分子生物学大题

1分子生物学大题一、基因与基因组1.鉴别蛋白质编码基因的五项标准:(1).开放阅读框（openreadingframe,ORF）:是始于起始密码子并终于终止密码子的一串密码子。;(2).序列特征——密码子偏爱和剪接点;(3).序列保守性;(4).转录产物:寻找基因的表达产物——RNA或蛋白质.;(5).基因失活。2.真核生物基因组特点:（一）分子量很大的DNA与蛋白质形成染色体存在于核内。（二）转录与翻译不同步，转录产物为单顺反子，功能相关基因分散排布，无操纵子结构。（三）基因组存在高比例的非编码序列(noncodingsequence,NCS),NCS可作进化标尺。（四）大量重复序列（repeatsequence）存在。（五）基因多为不连续的，被插入序列（IS）所分隔(这种现象称为断裂基因（splitgene）.断裂基因由内含子（intron）（非编码序列）和外显子（exon）（编码序列）交替组成。（六）功能相关基因构成各种基因家族3.重复顺序的功能：1）编码某些重要的功能性蛋白、rRNA、tRNA等;2）与染色体构象、着丝粒形成有关;3）参与基因的表达调控.分类：1）倒位（转）重复顺序：指两互补顺序呈反向排列，形成回文结构或发夹状结构；2）串连重复顺序：由相同的核心顺序（2~70bp）成串（头尾相接）排列而成的高度重复顺序。3）散在重复顺序。4.人类基因定位的基本方法:(1).家系分析法——发现感兴趣的基因。通过分析统计家系中有关遗传性状的连锁情况和重组率而进行基因定位的方法。;(2).体细胞杂交——初步的基因定位;(3).核酸杂交技术——精确的基因定位。克隆基因定位法；原位杂交法；原位PCR；定位克隆技术。5.基因论：1)相引是两个基因位于同一染色体上，相斥则反之；2)同源染色体在减数分裂时发生交换；3)位置相近的因子相互连锁。6.HGP的主要成果——四张图：1）遗传图:第一代遗传标记是RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorphism，限制性酶切片段多态性）;第二代遗传标记是STR（shorttandemrepeat，简短串连重复序列），6000个标记;第三代遗传标记是SNP（restrictionfragmentlengthpolymorphism，单核苷酸多态性），不再是分析长度，而是直接测序2）物理图:以一段已知序列的DNA片段（STS，sequencetaggedsite，序列标记位点）并有染色体定位为路标，以Mb或Kb为图距的基因组图。3）转录图又称表达序列图或cDNA图的路标:是以部分5’端或3’端cDNA序列（即表达序列标签，EST）为路标，根据表达顺序的位置和距离作图4）序列图：测定总长约30亿个核苷酸组成的全染色体序列。7.五大模式生物：E.coli、酿酒酵母、黑腹果蝇、秀丽线虫和小鼠，其序列分析被列为HGP的内容；8.DNA多态性及其意义：DNA多态性:除同卵双生的两个体外，没有两个人的DNA组成是完全相同的，即人类DNA组成具有多态性。如果比较随机的十个人的常染色体的非编码区,就会发现约200~400bp就有一个核苷酸不同,这些可变区域即称为DNA多态性(DNApolymorphism)位点。DNA多态性标记的价值：1）为路标，构建DNA标记的遗传连锁图谱;2）使遗传图谱从直接可见的表型多样性标记进步到DNA分子本身多态性标记。DNA多态性的种类：1）DNA位点的多态性；2）串连重复顺序多态性；3）单核苷酸多态性二、细胞凋亡1.细胞凋亡与细胞坏死的区别:项目细胞凋亡细胞坏死诱导因素生理性、弱刺激性强烈刺激细胞数量单个细胞丢失成群细胞死亡膜完整性保持至晚早期即丧失染色质凝聚呈半月状稀疏呈网状细胞核早期固缩、断裂晚期破碎细胞器无明显变化肿胀、破坏胞内容物无释放释放细胞形状形成凋亡小体破裂成碎片基因组DNA受调控降解随机降解大分子合成一般需要不需要基因调控有无后果不引起炎症反应引起炎症反应意义生理性死亡病理性死亡2.细胞凋亡的生物学意义：1）具有清除个体发育过程及成熟个体中多余细胞及老化细胞的机体调节作用；2）具有消除对机体有害的癌变细胞及病毒感染细胞的机体防御作用。细胞凋亡是维持个体生存所必需的一种生物学机制。3.Caspase的性质和种类：Caspase即天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶。1）已在哺乳类中发现14种，分为3个亚类：Caspase-1亚家族，Caspase-2亚家族，Caspase-3亚家族；2）根据前体分子(procaspase)N端的原结构域(prodomain)分为2类:启始分子(initiator),如-8、-9、-10等，为蛋白酶级2联反应的启始者，其活化后再切割和活化下游Caspase；效应分子(effector),如-3、-6、-7等，作为上游酶的底物被切割活化，再作用于多种蛋白质或酶，促使细胞凋亡。4.效应caspase引起细胞凋亡的机制：1）灭活细胞内凋亡抑制蛋白：非凋亡细胞中,CDA(caspase活化的DNAase)与其抑制蛋白(ICDA)结合;凋亡细胞中,caspase剪切ICDA;CDA游离并进入核内降解DNA,细胞凋亡.2）剪切细胞结构蛋白：如Caspase对核板的降解作用;在凋亡过程中,caspase在单一位点剪切核纤层蛋白(lamin),导致核板塌陷,染色质浓缩.3）剪切效应蛋白:如参与基因表达蛋白因子,如PARP；4）活化caspase抑制剂。5.细胞凋亡的信号传递通路的特点:(1).同一性：各种因素引起的凋亡的形态与生化改变均相同。(2).多样性：环境因素不同，细胞类型不同，或刺激因素不同时，从凋亡程序启动到凋亡发生，其信号传递途径是不同的。(3).分类：百余种凋亡调控因子，正逐渐被组装成一条条的信息传导通路，可分为基本传导通路和非专一性传导通路二类。6.细胞凋亡的信号传递途径:(1)死亡受体介导的细胞凋亡;(2)线粒体相关蛋白的凋亡诱导途径：线粒体跨膜电位(Δψm)的下降，线粒体膜通透性转运孔（MPT）破坏或开放，开放的后果是，Δψm下降、氧化磷化脱偶联、GSH耗竭、ROS产生等，并形成恶习性循环。;(3)细胞核凋亡诱导途径;(4)粒酶B介导的细胞凋亡：CrB由CTL分泌进入靶细胞胞浆后,其丝氨酸蛋白酶在胞浆pH7.0条件下发挥最佳活性，切割胞浆和核中的多种底物；Caspase依赖的死亡通路是CrB介导细胞死亡的重要途径之一。7.P53蛋白的调控作用：自N端起包括：转录活化区、DNA结合区、四聚体化区和C-调节区；1）P53的表达与活性调节。正常状态下：胞浆P53水平很低，半衰期很短；胞内P53被严格监控，受HDM2的负反馈调节，并通过泛素降解途径调节P53水平。异常情况下：当细胞DNA损伤、纺锤体丝断裂、癌基因异常表达等细胞生存面临威胁时；P53水平迅速升高和活化；2）P53对细胞凋亡和细胞周期的调节作用：野生型P53蛋白具维持细胞生长、抑制恶性增殖的作用；P53蛋白作为“基因警卫”负责维持基因组的完整性、DNA损伤修复和细胞周期的正常运转；如果损伤不能修复，P53就激活那些诱导凋亡的基因表达，使细胞进入凋亡状态。突变型P53蛋白：丧失抑制细胞恶性增殖功能，p53基因突变是50%以上肿瘤逃逸凋亡的重要原因;并且本身具有癌基因功能。8.Bcl-2家族的功能:(1)属凋亡抑制基因，阻遏细胞凋亡，延长细胞寿命，但对细胞周期和分化无影响.(2)阻止或减少各种刺激引起的细胞损伤。如Bcl-2能阻止由r射线和多种化疗药导致的细胞凋亡。(3)Bcl-2蛋白具抗氧化作用;(4)Bcl-2蛋白抑制细胞器内Ca2+离子向胞质释放，而凋亡必须有Ca2+离子参与。9.bcl-2家族成员：1）抑制凋亡：bcl-2，bcl-xL，Mcl-1。2）促进凋亡：bax，bcl-xs，bad。10.Bcl-2家族对细胞凋亡的调节机制:(1)Bcl-2、Bax和Bcl-x组成一个凋亡调控系统;(2)当Bax/Bax同源二聚体形成时，便诱导细胞凋亡；(3).随bcl-2表达量增加，渐多的Bax/Bax解聚，形成更稳定的Bax/Bcl-2异源二聚体，从而中和了‘Bax/Bax’诱导凋亡的作用。即Bax和Bcl-2比值调节凋亡；(4)当Bcl-xs存在时，优先形成Bcl-xs/Bcl-2，使Bax/Bax形式保留，诱导细胞凋亡。11.原位末端标记技术(insituend–lableing,ISEL)：原理:ISEL的原理是基于细胞凋亡时，DNA断裂，利用末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）或DNA聚合酶将带有生物素标记的核苷酸（biotin-16-dUTP）掺入到断裂的DNA的3’端，再使其与带有辣根过氧化物酶的抗生物蛋白结合，经DAB显色后，便可观察到细胞内是否存在DNA片段端存在。主要方法有2种:1）.TdT介导的dUTP缺口末端标记(TUNEL)；2）.DNA聚合酶I或klenow大片段介导的原位的缺口平移(ISNT)。该法特异性和敏感性较高，可检出早期的凋亡细胞.12.与细胞凋亡减少有关的疾病：1）.癌症；2）.自身免疫性疾病，红斑浓疮，免疫介导的肾小管肾炎。3）.病毒感染与细胞凋亡增加有关的疾病：1）.AIDS；2）.神经退行性病变，帕金森病，老年痴呆；3）再生性障碍贫血；4）.缺血性损伤，心肌梗塞，脑卒中，再灌注损伤；5）.酒精肝13.细胞凋亡自身免疫性疾病：正常情况下：1）90%以上的淋巴细胞在胸腺内发育都会发生凋亡，那些能识别自身抗原的细胞都应被清除，确保被选择生存下来的淋巴细胞不至于对自身抗原产生免疫应答；2）如果这种选择性清除失败，在靶细胞存在下，淋巴细胞被激活，产生大量的效应细胞攻击靶细胞，导致发生自身免疫性疾病。发病的分子机制：1）淋巴细胞中调节细胞凋亡的一个关键分子是细胞表面受体Fas（又称APO或CD95），Fas受体与FasL（配体）结合即可激活凋亡信号传导途径，细胞凋亡；2）T细胞表面受体Fas和FasL发生突变时，T细胞不能发生正常凋亡，导致自身免疫性疾病。3）除系统性红斑狼疮外，还证实类风湿性关节炎、自身免疫性糖尿病、牛皮癣均与淋巴细胞凋亡敏感性改变（Fas和FasL突变）有关。14.细胞凋亡病毒性疾病：病毒的溶解性感染所产生的细胞病变变作用与引发细胞凋亡有关；而病毒的持续性感染与病毒抑制细胞凋亡有关。1）病毒感染引发细胞凋亡：牛疱疹病毒、鸡白血病毒和HIV等，均能通过诱导细胞凋亡而引起宿主细胞缺失。如HIV感染后引起CD4+T细胞凋亡而缺失。2）病毒感染抑制细胞凋亡：许多病毒具有抑制细胞凋亡的机制，有利于建立持续感染、延长病毒复制时间、以最大限度产生子代病毒。如EB病毒产生LMP-1，使Bcl-2基因上调；牛痘病毒产生crmA,可抑制由caspase所介导的细胞凋亡。15.细胞凋亡与肿瘤：肿瘤不仅是细胞增殖和分化异常疾病，同时也是细胞凋亡异常疾病。1）大多数肿瘤P53突变、而有些肿瘤过度表达Bcl-2蛋白，这些可有效地以避免细胞凋亡发生。2）P53蛋白作为“基因警卫”负责维持基因组的完整性、DNA损伤修复和细胞周期的正常运转。如果损伤不能修复，P53就激活那些诱导凋亡的基因表达，使细胞进入凋亡状态。3）Bcl-2属凋亡抑制基因，阻遏细胞凋亡，延长细胞寿命。3三、细胞周期调控：1.细胞周期：1）间期：G1期(合成前期)；S期(DNA合成期)；G2期(合成后期)。2）分裂期：前期；中期；后期；末期。2.细胞周期调控的主要分子机制：细胞周期引擎——异二聚体蛋白激酶复合体，包括二个亚单位：1）调节亚单位：细胞周期蛋白，其浓度随细胞周期不断变化，不仅起激活CDK的作用，还决定了CDK何时、何处、将何种底物磷酸化；2）催化亚单位：细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)，单独存在时无活性，与cyclin结合才具有蛋白激酶的活性。参与细胞周期调控的分子：1）异二聚体蛋白激酶复合体；2）生长因子；3）泛素与APC：泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞，故名泛素；泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。4）周期蛋白依赖性激酶抑