朱玉贤分子生物学重点

朱玉贤分子生物学重点 等位基因：同一座位存在的两个以上不同状态的基因。 变性：双链DNA因加温, 极端pH, 尿素, 酰胺等变成单链DNA的过程。 复性：变性DNA在一定条件下恢复天然DNA的结构的过程。 熔点：OD增加值的中点温度。 增色效应：由于DNA变性而引起的光吸收的增加称为增色效应。 1．DNA与RNA结构上的主要区别是什么? 1）核糖 2）碱基 3）单链/双链 4）稳定性 5）数量和长度 2．Watson & Crick DNA 双螺旋模型的要点? 1）脱氧核糖和磷酸基通过3’，5’磷酸二酯键交互连接，成为螺旋链的骨架。螺旋的直 径20Å。主链处于螺旋的外侧，核糖平面与螺旋轴平行，碱基处于螺旋的内侧。 2）嘌呤和嘧啶相配，碱基平面与螺旋轴基本垂直。 3）螺距为34 Å，包含10个核苷酸。 4）双螺旋中存在大沟和小沟。 5）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。 6）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。 3．影响DNA双螺旋结构稳定性的主要因素有那些? 1）氢键，碱基堆积力（范德华力，疏水作用），磷酸酯键，核苷酸序列（从嘌呤到嘧 啶的方向的碱基堆集作用显著大于同样组成的嘧啶到嘌呤方向的碱基堆集作用） 2）磷酸基团间的静电斥力 4．了解超螺旋的概念（83）, 区分DNA拓扑异构酶I 和 II的不同作用机理。（91） 双螺旋线状分子再度螺旋化成为超螺旋结构。 Top I催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，消除负超螺旋。 Top II同时断裂并连接双股DNA链，通常需要能量辅因子ATP。分二类，DNA旋转酶引入负超螺旋，另一类转变超螺旋DNA成为没有超螺旋的松弛形式。 Top I ~ Top II 含量的平衡严格控制体内负超螺旋维持在5%水平，保证DNA的各种遗传活动。 2 基因组： C值：单倍体基因组总DNA 的含量。 C值矛盾：1）生物体进化程度高低与大C值不成明显相关（非线性）2）亲缘关系相近的生物大C值相差较大3）一种生物内大C值与小c值相差极大。 类核：原核生物DNA与RNA和蛋白质一起形成一个相对集中的区域 异染色质：在细胞间期就折叠压缩得非常紧密的染色质丝。 核小体：是染色质的基本结构单位，包括约200 bp的 DNA ，一个组蛋白八聚体和一分子组蛋白H1。 化学复杂长度：用化学测量的DNA总长度。 动力学复杂长度：按照复性动力学计算出来的复杂长度。 卫星DNA：富含A•T的高度重复序列。 基因家族：真核生物基因组中来源相同，结构相似，功能相关的基因。 基因簇：功能相关，序列多为相似，具有进化的整体性，累积突变，排列成束而成。 假基因：因突变而失活的基因。 断裂基因：由若干exon 和intron 相间隔排列的序列组成的基因。 内含子：DNA 与成熟RNA间的非对应区域。 外显子：DNA 与成熟RNA间的对应区域。 1．原核生物和真核生物的基因组织特点是什么？ 原核生物：染色体上功能相关的基因大多组成操纵元结构；蛋白质基因通常为单拷贝， RNA基因则是多拷贝。 真核生物：DNA上存在单一序列，中度重复序列和高度重复序列，许多高度重复序列 DNA形成所谓卫星DNA；大多数真核基因都是不连续基因；基因家族，基因簇及串联重复 基因是真核生物基因组织的常见方式。 2．举例说明不连续基因（断裂基因）概念的相对性。 1）酵母线粒体细胞色素氧化酶基因的内含子II编码成熟酶。 2）人类尿激酶原基因 Exon I 不编码 氨基酸序列。 3）并非真核生物所有的结构基因均为splitting gene。 3．试述断裂基因存在的生物学意义。 1）有利于遗传的相对稳定：内含子的突变频率高于外显子的；即使错误剪接留下的intron部分被mRNA监测系统降解，避免病变和死亡。 2）增加变异机率，有利于生物的进化：增加了基因的长度，因此增加了基因内的重组 交换几率，有利于形成变异和生物多样性。 3）扩大生物体的遗传信息储量：对 intron 不同方式的剪接（alternative splicing），形成不同的基因产物；通过改变读码框架，利用 intron 编码基因。 4）利用内含子进行代谢调节：酵母的成熟酶。 3 半保留复制：在复制过程中各以双螺旋DNA的其中一条链为模板合成其互补链，新生 的互补链与母链构成子代DNA分子。 半不连续复制：当DNA复制时，一条链是连续的，另一条链是不连续的。 冈崎片断：不连续复制链上的DNA前体片段。 滚环式复制：双链环状DNA在复制时，以某种方式切断其中一条链，其5'端常与特殊的蛋白质相连，而在3'端不断地由DNA聚合酶催化，以未切断的一条环形链为模板，加上 新的核苷酸。由于3'端不断延长，而5'端则不断甩出，好像中间的一个环在不断滚动一样， 因而叫做滚环复制。 Θ复制：双链环状DNA以复制叉式复制时，其形状像Θ，因而叫做Θ复制。 复制叉：DNA在复制原点解开成单链状态，分别作为模板，各自合成其互补链，则出 现二个叉子状的生长点，叫做复制叉。 先导链：复制叉式复制过程中，连续合成的链为先导链。 后随链：复制叉式复制过程中，不连续合成的链为复制叉式复制过程中，连续合成的链 为后随链。 端粒：染色体两端存在的，使染色体趋于稳定的特殊结构。 端粒酶：由蛋白质和RNA组成的，以自身RNA为模板延长端粒的一种逆转录酶。 复制体：由多种蛋白质在复制叉处组成的进行DNA合成的结构。 引发体：高度解链的模板DNA与多种蛋白质因子形成的引发前体促进引物酶结合上来， 共同形成引发体。 1． 如何用实验证明DNA的半保留复制机理？ 用1514标记亲代DNA，再在培养基中合成子代DNA…… NN ２．为什么DNA合成总是由5’向3‘方向进行？ 因能量的需要，DNA的5’ 端必须带有PPP，游离dNTP具有ppp。在0.2M Nacl 的生理环境中，磷酸基团间的强电负性，使dNTP难以聚合到DNA的5‘端，而且 双链DNA的5’端碱基配对困难，需要其他机制以解脱；碱基发生错配后的校正费时、费能、增加脱磷酸、 加磷酸的能量消耗。 ３．试解释为什么在野生型大肠杆菌中脉冲标记的核酸片断只发布于短DNA片断中，换言之，为什么DNA在这些细胞中看上去象全不连续复制而不象半不连续复制？如何进一 步证明半不连续复制？ 由于dUTPase并不能一个不漏地将dUTP转变为dUMP，仍有极少数dUTP逃遁并渗入到DNA中与A配对，前导链中平均大约１２００个碱基就可能有一个脲嘧啶存在；体内脲 嘧啶N-糖基酶作用较快，而AP内切核酸酶作用很慢，因此提取出来的没有脲嘧啶的磷酸 二酯键很容易碱水解而断裂。后随链同样发生脲嘧啶的渗入和切除事件，因而二条新生链在 碱水解后产生差不多大小的冈崎片段。 4．举例说明生命体是如何使用不同的策略来解决线状DNA复制中出现的5’端隐缩问的。 T7：DNA两端各有一段重复的核苷酸片段，子代DNA形成连环分子，通过特异性内 切核酸酶切开，再进行链置换，然后二个DNA单位分离，被置换出的单链由DNA聚合酶补齐。 λ噬菌体：线形DNA环化后进行滚环复制。 腺病毒：其DNA聚合酶能够催化pTP的丝氨酸残基与dCTP之间的反应，使dCMP以磷酸二酯键与pTP的丝氨酸残基共价相连，与此同时，C与模板3’端的G以氢键相结合，形成复制起始复合体引发复制，不需引物，避免5’-end shortent。 真核生物：端粒酶 ５．DNA复制起点的结构特点。 1）富含Ａ•Ｔ 2）具回文结构 3）具酶结合位点 原核生物的3种DNA聚合酶 胸腺嘧啶二聚体的5种修复途径： 1）光复活 光复活作用是在可见光的活化下由光复活酶（简称PR酶）催化胸腺嘧啶二聚体分 解为单体的过程。 2）切除修复 E. coli的Uvr系统）识别，切开。 （1）修复内切酶（如 （2）由Pol I置换。 （3）由Pol I切除被置换的链。 （4）DNA连接酶封合切刻。 3）重组修复 （1）二聚体后起始 （2）姐妹链交换 4）SOS修复 RecA被激活，酶解SOS修复系统各基因的阻遏蛋白LecA 5）嘧啶二聚体糖基酶修复系统 突变：可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变。 突变体：携带突变的生物个体，群体或株系。 野生型：有机体的正性状。 突变剂：引起突变的理化因素。 自发突变：在自然界中发生的突变。 诱发突变：用突变剂人为处理而产生的突变。 抑制突变：抑制正向突变的型的第二位点的突变。 抑制tRNA：能够抑制正向突变表型的突变了的tRNA。 无义抑制tRNA的种类：1）琥珀型（Amber）抑制突变，识别UAG 2）赭石型（Ochre）抑制突变，识别UAA 3）乳石型（Opal）抑制突变，识别UGA 抑制增强突变：细胞内的其他能增强抑制tRNA效率的突变。 基因间间接抑制突变：凡是能够使某一突变基因产物在一定程度上完成其使命的其他基 因突变。 突变剂：1）酮式BU（5-溴尿嘧啶）可以代替T渗入DNA，若渗入的BU由酮式变构为烯 醇式，则经过两轮DNA复制，可产生A ? T?G ? C 的转换；烯醇式BU可代替C渗入DNA， 产生G ? C ? A ? T的转换 2）AP（2-氨基嘌呤）主要产生A ? T?G ? C 的转换 重组：DNA分子内断裂-复合的基因交换。（P405） 同源重组：DNA同源序列之间的基因交换。 基因转换：一条染色体上特定的遗传基因被同源染色体上的等位基因所替代的非相互 重组的现象。 位点特异性重组：细菌DNA和λDNA上特定位点之间的重组。 转座子：能在基因组内不同区域转移的可转移成分。（P430） Chi序列：（书423） 复制转座：转座子复制一份再去插入到别的序列中。 交互重组：一条亲体双螺旋分子和另一条亲体分子共价相连，中间有一段异源双链区 域，这种重组叫做交互重组。（P409） 非复制转座作用：describes the movement of a transposon that leaves a donor site (usually generating a double-strand break) and moves to a new site. 复制转座：describes the movement of a transposon by a mechanism in which first it is replicated, and then one copy is transferred to a new site. Retroposons：is a transposon that mobilizes via an RNA form; the DNA element is transcribed into RNA, and then reverse-transcribed into DNA, which is inserted at a new site in the genome. 逆转录酶病毒：以RNA合成DNA再复制成RNA，最后才翻译成蛋白质的病毒。 反转录： 极性现象：基因转换发生的机率, 随突变位点离DNA crossover point的距离增大，而表现逐渐变小的极性梯度的效应。 1．掌握同源重组机制的meselson-Radding模型及Holliday中间体的拆分。 meselson-Radding模型：1）切断２）链置换３）单链侵入４）噜噗切除５）链同化６） 异构化７）分支迁移 Holliday中间体的拆分： 2．RecA蛋白在SOS及基因重组过程中的多重作用。 1）SOS： （1）单链DNA结合活性。 （2）催化DNA分子之间的同源会联合交换单链的功能。 （3）蛋白酶活性 2）基因重组： （1）单链DNA结合活性。 （2）双链DNA结合活性。 （3）NTP酶活性。 （4）促进互补单链复性的能力。 3．基因转换产生的分子机制。（412） 4．复制型转座的转座机制（共合体的形成与拆分）（436） 5．掌握还原病毒的线形DNA的合成过程。（454） 7 启动子：操作子溯流而上的另一个控制区域。 终止子：提供终止信号的序列。（书201） 转录单元：从启动子到终止子称为转录单位。 增强子：远距调节启动子以增加转录速率的DNA序列（书196） RNA拼接： 反式拼接：将来自于二个独立基因产物的拼接。 核酸质酶：是RNA所组成的酶。 1．原核生物和真核生物启动子结构的基本元件是什么？它们在转录起始过程中的作用 是什么？ 原核生物：分为cAMP-CAP结合位点和下游RNA聚合酶识别，结合位点。cAMP与CAP结合以后，启动子上的位点才被允许与RNA聚合酶结合。RNA聚合酶识别DNA上的识别位点（Sextama框）以适合的结构与结合位点（Pribnow框）结合。RNA聚合酶就进入DNA了。 真核生物：1）帽子位点：即转录起始位点2）TATA框：决定转录起始位点的选择3）CAAT框：控制转录起始的频率4）增强子：具有细胞或组织特异性表明？ 2．试述原核生物中两类终止子的特点。 终止子分2类：1．不依赖于蛋白质辅因子而能实现作用；2．依赖蛋白质辅因子才能实现终止作用，为释放因子（ρ因子）。二者共同特点是转录终止前有一段回文序列，不同点 是1类的终止子回文序列富含G•C，回文序列下游常有6-8个A•T碱基队。2类的回文序列中G•C含量较少，回文下游无特征，A•T含量较1类低。 3．以λ噬菌体为例说明抗终止蛋白对不同时相转录的调控。 蛋白质N和Q为λ的抗终止子。由于极早期基因N的表达，其产物pN可阻碍 tt，，L1R1t的终止作用，令早期操纵元中迟早期基因得以表达。由于mRNA R3中Q基因的表达，R2 而令晚期操纵元在t处不再终止，令整个晚期基因得以转录产生mRNA R5。 R4 4．试举出4种以上真核生物转录后的加工方式。 1）转录产物的修饰：如真核生物中5’加帽子与3’叫polyA尾。 2）基因间序的去除（211）：真核生物中rRNA与tRNA混于一个操作元中，须切除先导序列，将RNA分开等？ 3）内元去除：将内元去除，外元拼接起来。 4）不连续转录和反式拼接：锥虫转录与拼接。 5．顺式拼接和反式的区别。 反式拼接产物是Y结构，顺式为套索结构；反式拼接经去分支酶处理可得较小的内元 序列，而顺式只能得到一个很大的内元序列；顺式剪切最后的成熟mRNA来自同一基因的初始转录产物，反式拼接最后的mRNA来自于二个独立基因产物的拼接。 6．以原核生物为例，简述转录的起始，延伸和终止过程。 起始：1）RNA聚合酶结合到识别位点上2）移到起始位点上3）建立开放性复合物，开始合成。 延伸：1）在ß亚基催化下形成RNA聚合酶，DNA模板和RNA链的三元复合物2）σ因子从全酶上解离下来，令三元复合物中心酶与DNA结合力降到非特异性水平下3）三元复合物在DNA上移动，该核心酶继续合成RNA 终止：1）通过G•C序列令后面8-10个碱基出现一次跌宕2）通过回文序列产生柄—— 噜噗的二级结构来产生高度跌宕3.1）依赖于ρ因子的终止子此时与RNA聚合酶作用而令其从DNA上脱落3.2）不依赖于ρ因子的终止子通过用一串A转录一串U而利用dA和U结合力弱而易拆开。 8 副密码子：tRNA上决定携带氨基酸的区域。 Codon degeneracy：多种密码子编码一个氨基酸的现象。 Wobble hypothesis：一种反密码子能与不同的密码子发生碱基配对，配对的摇摆性完全 由tRNA反密码子噜噗空间结构所决定的。 Isoacceptor同功tRNA：携带氨基酸相同而反密码子不同的一组tRNA。 Codon bias密码子偏爱：由于某些生物的某种tRNA含量较高而对某些密码子使用量较 高。 分子伴侣：将翻译出的肽键纠正为正确构象的一种蛋白。 信号肽：越膜蛋白都有的，N端的信号氨基酸序列。 Protein sorting：在高尔基体中完成糖基化过程并进行分拣蛋白质的过程。 1．细胞的翻译机器是如何确保翻译的精确性的？（书267-270） 翻译的精确性依赖于3种延伸因子：EF-Tu，EF-G，EF-Ts。EF-Tu先与GTP结合，再与氨酰基tRNA结合形成三元化合物，唯这个三元化合物才可进入核糖体A位。进入后，GTP马上水解…… 2．何为SD序列？它的主要作用是什么？（266）真核生物中有类似的序列吗？（271） 在mRNA上起始密码子AUG上游发现4-13个核苷酸止前有一段富含嘌呤的序列，其 一致序列为AGGAGG，此为SD序列。 由于真核生物18s rRNA缺少与SD序列互补的CCUCC序列，因此真核生物mRNA上可能不存在SD序列。 3．了解原核和真核生物翻译起始，延伸和终止的基本步骤。（264） 起始：[原]1）起始tRNA与起始密码子的识别2）起始复合物在AUG处形成及70s核糖体形成；[真]1）与原核的相同2）起始复合物在mRNA5’末端形成，合成80s核糖体。 延伸：1）EF-Tu转肽形成肽键2）EF-G转位令mRNA密码子移动3）EF-Ts促进延伸循环。 终止：通过终止密码子UAG，UAA，UGA。 释放：[原]有释放因子RF1，RF2，RF3；[真]只有eRF释放因子。 4．蛋白质的翻译后加工主要有那些形式？ 1）给予的翻译成为切断成为不同蛋白质或肽2）对已有的蛋白质产物进行共价修饰。 9 Helix-turn-helix motif：α螺旋-转角-α螺旋结构的调控蛋白。 Zn指：（386） Leusine zipper motif：（395） Helix-loop-helix：螺旋-噜噗-螺旋结构。 操纵子：原核生物基因表达调控的一个完整单元，含控制区，调节基因和结构基因。 严谨现象：原核生物（w.t.）在氨基酸饥饿状态下，自动停止或降低(10-20倍)rRNA, tRNA转录，从而调蛋白质合成速率现象。 RNA干涉： 衰减子：受到翻译调控的转录终止子结构。 反义RNA： Genomic impriting： Apoptosis： 组成型表达：基因表达不受阻遏蛋白的抑制而不停地表达。 1．以乳糖操纵元为例了解操纵元的一般结构（189-194）；了解乳糖操纵元的正控制和 负控制（285-288）；了解操纵元的主要组成要素的作用及其突变体的遗传效应（291-292）。 2.以lamda phage发育阶段选择调控的分子生物学。（308-311，参考204-207） 3．以trp operon 为例了解衰减子的作用机制。（311-313） 4．Prok.与Euk.基因表达调控上的异同。（333） 5．Euk基因表达调控的特点。（333） 6．基因转录后水平的调控主要有几种形式？ 1）mRNA寿命调节2）反义RNA阻止mRNA的翻译3）形成发夹结构阻止转录（R时期噬菌体）4）蛋白质的自体调控（RF2因子自体调控，核糖体蛋白）5）RNA内元选择性剪切。 7．翻译水平的调控有那几种主要形式？在这方面原核和真核有何异同？ 1）mRNA寿命：CI基因mRNA的终止子结构2）翻译起始调控：隐蔽mRNA（真核生物）3）蛋白质合成的自体调控：核糖体蛋白质；释放因子RF24）反义RNA：PaP 5）mRNA的空间结构：R17噬菌体。 8．真核生物有那些主要的翻译后水平的调控？ 1）mRNA寿命2）翻译起始3）蛋白质的自体调控。