高级分子遗传学复习提纲Word文档下载推荐.docx

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尽管叫法不同，但都具有相似机制，都启动一种特殊的RNA降解过程。

酸性面条（negativenoodle）

激活结构域的氨基酸序列差别较大，但要求高密度的负电荷（酸性氨基酸），即所谓“酸性面条”或“酸球”。

分枝迁移（branchmigration）：

两条DNA分子之间形成的交叉点可以沿DNA移动，称为分枝迁移。

分枝迁移其实是两条DNA分子之间交叉的同源单链相互置换的结果。

gRNA（向导RNA）

能与待编辑的RNA配对，提供编辑模板信息的RNA（50-70bp）称为向导RNA（gRNA）。

gRNA是一种反式作用方式。

待编辑RNA与向导RNA在待编辑区域的两侧进行配对，向导RNA为尿嘧啶的插入提供模板。

插入后的mRNA与向导RNA完全互补。

主要发生在锥虫、和动物线粒体中。

iDNA

SV40复制原点起始时，DNA聚合酶α引发体起始DNA的合成，起始

反应非同寻常：

从RNA开始，但是引物由DNA聚合酶活性来延伸，提供一个短的（3－4个碱基）的DNA序列，成为iDNA即initiatorDNA。

抑制tRNA（suppressortRNAs）

tRNA结构基因由于抑制基因的突变而产生的变异tRNA，叫做抑制基因tRNA，一般代表无义抑制基因。

当与某种氨基酸相对应的tRNA基因有数个时，抑制基因tRNA多数是由于其中一个tRNA基因发生突变，通常是在tRNA的反密码子部位中发生一个碱基置换，因而它能与无义密码子相对应。

偶尔也有因反密码子以外的部位发生变化而成为抑制基因tRNA的。

所以抑制基因tRNA决定着哪一种氨基酸可以插入到与无义密码子相对应的部位上去。

MAR（基质附着区，也称支架附着区SAR）

DNA中与细胞核基质附着的区域。

富含AT，无共有序列。

孪生内含子（twintron）

内含子定义为基因中间插着的若干段序列，在RNA转录物水平上经剪接除去，不参与该基因在蛋白质水平上的表达。

在细胞器RNA中的内含子定义为孪生内含子。

流产起始（abotiveinitiation）：

在RNA伸长到9-10个核苷酸以前，形成的三元复合物并不稳定。

体外试验表明，此时RNA聚合酶可能从DNA膜板上掉下（被NaCl、肝素等取代），造成流产起始。

σ离去后三元复合物才稳定，进入延伸阶段。

基因丰余（generedundance）

指真核rRNA、tRNA和组蛋白基因份数很多，超过实际需要。

NURF：

（核小体重塑因子）

在核小体重塑过程中,重塑因子复合物的作用非常重要。

这些复合物都具有ATP酶活性。

例如SWIö

SNF复合物和ISWI复合物家族。

跳读（translationalhopping）

T4噬菌体基因60所编码的蛋白质是拓扑异构酶I的一个亚基，其mRNA有一个50bp的不翻译区。

此不翻译区的5第一个密码子是UGA终止密码，其上游-1密码子（46）和不翻译区3末尾密码子都是GGA，这两个GGA只读一个，翻译时跳过50bp，其机制不明。

N/O联糖基化（N/O-linkedglycosylation）

所有通过分泌途径的蛋白质都被糖基化。

糖基化通常在天冬酰氨酸（Asn）的氨基加上寡糖，称为N联糖基化（N-linkedglycosylation）；

或在丝氨酸（S内质网）、苏氨酸（Thr）或羟赖氨酸（Hyl）的羟基加上寡糖，称为O联糖基化（O-linkedglycosylation）。

N联糖基化开始于内质网并在高尔基体中完成；

O联糖基化仅在高尔基体内发生。

2、举例说明如何证明DNA是遗传物质。

（1）肺炎双球菌转化实验。

1928年Griffith用肺炎球菌（光滑和粗糙型）进行了著名的转化实验。

肺炎双球菌有两种不同的类型，一种是光滑型（S型）细菌，菌体外有多糖类的胶状荚膜，使它们可不被宿主正常的防护机构所破坏，具毒性，可使小鼠患败血症死亡，它们在培养基上形成光滑的菌落；

另一种是粗糙型（R型），没有荚膜和毒性，不会使小鼠致死，形成的菌落边缘粗糙。

将R型活菌和加热杀死的S型细菌分别注入小鼠体内，小鼠健康无病。

将加热杀死的S型细菌和活的R型细菌共同注射到小鼠中，不仅很多小鼠因败血症死亡，且从它们体内分离出活的S型细菌。

这说明，加热杀死的S型细菌把某些R型细菌转化为S型细菌，S型细菌有一种物质或转化因素进入了R型细菌，使之产生了荚膜，从而具备了毒性。

1944年，艾弗里和他的同事经过10年努力，在离体条件下完成了转化过程，证明了引起R型细菌转化为S型细菌的转化因子是DNA。

他们把DNA、蛋白质、荚膜从活的S型细菌中抽提出来，分别把每一成分跟活的R型细菌混合，然后培养在合成培养液中。

他们发现，只有DNA能够使R型活菌转变为S型活菌，且DNA纯度越高，转化越有效。

如果DNA经过DNA酶处理，就不出现转化现象。

实验证明，DNA是遗传物质，像这样一种生物由于获得另一生物的DNA而发生遗传性状改变的现象称为转化。

（2）捣碎实验。

用含32P和35S的培养基培养T2，分别标记DNA和蛋白质，感染大肠杆菌。

捣碎离心分离T2蛋白壳和被感染的细菌，发现80%的35S在衣壳中，70%的的32P在被感染菌中。

子代噬菌体只含30%的32P，小于1%的35S。

证明遗传物质是DNA。

（3）DNA直接转化实验。

利用DNA可以引入新的性状给动物细胞或动物个体。

当DNA加入到几种原核细胞的培养物中时，DNA能进入细胞，在一些情况下导致新的蛋白产生。

而当细胞缺乏TK基因则不能形成胸苷激酶，在无胸苷培养基死亡。

3、何为遗传多态性（geneticpolymorphism）？

分析遗传多态性有哪些常用方法？

遗传多态性（geneticpolymorphism）同一群体中两种或两种以上变异类型并存的现象，其中最少的一种类型也并非由于反复突变才得以维持，并且变异类型不包括连续性变异。

分子水平上讲是多个等位基因同时存在于一个基因座称为遗传多样性。

分析方法有

（1）RFLP:

基本步骤是用限制性内切酶消化从生物中提取的DNA,模板DNA为不同长度的片段,

用琼脂糖电泳分离开并转移到硝酸纤维素或尼龙膜上,然后用专一序列的标记DNA探针,

DNA在膜上与模板DNA杂交最后用自显影或显色或发光分析显示与探针同源的DNA片

段.因为限制酶识别专一的碱基序列,因此DNA序列的变异会导致酶切点的消失或增加.

限制片段的长度发生变化显示多样性.根据所用探针在模板上的考贝数RFLP可分为两类

一类以cDNA基因转录物的反转录物作为探针的一般RFIP方法,另一类以小卫星DNA

为探针的DNA指纹分析Fingerprinting法.前者只产生少数甚至一条杂交带,后者可以得到几十条带.

（2）以PCR为基础的各种检测DNA多样性的方法

（3）DNA序列分析

DNA测序是检测遗传多样性最彻底的方法。

早期都用放射性标记，近来同样是按Sanger

双脱氧核苷原理但用荧光物质标记合成的DNA片段，用激光光源检测实现了DNA自动测

序PCR应用于测序，也提高了灵敏度。

4、最新研究表明人类基因组实际所含基因数量比以前期望的要少，为什么？

根据最新的研究推测，人类基因组含有3-4万个基因，其中80%进行可变剪接改变蛋白质序列，因此，其蛋白质组可能含有5-6万的成员。

基因组中大部分DNA序列是用来编码基因选择性表达的遗传信息。

这些基因在不同细胞周期的时相,个体发育的不同阶段,不同组织、不同器官,不同外界环境决定着基因是关闭、还是表达、或表达多少。

5、基因簇和基因家族是如何形成的？

怎样才能维持重复序列的同一性？

由同一祖先基因重复和变异产生的一系列基因称为基因家族（genefamily）。

家族成员可以成簇存在，或者分散在不同的染色体（或两者都有）。

不均等交换引发基因簇重排，不均等交换引起缺失和重复导致基因簇的产生。

复制或重组中的错误，转座作用等都可产生重复。

重复单位为一个完整的基因时，产生基因簇。

成簇排列是维持基因间同一性的必要因素。

交换固定维持交换序列的同一性。

某一基因簇中的突变通过不等交换扩散到整个基因簇，突变的基因要不被淘汰，要不占据原来的整个基因组。

有些基因家族含有完全相同的成员。

尽管成簇的基因未必完全相同，但是成簇排列却是维持基因间同一性（identity）的必要因素。

基因簇（genecluster）少则仅由重复产生的两个相邻的相关基因组成，多则可以是几百个相同基因串联排列而成。

当基因产物的需求量很大时，一个基因可以产生大量的串联重复。

6、真核染色体是一种分离装置

，请说明染色体的三级结构、凝缩

Ø

以及端粒结构的维持机制。

（1）30nm纤维的螺线管模型。

核小体与连接DNA构成串珠状的染色质丝。

在有丝分裂过程中，串珠状的染色质丝进一步螺旋化和折叠成直径30nm的螺线管状结构，每圈螺旋有6个核小体组成。

H1组蛋白在核小体与连接DNA的会合点处，维持核小体的稳定和高级结构。

（2）凝缩蛋白引发染色体浓缩。

染色体的整体结构受SMC（structuremaintenanceofchromosomes）相互作用的影响。

它们是ATPases，可分为两个功能组，即凝缩蛋白（condensin）和聚缩蛋白（cohesin）。

凝缩蛋白涉及染色体的整体结构并负责在有丝分裂时使染色体凝缩；

聚缩蛋白连接两个姊妹染色单体，必须在有丝分裂时释放。

凝缩蛋白和聚缩蛋白都是SMC蛋白的二聚体，凝缩蛋白是由SMC2-SMC4核心和其它蛋白组成的复合体；

聚缩蛋白由SMC1-SMC3核心和其它蛋白组成的复合体。

SMC蛋白通过反平行相互作用二聚化，每个亚单位的末端都含有ATP和DNA结合基序。

（3）端粒是保证染色体稳定的自然末端结构。

所有染色体中另一个必需的特征是端粒（telomere），它封闭了染色体的末端。

端粒一定具有某种特殊结构，因为通过断裂产生的染色体末端，会与其它染色体发生作用，然而天然染色体是稳定的。

7、何为组蛋白折叠（histonefold）？

染色体复制时组蛋白八聚体发生变化吗？

核小体包含200bpDNA，缠绕在分别由两个H2A、H2B和H3、H4组成的组蛋白八聚体上，这些蛋白质称为核心组蛋白。

H3和H4形成四聚体（H32·

H42）。

H2A和H2B形成各种复合物，是一种特殊的二聚体（H2A·

H2B）。

H32-H42四聚体处于对称结构的中心，上下各有一个H2A-H2B二聚体。

组蛋白并非被组织成单个球形蛋白质，而是H3与H4，H2A与H2B相互交错结合。

每一个组蛋白类型的位置与绕过核小体的另一个相关。

四个核心组蛋白表现相同的结构类型，三个α螺旋被两个环连接称为组蛋白折叠。

染色体复制需要核小体组装：

复制需要核小体解聚和再组装。

复制时不保留组蛋白八聚体，但保留H2A-H2B二具体和2H3-2H4四聚体。

复制叉经过时需要从DNA置换组蛋白八聚体。

组蛋白八聚体解聚为H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体；

新合成的组蛋白组装成H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体。

在CAF-1装配蛋白的帮助下，旧的和新合成的H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体在复制叉后随机组装成组蛋白八聚体。

8、简述DNA复制时前导链和后随链合成的“拉环”协同模式（loopingcooperativemodel）。

DNApolyaseIII催化核心分别与每一个DNA模板链结合。

对于先导链，全酶连续地沿着模板链移动；

将后随链的模板“拉过”（pulledthrough），使DNA形成一个环。

DnaB建立一个解旋点，并且沿着DNA“向前”推移（在后随链的模板上沿5-3方向移动）。

DnaB与DNA聚合酶的τ亚基（们）接触。

这就在解旋酶-引发酶复合体与聚合酶自身之间建立了一种直接的连接。

这种连接有两个作用，一是通过提高DNA聚合酶核心的移动速率来增加DNA合成的速度。

二是防止先导链上的核心酶滑落，即增加其进行性。

在先导链上，核心酶持续合成是因为β滑动钳始终与DNA保持结合；

9、何为复制子？

简述复制子的主要的类型和复制方式。

基因组中DNA复制的单位，一个复制子包含一个复制原点。

复制子可以是线性的，也可以是环状的。

（1）细菌基因组为单个环形复制子：

复制发生的位点称为复制叉，复制过程中复制叉沿着DNA远离原点移动，在环状DNA复制过程中，通过终止子形成的复制叉陷阱终止复制，从而防止过度复制。

（2）真核生物染色体含有多个复制子：

多个复制子，与细菌基因组类似但是有证据表明，染色体的复制子不存在使复制叉终止和解聚的终止位点（termini）。

似乎是复制叉从原点继续移动直至与前方相邻复制子的复制叉相遇。

（3）真核生物线粒体的D环复制方式：

两条母链中只有一条用作模板，合成的新链代替原来的互补链，而原来的互补链还是单链，根据此区域的特征命名为D环。

新链合成到大约环三分之二处，另一条链原点暴露开始复制，复制方向与第一条链相反。

（4）病毒基因组的复制：

一条新链从一个末端起始合成，代替原来相同的链。

当复制叉到达分子的另一端时，被代替的链被释放。

接着它被独立的复制。

（5）滚环复制方式：

先在一条链上制造一个缺口，产生的3－OH的游离末端被DNA聚合酶延伸，新合成的链代替原来的母链，其生长点可以看作沿着环状模板链滚动。

新合成的成分之间共价链接，然后切成单位长度。

线形状态可能维持单链或通过合成互补链（与起始滚环中的模板链序列相同）形成双链。

10、遗传重组可分为几种类型？

以大肠杆菌为例说明重组的分子机制。

遗传重组可分为四种类型：

1）同源（homologousrecombination）重组：

DNA同源序列间发生的重组称为同源重组或非特异性（generalized）。

在真核生物中，重组在雄性和雌性中都是在减数分裂时期发生，在雄性中发生在精子发生期，雌性发生在卵子发生期。

此时正值减数分裂的“四分体期”，其中只有两条参与重组。

2）位点特异性重组（site-specificrecombination）：

指在一对特异性序列之间进行重组，通常在原核生物中发生。

3）转座（transposition）：

属异常重组类型，是使一段DNA序列插入到另一段DNA序列中，而不依赖任何序列同源性。

这种使某些元件从一个位置向其它位置移动的方式称为转座。

4）拷贝选择（copychoice）：

另一种重组类型是在RNA病毒中使用的，聚合酶可以在合成RNA时从一条模板链转换到另一条链上。

因此，新合成的分子把两个不同亲本中的序列信息融合一起。

这种类型的重组机制称为拷贝选择重组。

大肠杆菌中主要是同源重组。

首先双链断裂（也有理论认为是单链断裂互换）引发重组起始，通过分枝迁移，形成Holliday中间体，Holliday中间体再次切割，切割的方向决定重组的结果。

如果切口发生在当初被切的两条链上，则会释放出原来两条双链，只是带有部分以源双链区。

如果切口发生在新两条链上就会生成重组后的DNA。

11、无论在真核和还是原核生物中，当DNA受到损伤时，正转录的模板链通常优先被修复，即转录通常与修复偶联。

请说明转录与修复偶联的机制。

（3-421）

12、

答：

（1）原核转录与修复偶联机制。

在大肠杆菌中存在一种转录修复偶联因子——TRCF（transcriptionrepaircouplefactor）。

当DNA损伤导致RNA聚合酶受阻停顿时，TRCF识别阻滞的聚合酶，指导修复受伤的模板链。

Mfd蛋白（TRCF）具有两方面的功能：

①将RNA聚合酶复合物从DNA上卸下。

②使UvrABC酶结合到受损伤的DNA进行切除修复。

在细菌中，修复的活性是由uvr-切除修复系统（excision-repairsystem）提供。

当RNA聚合酶碰到模板链上的DNA损伤时，它被困住，因为它不能利用受损序列作为模板指导互补的碱基配对（非模板链的损伤不阻碍RNA聚合酶的前进）。

（2）真核转录与修复偶联机制。

虽然与原核转录与修复偶联机制依赖的成分不同，但机制是类似的。

在UV-诱导损伤后，被转录基因的模板链被优先修复。

通用转录因子TFⅡH可能与此有关。

TFⅡH以不同形式被发现，由和其它亚基结合的一个核心组成。

基本转录因子复合体也包括一个修复亚基。

使RNA聚合酶CTD磷酸化的此激酶催化亚基属于参与细胞周期调控的一个激酶成员。

激酶复合体和修复复合体能互相结合，也能从核心TFⅡH上互相分离。

修复功能可能需要RNA聚合酶的修饰或降解。

当酶在UV损伤位点停止前进时，RNA聚合酶的大亚基被降解。

12、TCR和免疫球蛋白采用相似的机制产生多样性以识别预先未知的抗原，请说明其多样性产生的机制。

1）数量巨大的可变V基因片段是免疫球蛋白多样性的主要原因之一。

但并非所有的多样性都是在基因组中编码的；

有些是通过在构建功能基因的过程中基因的改变产生的。

2）V－J和V－D－J重组增加了多样性。

3）重组部位的变异性，重链可变区基因片段除V和J片段外，还有一个D区（diversity,D多样区），D区序列高度可变。

重链可变区基因由V-D-J重组产生，进一步增加多样性。

4）重链和轻链的随机组合。

5）体细胞突变增加了免疫的多样性。

突变以单碱基置换形式发生。

突变集中在抗原结合部位，主要取决于Ig基因转录的增强子。

体细胞突变又称超突变（hypermutation）。

而在鸟、兔、猪中存在另一种机制，即V区的基因转换。

由于每种机制皆能与其它机制同时发生，其多样性皆以乘积方式增加。

TCR基因和Ig基因的相似性是惊人的。

产生多样性的机制也与Ig类似，也是通过不同的V，D，J，C重组产生，只是TCR不发生体细胞突变。

13、简述大肠杆菌转录起始、延伸和终止的基本机制。

1、起始机制：

RNA聚合酶与DNA启动子结合，局部解螺旋形成转录泡，TFⅡH转录因子的一个亚基对CTD进行磷酸化，引起复合物构象改变，造成转录开始。

在最初60~70个核苷酸合成期间，TFⅡE和TFⅡH先后被释放。

2、延伸机制：

聚合酶沿着DNA移动，RNA链逐渐延长，转录泡前端DNA双链解螺旋形成

模板，中间形成RNA－DNA杂交链，后端DNA又形成双螺旋，新合成的RNA形成游离单链。

TFⅡF以及几个延长因子参与延伸。

。

3、终止机制：

在终止子（分内源性和依赖ρ因子的2种）序列附近磷酸二脂键停止形

成，转录复合体分离，DNA重新形成双螺旋。

聚合酶和RNA释放。

依赖ρ因子的终止必须在ρ因子的帮助下才能发生终止。

ρ因子是一个终止蛋白，它结合到新生RNA上，再转位到真正的终止位点之前的多C少G序列上。

14、真核生物细胞的转录分为三类，请分别说明RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ所识别启动子的特点及其转录产物。

所识别启动子的特点

转录产物

RNA聚合酶Ⅰ

核心启动子（-45~+20，仅此可起始）和上游控制元件（UCE，-180~-107）。

只转录rRNA一种基因，形成一个转录物，然后加工成5.8S、18S和28SrRNA

RNA聚合酶Ⅱ

①帽子位点（capsite），即转录起点，碱基大多为A（非模板链）。

②TATAbox：

位于-35区，又称Hogness框，一致序列TATAA（T）AA（T），具有定位起始位点功能。

③CAATbox:

位于-75区，一致序列为GGC（T）CAATCT，可增强起始频率和起始效率。

④GCbox:

位于-90区，一致序列GGGCGG，可多拷贝、正反排列。

此外还有OCT（ATTTGCAT）、B（GGGACTTTCC、ATF（GTGACGT）等。

mRNA

RNA聚合酶Ⅲ

识别上、下游两种不同的启动子：

5SrRNA、tRNA基因为内部启动子；

snRNA基因为普通的上游启动子。

内部启动子可分为两类：

boxA、C型；

boxA、B型。

上游启动子：

位于起始位点上游，含TATA框、近端序列元件（PSE）和八聚核苷酸元件（OCT）。

5SrRNA、rRNA和部分snRNA

15、多数真核基因为割裂基因，其转录物需在snRNPs（U1、U2、U5、U4和U6）

参与下将内含子去除。

请说明核基因剪接的基本过程。

剪接过程一般可以分为两个阶段：

首先是共有序列的识别和复合体的组装，然后进行断裂和连接反应进而改变RNA底物的结构。

1）RNA和蛋白质都参与共有序列的识别。

U1snRNA可能含有二级结构。

它含有多个功能区域。

Sm结合位点需要和snRNP蛋白质配合起作用，通过茎-环结构所构成的几个功能区与U1snRNP特有的蛋白结合。

2）U1snRNA直接和5剪接位点进行碱基配对启动剪接。

其5末端的11个核苷酸呈单链状态，含有可与内含子5剪接点保守序列互补的一段序列。

3）U1snRNP参与早期前剪接复合体形成。

U1识别5剪接点、U2识别分支点、U6识别5剪接点（GU）、U5与两个外显子配对。

剪接体中snRNA之间以及与底物碱基配对，引起构象变化，使参与反应的基团处于合适的位置，形成具有催化作用的活性中心。

4）多条途径可