病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
河南农业大学考研专业课《现代分子生物学》考试试卷(2022)
河南农业大学考研专业课《现代分子生物学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、分析题（5分，每题5分）1. 写出原核表达实验步骤。
答案：原核表达实验步骤概述：（1）按上述步骤提取该组织的RNA，反转录为cDNA。
（2）以cDNA为模板，用上述引物扩增出带酶切位点的A基因片段。
（3）用BamHI和EcoRI分别接合目的片段和载体，连接酶将A 基因和载体连接起来构成重组质粒。
（4）将重组质粒转入感受态的大肠杆菌BL21中，涂布，根据载体所携带的抗性标记筛选出稳定遗传重组表现形式质粒的单克隆。
（5）摇菌、扩大培养，待菌液生存到对数生长期，收集菌体，裂解、收集蛋白质。
（6）将总蛋白制取成溶液通过镍柱，由于A蛋白携带有His标签，可以被吸附在镍柱上，然后加缓冲液将吸附在包覆镍柱上的A蛋白洗脱下来，即可得到A蛋白溶液。
解析：2、判断题（55分，每题5分）1. 当大肠杆菌培养基中的葡萄糖浓度较低时，在培养基中加入乳糖，可以诱导相应的乳糖操纵子启动表达。
（）答案：错误解析：当大肠杆菌培养基的葡萄糖浓度较低时，在培养皿中加入乳糖，不会诱导相应的乳糖不必操纵子启动表达，只有当葡萄糖消耗事实上，才会诱导相应的乳糖操纵子启动表达。
（）2. DNA复制时，前导链上DNA沿5′→3′方向合成，在滞后链上则沿3′→5′方向合成。
（）答案：错误解析：DNA复制以后在前导链上和滞后前导链上DNA均沿5′→3′方向合成。
3. 分子伴侣的功能是帮助蛋白质的降解。
（）[扬州大学2019研]答案：错误解析：4. 运用噬菌体或动物病毒作为载体转化细胞的过程称为转移。
（）答案：错误解析：运用噬菌体或动物病毒作为载体转化细胞的过程称为转染。
5. 乳糖操纵子存在负控诱导系统和正控诱导系统的调控机制。
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点病毒基因组结构特点：1.病毒基因组所含核酸类型不同2.不同病毒基因组大小相差较大3.病毒基因组可以是连续的也可以是不连续的4.病毒基因组的编码序列大5.基因可以是连续的也可以是间断的6.病毒基因组都是单倍体和单拷贝7.基因重叠8.病毒基因组功能单位或转录单位9.病毒基因组含有不规则结构基因（1）几个结构基因的编码区无间隔（2）结构基因本身没有翻译起始序列（3） mRNA没有 5’端的帽结构原核生物基因组结构特点：1.细菌等原核生物的基因组是一条双链闭环的DN A分子2.具有操纵子结构3.原核基因组中只有1个复制起点4.结构基因无重叠现象5.基因序列是连续的，无内含子，因此转录后不需要剪切6.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基因组。
非编码区主要是一些调控序列7.基因组中重复序列很少8.具有编码同工酶的基因9.细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子10.在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等。
这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列真核生物基因组结构特点：1）真核基因组远远大于原核生物的基因组。
2）真核基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。
每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组。
3）真核基因都出一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物的单顺反子，即一分子mR NA只能翻译成一种蛋白质。
4）真核生物基因组中含有大量重复顺序。
5）真核生物基因组内非编码的顺序（NCS）占90%以上。
编码序列占5%。
6）真核基因产断列基因，即编码序列被非编码序列分隔开来，基因与基因内非编码序列为间隔DN A，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的编码序列则为外显子。
分子生物学课后题
以RNA为模板，以dNTP为原料，在逆转录酶（RDDP）的催化下合成DNA的过程。
选择性转录
指细胞在不同的生长发育阶段，根据生存条件和代谢需要转录不同的基因。
不对称转录
指在一段DNA中只转录模板链，不转录编码链。
启动子
RNA聚合酶识别、结合和启动转录的一段DNA序列，位于转录区上游，其中有两段序列具有高度的保守性和一致性，分别为sextama框和pribnow框。
1、是存在富含G-C的回文序列，可以形成茎环结构；
2、茎环结构之后有一串连续的U。
㈡依赖ρ因子的终止子
ρ因子是一种Pr，可以与RNA结合，具有ATP酶和ATP依赖性解旋酶活性。
原核生物与真核生物转录的不同
真核生物
原核生物
起始
需要转录因子和RNA聚合酶Ⅱ协助
RNA聚合酶结合到DNA模板上，启动RNA的合成。
终止子
位于转录区下游的一段DNA序列，最后才被转录，编码RNA的3′端，包括不依赖ρ因子的终止子茎环结构和依赖ρ因子的终止子。
转录因子
一群能与基因5`端上游特定序列专一性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
密码子
mRNA分子上每三个相邻的三个核苷酸组成的三联体,共64个
真核生物：
1. DNA是线性分子，其末端序列构成端粒。
2.有多个复制起点。
3.真核生物有完整的细胞核、染色体结构。
4.每一种真核生物的染色体数目都是一定的，体细胞一般是二倍体。
5.基因组序列的90%以上是非编码序列。
6.含大量重复序列。
7.是断裂基因。
8.转录产物是单顺反子mRNA。
9.真核生物基因组中存在各种基因家族。
基因组结构
• 低等真核生物和开花植物的线粒体基因组较大且较松散，
大量基因具有内含子；
• 叶绿体基因组大小变化较小，且大多数具有相似的结构
37
人类线粒体基因组：人类 线粒体基因组小而紧密， 极少有浪费的空间，主要 为编码呼吸复合物基因、 编码rRNA和tRNA基因。
38
酵母线粒体基因组中基因之间有较大的空间，有的基因有内含子。 39
恶性疟原虫 莱茵衣藻 小鼠 人
高令细指海葵 黑腹果蝇 皱波角叉菜 构巢曲霉菌 异养鞭毛虫 酿酒酵母 牛肝菌 羽衣甘蓝 拟南芥 玉米 甜瓜
豌豆 地钱 水稻 烟草 莱茵衣藻
线粒体和叶绿体基因组大小
40
细胞器基因组的遗传组成
恶性疟原虫 莱茵衣藻
人
酿酒酵母 拟南芥 异养鞭毛虫
41
• 线粒体基因组中基因数目表现出很大的可变性；
真核生物基因组大小
13
不同真核生物基因组大小和基因数目
• C值悖论——
• C值：单倍体基因组中DNA的总量； • C值悖论：一个有机体的C值与它的编码能力缺乏相关性称
为 C值悖论；
14
人类、酵母、果蝇和玉米的基因组比较
15
• 相比于人类基因组，酵母基因组的特点：
• 酵母基因组中不连续的基因数目相对较少。
拟南芥染色体上的基因密度
8
• 人类基因组12号染色体上一个50 kb片段
9
• 4个基因。
这4个基因都是不连续的，所包含内含子的数目从SYB1的2个到PKP2的8
个不等。
• 88个全基因组范围重复序列。
(genome-wide repeat)
基因组中主要存在4种类型的基因组范围重复序列: 长散布核元件 (long interspersed nuclear element, LINE); 短散布核元件 (short interspersed nuclear element, LINE); 长末端重复元件 (long terminal repeat, LTR element); DNA转座子 (DNA transposon)
原核、真核生物基因及表达调控
原核、真核生物基因及表达调控引言现代生物学中“基因”一词甚为流行，细胞学、遗传学、生物化学等，以及各种生物学课本中，都涉及到“基因”一词。
甚至象典型的宏观生物学科——生态学，也把一片森林称为一个“基因库”[1]。
现代生物学已经完全证明，DNA 分子是由称为核普酸的有机分子线性聚合而成。
基因就是核普酸按一定顺序排列而成的DNA分子片段，它携带着遗传信息。
基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。
其实质就是遗传信息的转录和翻译。
在个体生长发育过程中，生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境调控）[2]。
原核生物和真核生物的基因及表达过程有着差异。
随着世界分子生物学研究不断深入，基因表达技术有了很大的提高。
迄今为止，人们已经研究开发出多种原核和真核表达系统用以生产重组蛋白[3]。
一．原核、真核生物基因结构原核生物基因分为编码区与非编码区，所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，非编码区位于编码区的上游及下游。
[4]在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。
RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA，能识别调控序列中的结合位点，并与其结合。
真核生物基因结构见图1：图1 真核生物基因结构二．原核、真核生物基因结构的区别最主要的在于真核基因是不连续的,而原核基因是连续的。
所谓真核基因的不连续，即一个基因的编码序列也叫外显子，被一个或多个非编码序列，又叫内含子所间隔。
[5]这些内含子和外显子同属一个转录单位，转录形成前体。
经过转录的加工，即切去内含子，重新连按外显子，从而得到成熟。
而绝大多数的原核基因是连续的，没有内含子的间隔，转录产生成熟。
不仅如此，而且凡在代谢途径上功能有关的多个基因可能紧密相联，与它们的调控基因一起组成一个操纵子，转录到一条链。
图示并比较原核生物与真核生物的基因结构特点的异同
2.图示并比较原核生物与真核生物的基因结构特点的异同。
（1）原核生物基因结构：
真核生物基因结构：
（2）原核生物与真核生物基因结构不同点：
a.原核生物基因编码区是连续的，不断面的。
真核生物
基因编码区是间隔的，不连续的，断面的。
b.原核生物基因编码区不含外显子与内含子，而真核生
物基因编码区则有外显子与内含子。
c.原核生物基因结构较为简单，真核生物基因结构较复
杂且真核生物基因为断裂基因。
d.原核生物基因只有一个复制起点，真核基因为多复制
起点
e.原核生物基因结构含有操纵子，而真核基因一般没有
操纵子
f.原核生物基因为单拷贝基因，而真核基因为多拷贝的。
g.原核生物基因结构一般为环状，而真核基因为链状。
原核生物与真核生物基因结构相同点：
a.均含有编码区和非编码区。
b.均含有转录起点和终点。
c.在非编码区都含有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在编码区上游都含有与RNA聚合酶结合的启动子位点。
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点病毒基因组结构特点：1.病毒基因组所含核酸类型不同2.不同病毒基因组大小相差较大3.病毒基因组可以是连续的也可以是不连续的4.病毒基因组的编码序列大5.基因可以是连续的也可以是间断的6.病毒基因组都是单倍体和单拷贝7.基因重叠8.病毒基因组功能单位或转录单位9.病毒基因组含有不规则结构基因（1）几个结构基因的编码区无间隔（2）结构基因本身没有翻译起始序列（3）mRNA没有5’端的帽结构原核生物基因组结构特点：1.细菌等原核生物的基因组是一条双链闭环的DNA分子2.具有操纵子结构3.原核基因组中只有1个复制起点4.结构基因无重叠现象5.基因序列是连续的，无内含子，因此转录后不需要剪切6.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基因组。
非编码区主要是一些调控序列7.基因组中重复序列很少8.具有编码同工酶的基因9.细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子10.在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等。
这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列真核生物基因组结构特点：1）真核基因组远远大于原核生物的基因组。
2）真核基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。
每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，即含两份同源的基因组。
3）真核基因都出一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物的单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。
4）真核生物基因组中含有大量重复顺序。
5）真核生物基因组内非编码的顺序（NCS）占90%以上。
编码序列占5%。
6）真核基因产断列基因，即编码序列被非编码序列分隔开来，基因与基因内非编码序列为间隔DNA，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的编码序列则为外显子。
7）真核生物基因组功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串联在一起成族的基因也是分别转录的。
分子生物学参考资料
14.细菌转化常用方法：CaCL2法和电击法。
15.PCR技术的原理及过程：原理：首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸合成新生的DNA互补链。整个PCR反应的全过程，即DNA解链（变性）、引物与模板DNA相结合（退火）、DNA合成（链的延伸）三步，可以被不断重复。
16.基因敲除：又称基因打靶，该技术通过外源DNA与染色体DNA之间的同源重组，进行精确的定点修饰和基因改造，具有专一性强、染色体DNA可与目的片段共同稳定遗传等特点。17.植物基因敲除技术：T-DNA插入失活技术是目前在植物中最为广泛的基因敲除手段。T-DNA插入失活就是利用根癌农杆菌T-DNA介导转化，将一段带有报告基因的DNA序列标签整合到基因组DNA上，如果这段DNA插入到目的基因内部或附近，就会影响该基因的表达，从而使该基因“失活”。
34.移码突变：指一种突变，其结果可导致核苷酸序列与相对应蛋白质的氨基酸序列之间的正常关系发生改变。移码突变是由删去或插入一个核苷酸的“点突变”构成的，突变位点之前的密码子不发生改变，但突变位点以后的所有密码子都发生变化，编码的氨基酸出现错误。
1.核苷酸组成：磷酸、核糖、碱基；组成DNA分子的碱基有：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶；
2.原核生物DNA的主要特征：原核生物中一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因，只有少数基因是以多拷贝形式存在；整个染色体DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。
3.真核生物基因组特点：1、真核基因组庞大；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、真核基因组是断裂基因，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。
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病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
病毒基因组结构特点：
1.病毒基因组所含核酸类型不同
2.不同病毒基因组大小相差较大
3.病毒基因组可以是连续的也可以是不连续的
4.病毒基因组的编码序列大
5.基因可以是连续的也可以是间断的
6.病毒基因组都是单倍体和单拷贝
7.基因重叠
8.病毒基因组功能单位或转录单位
9.病毒基因组含有不规则结构基因
（1）几个结构基因的编码区无间隔
（2）结构基因本身没有翻译起始序列
（3） mRNA没有 5’端的帽结构
原核生物基因组结构特点：
1.细菌等原核生物的基因组是一条双链闭环的DNA分子
2.具有操纵子结构
3.原核基因组中只有1个复制起点
4.结构基因无重叠现象
5.基因序列是连续的，无内含子，因此转录后不需要剪切
6.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基
因组。
非编码区主要是一些调控序列
7.基因组中重复序列很少
8.具有编码同工酶的基因
9.细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子
10.在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转
录启动区和终止区等。
这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列
真核生物基因组结构特点：
1）真核基因组远远大于原核生物的基因组。
2）真核基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。
每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体，
即含两份同源的基因组。
3）真核基因都出一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物的单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。
4）真核生物基因组中含有大量重复顺序。
5）真核生物基因组内非编码的顺序（NCS）占90%以上。
编码序列占5%。
6）真核基因产断列基因，即编码序列被非编码序列分隔开来，基因与基因内非编码序列为间隔DNA，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔
开的编码序列则为外显子。
7）真核生物基因组功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串联在一起成族的基因也是分别转录的。
8）真核生物基因组中也存在一些可移动的遗传因素，这些DNA顺序并无明显生物学功能，似科为自己的目的而级织，故有自私DNA之称，其移
动多被RNA介导，也有被DNA介导的。