现代分子生物学重点

现代分子生物学 [键入文字]

现代分子生物学

1、DNA重组技术：又称基因工程,是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后,按照人们的设计与克隆载体定向连接起来,在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达,产生影响受体细胞的新的遗传性状。

2、基因组：指某种生物单倍染色体中所含有的基因总数,也就是包含个体生长、发育等一切生命活动所需的遗传信息的整套核酸。

3、功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构与功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。

1、简述分子生物学的基本含义：

从广义来讲:分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。它主要对蛋白质和核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。

从狭义来讲：分子生物学的范畴偏重于核酸（或基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，当然其中也涉及到与这些过程有关的蛋白质与酶的结构和功能的研究 2、早期主要有那些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤

主要是两个实验：肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验

步骤：肺炎链球菌转化实验 首先将光滑型致病菌（S型）烧煮杀灭活性以后再侵染小鼠，发现这些死细菌自然丧失了治病能力，再用活的粗糙型细菌（R型）来侵染小鼠，也不能使之发病，因为粗糙型细菌天然无治病能力。讲经烧煮杀死的S型细菌和活的R型细菌混合在感染小鼠时，实验小鼠都死了，解剖小鼠，发现有大量活的S型（而不是R型）细菌，推测死细菌的中的某一成分转化源将无治病力的细菌转化成病原细菌。

噬菌体侵染细菌的实验：用分别带有S标记的氨基酸和P标记的核苷酸的细菌培养基培养噬菌体，自带噬菌体中就相应的含有S标记的蛋白质或P标记的核酸，分别用这些噬菌体感染没有被放射性标记的细菌，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S标记的蛋白质，但含有30%以上的P标记，这说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA，而不是蛋白质。

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2、试述有其父必有其子的生物学本质

在亲子代的遗传物质的传递过程中，亲代的遗传物质经过减数分裂和有丝分裂成为携带遗传物质的精子和卵细胞，在此过程中，DNA的复制使用的是半保留复制的原则，复制出来的DNA与亲代有着极大的相似性，这也为DNA在新的环境中的转录、表达奠定了坚实的基础，其中，儿子由于遗传了父亲的一条性染色体，于是更多的基因有了被表达出来的可能性，但不能排除DNA复制、转录、表达过程中出现突变，但一定会有某些性状表达出来，因此有其父必有其子。

3、简述孟德尔、摩尔根、和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献

孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而摩尔根的基因学说则进一步将“性状”与“基因”相偶联，成为现代遗传学的奠基石。

沃森和Crick提出了脱氧核糖核酸的双螺旋模型，为遗传信息的传递铺平了道路。

孟德尔在对豌豆进行杂交试验时，总结出两条规律：1、当两种不同植物杂交时它们的下一代可能与亲本之一完全相同，他把这一规律称为统一律；2、将不同植物品系杂交后的下代种子，在进行杂交或自交时，下一代会按照一定的比例发生分离，因而有不同形式

摩尔根用实验证明“基因”学说，第一次将代表某一特定的性状的基因，同某一特定的染色体联系起来使科学界普遍认识了染色体的重要性并接受了孟德尔的遗传学原理。 1953年，沃森和Crick提出了DNA的反向平行双螺旋模型。

染色体和DNA

1、什么是核小体？简述其形成过程

核小体是组成染色质的重复单位，每个核小体由约200（160~250）bp的DNA和H2A、H2B、H3、H4各2个，以及一个H1组成

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核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和大约200bp的DNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面控制DNA进入离开核小体的位置，每个核小体只有一个H1。

2、简述真核生物染色体的组成及其组装过程

真核生物染色体的组成：DNA、蛋白质、RNA。染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非主蛋白，组蛋白包括：H1、H2A、H2B、H3、H4；非组蛋白主要包括：HMG蛋白、DNA结合蛋白、A24组主蛋白。真核生物DNA的种类：不重复序列、中度重复序列、高度重复序列——卫星DNA。 染色体的包装过程：

DNA和组蛋白构成核小体，核小体在绕成一个中空的螺线管状结构。这种螺线管状结构（有的部分就是珠状核小体结构）。就成为染色质丝，染色质丝在与许多非组蛋白结合组成染色体结构。 DNA（7倍）→核小体（6倍）→30nm纤丝 (40倍) → 中期染色质（5倍）→ 染色体单位 (67nm 200bpDNA) 10nm 每圈6个核小体

3、原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征 答：（1）结构简练： a一条mRNA对应多条多肽链

b不存在很多调控基因 c基因是连续的

（2）存在转录单元 （3）有重叠基因

4、简述原核生物DNA的复制特点

答：原核生物每个DNA分子只有一个复制原点，复制原点序列特征4个9bp重复序列、3个13bp重复序列都富含A-T碱基对

（1）DNA双螺旋的解旋：DNA的解旋过程，首先是在拓扑异构酶Ⅰ的作用下解开负超螺旋，并与解链酶共同作用，在复制起点处解开双链，一旦局部解开双链，就必须有单链结合蛋白质（SSR）来稳定解开的单链，以保证核苷酸局部不会恢复成双链。接着由引发酶等组成的引发体迅速使作用于两条单链DNA上

DNA解链酶：能通过水解ATP获得能量来解开双链DNA，大部分解链酶沿后随链模板的5’-3’方向并随着

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复制叉前进而移动；Rep蛋白是沿前导链模板的3’-5’方向移动。

单链结合蛋白质（SSR）以四聚体的形式结合在单链DNA的复制叉处，其作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前保持单链结构。SSB与DNA的结合能力在原核生物中表现为协同效应，在真核生物中则不表现为协同效应

DNA拓扑异构酶：天然状态下DNA以负超螺旋的形式存在，易形成部分单链结构，利于DNA与蛋白质的结合，在DNA复制过程中形成正超螺旋，拓扑异构酶能够消除解链造成正超螺旋的堆积，消除阻碍解链进行的压力，使复制继续进行

（2）DNA复制的引发：DNA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’端开始合成新的DNA链，后随链的引发过程由引发体来完成。DNA聚合酶Ⅲ在RNA引物3’末端连续合成DNA链,一直至下一个引物或冈崎片段，由RNclseH降解RNA引物并由DNA聚合酶Ⅰ将缺口补齐，再由DNA连接酶将两个冈崎片段连接在一起形成大分子DNA （3）冈崎片段与半不连续复制：两股新合成链都是按5’-3’方向合成。

（4）DNA复制的终止：当复制叉遇到约22个碱基的重复性终止子序列（Ter）时，Tus-Ter复合物能使DnaB不再将DNA解链，阻止复制叉的继续前移，等到相反方向的复制叉到达后停止复制，停止复制后，其间仍有50-100bp未被复制，由修复方式填补空缺，然后两条链解开，在拓扑异构酶Ⅳ的作用下使复制叉解体，释放子链DNA。

（5）DNA聚合酶：

DNA聚合酶的活性 Klenow片段（2/3的C端）︴

︴ 3’-5’核酸外切酶的活性 DNA聚合酶 ︴

︴ 切除嘧啶二聚体 N端：5’-3’核酸外切酶的活性︴

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除去RNA引物

DNA聚合酶Ⅱ：具有DNA聚合酶活性，但活力很低；具3’-5’核酸外切酶活性，可起校正作用，它的主要生理功能是修复DNA。

DNA聚合酶Ⅲ：具有DNA聚合酶活性，活力较强；具3’-5’核酸外切酶活性，可起校正作用，它是大肠杆菌DNA复制中延长反应的主导聚合酶。

DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ：分别由dinB和umuDiC基因编码，主要在SDS修复过程中发挥功能。

5、细胞通过哪几种修复系统对DNA损伤进行修复？

答：错配修复：是按模板的遗传信息来修复错配碱基的，修复时先要区分模板链和复制链。这是通过碱基的甲基化来实现的。

切除修复（碱基切除修复、核酸切除修复）

重组修复：机体细胞对在起始复制时尚未修复的DNA损伤部位可以先复制再修复。原理：先从同源DNA母链上将相应核苷酸序列片段移至子链缺口，然后再用新合成的序列补上母链缺口。

DNA的直接修复：在DNA光解酶的作用下将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体。甲基转移酶使O6-甲基鸟嘌呤脱甲基生成鸟嘌呤，防止G-T配对

SDS反应：是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急措施。主要包括：（1）DNA的修复；（2）产生变异。

6、转录的基本过程：

转录的基本过程包括模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。 模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之结合的过程 7、转录起始：

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