分子生物学总结

名词解释

分子生物学；是研究核酸，蛋白质等所有生物大分子的形态，结构特征及其重要性，规律性和相互关系的科学。

C值：指一种生物单倍体基因组DNA的总量

C值反常现象：指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象

DNA的半保留复制：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，这种复制方式称为DNA的半保留复制

复制子：生物体的复制单位称为复制子

核酶：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。

内含子的变位剪接：在个体发育或细胞分化时可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点进行变位剪接，产生出组织或发育阶段特异性ｍRNA。

RNA的剪接；从ｍRNA前体分子中切除被称为内含子的非编码区，并使基因中被称为外显子的编码区拼接形成成熟mRNA。

AP位点：所有细胞都带有不同类型、能识别受损核酸位点的核苷水解酶，它能特异性切除受损核苷酸上的N-β-糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点

转录单元：转录单元是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列，RNA聚合酶从转录起始位点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。

转录起始位点；指与新生ＲＮＡ链第一个核苷酸相对应ＤＮＡ链上的碱基，研究证实通常为一个嘌呤。

增强子：能强化转录起始的序列；是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列SD序列：存在于原核生物起始密码子AUG上游1~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段，它与16S rRNA3’端反向互补。

GU-AG法则：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代表接纳体衔接点的3’端，这种保守序列模式称为GU-AG法则

可译框架（可读框）：指一组连续的含有三联密码子的能够被翻译成为多肽链的核酸序列.无义突变：在DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子转变为终止密码子的突变，它使蛋白质合成提前终止合成无功能的或无意义的多肽.

错义突变：由于结构基因中某个核苷酸的变化使一种氨基酸的密码子变成另一种氨基酸的密码。

翻译：指将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个核苷酸的原则，依次合成一条多肽链的过程

氨酰-tRNA合成酶：是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶

基因表达：从DNA到蛋白质或功能RNA的过程

负控诱导：是原核生物转录调控的一种方式，当阻遏物不与效应物（诱导物）结合时，结构基因不转录

负控阻遏：是原核生物转录调控的一种方式，当阻遏物与效应物（诱导物）结合时，结构基因不转录

选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA的过程

CpG岛：CpG二核苷酸成串出现在DNA上的序列

顺式作用元件:真核生物启动子和增强子由若干DNA序列元件组成，它们常与特定的功能基因连锁在一起称为顺式作用元件

反式作用因子: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

DNA的转座（移位）：是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座分为复制型和非复制型。

冈崎片段：是在DNA半不连续复制中产生的长度为1000-2000个碱基的短的DNA片段，能被连接形成一条完整的DNA链。

后随链；在DNA复制过程中，与复制叉运动方向相反的方向不连续延伸的DNA链。

前导链：在DNA复制过程中，与复制叉运动方向相同以5’—3’方向连续合成的链。

单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。

多顺反子mRNA：一种能作为两种或多种多肽链翻译模板的信使RNA，由DNA连上的临近顺反子所界定。

简并：由一种以上密码子编码同一氨基酸的现象。

同义密码子：对应于同一氨基酸的密码子。

编码链：与mRNA序列相同的那条DNA链。

模板链：根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链。

二问答 1 真核，原核生物mRNA的比较

真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内，原核生物中mRNA的转录和翻译不仅发生在同一细胞空间里，而且这两个过程几乎是同步进行的。一个原核细胞的mRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽，而一个真核细胞的mRNA最多只编码一个多肽。原核生物常以AUG (有时GUG 甚至UUG)作为起始密码子，而真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。特点：原核生物mRNA的半衰期短。许多原核生物mRNA可能以多顺反子的形式存在。原核生物mRNA的5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的polyA 结构。特点：真核生物ｍＲＮＡ的５’端存在帽子结构，绝大多数真核生物ｍＲＮＡ具有多聚Ａ尾巴。

２真，原核基因组的结构特点

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的区别；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；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；结构简练，存在转录单元，有重叠基因。

3. 分子生物学的主要研究内容；DNA重组技术，基因表达调控研究，生物大分子的结构功能研究，基因组功能基因组与生物信息学研究。

４DNA复制过程中的几种酶及作用

1 DNA聚合酶原核DNA聚合酶有三种：DNA聚合酶Ⅰ、II、III

DNA聚合酶Ⅰ：不是DNA复制的主酶。（a）5′→3′聚合酶活性（b）3′→5′外切酶活性（c）5′→3′外切酶活性

生理功能：（a）切除嘧啶二聚体（b）去除冈崎片段RNA引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将片段连接起来。

DNA聚合酶II：不是DNA复制的主酶。

（a）5′→3′聚合酶活性活性很低，只有PolI的5％

（b）3′→5′外切酶活性校对功能

生理功能：主要是起修复DNA的作用。

DNA聚合酶III：是DNA复制的主酶。

（a）5′→3′聚合酶活性：是DNA聚合酶I的15倍，DNA聚合酶II的300倍。（b）3′→5′外切酶活性

５遗传密码的性质

1密码的连续性2密码的简并性3密码的通用性与特殊性4密码子与反密码子的相互作用

６色氨酸负控阻遏的调控机制

trp操纵子的转录调控包括阻遏系统和弱化系统:

trp操纵子的阻遏系统中的效应物分子是色氨酸，是由trp操纵子所编码的生物合成途径的末端终产物，当培养基中色氨酸含量较高时它与游离的辅阻遏蛋白相结合，并使之与操纵区DNA紧密结合，当培养基中色氨酸供应不足时，辅阻遏物失去色氨酸并以操纵区上解离，trp操纵子去阻遏。

７原核生物翻译的起始步骤

第一步，30S小亚基首先与翻译起始因子IF-1，IF-3结合，通过SD序列与mRNA模板相结合。第二部，在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNA fMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。第三步，带有tRNA，mRNA，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

８肽链延伸的步骤

第一步，后续的AA-tRNA与核糖体结合。氨基酰-tRNA首先必须与GTP-EF-Tu复合物相结合，形成氨基酰-tRNA-GTP-EF-Tu复合物并与70S中的A位点相结合。此时，GTP水解并释放GDP-EF-Tu复合物。第二步，肽键形成。肽键形成之前，两个氨基酸仍然分别与各自的tRNA相结合，仍然分别位于A位点和P位点上。A位点上的氨基酸（第二个氨基酸）中的α-氨基作为亲核基团取代了P位点上的tRNA，并与起始氨基酸中的COOH基团形成肽键。本反应由肽基转移酶催化。第三步，移位。核糖体向mRNA的3’方向移动一个密码子，使得带有两个氨基酸（现已成为二肽）的tRNA从A位进入P位，并使第一个tRNA从P位进入E位。此时模板上的第三个密码子正好在A位上。核糖体的移位需要EF-G和另一分子GTP水解提供能量

９乳糖操纵子负调控调节①Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码。

②这个mRNA分子的启动子紧接着O区，而位于I与O之间的启动子区（P），不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。③操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点。④当阻遏物与操纵基因结合时，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，使之不能与操纵基因结合，从而激发lac mRNA的合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的合成

乳糖操纵子正调控调节：当有葡萄糖时，lac启动子表达受阻，没有β-半乳糖苷酶活性，当没有葡萄糖时，细胞内cAMP浓度增加，β-半乳糖苷酶活性增加，一度停止生长的细胞又恢复分裂

10基因家族的分类，代表及表达模式：1简单多基因家族，细菌中rRNA基因2复杂多基因家族，海马组蛋白基因。3发育调控的复杂多基因家族，血红蛋白基因

11 转录的弱化作用

当培养基中色氨酸的浓度很低时，负载有色氨酸的tRNA Trp也就少，这样翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区，这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，所以转录可继续进行，直到将trp操纵子中的结构基因全部转录。而当培养基中色氨酸浓度高时，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨

酸密码子，在4区被转录之前，核糖体就到达2区，这样使2-3不能配对，3-4区可以自由配对形成茎-环状终止子结构，转录停止，trp操纵子中的结构基因被关闭而不再合成赖氨酸，所以，弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽翻译中核糖体所处的位置

12葡萄糖效应：葡萄糖存在的情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖，半乳糖，阿拉伯糖或麦芽糖等诱导物，与其相对应的操纵子也不会启动，不会产生出代谢这些糖的酶来，这种现象称为葡萄糖效应或降解抑制作用。

13分子生物学的3条基本原理；1,构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的。2,生物体内一切有机大分子的构成都遵循共同的规则。3,某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。

14．DNA修复系统及功能：1错配修复：恢复错配，保存母链，修正子链。发生在复制过程中.。2切除修复：切除突变的碱基和核苷酸片段。发生在碱基或核苷酸发生错误时。3重组修复：复制后的修复，重新启动停滞的复制叉。重组后仍会有错误链存在。4,DNA直接修复:修复嘧啶二体或甲基化DNA 。直接利用酶的活性进行修复。5，SOS系统：DNA的修复，导致变异。是细胞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。

15．不同螺旋形式DNA分子的比较及其形成条件：

不同螺旋型式DNA分子主要参数比较；A-DNA碱基倾角20°碱基间距0.26nm 螺旋直径2.6nm 每轮碱基数11 螺旋方向右；B-DNA；6,0.34,2.0,10，右；Z-DNA；7，0.37,1.8,12，左。A-DNA形成条件；若DNA双链中一条链被相应的RNA链所替换，则变构成A-DNA；当DNA处于转录状态时，DNA模板链与由它转录所得的RNA链间形成的双链就是A-DNA；B-DNA双链都被RNA链所取代而得到由两条RNA链组成的双螺旋结构也是A-DNA。A-T 丰富的DNA片段呈B-DNA。Z-DNA在基因表达调控中。

16.DNA转座的遗传学效应主要的方面；转座引起插入突变，转座产生新的基因，转座产生的染色体畸变，转座引起的生物进化。

赖于ρ因子，机制：1 C-G含量高（结构稳定）2近3’端有一串U

19原，真核生物基因表达的影响因素；原核生物中，营养状况和环境因素对基因表达起着举足轻重的影响。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平和发育阶段是基因表达调控的最主要手段，营养和环境因素的影响力大为下降

20真，原核生物复制子比较；无论真核还是原核生物，DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速方式进行复制的，复制叉以DNA分子上某一特定序列为起点，向两个方向等速生长前进。复制点是固定的，复制叉移动的方向和速度是多样的，但以等速方式为主。原核，只有一个复制原点，因此只有一个复制子。真核，具有多个复制原点，因此有多个复制子。染色体DNA复制子一般只复制一次。

21两类转座子及特点；a插入序列（IS），特点，它们都是很小的DNA片段，末端具有倒置重复序列，转座时往往复制宿主靶位点一小段DNA，形成位于IS序列两端的正向重复区。b复合型转座子，特点，是一类带有某些抗药性基因的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的ＩＳ序列。复合型转座子中的IS序列不能自由移动.

23 DNA识别或结合域的类型及特点；1螺旋-转折-螺旋结构；蛋白质分子中有至少两个α螺旋，中间由短侧连氨基酸残基形成“转折”2锌指结构；一个α螺旋与一个反向平行β片层的基部以锌原子为中心，通过与一对半胱氨酸和一对组氨酸之间形成配位键相连接，锌指环上突出的赖氨酸、精氨酸参与DNA的结合3碱性-亮氨酸拉链；能够与CCAAT盒和病毒的增强子结合4碱性-螺旋-环-螺旋；两个双性α螺旋，被非螺旋的环状结构所隔开5同源域蛋白；同源转换区的基因具有转录调控的功能.

24.真核生物３类RNA聚合酶；RNA聚合酶Ⅰ（细胞内定位，核仁，转录产物，ｒRNA，相对活性，50％－70％，对α－鹅膏蕈碱的敏感程度，不敏感）RNA聚合酶Ⅱ（核质，ｈｎＲＮＡ，20％－40％，敏感）RNA聚合酶Ⅲ（核质，tRNA，约10％，存在物种特异性）25.原核RNA聚合酶；原核生物只有一种RNA聚合酶，由核心酶（由２个α亚基，１个β亚基，１个β亚基和１个ω亚基组成）和聚合全酶（１个σ亚基，２个α亚基，１个β亚基，１个β亚基和１个ω亚基组成）

26.RNA转录的基本过程（模板识别，转录起始，通过启动子及转录的延伸和转录的终止）模板识别阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。转录起始；不需要引物。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RNA链不断伸长的过程。转录的终止；当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA－DNA杂合物分离，转录泡瓦解DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来。

27.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具有组织特异性6有相位性7有的增强子可以对外部信号产生反应

28.DNA复制涉及的酶及其功能

（1）DNA解旋酶作用：DNA解旋酶能通过水解ATP获得能量来解开双链DNA （2）SSB 蛋白作用：保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构。（3）拓扑异构酶作用：能够消除解链造成的正超螺旋的堆积，消除阻碍解链继续行的这种压力，使复制得以延伸。（4）引物酶及引发体（a）DNA合成以RNA为引物引发合成后，用稀碱处理，32P 在DNA中出现，证明RNA为引物。（b）引物酶（primerase)DnaG RNA 引物由引物酶合成。（c）引发体（primosome) 引物酶不能单独合成RNA引物，必须与其它蛋白因子形成引发体才能引发RNA引物合成。（5）连接酶作用：DNA后随链上的复制是不连续的，各合成的片段需要连接酶连接。

三知识点

核小体：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。核小体被核酸酶水解后生成组蛋白八聚体和146bpDNA。

加尾信号：绝大多数真核生物mRNA具有多聚Ａ尾巴，真核生物ｍRNA的３’端都有poly 结构，但ＲＮＡ聚合酶II却不在polyＡ位点终止，而往往继续转录，加polyＡ时需要由内切酶切开ｍRNA３’端的特定部位。

三类帽子结构：零类帽子，1类帽子、2类帽子

真核细胞的3类DNA序列；不重复序列，中度重复序列，高度重复序列（卫星DNA）

组蛋白的特征：1进化上的极端保守性2无组织特异性3肽链上氨基酸分布的不对称性4组蛋白的修饰作用5富含赖氨酸的组蛋白H5。

染色体的四级包装：核小体是一级包装压缩比是7 螺旋管是二级包装压缩比是6 超螺旋管是三级包装压缩比是40 染色体单体是四级包装压缩比是5

环形DNA双链的复制分类及代表：θ型（大肠杆菌）滚环形（噬菌体）D-环形（动物线粒体）

两类释放因子的类型及作用：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类释放因子在多肽链释放后刺激Ⅰ类释放因子从核糖体中解离出来。

DNA分子的变化可以用一个数学工式来表示L=T+W L为连接数，是指环形DNA分子两条链间交叉的次数，只要不发生链的断裂，L是个常数W为超螺旋数；T；双螺旋的盘绕数，T总是135。W；超螺旋数。

在原核生物中，-35区与-10区之间的最佳间距大约是16~19bp；-35区与-10区（位于起点上游10bp处）的作用是保持它所控制基因的表达水平

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相互作用等，mRNA的结合位点也在此亚基上。大亚基负责携带氨基酸及tRNA的功能，包括肽键的形成，AA-Trna, 肽酰-tRNA的结合等

三叶草形tRNA分子上有4条根据它们的结构或已知功能命名的手臂：受体臂，TψC臂，反密码子臂，D臂tRNA分子的4条臂及长度由D臂和多余臂决定。

大肠杆菌核糖体小亚基由21种r-蛋白组成，大亚基由36种r-蛋白组成。真核生物细胞核糖体蛋白质中，小亚基有33种r-蛋白，大亚基含有49种r-蛋白

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准确地结合并具有转录起始的特异性。组成；启动子含有三个部分，由在-35、-10 和起始原点的共有序列组成。

真核基因启动子由核心启动子（转录起始点、TATA区）和上游启动子元件（CAAT区、ＧＣ区）组成。

启动子３个区及作用：TATA区；使转录精确的起始；CAAT区和ＧＣ区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定，其中CAAT区对转录起始频率的影响最大。

蛋白质的生物合成包括氨基酸活化，肽链的起始、伸长、终止以及新

合成多肽链的折叠和加工

细菌应急反应的信号是鸟苷四磷酸和鸟甘五磷酸，产生这两种物质的诱导物是空载tRNA。大肠杆菌乳糖操纵子包括3个结构基因;Z,Y和A,以及启动子、控制子和阻遏子等

基因扩增代表：非洲瓜蟾的卵母细胞、果蝇基因重排代表：免疫球蛋白结构基因、T-细胞受体基因的表达

真核生物细胞内存在两种甲基化酶；日常型甲基转移酶从头合成型甲基转移酶

真核基因启动子由核心启动子（TATA盒）和上游启动子（CAAT 盒和GC盒）

DNA发现的两个实验；肺炎链球菌感染小鼠使其死亡；噬菌体侵染细菌实验。

蛋白质前体的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为有活性的蛋白质。1.N端fMet或Met的切除；2 二硫键的形成；3 特定氨基酸的修饰。

半乳糖操纵子（它有两个启动子，其mRNA可从两个不同的起始点开始转录。它有两个O 区，一个在P区上游-73~-67，另一个在结构基因galE内部）

阿拉伯糖操纵子（同时显示正、负调节因子的功能）

无甲基化时，从弱启动子到强启动子基因表达增强;甲基化：基因表达关闭

核糖体有3个tRNA结合位点分别称为A、P和E位点。其中A位点是新到来的氨酰-tRNA 的结合位点，P位点是肽酰-tRNA 的结合位点，E位点是延伸过程中的多肽链转移到氨酰-tRNA上释放tRNA的位点，即去氨酰-tRNA通过E位点脱出，被释放到核糖体外的细胞质中去

上下游的表示方法：常把起点前面即5端的序列称为上游序列，而把其后面即3端的序列称为下游序列。在描述碱基位置时，一般用数字表示，起点为+1，下游方向依次为+2、+3上游方向依次为—1、—2、—3，序列的书写方向通常是固定的，使转录从左（上游）向右（下游）进行，mRNA同样按照5—3方向书写。

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