分子生物學復習

1、分子生物學復習 分子生物學復習分子生物學復習 題型及分數分配題型及分數分配 名詞解釋：名詞解釋：10個（個（30分）分） 3個（個（30分）分） 問答題：問答題：1個（個（40分）分） 2014.11 分子生物學復習 基因：是遺傳的物質基礎，是基因：是遺傳的物質基礎，是DNA或或RNA分分 子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。它包括結構子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。它包括結構 基因；基因；rRNA、tRNA基因；基因；microRNA、siRNA基基 因；啟動子和操縱子基因等。因；啟動子和操縱子基因等。 斷裂基因（斷裂基因（splite gene）是真核生物結構基因，）是真核生物結構基因，

2、由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲 嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù) 氨基酸組成的完整蛋白質，這些基因稱為斷裂基因氨基酸組成的完整蛋白質，這些基因稱為斷裂基因 （splite gene）。）。 分子生物學復習 表觀遺傳學（表觀遺傳學（epigenetics）:在基因組中除了在基因組中除了 DNA和和RNA序列以外，還有許多調控基因的信息，序列以外，還有許多調控基因的信息， 它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過 基因修飾，蛋白質與蛋白質、基

3、因修飾，蛋白質與蛋白質、DNA和其它分子的和其它分子的 相互作用，而影響和調節(jié)遺傳的基因的功能和特相互作用，而影響和調節(jié)遺傳的基因的功能和特 性，并且通過細胞分裂和增殖周期影響遺傳，這性，并且通過細胞分裂和增殖周期影響遺傳，這 種遺傳方式叫表觀遺傳學（種遺傳方式叫表觀遺傳學（epigenetics）。如，）。如， DNA甲基化、甲基化、 RNAi、基因組印記等均屬于表觀、基因組印記等均屬于表觀 遺傳范疇。遺傳范疇。 分子生物學復習 表觀遺傳變異表觀遺傳變異(epigenetic variation)：在基因的：在基因的 DNA 序列沒有發(fā)生改變的情況下序列沒有發(fā)生改變的情況下,基因功能發(fā)生了基

4、因功能發(fā)生了 可遺傳的變化可遺傳的變化,并最終導致了表型的變化，這種遺傳并最終導致了表型的變化，這種遺傳 叫表觀遺傳變異叫表觀遺傳變異(epigenetic variation)，它不符合孟，它不符合孟 德爾遺傳規(guī)律的核內遺傳。德爾遺傳規(guī)律的核內遺傳。 分子生物學復習 端粒（端粒（telomere）：是染色體末端的）：是染色體末端的DNA重重 復序列，作用是保持染色體的完整性。細胞分裂復序列，作用是保持染色體的完整性。細胞分裂 一次，由于一次，由于DNA復制的原因，端粒就縮短一點。復制的原因，端粒就縮短一點。 一旦端粒消耗殆盡，染色體則易于突變而導致動一旦端粒消耗殆盡，染色體則易于突變而導致動

5、 脈硬化和某些癌癥。因此，端粒和細胞老化有明脈硬化和某些癌癥。因此，端粒和細胞老化有明 顯的關系。一直以來都知道，精、卵細胞的端粒顯的關系。一直以來都知道，精、卵細胞的端粒 比成年體細胞的都長許多。比成年體細胞的都長許多。 分子生物學復習 東方田鼠抗日東方田鼠抗日 本血吸蟲本血吸蟲 microRNAsmicroRNAs的篩的篩 選及機理研究選及機理研究 端粒酶，是基本的核蛋白逆轉錄酶，可將端粒端粒酶，是基本的核蛋白逆轉錄酶，可將端粒 DNA加至真核細胞染色體末端。端粒酶在正常人加至真核細胞染色體末端。端粒酶在正常人 體組織中的活性被抑制，在腫瘤中被重新激活，端體組織中的活性被抑制，在腫瘤中被重

6、新激活，端 粒酶可能參與惡性轉化。端粒酶在保持端粒穩(wěn)定、粒酶可能參與惡性轉化。端粒酶在保持端粒穩(wěn)定、 基因組完整、細胞長期的活性和潛在的繼續(xù)增殖能基因組完整、細胞長期的活性和潛在的繼續(xù)增殖能 力等方面有重要作用。力等方面有重要作用。 分子生物學復習 DNA甲基化甲基化(Methylation of DNA)：是指在：是指在 DNA甲基化轉移酶的作用下甲基化轉移酶的作用下,通常在基因組通常在基因組CpG二二 核苷酸的胞嘧啶核苷酸的胞嘧啶5碳位共價結合一個甲基。碳位共價結合一個甲基。DNA甲甲 基化能關閉某些基因的活性，去甲基化則誘導了基基化能關閉某些基因的活性，去甲基化則誘導了基 因的重新活化和

7、表達因的重新活化和表達 。 分子生物學復習 CpG 島（島（CpG Island ）：）：CpG常成簇存在常成簇存在,人人 們將基因組中富含們將基因組中富含CpG的一段的一段DNA 稱為稱為CpG島島,通通 常長度在常長度在1kb2kb 左右。左右。CpG島常位于轉錄調控島常位于轉錄調控 區(qū)附近區(qū)附近, 基因組中基因組中60% 90% 的的CpG 都被甲基化都被甲基化, 未甲基化的未甲基化的CpG 成簇地組成成簇地組成CpG 島島, 位于結構基因位于結構基因 啟動子的核心序列和轉錄起始點。啟動子的核心序列和轉錄起始點。 核型模式圖：是指將一個染色體組的全部染色核型模式圖：是指將一個染色體組的全

8、部染色 體逐個按其特征繪制下來，再按長短、形態(tài)等特征體逐個按其特征繪制下來，再按長短、形態(tài)等特征 排列起來的圖像。排列起來的圖像。 分子生物學復習 泛素（泛素（Ubiquitin）：由）：由76個氨基酸組成的高度個氨基酸組成的高度 保守的多肽鏈保守的多肽鏈,因其廣泛分布于各類細胞而得名。泛因其廣泛分布于各類細胞而得名。泛 素共價地結合于底物蛋白質的賴氨酸殘基，被泛素素共價地結合于底物蛋白質的賴氨酸殘基，被泛素 標記的蛋白質將被特異性地識別并迅速降解，泛素標記的蛋白質將被特異性地識別并迅速降解，泛素 的這種標記作用是非底物特異性的，在蛋白質降解的這種標記作用是非底物特異性的，在蛋白質降解 過程中

9、泛素具有樞紐的作用。組蛋白的泛素化修飾過程中泛素具有樞紐的作用。組蛋白的泛素化修飾 與經典的蛋白質的泛素調節(jié)途徑不同與經典的蛋白質的泛素調節(jié)途徑不同,不會導致蛋白不會導致蛋白 質的降解質的降解,但是能夠招募核小體到染色體、參與但是能夠招募核小體到染色體、參與X染染 色體的失活、影響基因的轉錄等色體的失活、影響基因的轉錄等. 分子生物學復習 FISH技術技術:是將是將DNA(或或RNA)探針用特殊的核苷探針用特殊的核苷 酸分子標記酸分子標記,然后將探針直接雜交到染色體或然后將探針直接雜交到染色體或DNA纖纖 維切片上維切片上,再用與熒光素分子偶聯(lián)的單克隆抗體與探再用與熒光素分子偶聯(lián)的單克隆抗體與

10、探 針分子特異性結合來檢測針分子特異性結合來檢測DNA序列在染色體或序列在染色體或DNA 纖維切片上的定性、定位、相對定量分析的技術。纖維切片上的定性、定位、相對定量分析的技術。 微衛(wèi)星微衛(wèi)星DNA（microsatellite DNA)：又稱為：又稱為 STR(short tandem repeat)短串聯(lián)重復序列。重復序短串聯(lián)重復序列。重復序 列單位長列單位長16bp。在人類基因組中出現(xiàn)的數目和頻。在人類基因組中出現(xiàn)的數目和頻 率存在個體間的多態(tài)性（差異）?？勺鳛槎鄳B(tài)遺傳標率存在個體間的多態(tài)性（差異）?？勺鳛槎鄳B(tài)遺傳標 記，用于檢測個體間記，用于檢測個體間DNA的差異（的差異（DNA指紋，

11、指紋，DNA finger printing) 分子生物學復習 抑癌基因抑癌基因(tumor suppressor gene)：又稱抗癌基因（：又稱抗癌基因（anti- oncogene），是指存在于正常細胞內的一大類可抑制細胞生長），是指存在于正常細胞內的一大類可抑制細胞生長 并具有潛在抑癌作用的基因。當該類基因發(fā)生突變其功能減弱并具有潛在抑癌作用的基因。當該類基因發(fā)生突變其功能減弱 時可引起細胞惡性轉化導致腫瘤的發(fā)生。抑癌基因表達產物主時可引起細胞惡性轉化導致腫瘤的發(fā)生。抑癌基因表達產物主 要包括跨膜受體，胞質調節(jié)因子，結構蛋白，轉錄因子，轉錄要包括跨膜受體，胞質調節(jié)因子，結構蛋白，轉錄因

12、子，轉錄 調節(jié)因子，細胞周期因子，調節(jié)因子，細胞周期因子，DNA損傷修復因子等。損傷修復因子等。 復制子（復制子（Replicon ）：基因組能獨立進行復制的功能單位）：基因組能獨立進行復制的功能單位 稱為復制子，每個復制子都含有控制復制起始的起點稱為復制子，每個復制子都含有控制復制起始的起點 (origin)， 可能還有終止復制的終點可能還有終止復制的終點(terminus)。每個起始點產生兩個移。每個起始點產生兩個移 動方向相反的復制叉，復制完成時，復制叉相遇并匯合連接。動方向相反的復制叉，復制完成時，復制叉相遇并匯合連接。 習慣上把兩個相鄰起始點之間的距離定為一個復制子。習慣上把兩個相鄰

13、起始點之間的距離定為一個復制子。 分子生物學復習 基因敲除（基因敲除（gene knock out）又稱基因剔除，或基因打靶）又稱基因剔除，或基因打靶 （gene targeting），是通過一定途徑使機體特定基因缺失的一），是通過一定途徑使機體特定基因缺失的一 種分子生物學技術；從分子水平上看，是將一個結構已知而其種分子生物學技術；從分子水平上看，是將一個結構已知而其 功能未知的基因去除，或者用其它順序相近的基因取而代之的功能未知的基因去除，或者用其它順序相近的基因取而代之的 人工突變技術，然后從整體觀察實驗動物，推測相應基因的功人工突變技術，然后從整體觀察實驗動物，推測相應基因的功 能。能

14、。 分子伴侶（分子伴侶（molecular chaperone）：肽鏈的正確折疊或者）：肽鏈的正確折疊或者 亞基的裝配常常需要由一些蛋白質，例如熱激蛋白（亞基的裝配常常需要由一些蛋白質，例如熱激蛋白（Heat shock protein , Hsp）和某些酶的幫助，并且消耗）和某些酶的幫助，并且消耗ATP。但是，。但是， 這樣的蛋白質與酶并不加入到最終的折疊產物或裝配復合物中。這樣的蛋白質與酶并不加入到最終的折疊產物或裝配復合物中。 它們被稱為分子伴侶（它們被稱為分子伴侶（molecular chaperone） 分子生物學復習 RNA干擾（干擾（RNA interference, RNAi）

15、：是指在進化過程中）：是指在進化過程中 高度保守的、由雙鏈高度保守的、由雙鏈RNA（double-stranded RNA，dsRNA）誘）誘 發(fā)的、同源發(fā)的、同源mRNA高效特異性降解的現(xiàn)象。它是真核生物中普高效特異性降解的現(xiàn)象。它是真核生物中普 遍存在的抵抗病毒入侵、抑制轉座子活動、調控基因表達的監(jiān)遍存在的抵抗病毒入侵、抑制轉座子活動、調控基因表達的監(jiān) 控機制。又叫轉錄后基因沉默（控機制。又叫轉錄后基因沉默（post-transcriptional gene silencing, PTGS）。）。 核小體（核小體（Nucleosome ） ：是染色體的基本結構單位，由：是染色體的基本結構單

16、位，由 DNA和組蛋白和組蛋白(histone）構成，是染色質（染色體）的基本結構）構成，是染色質（染色體）的基本結構 單位。由單位。由4種組蛋白種組蛋白H2A、H2B、H3和和H4， 每一種組蛋白各二每一種組蛋白各二 個分子，形成一個組蛋白八聚體，約個分子，形成一個組蛋白八聚體，約200 bp的的DNA分子盤繞在分子盤繞在 組蛋白八聚體構成的核心結構外面，形成了一個核小體。組蛋白八聚體構成的核心結構外面，形成了一個核小體。 分子生物學復習 結構域（結構域（domain）：是生物大分子中具有特異結）：是生物大分子中具有特異結 構和獨立功能的區(qū)域，特別指蛋白質中這樣的區(qū)域。構和獨立功能的區(qū)域，特

17、別指蛋白質中這樣的區(qū)域。 在球形蛋白中，結構域具有自己特定的四級結構在球形蛋白中，結構域具有自己特定的四級結構,其功其功 能不依賴于蛋白質分子中的其余部分，但是同一種蛋能不依賴于蛋白質分子中的其余部分，但是同一種蛋 白質中不同結構域間?？赏ㄟ^不具二級結構的短序列白質中不同結構域間?？赏ㄟ^不具二級結構的短序列 連接起來。蛋白質分子中不同的結構域常由基因的不連接起來。蛋白質分子中不同的結構域常由基因的不 同外顯子所編碼。同外顯子所編碼。 安慰誘導物：如果某種物質能夠促使細菌產生酶安慰誘導物：如果某種物質能夠促使細菌產生酶 而本身又不被分解，這種物質被稱為安慰誘導物，如而本身又不被分解，這種物質被稱

18、為安慰誘導物，如 IPTG（異丙基（異丙基- D-硫代半乳糖苷）。硫代半乳糖苷）。 分子生物學復習 啟動子（啟動子（Promoter ）：是基因的一個組成部分，控制基）：是基因的一個組成部分，控制基 因表達（轉錄）的起始時間和表達的程度。因表達（轉錄）的起始時間和表達的程度。RNA聚合酶特異聚合酶特異 性識別和結合的性識別和結合的DNA序列。序列。 弱化子弱化子(attenuator)：是在研究大腸桿菌的色氨酸操縱子：是在研究大腸桿菌的色氨酸操縱子 表達弱化現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)的。在表達弱化現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)的。在trp mRNA 5，端，端trp正基因的起正基因的起 始密碼前有一個長始密碼前有一個長162 b

19、p的的DNA序列稱為前導區(qū)，其中第序列稱為前導區(qū)，其中第 123150位核苷酸如果缺失，位核苷酸如果缺失，trp基因的表達水平可提高基因的表達水平可提高6倍。倍。 模體（模體（motif）：表示具有特定功能的或作為一個獨立結）：表示具有特定功能的或作為一個獨立結 構域一部分的相鄰的二級結構的聚合體，它一般被稱為功能構域一部分的相鄰的二級結構的聚合體，它一般被稱為功能 模體（模體（functional motif）或結構模體（）或結構模體（structural motif），）， 相當于超二級結構（相當于超二級結構（super-secondary structure）。模體和結）。模體和結 構域

20、一起組成了蛋白質的三級結構。構域一起組成了蛋白質的三級結構。 分子生物學復習 DNA甲基化甲基化 (Methylation of DNA)：是指在：是指在DNA甲基化甲基化 轉移酶的作用下轉移酶的作用下,通常在基因組通常在基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶二核苷酸的胞嘧啶5碳位碳位 共價結合一個甲基。共價結合一個甲基。DNA甲基化能關閉某些基因的活性，去甲基化能關閉某些基因的活性，去 甲基化則誘導了基因的重新活化和表達甲基化則誘導了基因的重新活化和表達 。脊椎動物基因的甲。脊椎動物基因的甲 基化狀態(tài)有三種：持續(xù)的低甲基化狀態(tài)基化狀態(tài)有三種：持續(xù)的低甲基化狀態(tài),如管家基因；去甲基如管家基因；去甲基 化

21、狀態(tài)化狀態(tài),如發(fā)育階段中的一些基因；高度甲基化狀態(tài)如發(fā)育階段中的一些基因；高度甲基化狀態(tài),如女性的如女性的 一條失活的一條失活的X染色體。染色體。 分子?。ǚ肿硬。∕olecular disease ）：基因突變導致蛋白質一級）：基因突變導致蛋白質一級 結構的突變，導致蛋白質生物功能的下降或喪失，就會產生結構的突變，導致蛋白質生物功能的下降或喪失，就會產生 疾病，這種病稱為分子病。疾病，這種病稱為分子病。 分子生物學復習 單核苷酸多態(tài)性：主要是指在基因組水平上由單個核苷酸單核苷酸多態(tài)性：主要是指在基因組水平上由單個核苷酸 的變異所引起的的變異所引起的DNA序列多態(tài)性。占所有已知多態(tài)性的序列多態(tài)

22、性。占所有已知多態(tài)性的90% 以上。以上。SNP在人類基因組中廣泛存在，平均每在人類基因組中廣泛存在，平均每5001000個堿個堿 基對中就有基對中就有1個，估計其總數可達個，估計其總數可達300萬至萬至1000萬個。它包括長萬個。它包括長 度單核苷酸多態(tài)性和序列單核苷酸多態(tài)性兩種。度單核苷酸多態(tài)性和序列單核苷酸多態(tài)性兩種。 基因家族基因家族:一個祖先基因經過重復一個祖先基因經過重復(duplication)和變異而產和變異而產 生的一組基因，組成了一個基因家族生的一組基因，組成了一個基因家族(genefamily)。其各個成。其各個成 員可以聚集成簇也可以分散在不同染色體上，或者兩種情況兼員

23、可以聚集成簇也可以分散在不同染色體上，或者兩種情況兼 而有之。各個成員通常具有相關的甚至相同的功能。而有之。各個成員通常具有相關的甚至相同的功能。 分子生物學復習 假基因假基因(pseudogene)是具有與功能基因相似的序是具有與功能基因相似的序 列，但由于有許多突變以致失去了原有的功能，所列，但由于有許多突變以致失去了原有的功能，所 以它是沒有功能的基因，常用以它是沒有功能的基因，常用表示。表示。 癌基因（癌基因（Cancer gene ）是一類會引起細胞癌變）是一類會引起細胞癌變 的基因。正常情況下，癌基因有其正常的生物學功的基因。正常情況下，癌基因有其正常的生物學功 能，主要是刺激細胞

24、正常的生長，以滿足細胞更新能，主要是刺激細胞正常的生長，以滿足細胞更新 的要求。當癌基因突變或異常表達時，其產物可使的要求。當癌基因突變或異常表達時，其產物可使 細胞無限制分裂或使細胞免于死亡，最后導致細胞細胞無限制分裂或使細胞免于死亡，最后導致細胞 癌變。癌基因包括病毒癌基因和細胞癌基因。癌變。癌基因包括病毒癌基因和細胞癌基因。 分子生物學復習 病毒癌基因（病毒癌基因（viral oncogene）：存在于病毒）：存在于病毒 （大多是逆轉錄病毒）基因組中，并非病毒生（大多是逆轉錄病毒）基因組中，并非病毒生 長繁殖所必需，長繁殖所必需， 能使靶細胞發(fā)生惡性轉化的能使靶細胞發(fā)生惡性轉化的 基因，

25、它不編碼病毒結構成分，對病毒無復制基因，它不編碼病毒結構成分，對病毒無復制 作用，但是當受到外界的條件激活時可產生誘作用，但是當受到外界的條件激活時可產生誘 導腫瘤發(fā)生的作用。導腫瘤發(fā)生的作用。 分子生物學復習 細胞癌基因（細胞癌基因（cell oncogene）存在于正常的細胞基因組）存在于正常的細胞基因組 中，與病毒癌基因有同源序列，具有促進正常細胞生長、增中，與病毒癌基因有同源序列，具有促進正常細胞生長、增 殖、分化和發(fā)育等生理功能。在正常細胞內未激活的細胞癌殖、分化和發(fā)育等生理功能。在正常細胞內未激活的細胞癌 基因叫原癌基因（，當其受到某些條件激活時，結構和表達基因叫原癌基因（，當其受

26、到某些條件激活時，結構和表達 發(fā)生異常，能使細胞發(fā)生惡性轉化。發(fā)生異常，能使細胞發(fā)生惡性轉化。 microRNA ( miRNA, 即微小即微小RNA ) 是一類內生的、長度是一類內生的、長度 約約20-24個核苷酸的小個核苷酸的小RNA,是發(fā)夾結構的約是發(fā)夾結構的約70-90個堿基大小個堿基大小 的單鏈的單鏈RNA前體經過前體經過Dicer酶加工后生成。其在細胞內具有酶加工后生成。其在細胞內具有 多種重要的調節(jié)作用。多種重要的調節(jié)作用。 miRNA可降解其靶基因，每個可降解其靶基因，每個 miRNA可以有多個個靶基因，而幾個可以有多個個靶基因，而幾個miRNAs也可以調節(jié)同也可以調節(jié)同 一個

27、基因。一個基因。 分子生物學復習 S-D序列（序列（Shine-Dalgarnosequence）：）： mRNA中用于結合原核生物核糖體的序列中用于結合原核生物核糖體的序列 。SD序列在細菌序列在細菌mRNA起始密碼子起始密碼子AUG上游上游10 個堿基左右處，有一段富含嘌呤的堿基序列，個堿基左右處，有一段富含嘌呤的堿基序列， 能與細菌能與細菌16SrRNA3端識別，幫助從起始端識別，幫助從起始AUG 處開始翻譯。處開始翻譯。 分子生物學復習 雙脫氧測序原理圖雙脫氧測序原理圖 分子生物學復習 Sanger雙脫氧測序的原理雙脫氧測序的原理 （1）DNA的復制即的復制即PCR中需要：中需要：DN

28、A聚合酶，單鏈聚合酶，單鏈DNA模板，帶有模板，帶有3-OH 末端的單鏈寡核苷酸引物，末端的單鏈寡核苷酸引物，4種種dNTP（dATP、dGTP、dTTP和和dCTP）。）。 （2）聚合酶用模板作指導，不斷地將）聚合酶用模板作指導，不斷地將dNTP加到引物的加到引物的3-OH末端，使引物末端，使引物 延伸，合成出新的互補延伸，合成出新的互補DNA鏈。鏈。 （3）如果在每個）如果在每個PCR體系中分別加入一種雙脫氧核苷三磷酸（體系中分別加入一種雙脫氧核苷三磷酸（ddNTP），因），因 它在脫氧核糖的它在脫氧核糖的3位置缺少一個羥基，故不能同后續(xù)的位置缺少一個羥基，故不能同后續(xù)的dNTP形成形成3

29、 5磷酸二磷酸二 酯鍵。如，存在酯鍵。如，存在ddCTP、dCTP和三種其他的和三種其他的dNTP的情況下，將引物、模板的情況下，將引物、模板 和和DNA聚合酶一起保溫，即可形成一種全部具有相同的聚合酶一起保溫，即可形成一種全部具有相同的5-引物端和以引物端和以ddC殘殘 基為基為3端結尾的一系列長短不一片段的混合物。端結尾的一系列長短不一片段的混合物。 （4）經聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜進行分析，得到在）經聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜進行分析，得到在ddCTP合成終止的各種新合成終止的各種新 合成的不同長度的合成的不同長度的DNA鏈。鏈。 （5）在）在ddATP、ddGTP和和ddTTP分別在不同分別

30、在不同PCR體系的條件下，可同時得體系的條件下，可同時得 到分別以到分別以ddA、ddG和和ddT殘基為殘基為3端結尾的三組長短不一的片段。端結尾的三組長短不一的片段。 （6）將四組混合物平行地點加在聚丙烯酰胺凝膠電泳板上進行電泳，每組制）將四組混合物平行地點加在聚丙烯酰胺凝膠電泳板上進行電泳，每組制 品中的各個組分將按其鏈長的不同得到分離。從而得到品中的各個組分將按其鏈長的不同得到分離。從而得到DNA的堿基序列。的堿基序列。 分子生物學復習 （1 1）斷裂基因結構：）斷裂基因結構： 斷裂基因：斷裂基因：外顯子外顯子 內含子內含子 外顯子外顯子 內含子內含子 外顯子外顯子 內含子內含子 外顯外

31、顯 子子 成熟成熟mRNA 帽帽5 AAAA拖尾序列拖尾序列 剪接加工剪接加工 前體前體mRNAmRNA ( hnmRNA) ( hnmRNA) 轉錄轉錄 （2 2） ChambonChambon規(guī)則（規(guī)則（GTGTAGAG規(guī)則）規(guī)則） 內含子：內含子：55端端 GT AG 3端端 是剪接酶的識別信號。是剪接酶的識別信號。 斷裂基因的結構及剪切規(guī)則斷裂基因的結構及剪切規(guī)則 分子生物學復習 （1）DNA甲基化與胚胎發(fā)育甲基化與胚胎發(fā)育 DNA甲基化在維持正常細胞功能、胚胎發(fā)育過甲基化在維持正常細胞功能、胚胎發(fā)育過 程中起著極其重要的作用。研究表明胚胎的正常發(fā)程中起著極其重要的作用。研究表明胚胎的

32、正常發(fā) 育得益于基因組育得益于基因組DNA適當的甲基化。例如：缺少任適當的甲基化。例如：缺少任 何一種甲基轉移酶對小鼠胚胎的發(fā)育都是致死性的何一種甲基轉移酶對小鼠胚胎的發(fā)育都是致死性的 （Li等等1992年和年和Okano等等1999年）。年）。 DNA甲基化的生物學作用甲基化的生物學作用 分子生物學復習 （2） DNA甲基化與遺傳印記。等位基因的抑制甲基化與遺傳印記。等位基因的抑制 (allelic repression)被印記控制區(qū)被印記控制區(qū)(imprinting control regions, ICRs)所調控所調控,該區(qū)域在雙親中的一個等位該區(qū)域在雙親中的一個等位 基因是甲基化的。

33、印記基因（來自親本的一個非活基因是甲基化的。印記基因（來自親本的一個非活 躍等位基因）的異常表達可以引發(fā)伴有突變和表型躍等位基因）的異常表達可以引發(fā)伴有突變和表型 缺陷的多種人類疾病。如：臍疝缺陷的多種人類疾病。如：臍疝-巨舌巨舌-巨大發(fā)育綜巨大發(fā)育綜 合征合征(Beckwith-Wiedemann Syndrome, BWS)和和 Prader-Willi/Angelman綜合征等。綜合征等。 分子生物學復習 （3）DNA甲基化與腫瘤甲基化與腫瘤 甲基化狀態(tài)的改變是引起腫瘤的一個重要因素甲基化狀態(tài)的改變是引起腫瘤的一個重要因素,這種變化包這種變化包 括基因組整體甲基化水平降低和括基因組整體甲

34、基化水平降低和CpG島局部甲基化水平的異島局部甲基化水平的異 常升高常升高,從而導致基因組的不穩(wěn)定從而導致基因組的不穩(wěn)定(如染色體的不穩(wěn)定、可移如染色體的不穩(wěn)定、可移 動遺傳因子的激活、原癌基因的表達動遺傳因子的激活、原癌基因的表達)和抑癌基因的不表達。和抑癌基因的不表達。 如果抑癌基因中有活性的等位基因失活，則發(fā)生癌癥的機率如果抑癌基因中有活性的等位基因失活，則發(fā)生癌癥的機率 提高提高,例如：胰島素樣生長因子例如：胰島素樣生長因子-2（IGF-2）基因印記丟失導）基因印記丟失導 致多種腫瘤致多種腫瘤,如如Wilms瘤瘤 分子生物學復習 （4）DNA 甲基化與酶切位點。甲基化與酶切位點。 DN

35、A 甲基化可引起基因組甲基化可引起基因組 中相應區(qū)域染色質結構變化中相應區(qū)域染色質結構變化, 使使DNA 失去核酶，限制性內切失去核酶，限制性內切 酶的切割位點酶的切割位點, 以及以及DNA 酶的敏感位點酶的敏感位點, 使染色質高度螺旋使染色質高度螺旋 化化, 凝縮成團凝縮成團, 失去轉錄活性。失去轉錄活性。 （5） DNA 甲基化與突變。甲基化與突變。5 位位C 甲基化的胞嘧啶脫氨基生甲基化的胞嘧啶脫氨基生 成胸腺嘧啶成胸腺嘧啶, 由此可能導致基因置換突變由此可能導致基因置換突變, 發(fā)生堿基錯配發(fā)生堿基錯配: T- -G, 如果在細胞分裂過程中不被糾正如果在細胞分裂過程中不被糾正,就會誘發(fā)遺

36、傳病或癌癥就會誘發(fā)遺傳病或癌癥, 而且而且, 生物體甲基化的方式是穩(wěn)定的生物體甲基化的方式是穩(wěn)定的, 可遺傳的?？蛇z傳的。 分子生物學復習 什么是同源重組？同源重組需要具備哪些條件？什么是同源重組？同源重組需要具備哪些條件？ 1、同源重組發(fā)生在、同源重組發(fā)生在DNA的同源序列之間，涉及到參與重組的同源序列之間，涉及到參與重組 的雙方的雙方DNA分子的斷裂與重接。分子的斷裂與重接。 2、進行同源性重組必須具備下列基本條件：、進行同源性重組必須具備下列基本條件： （1）在交換區(qū)具有相同或相似的序列。發(fā)生同源性重組）在交換區(qū)具有相同或相似的序列。發(fā)生同源性重組 的兩個區(qū)域的核苷酸序列必須是相同或非常

37、相似的。同源性的兩個區(qū)域的核苷酸序列必須是相同或非常相似的。同源性 重組常常只發(fā)生在兩個重組常常只發(fā)生在兩個DNA分子中的相同部位。分子中的相同部位。 （2）雙鏈）雙鏈DNA分子之間互補堿基進行配對。兩個分子之間互補堿基進行配對。兩個DNA分分 子的鏈之間互補的堿基配對確保重組只發(fā)生在同樣的基因座子的鏈之間互補的堿基配對確保重組只發(fā)生在同樣的基因座 之間。在該部位兩個雙鏈之間。在該部位兩個雙鏈DNA分子通過鏈之間互補的堿基配分子通過鏈之間互補的堿基配 對被維系在一起稱為聯(lián)會。對被維系在一起稱為聯(lián)會。 分子生物學復習 （3）重組酶。參與重組反應的酶保證重組的順利進行）重組酶。參與重組反應的酶保證

38、重組的順利進行 。重組過程中，每個分子的鏈首先斷裂，然后進行修復和。重組過程中，每個分子的鏈首先斷裂，然后進行修復和 連接，兩個連接，兩個DNA分子之間發(fā)生交換。重組完成后，重組分分子之間發(fā)生交換。重組完成后，重組分 子的解離和釋放等過程均是在酶催化下進行的。子的解離和釋放等過程均是在酶催化下進行的。 （4）異源雙鏈區(qū)的形成。同源性重組時，在兩個）異源雙鏈區(qū)的形成。同源性重組時，在兩個DNA 分子之間互補堿基配對的區(qū)域稱為異源雙鏈區(qū)（分子之間互補堿基配對的區(qū)域稱為異源雙鏈區(qū)（ heteroduplex region）。兩個）。兩個DNA分子通過一段異源分子通過一段異源DNA 雙螺旋共價相互連接

39、。雙螺旋共價相互連接。 分子生物學復習 用圖表示乳糖操縱子的結構，并簡述乳糖操縱子的用圖表示乳糖操縱子的結構，并簡述乳糖操縱子的 調控機制。調控機制。 分子生物學復習 （1）Z、Y、A基因的產物由同一條多順反子的基因的產物由同一條多順反子的mRNA分子分子 所編碼所編碼 （2）這個）這個mRNA分子的啟動子緊接著分子的啟動子緊接著O區(qū)，而位于區(qū)，而位于I與與O之之 間的啟動子區(qū)（間的啟動子區(qū)（P），不能單獨起動合成），不能單獨起動合成-半乳糖苷酶和透過酶半乳糖苷酶和透過酶 的生理過程。的生理過程。 （3）操縱基因是）操縱基因是DNA上的一小段序列（僅為上的一小段序列（僅為26bp），是阻），是

40、阻 遏物的結合位點。遏物的結合位點。 （4）當阻遏物與操縱基因結合時，）當阻遏物與操縱基因結合時，lac mRNA的轉錄起始受的轉錄起始受 到抑制。到抑制。 （5）誘導物（如，）誘導物（如，IPTG）通過與阻遏物結合，改變它的三）通過與阻遏物結合，改變它的三 維構象，使之不能與操縱基因結合，從而激發(fā)維構象，使之不能與操縱基因結合，從而激發(fā)lac mRNA的合成。的合成。 當有誘導物存在時，操縱基因區(qū)沒有被阻遏物占據，所以啟動當有誘導物存在時，操縱基因區(qū)沒有被阻遏物占據，所以啟動 子能夠順利起始子能夠順利起始mRNA的合成。的合成。 分子生物學復習 用圖表示乳糖操縱子的結構，簡述葡萄糖、乳糖、用

41、圖表示乳糖操縱子的結構，簡述葡萄糖、乳糖、 CAP等影響因子參與乳糖操縱子的調控機制。等影響因子參與乳糖操縱子的調控機制。 分子生物學復習 （1）葡萄糖對）葡萄糖對lac操縱子的影響操縱子的影響 如果將葡萄糖和乳糖同時加入培養(yǎng)基中，如果將葡萄糖和乳糖同時加入培養(yǎng)基中， lac操縱子處于阻操縱子處于阻 遏狀態(tài)，不能被誘導；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會通過遏狀態(tài)，不能被誘導；一旦耗盡外源葡萄糖，乳糖就會通過 與阻遏物結合，改變它的三維構象，使之不能與操縱基因結與阻遏物結合，改變它的三維構象，使之不能與操縱基因結 合，從而激發(fā)合，從而激發(fā)lac mRNA的合成。當有誘導物存在時，操縱的合成。當有誘導

42、物存在時，操縱 基因區(qū)沒有被阻遏物占據，所以啟動子能夠順利起始基因區(qū)沒有被阻遏物占據，所以啟動子能夠順利起始mRNA 的合成。的合成。 （2）cAMP與代謝物激活蛋白（與代謝物激活蛋白（CAP） ATP經腺甘酸環(huán)化酶作用得到經腺甘酸環(huán)化酶作用得到cAMP，cAMP與與CAP形成復形成復 合物。當無葡萄糖，合物。當無葡萄糖，cAMP濃度高時，濃度高時，cAMP與與CAP復合物復合物 彎曲與彎曲與NRA聚合酶結合，促進聚合酶結合，促進lac mRNA的合成。有葡萄糖，的合成。有葡萄糖， cAMP濃度低時不促進轉錄。濃度低時不促進轉錄。 分子生物學復習 圖示色氨酸操縱子的結構，并簡述其特點圖示色氨酸

43、操縱子的結構，并簡述其特點 調控基因調控基因 結構基因結構基因 催化分枝酸轉變催化分枝酸轉變 為色氨酸的酶為色氨酸的酶 trpR 特點特點: (1) trpR 和和trpABCDE 不不 連鎖；連鎖； (2) 操縱基因在啟動子內操縱基因在啟動子內 (3) 有衰減子有衰減子(attenuator)/ 弱化子弱化子 (4) 啟動子和結構基因不直啟動子和結構基因不直 接相連，二者被前導序列接相連，二者被前導序列 (Leader)所所隔開隔開 分子生物學復習 簡述肺炎雙球菌的體內和體外轉化實驗，證明了遺傳簡述肺炎雙球菌的體內和體外轉化實驗，證明了遺傳 物質是物質是DNA而不是蛋白質。而不是蛋白質。 （

44、1）肺炎雙球菌體內轉化實驗）肺炎雙球菌體內轉化實驗 將將R型的活細菌注射到小鼠體內，小鼠不死亡。而將型的活細菌注射到小鼠體內，小鼠不死亡。而將S型的活細菌注射到型的活細菌注射到 小鼠體內，小鼠患敗血癥死亡。說明，小鼠體內，小鼠患敗血癥死亡。說明，S型的活細菌對小鼠有毒，而型的活細菌對小鼠有毒，而R型的活細型的活細 菌無毒。菌無毒。 將加熱殺死的將加熱殺死的S型菌注射到小鼠內，小鼠不死亡。說明加熱殺死的型菌注射到小鼠內，小鼠不死亡。說明加熱殺死的S型細型細 菌對小鼠無毒害作用。菌對小鼠無毒害作用。 將將R型的活細菌與加熱殺死的型的活細菌與加熱殺死的S型菌混合，注射到小鼠內，小鼠死亡，并型菌混合，

45、注射到小鼠內，小鼠死亡，并 檢測出有檢測出有S型細菌。說明，小鼠體內型細菌。說明，小鼠體內R型活細菌在加熱殺死的型活細菌在加熱殺死的S型細菌的作用下型細菌的作用下 可以轉化為可以轉化為S型活細菌。型活細菌。 肺炎雙球菌體內轉化實驗表明：在加熱殺死的肺炎雙球菌體內轉化實驗表明：在加熱殺死的S型細菌中，必然存在某種活性型細菌中，必然存在某種活性 物質物質轉化因子，促使小鼠體內轉化因子，促使小鼠體內R型活細菌轉化為有毒性型活細菌轉化為有毒性S型活細菌。型活細菌。 （2）肺炎球菌體外轉化實驗）肺炎球菌體外轉化實驗 實驗操作：將實驗操作：將S型細菌中的多糖、型細菌中的多糖、 蛋白質、脂類和蛋白質、脂類和DNA、DNA酶酶DNA 等提取出來，分別與等提取出來，分別與R 型細菌