从而启动某结构基因特异性表达的方式而体现的。
8、DNA作为遗传物质的优点：贮存遗传信息量大。1kb的DNA可能编码41000种遗传信息；以A/T、C/G互补配对形成的双螺旋结构稳定，利于复制，便于转录；可以突变以求不断进化，方便修复以求稳定遗传；核糖2’-OH脱氧，使DNA在水中的稳定性高于RNA，DNA 中有T无U，消除了C突变为U带来进化中的负担和潜在危险。
9、每条DNA链的基本组成单位或单体是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一个磷酸和一个脱氧核苷组成，而每个脱氧核苷又由一个脱氧核糖和一种碱基组成，在DNA 分子中，碱基有两种嘌呤和两种嘧啶。
10、RNA分子与DNA分子在结构上的主要差异在：①核苷中的核糖为2’非脱氧的OH基。
②碱基中没有T，只有U。③RNA分子多为单链分子。④RNA分子的化学稳定性差，易发生降解。⑤在以DNA为主要遗传物质的生物中，DNA分子链长，数目少，而RNA分子链短，数目多。
11、DNA双链的特点：①每一条单链具有5ˊ→3ˊ极性，两条单链极性相反，反向平行。
②两条单链之间以氢键相互作用。③B-螺旋右手螺旋。④存在大沟与小沟。
12、DNA双螺旋大沟的具有比较重要的生物学功能：
13、影响双螺旋结构稳定性的因素：①氢键、②磷酸酯键、③生理条件下Na离子可有效地屏蔽两条主链上磷酸基团的静电排斥力、④碱基堆积力（同一条核苷酸链中相邻碱基间的疏水作用力和范德华作用力）、⑤碱基对之间的挤压抵御可以使DNA分子的内能增加，碱基间有序排列的状态破坏，氢键作用力被减弱。
14、DNA的变性：当天然DNA溶液被加热或受到极端PH溶剂、尿素、酰胺等某些有机试剂处理后，碱基对之间的氢键会发生断裂，或氢键的形成关系会发生改变，或碱基间的堆积力会受到破坏，两条核苷酸链便逐渐彼此分离，形成无规则的线团，也称为熔解。
d.s.DNA →s.s.DNA 溶液粘性降低,沉降速度加快，260nm处吸光度值上升。
15、碱基的增色效应（DNA的减色效应）：DNA热变性研究中，随温度升高单链状态的DNA 分子不断增加而表现出A260值递增的效应。
16、变性温度（T m）：DNA双链在一定的温度下变成单链，将开始变性的温度至完全变性的温度的平均值称为DNA的变性温度（增色效应达到最大值一半的温度）。
17、变性温度与以下因素有关：①DNA分子的碱基组成和排列方式。T m=69.3+0.41*（G+C）%
②对于较大的DNA分子，片段长短对Tm值的影响较小。较小的DNA分子（小于100 bp），片段较短的Tm值小。③变性剂的影响，通常有机溶剂分子，破环DNA分子的氢键，使Tm 值降低。④随着盐浓度的增加，Tm值增加。⑤溶液的PH值。过酸或过碱的环境，均导致Tm值降低。
18、DNA的复性：已发生变性的DNA溶液在逐渐降温的条件下，两条核苷酸链的配对碱
基间又重新形成氢键，恢复到天然DNA的双螺旋结构，也称重退火。
19、影响DNA复性过程的因素：①阳离子浓度0.18~0.2M Na+可有效屏蔽两条多聚核苷酸链间的静电斥力，促进配对。②复性反应的温度Tm-25℃可消除S.S. DNA分子内的错误局部配对和二级结构。③S.S. DNA分子的长度。S.S. DNA分子越长，扩散速度越慢，复性越慢；S.S. DNA分子越短，扩散速度越快，复性越快。④S.S. DNA分子的初始浓度。⑤DNA 分子中核苷酸的排列或核苷酸的复杂性。重复排列序列的DNA分子较随机排列的复性速度更快。
20、C
t（1/2）值：有50%的单链DNA分子复性成双链分子的反应时间与初始单链DNA浓0
度的乘积。也等于二级反应常数k值的倒数（1/k）
21、将最长的没有重复序列的核苷酸序列数定义为复性动力学的复杂性K.C=K* C0t （1/2）。
22、DNA的一级结构：是指由数量很多的A、T、C、G4种基本核苷酸，通过3’,5’磷酸二
酯键连接的直线或环形分子。
23、在不同的生理条件下，DNA可能采取不同的二级结构形式，除了典型的右旋B-DNA 结构类型外，尚有右旋A-DNA，左旋Z-DNA。它们与B-DNA的主要区别是，没有明显的大沟与小沟。Z-DNA区的基因通常是不表达的。嘌呤与嘧啶交替排列最易形成Z-DNA。
24、除了正常的DNA双螺旋，在基因组中的DNA还有可能呈现三股螺旋和四股螺旋状态。三股螺旋DNA可能是分子内（H-DNA）、分子间和平行三股螺旋。
25、三股螺旋DNA的结构特点：镜像重复或者同源回文的结构。无论是分子内还是分子间，位于中间的链一定是嘌呤链，故有嘌呤型（嘌呤-嘌呤-嘧啶）和嘧啶型（嘧啶-嘌呤-嘧啶）；主体双螺旋中的碱基是按Watson-Crick氢键方式连接，而其大沟中多余的氢键给体与受体正是第三条链结合的条件基础，不过第三条链上的核苷酸与Watson-Crick碱基对之间的连接氢键被称为Hoogsteen 氢键；第三条链至少要有8个碱基以上，其中如果有C，必须在酸性条件下发生质子化后才能形成C+-G/C三碱基基本结构单元；各种碱基间均以二氢键连接。26、三股螺旋DNA具有的生物学意义：①是阻止了调节蛋白与DNA序列的结合，关闭基因的表达。②与重组交换有关，可作为分子剪刀，定点切割DNA。③可能与RNA形成三股螺旋，是RNA参与基因表观遗传调控的机制之一。
27、尽管到目前为止，尚未在体内发现四股螺旋，但根据真核生物着丝粒区和染色体末端序
列的特点，均有形成四股螺旋的可能。所以他们可能具有比较重要的生物学功能。（如避免5’端短缩现象，维持线性染色体末端的稳定性，与染色体的有丝分裂和减数分裂有关等）。
28、DNA三级结构：在细胞内特定的离子浓度、PH条件和拓扑异构酶的环境下，DNA双螺旋分子进一步形成或扭曲成结，或超螺旋或多重螺旋的高级拓扑结构，超螺旋结构最常见。
29、EB分子会使DNA分子局部螺旋紧缩，引起DNA分子不断正超螺旋化。
30、DNA超螺旋均由拓扑异构酶作用。拓扑异构酶Ⅰ（单聚体蛋白）、Ⅱ（异源四聚体蛋白），作用相反，相互抑制效应维持了体内基本恒定的5%的负超螺旋密度，过低过高都不利。
31、大C值：某生物单倍体基因组DNA的核苷酸数。
小c值：受中心法则限定，编码结构基因DNA的核苷酸数。
C值悖论：亲缘关系接近的同种生物中大C值差别较大；部分高等动物基因组较低等动物的小；人类小c值仅占大C值的10%；病毒利用较小的基因组编码较多的功能基因。
32 、重叠基因：即不同的基因共用一段相同的DNA序列。有对终止密码漏读、从不同起始密码子起始、采用不同读码框架等方式。
反向重叠基因：编码在同一DNA区段不同极性单链上的重叠基因，它们的转录方向相反。
同向重叠基因：编码在同一DNA区段同一极性单链上的重叠基因，它们的转录方向相同。
33、真核生物中由于对内含子的选择性剪接，使从某一DNA区域转录的前体mRNA可形成不同的成熟mRNA，翻译成不同的蛋白质，有时也称其为重叠基因。
34、（重复基因？）重复序列：DNA区段中存在的相同的序列拷贝。
35、中度重复序列:每一重复单位的序列长度为0.1~1kb，每一基因组有10~10000拷贝，C
t
值为0.001~0.1的组分。由T-18S-T-5.8S-T-28S-NT构成的rDNA重复单位（1/2）
成簇状排列在核仁组织区，也称为主体rDNA。（T为转录区、18S为18SrDNA）36、中度重复序列的特点：基因拷贝数多、各重复成员之间的序列相同或相似，排列成束状串联，功能相同，具有进化的整体性，在整个基因家族中可以累积突变。
37、高度重复序列：每一重复单位的序列长度为2~10bp，每一基因组有105~106拷贝，C0t
值小于0.001的组分。在真核生物中多存在于着丝点，端粒和结构基因之间。
（1/2）
38、重复序列的形成：滚环扩增-突变、反转座插入、跳跃复制、不对称交换。
39、间隔基因（断裂基因）：即真核生物的结构基因是由若干外显子和内含子序列相间隔排列组成的间隔基因。
外显子：是指DNA上与成熟mRNA对应的核苷酸区段，或结构基因在DNA中的氨基酸编码区，或间隔基因中的非间隔区。
内含子：是指结构基因中可转录但在mRNA成熟之前又被剪切的核苷酸区段，即DNA 与成熟mRNA中的非对应区段，或结构基因在DNA中的氨基酸非编码区，或间隔基因中的间隔区。PS：一个基因的内含子可以是另一个基因的外显子。
40、间隔基因存在的普遍性：①不仅结构基因是，tDNA和rDNA也是间隔基因；②原核生物中也有间隔基因存在；③某些低等真核生物的线粒体、叶绿体基因中也发现断裂现象。
41、间隔基因内含子共同性质：①间隔基因外显子在基因中的排序和它在成熟mRNA中的排序时一致的；②某种间隔基因在所有组织中都具有相同的内含子成分；③核基因的内含子通常在所有的可读框中都含有，因此一般没有编码功能；④大多数内含子上发生的突变不影响蛋白质的结构，但也有例外，如抑制两边外显子的剪接，阻止mRNA的产生。
42、断裂基因概念的相对性：内含子也可编码蛋白；外显子不一定编码氨基酸序列；有些真核基因如组蛋白基因、干扰素基因和酵母中多数基因不是断裂基因。
43、间隔基因的生物学意义：有利于贮存较多的遗传信息；有利于变异和进化。具体是：
①有利于生物遗传的相对稳定；②增加变异概率，有利于生物的进化；③扩大生物的遗传信息储量；④利用内含子进行代谢调节。
44、转座子：在基因组中可以移动的一段DNA序列。（可以转座的遗传单位，也称为跳跃基因。）
转座：一个转座子从基因组的一个位置转移到另一个位置的过程。（由转座子介导的，依赖特定的转座酶和IR序列，诱变剂使用无效，转座位点不依赖序列的同源性，但具有位点序列的偏爱，可以发生较高频率的插入突变和回复突变，将一个特定遗传结构的片段从一个位点转移到另一位点的过程。）
45、原核生物中转座子：插入序列（IS）、转座因子A家族、复合型转座子、转座噬菌体。
真核生物中转座子：剪贴式转座因子、反转录转座子。
46、极性突变：在一个操纵子中，与操纵基因毗连的结构基因发生终止突变后，它除了影
响该基因本身产物的翻译外，还影响其后结构基因多肽的翻译，并且具有极性梯度的特征。
47、转座因子与染色体结构变异的区别（转座机制的基本特点）：①转座过程的发生不依赖供体位点与靶位点间序列的同源性，转座是属于不依赖recA酶的非同源重组过程；②转座插入的靶位点并非完全随机，它不仅具有对核苷酸重复序列的位点偏爱性，即表现插入热点的专一性，而且具有在特定区域内可随机插入所表现的区域优先性，基于这一特点利用转座因子不易获得覆盖全基因组的插入突变体；③某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有免疫性（排他性）；④转座事件发生后，靶序列在转座因子两侧会形成正向重复（DR）；
⑤原核生物中的转座事件具有极性突变效应，当转座子插入到某个操纵子中时，不但能使被插入的结构基因功能丧失，还会使该操纵子中位于靶位点下游的基因表达水平下降；⑥转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应。
48、原核转座机制：首先由转座酶对靶位点的DNA序列进行错切，再将转座子连接到靶位点的凸出单链上，最后由聚合酶填补空缺完成转座。
真核转座机制：真核中主要是剪贴式转座子，它的过程是通过错位酶切、整合的剪贴过程完成的转座酶识别转座子的末端反向重复序列，并发生错切，5’内切核酸酶对游离的5’单链进行降解，并释放没有“累赘”的转座子，靶位点对空缺处进行填补复制，并随即留下各种“足迹”。同时转座酶在新的靶位点再次产生错切，转座子连接完成转座的全过程。
49、反转录转座子：转座子从DNA到RNA再到DNA的转移过程被定义为反转录转座，这类转座子即反转录转座子。由RNA介导转座过程。具有高拷贝性和高异质性的特点。50、真核生物中剪贴式转座子和反转录转座子区别：①剪贴式转座子都为双因子系统，由自主型转座因子和非自主型转座因子组成自主型转座因子具有自我调控切除和转座的能力，从而可引起被插入的突变基因座产生自主型的回复突变，形成不稳定的易变等位基因或自主型的易变基因；非自主型转座因子是一种相对稳定的转座因子，编码转座酶的基因发生缺失，转座酶的缺乏导致它的转座必须在给予转座酶的前提下被动进行，插入位点突变基因的回复突变也必须有转座酶的存在。②反转录转座子转移过程是从DNA到RNA再到DNA，该过程由RNA介导。为真核生物特有，一种相对稳定的转座体系。可分为病毒类反转座子、非病毒类超家族、散在分布的重复序列3类。
51、转座子的遗传效应：
①诱变效应：提高重组频率，形成易变基因，导致抗性积累，基因表达关闭，表达下降，编
码序列改变，产生极性突变效应，对个体而言是进化选择劣势，对物种而言是进化优势。
②切除效应：转座子的切除引起其所携带的抗生素抗性基因丢失，准确切除可回复突变；非准确切除可引起DNA缺失，倒位核苷酸的取代突变等足迹效应。
③双转座效应：又称外显子改组，A基因的外显子连同两侧的内含子一同转座到B基因的内含子中后，成为B基因的外显子。
④位置效应：带有增强子或者启动子的转座子可增强或启动靶基因的表达。
⑤转座爆炸：长期处于沉默状态的转座子在某种自然环境下，可能同时进入激活状态，使得大量突变个体产生，引起物种的进化。
52、假基因：是指具有与功能基因相似的序列，但不能翻译有功能蛋白质的无功能基因。往往存在于真核生物的多基因家族中。包括功能基因累积突变型和加工假基因。
53、N值矛盾：基因数目与生物进化程度和生物复杂性之间的不对称现象。
第三章：DNA复制
1、DNA 复制：亲代双链DNA分子在DNA聚合酶等相关酶的作用下，分别以每条单链DNA 为模板，聚合与模板链碱基可以互补的游离的三磷酸脱氧核糖核苷酸dNTP，合成两条与亲代DNA分子完全相同的子代双链DNA分子的过程。
复制子：从复制起点到复制终点的DNA区段称为一个复制子。
复制体：在复制叉处装备并执行复制功能的多酶复合体。
2、DNA 复制的特点是半保留、半不连续，沿5ˊ→3ˊ方向延伸。DNA复制沿5ˊ→3ˊ方向延伸是长期进化的结果。从能量与电荷等角度可揭示DNA复制为什么沿5ˊ→3ˊ方向进行：如果DNA链的延伸方向是3’→5’，则新生DNA单链的5’端必须带有三个磷酸基团才能与dNTP的3’-OH发生聚合，显然dNTP所具有的强烈负电荷与新链生物5’末端三磷酸强烈负电荷之间的静电斥力就算是在生理盐中也难以屏蔽，既影响末端核苷酸与模板的配对，也阻止了dNTP向DNA链5’末端的靠近；DNA错误聚合需要进行校正时，必须先对错误聚合的dNMP进行切除，随后需动用其他酶系统添加两个磷酸基团，才能保证下一次聚合反应的进行，既费时又耗能。
3、前导链的复制方向与复制叉延伸方向一致；后随链复制方向与复制叉延伸方向相反。
4、前导链的复制是连续的，后随链以冈崎片段的形式不连续复制，但在大肠杆菌脉冲实验中得到的都是小片段DNA，因为在前导链的复制过程中，虽然有dUTP酶降解dUTP，但还是有1/1200概率的dUTP逃逸并掺入DNA中，尿嘧啶-N-糖苷酶就要将该碱基切除，Ap内切酶
将该位点彻底切除成切口，故在该缺口修复之前，长链被断为1200个核苷酸长度的类似冈崎片段的小片段，称为dUMP片段，有别于冈崎片段。
5、复制原点（复制起点）：复制子中控制启动复制的一段序列。（DNA分子中能独立进行复制的最小功能单位。）
6、复制原点具有富含AT和回文对称的序列，这种结构有利于该区解链以发动DNA复制和促进聚合酶与DNA结合。
7、呼吸现象：DNA复制原点处氢键迅速断裂与再生，导致两条DNA链不断解链与聚合，形成瞬间的单泡状结构的过程，在富含AT的区域内尤为明显。
8、真核生物和原核生物在DNA复制特点：①大多数原核生物DNA复制是一个起点，双方向进行的，真核生物DNA复制也是双方向进行的；②原核生物一般只有一个复制子，而真核生物具有多个复制子；③原核生物DNA复制，不需要等待一个复制子复制完成后，再进行下一轮复制；④真核生物的每个复制子在一个细胞周期中，只能复制一次；⑤真核生物整个基因组复制子的多少，随着细胞、组织和发育状态有关。
9、DNA聚合酶不能发动子链DNA的复制起始，需要引物，大多数引物分子是一段长度不等的，一般为10个核苷酸左右的RNA分子。引物分子为DNA聚合酶Ⅲ合成DNA提供了启动聚合的3’-OH末端。
10、M13噬菌体+利福平（RNA聚合酶抑制剂）实验说明：M13复合型的形成需要RNA聚合酶发动合成一段RNA分子作为引物，还说明复制启动后，RNA引物已经形成，利福平对RNA聚合酶的抑制无效。
11、根据下列实验结果可得出什么实验结论？P102
说明DNA复制需要的引物是一段RNA，并且大小为10~12个核苷酸。
12、合成引物RNA 的RNA 聚合酶和负责RNA 转录的RNA 聚合酶是完全不同的两种酶
类。
13、DNA 聚合酶Ⅰ中的大片段具有从5’向3’方向的聚合DNA 功能和从3’到5’的外切校
正功能，但效率较低；小片断有从5’到3’方向的外切核酸酶功能。
14、DNA 复制的转录激活：如同基因转录一样，RNA 聚合酶可以使双链DNA 分子局部
开链，在合成10~12个核苷酸的RNA 片段之后，再由DNA 聚合酶完成前导链DNA 的合成。
在完成近1000~2000个核苷酸的DNA 合成后，后随链才在引发酶的作用下开始启动冈崎片
段的引物RNA 的合成。
15、DNA 复制的模式：新起始方式（复制叉式）、滚环方式（共价延伸方式）、置换式（D
环方式）。
16、端粒（P113）：在染色体末端具有一种特殊的结构，它对维持染色体的稳定性起着十分
重要的作用，该结构被称为端粒。
17、Telomerase(端粒酶）: 具有向染色体末端添加端粒重复序列的活性。
? A ribonucleoprotein (核蛋白 RNP) complex
? RNA component: template
? Protein component : reverse transcriptase （TERT ）
18、端粒酶在真核生物线性DNA 末端进行复制的过程。
第四章： RNA 转录
1、转 录：是在RNA 聚合酶的作用下，以双链DNA 中的一条单链（只能以一条为模板，
称不对称转录）作为转录的模板，按A-U 和G-C 配对的原则合成RNA 的过程。
2、RNA 的转录包括：起始、延伸、终止3个过程。
3、从启动子到终止子的序列称为转录单位，原核生物中的转录单位多为多顺反子，真核生
物中的转录单位为单顺反子。转录原点记为+1，其上游记为负值（-），下游记为正值（+）。
4、与转录物互补的DNA 链称为模板链，极性方向为3’到5’。RNA 的合成方向是5’到3’。
5、非模板链又称有义链、编码链、正链（+）。
模板链又称反义链、反编码链、无义链、负链（-）。 6、转录的极性：转录的效率与转录单位的位置有关，这个特点称为转录的极性。
7、转录起始：是RNA 聚合酶与DNA 转录启动子结合形成有功能的转录起始复合物的过程。
PS ：在书写基因的核苷酸序列时，一般从左到右书写一条非模板链的序列信息。
8、启动子：指DNA分子上被RNA聚合酶、转录调节因子等所识别并结合形成转录起始复合物的区域。是控制转录起始的序列，决定基因转录的起始位点和表达强度等。+1转录起始点碱基只能是A或G。
9、核心启动子: RNA聚合酶首先识别和结合-35 site，RNA聚合酶识别位点，R Site，或称RNA聚合酶松弛结合位点，保守序列TTGAC; -10 site，RNA聚合酶结合位点，B Site，RNA聚合酶紧密结合位点，保守序列TATAAT; +1 site，RNA聚合酶转录起始位点，I Site，保守序列A/G。这三个位点合称核心启动子。
10、核心启动子上游的-70~-40区域含有与CAP-cAMP复合物结合，激活转录的正控制位点，称为上游控制因子。核心启动子与上游控制因子统称为扩展的启动子。
11、综上，原核生物启动子由-35区序列&17+1bp间隔序列&-10区序列组成，共约40碱基。
12、-10 序列，-35序列对转录效率的重要性：-10序列和-35序列可以直接与RNA聚合酶全酶中的σ因子相互作用。-35区是σ因子的识别位点，该区突变影响σ因子结合效率；-10区富含AT对，是启动子的解链发生位置，σ因子可选择模板链并促使RNA聚合酶与之结合，突变影响开放复合物形成的速度。
13、强启动子和弱启动子的本质区别在于启动子序列与标准启动子序列同源性程度的大小。如果发生一个突变使启动子偏离标准序列，启动子效应减弱，该突变表现为下调突变，成为弱启动子；如果一个突变使启动子更接近于标准序列，启动子效应增强，表现为上调突变，成为强启动子。
14、真核生物基因转录的顺式元件包括两类：
①与基本转录水平相关的：也称启动子，负责管家基因的组成型表达。它包括核心启动子和上游控制元件核心启动子中的帽子位点和-30区保守序列是转录必需因子。
②与特异诱导表达相关的：增强子和沉默子，不直接与RNA聚合酶互作，它们与其他蛋白质结合后激活或阻止RNA聚合酶对结构基因的启动，负责对特殊基因的诱导表达。
15、真核生物RNA转录由三种RNA聚合酶完成：
①RNA聚合酶Ⅰ负责转录rRNA，启动子由核心启动子和在起点5’上游100bp左右的控制区域两部分组成。
②RNA聚合酶Ⅱ负责转录结构基因mRNA及部分snRNA，启动子由启动子上游元件和核心启动子两部分组成。
③RNA聚合酶Ⅲ负责转录tDNA和5S rDNA，启动子位于转录起点的下游。启动子分三类：
Ⅰ型启动子转录5S rDNA，需要通用转录因子的结合来定位RNA聚合酶；Ⅱ型启动子转录tDNA，只需TFⅡB、TFⅡC的结合定位聚合酶；Ⅲ型启动子用于scRNA的基因转录，具有TATA盒和类RNA聚合酶Ⅱ结合的顺式元件序列，需要TFⅡB和其他辅助因子结合定位聚合酶。
16、RNA聚合酶：催化RNA转录的酶称为依赖DNA的RNA聚合酶。它可以自行发动RNA 链的合成，不需要引物，没有转录物的校正功能。
17、原核生物中所有类型的RNA都由同一种RNA聚合酶转录。原核生物RNA聚合酶全酶由核心酶与σ亚基结合构成，核心酶又由两个α亚基和一个β亚基、一个β’亚基组成。核心酶依靠静电力与DNA 发生非专一和非特异的结合，全酶则与启动子特定序列专一性结合。
18、σ因子的特点：只有它的存在才赋予全酶识别R位点、B位点，选择并紧密与模板链发生特异性结合的功能；降低了RNA聚合酶的移动速度；可以从全酶中释放出来，重复使用；不同生物中，种类繁多。
19、真核生物有3种依赖DNA的RNA聚合酶，RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
20、原核生物的RNA 聚合酶和真核生物RNA 聚合酶II有何异同?(组成与功能方面考虑)
答：在组成上：原核RNA聚合酶由核心酶与σ亚基结合构成，核心酶又由两个α亚基和一个β亚基、一个β’亚基组成，真核RNA 聚合酶II由三个大亚基（RPB1、RPB2、RPB3）和7~12个小亚基构成，RPB1类似β亚基、RPB2类似β’亚基、RPB3类似α亚基；在功能上，原核RNA聚合酶可以催化所有类型的RNA的转录，而真核RNA聚合酶II转录结构基因mRNA及部分snRNA，它必须与多于20个转录因子TFⅡ组装成完全的“转录起始复合体”才能启动转录。
21、RNA链的延伸不是匀速的，当DNA双链出现富含G/C碱基对的区域时，RNA的转录延伸就会延缓。
22. 封闭的启动子复合物：原核生物RNA聚合酶全酶识别启动子后随即发生松散和可逆的结合，产生封闭的启动子复合物。
开放的启动子复合物：通过DNA的迅速置换，全酶不断改变与DNA的结合部位，直到找到正确的启动子序列，启动子处的DNA开始解链，酶与启动子的模板链之间发生紧密和不可逆的结合，该封闭的启动子复合物被转变为开放的启动子复合物。
启动子清理(promoter clearance)：随后，第一个核苷酸（经常是嘌呤核苷酸）插入，转录开始。当开放的启动子复合物足够稳定时，RNA聚合酶离开启动子，释放σ亚基，核心酶
空出启动子位点以进行下一次转录起始。
23、转录泡：DNA 在RNA聚合酶的结合中始终维持大约13个碱基对的解链区域，转录位点处的这种动态、短暂的解链结构。
24、真核生物的转录因子分成三种类型：①基本转录因子（通用转录因子，组成型转录因子），包括RNA 聚合酶及通用转录因子；②特异转录因子；③转录共激活或抑制因子等。它们分别在不同的层次用不同的方式对转录的激活或抑制发生作用。
25、以酵母基本转录因子GAL4 为例，通过结构域互换实验表明Gal4 等转录因子含有可分的、位置分离的、功能独立的DNA结合功能域和转录激活功能域。
26、特异转录因子：通过改变DNA构象，影响基本转录起始复合体装置，影响其他调节因子的活性。
27、特异转录因子分为激活蛋白和阻遏蛋白，通常通过蛋白与蛋白之间的相互作用，对转录进行调节。这些转录因子通常都是模块蛋白，它们具有转录激活（抑制）域、DNA结合基序、形成二聚体的结构域、与效应分子作用的结构域。
28、增强子：真核生物中远距离的正调控位点，通常包含组成型元件和可调节元件。
沉默子：真核生物中远距离的负调控位点。
29、增强子与启动子的作用区别:①增强子可以从非常远的距离使他的靶基因转录活性增加达1000倍；②启动子只能在一个方向对邻近位置的下游基因进行转录发动，所以启动子的位置对其功能很重要。增强子没有启动子活性，但增强子的作用不依赖方向和位置，增强子可能位于基因上游、下游甚至所调节的基因的内部，这是因为他是通过使内部DNA成环突出而实现与基本转录装置相互作用；③增强子可以包含有功能的成簇的结合位点群，称为增强子元。它们可以调节多个启动子，在有些系统中引起增强子的竞争，增强子没有基因的特异性，即可以对增强子进行克隆、重组和转移；④增强子具有组织和细胞的特异性，意味着增强子的表达需要特异的蛋白因子的作用。
30、增强子与启动子距离很远，因此它是通过形成“突环”的模式起作用的。
31、绝缘子（隔离子）：是一段具有特化染色质结构的区域，它能阻断增强子或沉默子对靶基因/启动子的增强或失活作用效应。而且能保护两个绝缘子之间的基因免受任何外界因子的作用与影响，形成一个特异的“真空地带”。
32. 顺式作用元件：指基因序列中可在原位发挥作用并影响与其在物理上相连的基因表达的
保守结构（DNA或RNA），是严格限制在DNA内部的顺式作用元件。反式作用因子：结合顺式作用元件调控基因表达的游离基因产物，可以是核酸或蛋白质。
33、反式因子与顺式元件之间的作用本质上是与DNA结合的蛋白质氨基酸残基与DNA的核苷酸残基之间的非共价作用，DNA结合蛋白必须能插入DNA的大沟或小沟内，与DNA 碱基有最大接触，形成稳定复合物方能实现对DNA的识别。
34、锌指：锌指结构是转录因子锌指蛋白的DNA结合域，一个锌指蛋白有几个锌指结构。许多锌指结构只起结构和隔离作用，与专一性识别相关的是非锌指的疏水氨基酸。
35、碱性域：指一种高度碱性的α-螺旋，含有碱性域的反式因子可以形成同源二聚体和异源二聚体，形成亮氨酸拉链。
36、转录延伸过程中，RNA 聚合酶前面的DNA将正超螺旋，后面的DNA将负超螺旋，拓扑异构酶Ⅰ、Ⅱ的协调表达将使超螺旋形成的应力达到平衡，有利顺利地延伸。
37、RNA合成的终止发生在称为终止子的特定DNA序列上，包括新生RNA链的释放、RNA 聚合酶与DNA的解离等事件。
38、原核生物转录的终止类型：根据转录终止是否需要辅助因子Rho(ρ) 的参与，分为不依赖ρ因子的终止子和依赖ρ因子的终止子。
39、不依赖ρ因子的终止子即内源性终止子一般容易形成茎环结构（富含GC），茎环结构越稳定，终止效率越高，减弱它的稳定性，则通读概率提高了。
40、转录水平通读:有些终止子的作用可以被特殊的称为抗终止因子的蛋白质所阻止，使RNA 聚合酶越过终止子，继续转录的现象。一般在依赖ρ因子的终止子处发生。
41、抗终止因子N蛋白结合到噬菌体抗终止位点，等待RNA聚合酶，并使其变构，无法与ρ因子结合，遂越过终止子发生通读。N蛋白的作用有高度特异性，不依赖于终止子。
42、转录的基本过程：包括起始、延伸、终止。……
43、真核生物断裂基因的初始转录产物称为前体RNA，同样具断裂结构而没有直接作为模板翻译蛋白质的功能。前体RNA也称核内不均一RNA（hnRNA），它在核中与高丰度蛋白缔合成核糖核酸蛋白体，经过加工后的RNA称成熟转录物。所有tRNA都需要加工，除了5s rRNA，其他rRNA也都需要经过加工。
44、真核生物RNA的加工：指新合成的前体RNA分子所经历的结构和化学方面的修饰与成熟过程。在转录开始时就开始了，边转录边加工直到转录完成后。
45、加工包括的过程：包括5’端加帽、3’端加尾（多聚腺苷化）、内含子剪接、腺嘌呤甲基化等分子内修饰、RNA的编辑。
46、加工的目的：①遗传信息的重新编辑（使RNA结构多样性造就其功能多样性）；②避免核酸酶的降解。
47、加帽反应在转录一开始就进行了。第一步：磷酸酶催化脱去嘌呤核苷酸的一个磷酸；第二步：鸟苷酸转移酶催化加上一个倒转的一磷酸鸟苷酸，产生5’-5’磷酸二酯键；第三步：甲基转移酶催化在G7（鸟嘌呤-7）位甲基化，产生0型帽子（酵母中0型为主）。
高等真核生物中进一步甲基化，在（核苷-2’）甲基转移酶催化下，在转录物中第一个残基（+1）的核糖02’位置加上甲基，产生Ⅰ型帽子。如果该位置是腺嘌呤，N6位的碱基也可能被甲基化。
有些物种中+2位的核苷也被甲基化，产生Ⅱ型帽子。
48、帽子结构的生物学意义：①它是成熟mRNA运出核孔所必需的结构，为翻译起始酶eIF4e 识别mRNA的5’端提供重要信号；②它能防止RNA5’端降解，增加mRNA的稳定性，以便于核糖体结合。因此加帽可以调节蛋白质的合成；③与某些RNA病毒的正链RNA的合成有关。某些病毒不能再自身基因组中加帽，但可以从宿主mRNA中偷取帽子，称抢帽；
④与第一个内含子的剪接有关（有利）。
49、Poly A 尾巴的结构：200~250个腺苷酸残基（组蛋白mRNA等除外），称为多腺苷酸尾巴（poly A尾）。
50、hnRNA的3’端都存在6个核苷酸（AAUAAA）的高度保守的加尾识别序列或多腺苷酸化位点，具有加尾信号功能：①准确选择下游20个核苷酸左右的位点剪切多余的3’端；②聚合多聚A尾巴的信号。
51、加尾具有的生物学意义：①参与新生RNA从DNA/RNA/RNA聚合酶Ⅱ三联体复合物中的释放；②与转录偶联既能促进转录终止，也能防止mRNA早熟；③参与前体的3’端内含子的除去；④稳定mRNA；⑤影响翻译效率。
52、RNA的剪接：将真核生物间隔基因内部的内含子剪除，同时将外显子连接起来形成成熟的RNA分子的过程。
53、RNA剪接基本上是顺式剪接，即剪接发生在同一RNA分子上。由于剪接是使内含子的5’侧外显子和3’侧外显子能连接在一起，因此顺式剪接至少需要在两个位置发生，它们称为5’剪接位点（供体位点）和3’剪接位点（受体位点）。
54、RNA剪接的共性规律（剪接机制）：通过序列互补和分子折叠的方式，将被内含子隔开的供点和受点连接在一起，以便通过转酯反应（转移磷酸酯键）完成剪接反应。
55、根据内含子与外显子边界序列即供点、受点序列的保守性将内含子分为3类：
㈠Ⅰ型内含子的结构与剪接：主要在低等真核rRNA、线粒体基因、叶绿体基因的内含子。四膜虫为例：①前体RNA内含子边界序列为5’U-G3’；②内含子序列中含多对内部核
心序列CCS，它们两两成对反向平行，序列互补，可形成分子内双链二级结构，保证内含子有序折叠；③在靠近的内含子的5’边序内，存在一段与5’供点、3’受点序列发生互补，形成二级结构的内部引导序列IGS，它可将供受点靠近以剪接。RNA内含子可以自我折叠发挥核酶的作用，自我催化转酯完成剪接。
㈡Ⅱ型内含子的结构与剪接：主要在核mRNA、玉米线粒体RNA和tRNA中。结构特点：①边界序列为供点GUGCG……受点AU，符合Chambon Rule（即GT-AG法则）；②在靠近内含子3’端受点上游有序列为Py Pu Py Py U A Py的7nt分支位点，在这7个核苷酸的序列中A为完全保守的碱基。在分支位点两侧存在一些短的序列，与其上游互相成为反向重复序列（IR），形成茎环结构，但A不包含在IR序列内，从而被排除成芽状突起成为转酯攻击位点。
㈢Ⅲ型内含子结构与剪接（不具核酶功能）：主要在核内的前体mRNA，其边界序列的结构与Ⅱ型内含子极为相似，具有供点GU……受点AG的序列结构和Py X Py U Pu A Py 7核苷酸的分支位点，其中A为转酯攻击位点，但与Ⅱ型内含子的区别在于：内含子内部序列不能形成有序的二级折叠，必须由snRNA逐级组装成剪接体才能完成剪接过程。剪接体是40~60S的核糖核蛋白复合物，由核内一种富含U的小分子RNA（UsnRNA）和若干剪接蛋白组成。剪接体的作用是通过不同RNA分子间的互补序列，将内含子的3个关键位点——5’供点、3’受点和分支位点精确而又有序地聚在一起，便于完成转酯反应。
56、group I, II，III 类内含子剪接的异同点。
57、反式剪接：以两条不同来源的前体RNA为底物，通过剪接体的加工，形成成熟mRNA 的一种剪接方式。这一段小的外来外显子称为“被剪接的前导序列”（SL）。
58、反式剪接中SL-RNA的功能：①增加了5’端修饰，便于RNA polⅠ转录的mRNA翻译；
②解决RNA polⅡ转录来的多顺反子mRNA的翻译问题（可以为后续基因插入一个帽子）；
③增加翻译的效率。
59、可变剪接（选择性剪接）：同一mRNA前体，通过不同的剪接方式对内含子和外显子进行选择性的剪接形成两种或两种以上的成熟的mRNA。果蝇性别决定就是可变剪接的例证。相对的，从5’端到3’端对内含子进行逐一的剪接称为组成性剪接。
60、不同细胞或组织的选择性剪接可以由单一基因或一个初级转录物产生多种蛋白质，这些蛋白质称为同源异型蛋白。
61、前体RNA的加工除上述加帽、加尾、剪接外，内部特别是tRNA和rRNA上还可以发生甲基化、脱氨、硫取代等多种修饰反应。
62、在转录中或转录后，由酶催化完成RNA水平核苷酸改变，称为RNA编辑。
63、线粒体基因的RNA编辑发生在线粒体内。
64、RNA编辑机制：一是碱基替换编辑；二是碱基插入编辑；三是以向导RNA为模板的插入编辑，即RNA编辑所需信息来自向导RNA（gRNA）或来自被编辑RNA本身。
65、编辑体：一种蛋白复合体，催化进行RNA编辑。
66、不同基因的gRNA是不同的。gRNA-Ⅰ首先以其5’端与靶RNA互补配对，从3’向5’方向插入UMP，gRNA-Ⅱ继续完成编辑的全过程。
67、RNA编辑的生物学意义：mRNA编辑较大程度地改变了DNA的遗传信息，使该基因的DNA序列仅是一串简略意义模糊的序列或称为隐秘基因、模糊基因。mRNA编辑可以形成或删除AUG、UAA、UAG、UGA，改变编码信息，扩大编码的遗传信息量。同时也是中心法则的发展。
第五章翻译
1、翻译：蛋白质的生物合成称为翻译，它是以mRNA为模板，在核糖体上由tRNA解读，将贮存于mRNA中的密码序列转变为氨基酸序列，合成多肽链的过程。
2、所有mRNA都必须含有：①一段可翻译的密码序列（开放阅读框ORF）；②一个核糖体结合位点（RBS）。
3、开放阅读框（ORF）：从起始密码子开始，终止密码子结束的一段由连续的核苷酸构成的可翻译的密码序列。
4、SD 序列：原核生物mRNA上的核糖体结合位点，位于第一个密码子AUG上游（5’非翻译区），其保守程度以及与起始密码子的距离影响翻译效率。
5、Konzak序列：真核生物mRNA上的核糖体结合位点（核糖体小亚基扫描AUG的信号序列CCACC），在第一个密码子AUG上游。
6、真核mRNA的5’非翻译区上游为帽子结构；3’端非翻译区内有多聚腺苷化的信号AAUAAA以及其下游的多聚A尾巴。它们都能提高翻译效率。
7、原核生物与真核生物翻译主要不同点：
真核生物的mRNA为单顺反子，原核生物的mRNA为多顺反子；
原核生物的翻译与转录同时进行，mRNA寿命比较短；真核生物转录与翻译在细胞的不同部位（细胞核、细胞质），mRNA寿命相对比较长。
8、tRNA 结构：长度74~94nt，含有大量修饰碱基和核苷酸，都有三叶草式的二级结构，倒“L”形的空间结构。功能位点：①氨基酸接受臂：含7个碱基对，连接于高度保守的CCA 序列3’-OH；②DHU环：含有修饰碱基——二氢尿嘧啶，氨酰tRNA合成酶的识别位点并直接结合；③反密码子环：含与mRNA三联体密码子配对的反密码子，识读密码的功能，其中第34位核苷酸（靠5’端）表现为对密码子的第3位核苷酸的摇摆选择配对，称为摇摆位点；④额外环或可变环：用于tRNA分类；⑤核糖体结合位点：TΨC环：环中始终含有胸腺嘧啶-假尿嘧啶-胞嘧啶序列，功能是主要与核糖体大亚基的5S rRNA结合，稳定蛋白质
翻译装置。
9、多聚核糖体：一条mRNA上先后结合多个核糖体形成的结构。
10、核糖体（核蛋白复合物，是蛋白质合成场所）的特点：①细胞中含量丰富；②一条mRNA
上可以先后结合多个核糖体形成多聚核糖体结构；③核糖体是由多种蛋白质和rRNA组成的
核糖核蛋白（RNP）;④真核、原核核糖体都由大小两个亚基，只是蛋白质和rRNA的种类
不同。小亚基：30S。由21种蛋白质+16S rRNA组成
11、原核核糖体：70S
大亚基：50S。由33种蛋白质+23S rRNA+5S rRNA组成
小亚基：40S。由33种蛋白质+18S rRNA组成
真核核糖体：80S
大亚基：60S。50种蛋白质+28S rRNA+5.8S rRNA+5S rRNA 12、核糖体的作用：①提供tRNA、mRNA和相关蛋白质因子的结合位置，使它们在核糖体上保持正确的相对位置；②包括rRNA在内的组分具有催化功能，能执行翻译中许多关键的化学反应。
13、核糖体上主要的功能域（8个位点）：①小亚基与mRNA的结合位点；②大亚基与氨基酰tRNA结合的位点A；③在肽链延长过程大亚基与肽链结合的位点P；④空载tRNA离开核糖体的出口位点E；⑤大亚基的肽基转移酶结构域，提供肽键形成的催化活性；⑥延伸因子-氨基酰-tRNA-GTP复合体进入核糖体位点；⑦肽链转位因子结合位点；⑧核糖体大亚基与5S rRNA结合位点。
14、与mRNA结合的核糖体能覆盖约20个核苷酸区域。
15、密码子：联系核酸的核苷酸（碱基）序列与蛋白质氨基酸序列之间的纽带，具有三联体、非重叠、连续、无逗点的特点。密码子特征具体来讲为：①密码是mRNA上连续的3个核苷酸序列，并编码一个氨基酸信息的遗传单位；②密码具有四大生物系统的通用性与保守性（线粒体除外）；③在一个基因序列中密码具有不重叠性和无标点性。
16、密码子破译归功于两项技术：①人工合成多聚核苷酸体外翻译技术；②核糖体结合技术。
17、终止密码的破译采用突变→回复突变的方式。
18、密码子的简并性：一种氨基酸由几个密码子所编码的现象。这组密码子称为同义密码子。
19、将4个简并密码子间仅第三个核苷酸不同的密码子称为密码子家族。
20、例：丝氨酸同义密码子：CGU,CGC,CGA,CGG,AGA,AGG等6个，前4个为一个密码子家族。
21、密码简并具有的生物学意义：允许生物体的DNA碱基有较大的变异余地，使基因突变可能造成的危害降至最低程度，而不影响物种性状表达，对环境的适应和物种遗传的稳定具有重要意义。
22、氨基酸的极性通常由密码子第二位（中间）碱基决定，简并性由第三位决定。这样使得密码子中碱基被置换后仍然编码相同的氨基酸或者以物理化学性质最接近的AA取代之，使危害最低。
23、广义密码（密码中的密码）：密码子中第二位核苷酸决定氨基酸性质的特点。
24、密码简并的机制：①摇摆假说；②同工受体tRNA。
25、摇摆假说：同义密码子第1,2个碱基是保守的，第3个碱基是可变的，故解读同义密码
子的tRNA的反密码子第1个碱基（34位）具有最小的专一性，称为摇摆位点，由于在tRNA 上所处位置的特殊性，再加上可能的碱基修饰，使得密码子上第3位碱基与tRNA的摇摆位点的配对具有一定范围的灵活性。
26、线粒体中的“超摇摆”：部分密码子家族中密码子第3位无遗传学意义，遗传寓意完全由第1,2位碱基决定，tRNA只需“三中读二”
27、摇摆假说之外的摇摆：指tRNA反密码子第三位核苷酸的非正常配对，将位于起始密码子位置的UUG（亮氨酸）、GUG（缬氨酸）判读为起始密码子AUG，聚合甲硫氨酸的现象。
28、同工tRNA：携带同一种氨基酸的几种不同tRNA分子。能解读同义密码子的不同tRNA。
29、密码子使用率与tRNA丰度相协调，是由基因组中GC/AT含量高低比决定的；往往选择缔合能适中的密码子，保证高速率、低能耗的蛋白质合成速率。
30、多顺反子：即参与一个代谢途径的若干结构基因编码在同一个转录单位内，具有多个开放阅读框，是原核生物操纵子主要结构形式。
31、阅读框：解读mRNA中遗传密码的三联体方式。
32、开放阅读框：按一定的阅读框，从起始密码到终止密码可连续解读遗传密码的区域。
33、反密码子：tRNA反密码子环上能与mRNA密码子互补配对的三核苷酸序列。
34、氨酰-tRNA合成酶（AARS）：催化特定的氨基酸准确负载于与其对应的tRNA上的专化性酶类。故AARS具双重功能：结合特定AA和识别对应的tRNA。
35、起始氨基酸：蛋白质合成开始的第1个氨基酸。
36、核糖体结合位点：位于mRNA5’端，被核糖体识别并结合的较为保守的核苷酸序列。
37、甲硫氨酸负载到起始tRNA上后，马上发生甲酰化成为甲酰-甲硫氨酸（f-Met），使后续延伸只能朝着羧基方向，保证了翻译的方向。
38、起始因子：参与蛋白质起始复合物的形成。
?IF-1：促进IF-2和IF-3的活化。
?IF-2：促进fmet-tRNA f met与30S小亚基结合的作用，并有依赖核糖体50S大亚基的GTP酶活。
?IF-3：使30S亚基释放，辅助mRNA与小亚基结合，并阻止大小亚基重新聚合。
39、原核生物蛋白质翻译的起始过程：
①IF1刺激IF3与30S亚基结合，形成稳定的30S小亚基。
②IF2结合到起始tRNA。IF3促进mRNA与30S小亚基结合，使起始密码子调整到P位。IF2使起始tRNA定位到P位。
医学分子生物学 疾病和基因关系始终是医学领域关注的重大问题。在孟德尔遗传规律被重新认识的初期，就发现许多疾病受到遗传因素的控制，遵守孟德尔遗传因子的传递规律。遗传连锁定律的提出，现代经典遗传学理论体系的完善，极大地促进了对遗传性疾病的认识。上世纪40年代，L Pauling提出了”分子病”的概念，1956年，V Ingram发现血红蛋白β链第六位氨基酸从谷氨酸突变为缬氨酸是导致镰刀状贫血的原因。几乎同时，J.Lejeune发现Down综合症是由于21号染色体三陪体异常所致，系列染色体疾病病因。1976年，H Vanmus 和M Bishop在对肿瘤病毒学的研究中，发现了病毒癌基因，继而又无确定细胞癌基因的存在，此后抑癌基因也相继被发现，建立了肿瘤发生的基因理论，肿瘤被认为是体细胞的遗传病得到了普遍的认可。1983年，将亨廷顿病基因定位于第四号染色体上，1986年，克隆了慢性肉芽肿病的致病基因，同年杜氏肌营养不良和视网膜母细胞瘤的基因，也被定位克隆成功，掀起了单基因遗传病致病基因鉴定和克隆的热潮。世纪之交，人类基因组计划的完成，新的DNA标记的发现，为研究常见病的遗传因素成为了可能，2005年，首次用全基因组关联分析（GWAS），解析了视网膜黄斑变性病的相关基因，揭开了复杂性疾病易感基因确定的序幕，此后，一系列的常见多发疾病基因的GWAS研究，极大地丰富了人们对疾病发病机制的认识，加深了对疾病发生发展机制的认知。今天，疾病和基因关系仍是很长一段时间的重点工作，解析疾病基因,不但可以确定疾病的遗传易感性，有目的的开展预防、诊治，更
重要的是了解疾病新的致病机制，为分子诊断、分子靶向干预提供分子靶点。另一方面，药物作用靶点分子基因在人群的多态性，对药物作用的疗效影响；参与药物吸收、分布、代谢、排泄和毒性（admet）的基因多态性，也会影响药物的疗效，即药物基因组方面的研究，必将成为后基因组时代的重要研究内容。以疾病基因组学和药物基因组学为代表的组学研究进展，将为个体化医疗、精准医学提供理论和实践基础。
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。
医学分子生物学习题集 （参考答案） 第二章基因与基因组 一、名词解释 1.基因(gene)：是核酸中储存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息 所必需的全部核苷酸序列。 2.断裂基因(split gene)：真核生物基因在编码区内含有非编码的插入序列，结构基因 不连续，称为断裂基因。 3.结构基因(structural gene)：基因中用于编码RNA或蛋白质的DNA序列为结构基因。 4.非结构基因(non-structural gene)：结构基因两侧一段不编码的DNA片段，含有基 因调控序列。 5.内含子(intron)：真核生物结构基因内非编码的插入序列。 6.外显子(exon)：真核生物基因内的编码序列。 7. 基因间DNA (intergenic DNA)：基因之间不具有编码功能及调控作用的序列。 8. GT-AG 法则 (GT-AG law)：真核生物基因的内含子5′端大多数是以GT开始，3′ 端大多数是以 AG 结束，构成 RNA 剪接的识别信号。 9.启动子(promoter)：RNA聚合酶特异识别结合和启动转录的DNA序列。 10.上游启动子元件(upstream promoter element )：TATA合上游的一些特定的DNA序 列，反式作用因子，可与这些元件结合，调控基因转录的效率。 11.反应元件(response element)：与被激活的信息分子受体结合，并能调控基因表达的 特异DNA序列。 12.poly(A)加尾信号 (poly(A) signal) ：结构基因末端保守的 AATAAA 顺序及下游 GT 或T富含区，被多聚腺苷酸化特异因子识别，在mRNA 3′端加约200个A。 13.基因组(genome)：细胞或生物体一套完整单倍体的遗传物质的总称。 14.操纵子(operon)：多个功能相关的结构基因成簇串联排列，与上游共同的调控区和下 游转录终止信号组成的基因表达单位。 15.单顺反子(monocistron)：一个结构基因转录生成一个mRNA分子。 16.多顺反子(polycistron)：原核生物的一个mRNA分子带有几个结构基因的遗传信息，
(gene) RNA DNA --(exon) --(intron) 5'-3'-(UTR) () (split-gene) (genome) () DNA 3X1 09(30bp)10 DNA C(C-value Paradox) human genome project, HGP genomics,structural genomics functional genomics proteome proteomics DNA (2--3) DNA• ()(>lO5) DNA(Satellite DNA) () 1 DNA () 2 (long interspersed repeated segments) LINES (Short interspersed repeated segments) SINES SINES<500bp>105Alu LINEs>1000bp(7Kb),104-105LINEl ()(Unique Sequence)
(gene family) (ancestral gene)(duplication) (gene cluster)(tandemly repeated genes)rRNA tRNA (Pseudogene) a1a1 (processed pseudogene) 1tRNA 1300tRNA tRNA 2rRNA >l00copy rRNA(28S18S 5.8s-rRNA) 3 30-40copy7q32-q36 (H1H2A H2B H3H4) intron Poly(A)- RNA 4 16p13(24Kb)5'------1--2--1--3' 11p15(60Kb)5'----Gr--Ar--------3' (Supergene family Superfamily) 1A1u 50-1003-6Kb Alu A1u300bp 2X130bp +31bp() 7-21bp(direct repeats)? Alu90%Alu Alu 2• • Variable number tamdem repeat VNTR DNA(minisatellite DNA) (6-40bp)(6-100) VNTR----DNA fingerprint. DNA H-Ras 3short tandem repeat,STR DNA microstallite DNA 2-6(10-60), l0kb
分子生物学笔记 ? ?第一章基因的结构第一节基因和基因组 一、基因(gene) 是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列． 一个典型的真核基因包括 ①编码序列—外显子(exon) ②插入外显子之间的非编码序列—内合子(intron) ③5'-端和3'-端非翻译区(UTR) ④调控序列(可位于上述三种序列中) 绝大多数真核基因是断裂基因(split-gene)，外显子不连续。 二、基因组(genome) 一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和， 基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。 人基因组3X1 09(30亿bp)，共编码约10万个基因。 每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值，与进化的复杂性并不一致(C-value Paradox)。 人类基因组计划（human genome project, HGP） 基因组学（genomics）,结构基因组学（structural genomics）和功能基因组学（functional genomics）。蛋白质组（proteome）和蛋白质组学（proteomics）
第二节真核生物基因组 一、真核生物基因组的特点：， ①真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中． ②真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分(2—3％)， 二、真核基因组中DNA序列的分类？ (一)高度重复序列(重复次数>lO5) 卫星DNA(Satellite DNA) (二)中度重复序列 1．中度重复序列的特点 ①重复单位序列相似，但不完全一样， ②散在分布于基因组中． ③序列的长度和拷贝数非常不均一， ④中度重复序列一般具有种属特异性，可作为DNA标记． ⑤中度重复序列可能是转座元件(返座子)， 2．中度重复序列的分类 ①长散在重复序列(long interspersed repeated segments．)LINES ②短散在重复序列(Short interspersed repeated segments)SINES SINES：长度<500bp，拷贝数>105．如人Alu序列 LINEs：长度>1000bp(可达7Kb),拷贝数104-105，如人LINEl (三)单拷贝序列(Unique Sequence) 包括大多数编码蛋白质的结构基因和基因间间隔序列， 三、基因家族(gene family)
分子生物学笔记第一章基因的结构 第一节基因和基因组 一、基因(gene)是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列. 一个典型的真核基因包括 ①编码序列—外显子(exon)②插入外显子之间的非编码序列—内合子(intron)③5'-端和3'-端非翻译区(UTR) ④调控 序列(可位于上述三种序列中) 绝大多数真核基因是断裂基因(split-gene) ，外显子不连续。 二、基因组(genome) 一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和，基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。人基因组3X1 09(30亿bp)，共编码约10万个基因。 每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值，与进化的复杂性并不一致(C-value Paradox)。 人类基因组计划( human genome project, HGP ) 基因组学( genomics ),结构基因组学( structural genomics )和功能基因组学( functional genomics )。 蛋白质组( proteome )和蛋白质组学( proteomics ) 第二节真核生物基因组 一、真核生物基因组的特点：， ①真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中. ②真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分(2 —>% ), 三、基因家族(gene family) 一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因. 可能由某一共同祖先基因(ancestral gene) 经重复(duplication) 和突变产生。 基因家族的特点： ①基因家族的成员可以串联排列在一起，形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因(tandemly repeated genes)，如 rRNA、tRNA和组蛋白的基因；②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上，如珠蛋白基因；③有些成员不产生 有功能的基因产物，这种基因称为假基因(Pseudogene) . ￥ a1表示与a1相似的假基因. 四、超基因家族(Supergene family ，Superfamily) 由基因家族和单基因组成的大基因家族，结构上有程度不等的同源性，但功能不同． 第四节细菌和病毒基因组 一、细菌基因组的特点。 1 ．功能相关的几个结构基因往往串联在—起，受它们上游的共同调控区控制，形成操纵子结构，2．结构基因中没有内含子，也无重叠现象。 3 .细菌DNA大部分为编码序列。 二、病毒基因组的特点 1 .每种病毒只有一种核酸，或者DNA，或者RNA ; 2 .病毒核酸大小差别很大，3X10 3 一3X106bp ; 3.除逆病毒外，所有病毒基因都是单拷贝的。 4 .大部份病毒核酸是由一条双链或单链分子(RNA或DNA)，仅少数RNA病毒由几个核酸片段组成. 5. 真核病毒基因有内含子，而噬菌体(感染细菌的病毒)基因中无内含子. 6. 有重叠基因. 第五节染色质和染色体 (二)组蛋白(histone): 一类小的带有丰富正电荷<富含Lys，Arg)的核蛋白，与DNA有高亲和力. (二).端粒(telomere) ：真核生物线状染色体分子末端的DNA 区域端粒DNA的特点： 1、由富含G的简单串联重复序列组成(长达数kb). 人的端粒DNA重复序列：TTAGGC。
2012浙江大学医学分子生物学（乙）回忆版： 一．名词解释（3分*5） 1.The Central Dogma 2.Telomere 3.nuclear localization signal, NLS 4.Protein Motif 5.Splicesome 二．简答题：（5分*9） 1.一个基因有哪些结构组成？ 2.基因、染色体、基因组的关系？ 3.表观遗传机制改变染色质结果的机制？ 4.内含子的生物学意义？ 5.什么是蛋白质泛素化？其生物学意义是什么？ 6.蛋白质纯化的方法？ 7.MicroRNA是什么？它如何发挥作用？ 8.什么是全基因组关联研究（Genome Wide Association Studies,GWAS）？其研究目的是什么？ 9.分子生物学研究为什么需要模式生物？ 三．问答题：（10分*4） 1.人体不同部位的细胞其基因组相同，为什么表达蛋白质的种类和数量不同？ 2.用分子生物学知识，谈谈疾病发生机制？ 3.有一块肿瘤组织及癌旁组织，设计一个实验证明细胞内蛋白质在肿瘤发生发展中的作用？ 4.目前，基因靶点研究已成为新药开发的用药部分，结合目前药物靶点在新药开发中的应用，谈谈你的建议和观点？
2011浙江大学博士入学考试医学分子生物学试题回忆 一、英文名解 1、冈崎片段： 2、反式作用因子： 3、多克隆位点： 4、micro RNA： 5、分子伴侣： 二、简答 1、蛋白质四级结构。 2、真核转录调控点。 3、表观遗传学调控染色质。 4、真核RNA聚合酶类型及作用。 5、基因突变。 6、组学概念及举例。 7、简述兔源多克隆抗体的制备。
列〃一个典型的真核基因包括 ①编码序列—外显子(exon) ②插入外显子之间的非编码序列—内合子(intron) ③5'-端和 3'-端非翻译区(UTR) ④调控序列(可位于上述三种序列中) 绝大多数真核基因是断 裂基因(split-gene)，外显子不连续。二、基因组(genome) 一 特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和，基因组的大小 用全部 DNA 的碱基对总数表示。 人基因组 3X1 09(30 亿 bp)，共编码约 10 万个基因。 每种真核生物的单倍体基因组中的全部 DNA 量称为 C 值，与进化的复杂性并不一致(C-value Paradox)。 人类基因组计划（human genome project, HGP）基因组学（genomics）,结构基因组学（structural genomics）和功能基因组学（functional genomics）。 蛋白质组（proteome）和蛋白质组学（proteomics） 第二节真核生物基因组一、真核生物基因组的特 点：， ①真核基因组 DNA 在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中〃 ②真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分(2—3％)， 二、真核基因组中 DNA 序列的分类 • (一)高度重复序列(重复次数>lO5) 卫星 DNA(Satellite DNA) (二)中度重复序列 1〃中度重复序列的特点
①重复单位序列相似，但不完全一样， ②散在分布于基因组中〃 ③序列的长度和拷贝数非常不均一， ④中度重复序列一般具有种属特异性，可作为 DNA 标记〃 ⑤中度重复序列可能是转座元件(返座子)， 2〃中度重复序列的分类 ①长散在重复序列(long interspersed repeated segments〃) LINES ②短散在重复序列(Short interspersed repeated segments) SINES SINES：长度<500bp，拷贝数>105〃如人 Alu 序列 LINEs：长
名词解释： 基因是核酸中贮存遗传信息的遗传单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 基因组（gencme）：细胞或生物中，一套完整单倍体遗传物质的总和（包括一种生物所需的全套基因及间隔序列）称为基因组。基因组的功能是贮存和表达遗传信息。 SD序列(Shine-Dalgarno sequence,SD sequence) 是mRNA能在细菌核糖体上产生有效结合和转译所需要的序列。SD序列与16S rRNA的3’末端碱基(AUUCCUCCAC-UAG-5’)互补，以控制转译的起始 分子克隆：克隆（clone）：是指单细胞纯系无性繁殖，现代概念是将实验得到的人们所需的微量基因结构，引入适当的宿主细胞中去，在合适的生理环境中进行无性繁殖，从而利用宿主的生理机制繁衍人们所需要的基因结构，并进行表达。由于整个操作在分子水平上进行，所以称为分子克隆（molecular cloning）。 动物克隆(Animal cloning)就是不经过受精过程而获得动物新个体的方法. 基因诊断：就是利用现代分子生物学和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构 （DNA水平）及其表达水平（RNA水平）是否正常，从而对疾病做出诊断的方法。 基因治疗就是将有功能的基因转移到病人的细胞中以纠正或置换致病基因的一种治疗方法，是指有功能的目的基因导入靶细胞后有的可与宿主细胞内的基因发生整合，成为宿主细胞遗传物质的一部分，目的基因的表达产物起到对疾病的治疗作用。 转基因动物就是把外源性目的基因导入动物的受精卵或其囊胚细胞中，并在细胞基因组中稳定整合，再将合格的重组受精卵或囊胚细胞筛选出来，采用借腹怀孕法寄养在雌性动物（foster mother）的子宫内，使之发育成具有表达目的基因的胚胎动物，并能传给下一代。这样，生育的动物为转基因动物。 探针：在核酸杂交分析过程中，常将已知顺序的核酸片段用放射性同位素或生物素进行标记。这种带有一定标记的已知顺序的核酸片段称为探针。 限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）是一类专门切割DNA 的酶，它们能特异结合一段被称为限制酶识别顺序的特殊DNA序列并切割dsDNA。 载体：要把一个有用的基因（目的基因-研究或应用基因）通过基因工程手段送到生物细胞（受体细胞），需要运载工具携带外源基因进入受体细胞，这种运载工具就叫做载体（vector）。 限制性片段长度多肽性分析(RFLP):DNA片段长度多态性分析（restriction fragment length polymer-phism,RFLP）基因突变导致的基因碱基组成或(和)顺序发生改变,会在基因结构中产生新的限制性内切酶位点或使原有的位点消失. 用限制酶对不同个体基因组进行消化时，其电泳条带的数目和大小就会产生改变，根据这些改变可以判断出突变是否存在。 简答题： 1.蛋白质的生物合成过程中的成分参与，参与因子，作用？ mRNA是合成蛋白质的“蓝图（或模板）” tRNA是原料氨基酸的“搬运工” rRNA与多种蛋白质结合成核糖体作为合成多肽链的装配机（操作台） tRNA mRNA是合成蛋白质的蓝图，核糖体是合成蛋白质的工厂，但是，合成蛋白质的原料——20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此，需要转运RNA把氨基酸搬运到核糖体中的mRNA上 rRNA 核糖体RNA（rRNA）和蛋白质共同组成的复合体就是核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。
分子生物学Ⅱ 专题一细胞通讯与细胞信号转导（一）名词解释 （1）信号分子(signal molecule)：是指在细胞间或细胞内进行信息传递的化学物质。 （2）受体（receptor）：是指细胞中能识别信息分子，并与之特异结合、引起相应生物效应的蛋白质。 （3）蛋白激酶（protein kinase）：是指使蛋白质磷酸化的酶。 （二）简答分析 （1）细胞通讯的方式及每种作用方式的特点。 答： （2）膜受体介导的信息传递途径的基本规律。
答：配体→膜受体→第二信使→效应蛋白→效应。（3）试以肾上腺素、干扰素、胰岛素、心纳素为例，阐述其信息转导过程。 答：①肾上腺素：cAMP-PKA途径； 过程：首先肾上腺素与其受体结合，使G蛋白被激活；然后G蛋白与膜上的腺苷酸环化酶相互作用，后者将ATP转化为cAMP；最后cAMP磷酸化PKA，从而产生一系列生物学效应。 ②胰岛素：受体型TPK途径； 过程：胰岛素与其靶细胞上的受体结合后，可使其受体中的TPK激活，随后通过下游的Ras途径继续传递信号，直至发生相应的生物学效应。 ③干扰素：Jak-STAT途径； 过程：首先干扰素与受体结合导致受体二聚化，然后受体使JAK（细胞内TPK）激活，接着JAK将下游的STAT磷酸化形成二聚体，暴露出入核信号，最后STAT进入核内，调节基因表达，产生生物学效应。 ④心钠素：cGMP-PKG途径； 过程：心钠素与其受体结合，由于该受体属于GC型酶偶联受体，具有鸟苷酸环化酶的的活性，因此结合后可直接将GTP转化为cGMP，进而激活下游的PKG，最终产生一系列的生物学效应。
（4）类固醇激素是如何调控基因表达的？ 答：类固醇激素穿膜后与细胞内（或核内）受体结合，使受体变构形成激素受体活性复合物并进入细胞核中，然后以TF的形式作用于特异的DNA序列，从而调控基因表达。 专题二基因分析的策略 （一）名词解释 （1）分子杂交（molecular hybridization）：是指具有一定同源序列的两条核酸单链（DNA或RNA）在一定条件下，按碱基互补配对原则经退火处理，形成异质双链的过程。（2）核酸分子杂交技术：是指采用杂交的手段（方式），用一已知序列的DNA或RNA片段（探针）来测检样品中未知核苷酸顺序。 （3）探针（Probe）：是指用来检测某特定核苷酸序列的标记DNA或RNA片段。 （4）增色效应：是指DNA变性时260nm紫外吸收值增加的现象。 （5）解链温度（Tm）：是指加热DNA溶液，使其对260nm 紫外光的吸光度达到其最大值一半时的温度，即50%DNA 分子发生变性的温度。 （6）转基因：是指是借助基因工程将确定的外源基因导入
医学分子生物学 名词解释： 结构基因(structural genes)： 可被转录形成 mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 ORF 开放阅读框架（ open reading frame，ORF ）： 是指DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码。 C值(C-value)： 一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。 C值矛盾/ C值悖论： C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 基因组（genome）： 是指生物体全套遗传信息，包括所有基因和基因间的区域 重叠基因 是指同一段DNA片段能够参与编码两种甚至两种以上的蛋白质分子。 SNP单核苷酸多态性（singl e nucleotid e polymorphism） 是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。SNP被认为是一种能稳定遗传的早期突变 蛋白质组(proteomics): 指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律. 质谱技术mass spectrometry,MS 样品分子离子化后，根据不同离子间质核比（m/z）的差异来分离并确定分子量 开放阅读框=ORF 基因工程
又称为重组DNA技术，是指将外源基因通过体外重组后导入受体细胞，并使其能在受体细胞内复制和表达的技术。 限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE) 是一类能识别和切割双链DNA特定核苷酸序列的核酸水解酶。 逆转录酶 依赖RNA的DNA聚合酶，它以RNA为模板、4种dNTP为底物，催化合成DNA，其功能主要有：1)逆转录作用；2)核酸酶H的水解作用；3)依赖DNA的DNA聚合酶作用。 粘性末端 被限制酶切割后突出的部分就是粘性末端（来自360问答） 载体vector 指能携带外源DNA片段导入宿主细胞进行扩增或表达的工具。载体的本质为DNA。多克隆位点 载体上具有多个限制酶的单一切点（即在载体的其他部位无这些酶的相同切点）称为多克隆位点 报告基因（reporter gene）： 是指处于待测基因下游并通过转录和表达水平来反映上游待测基因功能的基因，又称报道基因。 转化 以质粒DNA或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程称为转化（transformation） 感受态细胞 细胞膜结构改变、通透性增加并具有摄取外源DNA能力的细胞称谓感受态细胞(competent cell)。 碱裂解法 在NaOH提供的高pH（12.0～12.6）条件下，用强阳离子去垢剂SDS破坏细胞壁，裂解细胞，与NaOH共同使宿主细胞的蛋白质与染色体DNA发生变性，释放出质粒DNA。 核酸变性 变性（denaturation）:在某些理化因素的作用下，维系DNA分子二级结构的氢键和碱基堆积力受到破坏，DNA由双螺旋变成单链过程。 核酸复性
分子生物学笔记 第一章基因的结构 第一节基因和基因组 一、基因(gene) 是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列． 一个典型的真核基因包括 ①编码序列—外显子(exon) ②插入外显子之间的非编码序列—内合子(intron) ③5'-端和3'-端非翻译区(UTR) ④调控序列(可位于上述三种序列中) 绝大多数真核基因是断裂基因(split-gene)，外显子不连续。 二、基因组(genome) 一特定生物体的整套(单倍体)遗传物质的总和，基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。人基因组3X1 09(30亿bp)，共编码约10万个基因。 每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值，与进化的复杂性并不一致(C-value Paradox)。 人类基因组计划（human genome project, HGP） 基因组学（genomics）,结构基因组学（structural genomics）和功能基因组学（functional genomics）。 蛋白质组（proteome）和蛋白质组学（proteomics） 第二节真核生物基因组 一、真核生物基因组的特点：， ①真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中． ②真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分(2—3％)， 三、基因家族(gene family) 一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因．可能由某一共同祖先基因(ancestral gene)经重复(duplication)和突变产生。 基因家族的特点： ①基因家族的成员可以串联排列在一起，形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因(tandemly repeated genes)，如rRNA、tRNA和组蛋白的基因；②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上，如珠蛋白基因；③有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因称为假基因(Pseudogene)．Ψa1表示与a1相似的假基因． 四、超基因家族(Supergene family ，Superfamily) 由基因家族和单基因组成的大基因家族，结构上有程度不等的同源性，但功能不同． 第四节细菌和病毒基因组 一、细菌基因组的特点。 1．功能相关的几个结构基因往往串联在—起，受它们上游的共同调控区控制，形成操纵子结构， 2．结构基因中没有内含子，也无重叠现象。 3．细菌DNA大部分为编码序列。 二、病毒基因组的特点 1．每种病毒只有一种核酸，或者DNA，或者RNA； 2．病毒核酸大小差别很大，3X103一3X106bp； 3．除逆病毒外，所有病毒基因都是单拷贝的。 4．大部份病毒核酸是由一条双链或单链分子(RNA或DNA)，仅少数RNA病毒由几个核酸片段组成． 5．真核病毒基因有内含子，而噬菌体（感染细菌的病毒）基因中无内含子． 6．有重叠基因． 第五节染色质和染色体 (二)组蛋白(histone)：一类小的带有丰富正电荷<富含Lys，Arg)的核蛋白，与DNA有高亲和力． (二)．端粒(telomere)：真核生物线状染色体分子末端的DNA区域 端粒DNA的特点： 1、由富含G的简单串联重复序列组成(长达数kb)． 人的端粒DNA重复序列：TTAGGC。
分子生物学 第一章绪论 分子生物学研究内容有哪些方面？ 1、结构分子生物学； 2、基因表达的调节与控制； 3、DNA重组技术及其应用； 4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学 第二章DNA and Chromosome 1、DNA的变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。 2、DNA复性：变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。 3、Tm(熔链温度)：DNA加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时的温度，即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度） 4、退火：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火 5、假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。以Ψ来表示。 6、C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。 7、转座：可移动因子介导的遗传物质的重排现象。 8、转座子：染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分 9、DNA二级结构的特点：1）DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成；2）DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在外侧；3）DNA分子表面有大沟和小沟；4）两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A=T、G ≡ C（碱基互补原则）；5）螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为0.34nm，每圈螺旋包含10个碱基对；6）碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接近平行 10、真核生物基因组结构：编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列，包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。 特点：1）真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp；2）单顺反子（单顺反子：一个基因单独转录，一个基因一条mRNA，翻译成一条多肽链；）3）基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)；4）非编码区较多，多于编码序列(9:1) 5）含有大量重复序列 11、Histon(组蛋白)特点：极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H5 12、核小体组成：由组蛋白和200bp DNA组成 13、转座的机制：转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 复制型转座：整个转座子被复制，所移动和转位的仅为原转座子的拷贝。 非复制型转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。 第三章DNA Replication and repair 1、半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱
第2章基因、基因组和基因组学 基因(gene)：携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也称为遗传因子。基因是合成有功能的蛋白质或RNA所必 需的全部DNA，包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，也包括为保证转录所必需的调控序列。基因的功能：传递遗 传信息，控制个体性状表现。结构基因(structural genes)：可被转录形成mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构 蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。调节基因(regulatory genes) ：某些可调节控制结构基因表达的基因。 其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质(或酶)量的改变。eg. miRNA, siRNA, piRNA 核糖体RNA 基因(ribosomal RNA genes) 与转运RNA 基因(transfer RNA genes)：只转录产生相应的RNA而不翻 译成多肽链。真核生物的RNA聚合酶( 3种)：RNA 聚Array合酶I, II, III. 开放阅读框架(open reading frame，ORF)：在DNA 链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为 止的一个连续编码序列。断裂基(split gene)：真核生物 结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨 基酸组成的完整蛋白质。 基因组(genome)：一个细胞内的全部遗传信息，包括染色体基因组和染色体外基因组。基因组中的DNA包括 编码序列和非编码序列。部分病毒基因组--RNA。 C值(C-value)：一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。通常，进化程度越高的生物其基因组越大，但从总体上说，生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的高低无关。存在C-value paradox （C值悖理）。生物复杂性越高，其基因的密度越低。 病毒基因组的大小: 与细菌或真核细胞相比，病毒的基因组很小。不同的病毒之间基因组大小相差很大。乙肝病 毒DNA：3kb，编码4种蛋白质；痘病毒的基因组：300kb，编码几百种蛋白质。病毒基因组的大小通常与其对宿主 的依赖程度有关，基因组越大，依赖性越小。RNA 病毒基因组编码序列具有节段性:有些病毒的基因组RNA由 不连续的几条核酸链组成（如流感病毒，轮状病毒等）。分段基因组的病毒一般感染效率较低；分段基因组容易 发生重组，故病毒容易变异。目前未发现DNA病毒有此状况。 病毒基因存在基因重叠:基因重叠：同一段DNA片段能够参与编码两种甚至两种以上的蛋白质分子。这种现象在 其它的生物细胞中仅见于线粒体和质粒DNA。此结构意义在于使较小的基因组能够携带较多的遗传信息。基因重 叠的方式:1）一个基因完全在另一个基因里面。2）几个基因部分重叠。3）两个基因之间只有一个碱基重叠。重 叠基因的DNA序列可能大部分相同，但由于翻译时的读码框架不同、或起始部位不同而产生不同的蛋白质。有些 真核病毒的部分序列，对某一个基因来说是内含子，而对另一个基因而言却是外显子。病毒基因组的大部分序列 具有编码功能：病毒基因组的大部分是用来编码蛋白质的，只有非常小的一部份没有编码翻译功能。ΦX174基因 组中不编码的序列只占217/5375。乳头瘤病毒基因组约8.0Kb，其中不编码的部分约为1.0kb。少数真核生物病毒 的基因组也存在内含子结构。 病毒基因组的转录单元是多顺反子:多顺反子mRNA (polycistronie mRNA) ：病毒基因组DNA序列中功能上相关 的蛋白质的基因或rRNA的基因往往丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成一个功能单位或转录单元。它们 可被一起转录成含有多个mRNA 的分子。 病毒基因组都是单倍体：除了逆转录病毒以外，一切病毒基因组都是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只出现一次。 逆转录病毒带有逆转录酶，能使RNA反向转录生成DNA，因此其基因组可拥有两个拷贝。噬菌体基因具有连续性： 噬菌体的基因是连续的，而真核细胞病毒的基因是不连续的，具有内含子。 原核生物基因组通常比较简单，其基因组大小在106bp～107bp之间，所包含的基因数目几百个到数千个之间。原 核生物基因组通常由一条环状的双链DNA分子组成，在细胞中与蛋白质结合成染色体的形式，在细胞内形成一个
第二章染色体与DNA 第一节染色体 1、真核细胞的染色体具有如下性质：分子结构相对稳定；能够自我复制，使亲子代保持连 续性；能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；能产生可遗传的变异。 2、染色体上的蛋白质包括组蛋白和非组蛋白。组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体。组蛋白分为H1、H2A、H2B、H 3、H4。 组蛋白：histones真和生物体细胞染色质中的碱性蛋白质含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特 别多，二者加起来约为所有氨基酸残基的四分之一。 3、组蛋白的一般特性： ○1进化上的极端保守：不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H3、H4 可能对稳定真核生物的染色体结构起重要作用。 ○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 4、非组蛋白：主要包括与复制和转录有关的酶类、与细胞分裂有关的蛋白等。 5、真核生物基因组DNA： 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。人们把一种生物单倍体基因组DNA的总值称为C值。在真核生物中C值一般是随生物进化而增加的，高等生物的C值一般大于低等生物，但某些两栖 类的C值甚至比哺乳类还大，这就是著名的“Ｃ值反常现象”。 6、真核细胞DNA序列可分为三类： ○1不重复序列：在单倍体基因组里，一般只有一个或几个拷贝，占DNA总量的40%~80%。结构基因基本上属于不重复序列。 ○2中度重复序列：重复次数在10~104之间，占DNA总量的10%~40%，各种rRNA、tRNA 以及某些结构基因（如组蛋白基因）都属于此类。 ○3高度重复序列：如卫星DNA。只在真核生物中出现占基因组的10%~60%，由10~60个碱基组成，在DNA链上串联重复高达数百万次，这类DNA高度浓缩，是异染色质的组成部分，可能与染色体的稳定性有关。 7、染色质与核小体：染色质纤维细丝是由DNA和组蛋白构成，DNA和组蛋白构成核小体，核小体连成念珠状构成染色质。 ○1核小体的装配过程： 两分子的H3和两分子的H4先形成四聚体，然后由H2A和H2B构成的异二聚体在该四聚体 的两侧分别结合而形成八聚体。长146bp的DNA按左手螺旋盘绕在八聚体上 1.8圈，形成核小体的核心颗粒，每圈约80bp。核心颗粒两端的DNA各有11bp与H1结合，形成完整的核小体。核小体的形成是染色体压缩的第一个阶段。 ○2染色体的压缩： DNA双链以左手螺旋盘绕在组蛋白形成的八聚体核心上即核小体------念珠状结构-----核小体结构进一步盘绕折叠形成染色质丝----组成突环----玫瑰花结------螺线圈-----由螺线圈组成染色单体。 8、真核生物基因组的特点: ○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
表观遗传学 表观遗传（epigenetics）是指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。这种改变是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递。 概述 在表观遗传中，DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位以共价键结合一个甲基基团。正常情况下，人类基因组中的“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态；与之相反，人类基因组中大小为100-1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态，并且与56%的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明，人类基因组CpG岛约为28890个，大部分染色体每1 Mb就有5-15个CpG岛，平均值为每Mb 含10.5个CpG岛，CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题，DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。特点 DNA双螺旋结构的发现和重组DNA技术、PCR技术的产生促进了分子遗传学的发展。几十年来，人们一直认为基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白质，决定着生命体的表型。但随着研究的不断深入，科研人员也发现一些无法解释的现象：马、驴正反交的后代差别较大；同卵双生的两人具有完全相同的基因组，在同样的环境中长大后，他们在性格、健康等方面却会有较大的差异。这些现象并不符合经典遗传学理论预期的结果，提示在某些情况下，基因的碱基序列不发生改变，但生物体的一些表型却可以发生了变化。此外，研究还发现有些特征只是由一个亲本的基因来决定，而源自另一亲本的基因却保持“沉默”。人们对于这样一些现象都无法用经典的遗传学理论去阐明。 遗传学中的一个前沿领域：表观遗传学（Epigenetics），为人们提供了解答这类问题的新思路。表观遗传学是研究表观遗传变异的遗传学分支学科。表观遗传变异（epigenetic variation）是指，在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。它并不符合孟德尔遗传规律的核内遗传。由此我们可以认为，基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA 序列所提供的遗传信息；另一类是表观遗传学信息，它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。 研究对象 非基因序列改变的表观遗传分子机制包括： DNA甲基化(Methylation of DNA）：为DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变遗传表现。 RNA干扰(RNA interference）：是指一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默现象。 组蛋白质修饰(Protein Modification）：通过改变蛋白结构，而引致蛋白质产生不同的作用和特性，例如：疯牛症蛋白异变。 染色质改型：组蛋白乙酰化(Histone Acetylation）：染色体透过增加又改变结构，减少或增加基因与蛋白质接触，从而控制基因表现。 研究成果 基因组印记与癌症 印记丢失不仅影响胚胎发育并可诱发出生后的发育异常，从而导致癌症发生。如果抑癌基因有活性的等位基因失活便提高了发生癌症的几率，例如IGF2基因印记丢失将导致多种肿瘤，如Wilm’s 瘤。和印记丢失相关的疾病还有成神经细胞瘤，急性早幼粒细胞性白血病，横纹肌肉瘤和散发的骨肉瘤等。 与基因组印记相关的疾病常常是由于印记丢失导致两个等位基因同时表达，或突变导致有活性的等位基因失活所致。调控基因簇的印记中心发生突变将导致一系列基因不表达，引发复杂综合征。基因组印记的本质仍为DNA修饰和蛋白修饰，所以和印记相关的蛋白发生突变也将导致表观遗传疾病。 染色质重塑 核小体结构的存在为染色质包装提供了便利，但DNA与组蛋白八聚体紧密结合却为基因的表达设置了障碍，要打破这一 障碍获得有活性的染色质结构，可通过染色质重塑来实现。染色质重塑是指在能量驱动下核小体的置换或重新排列。它改变了核小体在基因启动子区的排列，增加了基础转录装置和启动子的可接近性。染色质重塑的发生和组