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基因工程--1第一章一、名词1、基因工程：将不同的生命元件按照类似于工程学的方法组装在一起，生产出人们所期待的生命物质。2、内合子，外显子：一个基因往往由几个互不相邻的段落组成：它的内部还包含一段或几段最终不相应出现在成熟mRNA中的片段，称为内合子：而相应出现在成熟阴RKA中的片段则称为外显子。3、基因：是一个含有特定遗传信息的核昔酸序列，它是遗传物质的最小功能单位。二、应掌握的知识点1、1866年，遗传学的始祖孟德尔（C．J．Mende1）在他的豌豆杂交实验论文中，将控制性状的遗传冈素称为遗传因子。2、1909年，丹麦的遗传学家W．L．johanssen首次提出用“gene”来代警孟德尔的遗传因子，提出了基因型和表现型的区别，指出前者是一个生物的基因成分，后者是这一基因表现的性状。3、摩尔根（T．H，Morgan）提出了遗传粒子理论，认为基因是一粒一粒在染色体上成直线排列的，且互不重叠，就象连在线上的佛珠一样。摩尔根理论的重要性在子基因己不再是一个抽象的符号，而是与染色体紧密相关的一个实体。4、1944年，Avery等首次证实遗传的物质基础是DNA，把基因位于染色体上的理论进一步推进到DNA水平上。5、1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，这时，人们接受了基因是具有一定遗传效应的DNA片段的概念。6、1955年，Benzer基子T4噬菌体的顺反互补试验，提出顺反子的概念，到此为止，已经从功能单位的意义上把顺反子和基因统一起来了，顺反子实际上成为基因的同义词。7、20世纪60年代，法国遗传学家F．jaco和J．Monod在研究细菌基冈调控中证实：基因是可分的，功能上是有差别的，即既有决定合成某种蛋白质的结构基因，叉有编码阻碍或激活结构基因转录和合成蛋白质的调节基因，还有其他无翻译产物的基因。8、1977年，F．Sanger在测定噬菌体φx174全部核苦酸序列时发现D基因中包含着基因E。9、可移动遗传因子（mobi1egeneticelement）的发现动摇了基因是带有一定遗传信息的稳定结构的概念，使人们认识到也有跳跃的遗传因子。1o、一个完整的基因工程流程一般包括目的基因的获得、载体的制备、重组体的制备、基因的转移、基因的表达、基因工程产品的分离提纯等过程。11、传统的基因工程操作是将真核生物细胞的基因在原核生物细胞内表达。这一过程包括真核细胞基因的分离、目的基因与载体分子在细胞外的重组、重组体分子转化原核细胞等环节。三、重点与难点1、生物工程亦称生物技术，主要包括以下5个方面：（1）基因工程（2）细胞工程（3）酶工程（4）微生物发酵工程（5）生化工程2、论述基因工程的应用1）基因工程与农业，基因工程在农业中的应用主要包括提高植物光合作用效率、提高植物的固氮能力、生产转基因植物和转基因动物。（1）光合作用（2）固氮作用（3）转基因植物（4）转基因动物（5）产生次生代谢产物2）基因工程与工业，（1）纤维素的开发利用2）酿酒工业（3）食品工业4）制药工业（5）新型蛋白质的生产3）基因工程与环境保护，（1）环境监测（2）环境污染净化4）基因工程与医学，（1）基因工程疫苗的研制与生户（2）塞因诊断（3）基因治疗第二章一、名词1、蛋白质的一级结构；多肽链的氨基酸顺序。2、蛋白质的二级结构：多肽链中有规则的重复。3、超二级结构：二级结构的组合形式。4、三级结构：形成二级结构后，多肽链还可进一步折叠成三维球状结构，它们具有独立的结构和功能。5、四级结构：在寡聚蛋白蛋白中，亚基的空间关系和缔和。6、体蛋白：有些蛋白仅合一条多肽链。7、寡聚蛋白：有许多蛋白质含两个或两个以上的亚基。8、DNA的一级结构：由数量庞大的4种脱氧核苦酸通过3＇，5＇一磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体。按规定，多核昔酸链以连接5＇——羟基的磷酸开始，以脱氧核糖的3’一羟基终止。9、核酸的变性：当温度升高时，核酸有规律的螺旋型双链结构变成单链无规律的“线团”。从天然状态转变到分子变性状态分子，这一过程称为变性。10、呼吸：双链DNA部分的链区被打开的现象。11、复性或退火：DNA变性后，双螺旋两条链分开，如果溶液迅速冷却，两条单链继续保持分开。但如果缓慢冷却，则两条链可能发生特异的重新组合而恢复成双螺旋，这一变性DNA恢复其原有结构和性质。12、杂交：不同来源的DNA形成复性DNA分子时，此复性过程称为杂交。13、半保留复制：DNA在复制过程中首先碱基间氢键破裂并使双链解螺旋分开，然后两条链各作为模板在其上合成新的互补链，结果由一条链可以形成互补的两条链。这样所形成的两个DNA分子的碱基顺序完全一样，在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种复制方式为半保留复制。14、转录：在合成蛋白质过程中，三类RNA都必须以DNA为棋极，在依赖于DNA的RNA聚合酶催化下合成，包括RNA链的起始、延伸和终止等环节，此一系列过程就叫转录，即RNA的合成。15、启动子：基因中一段能结合RNA聚合酶的DNA序列，由于它能与RNA聚合酶结合，由此开始转录。16、RNA的成熟／转录后加工：由RNA聚合酶合成的RNA链需经一系列的断裂和化学改造才能转化为成熟的mRNA、rRNA和tRNA。17、密码的简并性：由于4种核苦酸可以代表64种氨基酸，因此大多数氨摹盟都可以具有好几组密码子。18、蛋白质的变性：天然蛋白质因受物理因素或化学因素的影响，其分子内部原有的高度规律结构会发生变化，致使蛋白质的理化性质和生物学性质都有所改变，但并不破坏一级结构。19、翻译过程：各tRNA所具有的特有的反密码子，和mRNA的密码对按，则mRNA上的碱基排列就转为氨基酸的排列顺序，这一过程称为翻译过稃。二、应掌握的知识点1、核酸（DNA和RNA）、蛋白质是机体的两类最基本的生物大分子。2、肽键是由一个氨基酸的α一羧基与另一个氨基酸的α一氨基间失水缩合而成的。3、基本的蛋白质氨基酸有20种，由于α一碳上连接基团的不同决定了它所组成的多肽链的构象和所能表现的功能不同。4、二级结构可涉及少至3个氨基酸残基或多至肽链中的大部分残基。氢键是稳定二级结构的主要作用力。蛋白质的三级结构有α一螺旋、β一折叠和β一转角三种基本类型。5、有些较大蛋白质的多肽链会折叠成相对独立的结构域的三维结构。结构域是多肽链的一个部分，但已具有完整球状蛋白质的特征，从速一意义上来说它是自立的。结构域常对应于基因中各自的外显子（exon）。结构域的组合就形成了蛋白质的完整三级结构。6、寡聚蛋白普遍存在子机体中。7、1944年，Avery等的肺炎球菌的转化实验才证明了遗传物质是DNA，而不是蛋白质。1952年，Hershey和Chase的T2噬菌体对大肠杆卤的感染实验进一步证明了这一点。8、1953午，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，它使许多遗传现象从分子水平上得到了充分和合理的解释，成为生物学发展中的一个里程碑。9、核酸是一种线形多聚核苷酸，它的基本结构单位是核背酸。核苦酸由三部分组成：戊糖、碱基和磷酸。在核音酸分子中，戊糖和碱基缩合成糖甘键而形成核昔，核舌中的戊糖羟基被磷酸酯化，就形成核苦酸。核蕾酸分为核糖核昔酸与脱氧核糖核苦酸两类。10、双链DNA多数以线型存在，某些病毒、线粒体、叶绿体及某些细茵中的DNA为双链环形。在细胞内，这些环形DNA可以进一步扭曲折叠成“超螺旋”的三级结构。11、动物、植物和微生物细胞内都含有3种主要RNA，即核糖体RNA（rRNA），转运RNA（tRNA）和信使RNA（mRNA）。此外真核细胞中还有少量核内小RNA（snRNA〉。12、mRNA在DNA和蛋白质之间起媒介的作用。即mRNA的功能在于把DNA模板链上的碱基序列转录为RNA分子上的碱基序列（mRNA），再从田RNA上的碱基序列通过合成蛋白质的机构获得氨基酸的序列。13、rRNA即核糖体RNA和具有各种功能的大蚩蛋白质组成合成蛋白质的场所——核糖体。核糖体RNA共分3种，原核生物的核糖体由5SrRKA，16SrRNA和23SrRNA所组成。14、蛋白质的相对分子质量很大，在溶液中不稳定，因此通常用渗透压法、超离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定其相对分子质量。15、在等电点蛋白质以两性离子存在，总电荷为零，此时最不稳定，易聚集而拽推析出。16、能使蛋白质变性的因素有很多，化学因素有强酸、强碱、尿素、胍、去污剂、苦味酸、浓乙醇等。物理因素有加热（70－100℃），激烈搅拌、射线、超声波等。17、变性蛋白质的一级结构没有被破坏，破坏的只是二、三级结构，因此蛋白质的组成和相对分子质量是不变的。在不太激烈的条件下，变性是可逆的；但条件激烈就成为不可逆反应。18、硝基纤维素滤膜与单链DNA结合得非常牢固，但它不会与双链DNA或RNA结合，这为测定杂交提供了重要的技术。其最重要的用途是检测DNA单链和RNA分子间的序列同源性，这可称为DNA—RNA杂交。19、细胞传代时，DNA作为遗传物质必须忠实地复制才能使子细胞含有相同的遗传信息，从而保持物种的稳定。DNA的双链结构对于维持这类物质的稳定性和复制的准确性都十分重要。20、原核生物的复制起点常位子染色体中的特定的部位，即只有一个起始点。真核生物是在几个特定部位上进行复制，所以有几个起始点。酵母的基因组与所有的真核基因组相同，具有多个复制起点。21、一般说来，DNA分子所储存的蛋白质遗传信息必须转变成信使RNA分子（mRNA），才能到达蛋白质合成的工厂即核糖体，然后，蛋白质合成酶系才能把mRNA所带来的信息翻译成蛋白质。22、根据新的命名法，现把不做模板的DNA链称为有义链，又称编码链；把做模板的链称为反义链或模板链＇这是因为非模板链的核昔酸序列与转录出来的RNA序列一致。23、细菌RNA聚合酶有一个复杂的结构，由6个亚基（α2ββ＇ω）组成。没有σ亚基的酶（α2ββ＇ω）叫核心酶，核心酶只能使已开始合成的RNA链延长，但不具备合成RNA的能力，必须加入σ亚基才能表现出全部聚合酶的活性。24、σ亚基本身无催化功能，其作用为识别DNA分子上的起始信号。25、真核细胞中的RhIA聚合酶可能有I，Ⅱ，Ⅲ三类。线粒体和叶绿体也有依赖于DNA的RNA聚合酶存在。所有这些酶均有类似σ的起始因子。26、细胞中的启动子在启动速度上可划分力不同的等级，有的是十分钟或十几分钟启动一次，有的1-2秒内启动一次。在此基本限速步骤的基础上，基因表达的速度就确定了。27、某些调节蛋白可以对启动子进行激活和阻碍作用，从而在不同的生长环境中根据情况来改变转录的节奏。28、真核生物转录的终止信号和机制现在了解很少，主要困难在于难以确定原初转录的3`末端，因为大多数在转录后很快进行加工，无论是mRNA，tRNA还是rRNA都如此。29、原核生物中，转录和翻译是同时进行的。随着mRNA开始在DNA上合成，核蛋白体即附着在它们之上，所以mRNA并无特殊的转录后加工过程。30、真核细胞中已有核结构的分化，转录和翻译在时间上和空间上是分开的：在核内形成各种RNA，而后RNA穿过核膜进入细胞质中，并在细胞质中进行蛋白质合成。31、细胞内每个蛋白质分子的生物合咸都受细胞内DNA的指导，但是DNA并非是蛋白质合成的直接模板。它是经转录作用把遗传信息传递到信使RNA的结构，然后再经翻译午用挣遗传信息从信使RNA传递到蛋白质结构中去，使合成的产物具有一定的正确无误的结构。32、密码子中的第三位碱塞具有较小的专一性密码子，简并性也往往只涉及第三位碱基。现已证明密码子的专一性主要由头两个碱基决定9而第三个碱基就显得不那么重要。33、64组密码子中，有3组不编码任何氨基酸，而是肽链终止密码子：UAG，UAA，UGA，最常用的终止密码子是UAA。AUG则既是甲硫氨酸的密码子，又是肽链起始密码子。34、密码子不论是在病毒、原核生物还是真核生物都具有通用性。35、在整个翻译过程中，需两个酶：一个催化氨基酸的活化，即形成氨基酰一tRNA，称为氨基酰一tRNA合成酶：另一个催化肽链的