中国农业大学分子生物学复习doc.docx

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分子生物学复习

Parti绪论

1.什么是分子生物学？

是一门在分子水平上研究生命现象及其本质的学科。

主要研究DNA、RNA与蛋白质等生命大分子的结构和功能，以及它们在生命过程中的作用。

它所关心的主要是核酸在细胞生命过程中的作用，包括核酸本身的复制、保存以及基因的表达与调控规律。

2.分子生物学的研究内容有哪些？

生物大分子的结构与功能•结构分子生物学

基因的表达调控•核酸生物学

DNA重组技术■基因工程

基因组结构和功能•生物信息学

Part2染色体与DNA

1.简述染色体的基本构成。

DNA：

组蛋非组蛋RNA=1：

1：

（1-1.5）：

0.05（DNA.蛋白质、RNA）

2.简述核小体的结构和基本功能。

四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）各2分子组成八聚体的小圆盘。

H1起连接作用。

核小体是染色体的基本单位，其功能与染色质的浓缩有关，且能够进行自装配。

3.简述染色体的螺旋化过程。

DNA-核小体一螺线管一超螺线管一染色体

一个核小体200bpDNAo螺线管的每一-螺旋包含6个核小体。

4.根据染色体在分裂期与间期的染色不同，将染色质分为异染色质和常染色质。

间期染色深的是异染色质，染色浅的是常染色质。

结构性异染色质（指各种类型细胞中在整个细胞周期内都处于凝集状态的染色质，即永久性的呈现异固缩的染色质）。

兼性异染色质（指在一定的细胞类型或一定的发育阶段呈现凝集状态的异染色质）。

5.分述DNA一级结构、二级结构和三级结构的特点。

DNA的一级结构是由数量极其庞人的四种脱氧核糖核井酸（dAMP、dGMP、dCMP、dTMP）,通过3',5'-磷酸二酯键连接起来的直线形或环形多聚体。

DNA的二级结构一双螺旋结构模型：

两条多核井酸链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构。

卩票吟与卩密碇互补配对：

腺卩票吟A:

胸腺卩密碇T鸟卩票吟G:

胞卩密碇C

DNA的三级结构指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。

包括线状DNA形成的纽结、超螺旋和多垂螺旋以及环状DNA形成的结、超螺旋和连环等多种类型。

其中超螺旋是DM高级结构的主要形式。

6.什么是Tm?

影响变性和复性速度的因素有哪些？

熔解温度：

通常将核酸加热变性过程中，紫外光吸收值达到最人值的50%吋的温度称为核酸的解链温度。

影响因素：

①DNA碱基组成（GC多，高）②DNA的均一性③溶液的离子强度（正比）④pH（5-9变化不明显）

影响DNA复性因素：

温度和时间、DNA浓度、DNA顺序的复杂性、DNA片段的大小、盐的浓度。

7.简述碱基组成的Chargaff定则。

（1）同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；

（2）一种牛物DNA碱基组成不随牛物体的年龄、营养状态或者环境变化而改变；

（3）几乎所有DNA,无论种属来源如何，其腺瞟吟摩尔含量与胸腺U密噪摩尔含量相同（[A]=[T]）,鸟瞟吟摩尔含量与胞U密唳摩尔含量相同（[G]=[C]）,总的瞟吟摩尔含量与总的U密噪摩尔含量相同（[A+G]二[C+T]）。

⑷不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现在A+T/G+C比值的不同；

8.简述DNA的主要序列类型。

（1）高度重复序列（卫星DNA、分散高度重复序列）

（2）中度重复序列（成簇存在、分散存在）

（3）轻度重复序列（60-65%）

（4）反向重复序列或回文结构

9.表观遗传学是研究基因的核昔酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。

表观遗传的现象很多，己知的有DNA甲基化、基因组印记、母体效应、基因沉默、核仁显性、休眠转座子激活和RNA编辑等。

10•—般约定，碱基序列的书写是由左向右书写，左侧是5’末端，右侧为3'末端（5‘-*3’）。

11•二级结构：

B-DNA（most）：

右手螺旋，每个螺旋10.5对碱基；A-DNA：

右手螺旋，螺体较宽而短；Z-DNA：

左手螺旋，每个螺旋12对碱基。

12•纯度估计:

（A260/A280）:

dsDNA:

l.8/pureRNA:

2.0/protein:

0.5

DNA和RNA都是在260nm处有最大吸收值

13.White方程"L（连接数）二T（双链盘绕数）+W（超螺旋数）

迁移率：

超螺旋DNA＞线性DNA＞开环DNA

14•什么是半保留复制？

什么是半不连续性复制？

半保留复制有什么生物学意义？

半保留复制：

每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的这种复制方式。

半不连续复制：

DNA复制时，一条链是连续的，另一条链是不连续的。

DNA半保留复制保证了所有的体细胞都携带相同的遗传信息，并可以将遗传信息稳定地传递给下一代。

15.简述DNA复制的几种方式及其特点。

（1）线性DNA双链的复制

a单起点单向（腺病毒）

b单起点双向（T7噬菌体）双向：

复制眼

c多起点双向（真核生物）

（2）环状DNA双链的复制

a8型（细菌、病毒）

b滚环型（噬菌体）

c噜噗滚环复制（噬菌体4）X174）

dD-噜噗复制（线粒体、叶绿体）

16.简述DNA复制的过程及涉及到的关键的酶或蛋白质。

（1）亲代DNA分子超螺旋构彖的松弛和螺旋的解旋，复制模板展露（解旋解链酶类）

（2）复制的引发：

起始点被识别，引发体合成引物（复制起始蛋白、引物酶和引发体）

（3）复制的延伸：

新DNA链沿5'-3'被合成（DNA聚合酶、DNA连接酶）

（4）复制的终止：

复制子的末端，Ter、Tus等蛋白因子参与

解旋解链酶类：

DNA拓扑异构酶、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白（SSBP）

大肠杆菌DNA复制的基本过程（小结）

E.coli基因组的复制以双链环状DNA分子的形式存在，复制从起始点oriC开始，以双向等速的方式进行，复制的中间产物形成0形。

（1）复制的起始：

涉及双链的解旋和松开，形成两个方向相反的复制叉。

在拓扑异构酶I的作用下解开负超螺旋，在解链酶的作用下解开双链,有SSB蛋白稳定解开的单链。

复制原点xiC的核酸序列被转录生成短RNA链，作为先导链起始复制的引物。

（2）复制的延伸：

以半不连续复制的方式进行：

在延伸过程中，先导链可以随着复制叉不断向前移动而连续合成。

在后随链上，当复制叉进一步打开时，RNA引物与DNA单链结合，在D7A聚合酶III作用下以DNA单链为模板合成短的单链片断（冈崎片段），然后由DNA连接酶将它们连接起来，形成一条连续的单链。

（3）复制的终止：

当复制叉前移遇到重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus复合物阻止复制叉前移，等到相反方向复制叉到达时，在拓扑异构酶IV的作用下复制叉解体,释放子链。

17.简述端粒酶的作用机制及端粒复制的生物学意义。

端粒酶利用自身携带的RNA链作为模板，以dNTP为原料，以反转录的方式催化合成模板后随链5,端DNA片段或外加重复单位。

端粒复制的生物学意义：

（1）维持染色体的完成性，决定细胞的寿命；

（2）维持染色体的独立性，若无端粒，两个染色体末端很可能融合到一起；

（3）解决末端复制问题，端粒酶能与端粒作用，延伸其长度。

18.名词解释：

复制叉：

正在发生复制的位点。

复制子：

染色体上能独立进行复制的单位。

前导链和滞后链：

前导链：

DM合成过程中，在新合成的两条单链中，有--条可以随着复制叉不断向前移动而连续合成，这条链叫前导链。

后随链：

而另一条链合成时，则是先合成一段短的单链片断，然后由DNA连接酶将它们连接起來，形成一条连续的单链，因此，这条链叫后随链。

冈崎片段：

在DNA复制时，后随链上不连续合成的DNA片断。

DNA聚合酶：

催化dNTP聚合到核酸链上，是DNA复制的主要酶。

19.真核生物和原核生物DNA复制的异同点。

相同点

1.具有3,^5,校对活性

2.底物成分：

亲代DNA分子为模板，四种脱氧三磷酸核苜（dNTP）为底物，多种酶及蛋白质：

DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋口、引物酶、DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等；

3.过程：

分为起始、延伸、终止三个过程；

4.聚合方向：

5'-3*；

5.化学键：

5,磷酸二酯键；

&遵从碱基互补配对规律；

7.一般为双向复制、半保留复制、半不连续复制。

不同点

1.细菌染色体复制：

e型（双向）；真核生物染色体复制：

多起点、双向、线形。

2.起点：

真核生物为线性DNA,具有多个复制起始位点,形成多个复制叉，复制子相对较小，移动速度较原核生物慢，不同步；原核生物为一般为环形DNA,具有单一复制起始位点。

3.时期：

真核生物DNA复制只发生在细胞周期的S期，复制一旦启动，在完成木次复制前，不能再启动新的复制；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。

4.聚合酶状态：

原核的DNA聚合酶111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.DNA聚合酶：

真核生物有多种，没有5'-3'外切酶活性，需要一种叫FEN1的蛋白切除5'端引物，主要复制酶为DNA聚合酶6,引物由DNA聚合酶a/引发酶复合体合成；原核生物只有三种，DNA聚合酶I具有5'-3'外切酶活性。

主要复制酶为DNA聚合酶III,引物由引发酶合成。

6.动力：

原核生物滑动DNA夹增加DNA聚合酶的持续合成能力；真核生物DNA聚合酶§的前进动力来自于RF-C蛋白和PCNA蛋白的相互作用。

7.末端：

真核生物末端靠端粒酶的作用补齐，而原核生物以多联体的形式补齐。

8.调控：

原核生物细胞内复制叉的多少决定了复制起始频率的髙低；真核生物的复制有生活周期，染色体，复制子3个水平调控。

1.哪些因素能引起DNA损伤？

DM损伤类型？

DNA损伤是指正常DNA分子的化学结构或物理结构在某些物理因素、化学因素（如射线和化学试剂）以及细胞自发产生的基因毒素等干扰作用下发生改变的现象。

因素：

物理因素、化学因素、细胞自发产生的基因毒素等；类型：

影响了DM序列但不改变DM的整体结构、结构扭曲。

2.生物机体如何修复DNA损伤？

DM修复类型

直接修复、错配修复、切除修复、重组修复、SOS修复

3.牛物机体的损伤修复对牛物体有何意义？

如果基因损伤不断积累，当达到一定的量，就会使细胞不能正常的新陈代谢,进而癌变等。

DNA损伤修复的研究有助于了解基因突变的机制，衰老和癌变的原因，还可应用于环境致癌因子的检测。

4.何谓突变？

突变与细胞癌变有何关系？

突变是在DMA分子碱基序列水平上所发生的一种永久性、可遗传的变化,它是与遗传保守性既相对立乂相统一的自然现象。

类型：

染色体畸变、基因突变（自发、诱发）

a基因突变能引起细胞癌变，但细胞癌变不是只能由基因突变引起，比如某些病毒也可引起细胞癌变；

b基因突变不一定产生对生物体不利的变化，但的确是“多害少利”性，只有原癌基因或是抑癌基因突变才会引起癌变；

c基因突变需突变多处，并积累才能引起细胞癌变。

DNA损伤和突变的关系：

损伤：

DNA在生理条件下的碱基化学损坏;

突变：

DNA碱基序列改变

损伤不及时修复会导致基因突变、改变；损伤可以修复，突变不能修复，但可以恢复。

引起损伤因素与引起突变因素有重叠。

5.

用图表说明转座的机制。

转座子总结

1.转座子在其末端有反向重复序列，在插入位点产生短的正向重复序列。

2.IS、复合转座子和P转座子采用非复制形式转座，转座子从供体直接转移到受体，即“切除和粘贴”方式。

3.玉米中有自主转座子和非自主转座子，非自主转座子由自主转座子缺失产生。

自主转座子能自己转座，而非自主的转座子的转座需要有自主的转座子提供的transacting功能。

4.果蝇中的P转座子是导致杂种败育的因子。

P转座子在细胞质中缺少阻遏蛋白的情况下发生转座。

Port3RNA转录

1.比较转录和复制的异同。

相同点：

（1）合成反应的化学本质：

按碱基配对（A-U,G-C）形成磷酸糖昔键；

（2）模板的使用：

DNA链;

（3）合成的方向：

5'-3'；

（4）都需依赖DNA的聚合酶；

（5）发生的部位：

细胞核。

不同点：

（1）转录：

一条DNA链为模板/复制：

两条链都可作模板；

（2）转录时，模板DNA的信息全保留;复制吋模板信息是半保留。

（3）RNA合成不需引物，而DNA复制需引物；

（4）转录的底物是rNTP,复制的底物是dNTP；碱基由复制时的T替换为转录时的U。

（5）复制过程是整条染色体复制，而转录是有选择的，在某个时期，只有某个特定的基因或一组基因被转录。

（6）聚合酶系统不同,RNA聚合酶只有5'-3'聚合作用，无5'-3'及3'-5'

外切活性。

2.比较原核牛物和真核牛物R7A聚合酶作用的异同。

R7A聚合酶：

以DNA序列为模板合成R7A的蛋白酶。

原核：

没有任何校对功能；

能起始新的RNA链，无需引物；

核心酶对DNA有一定亲和性，但不能区别启动子和其它DNA序列。

只有全酶才能起始转录。

模板链的识别，转录起始，存在多种o因子,用于识别不同的启动子真核：

相对分子量大

除了细胞核RNA聚合酶外，真核生物线粒体和叶绿体中还存在不同的RNA

聚合酶。

细菌RNA聚合酶终止转录在两种位点。

真实终止子发生在回纹结构形成发夹结构，包含富含GC域和U序列。

依赖rho的终止有一个富含C少G的序列，位于终止子之前。

p因子作为辅助终止因子起作用。

它识别RNA并在RNA聚合酶暂停位点起作用。

p因子终止活性需要水解ATP提供能量。

3.何谓启动子、终止子、增强子？

原核生物和真核生物的启动子结构有何异同？

启动子：

基因转录起始所必需的一段DNA序列终止子：

转录终止所必需的DNA序列。

4.比较原核生物和真核生物RNA转录后加工的异同。

真核生物tRNA的加工：

多了一步内含子剪接。

mRNA前体分子的加工主要是真核mRNA,原核的mRNA一般不经过加工。

核内不均一RNA（hnRNA）是mRNA的前体，一般要5'加帽、3’加尾、内含子剪接、编辑和修饰等步骤成为成熟的RNAo

5.什么是酶RNA,它们的发现有何意义?

核酶是指木质为RNA或以RNA为主含有蛋白质辅基的一类具有催化功能的物质。

1）突破了酶的概念，是一种自体催化。

2）揭示了内含子自我剪接的奥秘；促进了对RNA的研究。

3）为生命的起源和分子进化提供了新的依据。

1、hnRNA：

由DNA转录生成的原始转录产物，即前体mRNA。

2、转录酶、转录因子

3、TATA框：

RNA转录起始，RNA聚合酶结合部位

4、转录基本过程：

识别、起始、延伸、终止。

5、o因子决定转录的起始，不参与延伸。

6、真核生物RNA聚合酶：

I型（产物rRNA）□型（mRNA）TTT型（LRNA）

7、RNA全酶包括核心酶和sigma因子，sigma因子保证RNA聚合酶与启动子DNA的结合；只有全酶才能起始转录，核心酶进行RM延伸。

Part4蛋白质的合成与转运

掌握蛋口质生物合成的过程和翻译后的加工过程；

掌握蛋口质转运的不同机制。

1.试述tRNA的功能。

2.简述蛋口质的合成过程。

3•原核生物和真核生物的蛋口质合成有何不同？

（1）真核生物mRNA具有m7GpppNp帽子结构,mRNA5,端的“帽子”和3'端的多聚A都参与形成翻译起始复合物。

（2）原核生物的起始tR\A是fMct-tRNA'^S而真核生物是Met-tRNAMet；

（3）原核生物中30S小亚基首先与niR酉模板相结合，再与fMet-tRNAfMet结合，最后与50S人亚基结合。

而在真核生物中，40S小亚基首先与Met-tRNAHet相结合,再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S•mRNA•Met-tRNAMel起始复合物。

（4）原核生物mRNA±5z末端通过SD序列与核糖体结合；真核生物核糖体上有专一位点或因子识别mRNA的帽子，使mRNA与核糖体结合。

除了帽子结构以外,40S小亚基还能识别mRNA上的起始密码子AUG。

（5）真核生物mRXA与核糖体小亚基结合吋需要ATP,可能蛋H质合成中消除mRNA二级结构需ATP水解提供能量。

4.蛋白质合成的抑制剂及其作用。

5.简述翻译运转同步机制。

6.什么是信号肽？

信号肽假说的基础和内容是什么？

7.举例说明翻译后运转机制。

&泛素调节的蛋白质降解机制。

9.终止（无义）密码子：

UAA/UAG/UGA

起始密码子：

AUG（真核：

甲硫氨酸/原核：

甲酰甲硫氨酸）

10.tRNA装载上与其反密码子相应的氨基酸后，称为氨酰tRNAo它与氨基酸的连接是通过拨基（-C00H）同tRM3'端碱基的核糖2'或3'-0H形成的酯键。

tRNA可用相应氨基酸3个字母的缩写做上标來命令。

氨酰tRNA用此氨基酸的前缀来表示，例如Ala-tRNA表示携带丙氨酸的tRNAo

催化tRNA携带氨基酸的特异性酶叫氨酰tRNA合成酶。

至少有20种氨酰-tRNA合成酶，每一个识别一种氨基酸和所有相应该氨基酸的氨酰tRNAso

tRNA合成酶高度特异，对氨基酸和tRM都有极高的专一性，口只作用于【厂氨基酸。

代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。

同工tRNA既耍有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，乂要被同一AA-tRNA合成酶识别。

第五章原核基因的表达与调控

重点：

掌握原核基因表达调控的一般规律与特点，尤其是以乳糖操纵子为代表的负控诱导系统和以色氨酸操纵子为代表的负控阻遏系统的基本构成、作用规律和调控机制。

了解其他类型的操纵子调控机制和作用特征。

1.何为操纵子？

根据操纵子模型说明酶的诱导和阻遏。

2.简述大肠杆菌半乳糠操纵子模型和调控机制。

3.简述大肠杆菌色氨酸操纵子模型和调控机制。

4.细菌的应急反应。

5.注意一些成对的基木概念。

第六章真核基因的表达与调控

重点：

1.掌握真核基因表达与调控的一般规律与特点；

2.掌握真核生物基因表达调控在不同表达阶段的具体作用特征；

3.重要顺式作用元件与反式作用因子的基本概念、作用特征及蛋白质结构与功能特点；

4.学握转录因子活性调节的主要方式。

1.反式作用因子/转录因子的结构特征，各部分的结构特点。

2.调控蛋白DNA结合域的主要结构特征有哪些，并各举一例说明。

3.说出几种DNA聚合酶II的转录因子及其识别序列和DNA结合域的结构特征。

4.真核生物的基因调控有什么特点？

5.真核生物翻译水平的调控因素及其过程，可以举例。

6•真核生物转录前水平的基因调节主要有哪些方式？

7•比较真核生物和原核生物转录水平调控与翻译水平调控的异同点。

第七章植物细胞信号转导

重点：

1.了解植物细胞信号转导屮的信号、受体、钙调素等基本概念、类型和特点；

2.掌握信号转导的类型及基本过程。

第八章基因组与比较基因组学

重点：

了解基因组和比较基因组学的重要研究领域、热点问题与发展趋势。

第九章分子生物学研究方法学习

目的和要求：

了解并掌握分子生物学常用的研究方法原理和技术。

图7-1细鬼信号转导的主要分子途径

町:

三H酸肌油;PKA：

依赖cAMP的虽白激MhPKC?

•:

依牍Ca”的蛊白激HhPKC：

依赖（＞2・与碳飼的蛋白激㈱;PKCa"・CaM：

依赖Ca2#-CaM的蛋白激酶