分子生物學(xué)期末復(fù)習(xí)資料

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)分子生物學(xué)期末復(fù)習(xí)資料檢疫1111班考試題型：1、單項選擇（1分/題，共50題）；2、多項選擇（1.5分/題，共10題）；3、名詞解釋（2分/題，共5題）；4、問答題（共15分，4題）；5、論述題（共10分，1題）第二章 基因與基因組一、基因的概念（一） 基因概念的發(fā)展1、孟德爾：一個因子決定一種性狀。2、摩爾根：性狀單位，突變單位和交換單位。3、順反子：功能單位，決定一條多肽鏈的表達(dá)4、操縱子：基因表達(dá)調(diào)控單元（原核） 結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因（可表達(dá)） 控制基因（啟動基因

2、和操縱基因）（二）現(xiàn)代基因概念的發(fā)展1、重疊基因：一個基因包含或部分包含另一基因2、斷裂基因：內(nèi)部含間隔區(qū)，即由外顯子和內(nèi)含子互相間隔組成的嵌合體3、跳躍基因：轉(zhuǎn)座元件，可移動遺傳元件4、假基因：擬基因，沒有功能，序列與功能基因相似。（三）基因的分子生物學(xué)定義是編碼多肽鏈或RNA的DNA片段，包括 編碼序列：外顯子(exon)、插入序列：內(nèi)含子(intron)、側(cè)翼序列：含有調(diào)控序列（四）基因組基因組：一個細(xì)胞或病毒的全部遺傳信息二、病毒基因組1、病毒基因組核酸的類型（7種）雙鏈DNA（dsDNA）病毒；單鏈DNA（ssDNA）病毒；雙鏈RNA（dsRNA）病毒；單鏈正鏈RNA病毒；單鏈正鏈R

3、NA病毒；逆轉(zhuǎn)錄RNA病毒；逆轉(zhuǎn)錄DNA病毒2、病毒基因組的特點(diǎn)一種核酸，DNA/RNA ，線性或環(huán)形大小相差很大；一般為單拷貝；一條或幾條核酸鏈；連續(xù)或間隔；編碼序列大于90%；相關(guān)基因往往叢集形成一個功能單位或轉(zhuǎn)錄單元；有重疊基因。三、原核生物基因組1、原核生物基因組特點(diǎn)（1）一般由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成； （2）通常只有一個DNA復(fù)制起點(diǎn)；（3）結(jié)構(gòu)基因大多組成操縱子；（4）編碼序列不重疊（5）沒有內(nèi)含子（6）編碼序列（結(jié)構(gòu)基因）在基因組中所占比例較大，基因密度非常高（非編碼調(diào)控序列）（7）結(jié)構(gòu)基因多為單拷貝，rRNA基因為多拷貝；（8）有編碼同工酶的同基因（isogene）（9）轉(zhuǎn)

4、座現(xiàn)象：插入序列和轉(zhuǎn)座子等 （10）具有多種功能識別區(qū)域（往往具有特殊的序列，并且含有反向重復(fù)序列。）2、質(zhì)粒（Plasmid）（1）質(zhì)粒是存在于細(xì)菌染色體外的(也可整合），具有自主復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子；大小為2-3 kb。（2）質(zhì)粒的特性在宿主細(xì)胞內(nèi)可自主復(fù)制；細(xì)胞分裂時恒定地傳給子代；所攜帶的遺傳信息能賦予宿主特定的遺傳性狀；質(zhì)?？梢赞D(zhuǎn)移。四、真核生物基因組（一）真核生物基因組的組成1、基因和基因相關(guān)DNA序列：包括編碼的DNA序列和非編碼的DNA序列（如內(nèi)含子、基因片段和假基因等） 2、基因外DNA序列：包括各種重復(fù)序列以及非編碼的單拷貝、低拷貝序列（二）真核生物基因組DNA序列

5、的分類 1、高度重復(fù)序列（重復(fù)次數(shù)106次,約占5） （1）衛(wèi)星DNA：大衛(wèi)星DNA；小衛(wèi)星DNA；微衛(wèi)星DNA。 （2）反向重復(fù)序列2、中度重復(fù)序列（短散在重復(fù)片段；長散在重復(fù)片度）3、低度重復(fù)序列（單拷貝序列，大多數(shù)編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因?qū)儆趩慰截悊慰截愋蛄校ㄈ┱婧松锘蚪M的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基因組龐大大部分為非編碼序列大量重復(fù)序列轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子斷裂基因功能相關(guān)的基因構(gòu)成基因家族存在逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子大量順式作用元件DNA 多態(tài)性 端粒結(jié)構(gòu)五、基因組學(xué)1、人類基因組計劃 “四圖”：遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖、序列圖2、結(jié)構(gòu)基因組與功能基因組學(xué)3、后基因組學(xué)研究的重要領(lǐng)域第四章 基因表達(dá)調(diào)控（重點(diǎn)）本章

6、考試重點(diǎn)考的內(nèi)容：（只是一些重點(diǎn)，其他還得看書?。?、名詞解釋：操縱子；啟動子；組成型基因（管家基因）；弱化子（衰減子）；順式作用元件；反式作用因子等（1）操縱子：原核生物中為功能相關(guān)的幾個蛋白質(zhì)編碼的一組結(jié)構(gòu)基因，加上啟動序列、操縱序列以及其它調(diào)節(jié)序列串聯(lián)組成的轉(zhuǎn)錄單位。（2）啟動子（啟動序列）：DNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)周圍的一組轉(zhuǎn)錄調(diào)控組件，至少包括一個轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以及一個以上的功能組件。（3）組成型基因（管家基因）：控制代謝過程中必須的、其合成速率不受環(huán)境變化或代謝途徑影響的蛋白質(zhì)即組成型蛋白質(zhì)合成的相關(guān)基因?；蛟谝粋€生物個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)得基因。（4）弱化子（衰減子）：一些操縱子中

7、位于操縱區(qū)和結(jié)構(gòu)基因之間的一段能終止轉(zhuǎn)錄作用的DNA序列。這種終止作用是可以被調(diào)節(jié)的。（5）順式作用元件：真核生物中對基因表達(dá)有調(diào)節(jié)活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同處一個DNA分子上的基因。（6）反式作用因子：真核生物中編碼基因與其識別或結(jié)合的靶核苷酸序列不在同一個DNA分子上的一類蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)因子，也稱為轉(zhuǎn)錄因子。2、問答題或論述題： （1）原核生物基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)。 原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程幾乎同步進(jìn)行； 原核基因表達(dá)得調(diào)控可以在DNA、轉(zhuǎn)錄和翻譯三個不同層次進(jìn)行，主要的調(diào)節(jié)方式為轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控，有正負(fù)調(diào)控兩種機(jī)制； 原核生物的轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控主要以操縱子為單位進(jìn)行。 （2）論述乳糖操

8、縱子的結(jié)構(gòu)及正負(fù)調(diào)控機(jī)制。 乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)（看書）； 阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)：lac表達(dá)的阻遏蛋白與lacO結(jié)合，阻止RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)基因，異乳糖可結(jié)合阻遏蛋白，使其變構(gòu)而與lacO解離。 CAP的正性調(diào)節(jié)：cAMP與CAP結(jié)合，啟動正性調(diào)節(jié)，CAP-cAMP復(fù)合物結(jié)合在乳糖啟動序列附近的CAP位點(diǎn)，促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。 協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)：當(dāng)阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；但如果沒有CAP來加強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性，即使阻遏蛋白從操縱序列上解離仍幾無轉(zhuǎn)錄活性。 有葡萄糖而沒有乳糖的調(diào)節(jié)下：在葡萄糖代謝的影響下cAMP濃度低，CAP-cAMP復(fù)合物少而無法啟動正調(diào)節(jié)。沒有乳糖二無法產(chǎn)生異構(gòu)乳糖，

9、阻遏蛋白與lacO結(jié)合，乳糖操縱子不表達(dá)。 乳糖和葡萄糖都存在的條件下：在葡萄糖代謝的影響下cAMP濃度低，CAP-cAMP復(fù)合物少而無法啟動正調(diào)節(jié)。有乳糖可產(chǎn)生異構(gòu)乳糖，異乳糖可結(jié)合阻遏蛋白，使其變構(gòu)而與lacO解離，而乳糖操縱子不表達(dá)。 有乳糖而無葡萄糖的條件下：無葡萄糖cAMP濃度高，CAP-cAMP復(fù)合物結(jié)合在乳糖啟動序列附近的CAP位點(diǎn)，有乳糖可產(chǎn)生異構(gòu)乳糖，異乳糖可結(jié)合阻遏蛋白，使其變構(gòu)而與lacO解離，乳糖操縱子表達(dá)。 （3）論述色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)與調(diào)控機(jī)制。 色氨酸操縱子包括：啟動子、調(diào)節(jié)基因及五個結(jié)構(gòu)基因，分別編碼色氨酸合成有關(guān)的五種酶。 色氨酸操縱子具有負(fù)控阻遏調(diào)節(jié)系統(tǒng)：環(huán)

10、境中有色氨酸時，色氨酸與阻遏蛋白結(jié)合形成有活性的阻遏物，與操縱區(qū)結(jié)合關(guān)閉色氨酸mRNA的轉(zhuǎn)錄。 色氨酸操縱子還具有弱化子調(diào)節(jié)系統(tǒng)：弱化子是具有終止作用的DNA序列，這種終止作用是可以被調(diào)節(jié)的。 弱化子調(diào)控的過程：色氨酸操縱子具有前導(dǎo)序列，弱化子位于前導(dǎo)序列上。前導(dǎo)序列可分為1、2、3、4區(qū)，其中可出現(xiàn)1區(qū)和2區(qū)配對，3區(qū)和4區(qū)配對或2區(qū)與3區(qū)配對的兩種情況。當(dāng)出現(xiàn)1區(qū)與2區(qū)配對，3和4區(qū)配對時是終止轉(zhuǎn)錄信號，而2區(qū)與3區(qū)配對是可以繼續(xù)轉(zhuǎn)錄下去。當(dāng)環(huán)境中色氨酸濃度高時，形成1區(qū)與2區(qū)配對，3和4區(qū)配對，當(dāng)環(huán)境中色氨酸濃度低時，形成2區(qū)和3區(qū)配對，RNA聚合酶可以通過弱化子，使轉(zhuǎn)錄繼續(xù)進(jìn)行。這個階

11、段的調(diào)控是trp操縱子的細(xì)微調(diào)控。一、概述1、基因表達(dá)調(diào)控（1）基因表達(dá)過程內(nèi)受到精密的調(diào)控，以保證功能的有序性。（2）對環(huán)境的適應(yīng)，相關(guān)的應(yīng)答（3）時間特異性（4）空間特異性/細(xì)胞特異性（5）多層次：基因水平；轉(zhuǎn)錄水平；轉(zhuǎn)錄后水平；翻譯水平；翻譯后。2、原核與真核生物 最常見的調(diào)控： 轉(zhuǎn)錄過程的調(diào)控3、基因表達(dá)方式（組成型表達(dá)& 誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)）（1）組成性基因表達(dá)（基本的基因表達(dá)） 管家基因的表達(dá)，它只受啟動子與RNA聚合酶相互作用的影響管家基因/持家基因(housekeeping gene) ：指在個體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細(xì)胞中持續(xù)進(jìn)行表達(dá)的基因；其基因表達(dá)產(chǎn)物通常是對生命過程必需

12、的或必不可少的，且較少受環(huán)境因素的影響。（2）誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)誘導(dǎo)（induction）：是指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被激活，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物增加。這類基因稱為可誘導(dǎo)基因。 DNA損傷 修復(fù)酶基因激活乳糖 利用乳糖的三種酶表達(dá)阻遏（repression）：是指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被抑制，從而使基因的表達(dá)產(chǎn)物減少。這類基因稱為可阻遏基因。 色氨酸 色氨酸合成酶系4、調(diào)控特點(diǎn)（1）原核生物 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)為主； 因子決定RNA聚合酶識別特異性 ； 多個翻譯起始區(qū)：一條多順反子mRNA, 多個SD序列 操縱子（元）模型的普遍性（on-off）：多順反子轉(zhuǎn)錄，通過調(diào)控單個啟動基因的活性來完成協(xié)

13、調(diào)表達(dá) 操縱子類型：誘導(dǎo)型：乳糖操縱子（阻遏蛋白與阻遏機(jī)制，負(fù)性調(diào)節(jié)主導(dǎo)）；阻遏型（2）真核生物 活性染色體結(jié)構(gòu)變化：對核酸酶高度敏感、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、DNA堿基修飾、組蛋白減少 ；正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)；轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行； 轉(zhuǎn)錄后修飾、加工 。二、原核生物基因表達(dá)調(diào)控（一）基本概念1、結(jié)構(gòu)基因&調(diào)節(jié)（控）基因 結(jié)構(gòu)基因: 編碼蛋白質(zhì)或RNA的任何基因。原核生物的結(jié)構(gòu)基因一般成簇排列，真核生物獨(dú)立存在。調(diào)節(jié)基因：編碼基因調(diào)節(jié)物（ RNA或蛋白質(zhì)）的編碼基因。其編碼產(chǎn)物與DNA上的特定位點(diǎn)結(jié)合調(diào)控基因表達(dá)。2、操縱基因&阻遏蛋白操縱基因（operator gene，O）：調(diào)節(jié)蛋白特異性結(jié)合的一段DNA序

14、列；調(diào)節(jié)蛋白（阻遏蛋白）結(jié)合在操縱基因的序列上，會影響其下游基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱3、組成型蛋白&調(diào)節(jié)蛋白（1）組成型蛋白（2）調(diào)節(jié)蛋白：可影響基因的表達(dá)正調(diào)節(jié)蛋白（激活蛋白）；負(fù)調(diào)節(jié)蛋白（阻遏蛋白）；阻遏蛋白（repressor）: 調(diào)節(jié)基因編碼，阻止基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，可與操縱基因結(jié)合來阻止轉(zhuǎn)錄或結(jié)合RNA來阻止蛋白質(zhì)的翻譯。（二）原核生物操縱子模型（1）操縱子學(xué)說-轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控操縱子(operon)：原核生物基因表達(dá)和調(diào)控的一個完整單元，包括調(diào)節(jié)基因，啟動子和操縱基因(Operator) 及相鄰的結(jié)構(gòu)基因。操縱基因受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的控制。（2）操縱子特性： 操縱子轉(zhuǎn)錄、翻譯出的蛋白質(zhì)通常是：在一個

15、代謝途徑中催化不同反應(yīng)步驟的酶； 操縱子轉(zhuǎn)錄的頻率隨著細(xì)胞生長環(huán)境的不同而改變； 操縱子分為結(jié)構(gòu)區(qū)和調(diào)控區(qū)兩部分。調(diào)控區(qū)包括聚合酶結(jié)合的啟動基因（promoter,P）與阻遏蛋白結(jié)合的操縱基因。（3）正調(diào)控系統(tǒng)和負(fù)調(diào)控系統(tǒng)操縱子調(diào)控系統(tǒng)的基本類型：負(fù)性調(diào)控：減弱或阻止其調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，可誘導(dǎo)負(fù)調(diào)控系統(tǒng)；可阻遏負(fù)調(diào)控系統(tǒng)正性調(diào)控：增強(qiáng)或起動其調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，可誘導(dǎo)正調(diào)控系統(tǒng)；可阻遏正調(diào)控系統(tǒng)（4）基本概念（具體的看課本！）操縱子；結(jié)構(gòu)基因；調(diào)節(jié)基因；啟動子；操縱基因；誘導(dǎo)物/效應(yīng)物；輔阻遏物：使阻遏蛋白具有活性或使活性蛋白失去活性的物質(zhì)；正調(diào)控；負(fù)調(diào)控。（三）乳糖操縱子模型(lac operon)

16、（具體看課本123-127?。?、乳糖操縱子(lac operon)的結(jié)構(gòu)Z編碼-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖Y編碼-半乳糖苷透過酶：使外界的-半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細(xì)胞壁和原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。A編碼-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶：乙酰輔酶A上的乙酰基轉(zhuǎn)到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。結(jié)構(gòu)基因：三個調(diào)控序列調(diào)節(jié)基因（lac I）操縱基因lac O（operator）:回文序列，提供給阻遏蛋白識別的位點(diǎn)啟動子：lac P（promotor）CAP結(jié)合位點(diǎn)：代謝基因激活蛋白；原核生物，分解代謝都有此位點(diǎn)乳糖為誘導(dǎo)物2、乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機(jī)制阻遏蛋白和CAP的雙重調(diào)控阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)CA

17、P的正性調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)(四)色氨酸操縱子（具體看課本127131?。?、負(fù)責(zé)色氨酸的生物合成足夠的色氨酸時，操縱子自動關(guān)閉；缺乏色氨酸時操縱子被打開，trp基因表達(dá)；色氨酸或與其代謝有關(guān)的某種物質(zhì)在阻遏過程（而不是誘導(dǎo)過程）中起作用。由于trp體系參與生物合成而不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的調(diào)控。2、色氨酸操縱子的結(jié)構(gòu)3、色氨酸操縱子的特點(diǎn) (1) trpR(89)和trpABCDE(25)不連鎖；(2) 操縱基因在啟動子內(nèi)(3) 有衰減子(attenuator)前導(dǎo)區(qū)內(nèi)，類似終止子的一段DNA序列，輔助阻遏作用的轉(zhuǎn)錄調(diào)控(4) 啟動子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)順序(Leade

18、r)所隔開 4、色氨酸操縱子表達(dá)的調(diào)控方式阻遏系統(tǒng)：通過阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控弱化系統(tǒng)： 通過衰減子作用前導(dǎo)肽/衰減子的序列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄的弱化效應(yīng)（轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制（五）阿拉伯糖操縱子（arabinose operon）1、Ara操縱子模型（1）基因組成結(jié)構(gòu)基因：araA、araB和araD 分別編碼L阿拉伯糖異構(gòu)酶、核酮糖激酶和L核酮糖5磷酸4差向異構(gòu)酶。基因E、F：負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)阿拉伯糖進(jìn)入細(xì)胞。2、AraC蛋白的正、負(fù)調(diào)節(jié)作用（1）AraC蛋白的負(fù)調(diào)節(jié)作用 沒有阿拉伯糖時，AraC蛋白同時與araC位點(diǎn)及遠(yuǎn)距離的-280區(qū)結(jié)合，造成DNA鏈的扭曲，不能起始mRNA的轉(zhuǎn)錄。（2）AraC蛋白的正調(diào)節(jié)作用正調(diào)節(jié)

19、蛋白是激活蛋白，它存在時，被控制的基因表達(dá)。Ara存在時，AraC蛋白與阿拉伯糖形成C蛋白阿拉伯糖復(fù)合物，復(fù)合物與啟動子區(qū)的AraC位點(diǎn)結(jié)合，激活PBAD，活化RNA聚合酶，使結(jié)構(gòu)基因mRNA正常轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生上述3種酶，完成調(diào)控。 有葡萄糖，cAMP，沒有cAMP-CAPAraC蛋白：抑制形似（Pr），與AraC位點(diǎn)結(jié)合RNA聚合酶很少再與Pc結(jié)合，araC基因受到抑制整個系統(tǒng)幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。沒有葡萄糖，也沒有阿拉伯糖有cAMP-CAP與操縱區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，AraC蛋白仍以Pr形式為主，無法與操縱區(qū)B位點(diǎn)相結(jié)合，無araBAD mRNA轉(zhuǎn)錄。無葡萄糖，有阿拉伯糖時，大量araC基因產(chǎn)物以Pi形式

20、存在，并分別與操縱區(qū)B、A位點(diǎn)相結(jié)合，在cAMP-CAP的共同作用下，araC和araBAD基因大量表達(dá)，操縱子充分激活。沒有葡萄糖，也沒有阿拉伯糖，因為沒有誘導(dǎo)物，盡管有cAMP-CAP與操縱區(qū)位點(diǎn)相結(jié)合，AraC蛋白仍以Pr形式為主，無法與操縱區(qū)B位點(diǎn)相結(jié)合，無araBAD mRNA轉(zhuǎn)錄。無葡萄糖，有阿拉伯糖時，大量araC基因產(chǎn)物以Pi形式存在，并分別與操縱區(qū)B、A位點(diǎn)相結(jié)合，在cAMP-CAP的共同作用下，araC和araBAD基因大量表達(dá)，操縱子充分激活。（3）ara操縱子的調(diào)控有三個特點(diǎn)：第一，araC表達(dá)受到AraC的自動調(diào)控。第二，AraC既可充當(dāng)阻遏物，也可作為激活劑。第三，

21、AraC與CAP結(jié)合可充分誘導(dǎo)ara操縱子。三、真核生物基因表達(dá)的調(diào)控（一）真核生物表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)多層次調(diào)控（5個水平）；順式作用元件/反式作用因子的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模式；基因表達(dá)以正調(diào)控為主；細(xì)胞特異性/組織特異性表達(dá)；轉(zhuǎn)錄與翻譯在不同的區(qū)域進(jìn)行；無操縱子和衰減子；個體發(fā)育復(fù)雜；受環(huán)境影響較小。 真核生物的調(diào)控也主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上順式作用元件（cis-acting element）定義：真核生物中對自身基因表達(dá)有調(diào)節(jié)活性的DNA序列。包含啟動子、增強(qiáng)子、沉默子和絕緣子等類型；通常不編碼蛋白質(zhì)，多位于基因旁側(cè)或內(nèi)含子中。反式作用因子（trans-acting factor）定義：指真核生物中一類可通

22、過與特異的順式作用元件相互作用，使鄰近基因開放開放或關(guān)閉，即對轉(zhuǎn)錄起促進(jìn)或阻遏作用的蛋白質(zhì)因子，也稱轉(zhuǎn)錄因子（二）DNA和染色體水平調(diào)控1、DNA的甲基化2、組蛋白的修飾3、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化4、基因丟失和基因擴(kuò)增5、基因重排（三）轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控真核生物的調(diào)控也主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上：順式作用元件（cis-acting element）；反式作用因子（trans-acting factor），轉(zhuǎn)錄調(diào)控是通過兩者的相互作用來實現(xiàn)的。1、順式作用元件的分類啟動子；增強(qiáng)子；沉默子；絕緣子；轉(zhuǎn)座子；其他應(yīng)答元件 。啟動子（promoter）：是一段提供RNA聚合酶識別和結(jié)合的DNA序列位于基因的上游RN

23、A聚合酶通過與它的結(jié)合而啟動基因的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子(enhancer)：能使和它連鎖的基因轉(zhuǎn)錄頻率明顯增加的DNA序列，順式作用元件（DNA序列）。沉默子(silencer)：某些基因的負(fù)性調(diào)節(jié)元件，當(dāng)其結(jié)合特異蛋白因子時，對基因轉(zhuǎn)錄起阻遏作用。能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用，并可對異源基因的表達(dá)起作用。絕緣子(Insulator)：一種負(fù)調(diào)控元件，參與基因表達(dá)的負(fù)調(diào)控。 阻止基因表達(dá)調(diào)控的傳遞（激活或阻遏），其作用可不受序列方向影響，能遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用。轉(zhuǎn)座子（transposon）：能將自己插入基因組中新的位置的DNA序列。2、反式作用因子(trans-acting factor)包括：轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶、

24、調(diào)控蛋白等。 反式作用因子的調(diào)控作用：蛋白質(zhì)和DNA相互作用；蛋白質(zhì)和配基結(jié)合；蛋白質(zhì)之間的相互作用;蛋白質(zhì)的修飾。（四）真核基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控mRNA前體：hnRNA加工：加帽、加尾、剪接、修飾和編輯等過程5端加帽(cap)和3端多聚腺苷酸化(polyA)的調(diào)控意義使mRNA穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)錄過程中不被降解mRNA的選擇剪接外顯子選擇、內(nèi)含子選擇、互斥外顯子、內(nèi)部剪接位點(diǎn)產(chǎn)生不同mRNA，翻譯出不同的肽鏈mRNA 運(yùn)輸?shù)目刂疲ㄎ澹┱婧嘶虮磉_(dá)的翻譯水平調(diào)控1、5UTR結(jié)構(gòu)與翻譯起始點(diǎn)調(diào)節(jié)2、蛋白質(zhì)磷酸化對翻譯效率的影響（起始因子的磷酸化）3、3UTR結(jié)構(gòu)與mRNA穩(wěn)定性調(diào)控（六）真核基因表達(dá)

25、的蛋白質(zhì)加工水平調(diào)控（翻譯后水平）1、新生肽鏈的水解：酶解肽鏈N端的第一個氨基酸：穩(wěn)定化氨基酸（Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly、Pro）與去穩(wěn)定氨基酸2、肽鏈中氨基酸的共價修飾：磷酸化、甲基化、?；?、通過信號肽(signal peptide)分揀、運(yùn)輸、定位第五章 基因重組與基因工程一、基因重組（一）基因重組和相關(guān)概念1、基因重組：是指不同來源的DNA分子通過磷酸二酯鍵連接而成新組合的DNA分子的過程。2、基因重組技術(shù)：是指采用酶學(xué)方法將不同來源的DNA按照人們的設(shè)計方案在體外切割與連接，拼裝組合成新的雜合DNA分子的技術(shù)。（二）基因重組的分類1、同源重組發(fā)生在同源

26、序列間的重組稱為同源重組(homologous recombination)，又稱基本重組。是最基本的DNA重組方式，通過鏈的斷裂和再連接，在兩個DNA分子同源序列間進(jìn)行單鏈或雙鏈片段的交換。重組酶：RecA蛋白等 2、細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移與重組（1）接合作用當(dāng)細(xì)胞與細(xì)胞、或細(xì)菌通過菌毛相互接觸時，質(zhì)粒DNA從一個細(xì)胞（細(xì)菌）轉(zhuǎn)移至另一細(xì)胞（細(xì)菌）的DNA轉(zhuǎn)移稱為接合作用(conjugation)。（2）轉(zhuǎn)化作用通過自動獲取或人為地供給外源DNA，使細(xì)胞或培養(yǎng)的受體細(xì)胞獲得新的遺傳表型，稱為轉(zhuǎn)化作用 (transformation)。 （3）轉(zhuǎn)導(dǎo)作用當(dāng)病毒從被感染的（供體）細(xì)胞釋放出來、再次感染另一

27、（供體）細(xì)胞時，發(fā)生在供體細(xì)胞與受體細(xì)胞之間的DNA轉(zhuǎn)移及基因重組即為轉(zhuǎn)導(dǎo)作用 (transduction)。以病毒等為媒介的DNA轉(zhuǎn)移與重組。3、位點(diǎn)特異重組位點(diǎn)特異重組(site-specific recom-bination) 是由整合酶催化，在兩個DNA序列的特異位點(diǎn)間發(fā)生的整合。（1）噬菌體DNA的整合噬菌體的整合酶識別噬菌體和宿主染色體的特異靶位點(diǎn)發(fā)生選擇性整合；反轉(zhuǎn)錄病毒整合酶可特異地識別、整合反轉(zhuǎn)錄病毒cDNA的長末端重復(fù)序列(long terminal repeat, LTR)。 （2）細(xì)菌的特異位點(diǎn)重組沙門氏菌H片段倒位決定鞭毛相轉(zhuǎn)變。 （3）免疫球蛋白基因的重排免疫球蛋白

28、(Ig)，由兩條輕鏈(L鏈)和兩條重鏈(H鏈)組成，分別由三個獨(dú)立的基因族編碼，其中兩個編碼輕鏈(k和l)，一個編碼重鏈。 （4）轉(zhuǎn)座重組由插入序列和轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的基因移位或重排稱為轉(zhuǎn)座(transposition)。 插入序列轉(zhuǎn)座插入序列(insertion sequences, IS)組成：二個反向重復(fù)序列(inverted repeats, IR) 側(cè)翼的正向重復(fù)序列 一個轉(zhuǎn)座酶（transposase)編碼基因 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子(transposons) 可從一個染色體位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一位點(diǎn)的分散重復(fù)序列。二、基因工程（一）相關(guān)概念1、克隆(clone)：來自同一始祖的相同副本或拷貝的集合。

29、 獲取同一拷貝的過程稱為克隆化(cloning)，即無性繁殖。2、基因工程(genetic engineering) 實現(xiàn)基因克隆所用的方法及相關(guān)的工作，又稱重組DNA技術(shù)。3、工具酶（1）限制性核酸內(nèi)切酶(restriction endonuclease, RE) 是一類由細(xì)菌產(chǎn)生的能專一識別和切割雙鏈DNA中的特定堿基序列的核酸內(nèi)切酶，簡稱限制酶或切割酶。特異識別及切割48個bp長度且具有回文序列的DNA片斷回文序列(palindrome)：是指該部位的核苷酸序列呈180O反向重復(fù) 限制酶識別及切割位點(diǎn)： 主要產(chǎn)生3種末端結(jié)構(gòu)：5粘性末端；3粘性末端；平端或鈍端。粘性末端(sticky e

30、nd)：是指經(jīng)內(nèi)切酶特異切割后產(chǎn)生的5末端突出和3末端突出的堿基序列相互間具有互補(bǔ)性。 同裂酶 又稱異源同工酶。指來源不同，但具有相同的識別序列。 在切割DNA時，其切割點(diǎn)可以是相同的，產(chǎn)生平頭末端，稱為同識同切； 切割點(diǎn)也可以是不同的，產(chǎn)生3或5粘性末端，稱為同識異切。 （2）DNA聚合酶4、載體（1）載體(vector)：是指能在連接酶作用下和外源DNA片段連接起來，并運(yùn)送到宿主細(xì)胞的運(yùn)載工具。 其化學(xué)本質(zhì)為DNA分子 。（2）常用載體：質(zhì)粒DNA；噬菌體DNA；病毒DNA。（3）載體必須具備的基本條件：具有獨(dú)立復(fù)制能力；具有遺傳表型或篩選標(biāo)記；有足夠的容量以容納外源DNA片段；可導(dǎo)入受體

31、細(xì)胞；具備多個限制酶的識別位點(diǎn)(多克隆位點(diǎn))。（4）載體的分類 克隆載體：為使插入的外源DNA序列被擴(kuò)增而特意設(shè)計的載體，即用來克隆和擴(kuò)增DNA片段的載體。 有質(zhì)粒DNA、噬菌體DNA和病毒DNA三類。 表達(dá)型載體：為了使插入的外源DNA能夠表達(dá)為多肽鏈而設(shè)計的載體稱為表達(dá)型載體。5、目的基因 （1）目的基因的獲取 人工（化學(xué)）合成法：已知目的基因的核苷酸序列或其產(chǎn)物的氨基酸序列 。 基因組DNA文庫(genomic DNA library)；cDNA文庫(cDNA library)； 聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction, PCR)。（2）基因組DNA文庫 存在于

32、轉(zhuǎn)化細(xì)菌內(nèi)由克隆載體所攜帶的所有基因組DNA的集合（3）聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）在體外，以含目的基因DNA為模板，在DNA引物、dNTP、TaqDNA Pol等存在下，構(gòu)成一個反應(yīng)體系。經(jīng)94變性、54退火及72延伸3個步驟的反復(fù)多次循環(huán)（2530次），擴(kuò)增目的基因。（二）基因工程的基本步驟和原理1、目的基因的制備；2、基因載體的選擇；3、目的基因和載體的剪切；4、目的基因與載體的連接；5、宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)化（重組DNA分子導(dǎo)入宿主細(xì)胞，從而獲得新的遺傳特性）；（1）受體菌條件：安全；處于感受態(tài)(competent) 用特殊方法處理（CaCL2）后，受體細(xì)胞才具備接受外源DNA的能力， 這種細(xì)胞稱感

33、受態(tài)細(xì)胞（2）導(dǎo)入方式：轉(zhuǎn)化 (transformation)；轉(zhuǎn)染 (transfection)；感染 (infection)，轉(zhuǎn)導(dǎo)。6、重組體的篩選和鑒定（1）插入失活當(dāng)外源DNA序列插入質(zhì)粒中某一抗藥基因內(nèi)，使該基因失活，轉(zhuǎn)化細(xì)胞就不能生長在含相應(yīng)抗生素的培養(yǎng)平板上（2）藍(lán)-白篩選（重點(diǎn)?。磿?65） 利用藍(lán)色化合物的形成作為指示劑，篩選帶重組質(zhì)粒的細(xì)菌。 （3）標(biāo)志補(bǔ)救（4）分子雜交法: 原位雜交; Southern印跡7、克隆基因的表達(dá)及表達(dá)產(chǎn)物的檢測和分離純化 克隆基因表達(dá)的條件： 基因的編碼區(qū)不能被插入序列中斷; 基因轉(zhuǎn)錄要有啟動子，而啟動子必須能被宿主細(xì)胞RNA聚合酶有效地

34、識別; mRNA必須相當(dāng)穩(wěn)定，并有效地被翻譯，產(chǎn)生的外源蛋白質(zhì)必須不為宿主細(xì)胞的蛋白酶所降解。三、基因工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用（一）基因診斷分離、擴(kuò)增待測的DNA片斷；分或鑒定DNA的異常 產(chǎn)前診斷；攜帶者測試；癥候前診斷；遺傳病易感性（二）基因治療1、定義:有功能缺陷的細(xì)胞，補(bǔ)充相應(yīng)功能的基因以糾正或補(bǔ)償其基因的缺陷。2、方式：體細(xì)胞基因治療；性細(xì)胞基因治療（三）基因工程疫苗利用基因工程方法表達(dá)出病原微生物一段基因序列，將表達(dá)的產(chǎn)物（多數(shù)無毒、無感染性、免疫性強(qiáng)）作為疫苗。（四）基因工程制藥（五）轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物：是指人類按照自己的意愿有目的、有計劃、有根據(jù)、有預(yù)見地將外源基因?qū)雱游锛?xì)胞

35、內(nèi)，通過與染色體基因組進(jìn)行穩(wěn)定的整合，將生物性狀傳遞給后代動物。第六章 疾病的分子生物學(xué)一、基因與疾病基因突變:由于體內(nèi)外各種因素改變了某基因特定的DNA序列堿基組成和排列順序，導(dǎo)致DNA一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，改變了基因結(jié)構(gòu)；其分子機(jī)制可以是替換、插入或缺失，因而產(chǎn)生不同的突變類型。（一）基因突變的誘發(fā)因素和分子機(jī)制1、物理致癌：如電磁波、放射性同位素、紫外線等2、化學(xué)致癌（1）直接致癌物：烷化劑、亞硝酰胺類（2）間接致癌物：多環(huán)芳烴類 烤制、熏制魚類，亞硝胺類 油煎食品，酸菜3、病毒致癌（1）DNA病毒（2）RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒（二）基因突變的類型與后果1、突變類型（1）點(diǎn)突變: 是單個堿基的改

36、變；轉(zhuǎn)換 （transition）& 顛換 （transversion）（2）缺失: 是一個或多個核苷酸的丟失（3）插入: 是一個或多個核苷酸的增加（4）倒位: 是一段核苷酸序列方向倒轉(zhuǎn)2、突變的后果（1）編碼序列中遺傳密碼的改變 錯義突變：指DNA改變后mRNA中相應(yīng)密碼子發(fā)生改變，編碼另一種氨基酸，使蛋白質(zhì)中的氨基酸發(fā)生改變。 無義突變：由于一對或幾對堿基對的改變而使決定某一氨基酸的密碼子變成一個終止密碼子的基因突變 同義突變：密碼子發(fā)生改變, 但所編碼的氨基酸不變 移碼突變：指DNA鏈上插入或丟失1個、2個甚至多個堿基（但不是三聯(lián)體密碼子及其倍數(shù)），在讀碼時，由于原來的密碼子移位，導(dǎo)致在

37、插入或丟失堿基部位以后的編碼都發(fā)生了相應(yīng)改變。（2）非編碼序列的突變剪切錯誤；啟動子/終止子區(qū)域序列改變；“帽子/尾”的變化二、腫瘤分子生物學(xué) 腫瘤：是由于細(xì)胞的增殖與分化失常所導(dǎo)致的細(xì)胞或組織惡性生長的現(xiàn)象（一）腫瘤的細(xì)胞生物學(xué)特征腫瘤細(xì)胞的基本特征細(xì)胞失去控制，惡性增殖；細(xì)胞分化障礙；細(xì)胞凋亡受阻；與周鄰細(xì)胞關(guān)系改變，發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移。（二）癌基因Oncogenes1、正常細(xì)胞內(nèi)以及致癌病毒體內(nèi)所固有的；控制細(xì)胞生長和分化的基因；它的結(jié)構(gòu)異?；虮磉_(dá)異常，能引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化（癌變）的基因。2、癌基因是正常細(xì)胞編碼關(guān)鍵性調(diào)控蛋白的基因，是細(xì)胞內(nèi)正?；颉Ｒ虼肆?xí)慣上將RNA腫瘤病毒中所含的致癌基因

38、稱為病毒癌基因（V-onc）。而將生物正常細(xì)胞基因中的癌基因稱為細(xì)胞癌基因（C-onc）或稱為原癌基因。3、癌基因家族（1）src家族（酪氨酸蛋白激酶）定位： c-src，20號染色體，17個外顯子。編碼： 60kDa,具酪氨酸蛋白激酶（TPK)活性。作用：與細(xì)胞無限生長關(guān)系密切；通過激酶的磷酸化作用，改變對底物的活性；加速生長信號在胞內(nèi)的傳遞。（2）ras家族成員：H-ras病毒、K-ras病毒、N-ras神經(jīng)母細(xì)胞瘤 編碼：4個外顯子組成， 蛋白質(zhì)為21Kd 特點(diǎn)：編碼的氨基酸順序有85的同源性，主要 位于細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)面，屬G蛋白 作用：參與細(xì)胞增殖信號的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，是維 持細(xì)胞生長和

39、分化的重要信號轉(zhuǎn)換器。 （3）myc家族 myb家族 數(shù)量：c-myc,N-myc、L-myc、R-myc編碼：3個外顯子組成，Exon1不編碼，缺少ATG，但多個終止密碼子；另外兩個外顯子表達(dá)62-64kDa或66-67kDa的蛋白 特點(diǎn)：位于核內(nèi)，屬于DNA結(jié)合蛋白類，與DNA復(fù)制起動有關(guān) 4、功能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長與增殖；調(diào)節(jié)細(xì)胞分化有些癌基因的產(chǎn)物參與基因表達(dá)的調(diào)控。（三）抑癌基因（tumor suppressor gene）抑癌基因(suppresser gene)又稱抗癌基因(anti-onc)是存在于正常細(xì)胞內(nèi)的一類可抑制細(xì)胞生長的基因，并有潛在抑癌作用。當(dāng)這類基因發(fā)生突變、缺失或失活

40、時，可引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。抑癌基因及其表達(dá)產(chǎn)物抑癌基因與調(diào)控細(xì)胞分裂和分化過程相關(guān)，可能與生長因子、某些蛋白激酶類活性密切相關(guān)，只是抑癌基因給予細(xì)胞的信號與原癌基因相反。（四）癌基因與抑癌基因的致癌協(xié)同作用1、多步致癌學(xué)說（腫瘤瘤發(fā)生學(xué)說）2、多種致癌因素綜合作用的結(jié)果物理因素(如紫外線、電離輻射等)；化學(xué)因素(如黃曲霉毒素)；生物因素(DNA或RNA致癌病毒)3、多階段變化便形成了腫瘤啟動階段；發(fā)展階段（促癌階段）；轉(zhuǎn)移擴(kuò)散階段（轉(zhuǎn)化階段）；癌基因激活：點(diǎn)突變、插入啟動子/增強(qiáng)子、基因重排、基因擴(kuò)增；抑癌基因失活：突變/缺失，磷酸化狀態(tài)異常，癌基因產(chǎn)物的抑制作用。三、遺傳性疾病

41、的分子生物學(xué)（一）概念由于生殖細(xì)胞或受精卵的遺傳物質(zhì)在結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生了改變，而導(dǎo)致后代個體所患的疾病稱為遺傳病。（二）分類1單基因病: 由單個基因或一對等位基因的缺陷或突變引起。 如：軟骨發(fā)育不全，苯丙酮尿癥2.多因子疾病: 受多對基因控制并易受環(huán)境因素影響的疾病。 如：高遺傳度（唇腭裂），低遺傳度（冠心 病、腫瘤）3.染色體?。簲?shù)目異常、結(jié)構(gòu)異常 。如：21三體綜合征 （三）特征1、垂直傳遞即世代之間遺傳，上代傳下代；2、遺傳物質(zhì)突變，包括染色體畸變；3、突變發(fā)生在生殖細(xì)胞或受精卵；4、疾病終身表現(xiàn)。第八章 常用分子生物學(xué)技術(shù)一、核酸分子雜交技術(shù)（一）核酸探針(probe)1、標(biāo)記的DNA

42、或RNA，一小段用同位素、生物素或其他活性物質(zhì)標(biāo)記其末端或全鏈的已知序列的多聚核苷酸，能與靶序列互補(bǔ)結(jié)合，從而判斷是否有同源的核酸分子存在。2、來源與性質(zhì)分類cDNA探針；基因組DNA探針；核苷酸探針；NA探針（二）核酸分子雜交技術(shù)應(yīng)用核酸分子雙鏈結(jié)構(gòu)以及核酸雙鏈結(jié)構(gòu)的變性和復(fù)性的性質(zhì)，使來源不同的DNA或RNA片段按堿基互補(bǔ)關(guān)系形成雜化雙鏈分子的過程。（三）核酸分子雜交的分類 1、液相雜交：待測核酸樣本與特異性探針同時溶于雜交液中進(jìn)行雜交反應(yīng)；2、固相雜交：待測核酸樣本先結(jié)合到固相支持物上，再與溶液中的特異性探針進(jìn)行雜交反應(yīng)。 （1）常用固相雜交支持物：硝酸纖維素膜、尼龍膜等 （2）常用固相

43、核酸雜交方法Southern 印跡雜交法（Southern blotting ）；Northern 印跡雜交法（Northern blotting ）；斑點(diǎn)雜交或狹縫雜交法（Spot/ Slot blot hybridization）；菌落雜交（colony hybridization）；夾心雜交法（sanwich hybridization）；原位雜交（nucleic acid hybridization in situ）二、DNA序列測定（一）DNA鏈的末端合成終止法 (sanger法)1、原料：單鏈模板DNA；引物；DNA聚合酶； 底物：dATP、 dGTP、 dCTP、dTTP、ddN

44、TP2、基本原理（課本231）（二）化學(xué)裂解法(Maxam-Gillbert法)基本原理：基于某些化學(xué)試劑可以使DNA鏈在1個或2個堿基處發(fā)生專一性斷裂的特性，精確地控制反應(yīng)強(qiáng)度，使一個斷裂點(diǎn)僅存在于少數(shù)分子中，不同分子在不同位點(diǎn)斷裂，從而獲得一系列大小不同的DNA片段，將這些片段經(jīng)電泳分離。分析前，用同位素標(biāo)記DNA的5末端，經(jīng)放射自顯影即可在X膠片上讀出DNA鏈的序列。三、聚合酶鏈反應(yīng)（PCR技術(shù)）（重點(diǎn)?。㏄CR是體外基因擴(kuò)增技術(shù)。它利用體內(nèi)DNA復(fù)制的原理和DNA變性與復(fù)性的性質(zhì)進(jìn)行目的基因DNA的大量擴(kuò)增。（一）PCR定義/原理1、引物；反應(yīng)體系；高溫變性、低溫退火和適溫延伸三個階段的循環(huán)周期使模板以幾何級擴(kuò)增2、PCR特點(diǎn)快速、特異、靈敏、簡便?？捎糜跇O微量， 甚至單個DNA模板的體外分子克隆3、PCR體系基本組成（1）模板DNAPCR模板可以是DNA或RNA。以線性DNA模板為佳，量適中，一般為102105個拷貝；（2）特異性引物引物是根據(jù)已知序列的模板DNA待擴(kuò)增區(qū)兩端而設(shè)計的一對寡核苷酸小片斷，長度一般為1530個堿基。 設(shè)計引物的原則：二條引物分別位于被擴(kuò)增片段的