現代分子生物學重點

現代分子生物學1、 DNA重組技術：又稱基因工程，是將DNA片段或基因在體外經人工剪接后,按照人們的設計與克隆載體定向連接起來，在特定的受體細胞中與載體同時復制并得到表達，產生影響受體細胞的新的遺傳性狀。2、 基因組：指某種生物單倍染色體中所含有的基因總數也就是包含個體生長、發(fā)育等一切生命活動所需的遺傳信息的整套核酸。3、 功能基因組：又稱后基因組，是在基因組計劃的基礎上建立起來的，它主要研究基因及其所編碼蛋白質的結構與功能，指導人們充分準確地利用這些基因的產物。1、 簡述分子生物學的基本含義：從廣義來講:分子生物學是從分子水平闡明生命現象和生物學規(guī)律的一門新興的邊緣學科。它主要對蛋白質和核酸等生物大分子結構和功能以及遺傳信息的傳遞過程進行研究。從狹義來講：分子生物學的范疇偏重于核酸（或基因）的分子生物學，主要研究基因或DNA的復制、轉錄、表達和調節(jié)控制等過程，當然其中也涉及到與這些過程有關的蛋白質與酶的結構和功能的研究2、 早期主要有那些實驗證實DNA是遺傳物質？寫出這些實驗的主要步驟主要是兩個實驗：肺炎鏈球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗步驟：肺炎鏈球菌轉化實驗首先將光滑型致病菌（S型）燒煮殺滅活性以后再侵染小鼠，發(fā)現這些死細菌自然喪失了治病能力，再用活的粗糙型細菌（R型）來侵染小鼠，也不能使之發(fā)病，因為粗糙型細菌天然無治病能力。講經燒煮殺死的S型細菌和活的R型細菌混合在感染小鼠時，實驗小鼠都死了，解剖小鼠，發(fā)現有大量活的S型（而不是R型）細菌，推測死細菌的中的某一成分轉化源將無治病力的細菌轉化成病原細菌。噬菌體侵染細菌的實驗：用分別帶有S標記的氨基酸和P標記的核苷酸的細菌培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體，自帶噬菌體中就相應的含有S標記的蛋白質或P標記的核酸，分別用這些噬菌體感染沒有被放射性標記的細菌，經過1~2個噬菌體DNA復制周期后發(fā)現，子代噬菌體中幾乎不含帶S標記的蛋白質，但含有30%以上的P標記，這說明在噬菌體傳代過程中發(fā)揮作用的可能是DNA，而不是蛋白質。2、 試述有其父必有其子的生物學本質在親子代的遺傳物質的傳遞過程中，親代的遺傳物質經過減數分裂和有絲分裂成為攜帶遺傳物質的精子和卵細胞，在此過程中，DNA的復制使用的是半保留復制的原則，復制出來的DNA與親代有著極大的相似性，這也為DNA在新的環(huán)境中的轉錄、表達奠定了堅實的基礎，其中，兒子由于遺傳了父親的一條性染色體，于是更多的基因有了被表達出來的可能性，但不能排除DNA復制、轉錄、表達過程中出現突變，但一定會有某些性狀表達出來，因此有其父必有其子。3、 簡述孟德爾、摩爾根、和沃森等人對分子生物學發(fā)展的主要貢獻孟德爾的遺傳學規(guī)律最先使人們對性狀遺傳產生了理性認識，而摩爾根的基因學說則進一步將“性狀”與“基因”相偶聯(lián)，成為現代遺傳學的奠基石。沃森和Crick提出了脫氧核糖核酸的雙螺旋模型，為遺傳信息的傳遞鋪平了道路。孟德爾在對豌豆進行雜交試驗時，總結出兩條規(guī)律：1、當兩種不同植物雜交時它們的下一代可能與親本之一完全相同，他把這一規(guī)律稱為統(tǒng)一律；2、將不同植物品系雜交后的下代種子，在進行雜交或自交時，下一代會按照一定的比例發(fā)生分離，因而有不同形式摩爾根用實驗證明“基因”學說，第一次將代表某一特定的性狀的基因，同某一特定的染色體聯(lián)系起來使科學界普遍認識了染色體的重要性并接受了孟德爾的遺傳學原理。1953年，沃森和Crick提出了DNA的反向平行雙螺旋模型。染色體和DNA1、什么是核小體？簡述其形成過程核小體是組成染色質的重復單位，每個核小體由約200（160~250）bp的DNA和PH2A、H2B、H3、H4各2個，以及一個H1組成核小體是由H2A、H2B、H3、H4各兩個分子生成的八聚體和大約200bp的DNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而H1則在核小體的外面控制。1\^進入離開核小體的位置，每個核小體只有一個H1。2、 簡述真核生物染色體的組成及其組裝過程真核生物染色體的組成：DNA、蛋白質、RNA。染色體上的蛋白質主要包括組蛋白和非主蛋白，組蛋白包括：H1、H2A、H2B、H3、H4；非組蛋白主要包括：HMG蛋白、DNA結合蛋白、A24組主蛋白。真核生物DNA的種類：不重復序列、中度重復序列、高度重復序列一一衛(wèi)星DNA。染色體的包裝過程:DNA和組蛋白構成核小體，核小體在繞成一個中空的螺線管狀結構。這種螺線管狀結構（有的部分就是珠狀核小體結構）。就成為染色質絲，染色質絲在與許多非組蛋白結合組成染色體結構。DNA（7倍）t核小體（6倍）r30nm纖絲（40倍）-中期染色質（5倍）^染色體單位（67nm200bpDNA）10nm每圈6個核小體3、 原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征答：（1）結構簡練：a一條mRNA對應多條多肽鏈b不存在很多調控基因c基因是連續(xù)的（2） 存在轉錄單元（3） 有重疊基因4、 簡述原核生物DNA的復制特點答：原核生物每個DNA分子只有一個復制原點，復制原點序列特征4個9bp重復序列、3個13bp重復序列都富含A-T堿基對（1）DNA雙螺旋的解旋：DNA的解旋過程，首先是在拓撲異構酶I的作用下解開負超螺旋，并與解鏈酶共同作用，在復制起點處解開雙鏈，一旦局部解開雙鏈，就必須有單鏈結合蛋白質（SSR）來穩(wěn)定解開的單鏈，以保證核苷酸局部不會恢復成雙鏈。接著由引發(fā)酶等組成的引發(fā)體迅速使作用于兩條單鏈DNA上DNA解鏈酶：能通過水解ATP獲得能量來解開雙鏈DNA，大部分解鏈酶沿后隨鏈模板的5’-3'方向并隨著3/20復制叉前進而移動；Rep蛋白是沿前導鏈模板的3’-5’方向移動。單鏈結合蛋白質（SSR）以四聚體的形式結合在單鏈DNA的復制叉處，其作用是保證被解鏈酶解開的單鏈在復制完成前保持單鏈結構。SSB與DNA的結合能力在原核生物中表現為協(xié)同效應，在真核生物中則不表現為協(xié)同效應DNA拓撲異構酶：天然狀態(tài)下DNA以負超螺旋的形式存在，易形成部分單鏈結構，利于DNA與蛋白質的結合，在DNA復制過程中形成正超螺旋，拓撲異構酶能夠消除解鏈造成正超螺旋的堆積，消除阻礙解鏈進行的壓力，使復制繼續(xù)進行（2）DNA復制的引發(fā):DNA復制時，往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由DNA聚合酶從RNA引物3’端開始合成新的DNA鏈，后隨鏈的引發(fā)過程由引發(fā)體來完成。DNA聚合酶III在RNA引物3’末端連續(xù)合成DNA鏈，一直至下一個引物或岡崎片段，由RNcIseH降解RNA引物并由DNA聚合酶I將缺口補齊，再由DNA連接酶將兩個岡崎片段連接在一起形成大分子DNA（3）岡崎片段與半不連續(xù)復制：兩股新合成鏈都是按5’-3'方向合成。（4）DNA復制的終止：當復制叉遇到約22個堿基的重復性終止子序列（Ter）時，Tus-Ter復合物能使DnaB不再將DNA解鏈，阻止復制叉的繼續(xù)前移，等到相反方向的復制叉到達后停止復制，停止復制后，其間仍有50-100bp未被復制，由修復方式填補空缺，然后兩條鏈解開，在拓撲異構酶IV的作用下使復制叉解體，釋放子鏈DNA。（5）DNA聚合酶：DNA聚合酶的活性Klenow片段（2/3的C端）i 3'-5'核酸外切酶的活性DNA聚合酶ii 切除嘧啶二聚體N端：5’-3’核酸外切酶的活性i4/20除去RNA引物DNA聚合酶II:具有DNA聚合酶活性，但活力很低；具3’-5’核酸外切酶活性，可起校正作用，它的主要生理功能是修復DNA。DNA聚合酶III:具有DNA聚合酶活性，活力較強；具3’-5’核酸外切酶活性，可起校正作用，它是大腸桿菌DNA復制中延長反應的主導聚合酶。DNA聚合酶IV和V:分別由dinB和umuDiC基因編碼，主要在SDS修復過程中發(fā)揮功能。5、 細胞通過哪幾種修復系統(tǒng)對DNA損傷進行修復？答：錯配修復：是按模板的遺傳信息來修復錯配堿基的，修復時先要區(qū)分模板鏈和復制鏈。這是通過堿基的甲基化來實現的。切除修復（堿基切除修復、核酸切除修復）重組修復：機體細胞對在起始復制時尚未修復的DNA損傷部位可以先復制再修復。原理：先從同源DNA母鏈上將相應核苷酸序列片段移至子鏈缺口，然后再用新合成的序列補上母鏈缺口。DNA的直接修復：在DNA光解酶的作用下將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和6-4光化物還原成為單體。甲基轉移酶使O6-甲基鳥瞟吟脫甲基生成鳥瞟吟，防止G-T配對SDS反應：是細胞DNA受到損傷或復制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，細胞為求生存而產生的一種應急措施。主要包括：（1）DNA的修復；（2）產生變異。6、 轉錄的基本過程：轉錄的基本過程包括模板識別、轉錄起始、通過啟動子及轉錄的延伸和終止。模板識別：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之結合的過程7、 轉錄起始：原核生物的轉錄起始：全酶-啟動子形成閉合二重復合體；閉合復合體轉化成開放復合體；整合經最初兩個核苷酶，形成一個磷脂二脂鍵，形成三重復合體。真核生物的轉錄起始：真核生物有三種RNA聚合酶，分別催化不同RNA的合成，每種酶的作用均需要一些蛋白輔助因子的參與，將這些因子稱為轉錄因子。轉錄因子幫助RNA聚合酶識別啟動子，轉錄因子必需和DNA形成復合物，幫助RNA聚合酶定位到轉錄起始的位點。通過啟動子：在酶不需要移動時，即可加入9個核苷酸，但在加入核苷酸的過程中隨時可能釋放RNA，起始成功后，釋放6因子轉錄的延伸：RNA聚合酶釋放6因子離開啟動子后，核心酶眼模板DNA鏈移動并使新生RNA鏈不斷伸長的程就是轉錄延伸。轉錄的終止：當RNA鏈延長到轉錄終止位點時，RNA聚合酶不在形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉錄泡瓦解，DNA恢復成雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都從模板上釋放下來，這就是轉錄終止。8、終止子的類型和它們各自的作用機制不依賴P因子終止位點的上游一般存在一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，由這段DNA轉錄產生的RNA容易形成發(fā)卡結構。在終止位點前面有一段由4—8個A組成的序列所以轉錄產物的3’端為寡聚U,這種結構特征的存在決定了轉錄的終止。依賴于P因子RNA合成起始后P因子即附著在新生的RNA鏈5’端的某個可能有序列或二級結構特異性的位點上，利用ATP水解產生的能量，沿著5’到3’方向朝轉錄泡靠近，其運動速度可能比RNA聚合酶移動的速度快些；當RNA聚合酶移動到終止子而暫停時P因子移動到RNA的3’一OH端追上并取代了暫停在終止位點上的RNA聚合酶，它所具有的RNA-DNA解螺旋活性使轉錄產物RNA從模板DNA上釋放，隨后，轉錄復合物解體，完成轉錄過程。9、 細菌及真核生物啟動子的特征細菌啟動子：起點通常為一個瞟吟起點上游10bp處，有一約6bp的保守區(qū)域，稱為10區(qū)，共有序列為TATAA起點上游35bp處，有一約6bp的保守區(qū)域，稱為-35區(qū)，共有序列為TTGACA90%的啟動子中，-10與-35區(qū)的距離為16~19bp之間，兩個保守區(qū)之間的序列不重要，但距離很關鍵真核生物啟動子：TATAbox:位于RNA聚合酶II轉錄起點上游約-35~-25bp處的共同序列TATAAA:絕大多數情況下全部是A-T堿基對，只有少數含有G-CCAATbox:在起點上游-78~-70bp處還有另一段只有序列CCAAT，稱為CAAT區(qū)Gcbox:在起點上游-110~-80bp處有一段富含GC堿基對序列CGCCACACCC或GGGCGGG稱為GC區(qū)10、 原核生物mRNA的特征原核生物mRNA的特征：原核生物mRNA的半衰期短許多原核生物mRNA可能以多順反子的形式存在原核生物mRNA的5’端無帽子結構，3’端沒有或只有較短的PolyA結構11、 真核生物mRNA的特征：真核生物mRNA的5’端存在“帽子”結構絕大多數真核生物mRNA具有多聚A尾巴多順反子：編碼多個蛋白質的mRNA單順反子：只編碼一個蛋白質的mRNA6、 簡述1、11類內含子的剪接過程I類內含子：GNP的3’-OH攻擊內含子5’端，形成G-內含子，和外顯子部分；分離的外顯子3’-OH攻擊下一個外顯子的5’端；釋放的內含子3’-OH攻擊自身5’端15堿基處。II類內含子：剪接的第一步，分支位點A殘基2’-OH攻擊內含子5’位點，使內含子5’端與上游外顯子之間斷裂；5’端與內含子中靠近3’端的一A殘基2’-OH形成一索套形中間產物；A所在位點稱為分支位點(branchsite);第二步，上游外顯子3’-OH攻擊3’位點，在3’位點切割，釋放出內含子，連接兩個外顯子。7、 什么是日1^入編輯？指某些RNA，特別是在mRNA中插入、刪除或取代一些核苷酸殘基導致DNA所編碼遺傳信息的改變，從而翻譯出多種氨基酸序列不同的蛋白質。結果使成熟mRNA的核苷酸序列不同于前體，也不同于DNA模板，使遺傳信息在mRNA水平上發(fā)生改變。8、 核酶具有哪些結構特點？是指一類具有催化功能的RNA分子，通過催化靶位點RNA鏈中磷酸二酯鍵的斷裂，特異性地剪切底物RNA分子，從而阻斷基因的表達。結構特點：(1)都能形成三個雙螺旋區(qū)(垂頭結構)8/20（2）有一個由11~13個保守核苷酸殘基構成的催化中心（3）剪切反應在GUX序列的3‘端自動發(fā)生9、 什么是轉錄？轉錄的基本過程轉錄是以DNA單鏈為模板，NTP為原料，在依賴DNA的RNA聚合酶的作用下合成RNA鏈的過程轉錄的基本過程：模板的識別、轉錄的起始、通過啟動子、轉錄的延伸、轉錄的終止10、 什么是編碼鏈？什么是模板鏈？編碼鏈（或有意義鏈）：與模板鏈互補的非模板鏈，其編碼區(qū)的堿基序列與轉錄產物mRNA的序列相同（僅T、U互換）b模板鏈（或無意義鏈）：作為模板，按堿基互補配對原則轉錄成RNA的DNA鏈。11、 簡述復制與轉錄的異同：復制是以雙鏈DNA為模板，dNTP（脫氧核糖核苷酸）為原料、在依賴DNA的DNA聚合酶的催化作用下，合成DNA雙鏈的過程轉錄是以DNA單鏈為模板，NTP為原料，在依賴DNA的RNA聚合酶的作用下合成RNA鏈的過程復制與轉錄的異同相同或相似差異復制轉錄模板DNA兩股鏈均可復制模板鏈轉錄原料核苷三磷酸dNTPNTP堿基配對遵從堿基配對原則A-TG-CA-UT-AG-C聚合酶依賴DNA的聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶產物多核苷酸連子代雙鏈DNAmRNAtRNArRNA特點半保留半不連續(xù)復制不對稱轉錄12、 大腸桿菌的日1^入聚合酶有哪些成分組成？各個亞基的作用如何？大腸桿菌RNA聚合酶的全酶組成如下：核心酶j佛化中心全酶p-JX：會與核心的費［裝及的用劫子t只別"洗廠"'I.M亞是識別棋板船井與啟動了結臺使轉錄起始.在轉錄迷伸階段，。亞基與核心酶解肉，僅由核心阿參勺延伸過程々昭與模板DNA、底物NTP及新生RNA鏈結合Q亞基：。因子存在多種。因子，用于識別不同啟動子13、 真核生物日1^入聚合酶的分類、各自的轉錄產物RNA聚合酶I的轉錄產物是45SrRNA，經剪接修飾后生成除5SrRNA外的各種rRNA，。RNA聚合酶II在核內轉錄