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分子生物学

一、名词解释:分子生物学:研究核酸等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学,是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,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。

基因:合成一种功能蛋白或RNA分子所必需的全部核苷酸序列。

基因组:生物有机体的单倍体细胞中的所有DNA。

C值:在真核生物中,每种生物的单倍体基因组的DNA总量总是恒定的,称为C值。

DNA的半保留复制:DNA在复制过程中,两条链解开分别作为模板合成新链,产生互补的两条链,这样新形成的两个DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。

因此,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,这种复制方式称为DNA的半保留复制。

复制叉:复制时双链DNA要解开成两股链分别进行,复制起点呈现叉子的形式,称为~复制子:单独复制的一个DNA单元被称为一个复制子,它是一个可移动的单位。

DNA的半不连续复制:DNA复制过程中,前导链的复制是连续的,后随链的复制不连续的,它是生物界中的普遍现象,称为~编码链:与mRNA序列相同的那条DNA链,又叫有意义链。

模板链:另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链,又叫反义链。

三联子密码:mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸,这3个核苷酸就称为密码,也叫三联子密码。

同义密码子:编码同一种氨基酸的不同密码子。

如UUU和UUC是苯丙氨酸的同义密码子。

SD序列:存在于原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处的一种4-7个核苷酸的保守片段,它与16S如RNA3’端反向互补,所以可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。

冈崎片段:DNA合成过程中,后随链的合成是不连续进行的,先合成许多片段,最后各段再连接成为一条长链,这些小的片段成为冈崎片段。

DNA修复:错配修复、切除修复(包括:碱基切除修复和核苷酸切除修复)、重组修复、DNA 的直接修复、SOS反应。

DNA的转座:是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。

基因家族:真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合,被称为基因家族。

外显子和内含子:大多数真核基因都是由蛋白质编码序列和非蛋白质编码序列两部分组成的,编码序列称为外显子,非编码序列称为内含子。

增强子特性:增强效应十分明显;增强效应与其位置和取向无关;大多为重复序列,一般长约50bp;其增强效应有严密的组织和细胞特异性;没有基因专一性;许多增强子还受外部信号的调控。

顺式作用元件:真核生物启动子和增强子是由若干DNA序列元件组成的,由于它们常与特定的功能基因连锁在一起,因此被称为顺式作用元件。

反式作用因子:能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上,参与调控靶基因转录效率的蛋白质。

有螺旋-转折-螺旋结构;锌指结构;碱性-亮氨酸拉链;碱性-螺旋-环-螺旋;同源域蛋白;热激蛋白:许多生物在最适温度范围以上,能受热诱导合成一系列热休克蛋白,又称热激蛋白!癌基因:可分为两类,一类是病毒癌基因,主要有DNA病毒和RNA病毒;另一类是细胞转化基因,它们能使正常细胞转化为肿瘤细胞。

DNA探针:带有标记的一段已知序列DNA,共有四类,基因组DNA探针、cDNA探针、RNA探针和寡核苷酸探针。

基因表达:从DNA到蛋白质或功能RNA的过程。

弱化子:指原核生物操纵子中能显著减弱甚至终止转录作用的一段核苷酸序列。

前导肽:色氨酸操纵子RNA的前导序列中含有一个有效的核糖体结合位点,并能形成由前导RNA27-68号碱基所编码的14个氨基酸的多肽,这一多肽被称为前导肽。

二、填空或简答1、分子生物学的主要研究内容:①DNA重组技术;②基因表达调控研究;③生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学;④基因组、功能基因组与生物信息学研究2、分子生物学的3条基本原理:①构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的②生物体内一切有机大分子的构成都遵循共同的原则③某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性3、中心法则的内容: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。

在某些病毒中的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)是对中心法则的补充和发展。

4、染色体作为遗传物质的特征:①分子结构相对稳定;②能自我复制,保持遗传连续性;③能指导蛋白质合成,控制生命过程;④能产生可遗传的变异。

5、组蛋白的特性:①进化上的极端保守性;②无组织特异性;③肽链上氨基酸分布的不对称性;④组蛋白的修饰作用(包括甲基化,乙基化,磷酸化及ADP和糖基化等);⑤富含赖氨酸的组蛋白H5。

6、核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bp的DNA组成。

7、DNA复制的几种主要方式:(1)复制叉式复制:即在复制原点形成复制叉,其新链的合成所需的引物是新合成的。

这是最常见的复制方式。

(2)滚环式复制:环状DNA采取的一种复制方式。

其新链的合成无须合成引物,而是利用一条链切断后产生的3’端,由此不断延伸,合成出新链。

(环状双链DNA的复制可以分为:θ型,滚环型和D-环型几种类型)13.转座子及其遗传学基因(1)转座子:是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。

转座子分为两大类:插入序列和复合型转座子。

(2)转座作用的遗传学效应:①转座引起插入突变;②转座产生新的基因;③转座产生的染色体畸变;④转座引起的生物进化。

14、启动子区的基本结构:①原核生物:绝大部分原核生物启动子都存在位于-10bp的TATA盒和位于-35bp的TTGACA盒,这两个区域是RNA聚合酶与启动子的结合位点。

②在真核生物中发现,位于转录起始位点上游-25—-35bp处的TATAAA也称为TATA区,在-70—-78bp处还有另外一段共同序列CCAAT,称为CAAT区。

15、64个密码子中有61个是编码氨基酸的,另外三个即UAA、UGA和UAG是终止密码子。

每种氨基酸至少有一种密码子,最多的有6种密码子。

16、遗传密码的性质:①密码的连续性;密码的简并性;密码的通用性与特殊性;密码子与反密码子的相互作用17、蛋白质前体的加工:①N端fMet或Met的切除;②二硫键的形成;③特定氨基酸的修饰:包括磷酸化、糖基化、甲基化等;④切除新生肽链中的非功能片段18、原核生物的翻译起始是:fMet-tRNA fMet;真核生物的翻译起始是:Met-tRNA fMet19、用于基因治疗的病毒载体应具备的基本条件:①携带外源基因并能装配成病毒颗粒;②介导外源基因的转移和表达;③对抗体没有致病力20、基因治疗中的问题:①靶向性基因导入系统;②外源基因表达的可控性;③治疗基因过少21、原核生物和真核生物的起始因子:原核生物起始因子主要有IF1,IF2,IF3等3种,真核起始因子种类多且复杂,目前已鉴定的真核起始因子共有12种。

通过这些真核起始因子之间以及不同的真核起始因子与核糖体、mRNA和起始tRNA之间的相互作用,来完成真核生物的翻译起始。

三、问答题1、分子生物学简史①1962年,美国科学家Watson和英国科学家Crick因在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与wilkins共享诺贝尔生理医学奖。

②1965年,法国科学家Jacob和Monod提出并证实了操纵子作为调节细菌代谢的分子机制而与Iwoff分享了诺贝尔生理医学奖③1968年,美国科学家Nirenberg破译DNA遗传密码与holly等获诺贝尔生理医学奖④1980年,Sanger设计出一种测定DNA分子内核苷酸序列的方法获诺贝尔化学奖⑤1997年,美国科学家Prusiner发现朊病毒是阿尔茨海默病等疾病的病原并能直接在宿主细胞中繁殖传播而获得诺贝尔生理医学奖⑥1972-1973年,Boyer、Berg等人发展了DNA重组技术;⑦1983年,获得第一例转基因植物;⑧1997年,英国爱丁堡罗斯林研究所获得克隆羊;⑨2001年,完成了第一个人类基因组全序列测定;2、哪些实验证实DNA是主要的遗传物质(1)肺炎双球菌的转化试验①无毒的R型细菌+ 小鼠——小鼠不死亡②有毒的S 型细菌+ 小鼠——小鼠患败血症死亡③加热杀死的S型细菌+小鼠——小鼠不死亡④无毒的R型细菌+加热杀死的S型细菌+小鼠——小鼠死亡说明:死细菌DNA指导了这一可遗传的转化,从而导致了小鼠的死亡。

(2)噬菌体感染实验当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸,子代噬菌体中就相应含有35S标记的蛋白质或32P标记的核酸。

分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌,经过1~2个噬菌体DNA复制周期后发现,子代噬菌体中几乎不含带35S标记的蛋白质,但含有30%以上的32P标记,这说明在噬菌体传代过程中发挥作用的是DNA 而不是蛋白质。

(3)植物病毒的重建实验将烟草花叶病毒(TMV)放在一定浓度的苯酚溶液中振荡,将它的蛋白质外壳和RNA核心相分离,裸露的RNA也能感染烟草,并使其患典型症状,而且在病斑中还能分离到完整的TMV粒子。

3、DNA二级结构及其特征(1)DNA二级结构:是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。

(2)特征:①DNA的二级结构分两大类:一类是右手螺旋,如A-DNA和B-DNA,DNA通常是右手螺旋形式存在的;另一类是左手螺旋,即Z-DNA。

②磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架位于外侧(亲水骨架),作为可变成分的碱基位于内侧(疏水骨架),链间碱基按A-T,G-C配对形成氢键;③碱基对平面与螺旋轴几乎垂直,相邻碱基平面垂直距离0.34nm,DNA双链所形成的螺旋直径2nm,螺旋结构每隔10个碱基对重复一次,螺距为3.4nm。

DNA双螺旋分子表面形成“大沟”与“小沟”。

④多核苷酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯键的走向决定,一条从5’—3’,另一条从3’-5’。

4、原核生物DNA复制的特点:所有DNA的复制都是从一个固定起点开始的,复制时,往往先由RNA聚合酶在DNA 模板上合成一段RNA引物,再由DNA聚合酶从RNA引物3’末端开始合成新的DNA链。

对于前导链,这个引发过程比较简单只要有一段RNA引物,DNA聚合酶就能以此为起点一直合成下去。

但对于后随链,引发过程就非常复杂,需要多重蛋白质和酶的协同作用还涉及冈崎片段的形成和连接。

后随链的引发由引发体来完成。

5、RNA转录的基本过程:①模板识别: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转录起始:RNA聚合酶结合在启动子上之后,使启动子附近的DNA双链解旋并解链,形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。

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