分子生物学与基因工程原理

分子生物学与基因工程原理复习资料

一、名词解释

1.分子生物学:是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学；是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。

2.染色体：是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。

3.DNA多态性：是指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）和串联重复序列多态性（tandem repeats polymorphism）两类。

4.DNA的半保留复制：DNA复制过程中，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，另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。

5.冈崎片段：在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成5→'3'的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。

6.SNP：single nucleotide polymorphism，单核苷酸多样性，是基因组DNA序列中单个核苷酸的突变引起的多态性。

7.“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。

8.获得性遗传：是有机体在生长发育过程中由于环境的影响而不是基因突变所形成的新的遗传性状。

9.DNA甲基化：是基因的表观修饰方式之一，指生物体在(DNA methyltransferase，DNMT)的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体，将甲基转移到特定的碱基上的过程。

10.cDNA文库：以mRNA为模板，经反转录酶催化，体外合成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增。这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞cDNA文库。

11.基因组：是指一个细胞或者生物体所携带的全部遗传信息。生物个体的所有细胞的基因组是固定的。

12.蛋白质组学：指在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。

13.转录组：广义上指某一生理条件或环境下，一个细胞、组织或生物体内所有转录产物的总和，包括信使RNA、核糖体RNA、转运RNA及非编码RNA；狭义上指细胞中转录出来的所有mRNA的总和。

14.基因定点突变技术：通过改变基因特定位点核苷酸序列来改变所编码的氨基酸序列的一种技术。

15.RNA干涉（RNAi）：是指由双链小RNA诱发的、高效、特异性地降解细胞内同源mRNA，从而阻断靶基因表达，使细胞出现靶基因缺失的表型的一种现象。或：是指由双链RNA诱发的、同源mRNA高效特异性降解的技术。

16.基因表达调控：基因表达是受内源及外源信号调控的，对基因表达过程的调节就称为基因表达调控。

17.操纵子：指原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控原件组成的基因表达单元。

18.基因沉默：是指真核生物中由双链RNA诱导的识别和清除细胞中非正常RNA的一种机制。

19.比较基因组学(Comparative Genomics)：是基于基因组图谱和测序基础上，对已知基因和基因组结构进行比较，了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。

20.基因工程：用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。

二、简述题

1.真核细胞DNA的复制在哪些水平受到调控？

真核细胞的DNA有3个水平的调控：

（1）细胞生活周期水平调控：也成为限制点调控，即决定细胞停留在G1期还是进入S 期。外部因素和细胞因子参与调控。

（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）复制子水平调控：决定复制的起始与否。复制子水平调控从单细胞生物到高等生物是高度保守的。

2.细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复？

（1）错配修复；

（2）切除修复；

（3）重组修复；

（4）DNA的直接修复；

（5）SOS反应。

3.简述RNA的功能。

（1）作为信息分子，RNA担负着贮藏及转移遗传信息的功能，起着遗传信息由DNA 到蛋白质的中间传递体的核心作用。

（2）作为功能分子：细胞内蛋白质生物合成的主要参与者；部分RNA作为核酶在细胞中催化一些重要的反应，作用于初始转录产物的剪接加工；参与基因表达的调控，与生物的生长发育有关；在某些病毒中，RNA是遗传物质。

4.试述RNA编辑的概念及其生物学意义。

RNA编辑是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、插入或丢失等现象。

RNA编辑的生物学意义：

（1）矫正作用：在突变过程中丢失的遗传信息通过RNA编辑得以修复。

（2）调控翻译：构建或去除起始密码子和终止密码子，进行基因表达调控。

（3）扩充遗传信息：能使基因产物获得新的结构和功能，有利于生物的进化。

5.试述DNA甲基化的主要形式及其生理作用。

DNA甲基化的主要形式有：5-甲基胞嘧啶、6-甲基腺嘌呤、7-甲基鸟嘌呤。

DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达，参与调控许多重要生物生物学现象和发育过程。一般来说，DNA甲基化会抑制基因表达。

6.试述cDNA文库的构建过程。

cDNA 文库的构建过程：

（1）总RNA的提取；

（2）mRNA的纯化；

（3）cDNA的合成；

（4）cDNA文库的构建；

（5）基因文库的筛选。

7.试述原位杂交技术的基本原理。

原位杂交(In situ hybridization，ISH)是用标记的探针，经放射自显影或非放射检测体系，在组织、细胞、间期核及染色体上对核酸进行定位和相对定量研究的一种手段。

原位杂交技术的基本原理：是利用核酸分子单链之间有互补的碱基序列，将有放射性或非放射性的外源核酸(即探针)与组织、细胞或染色体上待测DNA或RNA互补配对，结合成专一的核酸杂交分子，经一定的检测手段将待测核酸在组织、细胞或染色体上的位置显示出来。

8.试述基因芯片技术对分子生物学研究的意义。

基因芯片技术对分子生物学研究的意义：

（1）基因芯片技术可以同时将大量探针固定于支持物上，一次性对样品大量序列进行检测和分析，解决了传统核酸分子杂交如Southern和Northern印迹杂交技术操作繁杂，自动化程度低，操作序列数量少，检测效率低等不足之处。

（2）通过设计不同的探针阵列，使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序等。