华中农业大学 分子生物学终极总结解读

系统生物学(Systematic Biology 系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子间及相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能的表形和行为。 S为沉降系数（sedimentation coefficient），当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时，此速度与粒子的大小直径成比例。负超螺旋

（Negative Supercoiled）：指顺时针右手螺旋的DNA双螺旋以相反方向绕它的轴扭转而成负超螺旋，调节了DNA双螺旋本身的结构，松解了扭曲压力，使每个碱基对的旋转减少，甚至可打乱碱基配对。生物体内most环状DNA is N形式存在。

基因印迹( Gene Impringting)是近年来发现的一种不遵从孟德尔定律的依靠单亲传递某些遗传学性状的现象 gene conversion基因转换是指同源序列之间非交互性的信息转换。 muton突变子,一个基因内产生突变表型的最小单位 DNA shuffling体外同源重组技术。 分子伴侣（molecular chaperones）他将细胞核内能与组蛋白结合并能介导核小体有序组装的核质素称为分子伴侣。核酶（ribozyme）催化功能的RNA分子，生物催化剂，降解特异的mRNA序列。

调节子（regulon）是指由同一个蛋白调控的一组基因

Attenuator：衰减器,一个受到翻译控制的转录中止子结构。由于翻译作用的影响，其后面的基因或者被转录，或者在衰减子处实现转录的中止即产生衰减作用。

Insulator：绝缘子能阻断激活或失活效应的元件。可在增和启之间阻断增强子的激活 作用，也可防止异染色质的扩增，引起基因表达。

Inverted repeat：反向重复。方向相反的两端重复序列。

TILLING：Targeting Induced Local Lesions In Genome,即定向诱导基因组局部突变。指以筛选突变基因为主的反向遗传学研究。

hoogsteen bonding ：在形成三螺旋与四螺旋DNA结构时，嘌呤A或G第6，7位与嘧啶3，4位形成的H键连接

heteroallele：非全同等位基因，在同一基因座位（locus）中，不同突变位点（site）发生突变所形成的等位基因

homeobox： 不同的转录因子基因内具有相似的与DNA seq.结合的同源区域。 16. syn conformation of nucleoside：核苷中碱基以糖苷键为轴旋转时的夹角χ= 0°±90°的构相 R-Loop; R环,当RNA链杂交的DNA双链中的互补链，从而取代DNA的杂交区上方延伸的环的形式的原始股 intron early：早期内含子,认为所有基因原初均有intron，进化中原核生物中的intron逐渐消失

retro-transposon：逆转录转座子,由RNA，cDNA介导的DNA分子插入基因组的现象，导致基因组的扩增 gRNA：引导RNA,一种引导RNA编辑的小RNA分子，它能决定核苷酸对mRNA的插入或删除。 表观遗传（epigenetics）是指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变

DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位以共价键结合一个甲基基团。

拟等位基因(pseudo alleles)是表型效应相似，功能密切相关，在染色体上的位置又

紧密连锁的基因。

重复基因（duplicate factor）：基因组中有多个拷贝的基因——真核30%,生物体快速发育

断裂基因/不连续基因(Split genes / interrupted）：编码蛋白质的序列中插入与编码无关的DNA间隔区，基因不连续

跳跃基因/转座子（Jumping gene / Transposable element）：即可移动的或可转移的遗传因子。不仅细菌中，也较高等的动物

假基因(Pseudogenes)：是基因组中与编码基因序列非常相似的非功能性基因组DNA拷贝,不被转录,没明确生理意义。来源：保留了间隔序列的复制假基因.已加工假基因。 重叠基因(overlapping gene)同一段DNA顺序上，由于阅读框架不同或终止早晚不同，编码两个以上基因

复制子(replicon): 基因的一个单位。能从起始点进行复制的部分。

复制体(replisome): 是参与DNA复制的蛋白质复合物，包含DNA聚合酶，引发酶，解旋酶，单链结合蛋白和其它辅助因子。

半保留复制（semiconservative replication）：DNA复制的一种方式。模板，两分子双链DNA，一条亲代链和一条新合成的链

半不连续复制(semidiscontinuous replication): DNA分子复制在分子全长中从若干起点向其两侧进行复制，然后经DNA连接酶将复制成的片段连接为一个完整分子，可使复制速度加快，加速生长发育

冈崎片断（Okazaki fragment）：相对比较短的DNA链(大约1000核苷酸残基)，是在DNA的滞后链的不连续合成期间生成的片段。

端粒(telomere): 是真核细胞染色体末端的特殊结构。人 (TTAGGG)与结合蛋白组成。端粒有重要的生物学功能，可稳定染色体的功能，防止染色体DNA降解、末端融合，保护染色体结构基因，调节正常细胞生长。

端粒酶(tolomerase)：是使端粒延伸的反转录DNA成酶。是个由RNA和蛋白质组成的核糖核酸-蛋白复合物。其以RNA组分为模板，蛋白组分具有催化活性，以端粒3'末端为引物，合成端粒重复序列.主要特征是用它自身携带的RNA作模板，通过逆转录合成DNA。

酵母人工染色体(yeast artificial chromosome, YAC): 是利用酿酒酵母的染色体的复制元件构建的载体，其工作环境在酿酒酵母中。它可以克隆和分析大片段的染色体DNA， DNA连接到酵母DNA上，shuzhuzhongfuzhi

细菌接合(conjugation/mating): 是细菌通过细胞的暂时沟通和染色体或质粒DNA的转移.基因重组

质粒不相容性（plasmid incompatibility): 指同种的或亲缘关系相近的两种质粒不能同时稳定地保持在一个细胞内的现象。

模板链(template strand):碱基配对规律指引转录生成RNA的一股单链

转录单位(transcription unit): 是转录后形成一个RNA分子的一段DNA序列。

转录因子(transcription factor): 结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质，调控其基因的转录。RNA聚合酶所需的辅助因子。

trans-splicing 反式剪接两条不同的pre-mRNA的外显子连接到一起与正常的顺式剪接不同，这里的两段外显子是来自不同的pre-mRNA的，但却可能来自同一基因。

CIS-splicing 顺式剪接 在同一个基因内，切除内含子，使相邻的外显子彼此相连的剪接方式顺式剪接。

调节子（regulon）是指由同一个蛋白调控的一组基因（或操纵子） Isochizomer 制性核酸内切酶是可以识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶，简称限制酶。

PCD:细胞程序性死亡（programmed cell death， PCD），又称凋亡（apoptosis），是指细胞内由于受到某种基因调控时所采取的一种主动的有序的死亡方式。

DNA后随链(Lagging strand of DNA )：总体上沿着3到5方向延伸，但以小片段形式(5-3)

复制子（replicon）：是DNA复制是从一个DNA复制起点开始，最终由这个起点起始的复制叉完成的片段。

重组子（recon）：两个突变位点之间可发生交换产生野生型的最小单位. 基因的DNA双链中，转录时作为mRNA合成模板的那条单链叫做模板链或反义链（template or antisense strand）

PCR即多聚酶链式反应。反应是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点，是能将微量的DNA大幅增加 Leading strand - 先导链

snRNA(Small nuclear RNA): 是细胞核内的小RNA，真核生物转录后RNA剪接体的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。

scRNA(Small cytoplasmic RNA): 是细胞浆中的小RNA，它参与蛋白质的合成和运输。

snoRNAs(Small nucleolar RNAs):核仁小分子RNA 真核 核仁 非编码RNA，具有保守的结构元件。?

snRNPs(Small nuclear ribonucleoproteins):是snRNA和蛋白质结合形成的小核核糖核蛋白颗粒。剪接作用。供体、受体剪接位点及分支顺序相互补。?同源异形盒(homeobox)是同源异形基因中都具有的保守基序?

scRNPs(Small cytoplasmic ribonucleoproteins):是scRNA与蛋白质结合形成的小核糖体蛋白颗粒，是小分子细胞浆核糖核蛋白

单顺反子 (monocistronic) mRNA：指只编码一条多肽链的的mRNA分子,真核生物。 多顺反子 (polycistronic) mRNA：指可编码多条肽链的mRNA分子，见于大多数原核生物。

密码子的简并性(degeneracy) ：指同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象。 同义密码子(synonym)：为同—种氨基酸编码的各个密码子。

Codon family(密码子家族)：为同一种氨基酸编码的所有密码子，它们相互间仅在第三密码子位置上有差异。

3’-UTR（3' Untranslated Region，3’非编码区）：为从终子密码子至转录终止的一段非翻译区。?

5’-UTR（5'Untranslated Region，5'非编码区）：转录 起始

RBS（ribosomal binding site，核糖体结合位点）：是起始密码子AUG上游的一段非翻译区序列。等同为SD序列

蛋白质的自我剪接(self-splicing)：指蛋白质具有自我催化能力，能将自身的某些部位

切除的现象。

Intein（内蛋白子）：是近年发现的一种新的翻译后加工的产物。为一种在蛋白水平上通过自我剪接所进行的蛋白质转译后加工的方式。

Extein（蛋白外显子又称为外蛋白子）：在产生前体蛋白后再去掉内蛋白子，余下的外蛋白子以肽键的方式连接在一起成为成熟的蛋白。 整体而全面的认识。

RNA干涉（RNA interference ）：是指外源dsRNA引发生物体内的基因的同源序列降解，从而表现出的基因转录后的沉默现象，它与植物中的共抑制和真菌中的基因压制可能具有相同的作用机制。在这一过程中，需要eIF2c类似蛋白因子、RNA螺旋酶、RNA依赖性RNA多聚酶、核糖核酸酶、ATP和转膜蛋白参与。 silent mutation沉默突变一类是虽有DNA的碱基变化，但不影响相应蛋白质的氨基酸变化,另一类DNA的碱基改变导致氨基酸变化，但不影响相应蛋白质的活性 突变（mutation）：指因DNA损伤而导致的DNA分子结构的变化。 点突变（point mutation）：指DNA单一碱基的变异。

突变热点（hot spots of mutation）：指DNA中突变率高的区域。 回复突变（reverse mutation）：指那些从突变型等位基因变为野生型等位基因的突变。 抑制突变（suppression mutation）：指当发生突变时，生物体采取措施，原来与此密码子对应的反密码子也突变为与密码子配对，使阅读后的产物和突变后的产物一样，抑制。

复制叉（Replication fork）：染色体中参与复制的活性区域，即复制正在发生的位点

慢停突变(slow-stop mutation）在37℃下可以正常发动DNA的复制，当转入42℃的培养条件下，由于DNA的延伸由延长基因控制，整个复制过程不会立即停止

快停突变(fast-stop mutation）复制延长基因温度敏感型突变体，由于DNA延长基因的突变，整个复制过程表现立即停止的表型。

同功受体(isoacceptor)：转运同一种氨基酸的几种tRNA称为同功受体。

遗传重组（genetic recombination）：指任何造成基因型变化的基因交流过程。 同源重组（homologous recombination）：指大片段同源DNA序列之间的交换。 ? 位点特异性重组（site-specific recombination）：是发生在两条DNA链特异位点上的重组。需一段同源序列即特异性位点,重组酶参与催化。? 转座重组（transposition recombination）：指转座的机制依赖DNA的交错剪切和复制，但不依赖于同源序列的重组。

重组热点（hot spots of recombination）：指染色体的交换频率高的区域。?

内含子归巢（intron homing）：I类和II类的内含子中含有开放续框，产生三种功能的蛋白，从而使内含子移动，插到一个新的靶位点的现象。 ?

Holliday intermediate（Holliday中间体）：Holliday 交叉，与同源重组的DNA分子之间通过形成“交叉”，并造成彼此之间发生交换，最终所形成的一个“四螺旋”中间物结构。（一个DNA的一条链断裂、并与另一个DNA对应的链连接，形成Holliday中间体） MiRNA MicroRNAs（miRNAs）真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA 20~25个核苷酸

Small interfering RNA (siRNA)：是一种小RNA分子（~21-25核苷酸），由Dicer（RNAase Ⅲ家族中对双链RNA具有特异性的酶）加工而成。

Chi seq（Chi序列）：指一个能提供E.coli中RecA介导遗传重组热点的八聚体序列。 OFR: 开放式阅读框ORF是指从启示密码子开始，到终止密码子结束的一段序列，其内部序列是都用来翻译的.

锌指（zinc finger）：一种常出现在DNA结合蛋白中的一种结构基元。是由一个含有大约30个氨基酸的环和一个与环上的4个Cys或2个Cys和2个His配位的Zn2+构成，形成的结构像手指状。

所谓Kozak规则，即第一个ATG侧翼序列的碱基分布所满足的统计规律，若将第一个ATG中的碱基A，T，G分别标为1，2，3位，则Kozak规则可描述如下：

(1)第4位的偏好碱基为G；(2)ATG的5’端约15bp范围的侧翼序列内不含碱基T；(3)在-3，-6和-9位置，G是偏好碱基；(4)除-3，-6和-9位，在整个侧翼序列区，C是偏好碱基

C值（C-Value）PARADOX 物种的C值与其进化复杂性之间无严格对应关系 Klenow fragment（Klenow片断): 3’到5’的外切酶活性和5’到3’的聚合功能，而去除了完整的DNA聚合酶I所具有的5’到3’外切酶活性，可用于DNA双链末端3’突出端切平和5’突出端补平反应。

拓扑异构酶（topoisomerase):切断DNA的一条或两条链中的磷酸二酯键，重新缠绕和封口改变DNA连环数的酶。存在于细胞核内，催化DNA链的断裂和结合，控制DNA的拓扑状态。

paracodon tRNA 分子上决定其携带氨基酸分子的区域称为副密码子 基因组，

Genome，一个细胞或者生物体所携带的一套完整的单倍体序列，包括全套基因和间隔序列。

顺式作用元件cis-actingelement：是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA 序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。沉默子

反式作用因子：trans action factor是指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子。

启动子(promoter): 是DNA模板上专一地与RNA聚合酶结合并决定转录从何处起始的部位，也决定基因的转录效率.

增强子(enhancer): 是增加同它连锁的基因转录频率的DNA序列。它是通过启动子来增加转录的，位于基因的5’端，3’端，内含子中。

沉默子(silencer): 是参与基因表达负调控的一种元件，t淋巴细胞的tcr基因表达调控时发现的。

终止子(terminator): 是一段位于基因或操纵组末端的DNA片段，可中断转录作用。 抗终止作用(anti-termination): 指有的蛋白因子能作用于终止序列，减弱或取消终止子的作用。

antisense strand of DNA反义链

Z-DNA：Wang和Rich等人在研究人工合成的CGCGCG单晶的X－射线衍射图谱时分别发现这种六聚体的构象是左手双螺旋，在主链中各个磷酸根呈锯齿状排列，有如“之”字形

一样，因此叫它Z构象。

酵母人工染色体 (YAC)：将四膜虫的端粒与酵母的部分染色体（CEN着丝点，ARS复制原点）拼接起来再导入酵母细胞，成为酵母人工染色体。

SD序列 (Shine-Dalgarno sequence)：原核生物mRNA上起始密码子AUG上游方向4~13个核苷酸之前有一段富含嘌呤的序列，其一致序列为5′-AGGAGGU-3′，称为SD序列。

信号肽 (Signal peptide)：位于新合成肽链的N端，一般16～30残基， 6-15个正非极性氨基酸，由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列 SNP：指在单个核甘酸上的突变所引起的多态，多是双等位基因，且某一等位基因的频率不低于1% 空转反应（Idling reaction）：严谨反应的触发器是位于核糖体A位的无负载的tRNA, 当这种无负载的tRNA进入A位后,无法形成新的肽键,而GTP却在不断消耗----空转反应(Idling reaction)

复制型转座 (Replicative transposon)在复制性转座中，所移动和转位的是原转座子的拷贝。 10．RNA干涉 （RNA interference）：在实验室中是一种强大的实验工具，利用具有同源性的双链RNA（dsRNA）诱导序列特异的目标基因的沉寂，迅速阻断基因活性。SiRNA在RNA沉寂通道中起中心作用，是对特定信使RNA（mRNA）进行降解的指导要素。

反座子retroposon)指通过RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的可动元件。 hnRNA: 称为前体mRNA，它是真核生物基因转录的产物，由于真核生物的DNA是间隔基因，所以由他转录出的前体mRNA也就具有内含子和外显子，须将内含子切除并进行其它的转录处理才能形成成熟的mRNA。 Alu家族 (Alu Family):。哺乳动物包括人基因组中含量最丰富的一种中度重复顺序家族，在单倍体人基因组中重复达30万~50万次，约占人基因组的3~6%， Alu家族每个成员的长度约300bp，每个单位长度中有一个限制性内切酶Alu的切点（AG↓CT），Alu可将其切成长130和170bp的两段，因而定名为Alu序列。核酶：核酶（ribozyme）具有类似酶的催化活性的核酸，是一类具有自我剪切功能的RNA分子。

诱导(Induce):细菌或者酵母只有当底物存在时才会合成某种酶的能力，当用在基因表达中时指的是给诱导物与调控蛋白结合造成的转录转换

终止子(terminator T)是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。

甲基化（DNA methylation）简要说明DNA甲基化的生物学意义。

胞嘧啶与甲基在甲基化酶的作用下形成5’-甲基胞嘧啶的过程称DNA的甲基化。 DNA甲基化抑制或降低转录水平,在基因转录起始点附近有高度密集的CpG重复序列,被称为CpG岛，推测该序列与基因转录活性有关。

mRNA、tRNA和rRNA前体转录后加工的区别。

mRNA：5’加帽→3’端切断并加上polyA→剪接除去内含子对应的序列→甲基化。 tRNA：碱基修饰→3’端加CCA-OH→RNA酶切除5’端多余核苷酸→切除内含子。 rRNA：一系列特定的剪切使不同的间隔区域从一长链前RNA分子上分离出来，47s→45s→41s→30s,20s→5.8s,18s,28s,把存在DNA分子上的一些与基因转录有关的

DNA在体内稳定存在的因素：氢键、磷酸酯键、碱基堆积力 (非特异性结合力)、疏水作用力。

遗传重组有哪几种类型？

遗传重组（genetic recombination）：指任何造成基因型变化的基因交流过程。

（4）模板选择（copy chioce）性重组：适于RNA病毒，在这种重组中，聚合酶以一个模板转换到另一个模板来合成RNA，结果新合成的分子将含有两个不同亲本的遗传信息。内含子归巢也属于此种类型。

（5）特殊重组(special recombination)：在哺乳动物的体细胞中，免疫球蛋白成熟的V.J.C（或V.D.JC）区要进行DNA重组，这种重组涉及短的同源序列，以及特殊的剪切、修补、连接和插入碱基。重组由重组激活基编码的RAG 1,2蛋白催化。

（6）同源特异重组(homologous-special recombination)：酵母交配型的转变和以上有的类型都有相似之处，但又有明显的不同。如交配型转变同样涉同源大片断DNA的同源配对，但重组位点仅特异地在Z/Y交界区，而且伴随着复制过程；切割时仅受体位点双链被切，这些特点很像复制型转座，但与转座重组的根本区别在于：① 位点特异；② 在结构上无反向重复，也不形成靶位点的正向重复；③ 不涉及转座酶和解离酶，因此应将其另列为一个类型，称为同源特异重组。

同源重组（homologous recombination）：指大片段同源DNA序列之间的交换。 ? 位点特异性重组（site-specific recombination）：是发生在两条DNA链特异位点上的重组。需一段同源序列即特异性位点,重组酶参与催化。? 转座重组（transposition recombination）：指转座的机制依赖DNA的交错剪切和复制，但不依赖于同源序列的重组。

重组热点（hot spots of recombination）：指染色体的交换频率高的区域。? Holliday结构 涉及到大片段同源DNA序列之间的交换。在真核生物减数分裂过程中发生的这种重组是一种交互重组的类型，同源重组中连接两个DNA双链的交换中间物含有4股DNA链，在连接处为了转换配对所形成交叉链的连接点为Holliday结构。 RNA剪接RNA splicing：从DNA模板链转录出的最初转录产物中除去内含子，并将外显子连接起来形成一个连续的RNA分子的过程。

RNA编辑(RNA editing)：RNA编辑是指在mRNA水平上改变遗传信息的过程。成熟的mRNA序列中有几种意想不到的变化，包括U→C，C→U；U的插入或缺失、多个G或C的插入等。

简述同源重组的生物学意义？

（1）损伤修复（2）适应环境 （3）加速进化

简述重组酶recA, recBCD,RuvA/B,C等的功能？ RecA蛋白是recA基因的产物，为含4个亚基的四聚体。在重组中，能促使两个同源DNA分子的碱基配对，形成杂种分子。形成所谓D环（D－loop）。 RecBCD由3个不同的次单位所组成，在大肠杆菌体内用来起始DNA同源重组。RecBCD同时也作为模式酵素，单分子萤光，蛋白质与DNA的交互作用。

ruvA 和 ruvB 基因的产物可促进异源双链的形成。Ruv A 蛋白可以识别Holliday连接体的结构，Ruv B是一个腺苷三磷酸酶并可能提供支链迁移的动力。RuvAB蛋白复

合体可以使支链以10～20 bp的速度迁移。ruv C编码一种能够特异性地识别Holliday连接体的核酸内切酶， Ruv C拆分Holliday连接体的热点。

GuG起始密码，摇摆，fmet tRAN 上反密码子，UG弱氢键配对

简要回顾人类对基因的研究与认识过程并根据你的见解给基因下一个定义。

孟德尔的颗粒因子决定理论：一个引子决定一个性状。 约翰森首先提出“基因”一词。 摩尔根的基因论：一个基因控制一个形状，明确了基因存在于染色体上。

Beadle和Tatum：一个基因一个酶学说。 Avery肺炎双球菌转化实验：证实了遗传物质的本质是DNA。 Benzer:一个顺反子，一个多肽链。 基因是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列（即基因是具有遗传效应的DNA或RNA片段），也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。

核酸的变性（Denaturation） 指核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂，变成单链结构的过程。变性核酸将失去其部分或全部生物活性。监测DNA是否变性的一个最常用的指标是DNA在紫外区260nm波长处的吸收光值变化。共轭双键充分暴露，故DNA变性，DNA在260nm处的吸收光度值增加，有一定的比例关系，这种关系叫做DNA的增色效应。 紫外光吸收值增加达到最大增加值的50％时的温度叫做DNA的解链温度（Tm）。G+C的比例越高，DNA分子越长，溶液离子强度越高，Tm值越大。 （1）热变性方法（2）碱变性方法：pH11.3时，淘汰全部氢键，DNA完全变成单链。 （3）维持单链状态：pH>11.3或盐浓度<0.01mol/L。

原核生物与真核生物基因表达调控的异同

相同点： 转录水平.转录后.特异的调控成份。 不同点： 裸露的DNA，染色质结构.核小体

正调控（乳糖操纵子）和负调控 多细胞LI表达，不同细胞的表达不一样，转录和翻译同一地点同时；单细胞，转录.细胞核,翻译.胞质

Sanger sequencing（sanger测序): Sanger（1977）发明的双脱氧核糖核酸链末端终止法

Sanger法测序的原理是：每个反应含有所有四种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)使之扩增，并混入限量的一种不同的双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)使之终止。由于ddNTP缺乏延伸所需要的3‘-OH基团，使延长的寡聚核苷酸选择性地在G、A、T或C处终止，终止点由反应中相应的双脱氧而定。每一种dNTPs和ddNTPs的相对浓度可以调整，使反应得到一组长几个至千以上个，相差一个碱基一系列片断。它们具有共同的起始点，但终止在不同的的核苷酸上，可通过高分辨率变性凝胶电泳分离大小不同的片段，凝胶处理后可用X-光胶片放射自显影或非同位素标记进行检测。

焦磷酸测序法原理它是4种酶催化的同一反应体系中的酶吸联化学发光反应。原理：引物与模板DNA退火以后，在DNA磷酸酶4种酶的协同作用下，将引物上每一个dNTP的聚合与一次荧光信号的释放欧联起来，通过检测荧光的释放和强度，达到实时测定

DNA序列目的，反应体系由反应底物、待测单链、测序引物和4种酶构成，反应底物为5’—磷酰硫酸和荧光素。

SOLiD sequencing（SOLiD测序):它是通过寡核苷酸连接和检测来进行测序的方法。 SOLiD法测序的原理是：SOLiD技术采用四色荧光标记寡核苷酸进行连续连接合成代替聚合酶链接反应为基础，取代了传统的聚合酶连接反应，可对单拷贝DNA片断进行大规模扩增和高通量并行测序。这种替代能够明显减少因碱基错配而出现的错误，消除相位不同步的问题，以获得更高的保真度。另外，SOLiD系统采用末端配对分析和双碱基编码技术，在测序过程中对每个碱基判读两遍，从而减少原始数据错误，以提供内在的校对功能，它是目前新一代基因分析技术中准确度最高的。SOLiD的特点在于其无可比拟的高通量、可扩展性、精确性、方便性和运用灵活性

顺式作用元件(cis-acting element) 反式作用因子(trans-acting fator子

（1）Cairns模型(Cairns model)：即θ模型，是环状双链DNA的一种复制模型。 细菌.环状DNA分子双向复制原则,复制点形成一个复制“泡”，泡逐渐扩大，形成像希腊字母“θ”的形状,最后由一个DNA环复制为两个子环。

（2）滚环模型(rolling-circle model)：即σ模型，是环状单链DNA的一种复制模型。 病毒，在复制时由对正链复制原点处进行单链特异性切割，所形成的5’端即从双股DNA置换出来，并为SSB所覆盖，这时的DNA聚合酶III以3’－OH为引物，以负链为模板，从3’－OH基端逐步增添脱氧核苷酸，随着复制的进行，5’端长度即不断增加，这一过程中，单链尾巴的延伸伴随着双链DNA的绕轴转动，故称为滚环式复制。 真核rDNA的扩增、F因子DNA的转移、λ裂解途经的复制以及 φX174、M13、G4等环状单链DNA噬菌体的第二阶段复制都是进行滚环复制的。 滚环复制又叫σ复制，有以下特点：

①共价延伸。 ②模板链和新合成的链分开。③不需RNA引物，在正链3’－OH上延伸； ④只有一个复制叉；

⑤形成多联体（concatemer）

（3）D环模型(D-Loop model)：是线粒体、叶绿体DNA 线粒体DNA的双股链由于浮力密度的不同而分为轻链（L链）和重链（H链），它有两个单向复制叉，两条链的复制原点不在同一点上，而且两个复制原点的激活有先有后，复制从H链的原点开始，以L链为模板，新合成的H 链即转换为原来的 H链，所形成的结构为取代环，或D-环，故称D环复制。D环复制又叫σ复制，有以下特点： (1)mtDNA的每条链有1个独立的复制起始点序列； (2)H链在D环中启动复制； (3)当第一个fork移动使L链的起始点暴露时，L链启动复制； (4)叶绿体DNA采用相同的复制机制； (5)mtDNA 的复制是随机的； (6)线粒体通过增加与其数量呈比例的基因组数目来完成其DNA复制； (7)不同mtDNA复制次数可能不同，这可能导致子代线粒体中等位基因的表现度改变； (8)线粒体分离到子细胞中也是随机的。

DNA Polymerase I：结构、功能

大肠杆菌DNA聚合酶I是一种依赖于DNA的DNA聚合酶，分子量109kd。它有5′→3′DNA聚合酶活性，5′→3′及3′→5′外切酶活性。

有6个结合位点： 1）模板DNA结合位点； 2）DNA生长链或引物结合位点； 3）引物末端结合位点，用以专一引物或DNA生长链的3'-OH； 4）脱氧核苷三磷酸结合位

点； 5）5'→3'外切酶活性位点，用以结合生长链前方的5'-端脱氧核苷酸并切除之； 6）3'→5'外切酶活性位点，用以结合和切除生长链上未配对的3'-端核苷酸。

DNA聚合酶I的功能： 5’→3’①的聚合作用。 5’→3’②外切酶活性。 3’→5’③的外切酶活性。消除在聚合作用中掺入的错误核苷酸——切口平移（nick translation）；链的置换及模板转换（template-switching）等。

DNA甲基化：形式、意义、检测方法

DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CPG二核苷酸的胞嘧啶5’碳位共价键结合一个甲基基因。

主要形式：5－甲基胞嘧啶（5-mC）、少量的N6-甲基嘌呤（N6-mA）及7－甲基鸟嘌呤（7-mG）。意义：能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。 DNA甲基化的检测方法：

（1）重亚硫酸盐(亚硫酸氢盐)修饰（2）用甲基化特异性引物对进行PCR扩增

RNA聚合酶（RNA polymerase简称RNAP）或称核糖核酸聚合酶，是一种负责以DNA或RNA为模板催化RNA合成的酶。主要指DNA指导的RNA聚合酶，即以DNA为模板，以4种核苷三磷酸（ATP，GTP，CTP和UTP）为底物，从5′到3′合成RNA的酶。其催化方式与DNA聚合酶相似，但不具备有校正作用的外切核酸酶活性，聚合反应也不需引物。

（1）RNA 聚合酶的结构：

全酶(α2ββ'σ)：能同启动子部位结合，并催化转录的起始。 核心酶(α2ββ')：催化RNA 的（延长）合成。 （2）亚基的功能：

α亚基可能与识别启动子区域的顺序有关。

β亚基是RNA 聚合酶的催化亚基，可与RNA 聚合酶抑制剂结合，从而导致酶活性的丧失。

β'亚基的功能与RNA 聚合酶同模板DNA 的结合有关。用酶解的方法将β'亚基除去，导致该酶同DNA结合能力下降。

σ亚基（因子）与RNA 聚合酶对启动子部位的识别有关。一旦RNA 聚合酶结合在正确的转录起始部位上，且合成第一个磷酸二酯键后，σ因子便解离出来。不同的σ因子识别不同的启动子，基因的表达受不同的启动子控制。 真核生物RNA聚合酶的分类、核定位、转录产物

分类：真核生物的RNA聚合酶主要有三种，即RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ。

核仁，负责rRNA基因的转录生成除5SrRNA外的各种核蛋白体RNA（rRNA）,核质，负责转录产生mRNA前体，即核不均一RNA-hnRNA，需要“TATA”框。 胞质，负责tRNA基因如tRNA、5SrRNA和snRNA

Sigma（σ）因子：是原核生物RNA聚合酶全酶的成份。Sigma因子本身并无催化功能，但是它对在正确启动子位点起始转录是必要的. sigma因子决定RNA聚合酶识别特异性，Rho因子：是原核生物转录终止因子，有ATP酶和解螺旋酶两种活性。

原核生物启动子

由两段彼此分开且高度保守的核苷酸序列组成。

启动子区域包括： （1）Pribnow盒：位于转录起始位点上游5-10bp，一般由6～8个碱基组成，富含A和T，故又称为TATA盒或-10区。（2）-35区：位于转录起始位点上游35bp处，一般由10个碱基组成。原核细胞不能识别真核基因的启动子。为了表达真核基因，必须将其克隆在原核启动子的下游，才在原核表达系统中被转录。在原核生物表达系统中，通常使用的可调控的强启动子有lac、trp、PL和PR以及tac

真核生物启动子： 真核基因启动子是由基因转录起始位点（+ 1）及其5’上游近端大约100~200bp以内（或下游100bp）的一组具有独立功能的DNA序列组成。

启动子区域包括： A、核心启动子：包括转录起始位点（+1）（一般是A或G）及转录起始位点上游-25/-30bp处富含TA的典型元件TATA框。它是使RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列。 B、上游启动子元件：包括通常-70bp附近的CAAT框（GGCCAATCT）和GC框（GGGCGG）等，能通过TFⅡ-D复合物调节转录起始的频率，提高转录效率。

转录起始位点 转录起始位点是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基，研究表明常为一个嘌呤（A 或Ｇ）。 寻找并确定起始位点的方法：

（1）引物延伸分析（primer extension analysis）

引物延伸分析用于定量mRNA的量，测定低丰度的mRNA的种类。另外引物延伸实验可标定转录产物的5`-端，确定转录的精确起始。特异的末端标记的引物退火到RNA链的互补区域，随后用RNA作为模板，用反转录酶延伸引物得到cDNA，用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析cDNA。cDNA的长度为引物的标记的核苷酸到RNA-5`末端间的碱基数，所得cDNA的量和目的RNA的起始量成正比。

（2）核酸酶S1作图（Mapping RNA with Nuclease S1）

三种不同的核酸酶——S1核酸酶、RNA酶、外切核酸酶VII被用来进行RNA定量，确定内含子位置，及鉴定在克隆的DNA模板上mRNA的5`-末端和3`-末端的位置。含有目的mRNA的RNA样品与互补的DNA或RNA探针在利于形成杂合体的条件下温育。在反应的末期，用核酸酶来降解未杂合的单链RNA和DNA，余下的DNA-RNA或RNA-RNA杂合体用凝胶电泳分离，接着用自显影或Southern杂交来观察。当探针的摩尔数在杂交反应中过量时，信号强度与样品中目的mRNA的浓度成正比。用过量探针与一系列定量的靶序列杂交作出标准曲线，从而可准确估算样品的浓度。在真核系统中，S1核酸酶消化过的5`-末端通常代表转录起始点，而3`-末端代表聚腺苷酸化的位点。同样的策略可用来对拼接位点的5`-末端和3`-末端作图。

请设计一个实验证明某基因存在一个内含子 ？

内含子的鉴定是通过所谓的“berk-sharp“制图法又称S1核酸制图法来实现的，其原理是：利用s1核酸酶的单链特异性，核酸酶Ⅶ的单链外切特异性，以及稀碱溶液能分解RNA的特性，来对杂交分子做不同的处理以得到外显子的长度。内含子的长度以及基因的总长度。

首先将DNA进行转录—mRNA--进行杂交，一份杂交分子用S1酶处理，降解单链区，有缺口的DNA与mRNA杂交双链分子，走电泳得到一个带，外显子连接起来的长度;碱溶液，走电泳，多条带，外显子带。另外一份用外切核酸酶Ⅶ处理，去除两端没杂交的DNA，在用碱溶液处理，去除RNA，走电泳得一条带为外显子及内含子的总长度。鉴定内含子。

RNA转录后加工的机制：

（1）原核生物中RNA的加工 mRNA一般不进行转录后加工，一经转录通常立即进行翻译。 rRNA的基因与某些tRNA基因组成混合操纵子，转录后需切割，断链成为rRNA和tRNA，大肠杆菌rRNA：rRNA前体先经甲基化修饰，再被切割。 tRNA：由内切酶在tRNA两端切断；3‘端切去附加顺序，进行修剪；3‘端加上-CCA-OH；核苷酸修饰和异构化，ψ和T由U修饰而来。

（2）真核生物中RNA的加工 大多数真核基因都是断裂基因，转录产物需通过拼接，去除插入部分（即内含子），使编码区（外显子）成为连续序列。RNA编码序列改变称为编辑，RNA编码和读码方式的改变称为再编码。由于存在选择性拼接、编辑和再编码，一个基因可以产生多种蛋白质。

真核生物mRNA前体的加工：必须经复杂过程，还有5‘端加帽子，3‘端加polyA。 rRNA和tRNA的加工：也需剪接、编辑、内部甲基化、修饰异物化、戴帽和加尾。

逆转录酶（reverse transcriptase）又称RNA指导下的DNA聚合酶、 RNA合成酶、RNA复制酶，它是以RNA为模板指导三磷酸脱氧核苷酸合成互补DNA（cDNA）的酶。 逆转录酶的结构

（1）哺乳类C型病毒的反转录酶和鼠类B型病毒的反转录酶都是一条多肽链。 （2）鸟类RNA病毒的反转录酶由两个结构相关的亚单位组成。 （3）真核生物中的反转录酶则结构多样。 逆转录酶的功能

以dNTP为底物，以RNA为模板，以tRNA(主要是色氨酸tRNA)为引物，在tRNA3'-OH末端上，按5'→3'方向，合成一条与RNA模板互补的DNA单链，这条DNA单链叫做互补DNA，它与RNA模板形成RNA-DNA杂交体。随后在逆转录酶的作用下，水解掉RNA链，再以cDNA为模板合成第二条DNA链。至此，完成由RNA指导的DNA合成过程。 逆转录酶是多功能酶，有3种酶活力：

（1）形成杂合分子RNA-DNA，为RNA指导下DNA聚合活力。 （2）形成双链DNA，为DNA指导下的DNA聚合活力。

（3）水解RNA-DNA杂合分子中的RNA，为核酸外切酶活力。

逆转录酶无校正功能，因此错误率较高。（逆转录酶只对病毒本身的RNA起作用。） 逆转录酶的应用

（1）可作为合成某些特定RNA的互补DNA的工具酶。 （2）可用于DNA的序列分析和克隆重组DNA。

反转录酶已成为一种重要的工具酶。用组织细胞提取mRNA并以它为模板，在反转录酶的作用下，合成出互补的DNA(cDNA)，由此可构建出cDNA文库(cDNA library)，从中筛选特异的目的基因，这是在基因工程技术中最常用的获得目的基因的方法。同时，它也可用来标记cDNA而作为放射性的分子探针

翻译过程中所需的3种RNA的结构特点和功能 （1）mRNA的结构特点和功能

结构特点：5’-端有7-甲基鸟苷三磷酸（m7GpppN ）帽子。 3’-端有多聚腺苷酸(polyA)尾巴。 功能：为蛋白质的合成提供模板。 （2）tRNA的结构特点和功能

结构特点：各种tRNA的一级结构互不相同；二级结构呈三叶草形，含有四个螺旋区、三个环和一个附加叉。四个螺旋四个臂，其中含有3′末端的螺旋区称为氨基酸臂， 3′-末端都是C-C-A-OH序列，可与氨基酸连接。三个环分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。环Ⅰ含有5，6二氢尿嘧啶， DHU环。环Ⅱ顶端含有反密码子，反密码环；可识别mRNA分子上的密码子，翻译作用。环Ⅲ含有胸苷（T）、假尿苷（ψ）、胞苷（C），称为TψC环；结合核糖体有关。进一步折叠成为倒“L”字母形的三级结构。 功能：转运氨基酸时用于合成蛋白质。

（3）rRNA的结构特点和功能

结构特点：rRNA是单链，它包含不等量的A与U、G与C，但是有广泛的双链区域。在双链区，碱基因氢键相连，表现为发夹式螺旋。它一般与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体，如果把rRNA从核糖体上除掉，核糖体的结构就会发生塌陷。原核生物的核糖体所含的rRNA有5S、16S及23S三种。真核生物4种rRNA，大小5S、5.8S、18S和28S功能：与核糖体蛋白共同构成核糖体——蛋白质的合成部位，参与蛋白质的合成。

如何正确理解通用密码子的“三性”：通用性、不重叠性、简并性

（1）通用性：指不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。例如，真核生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。

（2）不重叠性：指两个密码子间没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，并且从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。

（3）简并性：指绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子。同义密码子。维持物种的稳定性有重要意义。

密码子偏性(codon bias)及其应用

密码子偏性是指生物体中编码同一种氨基酸同义密码子的非均衡使用现象，遗传信息的载体分子DNA和生物功能分子蛋白质相关联，重要的生物学意义。 （1）通过对已知基因密码子偏性模式和不同物种密码子偏性的分析，可预测外源基因的最适宿主及在宿主中的表达水平，基因工程手段采用最优密码子以提高基因表达水平，提高其在宿主中的表达水平。

（2）有助于更好的了解转录和翻译进程中的调控机制（3）揭示有关物种间或某一物种的基因家族间的基因进化规律；

（4）增加转录及翻译的效率(如提高准确性)及减少翻译过程中消耗。

（5）密码子偏性的分析常对许多实验操作起指导和辅助作用，如：鉴定编码区 制备基因克隆的寡核苷酸探针，基因芯片设计等。

蛋白质合成的起始

作为合成蛋白质的原料，AA必须首先经过活化而成为氨酰tRNA，才能进入核糖体进入肽链的合成。

氨基酸的激活：在合成酶和ATP的作用下，氨基酸被激活且转移到tRNA分子上。 （1）参与成分为氨基酸，tRNA，氨酰tRNA合成酶，ATP，Mg。

（2）氨酰tRNA合成酶对氨基酸和tRNA的识别是专一性的，从而引出第二遗传密码系统（第二遗传密码系统：指的是氨酰tRNA合成酶与tRNA之间的相互识别作用，可识别特异的氨基酸和特定的tRNA），为起始复合物的形成提供先决条件。 起始复合物的形成过程：

（1）30S与IF1和IF3结合，IF3防止30S与50SS结合，结合mRNA（AUG）进入P位； （2）GTP与甲酰甲硫氨酰tRNA结合IF2进入，fmet tRNA进入P位，其上反密码子与AUG配对；

（3）IF2的GTP酶活性水解GTP为GDP和Pi，并释放IF1、IF2、IF3；

（4）50S亚基由于IF3释放而得以结合进去；

（5）形成一个完整的70S核糖体起始复合物，A位等待下一个氨酰tRNA进入。 注： 核糖体上有两个tRNA结合位点：P位和A位。 P位：肽酰结合位点，起始tRNA结合处。

A位：氨酰接受位，延长用的tRNA进入此位。

起始复合物的组分：甲酰甲硫氨酰tRNA，AUG，30S，50S、起始因子IF1、IF2、

IF3，GTP和Mg

2+

2+

。

蛋白质生物合成的分子机制

蛋白质生物合成(protein biosynthesis)：指生物按照从脱氧核糖核酸 (DNA)转录得到的信使核糖核酸（mRNA）上的遗传信息合成蛋白质的过程。由于mRNA上的遗传信息是以密码（见遗传密码）形式存在的，只有合成为蛋白质才能表达出生物性状，因此将蛋白质生物合成比拟为转译或翻译。蛋白质生物合成包括氨基酸的活化及其与专一转移核糖核酸(tRNA)的连接；肽链的合成（包括起始、延伸和终止）和新生肽链加工成为成熟的蛋白质 3大步骤。其中心环节是肽链的合成。蛋白质生物合成需核糖体、mRNA、tRNA、氨酰转移核糖核酸 (氨酰tRNA)合成酶、可溶性蛋白质因子等大约200多种生物大分子协同作用来完成。 肽链合成方向：由H2N-到-COOH即不断从-NH2向-COOH端逐个加上AA。 （1）氨基酸的激活：氨基酸与相应的tRNA相连接的过程； （2）起始复合物的形成：核糖体30s小亚基和50s大亚基结合成70s复合物； （3）肽链的延长：在RNA指导下合成蛋白质； （4）终止：结束肽链的合成； （5）合成后对所得前体进行的加工并最终成为有生物活性的蛋白质。

分别比较原核生物、真核生物转录和翻译的控制元件

真核生物由于外显子与内含子镶嵌排列，转录产生的RNA须切除内含子拼接外显子才能最后表达，因此真核生物的基因是断裂的。真核生物的基因不能直接在原核生物表

达，只有将加工成熟的mRNA经逆转录合成互补的DNA（cDNA），再接上原核生物的表达控制元件，才能在原核生物中表达。另外mRNA很不稳定，容易被RNA酶分解，因此真核生物须建立cDNA文库来进行克隆和表达研究。

（所谓cDNA文库是指细胞全部mRNA逆转录成cDNA并被克隆的总和。）

顺式作用元件（cis-acting element）：又称分子内作用元件，是DNA与DNA作用。是指对基因表达有调节活性的特异DNA序列，其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因。顺式作用元件本身不编码任何蛋白质, 仅仅提供一个作用位点, 要与反式作用因子相互作用而起作用。

——真核以正调控为主；原核以负调控为主。正调控是通过激活蛋白与启动子上游序列结合，以促进RNA聚合酶与启动子结合，提高转录的效率。

负调控是阻遏蛋白与操纵基因结合使RNA聚合酶不能与启动子结合，因而抑制转录

（1）原核生物中，大多数基因表达通过操纵子模型进行调控，其顺式作用元件主要由启动基因、操纵基因和调节基因组成。

（2）真核生物中，顺式作用元件主要有启动子、增强子和沉默子）。 反式作用因子（trans-acting factor）

（1）原核生物中的反式作用因子主要分为特异因子、激活蛋白和阻遏蛋白。 （2）真核生物中的反式作用因子主要分为基本转录因子、转录激活因子和转录抑制因子。

蛋白质的转运与细胞定位

首先要取决于蛋白质本身的结构，也就是它是否具有转运的信号，同时，定位于不同部位的蛋白质具有不同信号。

细胞表面蛋白质、分泌蛋白质和溶酶体蛋白质(三者有时统称为分泌蛋白质)都具有与原核生物跨膜蛋白相似的信号肽。像原核生物的信号肽一样，能够形成包括两个α-螺旋的发夹结构。在信号识别颗粒(signal recognition particle ,简称SRP)插入到粗面内质网

上述三类蛋白质进入内质网后，肽链的折叠，初步的糖基化。产生转运小泡进入顺面(cis)中间和反面(trans)高尔基体。反面中完成糖基化过程并分拣(sorting)。分拣系统识别信号，空间结构的某一区域，信号补钉(signal patch)。通过一种称为\主流机制\的途径由内质网经过高尔基复合体一直到达细胞表面。 蛋白质在到达细胞膜表面(各种细胞器膜)，通过一种非蛋白质锚锚定于膜的表面。这种非蛋白质锚的主体部分PI，再通过己聚糖和乙醇胺的磷酸酯与蛋白质的竣端残基以酰胺键相连，这类锚称GPＩ。

蛋白质的翻译后修饰：磷酸化、泛素化、糖基化

蛋白质翻译后修饰：指在mRNA被翻译成蛋白质后，对蛋白质上个别氨基酸残基进行共价修饰的过程。常见的有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等。

(1)泛素化

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