現(xiàn)代分子生物學(xué)重點(diǎn)

現(xiàn)代分子生物學(xué)1、 DNA重組技術(shù)：又稱基因工程，是將DNA片段或基因在體外經(jīng)人工剪接后,按照人們的設(shè)計(jì)與克隆載體定向連接起來，在特定的受體細(xì)胞中與載體同時(shí)復(fù)制并得到表達(dá)，產(chǎn)生影響受體細(xì)胞的新的遺傳性狀。2、 基因組：指某種生物單倍染色體中所含有的基因總數(shù)也就是包含個(gè)體生長、發(fā)育等一切生命活動(dòng)所需的遺傳信息的整套核酸。3、 功能基因組：又稱后基因組，是在基因組計(jì)劃的基礎(chǔ)上建立起來的，它主要研究基因及其所編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，指導(dǎo)人們充分準(zhǔn)確地利用這些基因的產(chǎn)物。1、 簡述分子生物學(xué)的基本含義：從廣義來講:分子生物學(xué)是從分子水平闡明生命現(xiàn)象和生物學(xué)規(guī)律的一門新興的邊緣學(xué)科。它主要對(duì)蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)和功能以及遺傳信息的傳遞過程進(jìn)行研究。從狹義來講：分子生物學(xué)的范疇偏重于核酸（或基因）的分子生物學(xué)，主要研究基因或DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)節(jié)控制等過程，當(dāng)然其中也涉及到與這些過程有關(guān)的蛋白質(zhì)與酶的結(jié)構(gòu)和功能的研究2、 早期主要有那些實(shí)驗(yàn)證實(shí)DNA是遺傳物質(zhì)？寫出這些實(shí)驗(yàn)的主要步驟主要是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)步驟：肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)首先將光滑型致病菌（S型）燒煮殺滅活性以后再侵染小鼠，發(fā)現(xiàn)這些死細(xì)菌自然喪失了治病能力，再用活的粗糙型細(xì)菌（R型）來侵染小鼠，也不能使之發(fā)病，因?yàn)榇植谛图?xì)菌天然無治病能力。講經(jīng)燒煮殺死的S型細(xì)菌和活的R型細(xì)菌混合在感染小鼠時(shí)，實(shí)驗(yàn)小鼠都死了，解剖小鼠，發(fā)現(xiàn)有大量活的S型（而不是R型）細(xì)菌，推測死細(xì)菌的中的某一成分轉(zhuǎn)化源將無治病力的細(xì)菌轉(zhuǎn)化成病原細(xì)菌。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)：用分別帶有S標(biāo)記的氨基酸和P標(biāo)記的核苷酸的細(xì)菌培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體，自帶噬菌體中就相應(yīng)的含有S標(biāo)記的蛋白質(zhì)或P標(biāo)記的核酸，分別用這些噬菌體感染沒有被放射性標(biāo)記的細(xì)菌，經(jīng)過1~2個(gè)噬菌體DNA復(fù)制周期后發(fā)現(xiàn)，子代噬菌體中幾乎不含帶S標(biāo)記的蛋白質(zhì)，但含有30%以上的P標(biāo)記，這說明在噬菌體傳代過程中發(fā)揮作用的可能是DNA，而不是蛋白質(zhì)。2、 試述有其父必有其子的生物學(xué)本質(zhì)在親子代的遺傳物質(zhì)的傳遞過程中，親代的遺傳物質(zhì)經(jīng)過減數(shù)分裂和有絲分裂成為攜帶遺傳物質(zhì)的精子和卵細(xì)胞，在此過程中，DNA的復(fù)制使用的是半保留復(fù)制的原則，復(fù)制出來的DNA與親代有著極大的相似性，這也為DNA在新的環(huán)境中的轉(zhuǎn)錄、表達(dá)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，其中，兒子由于遺傳了父親的一條性染色體，于是更多的基因有了被表達(dá)出來的可能性，但不能排除DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)過程中出現(xiàn)突變，但一定會(huì)有某些性狀表達(dá)出來，因此有其父必有其子。3、 簡述孟德爾、摩爾根、和沃森等人對(duì)分子生物學(xué)發(fā)展的主要貢獻(xiàn)孟德爾的遺傳學(xué)規(guī)律最先使人們對(duì)性狀遺傳產(chǎn)生了理性認(rèn)識(shí)，而摩爾根的基因?qū)W說則進(jìn)一步將“性狀”與“基因”相偶聯(lián)，成為現(xiàn)代遺傳學(xué)的奠基石。沃森和Crick提出了脫氧核糖核酸的雙螺旋模型，為遺傳信息的傳遞鋪平了道路。孟德爾在對(duì)豌豆進(jìn)行雜交試驗(yàn)時(shí)，總結(jié)出兩條規(guī)律：1、當(dāng)兩種不同植物雜交時(shí)它們的下一代可能與親本之一完全相同，他把這一規(guī)律稱為統(tǒng)一律；2、將不同植物品系雜交后的下代種子，在進(jìn)行雜交或自交時(shí)，下一代會(huì)按照一定的比例發(fā)生分離，因而有不同形式摩爾根用實(shí)驗(yàn)證明“基因”學(xué)說，第一次將代表某一特定的性狀的基因，同某一特定的染色體聯(lián)系起來使科學(xué)界普遍認(rèn)識(shí)了染色體的重要性并接受了孟德爾的遺傳學(xué)原理。1953年，沃森和Crick提出了DNA的反向平行雙螺旋模型。染色體和DNA1、什么是核小體？簡述其形成過程核小體是組成染色質(zhì)的重復(fù)單位，每個(gè)核小體由約200（160~250）bp的DNA和PH2A、H2B、H3、H4各2個(gè)，以及一個(gè)H1組成核小體是由H2A、H2B、H3、H4各兩個(gè)分子生成的八聚體和大約200bp的DNA組成的。八聚體在中間，DNA分子盤繞在外，而H1則在核小體的外面控制。1\^進(jìn)入離開核小體的位置，每個(gè)核小體只有一個(gè)H1。2、 簡述真核生物染色體的組成及其組裝過程真核生物染色體的組成：DNA、蛋白質(zhì)、RNA。染色體上的蛋白質(zhì)主要包括組蛋白和非主蛋白，組蛋白包括：H1、H2A、H2B、H3、H4；非組蛋白主要包括：HMG蛋白、DNA結(jié)合蛋白、A24組主蛋白。真核生物DNA的種類：不重復(fù)序列、中度重復(fù)序列、高度重復(fù)序列一一衛(wèi)星DNA。染色體的包裝過程:DNA和組蛋白構(gòu)成核小體，核小體在繞成一個(gè)中空的螺線管狀結(jié)構(gòu)。這種螺線管狀結(jié)構(gòu)（有的部分就是珠狀核小體結(jié)構(gòu)）。就成為染色質(zhì)絲，染色質(zhì)絲在與許多非組蛋白結(jié)合組成染色體結(jié)構(gòu)。DNA（7倍）t核小體（6倍）r30nm纖絲（40倍）-中期染色質(zhì)（5倍）^染色體單位（67nm200bpDNA）10nm每圈6個(gè)核小體3、 原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征答：（1）結(jié)構(gòu)簡練：a一條mRNA對(duì)應(yīng)多條多肽鏈b不存在很多調(diào)控基因c基因是連續(xù)的（2） 存在轉(zhuǎn)錄單元（3） 有重疊基因4、 簡述原核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)答：原核生物每個(gè)DNA分子只有一個(gè)復(fù)制原點(diǎn)，復(fù)制原點(diǎn)序列特征4個(gè)9bp重復(fù)序列、3個(gè)13bp重復(fù)序列都富含A-T堿基對(duì)（1）DNA雙螺旋的解旋：DNA的解旋過程，首先是在拓?fù)洚悩?gòu)酶I的作用下解開負(fù)超螺旋，并與解鏈酶共同作用，在復(fù)制起點(diǎn)處解開雙鏈，一旦局部解開雙鏈，就必須有單鏈結(jié)合蛋白質(zhì)（SSR）來穩(wěn)定解開的單鏈，以保證核苷酸局部不會(huì)恢復(fù)成雙鏈。接著由引發(fā)酶等組成的引發(fā)體迅速使作用于兩條單鏈DNA上DNA解鏈酶：能通過水解ATP獲得能量來解開雙鏈DNA，大部分解鏈酶沿后隨鏈模板的5’-3'方向并隨著3/20復(fù)制叉前進(jìn)而移動(dòng)；Rep蛋白是沿前導(dǎo)鏈模板的3’-5’方向移動(dòng)。單鏈結(jié)合蛋白質(zhì)（SSR）以四聚體的形式結(jié)合在單鏈DNA的復(fù)制叉處，其作用是保證被解鏈酶解開的單鏈在復(fù)制完成前保持單鏈結(jié)構(gòu)。SSB與DNA的結(jié)合能力在原核生物中表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)，在真核生物中則不表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶：天然狀態(tài)下DNA以負(fù)超螺旋的形式存在，易形成部分單鏈結(jié)構(gòu)，利于DNA與蛋白質(zhì)的結(jié)合，在DNA復(fù)制過程中形成正超螺旋，拓?fù)洚悩?gòu)酶能夠消除解鏈造成正超螺旋的堆積，消除阻礙解鏈進(jìn)行的壓力，使復(fù)制繼續(xù)進(jìn)行（2）DNA復(fù)制的引發(fā):DNA復(fù)制時(shí)，往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由DNA聚合酶從RNA引物3’端開始合成新的DNA鏈，后隨鏈的引發(fā)過程由引發(fā)體來完成。DNA聚合酶III在RNA引物3’末端連續(xù)合成DNA鏈，一直至下一個(gè)引物或?qū)槠?，由RNcIseH降解RNA引物并由DNA聚合酶I將缺口補(bǔ)齊，再由DNA連接酶將兩個(gè)岡崎片段連接在一起形成大分子DNA（3）岡崎片段與半不連續(xù)復(fù)制：兩股新合成鏈都是按5’-3'方向合成。（4）DNA復(fù)制的終止：當(dāng)復(fù)制叉遇到約22個(gè)堿基的重復(fù)性終止子序列（Ter）時(shí)，Tus-Ter復(fù)合物能使DnaB不再將DNA解鏈，阻止復(fù)制叉的繼續(xù)前移，等到相反方向的復(fù)制叉到達(dá)后停止復(fù)制，停止復(fù)制后，其間仍有50-100bp未被復(fù)制，由修復(fù)方式填補(bǔ)空缺，然后兩條鏈解開，在拓?fù)洚悩?gòu)酶IV的作用下使復(fù)制叉解體，釋放子鏈DNA。（5）DNA聚合酶：DNA聚合酶的活性Klenow片段（2/3的C端）i 3'-5'核酸外切酶的活性DNA聚合酶ii 切除嘧啶二聚體N端：5’-3’核酸外切酶的活性i4/20除去RNA引物DNA聚合酶II:具有DNA聚合酶活性，但活力很低；具3’-5’核酸外切酶活性，可起校正作用，它的主要生理功能是修復(fù)DNA。DNA聚合酶III:具有DNA聚合酶活性，活力較強(qiáng)；具3’-5’核酸外切酶活性，可起校正作用，它是大腸桿菌DNA復(fù)制中延長反應(yīng)的主導(dǎo)聚合酶。DNA聚合酶IV和V:分別由dinB和umuDiC基因編碼，主要在SDS修復(fù)過程中發(fā)揮功能。5、 細(xì)胞通過哪幾種修復(fù)系統(tǒng)對(duì)DNA損傷進(jìn)行修復(fù)？答：錯(cuò)配修復(fù)：是按模板的遺傳信息來修復(fù)錯(cuò)配堿基的，修復(fù)時(shí)先要區(qū)分模板鏈和復(fù)制鏈。這是通過堿基的甲基化來實(shí)現(xiàn)的。切除修復(fù)（堿基切除修復(fù)、核酸切除修復(fù)）重組修復(fù)：機(jī)體細(xì)胞對(duì)在起始復(fù)制時(shí)尚未修復(fù)的DNA損傷部位可以先復(fù)制再修復(fù)。原理：先從同源DNA母鏈上將相應(yīng)核苷酸序列片段移至子鏈缺口，然后再用新合成的序列補(bǔ)上母鏈缺口。DNA的直接修復(fù)：在DNA光解酶的作用下將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和6-4光化物還原成為單體。甲基轉(zhuǎn)移酶使O6-甲基鳥瞟吟脫甲基生成鳥瞟吟，防止G-T配對(duì)SDS反應(yīng)：是細(xì)胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，細(xì)胞為求生存而產(chǎn)生的一種應(yīng)急措施。主要包括：（1）DNA的修復(fù)；（2）產(chǎn)生變異。6、 轉(zhuǎn)錄的基本過程：轉(zhuǎn)錄的基本過程包括模板識(shí)別、轉(zhuǎn)錄起始、通過啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄的延伸和終止。模板識(shí)別：RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之結(jié)合的過程7、 轉(zhuǎn)錄起始：原核生物的轉(zhuǎn)錄起始：全酶-啟動(dòng)子形成閉合二重復(fù)合體；閉合復(fù)合體轉(zhuǎn)化成開放復(fù)合體；整合經(jīng)最初兩個(gè)核苷酶，形成一個(gè)磷脂二脂鍵，形成三重復(fù)合體。真核生物的轉(zhuǎn)錄起始：真核生物有三種RNA聚合酶，分別催化不同RNA的合成，每種酶的作用均需要一些蛋白輔助因子的參與，將這些因子稱為轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子幫助RNA聚合酶識(shí)別啟動(dòng)子，轉(zhuǎn)錄因子必需和DNA形成復(fù)合物，幫助RNA聚合酶定位到轉(zhuǎn)錄起始的位點(diǎn)。通過啟動(dòng)子：在酶不需要移動(dòng)時(shí)，即可加入9個(gè)核苷酸，但在加入核苷酸的過程中隨時(shí)可能釋放RNA，起始成功后，釋放6因子轉(zhuǎn)錄的延伸：RNA聚合酶釋放6因子離開啟動(dòng)子后，核心酶眼模板DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長的程就是轉(zhuǎn)錄延伸。轉(zhuǎn)錄的終止：當(dāng)RNA鏈延長到轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)時(shí)，RNA聚合酶不在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)成雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都從模板上釋放下來，這就是轉(zhuǎn)錄終止。8、終止子的類型和它們各自的作用機(jī)制不依賴P因子終止位點(diǎn)的上游一般存在一個(gè)富含GC堿基的二重對(duì)稱區(qū)，由這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)。在終止位點(diǎn)前面有一段由4—8個(gè)A組成的序列所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3’端為寡聚U,這種結(jié)構(gòu)特征的存在決定了轉(zhuǎn)錄的終止。依賴于P因子RNA合成起始后P因子即附著在新生的RNA鏈5’端的某個(gè)可能有序列或二級(jí)結(jié)構(gòu)特異性的位點(diǎn)上，利用ATP水解產(chǎn)生的能量，沿著5’到3’方向朝轉(zhuǎn)錄泡靠近，其運(yùn)動(dòng)速度可能比RNA聚合酶移動(dòng)的速度快些；當(dāng)RNA聚合酶移動(dòng)到終止子而暫停時(shí)P因子移動(dòng)到RNA的3’一OH端追上并取代了暫停在終止位點(diǎn)上的RNA聚合酶，它所具有的RNA-DNA解螺旋活性使轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA從模板DNA上釋放，隨后，轉(zhuǎn)錄復(fù)合物解體，完成轉(zhuǎn)錄過程。9、 細(xì)菌及真核生物啟動(dòng)子的特征細(xì)菌啟動(dòng)子：起點(diǎn)通常為一個(gè)瞟吟起點(diǎn)上游10bp處，有一約6bp的保守區(qū)域，稱為10區(qū)，共有序列為TATAA起點(diǎn)上游35bp處，有一約6bp的保守區(qū)域，稱為-35區(qū)，共有序列為TTGACA90%的啟動(dòng)子中，-10與-35區(qū)的距離為16~19bp之間，兩個(gè)保守區(qū)之間的序列不重要，但距離很關(guān)鍵真核生物啟動(dòng)子：TATAbox:位于RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游約-35~-25bp處的共同序列TATAAA:絕大多數(shù)情況下全部是A-T堿基對(duì)，只有少數(shù)含有G-CCAATbox:在起點(diǎn)上游-78~-70bp處還有另一段只有序列CCAAT，稱為CAAT區(qū)Gcbox:在起點(diǎn)上游-110~-80bp處有一段富含GC堿基對(duì)序列CGCCACACCC或GGGCGGG稱為GC區(qū)10、 原核生物mRNA的特征原核生物mRNA的特征：原核生物mRNA的半衰期短許多原核生物mRNA可能以多順反子的形式存在原核生物mRNA的5’端無帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒有或只有較短的PolyA結(jié)構(gòu)11、 真核生物mRNA的特征：真核生物mRNA的5’端存在“帽子”結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)真核生物mRNA具有多聚A尾巴多順反子：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA單順反子：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA6、 簡述1、11類內(nèi)含子的剪接過程I類內(nèi)含子：GNP的3’-OH攻擊內(nèi)含子5’端，形成G-內(nèi)含子，和外顯子部分；分離的外顯子3’-OH攻擊下一個(gè)外顯子的5’端；釋放的內(nèi)含子3’-OH攻擊自身5’端15堿基處。II類內(nèi)含子：剪接的第一步，分支位點(diǎn)A殘基2’-OH攻擊內(nèi)含子5’位點(diǎn)，使內(nèi)含子5’端與上游外顯子之間斷裂；5’端與內(nèi)含子中靠近3’端的一A殘基2’-OH形成一索套形中間產(chǎn)物；A所在位點(diǎn)稱為分支位點(diǎn)(branchsite);第二步，上游外顯子3’-OH攻擊3’位點(diǎn)，在3’位點(diǎn)切割，釋放出內(nèi)含子，連接兩個(gè)外顯子。7、 什么是日1^入編輯？指某些RNA，特別是在mRNA中插入、刪除或取代一些核苷酸殘基導(dǎo)致DNA所編碼遺傳信息的改變，從而翻譯出多種氨基酸序列不同的蛋白質(zhì)。結(jié)果使成熟mRNA的核苷酸序列不同于前體，也不同于DNA模板，使遺傳信息在mRNA水平上發(fā)生改變。8、 核酶具有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？是指一類具有催化功能的RNA分子，通過催化靶位點(diǎn)RNA鏈中磷酸二酯鍵的斷裂，特異性地剪切底物RNA分子，從而阻斷基因的表達(dá)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)都能形成三個(gè)雙螺旋區(qū)(垂頭結(jié)構(gòu))8/20（2）有一個(gè)由11~13個(gè)保守核苷酸殘基構(gòu)成的催化中心（3）剪切反應(yīng)在GUX序列的3‘端自動(dòng)發(fā)生9、 什么是轉(zhuǎn)錄？轉(zhuǎn)錄的基本過程轉(zhuǎn)錄是以DNA單鏈為模板，NTP為原料，在依賴DNA的RNA聚合酶的作用下合成RNA鏈的過程轉(zhuǎn)錄的基本過程：模板的識(shí)別、轉(zhuǎn)錄的起始、通過啟動(dòng)子、轉(zhuǎn)錄的延伸、轉(zhuǎn)錄的終止10、 什么是編碼鏈？什么是模板鏈？編碼鏈（或有意義鏈）：與模板鏈互補(bǔ)的非模板鏈，其編碼區(qū)的堿基序列與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA的序列相同（僅T、U互換）b模板鏈（或無意義鏈）：作為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則轉(zhuǎn)錄成RNA的DNA鏈。11、 簡述復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同：復(fù)制是以雙鏈DNA為模板，dNTP（脫氧核糖核苷酸）為原料、在依賴DNA的DNA聚合酶的催化作用下，合成DNA雙鏈的過程轉(zhuǎn)錄是以DNA單鏈為模板，NTP為原料，在依賴DNA的RNA聚合酶的作用下合成RNA鏈的過程復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同相同或相似差異復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板DNA兩股鏈均可復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄原料核苷三磷酸dNTPNTP堿基配對(duì)遵從堿基配對(duì)原則A-TG-CA-UT-AG-C聚合酶依賴DNA的聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物多核苷酸連子代雙鏈DNAmRNAtRNArRNA特點(diǎn)半保留半不連續(xù)復(fù)制不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄12、 大腸桿菌的日1^入聚合酶有哪些成分組成？各個(gè)亞基的作用如何？大腸桿菌RNA聚合酶的全酶組成如下：核心酶j佛化中心全酶p-JX：會(huì)與核心的費(fèi)［裝及的用劫子t只別"洗廠"'I.M亞是識(shí)別棋板船井與啟動(dòng)了結(jié)臺(tái)使轉(zhuǎn)錄起始.在轉(zhuǎn)錄迷伸階段，。亞基與核心酶解肉，僅由核心阿參勺延伸過程々昭與模板DNA、底物NTP及新生RNA鏈結(jié)合Q亞基：。因子存在多種。因子，用于識(shí)別不同啟動(dòng)子13、 真核生物日1^入聚合酶的分類、各自的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是45SrRNA，經(jīng)剪接修飾后生成除5SrRNA外的各種rRNA，。RNA聚合酶II在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄