分子生物学知识要

《分子生物学》知识要点第二章染色体与DNA一、名词解释1.DNA二级结构：指俩条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。2.半保留复制：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的俩条链。3.切除修复：在一系列酶的作用下,将DNA分子中受损伤部分切除,以互补链为模板,合成出空缺的部分,使DNA恢复正常结构的过程。4.SOS反应：是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施。5.DNA转座：是有可移位因子介导的遗传物质重排现象。二、知识要点1.DNA的复制过程（1）复制起始，DNA双螺旋结构解旋，形成复制叉，由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物;(2)DNA链的延伸，由聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA链，在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RNA短链，再由DNA聚合酶III作用合成DNA，直至遇到下一个引物或冈崎片段为止；（3）复制终止，由RNA酶H降解RNA引物并由DNA聚合酶I将缺口补齐，再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.。2.总结DNA复制的基本规律DNA的复制，是以DNA分子本身为模板进行DNA生物合成的过程。这种复制方式保证了遗传信息准确无误地传给后代。DNA复制主要包括引发、延伸、终止三个阶段。半保留复制、复制起始点、双向复制、半不连续复制3.DNA损伤的修复系统类型及修复机制（1）错配修复，能识别母链的依据来自Dam甲基化酶，它能使位于5’-GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化；（2）切除修复，酸内切酶识别DNA损伤部位，并在5’端作一切口，再在外切酶的作用下从5’端到3’端方向切除损伤；然后在DNA多聚酶的作用下以损伤处相对应的互补链为模板合成新的DNA单链片断以填补切除后留下的空隙；最后再在连接酶的作用下将新合成的单链片断与原有的单链以磷酸二酯链相接而完成修复过程；（3）重组修复，从DNA分子的半保留复制开始，在嘧啶二聚体相对应的位置上因复制不能正常进行而出现空缺,在大肠杆菌中已经证实这一DNA损伤诱导产生了重组蛋白,在重组蛋白的作用下母链和子链发生重组,重组后原来母链中的缺口可以通过DNA多聚酶的作用,以对侧子链为模板合成单链DNA片断来填补,最后也同样地在连接酶的作用下以磷酸二脂键连接新旧链而完成修复过程；（4）DNA的直接修复，把损伤的碱基回复到原来状态的一种修复；（5）SOS反应，是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存的一种应急措施。4.比较原核生物与真核生物基因、基因组的特点（1）、真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基因。还包括叶绿体、线粒体的基因组。原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。（2）、原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序，DNA仅有少量的重复顺序和基因。真核生物基因组存在大量的非编码序列。包括：.内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。真核生物的基因组的重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系。（3）、原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上。转座因子一般都是整合在基因组中。真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器DNA，如线粒体和叶绿体的DNA，为双链环状，可自主复制。有的真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物。（4）、原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。(5)、真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，如RNA病毒。5.原核生物和真核生物DNA复制的特点(1).真核生物有多个复制起始位点，而原核只有一个起始位点。(2).真核生物复制一旦启动，在完成本次复制前，不能在再启动新的复制，而原核复制起始位点可以连续开始新的复制，特别是快速繁殖的细胞。(3).真核生物和原核生物的复制调控不同。(4).原核的DNA聚合酶III复制时形成二聚体复合物，而真核的聚合酶保持分离状态。(5).真核生物的聚合酶没有5'-3'外切酶活性，需要一种叫FEN1的蛋白切除5'端引物，原核的DNA聚合酶I具有5'-3'外切酶活性。第三章分子生物学研究法一、名词解释1.重组DNA：在细胞体外将俩个DNA片段链接成一个DNA分子的技术。2.RT–PCR：将RNA的反转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增（PCR）相结合的技术。首先经反转录酶的作用从RNA合成cDNA，再以cDNA为模板，扩增合成目的片段。3.cDNA：为具有与某RNA链呈互补的碱基序列的单链DNA即complementaryDNA之缩写，或此DNA链与具有与之互补的碱基序列的DNA链所形成的DNA双链。4.SNP：SingleNucleotidePolymorphisms的缩写，中文翻译为单核苷酸多态性，指基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变而引起的多态性。5.基因芯片：基因芯片就是利用点样技术、现代探针固相原位合成技术、照相平板印刷技术等微电子技术在有限的空间内，有序的集成一系列的可寻址识别的基因片段，以用于高通量、高速度、低成本的一种分子生物学工具。二、知识要点1.聚合酶链式反应的原理和过程原理，该技术是在模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在下，依赖于DNA聚合酶的酶促合成反应。DNA聚合酶以单链DNA为模板，借助一小段双链DNA来启动合成，通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结合，形成部分双链。在适宜的温度和环境下，DNA聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3´-OH末端，并以此为起始点，沿模板5´→3´方向延伸，合成一条新的DNA互补链。过程：1.DNA变性（90℃-96℃）：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA2.退火（25℃-65℃）：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链。3.延伸（70℃-75℃）：在Taq酶（在72℃左右，活性最佳）的作用下，以dNTP为原料，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA链。2.分子杂交的类型（1）固相杂交：将参加反应的一条核酸链先固定在固体支持物上，一条反应核酸游离在溶液中。（2）液相杂交：所参加反应的两条核酸链都游离在溶液中，一种研究最早且操作复合的杂交类型。DNA-DNA杂交DNA-RNA杂交蛋白-蛋白杂交3.RNA选择性剪接技术（定义、类型及生物学意义）定义：高等真核细胞中，某个内含子5’的供点在特定条件下可与另一个内含子3’受点进行剪切，同时删除这俩个内含子及其中间的全部外显子或内含子，即以个外显子或内含子是否出现在成熟的mRNA中是可以选择的。类型：生物学意义：在高等生物细胞的高度异质性中起重要作用。由于剪接的多样化，一个基因在转录后通过mRNA前体的剪接加工而产生俩个或更多的蛋白质。4.基因敲除技术的基本原理及类型基因敲除就是通过同源重组将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的位点，以达到定点修饰改造染色体上某一基因的目的的一种技术。它克服了随机整合的盲目性和偶然性，是一种理想的修饰、改造生物遗传物质的方法。类型：基因敲除主要包括下列技术:①构建重组载体;②重组DNA转入受体细胞核内;③筛选目的细胞;④转基因动物5.SNP的原理及应用原理：SNP是在同一位点的不同等位基因之间仅有个别核苷酸的差异或只有小的插入、缺失等。从分子水平上对单个核苷酸的差异进行检测，SNP标记可帮助区分两个个体遗传物质的差异。应用：（1）人类基因单体型图的绘制（2）SNP雨疾病易感基因的相关性分析（3）指导用药与药物设计第四章生物信息的传递（上）—从DNA到RNA一、名词解释1.转录：由依赖于DNA的RNA聚合酶催化,以DNA的一条链的一定区段为模板,按照碱基配对原则,合成一条与DNA链互补的RNA链的过程2.增强子：位于转录起始位点较远位置上，具有参与、激活和增强转录起始功能的序列元件。3.σ因子：σ因子对识别DNA链上的转录信号是不可缺少的,它是核心酶和启动子之间的桥梁.σ因子与RNA聚合酶核心酶的结合是原核生物RNA合成的关键步骤4.启动子：位于转录起始位点附近，具有相对固定位置，且为转录起始所必须的序列元件5.转录单元：RNA的转录只在DNA的一个片段上进行,这段DNA序列叫转录单元6.内含子：真核生物基因中,不为蛋白质编码的,在mRNA加工过程中消失的DNA序列,称内含子7.终止子：DNA分子中终止转录的核苷酸序列二、知识要点1.原核生物的RNA转录过程2.比较RNA转录与DNA复制的区别:①目的不同,所使用的酶,原料及其它辅助因子不同,转录是合成RNA,复制是合成DNA;②方式不同:转录是不对称的,只在双链DNA的一条链上进行,只以DNA的一条链为模板,复制为半不连续的,分别以DNA的两条链为模板,在DNA的两条链上进行;③复制需要引物,转录不需要引物;④复制过程存在校正机制,转录过程则没有;⑤转录产物需要加工,复制产物不需要加工;⑥复制与转录都经历起始,延长,终止阶段,都以DNA为模板,新链按碱基互补原则,5'→3'方向合成3.σ因子的作用σ因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，它是酶的别构效应物，使酶专一性识别模板上的启动子。σ因子可以极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力，酶底结合常数提高10的三次方倍，酶底复合物的半衰期可达数小时甚至数十小时。σ因子可以还能使RNA聚合酶与模板DNA上非特异性位点的结合常数降低10的4次方倍，使非特异性位点酶底复合物的半衰期小于1s。4.RNA编辑及其生物学意义RNA的编辑是某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入、删除或取代一些核苷酸残基，导致DNA所编码的遗传信息的改变。其生物学意义：（1）校正作用有些基因在突变过程中丢失的遗传信息可能通过RNA的编辑得以恢复。（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）扩充遗传信息能使基因产物获得新的结构核功能，有利于生物的进化。5.真核生物与原核生物mRNA的主要区别①原核生物mRNA常以多顺反子的形式存在。真核生物mRNA一般以单顺反子的形式存在。②原核生物mRNA的转录与翻译一般是偶联的，真核生物转录的mRNA前体则需经转录后加工，加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成信息体后才开始工作。③原核生物mRNA半寿期很短，一般为几分钟，最长只有数小时（RNA噬菌体中的RNA除外）。真核生物mRNA的半寿期较长，如胚胎中的mRNA可达数日。④原核与真核生物mRNA的结构特点也不同。原核生物mRNA一般5′端有一段不翻译区，称前导顺序，3′端有一段不翻译区，中间是蛋白质的编码区，一般编码几种蛋白质。真核生物mRNA（细胞质中的）一般由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻译区（编码区）、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸尾巴构成分子中除m7G构成帽子外，常含有其他修饰核苷酸，如m6A等。真核生物mRNA通常都有相应的前体。从DNA转录产生的原始转录产物可称作原始前体（或mRNA前体）。一般认为原始前体要经过hnRNA核不均-RNA的阶段，最终才被加工为成熟的mRNA。6.真核生物与原核生物mRNA转录的主要区别原核生物:操纵子RNA聚合酶核心酶加σ因子不需加工与翻译相偶联类核真核生物:单基因RNA聚合酶Ⅱ聚合酶加转录因子需加工故与翻译相分离核内第五章生物信息的传递（下）—从mRNA到蛋白质一、名词解释1.翻译：将mRNA上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程2.密码子：mRNA分子中每相邻的三个核苷酸编成一组，在蛋白质合成时，代表某一种氨基酸，称为密码子。3.密码的简并性：密码子共有64个，除了3个终止密码子外，其余61个密码子代表20种氨基酸，除了Trp和Met各有1个密码子外，其它18种氨基酸均有2个或多个