分子生物学朱玉贤第四版复习纲要完整版.docx

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分子生物学朱玉贤第四版复习纲要完整版

HUAsystemofficeroom【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

分子生物学朱玉贤第四版复习纲要

绪论

一、名词

1、分子生物学MolecularBiology

2、中心法则CentralDogma

二、问答

1、简述孟德尔、摩尔根、Avery、沃森和克里克、雅各布和莫诺，尼伦伯格和科拉纳等人对分子生物学发展的贡献

2、早期验证遗传物质是DNA的实验有哪些，具体过程是？

3、分子生物研究的内容包括哪些？

DNA的复制、转录与翻译

DNA重组技术

基因表达调控研究

生物大分子的结构功能研究—结构分子生物学

基因（组）、功能基因（组）与生物信息学研究

1、染色体与DNA

第一节、染色体与DNA

名词

1、DNA双螺旋：

两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双链结构.

2、DNA三级结构:

DNA双螺旋进一步扭曲盘绕形成的特定空间结构。

3、核小体：

是由核心颗粒（H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体）和连接区DNA（大约200bpDNA）组成

4、卫星DNA：

又称随体DNA。

因为真核细胞DNA的一部分是不被转录的异染色质成分，其碱基组成与主体DNA不同，因而可用密度梯度离心。

卫星DNA通常是高度串联重复的DNA

5、端粒（Telomere）：

是位于真核细胞线性染色体末端的特殊结构,由一段重复串联的DNA序列与端粒结合蛋白构成.

6、端粒T环结构：

端粒形成T环结构使染色体末端封闭起来，免遭破坏.

7、单顺反子：

真核基因转录产物为单顺反子，即一条mRNA模板只含有一个翻译起始点和一个终止点，因而一个基因编码一条多肽链或RNA链。

8、断裂基因（splittinggene）：

真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因

9、间隔基因（Interruptedgene）：

由于这组基因发生突变时会导致果蝇体节模式发生间隔缺失现象，所以将它们称为间隔基因

10、外显子（Exon）是真核生物基因的一部分，它在剪接（Splicing）后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质

11、内含子（Intron）在转录后的加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列

12、单核苷酸多态性SingleNucleotidePolymorphism，SNP：

主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。

13、微卫星DNAMicrosateliteDNA：

重复单位序列最短，只有2～6bp，串联成簇，长度50～100bp，又称为短串联重复序列

14、简单序列重复simplesequencerepeat，SSR：

基因组中以少数几个核苷酸（多数为2～4个）为单位多次串联重复组成的长达几十个核苷酸的序列

15、3',5'—磷酸二酯键：

是四种脱氧核苷酸相连形成多聚脱氧核苷酸链之间的连接方式，即由前一核苷酸的3’-OH与下一位核苷酸的5’位磷酸间形成磷酸二酯键，构成一个线性大分子。

16、染色体:

是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体，易被碱性染料染成深色

17、组蛋白:

真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质，组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA结合构成染色体的组要部分。

18、C值（C-value）:

一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值（C-value），它是恒定的，是每一物种的重要特征.

19、C值反常现象:

C值一般随生物进化而增加,但也存在某些低等生物的C值比高等生物大,即C值反常现象

20、MicroRNA:

是一类由内源基因编码的长度约为20-22个核苷酸的非编码单链RNA分子，由MicroRNA前体产生

21、siRNA:

一般是人工体外合成的，通过转染/化进入体内，是RNA干涉的中间产物

22、RNA干涉:

是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-strandedRNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。

问答

1、DNA的一级结构及其意义

指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序，由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故可称为碱基顺序（bp）。

意义：

生物遗传信息以核苷酸不同的排列顺序编码在DNA分子上，核苷酸排列顺序变了，它的生物学含义也就不同了。

因此测定DNA的碱基排列顺序是分子生物学的基本课题之一。

2、DNA双螺旋结构提出的主要依据及其主要内容（特征）

DNA双螺旋结构的主要依据：

1）Chargaff规则：

A=T、C=G；嘌呤=嘧啶，即A+G=T+C。

不同生物组织DNA在总的碱基组成上有很大差异，表现在A+T/G+C比值（不对称比率）的不同，亲缘相近的生物，其DNA碱基组成相近，既不对称比率相近2）DNA—X射线衍射图。

表明了DNA结构的螺旋周期性，碱基的空间取向，分子间距离3）DNA碱基物化数据的测定

特征：

（1）主链：

由二条相互平行而走向相反的脱氧核苷酸链围绕一共同中轴向右盘旋形成双螺旋构型；糖与磷酸在外侧。

（2）碱基对：

碱基位于螺旋的内侧，两条单链间以碱基对之间形成氢键连接，A与T间形成两个氢键，G与C间形成三个氢键。

碱基平面与螺旋中轴垂直（3）大沟和小沟：

大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽。

（4）结构参数：

螺旋直径2nm；螺旋周期包含10对碱基，螺距3.4nm；相邻碱基对平面的间距0.34nm。

3、什么是DNA二级结构多态性有什么意义

4、

指的是DNA构象的可变性，处于一种动态平衡。

DNA的二级结构有：

1.B-DNA:

在相对湿度为92%的DNA钠盐，是最常见的DNA构像。

2.A-DNA:

在相对湿度为75%以下的DNA纤维，对基因表达有重要意义。

3.Z-DNA:

左手螺旋，调控基因的转录。

4.ts-DNA:

三股螺旋

意义：

拓宽了人们的视野，发现生物体中最为稳定的遗传物质也可以采用不同的姿态来实现其丰富多采的生物学功能。

5、DNA三级结构的内容和意义？

DNA三级结构：

DNA双螺旋进一步扭曲盘绕形成的特定空间结构即超螺旋结构。

包括线状DNA形成的纽结、环状DNA形成麻花状结构等

超螺旋的意义：

①超螺旋形式是DNA分子复制和转录的需要②超螺旋可使DNA分子形成高度致密的状态从而得以容纳于有限的空间

6、真核生物染色体的化学组成这些成分是如何包装成染色体的

7、

主要化学成分:

DNA和蛋白质，蛋白质又分为组蛋白和非组蛋白，组蛋白包括H1、H2A、H2B、H3及H4。

组装过程：

1，首先组蛋白组成盘装八聚体，DNA缠绕其上，成为核小体颗粒，两个颗粒之间经过DNA连接，形成外径10nm的纤维状串珠，称为核小体串珠纤维；2，核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体，外径30nm的螺旋结构；3，螺旋结构再次螺旋化，形成超螺旋结构；4，超螺线管，形成绊环，即线性的螺线管形成的放射状环。

绊环再非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。

8、原核生物染色体的基本特点？

1、结构简炼。

基因组很小，一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因；

绝大部分是用来编码蛋白质的，少部分调控序列；

几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态。

2、多顺反子

转录或编码功能相关的RNA或蛋白质的基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成转录单元并转录产生含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA。

3、重叠基因

一些细菌和动物病毒存在重叠基因，同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息

9、真核生物染色体的基本特点？

1.基因组庞大，蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内。

2.转录产物为单顺反子mRNA。

3.大部分基因属于断裂基因，有内含子和外显子存在，基因是不连续的。

4.存在大量的顺式作用元件，如启动子、增强子、沉默子。

5.大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90%以上。

6.含有大量的重复序列。

7.存在大量的DNA多态性，如SNP和短串联重复序列多态性。

8.含有端粒结构。

10、端粒的功能

第一，保护染色体不被核酸酶降解；

第二，防止染色体相互融合；

第三，为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。

11、真核基因组非编码序列包括哪些

与基因表达有关的各种调控序列

内含子（intron）

高度重复序列

部分中度重复序列

非编码RNA（non-codingRNA）

第二节、DNA的复制

名词

1、半保留复制（semiconservationreplication）：

在DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先行解旋分开，然后以每条链为模板，按碱基互补配对原则，在这两条链上各形成一条互补链，每个子代DNA的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的

2、复制叉（replicationfork）：

DNA分子中正在进行复制的部位为复制叉,它由两股亲代链及在其上新合成的子链构成

3、复制眼（replicationeye）：

DNA的正在复制的部分在电镜下观察起来犹如一只眼睛，称为复制眼。

4、半不连续复制（Semi-discontinuousreplication）：

这种前导链的连续合成和滞后链的不连续合成称为DNA合成的半不连续复制

5、前导链（leadingstrand）：

以复制叉移动的方向为基准，一条模板链是3’→5，以此为模板而进行的新生DNA链的合成沿5’-3’方向连续进行，这条链称为前导链

6、滞后链（laggingstrand）：

在DNA复制中与复制叉前进的方向相反，而且是分段、不连续合成的这条链称为滞后链.

7、冈崎片段（Okazakifragment）：

滞后链合成的片段即为冈崎片段

8、复制起点Originofreplication:

DNA复制在生物细胞中要从DNA分子上特定位置开始，这个特定位置称为复制起点

9、复制子（replicon）:

DNA复制从起点开始双向进行直到终点为止，每一个这样的DNA单位称为复制子

10、酵母自主复制序列autonomousreplicationsequence，ARS:

是酵母复制的起点，包括数个复制起始位必需的保守区。

不同的ARS都含有A-T的11bp保守区

11、DNA拓扑异构酶（DNATopisomerase）:

能在DNA分子中改变两条链的环绕次数的酶，它的作用机制首先打断DNA，让DNA绕过断裂点后再封闭形成双螺旋或超螺旋DNA.

12、解螺旋酶（Helicase）:

用ATP水解获得的能量来打断氢键，解开双链DNA并在DNA上沿一定方向移动的一类酶

13、单链DNA结合蛋白（SinglestrandedDNAbindingprotein,SSB）:

与单链DNA结合的蛋白，维持DNA单链状态

14、引发酶（Primase）:

催化引物RNA分子的合成，为DNA复制提供RNA引物的酶类

15、引发体（primosome）:

引发酶与其它蛋白质所形成的复合体称为引发体

16、DNA连接酶（DNAligase）:

催化DNA链的5’-PO4与另一DNA链的3’-OH生成磷酸二酯键，使具有相同粘末端或平端的DNA末端连接起来

17、切口（nick）:

DNA连接酶只能修复磷酸二酯键的断裂，称切口

18、缺口（gap）:

DNA分子中核苷酸缺失，称缺口

19、DNA链的延伸:

20、复制体（replisome）:

由解旋酶、引发酶和DNApolⅢ全酶组成的复合体，DNA合成时，沿着复制叉的方向移动

21、回环复制模型Trombonemodel:

DNApolⅢ两个催化核心分别和DNA的两条模板链结合，全酶延着前导链模板随着复制叉的移动而移动，而后滞链模板从复制体上“拉出”一段，形成一个环形成回环进行复制

22、“θ”型复制:

DNA从复制起点开始，双向同时进行，中间产物呈θ样形状，故又称"θ"型复制

23、滚环（Rollingcircle）复制:

是小分子量的环状DNA分子所采取一种特殊单向复制形式。

24、D环（D-loop）复制:

单向复制的特殊方式，线粒体和叶绿体DNA的复制采取这种方式

问答

1.复制起点的一般特征

1）多个独特的短的重复序列组成；2）复制起点附近富含A-T；3）短的重复序列被多亚基的复制起点结合蛋白识别。

2.DNA复制所需的酶和其它蛋白质包括哪些它们的主要功能是什么

1.DNA聚合酶：

在RNA/DNA的3’-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令由DNApol逐个将核苷酸加上去，催化新链不断延长。

此外，还具有核酸外切酶活性。

2.DNA拓扑异构酶:

通过切断、旋转和再连接作用，理顺DNA链----三级结构的调整

3.解螺旋酶:

解开DNA双螺旋

4.单链DNA结合蛋白：

维持DNA单链状态

5.引发酶：

催化引物RNA分子的合成，为DNA复制提供RNA引物

6.DNA连接酶：

使具有相同粘末端或平端的DNA末端连接起来

3.试述DNA复制的基本过程

DNA复制分为起始、延长、终止三个过程。

1.DNA复制的起始：

1）DNA复制起点双链解开。

DnaA蛋白识别、结合于oriC的重复序列然后在HU的帮助下DnaA蛋白与DNA形成复合物，

促使解链最后在DnaC的协助下，DnaB结合于初步打开的双链，并用其解螺旋酶活性使双链解开一定长度。

2）引发前体（preprimosome）的形成。

DnaB与oriC组成引发前体3）引发体（primosome）与RNA引物的形成。

引发前体进一步与引发酶DnaG组装成引发体，引发体在单链DNA上移动（与其他因子有关），在DnaB的作用下识别DNA复制起点位置。

2.DNA链的延伸：

1）前导链的延伸.前导链沿着5’→3’方向可以连续延长，方向与复制叉方向一致2）滞后链的的延伸.岗崎片段延伸，引发体在合适的位点合成下一岗崎片段的RNA引物。

钳装配器处于准备状态。

岗崎片段延伸到前一个岗崎片段附近时，β亚基脱离DNApolIII，引发体适时解体。

RNA引物与DNA形成的双链被钳装配器识别，被2个β亚基夹住。

β亚基带着DNA/RNA转移到DNApolIII上。

重复以上步骤。

3）DNA复制的终止.

4.复制起始过程中各种蛋白质的作用

蛋白

功能

DnaA

协同结合于9bp和13bp重复顺序

RNA聚合酶

短的RNA分子，以帮助解离两条DNA链

DnaB

结合于DnaG，提供解旋酶活性

DnaC

和DnaB形成复合体

HU

组蛋白样蛋白，激发复合体形成

DnaG

引发酶，合成RNA引物

SSB

稳定单链

TopoⅡ

旋转酶，解除正超螺旋

5.一个聚合酶Ⅲ全酶/复制体是怎样负责两条链的合成呢？

即回环复制模型是如何解释后随链的合成。

岗崎片段延伸，引发体在合适的位点合成下一岗崎片段的RNA引物。

钳装配器处于准备状态。

岗崎片段延伸到前一个岗崎片段附近时，β亚基脱离DNApolIII，引发体适时解体。

RNA引物与DNA形成的双链被钳装配器识别，被2个β亚基夹住。

β亚基带着DNA/RNA转移到DNApolIII上。

重复以上步骤。

6.原核与真核生物中的DNA聚合酶有哪些功能如何

原核生物DNA聚合酶

分类

DNA聚合酶I

DNA聚合酶II

DNA聚合酶III

生物学功能

切除引物

DNA损伤修复

延长子链

延长冈崎片段

校读作用

校读作用

DNA损伤修复

真核生物五种DNA聚合酶

DNA聚合酶

α（Ⅰ）

δ（Ⅲ）

ε（Ⅱ）

β

γ

功能

DNA引物合成

后随链的合成

前导链的合成，复制修复

损伤修复

线粒体DNA复制

7.端粒的复制模型

（1）首先是端粒酶与端粒DNA结合，端粒酶中的RNA与凸出的3′模板配对；

（2）以RNA为模板，在DNA3′端上从头合成DNA；

（3）延伸六个nt；

（4）合成一个重复单位后，端粒酶向DNA模板新合成的3′移动，RNA再和模板配对，就这样循环往复，周而复始。

最后延伸的3′端再回折，以G·G配对的方式形成发夹结构，产生端粒。

第三节、突变与修复

名词

1、突变（mutation）：

可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变

2、碱基置换（basesubstitution）：

一个碱基被另一个碱基替换

3、转换（transition）：

嘌呤替代嘌呤、嘧啶替代嘧啶

4、颠换（transvertion）：

嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤

5、碱基插入（baseinsertion）：

6、碱基缺失（basedeletion）：

7、同义突变（cosensemutation）：

指没有改变产物氨基酸序列的密码子变化，与密码子的简并性相关

8、错义突变（missensemutation）：

指碱基序列的改变引起了产物氨基酸序列的改变。

9、无义突变（Nonsensemutation）：

指碱基的变化导致了某种氨基酸的密码子变为蛋白质合成的终止密码子。

10、移码突变（Frameshiftmutation）：

在正常的DNA分子中，碱基缺失或增加非3的倍数，造成这位置之后的一系列编码发生移位错误的改变，这种现象称移码突变。

11、正向突变forwardmutation：

改变野生型性状的突变

12、回复突变reversemutation：

突变体所失去的野生型性状可以通过第二次突变得到恢复。

13、抑制突变Suppressormutations：

真正的原位回复突变很少，而大多数是第二点突变，原来的突变位点依然存在，而它的表现型效应被基因组第二位点突变所抑制，因而又称为抑制突变。

14、基因内抑制突变Intragenicsuppressor：

在同一基因内发生第二次突变，而抑制或校正第一次突变所产生的结果

15、基因间抑制突变Intergenicsuppressors：

由于在另一基因（抑制基因，suppressiongene）发生突变而产生抑制的现象

16、错配修复：

一种纠正复制后子链中错配碱基的修复方式

17、直接修复：

是通过一种可连续扫描DNA，识别出损伤部位的蛋白质将损伤部位直接修复的方法。

该修复方法不用切断DNA或切除碱基

18、切除修复：

也称核苷酸外切修复，这是一种取代紫外线等辐射物质所造成的损伤部位的暗修复系统。

包括碱基切除修复和核苷酸切除修复

19、重组修复：

即双链DNA中的一条链发生损伤，在DNA进行复制时，由于该损伤部位不能成为模板，不能合成互补的DNA链，所以产生缺口，而从原来DNA的对应部位切出相应的部分将缺口填满，从而产生完整无损的子代DNA的这种修复现象

20、SOS修复：

指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复（error-pronerepair），使细胞有较高的突变率

问答

1.引起DNA突变的原因或来源有哪些，突变结果如何？

1.自发突：

1）DNA复制中的错误2）DNA的自发性化学变化。

碱基的异构互变、碱基的脱氨基作用、脱嘌呤与脱嘧啶、碱基修饰与链断裂、转座成分的致突变作用

2.诱发突变：

1）物理因素引起的DNA突变。

紫外线的致突变作用、电离辐射引起的DNA损伤、2）化学因素引起的DNA突变。

碱基类似物突变剂、直接作用于DNA模板的突变剂、嵌合剂的致突变作用——移码突变剂

结果：

1.无影响。

改变基因型（genotype）而不改变表现型（phenotype）。

产生遗传多态性（DNA多态性，蛋白质多态性）。

2.丧失某些功能。

生物体结构和功能的异常引起疾病：

肿瘤、生殖细胞基因突变传递至后代，导致遗传性疾病的发生。

3.致死性4.进化：

生物体获得新的性状，适应环境的能力增强。

发生了有利于物种生存的结果，使生物进化。

2、阐述DNA的几种修复方式。

重组修复：

①受损伤的DNA链复制时，产生的子代DNA在损伤的对应部位出现缺口。

②完整的另一条母链DNA与有缺口的子链DNA进行重组交换，将母链DNA上相应的片段填补子链缺口处，而母链DNA出现缺口。

③以另一条子链DNA为模板，经DNA聚合酶催化合成一新DNA片段填补母链DNA的缺口，最后由DNA连接酶连接，完成修补。

重组修复不能完全去除损伤，损伤的DNA段落仍然保留在亲代DNA链上，只是重组修复后合成的DNA分子是不带有损伤的，但经多次复制后，损伤就被“冲淡”了，在子代细胞中只有一个细胞是带有损伤DNA的

直接修复：

通过种可连续扫描DNA，识别出损伤部位的蛋白质将损伤部位直接修复，该修复方法不用切断DNA或切除碱基

切除修复：

在几种酶的协同作用下，先在损伤的任一端打开磷酸二酯键，然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由DNA聚合酶催化合成来填补，最后再由连接酶将其连接起来

SOS修复：

是细胞DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，当DNA两条链的损伤邻近时，损伤不能被切除修复或重组修复，这时在核苷酸内切酶、外切酶的作用下造成损伤处DNA链空缺，再由损伤诱导产生的一套特殊DNA聚合酶-SOS修复酶类，催化空缺部位·DNA的合成，这时补上去的的核苷酸是随机的，使细胞有较高的突变率。

错配修复：

在DNA复制时母链会被甲基化，一旦DNA链上碱基出现错配，修复系统就会根据“保存母链，修复子链”的原则，找出错误碱基所在的DNA链，并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸的5′位置切开子链，然后启动修复途径，合成新的子链。

第四节、DNA重组

名词、

1、重组（recombination）：

2个DNA分子间或一个DNA分子的不同部位间，通过断裂和重接，交换DNA片段从而改变基因的组合和序列

2、Hollidaymodel：

通过要发生重组的2个DNA分子的2条单链在同一部位断裂，断裂的游离末端彼此交换形成异源双链，然后2条杂合单链彼此连接形成Holliday连接体。

Holliday连接体一旦形成就能进行重排，从而改变链的彼此关系，形成不同的构象，构象决定了在Holliday连接体拆分时是否发生重组

3、转座子（transposon,Tn）：

存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位

问答

1、转座重组及其效应

转座重组：

转座子从染色体的一个区段转移到另一个区段，即发生转座重组，它既不依靠转座单元和插入区段序列的同源性，也不需要重组酶。

效应：

转座作用除了单纯地移动基因，还打乱了DNA序列而造成缺失、倒位和重排，从基本上改变了染色体的结构。

几十年的研究结果表明转座子存在于所有生物体内，人类基因组中约35%以上的序列为转座子序列，其中大部分与疾病有关

2、转座子的结构特征、类型及其转座机理

转座子的结构特征：

1.端有15-25bp的倒转重复序列，或者叫反向重复序列。

而插入位点两侧具有5-9bp的正向重复序列。

2.具有编码转座酶的基因，这种酶催化转座子插入新的位置

转座子类型：

原核：

（1）简单转座子/插入序列

（2）复合转座子3）类转座因子4）TnA转座子家族。

真核：

以DNA-DNA方式转座转座子和反转录转座子

机理：

转座酶与靶位点上插入位点的序列结合，像限制性内切酶那样在靶DNA链上形成交叉切割，同时也在转座子的每条链的一端切割。

转座子的两条链的自由末端分别和靶DNA的两个插入位点的末端连接在一起成桥，新老两个靶DNA分子就相互连接在一起。

随着转座子和生长的具体条件不同有两种不同的选择：

1、简单转座：

在转座子另一末端进