北京化工大學(xué)分子生物學(xué)期末考試總結(jié).doc

簡答題第一章 染色體與DNA：一、真核生物基因組特征1.真核基因組龐大，一般遠大于原核生物的基因組。2.真核基因組存在大量的重復(fù)序列。3.真核基因組大部分為非編碼序列，占整個基因組序列的90%以上，這是真核生物與原核生物的重要區(qū)別。4.真核基因組的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子。5.真核基因是斷裂基因，有內(nèi)含子結(jié)構(gòu)。6.真核基因組存在大量的順式作用元件。7.真核基因組中存在大量的DNA多態(tài)性。8.真核基因組具有端粒結(jié)構(gòu)。二、原核生物基因組特征1結(jié)構(gòu)簡練：DNA中的大部分結(jié)構(gòu)是用來編碼蛋白質(zhì)2存在轉(zhuǎn)錄單元：在原核生物中功能相關(guān)的蛋白的基因往往集中在基因組的一個或幾個特定部位如大腸桿菌乳糖操縱子3有重疊基因：兩種或兩種以上的基因公用部分DNA序列，則這些基因互稱重疊基因三、真核生物DNA復(fù)制特點1、真核生物每條染色體上有多個復(fù)制起點，多復(fù)制子（約150bp左右）；2、復(fù)制叉移動的速度較慢（約50bp秒），僅為原核生物的110。3、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前,各個起始點不再重新開始DNA復(fù)制；真核生物快速生長時，往往采用更多的復(fù)制起點。4、真核生物有多種DNA聚合酶。5、真核生物DNA復(fù)制過程中的引物及岡崎片段的長度均小于原核生物。（真核岡崎片段長約100-200bp，原核岡崎片段長約1000-2000bp。）6、真核生物線性DNA末端具有端粒結(jié)構(gòu)四、原核和真核生物DNA的復(fù)制特點比較復(fù)制起點（ori）：原核一個，真核多個；復(fù)制子：原核一個，真核多個；復(fù)制子長度：原核長；真核短；復(fù)制叉：原核多個；真核多個；復(fù)制移動速度：原核較快；真核較慢；真核生物染色體在全部完成復(fù)制前，各起始點的DNA復(fù)制不能再開始。而在快速生長的原核生物中，復(fù)制起點上可以連續(xù)開始新的DNA復(fù)制。原核生物染色體的復(fù)制與細胞分裂同步，可以多次復(fù)制；真核生物染色體的復(fù)制發(fā)生在S期，是細胞分類的特定時期，而且僅此一次。五、大腸桿菌復(fù)制體完成復(fù)制的過程1雙鏈的解開2 RNA引物的合成3 DNA鏈的延伸4切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段六、P-轉(zhuǎn)座子特征1.當(dāng)p轉(zhuǎn)座子在轉(zhuǎn)座酶的催化下，會導(dǎo)致不育。2.p型果蠅存在p轉(zhuǎn)座子，m型沒有。3.p型果蠅在細胞質(zhì)中存在一個可遺傳的、抑制轉(zhuǎn)座酶表達的因子，m型沒有七、轉(zhuǎn)座引起的遺傳學(xué)效應(yīng)1.插入突變2.轉(zhuǎn)座產(chǎn)生新基因3.轉(zhuǎn)座產(chǎn)生染色體畸變4.轉(zhuǎn)座引起生物進化八、端粒的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)：是一段DNA序列和蛋白質(zhì)形成的復(fù)合體，由多個串聯(lián)在一起的非轉(zhuǎn)錄序列(TTAGGG)組成。功能：1、保證線性DNA的完整復(fù)制2、保護染色體末端不受核酸酶水解和不發(fā)生染色體的異常重組九、DNA的修復(fù)DNA修復(fù)系統(tǒng)功能錯配修復(fù)恢復(fù)錯配堿基切除修復(fù)切除突變的堿基核甘酸切除修復(fù)修復(fù)被破壞的DNADNA直接修復(fù)SOS系統(tǒng)修復(fù)嘧啶二體或甲基化DNADNA的修復(fù)，導(dǎo)致變異第二章 轉(zhuǎn)錄與剪接：一、大腸桿菌轉(zhuǎn)錄終止子的分類和特點1.強終止子內(nèi)部終止子（intrinsic terminator）又稱為不依賴Rho ()因子的轉(zhuǎn)錄終止特點：1）終止位點上游一般存在一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，轉(zhuǎn)錄生成的RNA形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；2）在終止位點前面有一段由4-8個A組成的序列，所以轉(zhuǎn)錄的RNA的3端為寡聚U。2.弱終止子需要因子（rho factor）又稱為依賴性終止子（Rho-dependent terminator）1）當(dāng)RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄到發(fā)夾結(jié)構(gòu)時發(fā)生一定時間的停頓，這時如果沒有因子，轉(zhuǎn)錄將會繼續(xù)下去；只有當(dāng)因子存在時，轉(zhuǎn)錄才終止2）因子是一個相對分子質(zhì)量為2.0105的六聚體蛋白，它能水解各種核苷三磷酸，實際上是一種NTP酶。由于催化了NTP的水解，因子能促使新生的RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。3）依賴因子的終止“窮追”模型（hot pursuit）二、真核生物內(nèi)含子種類及其結(jié)構(gòu)特點1 tRNA 內(nèi)含子：長度和序列沒有共同性，一般有1646個核苷酸；位于反密碼子下游；內(nèi)含子與外顯子間的邊界沒有保守序列；2 mRNA 內(nèi)含子：1）GU-AG主要內(nèi)含子 細胞核 5端有一保守序列（5-GUPuAGU-3）,3端AG附近有一富含嘧啶的區(qū)域2）AU-AC次要內(nèi)含子 細胞核3）類自剪接內(nèi)含子 線性內(nèi)含子4）類自剪接內(nèi)含子 套索狀結(jié)構(gòu)三、轉(zhuǎn)錄的基本過程1、模板識別：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程2、轉(zhuǎn)錄起始：就是RNA鏈上第一個核苷酸鍵的產(chǎn)生RNA聚合酶與啟動子結(jié)合后，使啟動子附近的DNA雙鏈解離，形成轉(zhuǎn)錄泡，為RNA合成提供單鏈模板，并按堿基配對原則，結(jié)合核苷酸，在核苷酸之間形成磷酸二脂鍵（起始復(fù)合物）。3、RNA鏈的延伸：亞基脫落，RNApol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長4、轉(zhuǎn)錄終止：當(dāng)RNA鏈延伸到轉(zhuǎn)錄終止位點時，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉(zhuǎn)錄泡瓦解，DNA恢復(fù)雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來，這就是轉(zhuǎn)錄的終止。四、真核生物的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須經(jīng)過哪些加工過程才能成為成熟mRNA，做為蛋白質(zhì)合成模板1、5端加帽：通過鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶在mRNA5端加上一個甲基化鳥嘌呤，使mRNA免遭核酸酶破壞2、3端加尾：提高mRNA在細胞質(zhì)中的穩(wěn)定性3、RNA的剪接：從mRNA前體分子中切除內(nèi)含子的非編碼區(qū)，并拼接外顯子的編碼區(qū)形成成熟mRNA的過程4、RNA的編輯：是指轉(zhuǎn)錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的突變、加入或丟失等現(xiàn)象。5、再編碼及化學(xué)修飾第三章 表達和修飾：一、真核生物蛋白質(zhì)復(fù)制起始與原核生物的區(qū)別原核生物：起始tRNA：fMet-tRNAfMet（氨酰-tRNA合成酶）所需成分：30S小亞基、50S大亞基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+步驟：30S小亞基+fMet-tRNAfMet+50S大亞基復(fù)合物翻譯起始因子：IF-1、IF-2、IF-3真核生物：起始tRNA：Met-tRNAMet步驟：40S小亞基+Met-tRNAMet+60S大亞基=復(fù)合物起始因子(eIF)比較多二、原核生物的復(fù)制起始因子IF1、IF2、IF3的功能分別是什么？IF-1：僅作為完整的起始復(fù)合物的一部分，與30S亞基結(jié)合。它的結(jié)合在A位，能阻止氨酰-tRNA的進入。它的定位還可以阻止30S亞基和50S亞基的結(jié)合。IF-2：是特異和fMet-tRNAfMet結(jié)合并把它帶到核糖體上；IF-3：輔助30S亞基與mRNA上起始位點特異性結(jié)合三、肽鏈延伸過程可以分幾步？1、AA-tRNA與核糖體A位點結(jié)合(需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子)2、肽鍵形成：是由轉(zhuǎn)肽酶/肽基轉(zhuǎn)移酶催化(此時A位點的AA-tRNA轉(zhuǎn)移到P位點)3、移位：核糖體向mRNA3端方向移動一個密碼子，需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子四、原核生物延伸因子EF-Ts、EF-Tu、EF-G的功能是什么，真核生物的延伸因子的功能和作用？五、肽鏈的終止釋放因子（原核生物）：RF1：識別終止密碼子UAA和UAG釋放因子RF2：識別終止密碼子UAA和UGARF3：具GTP酶活性，刺激RF1和RF2活性，協(xié)助肽鏈的釋放釋放因子（真核生物）：eRF1：識別終止密碼子UAA,UAG和UGAeRF3：與RF3相似六、蛋白質(zhì)合成抑制劑四環(huán)素類 阻止AA-tRNA與核糖體結(jié)合鏈霉素,新霉素,卡那霉素 干擾AA-tRNA與核糖體結(jié)合而引起讀碼錯誤氯霉素 阻止mRNA與核糖體結(jié)合嘌呤霉素 結(jié)合在核糖體的A位，抑制AA-tRNA的進入白喉毒素 抑制EF-Tu的功能七、蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)機制1、翻譯-運轉(zhuǎn)同步機制信號肽假說，信號肽常指新合成多肽鏈中用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移的N-末端氨基酸序列（有時不一定在N端）。信號序列特點：（1）一般帶有10-15個疏水氨基酸；（2）在靠近該序列N-端常常有1個或數(shù)個帶正電荷的氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位點處常常帶有數(shù)個極性氨基酸，離切割位點最近的那個氨基酸往往帶有很短的側(cè)鏈（丙氨酸或甘氨酸）。2、翻譯后運轉(zhuǎn)機制(1)線粒體蛋白質(zhì)跨膜運轉(zhuǎn)(2)核定位蛋白的運轉(zhuǎn)機制第四章 分子生物學(xué)技術(shù)一、實時熒光定量PCR的原理1、原理：a、在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團，利用熒光信號累積實現(xiàn)了實時監(jiān)測整個PCR進程，對起始模板進行定量分析的方法。b、實時檢測PCR擴增，在擴增的指數(shù)期對起始模板進行定量c、Ct值的定義：擴增產(chǎn)物的熒光信號達到設(shè)定的閾值時所經(jīng)過的擴增循環(huán)數(shù)。此時擴增是呈對數(shù)期d、數(shù)學(xué)原理：X Ct:熒光擴增信號達到閾值強度時擴增產(chǎn)物的量；在閾值線設(shè)定以后,它是一個常數(shù),我們設(shè)為MX Ct=X0(1+Ex) Ct=M Log M=logX0(1+Ex) Ct log X0= -log(1+Ex) *Ct+ log M 結(jié)論：Log X0與Ct呈線性關(guān)系，根據(jù)樣品擴增的Ct值就可計算出樣品中所含的模板量。2、方法1）SYBR Green法工作機理：SYBR Green只有和dsDNA結(jié)合后才發(fā)熒光變性時，DNA雙鏈分開，無熒光在延伸結(jié)束階段采集熒光信號。SYBR Green也能和非特異的雙鏈DNA結(jié)合發(fā)光，所以必須在反應(yīng)結(jié)束時做熔解曲線分析優(yōu)點：對DNA模板沒有選擇性，適用于任何DNA使用方便，不必設(shè)計復(fù)雜探針非常靈敏便宜缺點：容易與非特異性雙鏈DNA結(jié)合，產(chǎn)生假陽性。但可以通過熔解曲線的分析，優(yōu)化反應(yīng)條件對引物特異性要求較高2）TaqMan法工作機理：5端標(biāo)記有報告基團(Reporter, R)，如FAM、VIC等3端標(biāo)記有熒光淬滅基團(Quencher, Q)探針完整，R所發(fā)射的熒光能量被Q基團吸收，無熒光，R與Q分開，發(fā)熒光（相隔太近，熒光共振能量轉(zhuǎn)移）Taq酶有53外切核酸酶活性，可水解探針優(yōu)點：對目標(biāo)序列的高特異性，陰性結(jié)果確定設(shè)計相對簡單，與目標(biāo)序列某一區(qū)域互補缺點：只適合一個特定的目標(biāo)委托公司標(biāo)記，價格較高不易找到本底低的探針重復(fù)性比較好二、Sanger雙脫氧鏈終止法1、原理1）利用單鏈DNA模板，合成DNA互補鏈；2）利用2，3雙脫氧核苷三磷酸作底物，參入到寡核酸鏈的末端，從而終止DNA鏈的生長2、步驟1）同時加入引物和模板、DNA聚合酶1、一種ddNTP、以及四種dNTP（有一種帶放射性標(biāo)記）。2）變性膠電泳分離反應(yīng)混合物。3）放射自顯影術(shù)，檢測單鏈DNA片段的放射性帶。4）結(jié)果判讀，從放射性X光底片上，直接讀出DNA的核酸順序5）分別確定A、G、C、T的位置最后組合到一起三、Sanger雙脫氧-M13體系DNA序列分析法1、引物合成缺點：這些供作序列測定的DNA片段絕大多數(shù)都僅為數(shù)百個核酸。因此需要用物理方法分離大量的DNA片段。費時費錢，因為商品提供的核酸內(nèi)切限制酶的價格是十分昂貴。2、原理：將不同限制酶消化切割的DNA限制片段，隨機地克隆到載體分子上。選用天然的單鏈DNA噬菌體，例如M13作為載體，重組體噬菌體的DNA分子，可直接用作模板3、步驟：四、RNA干擾（RNA interference RNAi）1、定義：RNA干擾是一種雙鏈RNA誘導(dǎo)信使RNA降解的基因沉默現(xiàn)象2、作用機制：1）雙鏈RNA降解生成特殊結(jié)構(gòu)的RNA，長度約為2123bp，具有5單磷酸和3羥基末端，.3端均有一個23bp 的單鏈突出（Dicer 核酸酶）2）小干擾RNA誘導(dǎo)基因沉默復(fù)合物(siRNA induced silencing complex,RISC)特異識別并降解同源mRNA，導(dǎo)致靶基因沉默。3、特征：1）RNA干擾的普適性，存在于大多數(shù)生物中2）RNA干擾的特異性，特異識別同源mRNA,導(dǎo)致靶基因沉默。第五章 原核生物基因表達調(diào)控一、乳糖操縱子1、結(jié)構(gòu)：CAP結(jié)合位點：結(jié)合cAMP-CAP復(fù)合物（葡萄糖濃度高會阻止cAMP形成）（屬于正調(diào)控）啟動序列（P區(qū)）：結(jié)合RNA聚合酶操縱序列（O區(qū)）：結(jié)合阻遏蛋白（異構(gòu)乳糖可與之結(jié)合使阻遏蛋白離開操縱區(qū)）（屬于負調(diào)控）LacZ：編碼-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖（可生成異構(gòu)乳糖）LacY：編碼-半乳糖苷透過酶：使外界的-半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細胞壁和原生質(zhì)膜進入細胞內(nèi)。LacA：編碼-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶：乙酰輔酶A上的乙?；D(zhuǎn)到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。2、運轉(zhuǎn)機制3、一些問題誘導(dǎo)物需要穿過細胞膜才能與阻遏物結(jié)合，而轉(zhuǎn)運誘導(dǎo)物需要透過酶，后者的合成又需要誘導(dǎo)。解釋：一些透過酶可以在沒有誘導(dǎo)物的情況下合成真正的誘導(dǎo)物是異構(gòu)乳糖而非乳糖，前者是在-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有-半乳糖甘酶的預(yù)先存在。解釋：本底水平的組成型合成：非誘導(dǎo)狀態(tài)下有少量的lac mRNA合成。：葡萄糖對lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏，糖酵解的某些產(chǎn)物是腺苷酸環(huán)化酶（生成cAMP）的抑制劑。lac基因產(chǎn)物數(shù)量上的比較 -半乳糖苷酶：透過酶：乙?；D(zhuǎn)移酶=1：0.5：0.2原因如下：（1）lac mRNA可能與翻譯過程中的核糖體相脫離，從而終止蛋白質(zhì)鏈的翻譯；（2）在lac mRNA分子內(nèi)部，A基因比Z基因更容易受內(nèi)切酶作用發(fā)生降解。4、結(jié)論：單純?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌首先利用葡萄糖。二、色氨酸操縱子1、結(jié)構(gòu)色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)基因包括5個：trpE、D、C、B、A在trpE前是啟動子（promoter），操縱子（operater）及兩個區(qū)（前導(dǎo)區(qū)、弱化子）色氨酸操縱子中產(chǎn)生阻遏物基因為trpR，距trp結(jié)構(gòu)基因較遠(1)trpR和trpABCDE不連鎖；(2)操縱基因在啟動子后(3)有衰減子(attenuator)/弱化子(4)啟動子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)序列(Leader)所隔開2、負控阻遏系統(tǒng)3、trp操縱子的弱化作用（attenuation）前導(dǎo)序列：在trp mRNA5端trpE基因的起始密碼前一個長162bp的mRNA片段，包括前導(dǎo)肽與弱化子，發(fā)現(xiàn)該區(qū)mRNA通過自我配對可以形成莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，有典型的終止子特點，其中有1、2、3、4等四個片段可以有兩種配對方式，一個是2-3配對，這是一種抗終止構(gòu)型；另一個是1-2、3-4配對，3-4屬于終止轉(zhuǎn)錄發(fā)夾構(gòu)型（位于終止密碼識別區(qū)）。弱化子：DNA中可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄過早終止的一段核甘酸序列，前導(dǎo)區(qū)中的3、4區(qū)段前導(dǎo)肽：前導(dǎo)序列中除去弱化子的片段，在第10位與第11位有相鄰的兩個色氨酸密碼子作用機制：trp濃度低Trp-tRNATrp少核糖體移動速度慢核糖體停留在1、4區(qū)2-3配對trp濃度高Trp-tRNATrp多核糖體移動速度快核糖體快速到達2區(qū)3-4配對弱化作用原因：細菌通過弱化作用彌補阻遏作用的不足，因為阻遏作用只能使轉(zhuǎn)錄不起始，對于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏作用的信號是細胞內(nèi)色氨酸的多少；弱化作用的信號則是細胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。4、遺傳學(xué)模型1）增強終止：前導(dǎo)肽合成起始密碼子AUG突變?yōu)锳UA，導(dǎo)致核糖體不能翻譯前導(dǎo)肽，于是形成1-2，3-4穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)，從而終止增強2）突變恢復(fù)：如在3-4之間又發(fā)生一次突變或多聚U區(qū)在發(fā)生突變，使終止解除。三、其他操縱子1、半乳糖操縱子(galactose operon)雙啟動子2、阿拉伯糖操縱子（arabinose operon）第六章 真核生物基因表達調(diào)控一、真核生物基因表達調(diào)控的種類1、瞬時調(diào)控或稱為可逆性調(diào)控，它相當(dāng)于原核細胞對環(huán)境條件變化所做出的反應(yīng)2、發(fā)育調(diào)控或稱不可逆調(diào)控，是真核基因調(diào)控的精髓部分，它決定了真核細胞生長、分化、發(fā)育的全部進程。二、真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控1、基因丟失：在細胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性2、基因擴增：基因擴增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性增大的現(xiàn)象，在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要，是基因活性調(diào)控的一種方式。3、基因重排：將一個基因從遠離啟動子的地方移到距它很近的位點從而啟動轉(zhuǎn)錄4、DNA的甲基化與基因調(diào)控：CpG島5、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控三、真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達調(diào)控1、真核基因轉(zhuǎn)錄1）真核基因結(jié)構(gòu)2）順式作用元件：啟動子(TATABOX、CAATBOX、GCBOX)、增強子、沉默子3）反式作用因子：能直接或間接地識別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上，參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)。2、結(jié)構(gòu)(1)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域：a、螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋b、鋅指結(jié)構(gòu)(ZineFinger):由一個含有大約30個氨基酸的環(huán)和一個與環(huán)上的4個Cys或2個Cys和2個His配位的Zn構(gòu)成，形成的結(jié)構(gòu)像手指狀c、堿性-亮氨酸:亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20