分子生物学整理资料1

第三章核酸的结构与功能

1、维持DNA双螺旋结构的作用力有哪些？P38-39

答：1）氢键（AT配对有两条氢键，GC配对有三个氢键），双螺旋结构的稳定性与GC含量百分比成正比。

2）碱基堆积力

3）正负电荷的作用

4）其他作用因素

2、B-DNA、A-DNA、Z-DNA的主要结构参数的比较（外形、螺旋方向、每圈碱基数、大沟、小沟）。P40 参数A-DNA B-DNA Z-DNA

外形短粗适中细长

螺旋方向右手右手左手

每周碱基数11 10.4 12

大沟很狭、很深很宽、较深平坦

小沟很宽、浅狭、深较狭、很深

碱基倾角19°1°9°

3、反向重复序列（回文序列）的概念。P42-43

答：指双链DNA序列中按确定的方向阅读双链中的每一条链的序列都是相同的。【在单链DNA或RNA中能形成发夹结构，而在双链DNA分子内侧形成了十字架结构。三股螺旋的DNA：与基因表达有关，第三股链可能阻碍一些调控蛋白或RNA聚合酶与DNA结合；干扰转录延伸。四链结构----鸟苷酸四聚体：存在于端粒中，DNA分子或染色体分子可能彼此连接形成局部的四螺旋结构，可能起着稳定染色体和在复制过程中保持其完整性的作用。】

4、引起DNA变性的主要因素有哪些？P65

答：1）加热（生理温度以上）

2）极端PH值当PH为12时，碱基上的酮基转变为烯醇基，影响氢键形成，从而改变Tm值；当PH为2~3时，碱基上的氢基发生质子化，也影响氢键的形成。

3）有机溶剂、尿素和酰胺等。在环境中存在尿素和酰胺时，与DNA分子中的碱基形成氢键，从而使DNA 分子保持单链状态。

5何谓DNA复性？DNA复性的两个必要条件是什么？影响DNA复性速度的因素有哪些？P67、70

答：DNA复性：两条彼此分开的变性DNA链在适当条件下重新缔合成双螺旋结构的过程。

条件：1）一定的离子强度，用以消弱两条链中磷酸基团之间的排斥力，通常使用0.15~0.50mol/L Nacl。

2）较高的温度，用以避免随机形成的无规则氢键，但温度不能太高，否则形成有效的氢键以维持稳定的双链。

影响因素：1）简单分子

2）同一种DNA分子，浓度越高，互补链碰撞机会越多，复性速度越快。

3）DNA片段大小

4）温度的影响

5）阳离子浓度

第四章基因与基因组的结构与功能

1、基因组的概念。P76

答：基因组是指生物体或细胞中，一套完整的单体的遗传物的总和；或指原核生物的染色体、质粒、真核生物的单倍染色体组、细胞器，病毒中，所含有的一整套基因。一般DNA的长度和序列表示基因组及基因。

2、何谓基因组DNA的C值与C值悖理，C值悖理的主要表现是什么P78、79？

答：C值：真核生物单倍体基因组所包含的全部DNA量。

C值悖理：指真核生物中DNA含量的反常现象。

②关系密切的生物C 值相差甚大；

③真核生物DNA 的量远远大于编码蛋白质等物质所需的量。

3、何谓正链RNA病毒和负链RNA病毒，二者感染动物细胞的途径有何不同？P81

答：正链RNA病毒：如果病毒的单链RNA 基因组直接作为mRNA，则称为正链RNA；这些病毒称为正链RNA 病毒。

负链RNA 病毒：如病毒RNA 不能直接作为mRNA. 而以互补的RNA 链作为mRNA. 则称基因组RNA 为负链RNA ，这种病毒称为负链RNA 病毒。

感染途径：1）正链RNA 分子可以直接感染动物细胞，合成病毒的外壳和核酸，并组装成病毒体。

2）负链RNA 分子本身无感染性，需要转录成mRNA 才具有感染性。

4何谓真核生物的断裂基因P91、外显子与内含子P92、假基因P109？

答：断裂基因：基因内部插入了不编码序列，使一个完整的基因分隔成不连续的若干区段，这样的基因叫做不连续基因(discontinuous gene)或断裂基因(split gene)。

外显子与内含子：在真核生物基因中有一些区段有编码功能，而另一些区段无编码功能。我们把在不连续基因中有编码功能的区段称为外显子，而无编码功能的区段称为内含子。

假基因：在多基因家族中，有些成员的DNA 序列和结构与有功能的基因相似，但不表达产生有功能的基因产物，这些基因称为假基因( pseudogene) ，常用符号"ψ" 表示。

第五章DNA的复制

1、DNA复制的方向有哪几种？P137-138

答：(1)相向复制：从两个起点分别起始两条链的复制，即有两个复制叉的生长端，但在复制叉中只有一条链是模板。

(2) 单向复制：从一个起点开始，只有一个复制叉的移动。某些环状的DNA ，有时利用这种方式。

(3) 双向复制：复制起始于一个位点，但向两侧分别形成复制叉，向相反方向移动。在每个复制叉上，两条DNA 模板都被拷贝。在原核细胞和真核细胞中，这种复制方式最普遍。

2、DNA复制的方式有哪几种？P138-141

答：(1) θ形复制：原核生物的染色体和质粒都是环状双链分子，复制从OriC 开始以顺时针和逆时针双向进行时，复制的中间产物成为θ形。

(2) 滚动环式复制：复制是单向复制的特殊方式：是很多病毒、细菌因子以及真核生物中基因放大的基础。

(3) D 环（D- loop) 式：另-种单向复制的特殊方式称为取代环或D环式复制：线粒体DNA的复制即是一

例(纤毛虫线粒体DNA 为线性分子，其复制方式与此不同)。

3、P147表5.2，大肠杆菌三种DNA聚合酶的基本性质比较（酶活性、聚合速度、持续合成能力、功能）

DNA聚合酶I DNA聚合酶II DNA聚合酶III

酶活性

聚合速度1000~1200 2400 15000~60000

持续合成能力3~200 1500 >=500 000

功能切除引物、修复修复复制

4、何谓DNA复制的回环模型？P156

答：当两条链同时复制时，后随链模板经过复制叉的部位就形成一个回环，以适应双链同时向前行进。这种复制模型称为回环模型.

5、真核生物染色体端粒复制的生物学意义是什么？P161-163

答：端粒酶的活性在真核细胞中可检测到，其功能是合成染色体末端的端粒，使因每次细胞分裂而逐渐缩短的端粒长度得以补偿，进而稳定端粒长度。主要特征是用它自身携带的RNA作模板，通过逆转录合成DNA，是染色体末端的端粒得到补偿，从而维持染色体的长都。端粒长度不被维持，达到一个临界长度的时候，细胞染色体就失去稳定性，细胞便衰老和凋亡了 【端粒有重要的生物学功能,可稳定染色体的功能,防止染色体DNA 降解、末端融合,保护染色体结构基因,调节正常细胞生长。正常细胞由于线性DNA复制5'末端消失,随体细胞

止状态.故有人称端粒为正常细胞的“分裂钟” (Mistosis clock) ，端粒长短和稳定性决定了细胞寿命，并与细胞衰老和癌变密切相关。】

6、真核细胞中DNA复制有哪几个水平的调控？P166

答：真核细胞中DNA 复制有3个水平的调控：

①细胞生活周期水平调控：又称为限制点调控，即决定细胞停留在G期还是进入S期。

②染色体水平调控：决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在S期起始复制。

③复制子水平的调控：决定复制的起始与否。这种调控从单细胞生物到高等生物都是高度保守的。

第六章DNA的损伤、修复和基因突变

1、什么是DNA损伤？DNA结构发生的改变主要分为哪两种？P171

答：DNA损伤是指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变。

DNA结构发生的改变主要分为两种：

①单个碱基的改变——只影响DNA的序列而不影响整体构象；

②双螺旋结构的异常扭曲——对DNA复制或转录可产生生理性伤害。

2、细胞对DNA损伤的修复系统主要有哪5种？P174

答：碱基自发性化学改学的这类损伤包括5种因素：碱基之间的互变异构、碱基脱氨基、碱基丢失、DNA聚合酶的“打滑”、活性氧引起的诱变及细胞代谢产物对DNA的损伤

1）互变异构移位：是碱基发生烯醇式-酮式结构互变时，氢原子位置的可逆变化，使一种互变异构体变成另一种异构体，使碱基配对发生改变，这样在复制后的子链上就可能出现错误。

2）脱氨基作用：是指C、A 和G 分子结构中都含有环外氨基，氨基有时会自发脱落，结果C 变为U，A 变为I，G 变为黄嘌呤（X），当DNA 复制时，会在子链中产生错误而导致损伤。

3）DNA 聚合酶的“打滑”：在DNA 复制时，无论模板链或新生链都会发生碱基的环出现象，即DNA 聚合酶发生“打滑”，引起一个或数个碱基的插入或缺失。

4）活性氧引起的诱变：活性氧为氧分子电子数大于O2的O2 。8-oxoG (GO)是一种氧化碱基，可与C 、A 配对，而DNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ的校正活性不能校正其错配，造成GC→TA 的颠换，这种损伤可以积累。

5）碱基丢失：DNA 分子在生理条件下可通过自发性水解，使嘌呤碱和嘧啶碱从磷酸脱氧核糖骨架上脱落下来。

3、何谓SOS反应？SOS反应诱导的修复系统包括哪两类？P178、179

答：SOS反应：许多能造成DNA 损伤或抑制DNA 复制的过程能引起一系列复杂的诱导效应，这种效应称为应急反应(SOS response)

修复系统包括：避免差错的修复和易产生差错的修复两类。（其中的错配修复、直接修复、切除修复和重组修复都能够识别DNA 损伤的部位或错配碱基而加以消除，在这些修复过程中不引入错误碱基，属于避免差错的修复。）

4、基因突变的诱变剂最常见的有哪几类？P181-183

答：（1）碱基类似物；

（2）碱基的修饰物：通过对DNA 分子上碱基的修饰，改变其配对性质的一类物质，如烷化剂；

（3）嵌入染料：可插入到DNA 分子成基对之间，造成移码突变的扁平稠环分子；

（4）紫外线和电离辐射。

第七章DNA的重组与转座

1、DNA重组的概念；根据对DNA序列和所需蛋白质因子的要求，可以把重组分为哪几类。P 187

答：DNA重组：DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，称为遗传重组，或基因重排。

分类：同源重组(homologous recombination)

位点特异性重组(site- specific recombination)

转座重组(transposition recombination)

异常重组(illegitimate recombination)

答：两种1）拼接重组体

2）片段重组体

3、细菌的基因转移的主要机制以及进入受体细胞的外源基因的通常结果分别是什么？P191

答：细菌的基因转移主要有4 种机制:接合、转化、转导和细胞融合。

1 ）接合作用: 当细胞与细胞相互接触时，DNA 分子即从一个细胞向另一个细胞转移，这种遗传物质的转移方式称为接合作用（conjugation ）。

这种能力由结合质粒提供，与结合功能有关的蛋白质均由结合质粒所编码。

2 ）遗传转化：是指细菌品系由于吸收了外源DNA （转化因子）而发生遗传性状的改变现象。具有摄取周围环境中游离DNA 分子能力的细菌细胞称为感受态细胞(competent cell) 。

很多细菌在自然条件下就有吸收外源DNA 的能力（如固氮菌、链球菌、芽抱杆菌、奈氏球菌及嗜血杆菌等）。过程：1转化因子吸附在受体菌表面受体上，然后再被摄入。

2解链，一链进入受体菌，另一链为进入提供能量。

3重组。

4 DNA复制重组菌繁殖后，获得新的性状的细菌称为转化菌的突变株。

3 ）细菌的转导: 通过噬菌体将细菌基因从供体转移到受体细胞的过程。

普遍性转导是指宿主基因组任意位置的DNA 成为成熟噬菌体颗粒DNA的一部分而被带入受体菌;

局限性转导：某些温和噬菌体在装配病毒颗粒时，将宿主染色体整合部位的DNA 切割下来取代病毒DNA 。

4）细菌的细胞融合（广泛重组）：在有些细菌的种属中可发生由细胞质膜融合导致的基因转移和重组。在实验室中，用溶菌酶除去细菌细胞壁的肽聚糖，使之成为原生质体，可人工促进原生质体的融合，由此使两菌株的DNA 发生广泛的重组。

进入受体细胞的外源基因有4 种结果:降解、暂时保留、与内源基因置换和发生整合。

4、何谓转座子、转座？转座子分为哪几类？P199-200

答：转座子：是基因组中可以移动的一段DNA序列。

转座：一个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程。

转座子分类：

1.插入序列（IS因子）

只含有与转座有关的酶基因，不含抗药性等其他基因，其两端都具有15-25bp的反向重复序列(inverted repeat.

IR) 。是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。

2.复合型（Tn）

除了有转座酶基因外，还带有药物抗性基因（或其相关基因）标志，结构较大而复杂。

复合型转座子也具有转位因子的3 个共性：

①末端反向重复序列，为转座酶所必需；

②中间的可读框(ORF) 作为标记基因；

③转位后，靶位点成为正向重复序列。

第八章RNA的转录合成

1. RNA转录的一般特点。P213-214

①转录具有选择性，即只对基因组或DNA分子中的编码区进行转录，因为在基因组内，只有部分基因在某一类型的细胞中或在某一发育阶段能被转录，随着细胞的不同生长发育阶段和细胞内外条件的改变将转录不同的基因。

②RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定起点，并在特定的终点处终止，此转录区域称为转录单位。

③催化转录反应的酶是RNA聚合酶（RNApolymerase），它是一类依赖于DNA的RNA聚合酶。

①被转录的DNA双链中只有其中的一股模板链（反义链）作为RNA合成的模板。

②转录的起始由DNA分子上的启动子（promoter）控制。

④新合成的RNA链总是以5’ 3’方向进行延伸。

2.原核生物和真核生物基因转录的差异。P214-215

真核生物转录的许多方面类似于E.coli等原核生物，具有一定的相似性，但也存在着以下几点差异：

①只有一种RNA聚合酶参与所有类型的原核生物基因转录，而真核生物有3种以上的RNA聚合酶，负责不

同类型的基因转录。合成不同类型的RNA，在细胞核内的定位也不相同。

②转录产物的差别很大。

③真核生物转录产物经历剪接、修饰的转录后加工成熟过程，而原核生物的初始转录产物几乎不需要成熟过

程，就直接作为成熟的mRNA，进一步行使翻译模板的功能。

④原核生物的转录产物mRNA为多顺反子，大多数真核生物的mRNA是单顺方子结构。

⑤在原核生物细胞中，转录产物可直接作为蛋白质合成的模板，因而在转录合成Mrnade 同时，蛋白质翻译

也在进行，即原核生物转录合成mRNA与蛋白质的翻译相互偶联。

3、原核生物基因的终止子结构分为哪两类？P231

答：原核生物终止子分为两类：

一类是不依赖于ρ（rho)因子的转录终止（内在终止子）；

一类是依赖ρ因子的转录终止。

4、内在终止子在RNA序列的分子水平上有何结构特征？P232

答：内在终止子在RNA 序列分子的水平上有两个明显的结构特征：

①有能形成茎环结构的反向重复序列（7~20 个核苷酸），靠近茎环底部有一段富含GC 碱基对的结构；

②在茎环结构的3'端，一般有4~6个连续或不连续的U 序列结构。

5、按照作用性质不同，RNA转录的抑制剂可分为哪几类？并举例说明。P261-264

答：RNA转录的抑制剂按照作用性质不同可分为3类：

①嘌呤和嘧啶类似物，抑制和干扰核酸合成；

②DNA模板功能的抑制物，通过与DNA结合而改变模板的功能，如烷化剂、放线菌素、嵌入染料；

③RNA聚合酶的抑制物，利福霉素、利链菌素、α-鹅膏蕈碱。

第九章RNA转录后的剪接与加工

1.何谓RNA的成熟？P267

答; 细胞内由RNA聚合酶合成的原初转录物一般都需要经过一系列的变化，包括:①5′端形成帽子结构；②3′端形成一段多聚腺苷酸；③切去内含子和连接外显子(剪接)；④链的断裂；⑤核苷酸修饰；⑥糖苷键的改变；

⑦RNA 编辑等过程，才能转变为成熟的RNA 分子，这些过程总称为RNA 的成熟。

2.何谓核内不均一RNA？P278

答：mRNA的原初转录物是分子质量极大的前体，在核内加工过程中形成分子大小不等的中间物，称为核内不均一RNA（hnRNA），这种分子能部分地转变为细胞质中的成熟mRNA。

核内不均一的RNA (heterogeneous nuclear RNA , hnRNA) 的碱基组成与总DNA 组成类似，又称为类似DNA 的RNA (D-RNA）。------P282

3.hnRNA转变成mRNA的加工过程包括那些步骤？P282-283

答：①5′端形成特殊的帽子结构(m7G‘5ppp’5N

1mpN

2

p-)；

②修剪链的3’端，并加上多聚腺苷酸(polyA) ;

③通过剪接除去由内含子转录而来的序列；

④RNA 链内部的核苷酸被甲基化等。

4.何谓RNA编辑？P303

答：RNA编辑(RNA editing)：改变RNA编码序列的方式。(课件)

第十一章蛋白质的合成

1.终止密码子和起始密码子是什么？P312-313

答：起始密码子：AUG（绝大多数的生物体中都使用这个起始密码子）、GUG（极少数使用）终止密码子：UAA、UAG、UGA不编码任何一种氨基酸。

2.原核生物肽链合成的延伸过程有哪几步（核糖体循环）？P338

答：肽链合成的延伸，是指第二个和以后的密码子编码的氨基酸进入核糖体，并形成肽键的过程。这个过程有3个步骤：

①进位反应，是氨基酰-tRNA的反密码子与mRNA的密码子在核糖体内的识别。

②转肽反应，包括转位反应和肽键的形成；

③移位反应，是tRNA和mRNA相对于核糖体的移动。

这3个步骤构成了一个循环，即核糖体循环。每经过一个循环，一个氨基酸残基加入到肽键上，周而复始的延伸，使多肽链得以合成。

3.蛋白质翻译后加工的内容包括哪些？P353

答：蛋白质合成之后，还需要经过加工修饰和折叠才具有生物活性，并通过分选过程被运送到功能部位。翻译后加工的内容还包括：

①切去肽链合成的起始氨基酸或随后几个氨基酸残基；

②切除在分泌蛋白或膜蛋白N端的信号肽；

③氨基酸的工价修饰和形成二硫键，包括N端氨基酸的豆蔻酰化、蛋白质的乙酰化、磷酸化、硫酸化和泛素

化；

④蛋白质的糖基化；

⑤蛋白质的分选和运输；

⑥多聚蛋白质的选择性裂解等。

第十二章原核生物基因表达调控

1.何谓顺式作用元件和反式作用因子？P366

答：基因活性的调节主要通过反式作用因子与顺式作用元件的相互作用而实现。基因所编码的产物主要是蛋白质和各种RNA分子。

反式作用因子的编码基因与其识别或结合的核苷酸序列不在同一个DNA 分子上。RNA 聚合酶是典型的反式作用因子。

顺式作用元件是指对基因表达有调节活性的DNA 序列，其活性只影响与其自身同处在一个DNA 分子上的基因；这种DNA 序列通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中。启动子和终止子，都是典型的顺式作用元件。

【反式作用因子是指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。】（网上找的）

2.何谓操纵子？P366

答：操纵子是原核生物在分子水平上基因表达调控的单位，由调节基因、启动子、操纵基因和结构基因等序列组成。通过调节基因编码的调节蛋白或与诱导物、辅阻遏物协同作用，开启或关闭操纵基因，对结构基因的表达进行正、负控制。

3.如何解释乳糖操纵子的葡萄糖效应？P371

答：降解物抑制的作用是通过促进基因转录正调节基因表达，这是一种积极的调节方式，这种现象称为葡萄糖效应或称为降解物抑制作用。

4.根据培养基中的乳糖、葡萄糖含量，判断细菌对乳糖的利用情况。P368-371

答：大肠杆菌在有葡萄糖作为碳源的培养基中生长时，不能代谢乳糖，因为缺少乳糖代谢的酶。即培养基中葡萄糖被利用，而乳糖没有。当生长在没有葡萄糖只有乳糖的培养基中时，代谢乳糖的酶量从几个分子迅速增加近千倍，及细菌在短时间内合成了能够利用乳糖的一系列酶，具备了利用乳糖作为碳源的能力，在这种培养基上生存了下来。即表现为培养基中的乳糖会被利用而减少。这是由乳糖操纵子调控机制进行调控的结果。

5.色氨酸操纵子的第一水平调控和第二水平控制分别指什么，其作用是？P375

答：①色氨酸操纵子的阻遏系统是色氨酸生物合成途径的第一水平调控，它主管转录的启动与否。

②色氨酸操纵子的第二水平控制是色氨酸操纵子的弱化系统，它决定着已经启动的转录是否能继续进行下去。

6.如何解释色氨酸操纵子转录的弱化效应？P376—378

答：色氨酸操纵子转录终止的调控是通过弱化作用实现的。在大肠杆菌trp operon,前导区的碱基序列包括4个分别以1、2、3和4表示的片段,能以两种不同的方式进行碱基配对, 1 - 2和3 -4配对,或2 - 3配对, 3 - 4配对区正好位于终止密码子的识别区。弱化子对RNA聚合酶转录的终止依赖于前导肽翻译中核糖体所处的位置，而细胞中色氨酸存在与否，决定了mRNA转录的弱化子结构，使弱化子中1、2、3、4区域呈现竞争性配对，从而产生了弱化效应，这是色氨酸操纵子的第二水平控制机制。弱化子对基因表达活性的影响普遍存在于大肠杆菌氨基酸生物合成的操纵子中。这种调控方式中，起信号作用的是细胞中某一氨基酸或嘧啶的浓度和有特殊负载的氨基酰—tRNA的浓度。弱化作用是控制RNA聚合酶通读弱化子能力的调控作用机制。

第十三章真核生物基因的表达调控

1. 真核生物基因表达的调控有哪7个层次，其中更重要的调节过程是什么？P390-391

答; 1）染色体和染色质水平上的结构变化与基因活化。

2）转录水平上的调控，包括基因的开与关，转录效率的高和低。

3）RNA 加工水平上的调控，包括对初始转录产物的特异性剪接、修饰、活化、编辑等。

4）转录后加工产物在从细胞核向细胞质转运过程中所受到的调控。

5）翻译水平的控制，对哪一种mRNA 结合核糖体进行翻译的选择以及蛋白质合成量的控制。

6）蛋白质合成以后选择性地被激活的控制，蛋白质和酶分子水平上的剪切、活性水平的控制。

7）控制mRNA 的选择性降解的调控。

在各个不同层次中，染色体和染色质的活性、转录、转录初始产物的加工、翻译等4 种水平上的调控是基因表达的更重要调节过程。

第十五章分子生物学技术简介

1. 基因工程的技术特点是什么？P463

答：1）不受亲缘关系的限制，打破了物种界限，把不同种类生物的遗传物质组合在一起，人为地将高等生物的基因，如：人胰岛素基因，引入细菌，使之产生胰岛素。

2）可以定向地改变生物的遗传特性，即通过有目的地取得某种基因并将该基因引进原本没有这种基因的生物体，改变后者的遗传特性。

3）增加目的基因的剂量（PCR技术扩增目的基因）。

2. 何谓分子克隆？P463-464

答：克隆意为无性繁殖，简述为将DNA的限制酶酶切片段插入克隆载体，导入宿主细胞，经无性繁殖，以获得相同的DNA扩增分子。故此过程成为分子克隆。

3. DNA克隆的基本步骤是什么P473

2）将目的基因片段连接到载体上；

3）将人工重组的DNA引导进入受体细胞；4）检出目的转化子；

5）将目的基因转化子进行表达分析。