分子生物学重点剖析.docx
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分子生物学重点剖析
分子生物学重点
一.名词解释
C值通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量,以每细胞内的皮克数表示
1.C值反常现象:
也称C值谬误,指C值(指一种生物单倍体基因组DNA的总量,以每细胞内的皮克(pg)数表示)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。
如一些两栖类物种的C值甚至比哺乳动物还大。
2.RNA编辑:
是某些RNA,特别是mRNA的一种加工方式,它导致DNA所编辑的遗传信息的改变,因为经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。
3.RNA剪接:
从mRNA前体分子中切除被称为内含子的非编码区,并使基因中被称为外显子的编码区拼接形成成熟mRNA的过程就成为RNA的剪接
4.内含子的变位剪切:
在高等真核生物中,内含子通常是有序或者组成性地从mRNA前体中被剪接。
然而在个体发育或细胞分化的某个或某些特定阶段可以有选择性地穿越某些外显子或者某个剪接点进行RNA剪接,产生出组织或发育阶段特异性mRNA,称为RNA的变位剪接。
5.安慰性诱导物:
指的是与转录调控过程中实际诱导物相似的一类高效诱导物,但不是该诱导酶的底物。
6.编码连:
指双链DNA中与mRNA序列(出T/U替换外)和方向相同的那条链,又称有意义连。
7.操纵子:
是指原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控元件组成的基因表达单元。
8.插入序列:
是最简单的转座子,是细菌的一小段可转座元件,它不含有任何宿主基因而被称为插入序列,它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。
9.重叠基因:
具有部分共用核苷酸序列的基因,即同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。
重叠的序列可以是调控基因,也可以是结构基因部分。
常见于病毒和噬菌体基因组中。
10.二组分调控系统:
由于细胞膜上的传感蛋白(该蛋白通常有激酶活性)以及位于细胞质基质中的应答调节蛋白组成。
传感激酶常受到膜外环境信号刺激时被磷酸化,并将其磷酸基团转移到应答蛋白上,使该磷酸化的应答调节蛋白成为阻遏蛋白或者诱导蛋白,通过对操纵子的阻遏或激活作用调控下游基因表达
11.反式作用因子:
是指能够结合顺式作用元件上调控基因表达的蛋白质或者RNAs。
12.泛素蛋白:
含有高度保守的76个氨基酸的序列,它以羧基基团连接到目标蛋白质的赖氨酸残基的ε位氨基上,其主要作用是起始蛋白质的降解。
13.冈崎片段:
是在DNA半不连续复制中产生的长度为1000-2000个碱基的DNA片段,能被连接成一条完整的DNA链。
14.基因家族:
在基因进化中,一个基因通过基因重复产生两个或更多的拷贝,这些基因即构成一个基因家族,是具有显著相似性的一组基因,编码相似的蛋白质产物。
真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合。
15.错义突变:
由于结构基因中某个核酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码
16.同义突变:
是指碱基的改变不引起氨基酸改变的突变。
无义突变:
在DNA序列中任何导致编码氨基酸的三联密码子转变为终止密码子(UAGUGAUAA)的突变,它使蛋白质合成提前终止,合成无功能的或无意义的多肽。
转座、移位:
遗传信息从一个基因座转移到另一个基因座的现象称为基因转座,是由可移位因子介导的遗传物质的重排。
9.转座子:
能够在没有序列相关性的情况下独立插入基因组新位点上的一段DNA序列,是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。
参与转座子易位及DNA链整合的酶称为转座酶。
(插入序列和复合型转座子)
10.阻遏蛋白:
是指转录调控系统中调节基因表达产物丰富的蛋白质,其作用部位往往是操纵子的操纵区,起着阻止结构基因转录的作用。
11.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,由被动地适应自然转向主动地改造和重组自然界的基础学科。
12.信号肽:
在起始密码子后,有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域,这个氨基酸序列就被称为信号肽
13.增强子:
能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列,因为他也能强化转录的起始,又称强化子。
他们不是启动子的一部分。
14.弱化子:
是指原核生物操纵子中能显著减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列,该区域能形成不同的二级结构,利用原核生物转录与翻译的偶联机制对转录进行调节。
填空题
起始密码子和终止密码子(AUG……UAA)(ATG…..TAA)
核小体有哪几种
DNA突变有哪几种
二.简答题
1.分子生物学的主要研究内容,发展、分支
3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共同的规则。
(3)某一特定生物体所拥有的的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。
四个方面研究内容:
(1)重组DNA技术
(2)基因表达调控
(3)生物大分子的结构和功能
(4)基因组、功能基因组与生物信息学研究
2.组蛋白定义、结构和特性
组蛋白:
是染色体的结构蛋白,它与DNA组成核小体。
结构:
H1(富含赖氨酸)H2A、H2B(介于两者之间)H3、H4(富
含精氨酸)
特性:
(1)进化上的极端保守型
(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(甲基化乙酰化磷酸化泛素化及ADP核糖基化)(5)富含赖氨酸的组蛋白H5
3.真核生物基因组的结构特点
(1)基因组庞大,一般远大于原核生物的基因组
(2)基因组存在大量重复序列
(3)基因组的大部分为非编码序列,占整个基因组序列的90%以上,该特点是是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。
(4)基因组的转录产物为单顺反子
(5)基因是断裂基因,有内含子结构
(6)基因组存在大量的顺式作用元件,包括启动子、增强子、沉默子
(7)基因组存在大量的DNA多态性
(8)基因组具有端粒结构。
端粒:
真核生物线性基因组DNA末端的一种特殊结构,它是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体。
4.原核生物基因组特点
基因组很小,大多只有一条染色体,且DNA含量少。
(1)结构简练:
原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的,只有非常小一部分不转录,这是与真核DNA的冗余现象不同。
(2)存在转录单元:
原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因,往往丛集在基因组的一个或几个特定部位,形成功能单位或转录单元,他们可被一起转录为含多个mRNA的分子叫多顺反子mRNA。
(3)有重叠基因:
同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息。
5.DNA聚合酶种类和功能
性质
DNA聚合酶I
DNA聚合酶Ⅱ
DNA聚合酶Ⅲ
3’→5’
+
+
+
5’→3’
+
-
+
新生链合成
-
-
+
功能
切除
修复
修复
6.真核细胞DNA的复制调控(G1、S、G2和M期)
DNA复制有3个水平的调控
(1)细胞生活周期水平调控
(2)染色体水平调控
(3)复制子水平调控
7.DNA修复机制
(1)错配修复
(2)切除修复1.碱基切除修复2.核苷酸切除修复
(3)重组修复
(4)DNA直接修复(光修复)
(5)SOS反应
8.转座作用的遗传学效应P65
(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
8、RNA转录的概念过程特点以及效率p74
无论是原核生物还是真核生物,RNA链的合成都具有以下特点:
RNA是按5′→3’方向合成的,以DNA双链中的反义链(模板链)为模板,在RNA聚合酶的催化下,以4种三磷酸核苷(NTPs)为原料,根据碱基互补配对原则(A-UT-AG-C),各核苷酸间通过形成磷酸二酯键相连,不需要引物的参与,合成的RNA带有与DNA编码连(有意义链)相同的序列(A-U)。
转录的基本过程包括模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。
8、RNA聚合酶的结构
大肠杆菌
2个α亚基、一个β亚基、一个β’亚基和一个w基组成的核心酶,加上一个亚基后则成为聚合酶全酶
α亚基:
核心酶组装、启动子识别
β和β’亚基:
β和β’共同形成RNA合成的催化中心
σ因子:
存在多种σ因子,用于识别不同的启动子
真核生物
RNA聚合酶I:
核仁负责三种主要的rRNAs的转录:
28S、18S、5.8S
RNA聚合酶II:
核质负责转录生成mRNAs及一些snRNAs
RNA聚合酶III:
核质负责转录转录生成tRNAs、5SrRNA、snRNAs
7、DNA复制和RNA转录的异同点
同点:
都是利用碱基互补配对原则;都发生在细胞质内(无细胞核);都需要能量和酶.都是生物生长繁殖所必须的.
不同:
a、DNA复制结过是产生两个DNA分子;RNA转录是以DNA为模板,进行合成,只形成一条链(DNA有两条链,只有一条参与编码,叫有意义链);b、另外,DNA复制的目的与RNA转录的目的不同,DNA复制是为了分裂,产生子代;RNA转录是为了合成蛋白质(mRNA),搬运氨基酸(tRNA)或者是核糖体的结构组分(rRNA);c、DNA是半保留复制,新生链各有一半来自母链;RNA只是以DNA为模板合成一条链.d、DNA合成需要引物(一小段RNA);RNA合成不需要引物.f、最后,DNA复制和RNA转录所用的反应底物不同,DNA是脱氧核糖核苷酸RNA是核糖核苷酸;DNA复制和RNA转录需要的酶体系不同.
(从四个方面来比较,模板,原料,酶,结果。
DNA复制的模板是亲代DNA分子的两条链,而转录是DNA中的一条模板链,原料方面,复制需要的是游离的脱氧核苷酸,转录需要的是核糖核苷酸,酶,都用到DNA解旋酶,但在复制的时候用到DNA聚合酶,而转录时用的是RNA聚合酶,复制的结果是形成与亲代相同的两个子代DNA分子,转录形成的是单链RNA)
8、启动子区的基本结构p85
8、遗传密码的7个性质
密码子的连续性、密码子的兼并性、通用性与特殊性、密码子与反密码子的相互作用
(1.方向性:
密码子的阅读方向是5到3端。
2.简并性:
除蛋氨酸和色氨酸只有一个密码子外,其它氨基酸都有好几组密码子。
3.通用性:
无论是病毒还是原核生物、真核生物,都共同使用一套密码字典,但有例外。
4.连续性:
在mRNA上,从起始密码子到终止密码子,密码子的排列是连续的,既没有重叠也没有间隔。
5.有起始密码子和终止密码子。
6.变偶性:
密码的简并性只涉及第三位碱基,即同一个氨基酸的不同密码子中,前两个碱基均相同,第三个不同。
)
9.增强子及其功能p89
增强子:
能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列,因为它也能强化转录的起始,又称强化子。
他们不是启动子的一部分。
特点:
(1)远距离效应
(2)无方向性
(3)顺式调节
(4)无物种和基因的特异性
(5)具有组织特异性
(6)有相位性
(7)有的增强子可以对外部信号产生反应
10.原核生物与真核生物转录产物比较
(1)只有一种RNA聚合酶参与所有类型的原核生物基因转录,而真核生物有3种以上的RNA聚合酶来负责不同类型的基因转录,合成不同类型的、在细胞核内有不同定位的RNA。
(2)转录产物有差别。
原核生物的初级转录产物大多数是编码序列,与蛋白质的氨基酸序列呈线性关系,而真核生物的初级产物很大,含内含子序列,成熟的mRNA只占初级转录产物的一小部分
(3)原核生物的初级转录产物几乎不需要剪接加工,就可直接作为成熟的mRNA进一步行使翻译模板的功能;真核生物转录产物需要经过剪接、修饰等转录后加工成熟过程才能成为成熟的mRNA。
(4)在原核生物细胞中,转录和翻译不仅发生在同一个细胞空间里,而且这两个过程几乎是同步进行的,蛋白质合成往往在mRNA刚开始转录时就被引发了。
真核生物mRNA的合成和蛋白质则发生在不同的空间和时间范畴内。
11.原核生物mRNA的特征p93
(1)原核生物mRNA的半衰期短
(2)许多原核生物mRNA可能以多顺反子的形式存在
(3)原核生物mRNA的5’端无帽子结构,3’端没有或只有较短的多(A)结构
12.RNA编辑和生物学意义
(1)校正作用:
RNA编辑恢复DNA突变过程中丢失的遗传信息。
(2)调控翻译:
通过编辑可以构建或去除起始密码子和终止密码子,是基因表达调控的一种方式
(3)扩充遗传信息:
使基因产物获得新的结构和功能,有利于生物进化。
12、蛋白质合成的生物学机制p134
蛋白质的生物合成包括氨基酸的活化、肽链的起始伸长终止以及新合成肽链的折叠和加工。
13.蛋白质前体的加工p144
(1)N端fMet或Met的切除
(2)二硫键的形成
(3)特定氨基酸的修饰(磷酸化、糖基化、甲基化、乙酰化、泛素化)
(4)切除新生肽链中的非功能片段
14.蛋白质合成的抑制剂p150
主要是一些抗生素,如嘌呤霉素,链霉素,四环素,氯霉素,红霉素等。
此外,5-甲基色氨酸,环己亚胺,白喉毒素,干扰素,蓖麻蛋白和其他核糖体灭活蛋白都能一直蛋白质的合成
15、蛋白质的修饰以及降解p159
泛素化修饰介导的蛋白质的降解
16:
基因表达调控的含义
所有的遗传信息,都是以基因的形式储藏在细胞内的DNA(或者RNA)分子中。
随着个体的发育,DNA分子能够有序的将所承载的遗传信息,通过密码子-反密码子系统,转变成蛋白质分子。
执行各种生理生化功能,完成生命的全过程。
科学家把这个从DNA到蛋白质的过程称为基因表达,对这个过程的调解就叫做基因表达调控。
15.基因表达调控主要表现
(1)转录水平上的调控
(2)转录后水平调控:
包括mRNA加工成熟水平上的调控;翻译水平上的调控
16、为什么原核基因表达调控分为2种以上的操纵系统
不同中间产物对应不同、节约型原则、细胞内应急所需
17、操纵子分类
乳糖、色氨酸、(半乳糖、阿拉伯糖)
16.原核基因表达调控分类:
主要发生在转录水平上,根据调控机制的不同可分为负转录调控和正转录调控,在负转录调控系统中,调节基因的产物是阻遏蛋白,起着阻止结构基因转录的作用,其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏两大类。
17.原核基因表达调控的主要特点:
p250
(1)可诱导调节
(2)可阻遏调节
18.增强子及其对转录的影响
增强子:
是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。
作为基因表达的重要元件。
增强子通常具有下列特性:
(1)增强效应特别明显
(2)增强效应与其位置和取向无关
(3)大多为重复序列,一般长约50bp,适合与某些蛋白因子结合。
(4)其增强效应有严密的组织和细胞特异性,说明增强子只有与特定蛋白质相互作用才发挥功能。
(5)没有基因专一性,可以在不同的基因组合上表现增强效应
(6)许多增强子还受外部信号的调控。
19.DNA识别或结构域
DNA结构域:
包括碱性氨基酸结构域、酸性激活域、谷氨酰胺富含域、脯氨酸富含域等。
(1)螺旋-转折-螺旋:
这一类蛋白质分子中有至少两个α螺旋,中间由短侧链氨基酸残基形成转折,近羧基端的α螺旋中氨基酸残基的替换会影响该蛋白质在DNA双螺旋大沟中的结合。
(2)锌指结构:
锌指结构家族蛋白大体可分为锌指、锌钮和锌簇结构。
其特有的半胱氨酸和组氨酸残基之间氨基酸残基数基本恒定,有锌参与时才具备转录调控活性。
(3)碱性亮氨酸拉链,即bZIP结构
(4)碱性-螺旋-环-螺旋即bHLH结构
20.转录活化结构域
(1)带负电荷的螺旋结构
(2)富含谷氨酰胺的结构
(3)富含脯氨酸的结构
21.真核生物DNA水平上的基因表达调控
(1)开放型活性染色质结构对转录的影响
(2)基因扩增
(3)基因重排与变换
22真核基因的结构特征
一个完整的真核基因,不但包括编码区,还包括5‘端和3’端长度不等的特异性序列,他们虽然不编码氨基酸,却在基因表达的过程中起着重要的作用。
基因转录调节的基本要素包括顺式作用元件、反式作用元件和RNA聚合酶。
22.P266页图
综述题
分子生物学研究内容发展以及分支
乳糖操纵子作用机制
增强子衰减机制
23.附加题
酵母双杂交和Soutrrn杂交以及原位杂交技术的原理和应用
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