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LPC-20130512011级分子生物学复习资料第一章绪论一．简述分子生物学的主要内容。1.DNA重组技术（又称基因工程）2.基因表达调控研究3.生物大分子的结构功能的研究——结构分子生物学4.基因组、功能基因组与生物信息学研究二．什么是遗传学的中心法则和反中心法则？遗传学中心法则：描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在DNA中，DNA被复制传给子代细胞，信息被拷贝或由DNA转录成RNA，然后RNA翻译成多肽。反中心法则：由RNA逆转录到DNA，再由DNA转录到RNA，然后RNA翻译成多肽、蛋白质。第二章染色体与DNA一、名词解释半保留复制：DNA复制时，以亲代DNA的每一条链作为模版，合成完全相同的两个双链自带DNA分子，每个子代DNA分子中都含有一条亲代DNA链的复制方式。冈崎片段：在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。复制子：从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子。插入序列：最简单的转座子，不含有任何宿主基因，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。DNA的变性和复性：变性：指DNA双链的氢键断裂，完全变成单链。复性：指热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。双向复制：复制从一个固定的起始点开始，同时向两个方向等速进行。引物酶：一种特殊的RNA聚合酶，在DNA模版上合成一段RNA链，这段RNA链是DNA复制起始时必需的引物。转座子：存在与染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。碱基切除修复：首先由糖苷水解酶识别特定受损核苷酸上的N-β糖苷键，在DNA上形成AP位点，由AP核酸内切酶把受损的核苷酸的糖苷-磷酸键切开，移去包括AP位点在内的小片段DNA，由聚合酶Ⅰ合成新片段，DNA连接酶最终把两者连接成新的DNA链。DNA重组修复：即“复制后修复”。机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA部位可先复制再修复。在复制时，先跳过损伤部位，在和成链中留下一个缺口。对该缺口的修复即“DNA重组修复”：先从同源DNA母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后再用新合成的序列补上母链空缺。LPC-2013052解旋酶：通过水解ATP获得能量来解开双链DNA的酶。单链结合蛋白：与解开的DNA单链紧密结合，防止重新形成双链，并免受核酸酶降解。在复制中维持模板处于单链状态。DNA连接酶：连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端，形成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成完整的链。转座子：一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用。P转座子：是一种能够诱发杂种不育的果蝇转座子，果蝇中几乎所有的杂种不育都由P转座子引起。二、理解题1．DNA和RNA分子的基本组成成分。1、DNA由4种主要的脱氧核苷酸(dAMP、dGMP、dCMT和dTMP)通过3′，5′-磷酸二酯键连接而成。2、RNA是由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤，G鸟嘌呤，C胞嘧啶，U尿嘧啶。2.DNA分子的一级结构：定义、组成和表示方法。1、定义：指DNA分子中多个脱氧核苷酸的排列顺序。即数目庞大的四种碱基的排列顺序。2、DNA的碱基组成符合Chargaff定则：（1）在所有的DNA中，A=T，G=C即A+G=T+C（2）DNA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物物种的DNA具有自己独特的碱基组成，但没有组织和器官的特异性。表示方法：（1）结构式表示法：（2）线条式表示法：LPC-2013053（3）字母式表示法：3.DNA双螺旋结构的基本特点？1、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。2、嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧。顺着螺旋轴心从上向下看，可见碱基平面与纵轴垂直，且螺旋的轴心穿过氢键的中点。3、两链上的碱基以氢键相连，C与G，A与T配对。4、由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手螺旋结构。一条由5’端到3’端，另一条从3’端到5’端。链间有螺旋形的凹槽，其中一个较浅的叫小沟（约1.2nm）一个较深的叫大沟（约2.2nm）。底物：4.DNA复制体系包括哪些要素？底物：dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)；聚合酶(polymerase)：依赖DNA的DNA聚合酶,简写为DNA-pol；模板(template)：解开成单链的DNA母链；引物(primer)：提供3´-OH末端的寡核苷酸；其他的酶和蛋白质因子5.原核生物DNA聚合酶的种类和异同？原核生物DNA聚合酶种类的比较pol-Ipol-IIpol-III5´→3´聚合酶活性+++3´→5´外切酶活性+++5´→3´外切酶活性+–+构成(亚基数)单体不详多亚基体外链延长速度(核苷酸/分)600309000分子数/细胞400不详10～20功能修复合成；去除引物；填补空隙；校对不详复制；校对LPC-20130546.DNA复制的基本过程和终止机理？1、DNA双螺旋的解旋：DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，这是一个有多种蛋白质以及酶参与复制的过程。2．DNA复制的引发：所有的DNA聚合酶都从3’羟基端起始DNA合成。DNA复制时，往往先由引发每在DNA复制时，往往先由引发酶在DNA模版上合成一段RNA链，它提供引发末端（即引物），接着由DNA聚合酶从RNA聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA链。3、在DNA聚合酶的作用下，水解切除RNA引物，填补空缺。4、在DNA连接酶的作用下，连接相邻DNA片段。5、终止机理：当复制叉前移遇到22个碱基的重复性终止序列（TER）时，Ter-Tus复合物能使DnaB不再将DNA解链，阻挡复制叉的继续迁移，等到相反方向的复制叉到达后，停止复制。期间，人后50~100bp未被复制，由修复方式填补空缺，而后两条链解开。7.DNA复制保真信的原理？至少依赖三种机制：1.遵守严格的碱基配对规律；2.聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；3.复制中的即时校读功能。8.什么是RNA反转录，以及他的生物学意义？定义：以RNA为模版以四种dNTP为原料，在PBA指导的DNA聚合酶的催化下，按照碱基互补配对的原则合成DNA的过程。意义：对分子生物学的中心法则进行了修正和补充；在实际工作中，有助于基因工作的实施，可用于目的基因的制备。9.什么是DNA自发性损伤？复制过程中碱基配对时产生的误差，经DNA聚合酶校正和SSB等综合校对，任未被校正的DNA损伤。包括：DNA复制中的错误；DNA的自发性化学变化（碱基的异构互变、碱基的脱氨基作用、脱嘌呤与嘧啶、碱基修饰与链断裂）；10.DNA修复包括哪些类型？DNA修复系统功能错配修复恢复错配碱基切除修复切除突变的碱基核甘酸切除修复修复被破坏的DNADNA直接修复修复嘧啶二体或甲基化DNALPC-2013055第三章RNA的合成一、名词解释有义链:与mRNA序列相同的那条DNA链,也称为编码链。反义链：根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链,也称为模板链。启动子：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。σ因子：原核生物RNA聚合酶的一个亚基，是转录起始所必需的因子，主要影响RNA聚合酶对转录起始位点的识别。剪接体：是在真核生物中，mRNA前体在剪接过程中组装形成的多组分复合物，主要由细胞核内小分子RNA和多种蛋白质因子组成。转录起始点：是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基.三元起始复合物：又称三元起始复合物。为全酶、模板DNA和新生RNA形成的复合物，亦可理解为由全酶、DNA和核苷三磷酸(NTP)构成。于RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子后形成。转录终止子：在DNA分子上（基因末端）提供转录停止信号的DNA序列称为终止子,它能使RNA聚合酶停止合成RNA并释放出RNA。转录单元：是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。RNA聚合酶从转录起点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链,称为转录单元。Pribnow框：Pribnow分离了fd噬菌体等被酶保护的区域，在被保护区内有一个由5个核苷酸组成的共同序列，是RNA聚合酶的紧密结合点，现在称为Pribnow区。内含子/外显子：真核基因表达往往伴随着RNA的剪接过程,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。可读框：由DNA转录生成的原始转录产物核不均一RNA(hnRNA)，经过5'加帽和3'酶切加多聚腺苷酸，再经过RNA的剪接，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一个连续的可读框RNA编辑：RNA的编辑是某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，如插入。删除或取代一些核苷酸残基；它导致了DNA所编码的遗传信息的改变。RNA拼接：将内含子部分切除，将外显子部分进行拼接或选择性拼接而成为成熟的mRNA，这个过程被称为RNA的拼接过程。核酶：是具有催化功能的RNA分子,是生物催化剂。二、理解题1.简述RNA的种类和生物学功能。1、种类：mRNA(信使RNA)、rRNA(核糖体RNA)、tRNA(转运RNA)、snRNA2、功能：rRNA：是核糖体的组成成分，由细胞核中的核仁合成，而mRNAtRNA在蛋白质合成的不同阶段分别执行着不同功能。LPC-2013056mRNA：是以DNA的一条链为模板，以碱基互补配对原则，转录而形成的一条单链，主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达，是遗传信息传递过程中的桥梁tRNA：功能是携带符合要求的氨基酸，以连接成肽链，再经过加工形成蛋白质snRNA：一直存在于细胞核中，与40种左右的核内蛋白质共同组成RNA剪接体，在RNA转录后加工中起重要作用。另外，还有端体酶RNA(telomeraseRNA)，它与染色体末端的复制有关；以及反义RNA(antisenseRNA)，它参与基因表达的调控。2.简述RNA转录的过程的主要步骤和特点。1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。2、转录的起始：RNA链上第一个核甘酸键的产生3、RNA链的延伸：亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。4、转录终止：当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复双链状态，RNA聚合酶和RNA被释放。3.简述RNA聚合酶的结构和各亚基功能。1、结构：由核心酶和因子组成。核心酶由：两个α亚基，一个β’亚基，一个β亚基，一个ω亚基组成。2、亚基功能：α：核心酶组装，启动子识别β：β和β'共同形成RNA合成的活性中心σ：存在多种σ因子，用于识别不同的启动子4.启动子的基本结构。启动子：是一段位于结构基因5’端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模版DNA准确的结合，并具有转录起始特异性。例：基因的特异性转录取决于酶与启动子能否有效的形成二元复合物，所以，RNA聚合酶如何有效的找到启动子并与之结合，是转录起始过程中首先要解决的问题。5．原核生物和真核生物的mRNA特征区别。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。真核生物mRNA的半寿期较长，有的可达数日。4、原核与真核生物mRNA的结构特点也不同。真核生物mRNA由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻LPC-2013057译区、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸尾巴组成，原核生物mRNA无5′端帽子结构和3′端聚腺苷酸尾巴。6.什么是mRNA5’加帽和它的生物学意义？定义：5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）