现代分子生物学考试复习资料
分子生物学复习资料(比看重点必考)

分子生物学复习资料(比看重点必考)名词解释分子生物学:包括对蛋白质和核酸等生物大分子的结构与功能,以及从分子水平研究生命活动。
中心法则(central dogma):生物体遗传信息流动途径。
最初由Crick(1958)提出,经后人的不断补充和修改,现包括反转录和RNA复制等内容。
半保留复制(简称复制)(semiconservative replication):亲代双链DNA以每条链为模板,按碱基配对原则各合成一条互补链,这样一条亲代DNA双螺旋,形成两条完全相同的子代DNA螺旋,子代DNA分子中都有一条合成的“新”链和一条来自亲代的旧链,称为半保留复制。
DNA聚合酶(DNA polymerase):指以脱氧核苷三磷酸为底物,按5’→3’方向合成DNA的一类酶,反应条件:4种脱氧核苷三磷酸、Mg+、模板、引物。
DNA聚合酶是多功能酶,除具有聚合作用外,还具有其它功能,不同DNA聚合酶所具有的功能不同。
解旋酶(helicase):是一类通过水解ATP提供能量,使DNA双螺旋两条链分开的酶,每解开一对碱基,水解2分子ATP。
拓扑异构酶(topoisomerase):是一类引起DNA拓扑异构反应的酶,分为两类:类型I 的酶能使DNA的一条链发生断裂和再连接,反应无需供给能量,类型Ⅱ的酶能使DNA的两条链同时发生断裂和再连接,当它引入超螺旋时,需要由ATP供给能量。
单链DNA结合蛋白(single-strand binding protein ,SSB):是一类特异性和单链区DNA 结合的蛋白质。
它的功能在于稳定DNA解开的单链,阻止复性和保护单链部分不被核酸酶降解。
DNA连接酶(DNA ligase):是专门催化双链DNA中缺口共价连接的酶,不能催化两条游离的单链DNA 链间形成磷酸二酯键。
反应需要能量。
引物酶及引发体(primase & primosome):以DNA为模板,以核糖核苷酸为底物,在DNA合成中,催化形成RNA引物的酶称为引物酶及引物体。
分子生物学考试复习资料山东大学

分子生物学考试复习资料山东大学 1.复制和转录的异同:共同点:反应都是核苷酸的聚合过程,模版是DNA,酶依赖DNA的聚合酶,化学键3,5磷酸二酯键,方向5-3延伸,配对是碱基配对规律。不同点:底物不同分别是dNTP和NTP ;酶不同分别是DNA聚合酶和RNA 聚合酶;模版不同,分别是整个染色体双链DNA和部分基因模板链转录;产物不同,分别是子代双链DNA和mtrRNA ;引物分别是需要和不需要;碱基配对分别是A=T,GC和A=UT=AGC 2.转录的过程:模板DNA原料:NTP(ATP,GTP,CTP,UTP)酶:RNA聚合酶(RNA-pol)其它蛋白质因子:如ρ因子,转录因子(TF)等. A转录起始过程,RNA聚合酶全酶结合,DNA双链解开,在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应,形成转录起始复合物b转录延长,伽马o亚基脱落,核心酶变构,与,模版结合松弛,沿着DNA模板前移在核心酶作用下,NTP不断聚合,RNA链不断延长,合成方向沿5-3进行c终止转录RNA聚合酶在DNA模板上停止前进,转录产物RNA链在转录复合物上脱落下来。 3.基因克隆的步骤:目的基因的获取;目的基因与载体的拼接,将重组体导入受体细胞,重组体筛选和鉴定,扩增和表达a获取,从基因组文库中制备,从CDNA 文库中制备,PCR扩增目的基因,人工合成目的基因b目的基因片段与适当的载体经限制性内切酶剪切后,再在DNA连接酶的催化下即可相互连接形成人工重组体,粘性末端连接,平端连接,同聚物加尾连接,人工头连接c氯化钙法,电穿孔法,脂质体转染法,显微注射法d遗传学法,分子杂交法,免疫化学筛选法,PCR筛选法e重组体的扩增与表达。 4.寡核苷酸定点诱变技术所依据的原理是:首先制备单链核酸,即按体外DNA重组技术,将待诱变的目的基因插入到M13噬菌体上,制备此种含有目的基因的M13单链DNA,即正链DNA。再使用化学合成的含有突变碱基的寡核苷酸短片段作引物,启动M13单链DNA分子进行复制,随后这段寡核苷酸引物便成为新合成的DNA子链的一个组成部分。因此所产生的新链便具有已发生突变的碱基序列,将其转入细胞后,经过不断复制,即可获得突变的DNA分子,再经表达即可获得改造后蛋白质.为了使目的基因的特定位点发生突变,所设计的寡核苷酸引物的序列除了所需的突变碱基外,其余的则与目的基因编码链的特定区段完全互补。B 诱变过程1)合成含有目的基因的正链DNA;2)合成含有特殊突变碱基的引物;3) 制备异源双链DNA;4)富集和转化双链DNA分子;5)筛选突变体并鉴定 5.Kunkel定点诱变法基本原理:是一种通过筛除含有尿嘧啶(U)的DNA模板链进行的寡核苷酸定点诱变法。它的基本原理是: 模版。(细胞内的dUTP酶能将细胞内的dUTP降解,使其含量减少; ung能将误入DNA新生链中的dUTP切除.在dut和ung双缺陷的大肠杆菌中,新合成的DNA 链中含有U.)dut缺陷导致细胞内dUTP水平上升,并在DNA复制时,部分取代dTTP进入DNA新生链中。又由于ung缺陷使掺入DNA的dUTP残基不能除去。由这种大肠杆菌菌株产生的M13单链DNA大约有1%的T被U所取代,然后以其为模板体外合成DNA的另一条链(不含U),双链DNA导入正常的大肠杆菌中,其N-尿嘧啶脱糖苷酶切去DNA链上的尿嘧啶碱基。结果原来的M13模板链被降解。只有突变链因不含U,被保留下来。这种方法产生的M13噬菌体中含有突变DNA的比例大大增加。 6.PCR定点诱变的原理步骤①将待诱变靶基因克隆到质粒载体上,并分装到两个反应管中;②在每一个反应管中加入两种特定的引物,其中引物1和3均含有错配核苷酸,但两个引物分别与质粒DNA的不同链不完全互补,引物2和4均不含有错配核苷酸,二者分别与质粒DNA的引物1和3杂交链的互补链完全互补;③进行PCR扩增获得含有突变碱基的线型质粒DNA;④将两个反应管中的线型质粒DNA混合,再经过变性和复性,一个反应管中的一条链和另一个反映管中的互补链杂交,通过两个粘性末端形成带有缺口的环状DNA分子;⑤转化入大肠杆菌,环状DNA分子的缺口可被大肠杆菌修复。如果同一反应管中的两个互补链又互相杂交,则继续形成线状DNA分子,在大肠杆菌中不稳定,易被降解。该方法把特异突变点导入克隆基因,无需把基因插入M13中,即可在大肠杆菌中进行表达。7翻译过程从阅读框架的5'-AUG开始,按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链,直至终止密码出现。分成翻译的起始翻译的延长翻译的终止3个阶段。肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成,原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离;mRNA在小亚基定位结合;起始氨基酰-tRNA的结合;核蛋白体大亚基结合。肽链合成延长 指根据mRNA密码序列的指导,按次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链,直到合成终止的过程。肽链延长在核的反密码蛋白体上连续性循环式进行,又称为核 蛋白体循环(ribosomal cycle),每次循环增加一个氨基酸,包括以下三步:进位成肽转位。肽链合成的终止是当mRNA上终止密码出现后,多肽链合成停止,肽链从肽酰-tRNA中释出,mRNA、核蛋白体等分离,这些过程称为肽链合成终止。8a蛋白质翻译后的加工过程,多肽链折叠为天然的三维结构新生肽链经盘曲折叠形成空间结构。新生肽链的折叠可能是随着肽链的不断延伸而逐步完成的,逐渐产生正确的二级结构、模序、结构域, ,最终形成完整空间构象。一般认为,多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息,即一级结构是空间构象的基础。B肽链一级结构的修饰肽链N端的修饰:去除N-甲酰基或N-蛋氨酸。2个别氨基酸的共价修饰:磷酸化修饰;羟基化修饰:羟脯氨酸、羟赖氨酸。3二硫键的生成4多肽链的水解修饰C高级结构修饰,亚基聚合辅基连接 9.原核生物的DNA生物合成。复制的起始,DNA解开成单链,提供模板合成引物,提供3 -OH末端。复制的延长,指在DNA-pol催化下,dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上,其化学本质是磷酸二酯键的不断生成,复制的终止原核生物基因是环状DNA,双向复制的复制片段在复制的终止点处汇合。 9遗传密码的特点:连续性,编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读,密码间既无间断也无交叉。简并性是几种密码子代表一种氨基酸的现象成为密码的简并性,密码的简并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象形成的。通用性是蛋白质生物合成的整套密码,从原核生物岛人类都通用,密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。摆动性转运氨基酸的TRNA的反密码需要通过碱基互补与MRNA上的遗传密码反向配对结合,但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基互补规律
分子生物学复习资料

分子生物学复习资料 第二章 基因:是DNA或RNA中具有遗传效应的一段核苷酸序列,是遗传的基本单位和突变单位以及控制性状的功能单位;简单来说,基因是具有遗传效应的DNA片段,是控制生物性状的基本遗传单位。
DNA的一级结构:是指四种脱氧核苷酸的排列顺序,又称为核苷酸序列或碱基顺序。 DNA的一级结构决定着基因的功能。
DNA双螺旋的结构特点: (1)双螺旋中存在大沟和小沟 ; (2)碱基顶部基团裸露在DNA 大沟内 ; (3)蛋白质因子与DNA 的特异结合依赖于氨基酸与DNA 间的氢键的形成; (4)蛋白质因子沿大沟与DNA形成专一性结合的机率与多样性高于沿小沟的结合; (5) 大沟的空间更有利于与蛋白质的结合; (6) 每一条单链具有5′ 3′极性; 两条单链间以氢键连接; 两条单链极性相反,反向平行; 以中心为轴,向右盘旋(B-DNA)。
DNA分子变性:天然存在的双链DNA具有规则的双螺旋结构,当DNA被加热或在某些试剂的作用下,配对碱基之间氢键和相邻碱基之间的堆集力就会受到破坏,逐步变为近似于无规则的线团构型的单链变性DNA。 这种由双螺旋结构状态转变成单链无规线团状态的过程叫作DNA变性,也称熔解。
变性过程的表现: ☆ 单链DNA粘度降低 ☆ 单链DNA 沉降速度加快 ☆ 单链DNA分子的A 260 nm UV 吸收值上升 (碱基序列被打乱)
影响DNA复性过程的因素 : (1)阳离子浓度 (2)复性反应的温度 Tm - 25℃ (60-65℃) (3)单链DNA分子的长度 (4)单链DNA 的初始浓度 C0 (5)DNA 分子中核苷酸的排列状况 (随机排列,重复排列) 精选文库 -- 2 经典的基因概念: (1)基因是染色体上的实体; (2)基因象链珠一样,孤立地呈线状地排列在染色体上 ; (3)基因是功能、突变、交换、“三位一体”的最小的不可分割的基本的遗传单位; 顺式作用因子:存在于基因序列旁侧能影响基因表达的序列。包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等,作用是参与基因表达的调控。顺式作用元件本身不编码任何蛋白质,仅提供一个作用位点,要与反式作用因子相互作用而起作用。 通过核苷酸自身的特异二级结构控制与它紧密连锁的结构基因的表达
现代分子生物学第三版复习资料

名词解释1.基因:合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列:是具有特定生物功能的DNA序列。
2.C值(c-value):之一种生物单倍体基因组DNA的总量3.基因重排(gene rearrangement):某些基因片段改变原来存在的顺序,通过调整有关基因片段的衔接顺序,再重排为一个完整的转录单位4.转座子():存在于染色体DAN上的可以自主复制和移位的基本单位#通过DAN复制而转移的转座元件5、转录终止子(termianator):DNA模板链上的一种终止转录功能的特殊信号6、操纵子(operon):在原核生物中若干基因串联在一起,其表达受同一调控系统的调控,这种基因的组成称操纵子7、单顺反子(monocistron):只编码一个蛋白质的mRNA8、mRNA:能编码蛋白质序列的RNA·9、基因突变(gene mutation):由于DNA碱基对的置换、增添或缺失而引起的基因机构的变化10、无意义链(antisense stand):按碱基互补配对原则指导mRNA合成的DNA链简答题:1、区别tRNA和mRNA在翻译中的作用答:mRNA:携带遗传信息,在蛋白质合成时充当模板的RNA。
从脱氧核糖核酸(DNA)转录合成的带有遗传信息的一类单链核糖核酸(RNA)。
它在核糖体上作为蛋白质合成的模板,决定肽链的氨基酸排列顺序。
mRNA存在于原核生物和真核生物的细胞质及真核细胞的某些细胞器(如线粒体和叶绿体)中。
tRNA(又叫转运RNA)约含70~100个核苷酸残基,是分子量最小的RNA,占RNA总量的16%,现已发现有100多种。
tRNA 的主要生物学功能是转运活化了的氨基酸,参与蛋白质的生物合成。
;2、真核生物与原核生物mRNA的主要区别答:⑴、原核生物的mRNA直接从DNA中转录出,即直接合成蛋白质;真核生物mRNA转录合成hnRNA,在经过剪接和架构修饰,才进行翻译⑵、原核生物mRNA为单顺反子,真核生物mRNA为多顺反子⑶、原核生物mRNA的修饰很少,真核生物有5′端帽子结构和3′ployA尾巴⑷、原核生物mRNA半衰期短;真核生物的较长》⑸、原核生物mRNA的转录和翻译同时同地进行;真核生物mRNA 转录在细胞核中进行,翻译在细胞质中进行3、DNA连接酶对于DNA复制很重要,但是RNA合成一般不需要连接酶,为什么答:因为DNA中存在岗区片段导致DNA是间断的不连续的所以需要DNA连接酶将它们连在一起;而RNA是连续的单链所以不需要连接酶4、遗传密码有哪些特征答:①遗传密码具有连续性;②遗传密码具有简并性;③遗传密码具有通用性和特殊性;④密码子与反密码子能相互作用&5、大肠杆菌RNA聚合酶的组成成分及各亚基的作用是什么答:由2个а亚基、一个β亚基、一个β′亚基和一个ω亚基组成核心酶,加上一个σ亚基组成聚合酶全酶。
大学分子生物学考试复习资料

大学分子生物学考试复习资料分子生物学复习思考题1.写出分子生物学广义的与狭义的定义,现代分子生物学研究的主要内容,以及5个分子生物学发展的主要大事纪(年代、发明者、简要内容)。
广义上:分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究、以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。
狭义概念:既将分子生物学的范畴偏重于核酸(基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程。
其中也涉及到与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
现代分子生物学研究的主要内容有:基因与基因组的结构与功能,DNA的复制、转录和翻译,基因表达调控的研究,DNA重组技术,结构分子生物学等。
5个分子生物学发展的主要大事纪(年代、发明者、简要内容):1.1944年,著名微生物学家Avery 等人在对肺炎双球菌的转化实验中证实了DNA是生物的遗传物质。
这一重大发现打破了长期以来,许多生物学家认为的只有象蛋白质那样的大分子才能作为细胞遗传物质的观点,在遗传学上树立了DNA是遗传信息载体的理论。
2. 2.1953年,是开创生命科学新时代具有里程碑意义的一年,Watson和Crick发表了“脱氧核糖核酸的结构”的著名论文,他们在Franklin和Wilkins X-射线衍射研究结果的基础上,推导出DNA双螺旋结构模型,为人类充分揭示遗传信息的传递规律奠定了坚实的理论基础。
同年,Sanger历经8年,完成了第一个蛋白质——胰岛素的氨基酸全序列分析。
3. 1954年Gamnow从理论上研究了遗传密码的编码规律, Crick 在前人研究工作基础上,提出了中心法则理论,对正在兴起的分子生物学研究起了重要的推动作用。
4. 1956年Volkin和Astrachan发现了mRNA(当时尚未用此名)。
5. 1985年,Saiki等发明了聚合酶链式反应(PCR);Sinsheimer首先提出人类基因组图谱制作计划设想;Smith等报导了DNA测序中应用荧光标记取代同位素标记的方法;Miller等发现DNA结合蛋白的锌指结构。
《现代分子生物学》期末考试试题库

1.简述转座子的发现过程和意义发现:转座子最初是Barbara McClintock 于1940年代在玉米的遗传学研究中发现的,当时称为控制元件。
McClintock 的发现并没有引起重视,直到20世纪60年代后期,Shapiro在大肠杆菌中发现一种由插入序列所引起的多效突变,之后又在不同实验室发现一系列可转移的抗药性转座子,才重新引起人们重视。
1983年McClintock被授予诺贝尔生理学与医学奖,距离她公布玉米调控因子的时间已有32年之久。
意义:2.请简述基因组DNA的半保留复制是如何证明的3.简述pull-down与co-IP的基本原理、应用和区别参见赵珊珊PPT区别:Co-IP和GST pull-down的区别Co-IP和GST pull-down都是用于检测蛋白相互作用的实验,两者有很多相似之处,如只能检测强相互作用、只能定量分析、不能检测瞬时相互作用等。
同时两者在原理及实验操作上也存在一定的区别,下文就Co-IP和GST pull-down在原理及操作流程上的区别做一简述。
Co-IP和GST pull-down原理区别GST pull-down方法的基本原理是:利用重组技术将探针蛋白与GST融合,融合蛋白通过GST与固相化的载体上的GTH亲和结合。
因此,当与融合蛋白有相互作用的蛋白通过层析柱时或与此固相复合物混合时就可被吸附而分离。
免疫共沉淀(Co-IP)原理为用某一蛋白的抗体,在细胞裂解液中与相应的蛋白(诱饵蛋白)结合,用Protein A/G将抗原抗体复合物拉下,最后在拉下的复合物中检测是否存在与诱饵蛋白相结合的目的蛋白。
Co-IP和GST pull-down实验操作区别Co-IP实验为体内实验条件,蛋白质的相互作用可以在天然状态下进行,其优点为可以避免人为影响,还可以分离得到天然状态下相互作用的蛋白复合体,缺点是无法证明两个蛋白之间是直接的相互作用还是间接的相互作用;GST pull-down实验为外实验条件,可以去除其它蛋白的影响,从而确定目的蛋白和待检测蛋白是否可以发生直接相互作用。
(完整word版)[已整理]现代分子生物学复习要点及习题
![(完整word版)[已整理]现代分子生物学复习要点及习题](https://img.taocdn.com/s3/m/ccd5f4a0998fcc22bdd10d44.png)
第一章绪论分子生物学分子生物学的基本含义(p8)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,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。
分子生物学与其它学科的关系分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞学、以至信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的,凝聚了不同学科专长的科学家的共同努力。
它虽产生于上述各个学科,但已形成它独特的理论体系和研究手段,成为一个独立的学科。
生物化学与分子生物学关系最为密切:生物化学是从化学角度研究生命现象的科学,它着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。
传统生物化学的中心内容是代谢,包括糖、脂类、氨基酸、核苷酸、以及能量代谢等与生理功能的联系。
分子生物学则着重阐明生命的本质----主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。
细胞生物学与分子生物学关系也十分密切:传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。
探讨组成细胞的分子结构比单纯观察大体结构能更加深入认识细胞的结构与功能,因此现代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和方法。
分子生物学则是从研究各个生物大分子的结构入手,但各个分子不能孤立发挥作用,生命绝非组成成分的随意加和或混合,分子生物学还需要进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用,尤其是细胞整体反应的分子机理,这在某种程度上是向细胞生物学的靠拢。
第一章序论1859年发表了《物种起源》,用事实证明“物竞天择,适者生存”的进化论思想。
指出:物种的变异是由于大自然的环境和生物群体的生存竞争造成的,彻底否定了“创世说”。
达尔文第一个认识到生物世界的不连续性。
意义:达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论,是生物科学史上最伟大的创举之一,具有不可磨灭的贡献。
细胞学说建立及其意义德国植物学家施莱登和动物学家施旺共同提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本单位。
分子生物学复习资料

第一章绪论1.1 分子生物学: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。
1.2 分子生物学三条基本原理:(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相同规律;(3)某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定它的属性。
1.3 现代分子生物学的四个研究方向:(1)重组DNA技术(基因工程);(2)基因表达调控研究;(3)生物大分子的结构功能研究(结构分子研究);(4)基因组、功能基因组与生物信息学研究。
第二章染色体与DNA2.1 遗传物质的主要载体是染色体2.1.1 染色体上蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白组蛋白(含有大量碱性AA:Lys、Arg):H1、H2A、H2B、H3、H4组蛋白特性:(1)进化上的极端保守性(2)无组织特异性(3)肽端上氨基酸分布的不对称性(4)组蛋白的修饰作用(5)富含Lys的组蛋白H5非组蛋白分类:HMG蛋白(high mobility group protein)、DNA结合蛋白、A24非组蛋白2.1.2 真核细胞DNA序列分为以下三类:不重复序列、中度重复序列(重复次数为10~104)、高度重复序列(仅发现真核)。
C值:通常是指一种生物体单倍体基因组DNA的总量,以每细胞内的皮克(pg)数表示。
C值反常现象:也称C值谬论,指C指往往与种系的进化复杂性不一致的现象,及基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系,某些较低等的生物C值却很大,如一些两栖类物种的C值甚至比哺乳动物还大。
2.1.3 真核生物基因组的结构特点总结归纳如下:(1)真核基因组庞大,一般远大于原核基因组(2)真核基因组中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,占基因组序列的90%,该特点是真核生物与细菌和病毒之间的最主要的区别(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)真核基因组中存在大量顺式作用元件,包括启动子、增强子、沉默子等(7)真核基因组中存在大量的DNA多态性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
现代分子生物学考试复习资料一、绪论1分子生物学:在分子水平上研究生命现象的科学。
通过研究生物大分子(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。
2、1953年Watson 和Crick提出DNA双螺旋模型3、分子生物学研究内容:DNA重组技术(基因工程)、基因表达的调控、生物大分子的结构和功能研究、基因组、功能基因组与生物信息学研究二、染色体与DNA核小体:由H2A、H2B、H3和H4四种组蛋白各两个分子组成八聚体和大约200 bp的DNA 区段组成。
组蛋白:分为5种类型(H1,H2A,H2B,H3,H4),其特性如下: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、组蛋白的修饰作用包括甲基化、乙基化和磷酸化;5、富含赖氨酸的组蛋白H5C值(C value)一种生物单倍体基因组所含DNA的总量。
C值反常现象也称为C值谬误。
指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象,即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系,某些较低等的生物C值却很大,如一些两栖动物的C 值甚至比哺乳动物还大。
基因:编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位,是染色体或基因组的一段DNA序列真核生物基因组的结构特点:1 真核基因组庞大一般都远大于原核生物基因组,2真核基因有断裂基因,即有内含子,3转录产物是单顺反子,4非编码区域多于编码区域.,占90%以上5有大量顺式作用元件。
包括启动子、增强子、沉默子等6有大量重复序列7有大量的DNA多态性8具有端粒结构原核生物基因组的特点:1基因组很小DNA含量少,2有重叠基因,转录产物是多顺反子,3结构简练,大部分都是编码区域,4DNA一般不与蛋白质结合5存在转录单元,转录形成多顺反子mRNA单顺反子:只编码一个蛋白质的mRNA;多顺反子mRNA:两个以上相关基因串在一起转录所得到的信使核糖核酸(mRNA),由DNA链上的邻位顺反子所界定;顺式作用元件:存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。
顺式作用元件包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等,其本身不编码任何蛋白质,仅仅提供一个作用位点,要与反式作用因子相互作用而起作用;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;端粒:是线状染色体末端的一种特殊结构,一特定的DNA-蛋白质复合体结构(由DNA简单重复序列组成富含GT)DNA的复制:每个子代DNA分子的一条链来自亲代DNA ,另一条链是新合成的,这种方式称半保留复制,无论原核还是真核生物,DNA的复制主要从固定的起始点一双相等速方式进行复制。
真核生物DNA的复制特点:1.真核生物有多个复制起始位点,而原核只有一个起始位点。
2.真核生物复制一旦启动,在完成本次复制前,不能在再启动新的复制3.真核生物具有多种聚合酶。
4真核生物DNA复制起始需要起始点识别复合物参与. 。
5.真核生物DNA复制叉的移动速度约50bp/s,还不到大肠杆菌的1/20。
原核生物DNA的复制特点:1DNA复制的起始:DNA双螺旋的解旋,需DNA解旋酶、单链结合蛋白(SSB)及拓扑异构酶2DNA复制的引发,无论前导链还是后随莲链开始DNA合成时,都需要RNA引物复制3.冈崎片段与半不连续复制,前导链DNA的合成以5'-3'方向,随着亲本双链的解开而连续进行复制,后随链在合成过程中,一般亲本DNA单链首先暴露出来,然后以与复制叉移动相反的方向,按照5'-3'方向合成一系列的冈崎片段,然后再把它们连接成完整的冈崎片段,是在DNA半不连续复制中产生的长度为1000-2000bp的DNA片段,即连接成完整的后随链4.复制的终止:有终止子终止5.DNA聚合酶Ⅲ是主导的聚合酶,RNA聚合酶h对引物水解,DNA连接酶对冈崎片段连接。
1、DNA的修复:错配修复切除修复、重组修复、DNA直接修复及SOS反应10、DNA的转座:由可移位因子介导的遗传物质重排现象。
转座子:是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。
转座子分类:插入序列(IS)、复合型转座子、TnA家族;插入序列(IS):最简单的转座子不含有任何宿主基因,是很小的DNA片段(约1kb),末端具倒置重复序列,转座时往往宿主靶位点,一小段DNA形成IS序列两端的正向重复区。
复合型转座子: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,一旦形成复合转座子,IS序列就不能再单独移动,因为它们的功能被修饰了,只能作为复合体移动。
TnA家族:是一类没有IS序列的体积庞大的转座子。
11、转座可分为复制型和非复制性12、转座作用的遗传学效应:①转座引起插入突变;②转座产生新的基因③转座产生的染色体畸变;④转座引起的生物进化.三、生物信息的传递-从DNA到RNA1、转录:指拷贝出一条与DNA链序列完全相同(除T-U外)的RNA单链的过程,是基因表达的核心步骤。
2、翻译:以新和成的mRNA为模板,把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列,合成多肽链的过程,是基因表达的最终目的。
3、编码连(有义链)双链DNA中与mRNA序列相同,编码蛋白质的那条DNA链,并把另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链成为模板链或反义链。
4、转录的基本过程包括模板的识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
模板的识别: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(真核生物RNA聚合酶不能直接识别基因的启动区,需与转录调控因子结合形成转录起始前复合物);转录起始:RNA聚合酶结合在启动子上以后,RNA链上第一个核苷酸链的产生;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 链不断延长的过程;转录终止: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。
5、RNA聚合酶:原核生物的RNA聚合酶全酶α2ββ’ωσ、核心酶α2ββ’ω转录起始过程需要全酶,由σ辨认起始点,延长过程仅需核心酶催化。
真核生物有3类RNA聚合酶。
RNA聚合酶I的转录产物是45Rrna,经剪接加工后生成mRNA。
RNA聚合酶II在核内转录生成hnRNA,经剪接加工生成mRNA。
RNA聚合酶III的转录产物是tRNA、5srRNA等真核RNA聚合酶一般由8-16个亚基组成(三类DNA聚合酶的敏感性不同酶,酶II最敏感,最不敏感酶I,酶III具有种属特异性)6、启动子:一段位于结构基因5‘端上游的约100-200bp的具有独立功能的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。
7、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,指导终止子为止,转录出一条RNA链。
8、原核生物启动子具有-10位的TATA区和-35位的TGACA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点,能与σ因子相互识别而具有很高的亲和力,在原核生物中-35位和-10位间的距离约16-19bp,小于15bp或大于20bp都会降低启动子的活性。
9、增强子:明显地提高基因转录的效率。
特点:1)能远距离增强启动子的活性,一般位于上游-200bp(2)无方向性;在启动子的上游和下游均起作用(3)顺式调节只调节位于同一条染色体上的靶基因(4)无物种和基因特异性(5)具有组织特异性(6)有位相性(7)有的增强子可以对外部信号产生反应10、真核基因的启动子在-25~-35区含有TATA序列,在-70~-80区含有CCAAT序列(CAAT box),在-80~-110含有GC区,TATA 区上游的保守序列称为上游启动子元件(UPE)11、基因转录实际上是RNA聚合酶、转录调控因子和启动子区各种调控元件相互作用的结果。
12 RNA转录的抑制剂(1)DNA模板功能抑制剂,通过与DNA 结合而改变模板的功能。
放线菌素D(2)RNA聚合酶的抑制剂,与RNA聚合酶结合而抑制其活力。
利福霉素、利迪链霉素和a-鹅膏蕈碱。
14、原核生物mRNA的特征:①半衰期短②以多顺反子的形式存在③5’端无帽子结构或只有短的PolyA尾巴。
15真核生物mRNA的特征:①单顺反子形式存在②5‘端的帽子及3'的40-200个左右的poly(A)结构。
16、SD序列:存在于原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处,有一段可与核糖体16S rRNA配对结合的、富含嘌呤的4-7个核苷酸的共同序列,一般为AGGA,此序列称SD 序列.17ρ因子:一种NTP酶,它通过催化NTP的水解促使新生RNA 链从三元转录复合物中解离出来,从而终止转录。
通常原核生物的终止子在终止点之前均有一个富含GC碱基的二重对称区,其产生RNA 可形成发家式结构。
18、GU-AG法则(Chambon法则):多数细胞核mRNA前体中内含子的边界序列位GU,3'边界为AG,把这种保守序列称为GU-AG法则19mRNA的剪接:从hnRNA分子去除非编码序列,形成成熟mRNA的过程。
RNA的编辑:指转录后的RNA编码区发生剪辑的加入,删除或丢失导致DNA所变美女吗的遗传信息的改变。
RNA的再编辑:RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码。
内含子的变位剪接:在真核生物个体发育或细胞分化时可以有选择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.五、基因的表达与调控(上) -原核基因表达调控模式1、基因表达调控在两个水平上体现(1)转录水平上的调控(2)转录后水平上的调控包括①mRNA加工成熟水平上的调控②翻译水平上的调控。
原核生物的基因调控主要发生在转录水平上。
2、调控模式(1)负转录调控系统分为负控诱导和负控阻遏二大类。
负控诱导系统-阻遏蛋白不与诱导物结合时,阻遏蛋白与操纵区相结合,结构基因不转录,阻遏蛋白结合上诱导物时,阻遏蛋白与操纵区分离,结构基因转录;负控阻遏系统-阻遏蛋白与效应物结合时,结构基因不转录。
(2)正转录调控系统为正控诱导系统和正控阻遏系统。
在正控诱导系统中,诱导物的存在使激活蛋白处于活性状态,转录进行;在正控阻遏系统中,效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态,转录不进行。
3、弱化子:操纵子:指原核生物中有一个或多个相关基因以及转录翻译调控与案件组成的基因表达单元,包括启动子(p)、操纵基因(o)和在功能上相关的几个结构基因。
5、色氨酸操纵子与负控阻遏系统trp操纵子中产生阻遏物的基因是trpR,trp位于大肠杆菌染色体图上25分钟处,trpR位于90分钟处。