分子生物学考试复习材料简答题.docx

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分子生物学考试复习材料简答题

第一章绪论

一种是广义的分子生物学：

蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，即从分子水平阐明生命现象和生物学规律。

一种是狭义的分子生物学：

偏重于核酸（基因）的分子生物学主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，当然也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究基因的分子生物学。

标志：

1、人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘。

2、由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。

分子生物学的研究内容

1.基因与基因组的结构与功能

2.DNA的复制。

转录和翻译

3.基因表达调控的研究

4.DNA重组技术

5.结构分子生物学

1961年F-Jacob和J•Monod提出调节基因表达的操纵子学说。

1944年Avery在对肺炎双球菌的转化实验中证实了DNA是生物的遗传物质。

1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型。

1972-1973年H•Boyer和P•Berg等发展了重组DNA技术。

1985年Saiki等发明了聚合酶链反应（PCR）。

1990年人类基因组计划全面正式启动。

2003年美、日、英、法、俄、中六国共同宣布人类基因组计划完成。

第三章核酸的结构与功能

确立DNA是遗传物质的三个实验：

1、1928年Griffith的著名的肺炎双球菌转化实验。

2、20世纪四五十年代，噬菌体侵染实验。

3、1953年，Waston和Crick提出了DNA双螺旋结构模型。

DNARNA核酸蛋白质

基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核苷酸氨基酸

连接方式3’5’-磷酸二酯键肽键

tRNA的主要功能在蛋白质生物合成中特异性地运载氨基酸。

第四章基因与基因组的结构与功能

C值悖理：

指真核生物中DNA含量的反常现象。

主要表现在：

1、C值不随生物的进化程度和复杂性而增加；

2、关系密切的生物C值相差甚大；

3、真核生物DNA的量远远大于编码蛋白质等物质所需的量。

C值与进化关系：

通常情况下，随着生物的进化，生物体的结构和功能越复杂C值就越大。

真核和原核生物基因组区别:

1。

真核生物基因组远远大于原核生物基因组

2基因组中不编码区域远远多于编码区域

3基因组中的dna与蛋白质结合，形成的染色体存在于细胞核内

4大部分基因有内含子，因此基因的编码区不连续

5存在着重复序列，重复次数从几次到几百万次不等

6基因组中以多复制起点的形式复制

7转录产物为单顺反子

8真核生物基因组与原核生物相同，也存在可移动的因子

真核生物基因组特点：

1）真核基因组的分子质量大；

2）真核生物细胞一般有多条成线状的染色体。

每条染色体DNA有多个复制起点；

3）细胞核DNA与蛋白质稳定结合，形成染色体DNA的复杂高级结构。

染色质内含有DNA、组蛋白和大量非组蛋白；

4）真核细胞被核膜分隔成细胞核和细胞质；

5）真核细胞基因组的DNA有大量的重复序列，这些序列单位长度不一；从几个至几千个碱基対不等

6）真核生物的蛋白质基因一般以单拷贝形式存在；

7）真核生物基因组存在着可移动的DNA序列；

8）绝大数真核生物基因都含有内含子

原核生物基因组的特点：

1、通常由一条环形或线形dna分子组成，形成类核

2、只有一个复制起点

3、有操纵子结构，数个相关的结构基因串联在一起，受同一调控区调节，合成多顺反子信使RNA

4、编码蛋白质的结构基因为单拷贝，但rRNA基因一般是多拷贝的

5、非编码DNA所占比例很少类似病毒基因组

6、基因组DNA具有多种调控区，如复制起始区、复制终止区、转录启动子、转录终职区等

7、与真核生物基因组类似，也具有可移动的DNA序列组分

重叠基因：

我们将这种不同的基因共用一段核苷酸序列，按照不同的可读框进行转录的现象称为基因的重叠。

重叠基因是20世纪70年代在基因结构上的一个重大发现，修正了经典的各个基因互相独立、互不重叠的传统观念。

重叠基因的现象反映了原核生物能够利用的有限的遗传资源表达更多的基因产物，以满足生物功能需要的能力。

内含子的拼接方式：

Ⅰ型自我拼接、Ⅱ型自我拼接、依赖拼接体的核、mRNA前提拼接、核tRNA酶促拼接

第五章DNA的复制

DNA的复制过程：

DNA的复制过程十分复杂，大体可分为几个阶段：

1.起始与引物的合成。

DNA复制有固定的起始部位，原核细胞中只有一个复制起始部位，而真核细胞DNA有多个复制起始部位。

在起始部位首先起作用的是DNA拓扑异构酶和DNA解链酶，它们分别松弛DNA超螺旋结构和解开一段双链，并由单链DNA结合蛋白酶保护和稳定解开的DNA单链，形成复制点，又称复制叉。

在此基础上，进一步由引物酶起作用，合成引物RNA片段。

引物的长短约为十多个至数十个核苷酸。

2.DNA片段的合成。

在细胞内，DNA的两条链分别作为模板链合成新的DNA子链。

由于DNA的两条链是反向平行的，即一条链是5'→3'，而另一条链则是3'→5'。

但是，如上所述，DNA聚合酶Ⅲ催化DNA链的合成只能沿着5'→3'方向进行，因此，解开双链以后，在3'→5'方向的模板上可以反向平行的方式顺利地按5'→3'方向合成新的DNA链。

这条链是连续合成的，以3'→5'方向链为模板，称为前导链；而另一条链是不连续合成的，以5'→3'方向链为模板，称为后随链。

即在后随链合成过程中，首先仍以5'→3'方向合成较短的DNA片段（由冈崎发现，故称为“冈崎片段”），然后在DNA连接酶作用下，再将这些片段连接起来，形成完整的DNA链。

3.RNA引物的水解。

DNA片段合成到一定长度后，链中的RNA引物即被核酸酶（DNA聚合酶Ⅰ）水解而除去。

由此出现的缺口通过DNA片段的继续延长而填补。

4.完整子代DNA分子的形成。

随从链中相邻的两个DNA片段在DNA连接酶作用下连接起来，形成大分子DNA链，与其对应的模板DNA链一起生成子代双螺旋DNA，即完整的DNA分子。

合成的前导链也与其对应的另一条模板DNA链生成另一个双螺旋子代DNA分子。

这两个子代DNA与亲代DNA的结构完全相同，由此遗传信息从亲代传递给子代。

复制的酶体系:

拓扑异构酶解链酶单链DNA结合蛋白引物酶DNA聚合酶DNA连接酶

a.亲代双螺旋DNA的解列

b.暂时稳定的dna单链状态

c.子链合成的起始延伸和终止

d.复制过程中的能量提供

e.碱基错配的校正

酶作用的顺序：

1、拓扑异构酶

2、解链酶

3、单链结合蛋白

4、引物酶

5、DNA聚合酶

6、连接酶

DNA复制的调节控制

起始关键：

复制叉决定复制起始频率的高低

DanA蛋白决定复制起始频率的高低

复制起始频率的调控因子是蛋白质和RNA

真核DNA复制调控的3个水平

1.细胞生活周期水平调控；

2.染色体水平调控；

3.复制子水平调控。

第六章：

DNA的损伤、修复和基因突变

DNA修复的方式及特点：

切除修复包括碱基切除修复和核苷酸片段切除修复

错配修复复制后DNA短期内修复

直接修复把被损伤的碱基回复到原来状态

重组修复对复制起始时尚未修复的DNA损伤部位先复制再修复

易错修复SOS反应1.DNA的修复2.导致变异

基因突变的类型

碱基替换插入突变同义突变错义突变无义突变移码突变缺失突变回复突变

第八章：

RNA的转录合成

:

细菌RNA的转录

a.识别阶段RNA聚合酶在特定亚基地引导下结合于启动子上，dna双链局部解开，形成的解链区称为转录泡

b.起始阶段在模版链上通过碱基配对合成最初RNA链，起始合成后，亚基脱离核心酶与启动子

c.延伸阶段聚合酶的核心酶向前移动，RNA链不断延长

d.终止阶段RNA聚合酶到达，并在NusA因子的协助下识别终止子，RNA链停止生长，RNA和RNA聚合酶从DNA中脱离出来

原初转录物需经过哪些步骤

a.5'端形成帽子结构

b.3'端形成一段多聚腺甘酸

c.切去内含子和连接外显子

d.链的断裂

e.核甘酸修饰

f.糖甘键的改变

h.RNA编辑等过程，才能转变为成熟的RNA分子

RNA的转录：

以DNA为模板，有碱基互补配对原则合成与模板链互补的RNA的过程。

3'-----------------5'模板链，反义链

5'-----------------3'编码链，有义链

启动子：

是RNA聚合酶识别、结合、和开始转录的一段DNA序列，它含有DNA聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列

启动子共有序列：

从起点上游约-10处找到6bp的保守序列TATAAT,称Pribnow框，或称-10序列，是转录的解旋区。

（TATAAT序列距离转录起始点约5-8bp，其间的序列保守但距离很重要）

转录因子（真核起始必须）：

RNA聚合酶起始需要的辅助因子（主要是蛋白质）。

种类有：

1）通用因子2）上游因子3）可诱导因子

通读：

有些终止子的作用可被特异的因子阻止，使聚合酶能越过终止子继续转录，称为通读。

终止子：

能提供转录终止信号的DNA序列

终止因子：

协助RNA聚合酶识别终止信号的蛋白质因子

P232页

原核生物终止因子：

1）内在终止子（终止转录不依赖任何因子）2）依赖rho（e）因子的终止子

转录的调节机制：

主要发生在起始和终止阶段

启动子区域是转录起始的主要控制部位

第九章：

RNA转录后加工

转录的特点

转录具有选择性

RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定起点，并在特定的终点处终止催化转录反应的酶是RNA聚合酶

被转录地DNA双链中只有其中的一股模板链作为RNA合成的模板

转录的起始由DNA分子上的启动子控制

方向总是那个

一.原核生物RNA的转录后加工步骤

1.原核生物rRNA前体的加工

先经甲基化修饰，再被内切核酸酶和外切酶切割。

2.原核生物tRNA前体的加工

①由RNA内切核酸酶将tRNA分子两端切断

②RNA核酸外切酶从两端向内切去多余序列，进行修剪

③在tRNA3’端添加—CCA-oH结构

④核苷酸的修饰和异构化

RNA内切核酸酶不能识别特异序列，只能识别加工部位的空间构象。

3.原核生物mRNA前体的加工

一般不需要加工，一经转录即可直接进行翻译，但也有少数多顺反子mRNA需要通过内切核酸酶切成较小的单位后才能进行翻译。

二.真核生物RNA的转录后加工步骤

真核生物rRNA和tRNA的前体的加工与原核相似，但mRNA前体必须经过复杂的和加工过程。

1.rRNA前体的加工

rRNA基因拷贝数较多，成簇排列，经RNA聚合酶I转录产生一个长的rRNA前体

2真核生物细胞的核仁是rRNA合成、加工和装配成核糖体的场所

tRNA前体的加工过程

①内含子的剪接②3’端添加CCA③核苷酸修饰

3.mRNA前体的一般加工P278

①5’端形成特殊的帽子结构

②在链的3’端切断并加上多聚腺苷酸层

③通过剪切除去由内含子转录而来的序列

④链内部的核苷酸被甲基化

核酶：

泛指一类具有催化功能的RNA分子，一般是指无需蛋白参与或不与蛋白质结合，就具有催化功能的RNA分子。

RNA的编辑：

是改变RNA分子序列的一种转录后修饰现象包括碱基的插入、缺失或核苷酸的替换。

RNA的再编码：

mRNA在某些情况下译码，即改变原来的编码信息。

三.RNA反转录过程

反转录酶的作用是以dNTP为底物，以RNA为模板，tRNA（主要是色氨酸tRNA）为引物，在tRNA3′桹H末端上，按5′→3′方向，合成一条与RNA模板互补的DNA单链，这条DNA单链叫做互补DNA（complementaryDNA,cDNA），它与RNA模板形成RNA桪NA杂交体。

随后又在反转录酶的作用下，水解掉RNA链，再以cDNA为模板合成第二条DNA链。

至此，完成由RNA指导的DNA合成过程。

四.反转录的发现有重要的理论意义和实践意义。

（1）对分子生物学的中心法则进行了修正和补充，修正后的中心法则表示为：

是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。

也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。

这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。

某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）。

有些病毒（如阮病毒，即疯牛病病毒）以蛋白质直接形成蛋白质。

（2）在致癌病毒的研究中发现了癌基因，在人类一些癌细胞如膀胱癌、小细胞肺癌等细胞中，也分离出与病毒癌基因相同的碱基序列，称为细胞癌基因或原癌基因。

癌基因的发现为肿瘤发病机理的研究提供了很有前途的线索。

（3）在实际工作中有助于基因工程的实施。

由于目的基因的转录产物易于制备，可将mRNA反向转录形成DNA用以获得目的基因。

第十章遗传密码

特性：

1、简并性2、普遍性与特殊性

3、连续性4、摆动性

第十一章蛋白质的生物合成—翻译

蛋白质合成场所：

核糖体模板与氨基酸接合体：

tRNA

蛋白质合成模板：

mRNA蛋白质合成原料：

20种氨基酸

原核mRNA的特征：

1、半衰期短

2、多以顺反子的形式存在

3、5’端无“帽子”结构，3’没有或共有较短的poly结构

SD序列：

mRNA中用于结合原核生物核糖的序列

真核mRNA的特征：

1、5’端存在帽子结构2、多数mRNA3’端具有poly尾巴

3、以单顺反子形式存在（单顺反子mRNA：

只编码一个Pro的mRNA）

tRNA结构与功能的关系

rRNA含有两个关键部位：

一个是氨基酸结合位点，另一个是与mRNA的结合位点。

功能：

1、解读mRNA的遗传信息。

2、运输工具，运载氨基酸

3’端通常为CCA序列。

三叶草型二级结构，3环4臂（自己理解）

tRNA：

起始tRNA：

特异性识别mRNA模板上起始密码子；

延伸tRNA：

转运同一种氨基酸的rRNA

翻译的过程：

1、氨基酸的活化：

AA+Trna氨基酰tRNA

2、翻译的起始：

⑴、核糖体大小亚基的分离；

⑵、30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合；

⑶、在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNA进入小亚基P位，tRNAde反义密码子与mRNA的起始密码子AUG相配对；

⑷、带有tRNA，mRNA和3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子；

3、翻译的延伸

肽链合成的延伸：

⑴、进位反应，是氨基酰-tRNA的反密码子与mRNA的密码子在核糖体的识别；

⑵、转肽反应，包括转位反应和肽键的形成；

⑶、移位反应，是tRNA和mRNA相对于核糖体的移动。

4、翻译的终止：

⑴、新生肽链与核糖体的解离；

⑵、核糖体与mRNA的解离。

5、折叠与翻译后加工

核糖体结构：

原核：

70S核糖体由30S和50S两个亚基组成；

真核：

80S核糖体由40S和60S两个亚基组成.

核糖体功能：

1、mRNA结合部位—小亚基；

2、结合＼接受AAtRNA部位（A位）—大亚基；

3、结合＼接受肽基tRNA部位—大亚基；

4、肽基转移部位（P位）—大亚基；

5、形成转肽的部位—大亚基

分泌蛋白的运输

按照内质网-高尔基体-质膜转运途径进行

第十二章：

原核生物基因表达调控

基因表达调控：

是生物体内基因表达的调节控制机制，使细胞中基因表达的过程在时间、空间上处于有序状态，并对环境条件的变化做出适当反应的复杂过程。

原核基因表达调控的特点：

1.基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中；

2.调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达，既经济有效，又保证其生命活动需要；

3.调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制，且在此水平上的调控决定于DNA的机构，RNA聚合酶的功能、蛋白质因子及其他小分子配基的相互作用；

4.细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相偶联；

真核基因表达调控特点：

（1、2与原核相同）

1.调控有转录水平调控和转录后的调控，以前者为主要调控方式；

2.在真核结构基因的上游和下游存在许多特异调控成份，并依靠特异蛋白质因子与这些调控成份的结合与否调控基因的转录；

3.真核细胞染色质是由DNA与组蛋白紧密结合形成核小体；

4.真核细胞中有正调控和负调控成份，以正调控为主，且一个真核基因通常都有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异地结合上去并协同作用，才能调节基因转录；

5.转录和翻译在时间和空间上分开，转录以及翻译产物需经过复杂的加工和转运过程，形成多层次调控组成；

操纵子：

操纵子：

是原核生物在分子水平上基因表达调控的单位，由调节基因，启动子操纵子基因和结构基因等序列组成

一、乳糖操纵子

调控机制：

1、Z、Y、A基因产物由同条多顺反子的mRNA分子所编码；

2、该mRNA分子的启动子P紧接着操纵基因区O，位于调节基因I与O之间的启动子区P不能单独启动合成β-半乳糖苷酶和透过酶等的生理过程；

3、操纵基因O是DNA上的一段序列（26bp）是阻遏物的结合位点，它介于启动子区和结构基因间，阻遏物物的结合阻遏了RNA聚合酸的移动从而阻遏机构基因的转录；

4、当阻物与操纵基因结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制；

5、诱导物与阻遏结合改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合从而激发lacmRNA的合成；

总结：

CAP-CAMP促进和异诱导对lac操纵子基因表达的协调调节。

若葡萄糖和乳糖同时存在时乳糖操纵子仍处于阻遏状态不能被诱导，待葡萄糖耗尽才开始诱导lac操纵子，lac操纵子才能启动。

；

色氨酸操纵子的调控

（1）结构特点

1.trPR和trPABCDE不连锁

2.操纵基因在启动子内。

3.有衰减子

4.启动子和结构基因

（2）阻遏系统

色氨酸操纵子的阻遏系统是色氨酸生物合成第一水平的调控，主要调控转录的启动与否；

低Trp时：

阻遏物不结合操纵基因，转录开放；

高Trp时，阻遏物ttrp结合操纵基因，阻遏转录启动；

3.弱化效应

弱化子：

DNA中可导致转录提早终止的一段核苷酸序列；

细菌用过弱化作用弥补阻遏作用的不足，因为阻遏作用只能使转录不起始，对于已经开始的转录，只能通过弱化作用使之停下来；

阻遏作用的信号是色氨酸含量，弱化作用的信号是tRNA含量；

色氨酸少，tRNA少，前导区2-3配对能，不能形成3-4终止结构，转录了继续进行；

色氨酸少，tRNA多，前导区2-3不能配对形成上1-2、3-4配对，3-4为茎环终止结构转录终止。