分子生物学(上)

1分子生物学（上）1细胞学说的奠基人是谁？德国植物学家Schleiden和德国动物学家Schwann，证明动植物都是由细胞组成。2英国科学家Griffith证明了什么?肺炎链球菌感染实验证明了DNA是遗传物质3Hershy和Chase通过噬菌体侵染细菌实验证明了什么?分别用15S和32P标记噬菌体蛋白质外壳和核酸，感染未百哦机细菌，观察子代是否有标记。证实噬菌体DNA侵染细菌的实验流程，证明侵染过程中发挥作用的是DNA不是蛋白质（遗传物质是DNA而非蛋白质）。41965年Jacob和Monod提出了什么重要理论?提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制（与Iwoff分享了诺贝尔生理医学奖），并且首次提出存在一种与染色体脱氧核糖核酸序列互补，能将编码在染色体DNA上的遗传信息带到蛋白质合成场所（细胞质）并翻译产生蛋白质的信使核糖核酸，即mRNA分子。5Crick和Watson为什么获得了诺贝尔生理学奖?在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型。（与通过X射线衍射证实该结构的Wilkins共享诺贝尔生理医学奖。6Sanger和Gilbert发明了什么技术?DNA序列分析法（双螺旋测序）7谁发明了“DNA体外扩增技术”?PCR，美国科学家Mullis8分子生物学的三大支柱学科是什么?1、cytology(细胞学)：生物体由细胞组成所有组织的最基本单元——形状相似，高度分化的细胞。细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律。由此延伸出的MolecularCellBiology（分子细胞生物学），细胞的化学组成，细胞器结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中的定为及功能为分子生物学提供基础。2、Genetics（遗传学）：由此延伸的分子遗传学研究了基因结构/复制/表达/重组/突变。3、Biochemistry（生物化学）：分离、纯化、鉴定细胞内含物质的目标。NucleicAcidChemistryProteinChemistry9染色体的基本组成成分有哪些?基本组政成分：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA（1）DNA：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列（卫星DNA）（2）组蛋白：富含Arg、Lys碱性AA，带正电荷，与DNA带负电荷磷酸基团相互作用。四种：H1、H2A、H2B、H3及H4。特征：①进化上极端保守（H3、H4H2A、H2BH1②无组织特异性（极少不含H1而含H5③肽链上AA分布不对称④修饰作用：甲基化、乙酰化、磷酸化、ADP核糖基化、H3、H4作用普遍。⑤H5富含Lys，有种特异性，与H1无明显血缘关系。（3）非组蛋白：序列特异性DNA结合蛋白，包括酶类、骨架蛋白、核孔复合物蛋白及肌动蛋白、肌球蛋白、微管蛋白、原肌蛋白等。①HMG蛋白②DNA结合蛋白③A24非组蛋白，它们也可能是染色质的结构成份。核小体：200个左右碱基对的DNA与四种组蛋白结合而成。（1）H2A、H2B、H3、H4各两个组成八聚体，为核心DNA。2（2）146BP的DNA在外1.75圈。（3）H1于核心颗粒外20bp处。（4）两个相邻核小体以0～80bpDNA连接（物种间有差异）。10“C值悖理”的定义及基本含义是什么?c值通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量。C值悖理：又叫c值反常现象，指真核细胞基因的最大特点是含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开。真核生物中DNA含量的反常现象。内容：1、真核生物中C值随生物进化而增加，高等低等。2、实验证明，两栖动物哺乳动物，而且两栖中C值相差很大。3、由上推断，许多DNA不编码蛋白质，无生理功能。11原核细胞DNA的基本特点是什么?1、结构简练绝大部分用于编码蛋白质，只有非常少的一部分不转录，与真核DNA的冗余不同，且不转录DNA序列通常是控制基因表达序列（终止信号，DNA聚合酶结合位点等）。2、存在转录单元多顺反子：原核生物DNA序列中功能相关的DNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成功能单位或转录单元，它们可能被一起转录为含多个mRNA的分子，则多顺反子mRNA，其DNA学列就是多顺反子。原核生物中可存在数个多顺反子及其他如操纵子（E.coli）转录功能单位。3、有重叠基因：有些DNA可编码两种蛋白质，即为重叠基因。（1）一个基因完全在另一个基因里面；（2）部分重叠；（3）两个基因只有一个碱基对重叠。以上可用于解释原核生物基因组虽小，但却可以独立完成整个生命活动的原因（从DNA上说）。12DNA三种构型的异同及其主要存在方式.通常情况下DNA二级结构分成两大类，右手螺旋有A－DNA和B—DNA，左手螺旋有Z－DNA。DNA的水溶液通常为B－DNA，另外A－T丰富的DNA片段常呈现B－DNA。DNA的双链中一条被相应的RNA所取代，就会形成A－DNA。如，在杂交分子或DNA处于转录状态时。B－DNA中的多聚G－C区易形成左手螺旋DNA，即Z－DNA。其中B－DNA是最常见的DNA构象，而A－DNA和Z－DNA似乎不具有生物活性。不同螺旋形式DNA分子主要参数比较双螺旋碱基倾角/（º）碱基间距/nm螺旋直径/nm每轮碱基数螺旋方向A-DNA200.262.611右B-DNA60.342.010右Z-DNA70.371.812左º13半保留复制、半不连续复制的机理，主要参与的酶与蛋白有哪些？，复制方向如何？亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以每条单链DNA分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离的dNTP，合成出两条与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程。每个子代DNA分子中的一条链来自亲代，DNA另一条链则是新合成的，这种复制的方式称为半保留复制。主要参与反应的酶有DNA解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶，DNA拓扑异构酶。DNA的复制是由固定的起始点开始的，一般把生物体的复制单位称为复制子。一个复制子只含一个复制起点。通常细菌，病毒和线粒体的DNA分子都是作为单个复制子完成复制的，而真核生物基因组可以同时存在多个复制起点上进行双向复制。半不连续复制：DNA分子的两条链是反向平行的，一条链为5’3’，一条链为3’5’，但所有DNA聚合酶方向都为5’3’，这就无法就是DNA两条链如何同时进行复制。日本学3者冈崎（1968）提出半不连续复制模型，则认为3’5’端走向的新链是复制时先合成较短的DNA片断，再由这些5’3’走向的小片段连接而成，则每个复制叉中前导链为连续复制，后滞链是反方向的不连续复制。参加的酶和蛋白：解旋、解链：TopⅠ：解负超螺旋（W蛋白）无需能量TopⅡ：使双链同时断裂，连接，需ATP。DNA解链酶：解开双链，需ATP，滞后链模板5’3’，Rep蛋白：沿前导链模板3’5’。单链结合蛋白：SSB蛋白：稳定单链，阻止复性，包袱单链不被降解，不起解链作用。复制的引发：前导链：合成RNA引物，后滞链：引发体n、n’、n’’、DnaB、C、I。引发酶：Primase，与6种蛋白质组成引发体，与RNApolyase引发后滞链的引物RNA。RNA聚合酶：合成DNA引物。复制的延伸：DNA聚合酶Ⅰ：1、5’3’聚合酶活性；2、3’5’核酸外切酶活性，既可合成又可降解DNA，保证复制准确性；3、5’3’外切酶功能，水解5’末端，去除5’端RNA引物。DNA聚合酶Ⅱ：1、5’3’聚合酶，活性低；2、3’5’外切酶，主要起修复作用。DNA聚合酶Ⅲ：7种不同亚单位9个亚基，生物活性形式为二聚体；1、5’3’聚合酶，活力较强，主要酶；2、3’5’外切酶。复制的终止：RNA水解酶，DNApolyaseⅠ降解RNA引物，并由DNA聚合酶Ⅰ补齐缺口。DNA连接酶：将两个冈崎片断连起来。复制的方向：以双向等速方式为主复制叉：复制时，双链DNA需解开成两股链分别进行，所以复制起点呈叉子形式。复制子：一般把生物体的复制单位称为复制子，一个复制单位只含一个复制起点。1、单起点、单方向：腺病毒2、单起点、双方向；细菌、病毒、线粒体（T7大肠杆菌）3、多起点、双方向：真核细胞，大多原核生物。14环状DNA双链复制有几种类型？线性：双向复制时复制叉呈“眼”型。环状：1、θ型：起点OriC，DNA解旋松开，形成两个相反复制叉。2、滚环型：单向复制的特殊方式，DNA被专一切割，形成自由5’端被从环中置换出来并被单链DNA结合蛋白覆盖，使3’-OH端绕DNA环延伸。3、D-loop：单向复制的特殊方式（动物线粒体中先发现），双链在固定点解开复制，但两条链的合成高度不对称，互补链\游离单环（D-loop）。15复制起始位点的特征是什么？复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以，这个复制起点呈现叉子的形式，被称为复制叉。对一个生物体基因组而言，复制起点是固定的，表现为固定的序列，并识别参与复制起始的特殊蛋白质。16E.coliDNAPolymeraseI,II,III性质的比较P47ⅠⅡⅢ3’5’外切＋＋＋45’3’外切＋－－新生链合成－－＋生物学活性10.0515已知结构基因polApolBpolC1、都需要模板指导，以dNTP作为底物，且需要3’－OH的引物链，聚合反应方向为5’3’。2、都有3’5’外切活性，起核对作用。3、Ⅰ有Ⅱ、Ⅲ无5’3’外切活性。4、Ⅰ为单一多肽链，Ⅱ、Ⅲ为亚基酶。17线性DNA5’端的复制如何?其生物学意义如何?线性DNA复制中的RNA引物被切除后，留下5’端部分单链DNA，不能为DNA聚合酶所作用，使子链短于母链。T4和T7噬菌体DNA通过其末端的简并性使不同链的3’端因互补而结合，其缺口被聚合酶作用填满，再经过DNA连接酶作用生成二联体。这个过程可重复进行直到生成原长20多倍的多联体，并由噬菌体DNA编码的核酸酶特异切割形成单位长度的DNA分子。18DNA的修复有哪几类?1、切除修复：（1）碱基切除：在糖苷水解酶等一系列酶的作用下，将受损部位产生的AP位点核苷酸在内的DNA小片段切除，由DNApolyaseI以另一条完整链为模板合成新片断，由DNA连接酶连接新链的过程。（2）核苷酸切除：核苷酸发生损伤后，由DNA切割酶在已损伤的核苷酸3’、5’分别切开磷酸糖苷键，移去小片断后由DNApolyaseI合成新片断，并由DNA连接酶完成修复中的最后一道工序。2、错配修复：Dam甲基化酶可使DNA5’的GATC序列中腺苷酸－N6位甲基化。一旦复制起始。母链就会在开始复制前几秒至及分钟内部被甲基化，只要两条DNA碱基出现错配，修复系统会“保存母链，修正子链”，使子链中错配碱基被切除修复。3、直接修复：把被损伤的碱基回复到原来的状态，并不需要切除碱基或核苷酸，光复活作用:DNA光解酶。O6－甲基鸟嘌呤脱甲基化的甲基化转移酶G－T错配单链断裂修复4、重组修复：复制后修复，机体细胞可以对再复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复。5、易错修复和SOS应急反应：生物体为保细胞存活，受损部位既使出现不配对碱基也照样复制，出现高突变率。19描述复合转座子的结构特征,转座的遗传效应表现在哪几个方面?P54转座子：存在于染色体DNA上，可自主复制和位移的基本单位。转座：一个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程。结构和分类：1、插入序列（IS）：不含任何宿主基因，本身不具表形效应，只有转座到某一基因附近或插入某一基因内部后，引起失活或极性效应才可判断其存在。结构：（1）很小的DNA片断，1kb。（2）末端有倒置重复序列。（3）转座时往往宿主靶位点一小段DNA形成IS两端的正向重复序列。（4）除IS1外，所有已知IS序列只有一个开放读码框。2复合转座因子：一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子。结构：功能基因两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。（表明IS序列插入到某个功能5基因两端时可能产生复合转座子）。*转座能力由IS序列决定和调节。TnA家族：有3个基因，其中一个编码β－内酰胺酶，另两个是转座作用必须的。遗传效应：（1）插入突变：若位于某操纵子