1 绪论
1、分子生物学介绍
研究目的：在不同的大分子水平上阐明细胞的生长、分裂、特化、运动及互作等5大特性广义的分子生物学概念: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。生物体内主要的生物大分子：DNA、RNA、蛋白质、糖类、脂类。
狭义的分子生物学概念：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。
分子生物学是由生物化学、遗传学、生物物理学、微生物学、细胞学、以至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，凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。它虽产生于上述各个学科，但已形成它独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。研究内容—中心法则
三大原则:1、构成生物大分子的单体是相同的
2、生物大分子的单体的排列决定了不同生物性状的差异和个性特征
3、所有生物遗传信息表达的中心法则是相同的
主要研究方向:1、DNA重组技术2、基因表达调控3、生物大分子结构4、基因组、功能基因组与生物信息学研究
1、DNA重组技术
DNA重组技术是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同DNA片段（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。
DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结晶，而限制性内切酶DNA连接酶及其他工具酶的发现与应用则是这一技术得以建立的关键。
2、基因表达调控研究
蛋白质分子控制了细胞的一切代谢活动，而决定蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸（主要是脱氧核糖核酸）分子编码，所以，基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译过程。生物有机体在生存和繁衍的过程中需要合成各种不同的蛋白，因此无论真核还是原核细胞都有一套准确地调节基因表达和蛋白质合成的机制。
3、生物大分子结构功能
研究三维结构及其运动规律，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的关系。
X射线衍射的晶体学（又称蛋白质晶体学）
二维和多维核磁共振法液相结构
电镜三维重组、电子衍射、中子衍射和各种频谱学方法研究生物高分子的空间结构。
4、基因组、功能基因组与生物信息学研究
随着DNA测序技术的发明，基因组大规模测序成为现实。基因组全序列的测定，使我们能够更精细的研究以中心法则为基础的遗传信息的表达及调控。
随着人类基因组计划的完成，功能基因组学随之诞生，即在基因组水平上阐明DNA序列的功能。
生物信息学是伴随基因组研究而产生的，因此它的研究内容就紧随着基因组研究而发展。生物信息学从事对基因组研究相关生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释。
研究方法：
模型分析推理
生化方法：分离纯化、离心、电泳、层析等
分子生物学方法:定点突变、体外重组、测序、PCR、分子杂交、体外表达、反义技术、转基因等。
2、19-20世纪分子生物学的简史
分子生物学是一门发展历史虽短但发展速度极快的现代生命科学。在仅仅半个世纪的历程中，分子生物学的每一个前进的历程都有一块Nobel大奖的丰碑。但是我们在赞美Nobel 获得者的成功的时候，也不要忘记在他们之前他们无数次的失败，以及之前研究者们的铺垫。分子生物学的迅猛发展是建立在前人大量研究的基础上，包括遗传学、生物化学、细胞生物学等，尤其是遗传学和生物化学是分子生物学这一新学科的根基。
细胞学说1847、《物种起源》1859、Mendel的杰出贡献1865、Morgan的《基因论》1910 DNA是主要的遗传物质、DNA双螺旋结构的揭示1953、遗传密码的破译1961、信使RNA 的发现1960、操纵子模型1965
3、21世纪分子生物学发展趋势
“整体论”研究策略
从1990年启动人类基因组计划开始，基因组学、生物信息学、比较基因组学等新兴学科的形成标志着人类开始从对单个基因分离、克隆与评价的“零敲碎打”式的“基因学”研究策略转向从全基因组水平去检测、定位目标基因，通过对全基因组的序列分析，大通量的基因克隆与基因表达谱分析来研究基因的结构和功能，基因间的互作关系。
现代的分子生物学由“还原论”的研究策略转向按“整体论”的研究策略，即从全基因组水平上，从基因的相互作用，物质的相互作用的角度去解析生命现象。
分子生物学的完善发展，其理论与技术开始走向应用。
分子生物学理论和技术纵深发展
人类基因组计划的成功完成标志着分子生物学理论和技术的完全成熟。在此后的相当长的时期内，对基因组的分析，功能基因的筛选，基因表达调控研究、结构分子生物学研究、信号传导等前沿领域开展深入持久的工作，并由此开拓新的前沿领域和新的生长点。
随着技术的不断进步，分子生物学衍生出了基因组学、比较基因组学，功能基因组学和蛋白组学等。大量机械化和电子化技术的利用，使得这些学科数据分析效率提高极大，大大加速了研究进程。
相关各学科横向交融发展
分子生物学不断与其他学科进入深入的横向联系和交叉融合，以期分子，细胞，整体水平研究得到和谐的统一，使表型和基因型的关系得到客观准确的解释。在这一方面，许多新的前沿交叉学科由此诞生，如细胞分子生物学、发育分子生物学、神经分子生物学、分子免疫学、分子生理学等等，这些学科在各自领域内，运用分子生物学技术，将获得极大发展，并将取得突破性成果。
4、分子生物学在水生生物中的发展
水生生物基因组学研究的迅速发展无疑为认识水生生物生长、发育、繁殖的基本特性提供了重要的科学信息,也将为水生生物技术在各个应用领域的发展提供动力，在水生的遗传改良和基因改造中发挥作用。尤其是海洋生物技术的发展，为我们充分利用海洋生物资源提供了强力的技术保障。
转基因技术：在水产动物中，转基因鱼的研究非常成功。转基因种类涉及了鲤，青鳉，虹鳟，沟鲶，大马哈鱼，罗非鱼，白斑狗鱼以及斑马鱼.
功能基因克隆：目前，对水生生物的研究尤其是海洋生物的研究远远落后于对哺乳动物的研究。
对于水生生物的基因组的研究仍未详尽，目前在养殖经济鱼类和其他水生生物中，影响养殖
品种品质的优良性状对应的功能基因是克隆的首选，尤其是与生长、抗病相关的基因。这些基因的克隆大大对水产养殖业的发展起着积极的推动作用。
2 基因的概念和演变
2.1 基因概念的演变
2.1.1 早期的“基因”概念
最早的关于遗传物质的解释
融合遗传理论（Hippocrates，BC 5世纪）：
父本精液与母本胚胎中的体液融合后，传递给后代并控制子代个体的性状表现。双亲体液中集中了来自身体各部分的控制生物遗传的因素。
Aristotle（BC 4世纪）：
残疾人的后代不一定是残疾者。
泛生论：
获得性遗传理论（Lamark 1809）：
物种的形成是对环境的适应过程，环境对形态的改变一旦发生就可以获得并遗传给后代，使生物体逐渐转变为新种。这种观点否认遗传物质的存在。
Darwin（1866）“泛生论”假说：
生物体一切性状的表现受控于体内各部位的各种泛生粒。成为获得性遗传的理论支撑。种质论：
Roux（1883）：通过观察细胞有丝分裂和减数分裂过程的观察，提出遗传单元直线排列的染色体是遗传物质。
Weismann（1883）切割老鼠尾巴实验，否定了“泛生论”。
Wei smann提出“种质论”（1885）：
多细胞生物的细胞可分为“体质”和“种质”。生物体的性状表现是由各组织、器官的体质细胞控制的，而体质细胞是由种质细胞产生的。
种质虽不直接控制性状的表达，但可衍繁自身，世代相继，种质是连续的。
体质受到环境条件的影响而发生改变可能会导致性状的变化，但不会改变体质的基本特征，也不会遗传给后代。
2.1.2 经典基因概念
1.1865年，Mendel提出遗传因子假说，但是35年之后才得到学术界的重视，这也标
志着遗传学的诞生。
2.1910年，遗传学家Morgan提出连锁遗传规律，从而继承和发展了孟德尔的遗传学
说。
3.1926年，Morgan在《基因论》里提出了“三位一体”的基因概念
4.Morgan的学生Sturtevant在后来的研究修正了这个概念，他发现基因不是孤立地排
列在染色体上的遗传实体，基因的表达显然受染色体状态的影响。
5.1955年，Benzer提出顺反子理论，从理论上修正了拟等位基因的概念，再次发展了
经典的基因概念。
遗传因子假说
每个性状由定位在染色体上的遗传因子控制，并提出了遗传因子的分离与自由组合的两大遗传规律。
1865年，Mendel将研究成果公布，却没有得到研究者的重视，但是，到了1900年，他的科学发现才被人们重新发现。遗传因子假说奠定了现代遗传学的重要基础。
1909年，“Gene”单词由Johannsen创造以表述Mendel的“遗传因子”。
通过果蝇眼色突变性状的遗传实验发现了伴性遗传现象，他和他的同事们进一步通过大量的果蝇杂交实验又发现了遗传学的第三个基本规律----连锁遗传规律：基因是以线性形式排列在染色体上，在染色体上占有一定位置；基因的传递同基因所在染色体的传递是连锁的《基因论》中经典基因概念：即基因是孤立地排列在染色体上的实体（不再是代表某种性状的抽象符号A，a，B，b……），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。
Sturtevant对基因概念的修正：
基因的剂量及位置效应和表观遗传学现象（epigenetics）：基因不是一个孤立地排在染色体上的遗传实体
基因的表达不仅有剂量效应，也有位置效应，基因的表达受染色体状态的影响。
等位基因（allele）：指的是野生型基因（A）发生突变后形成的突变基因（a），它与野生型基因位于同源染色体的同一基因座位上。
复等位基因（multiple alleles）：当野生型（A）基因向不同方向发生突变形成不同状态的等位基因（a1,a2,a3…），总称为复等位基因。
拟等位基因：紧密连锁、控制同一性状的非等位基因
1、突变体白眼果蝇w-w-与突变体杏仁色果蝇wawa杂交的F1代中，出现了1/1000高概率的红眼野生型个体
2、不同糯玉米品系（wxwx）间杂交F1代花粉中发现了较高频率的非糯花粉粒（Wx），这种频率是恒定的。
Benzer对基因概念的修正
遗传重组实验:T4噬菌体RII突变使其不能侵染E. coli K12菌株，并且在侵染E. coli B菌株之后产生边缘清晰、圆形的大噬菌斑。
数百个突变体两两组合，侵染B菌株，然后采用影印法转移到K12培养皿中。
利用统计学分析并绘制遗传连锁图。
互补测验:利用杂合二倍体菌株野生型基因对突变型等位基因可以发生功能的互补特点，将
带有不同突变位点的两个噬菌体同时感染K12菌株，构成双突变杂合二倍体，组成互补测验体系，以测定个突变位点所在的基因的等位性。
在具有功能互补效应的测验体系中，两突变位点是处于不同的非等位基因中。反之，则处于同一等位基因中。
顺反子理论:基因（也即顺反子）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（recon）。
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（muton）。
在一个顺反子的结构区域内，如果发生突变就会导致功能的丧失，所以顺反子（cistron）即基因只是一个具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遗传单位。
当顺式有功能，而反式没有功能时,突变位点突变位点在同一顺反子内；当顺式有功能,而反式也有功能时，突变位点突变位点在不同顺反子内。
顺反子理论的意义:
1，将“三位一体”的经典基因概念修正为“一位一体”的基因概念。,
2，动摇或否定了“拟等位基因”的概念：拟等位是基因内部同位点的突变体，是复等位基因的不同成员。,
3，全同等位基因（homoallele）：在同一基因座位（locus）中，同一突变位点（site）向不同方向发生突变所形成的等位基因。
4，非全同等位基因（hetroallele）：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。
2.1.3 DNA是主要的遗传物质
1928-1944年, Avery肺炎双球菌遗传转化研究，证实了DNA是主要的遗传物质。
1950年，Chargaff发现了DNA组成的A=T，G=C，（A+G）/（T+C）=1的当量规律。1952年，Hershey和Chase进行T2噬菌体的侵染实验，直接证实了DNA是主要的遗传物质。
1952年，Wilkins完成高质量的DNA纤维X射线衍射照片。
1957年，Watson和Crick提出了著名的DNA双螺旋结构的模型。
DNA携带遗传信息的方式:
1、以中心法则为基础的结构基因遗传信息。
这种信息是通过转录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，并具有兼并性。
2、调控基因选择性表达的遗传信息。
这种信息是一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，也具有遗传的兼并性
DNA作为遗传信息的优点:
信息量大,分子量大: 1Kb DNA有41000种遗传信息
稳定的双螺旋结构: 自我复制，利于突变，方便修复
2’脱氧: 稳定性好比RNA稳定
有T,无U：消除C突变为U带来进化中的负担和潜在危险
RNA也可以作为遗传物质:1956年，Gierer和Schraman分离了烟草花叶病毒（TMV）的蛋白质和RNA，并且用RNA接种烟草，产生典型的TMV侵染病斑，而蛋白质不具备这种能力。
1957年，Fraenkel-Conrat和Singre进行了TMV重建实验
蛋白质可以作为遗传物质吗？
朊病毒（Prion）
引起羊疫病、人Kuru病和牛海绵状脑炎（疯牛病）。
Prusiner的出色研究：朊病毒的繁殖是将自身PrPCS的分子结构信息通过与正常膜蛋白PrPC 的结合，在分子伴侣的辅助下，传递给PrPC并将其转化为PrPCS的过程。
2.2 基因的分子结构
核酸和脱氧核酸的分子组成
2.2.1 DNA和RNA分子的差异
RNA核苷中的核糖为2’非脱氧的OH基。
RNA分子的碱基中没有T（除tRNA中分子的TΨC环外），只有U。
RNA分子多为单链分子。
RNA分子的化学稳定性较差，易发生降解。
在以DNA为主要的遗传物质的生物中，DNA分子链长，数目少，而RNA分子链短，数目多。
2.2.2 DNA的双螺旋结构模型
Watson和Crick：DNA分子是由两条反向平行的多聚核苷酸链组成的，连酸骨架主链位于螺旋的外缘，A/T，G/C以氢键方式连接形成的碱基对堆积在螺旋内部，向右盘旋的B-双螺旋棒状实体。
双螺旋的骨架:脱氧核苷酸之间通过3’，5’磷酸二酯键将脱氧核糖5’位和3’位连接，形成螺旋体骨架。
碱基对和氢键:A/T，G/C配对，碱基对之间以N-H---N和N-H---O的供体-氢原子-受体方式形成氢键互补配对。
Waston键：A/T之间以二氢键配对，G/C之间以三氢键配对。
B-DNA:螺旋直径：2.0nm
螺距：3.4nm，包含10个碱基对，0.34nm/碱基对，相对于螺旋纵轴上升或下降了36度。小沟：小于180度
大沟：大于180度
碱基顶部的极性基团裸露在大沟内，存在较多能够与蛋白质因子形成特异结合的氢键和供体与受体，加之大沟的空间大，能够提供蛋白质因子沿大沟与DNA形成专一性结合的概率与多样性远高于小沟，因而大沟往往是基因表达调控的重要位点。
影响双螺旋结构稳定性的因素:
?磷酸二酯键：强作用力（80-90kcal/mol），是连接核苷酸形成DNA双螺旋骨架的重要作用力。也是促使DNA趋于稳定的主要因素。
?氢键：本质上是一种静电力，是作用力仅有4-6kcal/mol的次级弱键，加热即可使DNA双链解链。但是由于DNA分子是成千上万对碱基对堆积的实体，许多弱氢键按一定的方向，成线性的连续排列和堆积形成的集合能是十分大的，成为促使DNA 趋于稳定的主要因素。
?细胞内生理条件：0.2 mol/L Na盐。Na+围绕DNA有效的屏蔽带较强负电荷的两条核苷酸链上磷酸基团之间的静电斥力。
?碱基堆积力：在同一条核苷酸链中，相邻碱基间的疏水作用力和范德华作用力，也称为非特异性结合力。
?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，会导致DNA双螺旋结构的不稳定
2.2.3 DNA的变性与复性
?变性条件：加热、极端溶剂、尿素、酰胺等有机试剂处理。
?氢键和碱基堆积力受到破坏，双链解链。
?变性和复性是可逆过程。
使DNA变性的方法:
加温变性：方便广泛，但是高温容易引起磷酸二酯键的断裂。
极端酸碱变性法：pH11.3强碱变性，使DNA的氢键全部解除，完全变性为单链DNA。
变性剂处理法：尿素、甲酰胺等。
DNA变性发生的检测方法
光吸收法：碱基的嘌呤环和嘧啶环对260nm的紫外线具有强烈的吸收特征值。
50ug/mL双链DNA、单链DNA和游离脱氧核苷酸的溶液A260分别为1.00、1.37、1.60。DNA增色效应：在进行DNA热变性研究时，随温度升高单链状态的DNA分子不断增加而表现出的A260值递增的效应。或者称为减色效应。
Tm值的定义: 增色效应达到最大值一半的温度定义为该DNA分子的变性温度或Tm值（melting temperature）
DNA分子热变性动态过程：变性S形曲线。
影响Tm值的因素：DNA分子的碱基组成，DNA分子的碱基排列顺序，盐浓度，PH,变性剂
DNA分子的复性（renaturation）：DNA水溶液加热变性时，双螺旋两条链分开；如果缓慢冷却至低于Tm值25度条件下并维持较长一段时间，两条链可以完全重新结合成各原来一样的双股螺旋过程。
复性是变性的逆转。但需要一定的条件，要在一定的盐浓度下缓慢降温。
影响DNA复性过程的因素：
2.3 核酸分子的空间结构
2.3.1 DNA的一级结构
DNA的一级结构是指由数量很多的A、T、G、C 4种基本核苷酸，通过3’、5’ 磷酸二酯键连接的直线或者环形分子。
DNA一级结构的主要研究内容：
DNA的一级结构是由核苷酸的序列体现的，它编码了结构基因的遗传信息。
特定调控区域的分布、组成也是一级结构研究的重要领域。
DNA序列测序：1975年Sanger发明核苷酸序列分析的“加减法”（引物延伸法）奠定了测序的技术基础
基于终止法的自动测序技术----毛细管电泳
?测序技术的发展：第一代测序技术：末端终止法。
?第二代测序技术：焦磷酸法。
Roche/454 Genome Sequencer
Illumina-solexa
ABI-SOLiD
Dover/Harvard-Polonator
?第三代测序技术：基于纳米孔的实时测序技术。
2.3.2 DNA的二级结构
DNA二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。通常情况下，DNA 的二级结构分两大类：
右手螺旋：B-DNA；A-DNA。
左手螺旋：Z-DNA.
（1）B-DNA分子及其不同形态
Wilkins和Franklin制备高清晰的小牛胸腺DNA纤维的X射线衍射图。
Watson和Crick 揭示了DNA二级结构：右旋B-DNA双螺旋结构模型。
二级结构的不同形态：
常见形态：线型（L型），环型（C型）。
特殊形态：分支型（B型），叉型（Y型），置换型（D型），发夹型（H型），扭结型（K型），环突型（R型），三股螺旋，四股螺旋。
（2）A-DNA分子
当DNA钠盐纤维在相对湿度为92%时，所处的状态为B-DNA。当DNA钠盐纤维相对湿度为75%时所处的状态就叫A-DNA。
A-DNA所形成的右手螺旋比B-DNA较大且较平，每旋转一圈的螺距为2.8nm，每圈包含11个碱基对，直径为2.55nm，每对碱基转角为33o，碱基平面与轴夹角为20o，这样使A-DNA 的大沟窄而极深，而小沟浅．
（3）左旋Z-DNA分子
1978年Alecxander Rich对人工合成poly(dG-dC)6核苷酸结晶进行了X射线衍射分析，发现其呈现左旋Z型双螺旋结构。
主要特征：12碱基/螺旋，螺距4.46nm，直径1.8nm；脱氧嘧啶核苷取反式构象，脱氧嘌呤核苷取顺式构象。
B-DNA与Z-DNA的动态转变：
Poly(dG.Br-dC)：dG的C8 被Br取代。
Poly(dG-dm5C)：dC第五位发生甲基化。
生理条件下B-DNA和Z-DNA的转变：Z-DNA在较低生理盐浓度条件下，Z-DNA的两条核苷酸链相距较近，链上磷酸基团间静电斥力没有得到完全屏蔽，导致其稳定性较差。
但是Z-DNA与较多带正电荷蛋白质结合并在被结合的局部DNA区域引入较高的离子强度，细胞内丰富的dm5C，细胞内的Br原子和DNA分子的超螺旋结构等促进Z-DNA形成和稳定。在基因表达调控区内形成Z-DNA的序列，可通过与特异蛋白结合，发生甲基化修饰或形成超螺旋结构方式直接参与基因表达的调控。
2.4 基因概念的多样性
2.4.1 生物进化的C值矛盾
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值矛盾：
A 生物体进化程度高低与大C值不成明显正相关
B 亲缘关系相近的生物大C值相差较大
C 一种生物内大C值与小c值相差极大（Euk. 人体c = C/10）( Prok. Φx174 c ＞C )
2.4.2 重叠基因
基因重叠：不同的基因功能共用一段相同的DNA序列。
1977年，Sanger对θX174基因组序列和基因产物分析，发现了基因内基因现象，即基因重叠。
重叠基因的类型：
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。
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。
重叠基因的生物学意义
2.4.3 重复基因
按照C0t（1/2）值的大小，重复拷贝数的多少将重复序列分为：
（1）中度重复序列
（2）高度重复序列
2.4.4 间隔基因
间隔基因：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。
外显子：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：指结构基因中可转录但是在mRNA成熟前又被剪切的核苷酸区域，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。
间隔基因的普遍性：
不仅绝大多数结构基因是间隔基因，rDNA和tDNA也是间隔基因。
间隔基因是真核生物的主要结构形式，但是原核生物中也存在间隔基因。
某些低等真核生物的线粒体以及叶绿体中也发现了间隔基因。
外显子和内含子的共同性质：
间隔基因的外显子在基因中的排列顺序和它在成熟mRNA产物中的排列顺序是相同的。
某种间隔基因在所有组织中都具有相同的内含子成分。
核基因的内含子通常在所有的可读框中都含有，一般没有编码功能。
大多数内含子上发生的突变不影响蛋白质的结构。
间隔基因概念的相对性：
内含子并非都不编码蛋白质
酵母细胞色素b的基因内含子II。
外显子并非都编码蛋白质
人尿激酶原基因外显子I
并非真核生物所有的结构基因都为间隔基因
Histone基因家族、Interferon基因
和酵母中多数基因。
间隔基因在进化中的意义：
有利于生物遗传的相对稳定
增加变异概率，有利于生物的进化
扩大生物体的遗传信息储量
利用内含子进行代谢调节
2.4.5 跳跃基因或转座子
转座子:在基因组中可移动的一段DNA序列。
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。
转座子的转座机制的基本特点:
转座过程不依赖供体位点与靶位点间序列的同源性
转座插入的靶位点并非完全随机，具有插入热点的专一性和区域优先性
某些转座因子（Tn3）对同类转座子的插入具有排它性（免疫性）
转座事件发生后，靶序列在转座因子两侧会形成正向重复
原核生物的转座事件具有极性突变效应
转座因子的切除与转座产生复杂遗传学效应
转座因子的遗传效应:
（1）诱变效应：基因表达关闭或下降，或改变结构基因，或产生极性突变效应。
（2）切除效应：转座子切除可引起抗性基因丢失，准确切除可以引起回复突变，非准确切除可引起DNA缺失。
（3）双转座效应：外显子改组。
（4）位置效应：带增强子的转座子可增强靶位点基因表达，带启动子，则可启动靶位点基因表达。
（5）转座爆炸：长期处于沉默状态的转座子再某种自然环境下，可能同时进入激活状态，产生大量突变个体，引起物种进化。
3 DNA的复制
3.1 DNA复制的基本特征
复制一旦开始，就会继续下去，直到整个基因组都被复制。
复制子（replicon）：从复制起点到复制终点的DNA区段称为一个复制子，它是DNA发生一次复制的单位。
一个细胞周期中，DNA复制只发生一次，即复制子只发生一次复制。
复制子可以是线性的，或者是环状的
3.1.1 半保留复制
半保留复制的意义:
按半保留复制方式，亲代DNA所含的信息以极高的准确度传递给子代DNA分子,子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。遗传的保守性，是物种稳定性的分子
基础，但不是绝对的。
3.1.2 复制叉和复制体
复制叉：发生复制的位点，或者称为生长点。
复制体：是在复制叉位置组装的多蛋白结构，承担DNA的复制功能，主要包括DNA聚合酶，引物的引发酶，DNA解旋酶，单链结合蛋白，连接酶等
3.1.3 DNA复制的方向按5’→3’
3.1.4 半不连续复制
前导链：朝向复制叉，DNA合成以5’-3’方向，随着亲本双链的解开而连续进行。
后随链：背向复制叉，一段亲本DNA链先暴露出来才能以相反方向合成DNA小片段，然后这些小片段DNA连接形成完整的后随链。
3.1.5复制的起点、方向
原核生物复制起始位点区特点:富含AT和回文对称序列。易于解链以发动DNA复制及促进聚合酶与DNA结合。
3.1.6 DNA复制需要引物
DNA聚合酶不起始引发DNA的合成。
DNA复制的起始必须先合成一段引物分子。
实验证明这段引物分子为RNA，长度约为10个核苷酸
引发酶：参与DNA复制起始的RNA聚合酶。
引发体：引发酶与其他相关酶类组装成复合体，为DNA聚合酶分子提供启动聚合的3’－OH 3.1.7 复制的转录激活
3.1.8 DNA复制的模式
（1）新起始方式或复制叉式
DNA复制的新起始方式是环状和线状DNA复制的主要方式
（2）滚环方式或共价方式
（3）置换式或D环方式
参与DNA复制的物质:
底物（substrate）：dATP，dGTP，dCTP，dTTP；
聚合酶（polymerase）：依赖DNA的DNA聚合酶，简写为DNA-pol ；
模板（template）：解开成单链的DNA母链；
引物（primer）：一小段RNA；
其他的酶和蛋白质因子
3.1.9 DNA复制需要的酶
（1）DNA聚合酶
5'至3'的聚合活性
核酸外切酶活性
3 →'5'外切酶活性
5→'3'外切酶活性
DNA聚合酶的分类
原核生物的聚合酶:
DNA-pol Ⅰ主要的修复酶,对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。
DNA-pol Ⅱ次要的修复酶,在复制延长过程中,真正催化新链核苷酸聚合的酶
催化核心：
DNA聚合酶活性和校正活性
亚基η：
将两个催化核心连接在一起
亚基β：
形成夹钳，保持催化核心和模板链的结合
γ复合体:夹钳装载机
DNA-pol Ⅲ复制酶,参与DNA复制的回环模型
DNA-pol IV SOS修复
DNA-pol V SOS修复
真核生物的聚合酶:
DNA聚合酶功能结构
α起始新链合成350kDa四聚体
δ延伸先导链250kDa四聚体
ε后随链合成或其他350kDa四聚体
γ线粒体复制200kDa二聚体
修复酶：
高忠实性修复：β
低忠实性修复：ξηηκ
（2）解链、解旋酶类
螺旋酶（helicase) ——利用ATP 供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。
（3）引物酶和引发体
引物酶(primase) 在模板的复制起始部位催化NTP的聚合, 形成短片段的RNA。这一小段RNA作为复制的引物（primer），提供3'-OH末端，使DNA聚合酶能够催化dNTP聚合。引发体（primosome）引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的复合物。
（4）DNA连接酶(DNA ligase)
连接DNA链3'-OH末端和相邻DNA链5'-P末端，使二者生成磷酸酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成完整的链。
DNA连接酶在DNA修复、重组、剪接中也起连接缺口的作用。
3.1.10 线性DNA复制避免5’端短缩的方式
几种解决方式
将线性复制子转变为环状或多聚分子
DNA末端形成特殊结构：如发夹结构
末端可变，而不是精确确定
3.2 真核生物复制的特点
3.2.1 多复制子
真核生物有多个复制起点,平均30000－300000bp就有一个复制起点。
3.2.2 多复制子复制的非一致性
每个复制子发动复制的先后时序有很大区别：
同一染色体上不同复制子之间不同类型细胞之间复制子的多少与DNA复制的速度有关基因组的复制完成与细胞、组织及发育状态有关。
3.2.3 真核生物避免5’端短缩的机制
（1）端粒和端粒酶的发现
（2）端粒的结构
特征结构：C n(A/T)m
n>1,m=1-4.
14－16bp的富含GT链突出形成单链
端粒形成Loop结构
（3）端粒的合成
端粒酶是一个反转录酶（依赖RNA的DNA聚合酶）。
（4）端粒和端粒酶存在的意义
端粒酶突变→端粒短缩→染色体断裂或重排
端粒酶和端粒的存在，在控制细胞的寿命、细胞凋亡、染色体交换等生命过程中起重要作用。
3.3 DNA复制的终止
3.4 DNA复制的调控
真核生物的DNA复制的调控
思考题
1. 图示DNA复制的模式的主要种类。
2. DNA的复制如何起始？
3. 什么是端粒？端粒酶是如何发挥功能的？
4 RNA的转录
4.1 转录的基本概念
DNA遗传信息表达的第一步。
在RNA聚合酶的作用下，以双链DNA中一条单链作为转录的模板，按A-U和G-C配对的原则合成RNA的过程。
不对称转录：只以DNA一条链为模板。
模板和转录物
模板链:反编码链，无义链，负(-)链
非模板链:编码链，有义链，正(+)链
转录单位：从启动子到终止子的序列。
转录的基本过程:模板识别---转录起始----转录延伸-=--转录终止
参与转录的主要成分:
模板：DNA
底物：A TP、CTP、UTP、GTP
酶类：依赖DNA的RNA聚合酶
拓扑异构酶
转录因子：TFII、TEFb、ρ因子等等
4.2 转录的起始
转录起始：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。
转录起始是转录过程中的限速步骤。
起始效率决定了转录活性或RNA合成的速度
4.2.1 原核生物的启动子
启动子：DNA分子上被RNA聚合酶、转录调节因子等识别并结合形成转录起始复合物的区域。
强启动子：与RNA聚合酶亲和力高，转录起始频率和效率高。
4.2.2 原核生物的RNA聚合酶
ζ亚基的作用----识别特异结合位点
ζ亚基和核心酶的循环利用
ζ亚基的类型:ζ亚基的替换可以改变它对启动子的识别
4.2.3 原核生物转录起始过程
全酶---闭合二元复合物:全酶/DNA---开放二元复合物----三元复合物: 全酶/DNA/RNA----RNA合成开始
真核生物的RNA聚合酶的结构
所有的真核RNA聚合酶都是巨大的蛋白质，以超过500KDa聚合体的形式出现，一般由12个亚基组成。
CTD结构域：含有7个氨基酸高度重复序列，即:
在酵母，果蝇，鼠和人类中n值分别为26，44，52，52。存在于RNA聚合酶II中的最大亚基上。
4.2.5 真核生物的启动子
真核生物基因转录的顺式作用元件:
基本转录水平相关: 启动子。
真核生物的启动子：转录因子结合位点所在的DNA序列。
与特异诱导表达相关：增强子，沉默子。
RNA聚合酶I的启动子:核心启动子,上游控制元件
RNA聚合酶III的启动子:
内部启动子:type I 和II
上游启动子:type III
RNA聚合酶II的启动子:
转录起始点（Inr）：PyPyANPuPy
TA TA盒：T82A97T93A85A63T37A83A50T37
CAA T盒：GGC（T）CAA TCT
GC盒：GGGCGG，在启动子中以多份拷贝出现
启动子组成是可变的--混合和匹配原则
4.2.6 真核生物转录起始过程
通用转录因子：一组任何启动子中RNA聚合酶II起始转录所必需的蛋白质，称为TFIIX（X：A、B、C、D……）。
基本转录装置：RNA聚合酶II与通用转录因子组成的复合体。
4.2.7 转录相关因子及功能
转录因子：能够与启动子结合或能与更远的顺式作用元件结合
顺式作用元件:启动子/增强子/沉默子/绝缘子
（1）基础水平转录相关因子
转录因子具有两个功能域：DNA结合功能域,转录激活功能域
（2）特异性诱导转录相关因子
特异性诱导转录：可以接受外在信号调节的转录。
正调节：开启或促进转录起始，提高基因表达水平。
负调节：降低或抑制转录起始，降低基因表达水平。
分类------根据序列的保守性
1、酸性功能域：富含酸性氨基酸GAL4
2、富含Gln功能域Sp1
3、富含Pro功能域CTF
识别DNA序列及受影响的外在信号
特异性诱导转录因子作用方式
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
（3）影响DNA结构的转录因子
（4）影响转录起始装置的转录因子
转录压制：转录因子的过度表达，抑制受特异性调节基因的基本转录装置，引起转录抑制。它是通过特异性转录因子与基本转录因子之间的相互作用实现的。
中介子（mediators）：辅助转录因子，不与DNA结合。
（5）增强子:真核生物中远距离的正调控位点。
增强子的结构
（6）绝缘子
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，能够保护两个绝缘子之间的基因免受任何外界因子的作用和影响，形成一个特异的“真空地带”。
位于增强子和启动子之间，阻断增强子与下游基本转录复合体的结合，从而消除增强子对启动子增强表达效应。
位于沉默子和启动子之间，阻止沉默子的异染色质化区域的延伸，从而阻断沉默子对下游靶基因的失活效应。
（7）顺式作用元件与反式作用因子相互作用的通用原则及方式
反式作用因子DNA结合域的结构模体
螺旋-转角-螺旋（HTH）
包括两个α－螺旋，螺旋之间有短的伸展的肽链。
羧基端螺旋直接与DNA大沟的碱基专一性结合，称为识别螺旋。
HTH外的肽链部分也与DNA发生重要作用，帮助协调DNA－蛋白质作用。
锌指:“锌指”结构是转录因子锌指蛋白的“结合域”，一个锌指蛋白有几个锌指结构。
碱性域（亮氨酸拉链）:
碱性域：一种高度碱性的α－螺旋。
含有碱性域的反式作用因子可以形成同源或异源二聚体。因此碱性域可以对称存在，两个α－螺旋彼此借助疏水性氨基酸间的相互作用（通常发生在亮氨酸侧链间）结合在一起形成一个短的螺旋化螺旋，称为碱性拉链或亮氨酸拉链。
4.3 转录延伸
转录装置的变化
DNA构象变化
真核生物延伸过程需要延伸因子
转录速度：40核苷酸/秒
4.4 转录终止
终止子：引起RNA聚合酶终止转录的特定DNA序列。
终止包括新生RNA链的释放以及RNA聚合酶与DNA的解离事件。
终止子可以使RNA聚合酶自发地终止转录，但有些终止子需要其他辅助蛋白因子的帮助才能终止转录。
大肠杆菌的终止子:不依赖Rho因子的终止子,依赖Rho因子的终止子
抗终止作用
有的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酶越过终止子，继续转录，从而产生通读现象。
4.5 RNA加工
4.5.1 什么是RNA加工？
RNA加工（RNA processing）：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。
这一过程可能在转录开始就已经发生，并持续到转录完成。
真核生物的RNA加工主要包括5’端戴帽、3’端加尾、内含子剪接、编辑修饰和内部腺嘌呤甲基化等过程。
4.5.2 RNA加工的目的
保护mRNA不被降解,控制蛋白质生物合成
4.5.3 RNA加工的过程
（3）内含子剪接
（4）分子内其他修饰
（5）RNA编辑
（1）5’端戴帽
帽子结构的意义:
是成熟mRNA运出核孔所必需的结构，为翻译起始酶eIF4e识别mRNA 5’端提供重要的信号。
防止RNA 5’端降解，增加mRNA的稳定性，以便与核糖体结合。
与某些RNA病毒的正链RNA合成有关。
有利于内含子的剪接。
（2）3’端加尾（多聚腺苷化）
Poly（A）：即多腺苷酸尾巴，真核生物mRNA 3’端带有的200-250个腺苷酸残基。并不是DNA编码的，而是在转录后在RNA末端腺苷酸转移酶催化下，以ATP为底物添加到mRNA 的3’端。
Poly(A)的意义:
参与新生RNA从DNA/RNA/RNA聚合酶II三联体复合物中的释放。
与转录偶联既能促进转录终止，也能防止mRNA”早熟”。
参与前体的3’内含子的除去
稳定mRNA
影响翻译效率
（3）内含子剪接
RNA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RNA 分子的过程。
根据内含子和外显子边界序列的保守性，把内含子分为I、II、III型。
I型内含子剪接:
A.边界序列5’U－G3’。
B.含有内部核心序列CCS，可形成分子内双链结构。
C.形成内部引导序列IGS，将供点U和受点G靠近以进行剪接。
II型内含子剪接:
A.边界序列GUGCG…AU
B.PyPuPyPyUAPy保守序列
C.含有反向重复序列。
III型内含子剪接:
A.具有供点GU…受点AG
B.具有PyXPyUPuAPy分支位点，及转酯攻击位点
C.不能形成有序的二级折叠，需要snRNA逐级组装形成剪接体才能完成剪接过程。选择性剪接: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。
（4）RNA分子内的其他修饰
甲基化:在碱基或糖上引入1个或多个甲基
脱氨: 从碱基上除去一个氨基
硫取代:改变碱基环中原子的位置
碱基异构:硫取代氧
双键饱和: 变双键为单键
核苷取代: 用新核苷代替现有核苷
思考题:
1.图示有义链和无义链、正链和负链、编码链和反编码链。
2.原核生物和真核生物启动子的比较。
3.真核生物的转录相关因子是如何分类的？
4.试述大肠杆菌终止子的种类及结构。
5.试述RNA的加工过程。
5 蛋白质的翻译
翻译：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。
5.1 蛋白质合成的装备
5.1.1 mRNA的结构和功能
5.1.2 tRNA的结构与功能
5.1.3 rRNA与核糖体的结构与功能
5.2 遗传密码及其简并
mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸就称为遗传密码（Genetic code ），也叫三联体密码。
遗传密码是联系核酸的碱基序列和蛋白质的氨基酸序列的纽带。
5.2.1 三联体遗传密码的破译
遗传密码破译的意义:
上世纪60年代遗传密码的破译，使遗传物质核酸和决定细胞功能的蛋白质两种重要的生物化学物质之间架起了一座桥梁。
遗传密码的特征:
遗传密码是mRNA上连续排列的3个核苷酸序列，并编码一个氨基酸信息的遗传单位
遗传密码具有四大生物系统的通用性和保守性（除线粒体外）
在一个基因序列中遗传密码具有不重叠、无标点和方向性
由一种以上密码子编码同一种氨基酸的现象称为密码子的简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymous codon）。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。
AUG和GUG既是甲硫氨酸及缬氨酸的密码子又是起始密码子
密码子的简并具有重要的生物学意义:密码子的简并性使生物体的DNA碱基有较大变异的余地，使基因突变可能造成的危害降至最低的程度，而不影响物种性状的表达，对环境的适应和物种遗传的稳定有重要的生物学意义。
5.2.2.1 摇摆假说（wobble hypothesis
对于一种tRNA能识别几种密码子的现象，Crick(1966)提出了所谓“摇摆假说”(Wobble hypothesis)。
他认为碱基间除标准配对外，还可以有非标准的配对，即密码的第一、第二碱基是必需严格按标准配对(A-U、G-C)而第三碱基则不然，它的配对不如此严格，可以有一定程度的摆动灵活性。
5.2.2.2 摇摆假说之外的“摇摆”
?GUG作为起始密码子的概率为AUG的1/30，是摇摆假说之外的摇摆所造成的。
?大肠杆菌细胞中具有两种负载Met的tRNA，一种是识别位于起始位点AUG的fMet-tRNA，另一种是识别位于mRNA内部AUG的Met-tRNAmMet ，这两种tRNA 的反密码子均为CAU，但在分子结构上却具有较多的差异。
5.2.2.3 同功受体tRNA
?摇摆假说的相对性说明了摇摆范围的局限，在通用三联体密码中的一个密码子家族必须由两种tRNA识读。能解读同义密码子的不同tRNA为同功受体tRNA。
?例如丝氨酸有CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG等6个密码子，分别由3个同功受体tRNA识读，它们的反密码子分别为GCG、GCU、UCU每一个tRNA在摇摆原则的支配下可以识读两个密码。
5.2.2.4 密码利用率
5.3 蛋白质的翻译
5.3.1蛋白质翻译的若干基本概念
阅读框（reading frame）：解读mRNA中的遗传密码的三联体方式。
开放阅读框（Open reading frame，ORF）：按一定的阅读框，从起始密码子到终止密码子可连续解读遗传密码的区域。
编码区序列(coding sequence，CDS)
核糖体结合位点（ribosomal binding site）：位于mRNA5′端，被核糖体识别并结合的较为保守的核苷酸序列。在原核生物中该位点称为SD序列（Shine-Dalgarno sequence），位于起始密码子上游3～10bp的位置，其保守序列为5′–AGGAGGU–3′。
反密码子（anticodon）：tRNA反密码子环上能与mRNA密码子互补配对的三核苷酸序列。氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetases, AARS）：催化特定的氨基酸准确负载于与
分子生物学名词解释 第二章(主要的:核小体、半保留复制、复制子、单链结合蛋白、岗崎片段、错配修复、DNA的转座、C值矛盾、前导链与后随链。) 1. C值反常现象(C值矛盾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”。 C值一般随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。某些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖动物里面，C值变化也很大。 2.DNA的半保留复制: 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 4.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5.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Π：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 6. 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。 7. 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。 8. 从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子.每个DNA复制的独立单元被称为复制子（replicon），主要包括复制起始位点（Origine of replication）和终止位点 9.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 10.DNA的半不连续复制:DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。
ft大分子细胞生物学题库 一、填空 1、第一个观察到细胞的是英国物理学家，他把它称为cell，并记载在书名为的书里，这被认为是细胞学史上第一个细胞模式图。第一个观察到活细胞的是 --------- 。目前发现的最小的细胞是------ 。 2、次级溶酶体根据内含物的不同分为-----------和 ------ 两种。 3、线粒体各组成部分的标志酶分别为：外膜：-------------；膜间隙：------------；内膜： ------- ；基质中--------------。 4、染色体的三个关键序列为、、。 5、细胞表面受体根据传导机制不同分以下三类：------------、----------------、-------- 。 6、具分拣信号的蛋白有以下3 种不同的基本转运途径--------------、-------------、--------- ，上述三种运输均需消耗能量。 7、不同的细胞有不同的基因表达，表达的基因可分为两类--------------和 -------- 。细胞的分化是由于基因的----------- 。 8 、原癌基因激活的方式有--------------- 、------------ 、--------------- 、---------- 。 9、骨骼肌中细肌丝的组成包括-----------------、-------------、----------- 。 10、根据蛋白质与膜脂的结合方式，质膜蛋白可分为----------------、-------------、----------- 三类。 10、组成糖氨聚糖的重复二糖单位是和。 11、细胞学说的创始人是德国植物学家------------和德国动物学家------ 。 12、动物细胞之间对一些水溶性小分子具有通透作用的连接方式是-------- ，其基本结构单位称为------------。 13、物质穿膜中主动运输有和两种方式，被动运输有和两种。 14、在蛋白质合成过程中，核糖体大亚单位为------------中心，小亚单位为-------------- 中心。 15、核膜上孔膜区的特征性蛋白为一种跨膜糖蛋白----------；核纤层通过 ------ 与核 膜相连，其主要功能是--------------、-------------和------- 。 16、信号分子根据分泌方式可分为--------------、-------------、-------------、--------- 四种。 17、动物细胞表面存在由糖类物质组成的结构称为------- 。 18、内质网驻留蛋白的特点为C 端有由4 个氨基酸组成的驻留信号序列，在动物中为------- 。 19、再生的类型可分---------------和---------- 两种。 20、桥粒、半桥粒与胞内的------------相连，黏合带、黏合斑与胞内的------- 相连。 21、肌球蛋白的两个酶切位点分别是--------------- 和-------- 。 22、在细胞周期调控中，组成MPF 分子的CDC 是---------亚基，Cyclin 是 ----- 亚基。 23、负责联系细胞与细胞外基质（基膜）的细胞连接形式分别为------和 --- 。参与这两种连接方式的跨膜连接蛋白质又称为。 24、细胞中的离子泵主要有、和。 25、膜泡运输中的内吞作用主要包括和两种方式，其中--- 也是原生生物获取食物的重要方式。 26、肌球蛋白的两个“活动关节”分别能够被-----酶和------酶作用，--- 酶可将肌球蛋白从头部和杆部连接处断开。 27、细胞凋亡时细胞膜的主要变化为-----，细胞核的主要变化为-----；此外还会形成--- ，从而被其它细胞吞噬掉。
厦门大学2015年招收攻读硕士学位研究生 入学考试试题 科目代码：620 科目名称：分子细胞生物学 招生专业：生命科学学院、医学院、化学系、海洋与地球学院、环境与生态学院、药学院各相关专业 一、选择题（单选，每题2分，共30分） 1.病毒与细胞在起源上的关系，下面（）的观点越来越有说服力 A.生物大分子→病毒→细胞 B.生物大分子→细胞→病毒 C.细胞→生物大分子→病毒 D都不对 2.已克隆人的rDNA，用（）确定rDNA分布在人的哪几条染色体上 A.单克隆抗体技术 B.免疫荧光技术 C.免疫电镜技术 D.原位杂交技术 3.关于弹性蛋白的描述，（）是对的 A.糖基化、高度不溶、很少羟基化、富含脯氨酸和甘氨酸 B.非糖基化、高度不溶、羟基化、富含脯氨酸和甘氨酸 C.非糖基化、可溶、很少羟基化、富含脯氨酸和甘氨酸 D.非糖基化、高度不溶、很少羟基化、富含脯氨酸和甘氨酸 4.乙酰胆碱受体属于（）系统 A.通道耦联受体 B.G蛋白耦联受体 C.酶耦联受体 D.都不对 5.内质网还含有( ),可以识别不正确折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚基,并促进它们重新折叠和装配 A.Dp B.Bip C.SRP D.Hsp90 6.染色体骨架的主要成分是（） A.组蛋白 B.非组蛋白 C.DNA D.RNA 7.溶酶体内所含有的酶为( ) A.碱性水解酶 B.中性水解酶 C.酸性水解酶 D.氧化磷酸化酶 8.用特异性药物松弛素B可以阻断( )的形成 A.胞饮泡 B.吞噬泡 C.分泌小泡 D.包被小泡 9.有丝分裂中期最主要的特征是( ) A.染色体排列在赤道面上 B.纺锤体形成 C.核膜破裂 D.姐妹染色单体各移向一极 二、名词解释（每题6分，共30分）
核酸的生物合成 一、试题题目 (一)名词解释 1．中心法则 2．半保留复制 3．DNA聚合酶 4．解旋酶 5．拓扑异构酶 6．单链DNA结合蛋白 7．DNA连接酶 8．引物酶及引物体 9．复制叉 10．复制眼、θ结构11.前导链 12．冈崎片段、后随链 13．半不连续复制14．逆转录 15．逆转录酶 16．突变 17，点突变 18．结构畸变 19．诱变剂 20．修复 21．光裂合酶修复 22．切除修复 23．重组修复 24．诱导修复和应急反应 25．DNA 重组 26．基因工程 27．转录 28．模板链(反意义链) 29．非模板链(编码链) 30．不对称转录 31．启动子 32．转录单位 33．内含子 34．外显子 35．转录后加工 36．核内不均一RNA 37．RNA复制 (二)问答题 1．试述Meselson和Stahl关于DNA半保留复制的证明实验。 2．描述大肠杆菌DNA聚合酶I在DNA生物合成过程中的作用。 3．试述DNA复制过程，总结DNA复制的基本规律。 4．什么是逆转录?病毒中的单链RNA如何利用逆转录酶合成双链DNA，并整合到寄主细胞的基因组中?
5．DNA的损伤原因是什么? 6．简述基因工程的基本操作步骤及其应用意义。 7．试比较转录与复制的区别。 8. 试列表比较常染色质DNA与端粒DNA的复制。 9. 将大肠杆菌从37度转移到42度时，其基因表达如何变化？ 10.简述原核生物转录作用的过程。 11.试比较真核生物与原核生物mRNA转录的主要区别。 (三)填空题 1．Meselson-Stahl的DNA半保留复制证实试验中，区别不同DNA用_______方法。分离不同DNA用_______方法，测定DNA含量用_______方法， 2．DNA聚合酶I(E．coli)的生物功能有_______、_______和_______作用。用蛋白水解酶作用DNA聚合酶I，可将其分为大、小两个片段，其中_______片段叫Klenow 片段，具有_______和_______作用，另外一个片段具有_______活性。 3．在E．coli中，使DNA链延长的主要聚合酶是_______，它由_______亚基组成。DNA聚合酶Ⅱ主要负责DNA的_______作用。 4．真核生物DNA聚合酶有_______，_______，
湖南师范大学硕士研究生入学考试自命题考试大纲考试科目代码：考试科目名称：分子细胞生物学 一、考试形式与试卷结构一 1)试卷成绩及考试时间 本试卷满分为100分，考试时间为180分钟。 2)答题方式 答题方式为闭卷、笔试。 3)试卷内容结构 各部分内容所占分值为： 细胞生物学基本概述、细胞基本特性及研究方法约15分 细胞膜, 内膜系统及各细胞器约25分 基因表达及调控约30分 细胞增殖、分化、衰老、凋亡及其社会联系与信号转导约30分 4)题型结构 论述题：4小题，每小题15-30分，共100分 二、考试内容与考试要求 （一）细胞生物学基本概述、细胞基本特性及研究方法 考试内容： 细胞生物学研究的内容与现状；细胞学与细胞生物学发展简史；细胞的基本概念；原核细胞与古核细胞；真核细胞；非细胞形态的生命体－病毒与细胞的关系；细胞形态结构的观察方法；细胞组分的分析方法；细胞培养、细胞工程与显微操作技术。 考试要求： 1、了解细胞生物学研究的内容、现状及发展。 2、掌握细胞的基本概念、基本共性及理解细胞是生命活动的基本单位；掌握病毒的基 本分类及特征，理解病毒及其与细胞的关系；掌握真核细胞、原核细胞的结构
特征及进化上的关系；细胞生命活动的基本含义。 3、了解和掌握细胞生物学研究领域所使用的实验技术的基本原理和应用；理解细胞组 分的分析方法；掌握细胞培养类型和方法及细胞工程的主要成就。 （二）细胞膜及细胞的内膜系统及各细胞器 考试内容： 细胞质膜的结构模型；生物膜基本特征与功能；细胞骨架；膜转运蛋白与物质的跨膜运输；离子泵和协同转运；胞吞与胞吐作用。细胞质基质的涵义与功能；细胞内膜系统及其功能；细胞内蛋白质的分选与膜泡运输；线粒体与氧化磷酸化；叶绿体与光合作用；线粒体和叶绿体是半自主性细胞器；线粒体和叶绿体的增殖与起源；微丝与细胞运动；微管及其功能；中间丝；核被膜与核孔复合体；染色质；染色质结构与基因活化；染色体；核仁；核糖体的类型与结构；多聚核糖体与蛋白质的合成。 考试要求： 1、了解生物膜的结构模型、组成与功能等基本知识。 2、掌握物质的跨膜运输的方式、特点、作用机理及生物学意义。 3、掌握细胞质基质的涵义、功能及细胞质基质与胞质溶胶概念；掌握内质网的基本类型、 功能及与基因表达的调控的关系；掌握高尔基复合体的形态结构和高尔基体的极性特征、膜泡运输的分子机制高尔基体的功能以及它和内质网在功能上关系、高尔基体与细胞内的膜泡运输及内膜系统在结构、功能上的相互关系；掌握溶酶体与过氧化物酶体的差异以及后者的功能发生；了解细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配。 4、掌握真核细胞内两种重要的产能细胞器——线粒体和叶绿体的基本结构特征与功能机 制。 5、掌握各种细胞骨架的动态结构和功能特征。 6、掌握细胞核的结构组成及其生理功能；掌握染色质、染色体的关系及中期染色体的形态 结构和染色体DNA的三种功能元件；了解核仁的功能与周期；了解染色质的结构和基因转录。 7、掌握核糖体的结构特征和功能，蛋白质的生物合成和多聚核糖体的概念。 （三）基因表达及调控
第一章绪论 1 [1、构成有机体的基本单位。2、代谢与功能的基本单位。3、遗传的基本单位。] 原核：除Cell质膜外，无其他膜相结构；有核糖体。（细菌，支原体） 2、细胞生物 3、细胞器能的细胞器。包括线粒体、高尔基复合体、内质网、溶酶体等。 非膜相结构：细胞质中没有膜包裹的细胞结构。包括微管、微丝、核糖体、 核仁、中间丝等。 4、细胞细胞学说细胞学细胞生物学分子细胞生物学 19世纪自然科学的三大发现之一（进化论、能量守恒及转换定律） 的科学。 华生和克里克对DNA分子双螺旋结构的阐明和“中心法则”的提出以及三联体遗传密码的证明，为细胞分子水平的研究奠定了基础。 透射式电镜：观察细胞内部结构。 5、电子显微镜 扫描式电镜：细胞或组织表面的观察。 第二章细胞的化学组成 1 质，如核酸、蛋白质。 2、蛋白质的一级结构：是蛋白质的基本单位，表示一种蛋白质中氨基酸的数目、种类和排 列顺序。 3、DNA的种类：A-DNA、B-DNA、Z-DNA。 4、RNA按功能分为三种：tRNA（转运核糖核酸）、rRNA（核糖体核糖核酸）、mRNA（信 使核糖核酸）。还有snRNA、hnRNA。 第四章细胞膜及细胞表面 1 夹板”式形态，称之为单位膜。 2、磷脂分为：卵磷脂（PC）、脑磷脂（PE）、鞘磷脂（SM）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰丝 氨酸（PS）。 3、细胞膜的分子结构模型：磷脂双分子层模型、“蛋白质-脂质双分子层-蛋白质”三夹板模 型、单位膜模型、流动镶嵌模型、脂筏模型。 4、细胞表面的结构（P55图4-10）：细胞被、细胞膜、细胞溶胶。 细胞表面蛋白质的作用：载体、受体、G蛋白（是一种酶）、受体介导入胞蛋白。 5、细胞通讯的机制（P61）：环腺苷酸（cAMP）信号通路[P61图4-17及最后一段解释）： 腺苷酸环化酶（AC）]、磷脂酰肌醇信号通路。 6、细胞表面的特化结构：微绒毛和内褶、伪足、纤毛和鞭毛。 第五章核糖体与蛋白质的生物合成 1、核糖体是由rRNA和蛋白质组成的核糖体颗粒。核糖体的大、小亚基来源于核仁。
二、简答题 1、已知有哪些主要的原癌基因与抑癌基因与细胞周期调控有关？并举例说明。 原癌基因：Src、Myc、Fos、Ras、Jun 抑癌基因：P53、Rb、JNNK 2、原核细胞与真核细胞生命活动本质上有何不同？ （1）原核细胞DNA的复制、DNA的转录和蛋白质的合成可以同时在细胞质内连续进行；而真核细胞的DNA的复制发生在细胞核内，而只有蛋白质的合成发生在细胞质中，整个过程具有严格的阶段性和区域性，不是连续的。（2）原核细胞的繁殖具有明显的周期性，并且具有使遗传物质均等分配到子细胞的结构。（3）原核细胞的代谢形式主要是无氧呼吸。产能较少，而真核细胞的代谢形式主要是有氧呼吸辅以无氧呼吸，可产生大量的能量。 3、简述高尔基体对蛋白的分拣作用。 高尔基复合体对经过修饰后形成的溶酶体酶。分泌蛋白质和膜蛋白等具有分拣作用，其反面高尔基网可根据蛋白质所带有的分拣信号，将不同命运的蛋白质分拣开来，并以膜泡形式将其运至靶部位。 存在于粗面内质网中执行功能的蛋白为内质网驻留蛋白，它定位于内质网腔中，其C 短大都有KDEL序列，此序列为分拣信号。但有时此蛋白会混杂在其他蛋白中进入高尔基体。在顺面高尔基网内膜含有内质网驻留蛋白KDEL驻留信号的受体，该受体可识别KDEL 序列并与之结合形成COPI有被运输泡，通过运输泡与内质网膜融合将内质网驻留蛋白重新回收到内质网中。因此，KDEL驻留信号也是一个回收信号。内质网腔中的pH略高于高尔基体扁囊，由于内离子条件的改变在内质网腔中内质网驻留蛋白与受体分离，内质网膜又通过COPII有被小泡溶于顺面高尔基体，从而使受体循环利用。 4、简述单克隆抗体的制作原理及过程。 5、简述甘油二酯（DG）与三磷酸肌醇（IP3）信使途径。 6、试述有丝分裂前期主要特点。 1、染色质通过螺旋化和折叠，变短变粗，形成光学显微镜下可以分辨的染色体，每条 染色体包含2个染色单体。 2、S期两个中心粒已完成复制，在前期移向两极，两对中心粒之间形成纺锤体微管， 当核膜解体时，两对中心粒已到达两极，并在两者之间形成纺锤体。 7、简述亲核蛋白进入细胞核的主要过程。 第一：亲核蛋白与输入蛋白α/β异二聚体，即NLS受体（NBP）结合。 第二：形成的亲核蛋白-受体复合物与核孔复合体的胞质丝结合。 第三：核孔复合体形成亲水通道，蛋白质复合物进入核内。 第四：该复合物与Ran-GTP相互作用，引起复合物解体，释放出亲核蛋白。 第五：核输入蛋白β与Ran-GTP结合在一起被运回细胞质，Ran-GTP在细胞质中被水解为Ran-GDP，Ran-GDP随后被运回核内，而核输入蛋白α也在核输入蛋白的 帮助下从核内运回细胞质。 8、试述有丝分裂与减数分裂的区别。 第一：有丝分裂是体细胞的分裂方式，而减数分裂仅存在于生殖细胞中。 第二：有丝分裂是DNA复制一次细胞分裂一次，染色体数由2n→2n，DNA量由4C变为2C；减数分裂是DNA复制一次，细胞分裂两次，DNA量由4C变为1C，染色体 数由2n→1n。 第三：有丝分裂前，在S期进行DNA合成，然后经过G2期进入有丝分裂期；减数分裂的DNA合成时间较长，特称为减数分裂前DNA合成，，合成后立即进入减数分裂， G2期很短或没有。
分子细胞生物学思考题（2016年）: 一、肿瘤细胞的十大生物学特性？ 1.自给自足生长信号，可以自行其是的合成生长分化所需的生长信号，无需依赖外源性信号，神经胶母细胞瘤和恶性肉瘤中的癌细胞就分别获得了合成PDGF（血小板源生长因子）和TGFα（肿瘤生长因子α）的能力 2. 抗生长信号的不敏感，通过基因突变使得生长抑制信号失去活性，从而实现对抑制生长信号不敏感的目的。 3. 抵抗细胞死亡，主要方法是通过基因突变使p53蛋白失活 4. 潜力无限的复制能力；细胞的分裂能力与端粒有关，维持端粒的能力，主要是通过过量表达端粒酶实现的。 5. 持续的血管生成；肿瘤细胞中促进血管形成的信号分子如VEGF（血管内皮生长因子)和FGF（成纤维细胞生长因子）的表达水平都远高于相应的正常组织，而一些起抑制作用的信号分子如thrombospondin-1或β-interferon的表达则下降。 6. 组织浸润和转移；7避免免疫摧毁；8促进肿瘤的炎症炎症反应可为肿瘤微环境提供各种生物激活分子，例如包括生长因子（可维持癌细胞的增殖信号）、生存因子（可抑制细胞死亡）、促血管生成因子和细胞外基质修饰酶（可利于血管生长，癌细胞浸润和转移）、以及其它诱导信号（可激活EMT和癌细胞的其它一些特征）。此外，炎性细胞还会分泌一些化学物质，其中ROS可以加快临近癌细胞的基因突变9基因组不稳定和突变；，加速它们的恶化过程。10 细胞能量代谢异常即便在有氧气的条件下，癌细胞也会通过调控，使其能量主要来源于无氧糖酵解的代谢方式，这被称为“有氧糖酵解”。 二、简述DNA损伤检控点信号传导的一般途径，根据周期时相分为哪几类？并利用DNA 损伤检控点原理说明肿瘤发生的分子机制。 转导途径包括感受器（如ATM、A TR等）、转导因子（如Chk1、Chk2等）和效应器（如Cdc25A、Cdc25C、p21等）。感受器负责检测DNA结构的异常并启动检控点信号，转导因子进一步将信号转导给相应的效应器，效应器则引发这个路径上的生物学效应，引起细胞周期阻滞和对损伤DNA的有效修复。分三类：（1）G1期DNA损伤检控点：在进入下一个有丝分裂细胞周期之前将带有损伤的细胞阻滞在限制点；（2）S期DNA损伤检控点：当细胞内出现损伤时能够使DNA合成速度减慢或停止；（3）G2期DNA损伤检控点：功能是阻止带有DNA损伤的细胞进入有丝分裂期，阻滞在M期之前，为损伤修复提供足够的时间。机制：其主要在G1期和G2期发挥作用，G1期DNA损伤检测点关键分子有p53、Rb等，当DNA发生损伤严重时，p53等缺失细胞会停止DNA损伤修复，而细胞周期还进行，或者CdclinD上调加速细胞周期，使细胞逃避检测点，这都导致肿瘤发生；G2期检测途径主要是抑制Cdc2活性使细胞阻滞在G2期，且p53是其阻滞关键，p53及14-3-3δ蛋白缺失引起G2期检测点缺陷使细胞过早进入有丝分裂而导致肿瘤发生。 三、请举例说明信号通路与肿瘤细胞生物学特性的关系？ 当胞外的IL-6和IL-6Rα相互作用,引起gp130/IL-6Rα蛋白复合物形成,继而被激活, gp130通过Janus激酶(Januskinase, JAK)的磷酸化激活STAT转录因子, 特别是STAT3和SHP2。磷酸化的STAT3 形成二聚体,转移至细胞核中,激活调控基因的转录活性,而STAT3的过度激活可表现出促进肿瘤生长的作用,它的转录活性是调节癌病变的先决条件,同时, STAT3是gp130介导的细胞的存活和G1期到S期细胞转录信号的一个重要分子。c-Myc和Pim是STAT3的靶基因,它们可以补偿STAT3在细胞存活和细胞周期转变的作用。SHP2与Ras/MAP(mitogen-activatedprotein,细胞因子的受体有丝分裂原激活蛋白)激酶信号通路密切相关,并且对有丝分裂原激活起着重要的作用。另外,细胞周期蛋白D1(CyclinD1)是STAT3下游信号途径中的一个重要的调控基因,它参与细胞周期的调控,其异常表达可加速细胞周期循环,导致细胞持续异常增殖。如在大肠炎导致的肿瘤中,由STAT3介导的IL-6和IL-11依赖的IEC可以促进G1和G2/M周期转换,促进细胞的增殖,以一个自发的机制同时诱发肿瘤和炎症。此外NF-κB可诱导IL-6和尿激酶纤溶酶原激活物调控其周围的成纤维母细胞基质产生VEGF和细胞外基质降解酶,促进肿瘤细胞的浸润和转移。
分子生物学名词解释 1
分子生物学名词解释 第二章(主要的:核小体、半保留复制、复制子、单链结合蛋白、岗崎片段、错配修复、DNA的转座、C值矛盾、前导链与后随链。) 1. C值反常现象(C值矛盾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”。 C值一般随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。 某些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖动物里面，C 值变化也很大。 2.DNA的半保留复制: 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
4.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 5.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Π：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 6. 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。 7. 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。 8. 从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子.每个DNA复制的独立单元被称为复制子（replicon），主要包括复制起始位点（Origine of replication）和终止位点 9.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
1．“医学分子细胞生物学”共六次课，你对其中的哪些内容最感兴趣？为什么？ 答：细胞周期及调控。 理由：细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的。对简单生物而言，调控细胞周期主要是为了适应自然环境，以便根据环境状况调节繁殖速度，以保证物种的繁衍。复杂生物的细胞则需要面对来自自然环境和其他细胞、组织的信号，并做出正确的应答，以保证组织、器官和个体的形成、省长以及创伤愈合等过程能正常进行，以及创伤愈合等过程能正常进行，因而需要更为精细的细胞周期调控机制。 这些都是与了解生物整个生长过程必不可少的知识，我是一个热爱自然的人，所以，我对这方面的知识最感兴趣。 2．你希望能听到哪些领域或主题的深入介绍？为什么？ 答：转基因食品。 理由：含有转基因生物成份的食品称为转基因食品。目前为止，科学家不能完全预知对生物进行转基因改造，有可能导致何种突变而对环境和人造成危害。虽然实验非常成熟，但其对人类可能造成的影响，或许要在未来几代人后才显现。然而，中国作为多种生物的起源地和生物多样性中心，蕴藏了大量的物种资源。一旦受到转基因生物的基因污染，不仅是对世界的生物多样性的环境，还会影响到科学家运用物种和基因多样性资源解决粮食安全问题的能力。转基因技术将外来基因，植入人类的日常食物，例如大豆、玉米甚至大米中。长期进食转基因食品，对人类健康有何影响仍是未知之数。在国际上对转基因食品安全还有争议的时候，部分转基因食品已经在消费者不知情的情况下被端上了饭桌，严重伤害了消费者对转基因食品的知情权和选择权。显然目前发展生态农业与有机农业、保护农业遗传资源、推动农业走可持续道路是有待我们解决的重大问题。所以，我们应该多学习和研究这方面的课题，避免对人类、对自然界造成不必要的伤害。 3.请给我们一些建议？ 答：1.几乎一次课一个老师，老师换得过于频繁，让人感觉什么都讲了点，可是知识没有了衔接性，又觉得什么都没有学到。所以，建议一个老师来完成所有的课时。 2.内容太深奥了，全校性选修课是每个专业每个年级都可以选，而我们非医学专业的学生（医事法律专业）去听建立在一定理论基础上的专业性很强的课显然难以消化。所以，希望老师讲一些基础理论或者是在教务处网站的选课系统中注明建议医学专业的学生选。 3.多举一些生活实例来帮助我们消化理解知识，并且可以多一些视频或者图片让教学更形象具体。 4.就医学细胞生物学或医学的相互渗透和影响，你预期哪些方面会有长足的发展，怎样的发展，并给我们的生活带来变化？ 答：发酵工程。现代发酵技术给我们带来了一些以前不曾存在的新型产品，比如说一种被称作单细胞蛋白的新型动物饲料，就是利用发酵工程以农作物秸杆、造纸废液等废弃物培养藻类、放线菌、细菌、酵母等单细胞生物而获得的高产产品，这不仅含有高蛋白，而且含有丰富的维生素和脂类等，既是家禽家畜的良好饲料，又可用来生产高营养的人造蛋白食品。在食品、药品、原材料等方面应该可以发展，通过发酵可以生产抗生素以及氨基酸，还可以获得一些药物的中间原料，例如癌症和心血管疾病。所以，我相信，发酵工程以后会在各个领域给我们的生活带来意想不到的利益。
常用的分子生物学内容和相关技术 一、分子克隆（分子操作） 大肠杆菌中1．原核表达系统（PET28a，PET30a 等） 融合蛋白抗原免疫动物 原核表达系统蛋白转导系统（TAT） 大肠杆菌中
2．真核表达系统（pcDNA3）：用于transfection（基因转染） 在培养的动物细胞中 分子克隆的方法： ●选择合适的表达载体 ●选择酶切位点，设计PCR引物并合成 ●制备待克隆的靶基因
?PCR（来源培养细胞或组织、植物的mRNA cDNA） ?RT-PCR ?质粒中已克隆的目的片段 ?人工合成cDNA片段 退火后形成双链 二、细胞培养 ?动物细胞 ?植物细胞 ?原代细胞培养 ?传代细胞培养 三、探讨功能： 与细胞生长、增殖、凋亡的关系，检测mRNA、蛋白质的表达变化及意义 ?内源基因：或使内源基因表达抑制（RNAi, down-regulation）或缺失、突变 ?外源基因：通过transfection（基因转染）、电转移、显微微注射等方法将外源基因导入培养的细胞中过 表达（overexpression），在mRNA、蛋白质水平上 表达上调（up-regulation） ?信号传导：protein-protein interaction
◆Two hybrid system ◆Western blot ◆免疫荧光双标记图像分析 ?细胞:BrdU,Flow Cytometry（cell cycle，apoptosis） ?动物：成瘤 四、检测表达 ?DNA:Reporter gene(promoter activity),Hybridization （DNA-Southern blot，RNA-Northern blot，tissues or cells-in situ） ?RNA:RT-PCR，Real-time PCR,microRNA Gene chips:cDNA,microRNAs ?Proteins （tissues or cells-Western blot or immunohistochemistry，serum or conditional medium–ELISA）
心得 在得知要进行分子细胞生物学的学习之初，我从很多渠道都了解到这是一门难度不低的课程。每次上课，教室基本都坐满了人，足以看出同学们对这门课的重视程度。在老师的讲述下，我逐渐了解到分子细胞生物学是一门研究细胞内细胞器功能以及如何发挥作用的学科。学习的过程中注重记忆和理解。 进行了一段时间的学习后，发现分子细胞生物学的许多基础知识在高中生物和大学里的生物化学里都有涉及。比如细胞组织的基本结构、细胞器的作用等。渐渐，我走入了分子细胞生物学的大门，对细胞活动有了一些基本的概念。明白这门课程的目的是为了让我们掌握正常细胞形态，细胞运行规律等知识，为进一步学习药理学等课程打好基础。 不得不提老师把学习中的重点明确的很好，便于课下去有趋向性地复习。讲到一些难点的时候，老师甚至还亲自板书引领着我们去了解整个细胞生理过程。PPT上的一些动态的图片，也对理解一些复杂的过程有很大的帮助。比如在讲骨骼肌细胞收缩时，通过直观的感受图片上离子的运动，给我留下了十分深刻的印象。 通过一学期的学习,我学到了很多新的知识。分子细胞生物学作为一门新兴学科，有着很大的科研前景。我觉得学习分子细胞生物学培养了我的分子细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科,它联系着生物科学的许多分支学科,尤其是与分子生物学、遗传学、生物化学等学科联系密切。 在分子细胞生物学这门课程的学习方法上，一定要复习，当天讲过的内容如果不及时看一看复习，下次再上课的时候再继续回忆的时候就很痛苦，这一点我是深有体会。我也观察了很多其他的同学。首先老师不要求我们记很多笔记，说他讲的都是书上有的，我们只要上课好好听就可以了。但一些总结之类的笔记，我认为我们同学还是有必要做的，老师有时候PPT上也会有一些总结。做总结，可以把零散的知识系统化，规范化。很多好学的同学还会用各种颜色的记号笔画出书上的重难点，便于复习。当然，有些记忆力特别好的同学，上课听一听后就能基本掌握知识，真是羡慕的很。对大多数同学来说，课后的总结复习都是非常必要的。老师要求自学的部分，也要认真看一看，毕竟也会涉及少量考点，所以更要分配好时间。 对于考试的想法，现在大概知道有名词解释、填空题、问答题等题型。感觉前两者的掌握是相通的。老实说，我自己比较懒，从网上下了每一章的名词解释的总结，复习的时候看一看，按理说，自己总结的话，会对书本的掌握更上一个层次。问答题主要就是理解掌握老师强调的一些重点细胞胜利活动过程机制概念等。这就需要我们在平时的学习中就多多留心。才能在考试中拿到理想的成绩，才能不辜负老师的辛勤付出。
第五章常用分子生物学技术的原理及其应用习题（引自网络精品课程） 一、选择题 （一）A型题 1 ．分子杂交实验不能用于 A ．单链 DNA 与 RNA 分子之间的杂交 B ．双链 DNA 与 RNA 分子之间的杂交 C ．单链 RNA 分子之间的杂交 D ．单链 DNA 分子之间的杂交 E ．抗原与抗体分子之间的杂交 2 ．关于探针叙述错误的是 A ．带有特殊标记 B ．具有特定序列 C ．必须是双链的核酸片段 D ．可以是基因组 DNA 片段 E ．可以是抗体 3 ．下列哪种物质不能用作探针 A ． DNA 片段 B ． cDNA C ．蛋白质 D ．氨基酸 E ． RNA 片段 4 ．印迹技术可以分为 A ． DNA 印迹 B ． RNA 印迹 C ．蛋白质印迹 D ．斑点印迹 E ．以上都对 5 ． PCR 实验延伸温度一般是 A ．90 ℃ B ．72 ℃ C ．80 ℃ D ．95 ℃ E ．60 ℃ 6 ． Western blot 中的探针是 A ． RNA B ．单链 DNA C ． cDNA D ．抗体 E ．双链 DNA 7 ． Northern blotting 与 Southern blotting 不同的是 A ．基本原理不同 B ．无需进行限制性内切酶消化 C ．探针必须是 RNA D ．探针必须是 DNA E ．靠毛细作用进行转移 8 ．可以不经电泳分离而直接点样在 NC 膜上进行杂交分析的是 A ．斑点印迹 B ．原位杂交 C ． RNA 印迹 D ． DNA 芯片技术 E ． DNA 印迹 9 ．下列哪种物质在 PCR 反应中不能作为模板 A ． RNA B ．单链 DNA C ． cDNA D ．蛋白质 E ．双链 DNA 10 ． RT-PCR 中不涉及的是 A ．探针 B ． cDNA C ．逆转录酶 D ． RNA E ． dNTP 11 ．关于 PCR 的基本成分叙述错误的是 A ．特异性引物 B ．耐热性 DNA 聚合酶 C ． dNTP D ．含有 Zn 2+ 的缓冲液 E ．模板 12 ． DNA 链末端合成终止法不需要 A ． ddNTP B ． dNTP C ．引物标记 D ． DNA 聚合酶 E ．模板 13 ． cDNA 文库构建不需要 A ．提取 mRNA B ．限制性内切酶裂解 mRNA C ．逆转录合成 cDNA D ．将 cDNA 克隆入质粒或噬菌体 E ．重组载体转化宿主细胞 14 ．标签蛋白沉淀是 A ．研究蛋白质相互作用的技术 B ．基于亲和色谱原理 C ．常用标签是 GST D ．也可以是 6 组氨酸标签 E ．以上都对 15 ．研究蛋白质与 DNA 在染色质环境下相互作用的技术是 A ．标签蛋白沉淀 B ．酵母双杂交 C ．凝胶迁移变动实验 D ．染色质免疫沉淀法 E ．噬菌体显示筛选系统 16 ．动物整体克隆技术又称为
1.分子生物学与所学专业的关系。 答：（请自己归纳）在分子水平上研究生命现象的科学。通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程。比如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 2.分子生物学的发展过程，3-5个诺贝尔奖得主的贡献。 分子生物学的发展历史： 分子生物学的发展大致可分为三个阶段。 一、准备和酝酿阶段 19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破： 确定了蛋白质是生命的主要基础物质 确定了生物遗传的物质基础是DNA 二、现代分子生物学的建立和发展阶段 这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。DNA双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出了硷基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了最重要的基础。在此期间的主要进展包括： 遗传信息传递中心法则的建立 对蛋白质结构与功能的进一步认识 三、初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 70年代后，以基因工程技术的出现作为新的里程碑，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。其间的重大成就包括： 1.重组DNA技术的建立和发展 2.基因组研究的发展 3.单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展 4.基因表达调控机理 5.细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域 诺贝尔得奖贡献 1912年英国亨利?布拉格和劳伦斯?布拉格建立了X射线晶体学，成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。1915年获得诺贝尔物理学奖 1953年James D. Watson和Francis H. C. Crick揭示了DNA分子的双螺旋结构和半保留复制机制。 1962得奖 1958年Crick又提出了遗传信息传递的“中心法则” 1959 阿瑟·科恩伯格等因“发现核糖核酸和脱氧核糖核酸的生物合成机制”获得诺贝尔奖，DNA聚合酶。
分子细胞生物学 1．简述表达调控的基本概念和真核基因表达调控的特点（10分）。 2．简述转录后水平的基因沉默现象、基因表达调控的新途径及其应用现状（10分）。3．请你简述细胞分化，干细胞发展现状，如何理解认识现状与应用关系（10分）？ 4．请叙述细胞周期内容与细胞周期调控实验的基本原理，请你设计一种有关细胞周期调控的实验（10分）。 5．细胞信号理论与实践的应用现状，从你所理解的几种细胞信号通路，谈谈验证实验设计及其依据原理（10分）。 6．由基因选择性表达结果与细胞分化关系，生物的表观遗传的关系（10分）。 7．细胞凋亡及其信号转导关系说明细胞凋亡须具备必要的基本元件，请举一列叙述说明（10分）。 8．如何理解真核细胞基因表达调控的复杂性（10分）？ 9．根据你所从事的研究方向，探讨与分子细胞生物学的关系及应用（20分） 1.简述表达调控的基本概念和真核基因表达调控的特点（10分）。 答：基因表达调控：指位于基因组内的基因如何被表达成为有功能的蛋白质(或RNA)，在什么组织中表达，什么时候表达，表达多少等等。在内、外环境因子作用下，基因表达在多层次受多种因子调控。基因表达调控的异常是造成突变和疾患的重要原因。 真核基因表达调控的特点： （1）转录水平的调控。Britten和Davidson于1969年提出的真核生物单拷贝基因转录调控的模型——Britten—Davidson模型。该模型认为在整合基因的5’端连接着一段具有高度专一性的DNA序列，称之为传感基因。在传感基因上有该基因编码的传感蛋白。外来信号分子和传感蛋白结合相互作用形成复合物。该复合物作用于和它相邻的综合基因组，亦称受体基因，而转录产生mRNA，后者翻译成激活蛋白。真核生物基因组中等重复DNA序列和单
1．P C R反应过程中，引物粘合所需温度一般是A．72℃ B．85℃ C．75℃ D．65℃ E．55℃ 2．PCR反应过程中，引物延伸所需温度一般是 A．95℃ B．82℃ C．72℃ D．62℃ E．55℃ 3．PCR反应体系不包括 A．模板DNA B．Taq DNA聚合酶C．特异性引物A、B D．ddNTP E．含Mg2+的缓冲液 4．PCR的循环次数一般为 A．5～10次B．10～15次C．15～20次D．20～25次E．25～30次 5．PCR反应体系与双脱氧末端终止法测序体系不同的是缺少 A．模板B．引物C．DNA聚合酶D．ddNTP E．缓冲液 6．Sanger法测序不需要 A．Klenow小片段B．引物C．dNTP D．标记dNTP E．ddNTP 7．Sanger法测序的基本步骤不包括 A．标记模板B．模板-引物杂交C．引物的延长与合成阻断 D．电泳E．放射自显影直读图 8．Sanger法测序的四个反应体系中应分别加入不同的 A．模板B．引物C．标记dNTP D．DNA聚合酶E．ddNTP 9．人类基因组计划的主要研究内容不包括 A．遗传图分析B．物理图分析C．转录图分析 D．序列图分析E．蛋白质功能分析 10．1996年，英国科学家克隆的Dolly羊所采用的技术是 A．转基因技术B．核转移技术C．基因剔除技术
D．肽核酸技术E．反义核酸技术 11．Maxam-Gilbert法与Sanger法测序的共同点是均需 A．引物B．Klenow大片段C．ddNTP D．化学裂解试剂E．电泳后放射自显影读图 12．Sanger法测序所得直读图像中，由终点至始点所读序列为 A．待测DNA5ˊ→3ˊ的碱基序列B．待测DNA3ˊ→5ˊ的碱基序列 C．待测DNA互补链3ˊ→5ˊ的碱基序列D．待测DNA互补链5ˊ→3ˊ的碱基序列E．引物5ˊ→3ˊ的碱基序列 13．PCR实验的特异性主要取决于 A．DNA聚合酶的种类B．反应体系中模板DNA的量 C．引物序列的结构和长度D．四种dNTP的浓度E．循环周期的次数14．基因剔除（knock out）的方法主要被用来研究 A．基因的结构B．基因的功能C．基因的表达 D．基因的调控E．基因的突变 15．反义核酸作用主要是 A．封闭DNA B．封闭RNA C．降解DNA D．降解DNA E．封闭核糖体的功能 16．有关Sanger法测序的叙述，不正确的是 A．只需标记一种dNTP B．一般应去除DNA聚合酶I 的5ˊ→3ˊ外切酶活性C．与dNTP相比阻断剂应尽可能的多D．反应时间不必太长 E．应采用超薄高压电泳 17．经电泳后将DNA转移至NC膜上的技术是 A．Southern blotting B．Northern blotting C．Western blotting D．Eastern blotting E．in situ hybridization