分子生物学中心法则
分子生物学名词解释
1、名词：中心法则：首先由Crick于1958年提出，是遗传信息传递的一般规律，遗传信息可由DNA复制而遗传，由转录、翻译而产生功能产物，信息也可由反转录从RNA进入DNA。
Gene：产生功能性产物（RNA或者蛋白质）所必需的全部DNA序列。
重叠基因：两个或者更多基因使用同一DNA区段作为编码序列，这种形式的基因称为重叠基因。
断裂基因：基因的编码区被非编码序列分隔开来，编码区呈断裂状态，称为断裂基因。
基因重复：在同一个基因组内存在2个或者2个以上拷贝的同源基因序列。
Exon：外显子，DNA 与成熟RNA间的对应区域。
Intron：位于基因编码序列之间，与编码序列同时转录转录，但是在随后加工形成成熟RNA的过程中被去除的序列。
C值：是指真核生物细胞中,单倍细胞核(受精卵或二倍体体细胞中的一半量)里所拥有的DNA含量。
C值反常现象：指一个关于真核生物各物种的基因组大小差异的难题，也就是生物的C值（或基因组大小）并不与生物复杂程度相关的现象。
例如植物与原生动物，可能具有比人类更大的基因组。
Genome：基因组，特定生物体单倍体细胞中遗传物质的总和。
1、名词切刻（nick）：双链DNA的一条单链出现磷酸二酯键的断裂，称为切刻或者切口。
nick translation：切刻平移，是DNA聚合酶同时行使5’→3’聚合和5’→3’外切功能，导致双链DNA切刻超3’端移动的现象，可用于DNA的同位素标记。
Klenow 片段：也称为Klenow酶，是DNA聚合酶I经蛋白酶处理后形成的羧基端大片段，具备5’→3’聚合和3’→5’外切活性。
端粒：线性染色体的末端，由一段富含G的正向重复序列（共有序列为TxGy）与相应的端粒结合蛋白共同组成端粒酶：是一类核糖核蛋白体（ribonucleoprotein ，RNP），实质是自带RNA 模板的反转录酶，其模板能与端粒DNA的3'凸出端配对，以端粒DNA的3'-OH 起始端粒DNA的延长。
分子生物学-名词解释中文
第十章DNA的生物合成一、遗传学的中心法则和反中心法则：DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。
因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。
二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。
在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
3．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。
4．双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。
但在低等生物中，也可进行单向复制。
5．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链(leading strand)。
分子生物学名词解释
Central dogma （中心法则）：DNA 的遗传信息经RNA 一旦进入蛋白质就不能再输出了。
Reductionism （还原论）：把问题分解为各个部分，然后再按逻辑顺序进行安排的研究方法。
Genome （基因组）：单倍体细胞的全部基因。
transcriptome（转录组）：一个细胞、组织或有机体在特定条件下的一组完整基因。
roteome （蛋白质组）：在大规模水平上研究蛋白质特征，获得蛋白质水平上的关于疾病的发生、细胞代谢等过程的整体而全面的认识。
Metabolome （代谢组）：对生物体内所有代谢物进行定量分析并寻找代谢物与生病理变化的相关关系的研究方法。
Gene （基因）：具有遗传效应的DNA 片段。
Epigenetics （表观遗传学现象）：DNA 结构上完全相同的基因，由于处于不同染色体状态下具有不同的表达方式，进而表现出不同的表型。
Cistron （顺反子）：即结构基因，决定一条多肽链合成的功能单位。
Muton（突变子）：顺反子中又若干个突变单位，最小的突变单位被称为突变子。
recon（交换子）：意同突变子。
Z DNA(Z型DNA) ：DNA 的一种二级结构，由两条核苷酸链反相平行左手螺旋形成。
Denaturation （变性）：物质的自然或非自然改变。
Renaturation （复性）：变形的生物大分子恢复成具有生物活性的天然构想的现象。
egative superhelix （负超螺旋）：B-DNA 分子被施加左旋外力，使双螺旋体局部趋向松弛，ＤＮＡ分子会出现向右旋转的力的超螺旋结构。
C value paradox （Ｃ值矛盾）：生物overlapping gene（重叠基因）：不同的基因公用一段相同的ＤＮＡ序列。
体的大Ｃ值与小ｃ值不相等且相差非常大。
interrupted gene （断裂基因）：由若干编码区和非编码区连续镶嵌而成的基因。
splitting gene（间隔基因）：意思与断裂基因相同。
论述中心法则的内容及意义
论述中心法则的内容及意义中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。
这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。
1.遗传信息的复制DNA通过复制将遗传信息传递给下一代。
DNA的双螺旋结构打开，每条链作为模板合成互补链，最终形成两个完全相同的DNA双链。
这一过程确保了遗传信息的准确传递。
2.遗传信息的转录在DNA的指导下，RNA通过转录将遗传信息从DNA转移到RNA。
RNA的合成起始于DNA的特定区域（启动子），合成过程需要DNA聚合酶和RNA聚合酶的参与。
转录是基因表达的关键步骤之一，确保了遗传信息的正确传递。
3.遗传信息的翻译遗传信息从RNA传递到蛋白质是通过翻译过程实现的。
在翻译过程中，mRNA作为模板指导氨基酸的排列顺序，形成特定的蛋白质序列。
这个过程需要核糖体、tRNA等参与，以确保氨基酸按照正确的顺序排列。
翻译是蛋白质合成的主要步骤，决定了蛋白质的结构和功能。
4.遗传信息的调控中心法则中还包括了对遗传信息的调控。
调控是通过一些分子机制对基因表达进行精细调节，以确保细胞在不同条件下产生适当的蛋白质。
这些机制包括转录因子、miRNA等，它们可以抑制或促进特定基因的表达。
5.中心法则的意义中心法则具有重要的生物学意义。
首先，它确保了遗传信息的传递和表达，使得生命能够稳定地传承下去。
其次，中心法则揭示了基因与蛋白质之间的联系，为基因工程和分子生物学的发展提供了基础。
此外，对中心法则的研究有助于理解疾病的发生机制，为药物设计和治疗提供了指导。
分子生物学问答题.docx
1什么是中心法则？答：是指遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA 传递给DNA的复制过程。
这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。
在某些病毒中的RNA自我复制和在某些病毒中能以RNA 为模板逆转录成DNA的过程是对中心法则的补充2什么是分子生物学？答：广义一一在分子水平研究生命的现象与规律的学科。
狭义——核酸化学（DNA, RNA）在分子水平上研究生命现象的科学。
研究生物大分子（核酸、蛋白质）的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质3试举出20世纪三例分子生物学发展中的重大发现答：1950 Chargaff 提出Chargaff 法则：A+G=T+C1953Waston&Crick提出：DNA双螺旋模型1954Crick提出：中心法则1958 Meselson等提出：DNA的半保留复制1961 Brener等提出三联体密码假说1961 Jacob&Monod提出操纵子模型1972 Berg第一次实现体外DNA的重组第二章1、简述DNA复制的基本法则及复制过程中涉及的酶和蛋白质（以E・coli为例）。
答：1）O1DNA的半保留复制：DNA复制是产生的新链中一条单链来自母链（模板链），另一条是新合成的（新生链有一半的母链被保留下来）即半保留复制；O2DNA复制的半不连续性：DNA复制时其中一条单链（3' —5'）先复制，是连续的，即先导链，另一条链的复制滞后一步且是先合成一段段的冈崎片段，通过连接酶形成完整子代单链。
2）酶和蛋白质：DNApol 包括DNApolL DNApolIL DNApolIII 三类Topi,解旋酶、SSB、RNA 聚合酶、引发酶、DNA连接酶。
2、基因有哪些存在形式、真核生物DNA序列有哪些种类？答：1）割裂基因，重叠基因，跳跃基因，假基因，重组基因等；2）高度重复序列，屮度重复序列，单拷贝序列。
分子生物学期末总结
『分子生物学』第一章分子生物学发展简史1、中心法则：RNA 蛋白质（画图+解释）P13有完整的示意图。
定义：遗传信息从DNA流向RNA再流向蛋白质的规律称为中心法则。
解释：编码蛋白质的基因中所蕴含的信息通过转录和翻译两个相关联的过程得到表达。
RNA 聚合酶以DNA中的一条链为模板合成互补的一条RNA单链，将DNA中所蕴含的遗传信息以mRNA的形式带到核糖体中，在核糖体中作为多肽链合成的直接模板指导蛋白质的合成。
2、基因工程实质：基因重组P53、朊病毒，唯一一种蛋白质能够自我复制的病毒。
第二章遗传物质的本质1、什么可以作为遗传物质？除了DNA之外，RNA、蛋白质都可以。
2、一些经典的实验，肺炎双球菌实验，噬菌体实验都证明了DNA是主要的遗传物质。
3、RNA作为遗传物质时，病毒的例子：人免疫缺陷病毒（HIV）、非典型肺炎（SARS）4、RNA有两种复制，一种是一般而言的复制，还有一种是一些病毒的复制，多了逆转录的步骤，如HIV。
5、逆转录酶的发现证明遗传信息不仅可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向DNA。
6、测序方法了解：末端终止法、化学裂解法、全自动测序7、核酸的二级结构即双螺旋结构的基本要点：（1）DNA分子是由两条反相平行的脱氢核苷酸链盘旋成双螺旋结构（2）DNA核糖磷酸排列在外侧构成基本骨架，碱基位于内侧（3）氢键，碱基互补配对原则8、核酸的三级结构原核细胞中的超螺旋化，真核细胞中的核小体结构。
重点掌握真核生物核小体。
核小体由两个单位的组蛋白H2A、H2B、H3和H4形成八聚体的核心，约165bp的DNA双螺旋形成两圈超螺旋盘旋在核小体的核心上。
在两个核小体之间由1bp-80bp长的连接DNA相连。
9、名词解释①核酸的变性：核酸在化学或者物理因素的影响下，维系核酸双螺旋结构的氢键和碱基堆集力受到破坏，分子由稳定的双螺旋结构松懈为无规则线性结构甚至解旋成单链的现象，称为核酸的变性。
②核酸的复性：变性DNA在适当条件下，两条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象称为复性。
中心法则 名词解释
中心法则名词解释
中心法则名词解释：是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA
传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA 的复制过程。
这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。
中心法则：
1、中心法则（英语：gene ticcen tral dogma），又译成分子生物学的中心教条。
2、在某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某
些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。
3、中心法则经常遭到误解，尤其与遗传信息“由DNA到RNA到“蛋白质””的标准流程相混淆。
有些与标准流程不同的信息流被误以为是中心法则的例外，其实朊病毒是中心法则现时已知的唯一例外。
分子生物学的中心法则TheCentralDogmaofMolecularBiology
Forward & backward(or reverse) mutation (正突变&回复突变)
forward
A
a
reverse
通常从一个野生型基因变成突变性的频率总是高于 回复突变率，如何解释？
一突变型回复成野生型，可能机制是什么？（预习基 因重组）
Multiple orientations
H5N1 高致病性禽流感
H1N1 三元重组病毒
全球 全球 亚洲 全球
死亡人数 4000万-1亿
全球100万 （美国6.98万）
美国3.38万
病死率61%
病死率1.22%
问题
1、为什么每一次大流行的流感病毒的类型都不一样？ 2、为什么如此猖狂和恐怖的流感病毒不能像天花病毒一样被“消灭”？
为什么不能通过接种疫苗进行有效的预防？
Mutations happen regularly
Therefore, the mutation can be
passed on to future generations
The size of the patch will depend on the timing of the mutation
（多向性）
A
a1 a2
a3
Beneficial & deleterious
Hbeanremfifcuial l Almost all mutations are neutral
Some terms
lethal mutation（致死突变）: Mutation that eventually results in the death of an organism carrying the mutation.
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分子生物学中心法则：
DNA →RNA →蛋白质→细胞表性
基因组中心法则：
基因组→转录组→蛋白质组→细胞表性
生物信息学是20世纪分子生物学和计算机科学交差结合产生的新的学科。
这个新的学科的焦点是使用计算机数据库和计算机算法来分析蛋白质、基因和构成生物体的全部脱氧核糖核酸。
生物信息学工具包括的计算机程序，可以用来帮助揭示与大分子的结构和功能、生化途径、疾病发生以及进化相关的生物学问题所内涵的基本机制。
如果两条序列有一个共同的进化祖先，那么他们是同源的。
同源性是序列同源或者不同源的一种论断，而一致性和相似性是一种描述序列相关性的量。
两个序列即使没有统计上显著的一致性，他们也可能是同源的。
同源性特征可分为直系同源（orthologous）和旁系同源（paralogous）。
直系同源序列是不同物种内的同源序列，他们来自于物种形成时的共同祖先基因。
直系同源基因被认为有相似的生物学功能。
旁系同源基因是通过类似基因复制的机制产生的同源序列。
可接受点突变PAM（accepted point mutation）为在蛋白质中被自然选择接受的耽搁氨基酸替换。
每种氨基酸在进化过程中发生突变的次数除以该氨基酸出现的总次数。
最常发生的替换是谷氨酸对天冬氨酸、丝氨酸对苏氨酸和异亮氨酸对缬氨酸。
突变概率矩阵M（mutation probability matrix）中元素M ij 表示在一个给定的进化时期内，氨基酸J替换成氨基酸I的概率。
进化时期为一个PAM（表示两个蛋白1%氨基酸发生变化的时间）。
当PAM=0时，矩阵讲成为单位矩阵，表示没有氨基酸发生变化。
当PAM相当大时，每行的所有值都接近于一个数值，这个数值就是氨基酸的出现频率。
块替换矩阵（block substitution matrix）BLOCSUM62矩阵是大多数BLAST算法的缺省矩阵。
PAM矩阵是基于近相关蛋白家族数据的。
并且假设高度相关蛋白的取代概率可以外推到远相关蛋白的概率。
对比之下，BLOSUM矩阵是基于实际观测到的远相关戴白比对。
BLOSUM90/PAM30BLOSUM62/PAM180BLOSUM45/PAM240
BLOSUM80/PAM120
高趋同度高趋异度
双序列比对算法分为全局双序列和局部双序列比对
水平序列间隙为一垂直线，垂直序列的间隙由一水平线表示。
DNA和蛋白质序列的双序列比对是生物信息学的基本操作之一。
双序列比对对允许人们确定任意两序列之间的相关系，由其确定的相关程度可以帮助人们考虑它们是否有同源性。
多序列比对显示中：星号显示的是序列上100%的保守区域，冒号显示的是保守替换，点显示的是非保守替换。
多序列比对的典型应用：
1.如果所研究的蛋白质或者基因与另一组蛋白质有联系，那么这些蛋白质可以提供可能的
功能、结构、进化方面的信息。
2.大多数的蛋白质家族中有远源的成员。
与双序列比对相比，多序列比对能更敏感地发现
同源关系。
3.当一个物种的基因组被完成测序后，数据分析的一个主要部分是定义所有基因产物所归
属的蛋白家族。
数据库搜索进行高效的多重比对，将一个新蛋白（或者基因）与其它所有家族的蛋白质进行比较。
在目前发展众多的多序列比对方法中，最常用的是来自Da-Fei Feng和Russell Doolittle的渐进比对。
这种比对方法需要先对所有的序列计算两两比对的分值。
然后从关系最近的一对序列开始，逐步地加入其它序列。
很多渐进序列比对算法使用距离矩阵，而不是相似度矩阵来描述蛋白质之间的关系。
计算距离的目的在于产生辅助导向树，进而构建比对。
相似性分值到距离分值的计算：
D=-lnS eff
S eff=(S real(I,j)– S rand(I,j)/(S iden(I,j)–S rand(I,j))*100
其中S real(I,j)是观测到的两个序列的相似性分值。
S iden(I,j) 指两个序列分别与自身比较后得分的平均值。
S rand(I,j) 是讲序列打乱后，随即抽取得到的平均比对得分。
S eff 是一个归一化
的分值，如果序列i与j没有相似性，那么S eff =0.距离就是无穷。
如果序列一致，则S eff =1，距离就是0.
第一步：利用双序列比对方法对所有的序列进行两两比对。
产生原始的相似性分值。
第二步：利用相似度矩阵（或距离矩阵）产生辅助向导树，有两种基于距离生成向导树的方法：算数平均不加权组队法（unweighted pair group method of arithmetic averages，UPGMA）和连接近邻方法（neighbor-joining method ，NJ）。
树结构的两大特征是它的分支顺序和分支长度。
因此向导树反映了所有蛋白序列的进化关系。
第三步：根据向导树中的位置关系建立多重比对。
具体的方法是：先选择最接近的一个两辆比对，接着在此基础上加入下一个最近序列形成的三重比对或者加入下一个最近的两两比对。
重复此过程直到用完所有的序列。
Feng-Doolittle方法有个规则：“一旦是空白，永远是空白！”。
首先是最近的序列被对齐，当较远的序列加入时，可能会在对齐时产生一些空白。
最专业的构建基于进化距离的系统发生树的方法还是近邻连接（NJ）算法。
在纳米孔测序技术中，DNA分子依靠被称为核酸外切酶的蛋白质以一次一个碱基的速度通过小孔。
这个酶能清楚地区分出4个DNA碱基编码：A、C、G、T，也可以检测出该碱基是否被甲基化，一个单孔能在大约70天左右测定一个完整的基因序列。
近日，美国太平洋生物科学公司（PacificBiosciences）通过《财富》杂志展示了公司最新研发成功的个人基因组测序样机，并宣布公司将在2013年上市销售个人基因组测序仪。
该仪器大小类似家用微波炉，将在15分钟内完成基因组测序。
该样机目前的测序速度为每秒钟10个碱基对，2013年上市的测序仪将达到每秒测定1万个碱基对的速度。
科学家们完成第一个人类基因组测序整整花了13年的时间，耗费了30亿美元的费用。
渐进序列比对算法是与动态规划、两两比对紧密联系的，而隐马尔科夫（hidden markov models，HMM）是序列比对中的另一个有力的工具，它实际上是一个描述在每个位点氨基酸残疾出现概率的概率模型。
HMM可以将一个多重比对转化为位点特异性打分系统。
HMM 的一个普遍应用是在一个基于HMM的数据库（如Pfam）中查询耽搁蛋白质序列。
Myers 及Miller 于1988 年，针对凸形间隔处罚函数，使用侯选者名单(candidate list) 的方法，首先提出时间复杂度为O( nmlogm ) 的方法，并找出一个特殊的凸形间隔处罚函数，对数(logarithmic) 函数：g(k) = A + Blogk ，提出O( nm ) 的演算法。
同步法：实质是把给定的所有序列同时进行比对，而不是两两比对或分组进行比对。
其基本思想是将一个二维的动态规划矩阵扩展到三维或多维。
矩阵的维数反映了参与比对的序列数。
这类方法对于计算机的系统资源要求较高，通常是进行少量的较短的序列的比对
渐进法：这类方法中最常用的就是Clustal，它是由Feng和Doolittle于1987年提出的（Feng
和Doolittle，1987）。
由于对于实际的数据利用多维的动态规划矩阵来进行序列的比对不太现实，因此大多数实用的多序列比对程序采用启发式算法，以降低运算复杂度。
Clustal的基本思想是基于相似序列通常具有进化相关性这一假设。
比对过程中，先对所有的序列进行两两比对并计算它们的相似性分数值，然后根据相似性分数值将它们分成若干组，并在每组之间进行比对，计算相似性分数值。
根据相似性分数值继续分组比对，直到得到最终比对结果。
比对过程中，相似性程度较高的序列先进行比对，而距离较远的序列添加在后面。
作为程序的一部分，Clusal可以输出用于构建进化树的数据。