1、第一章 绪论 DNA 重组技术和基因工程技术。DNA 重组技术又称基因工程技术，目的是将不同 DNA 片段（基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，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。DNA 重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结晶，而限制性内切酶 DNA 连接酶及其他工具酶的发现与应用则是这一技术得以建立的关键。DNA 重组技术有着广泛的应用前景。首先，DNA 重组技术可以用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽，如激素、抗生素、酶类及抗体，提高产量，降低成本。其次，DNA 重组技术可以用于定向改
2、造某些生物的基因结构，使他们所具有的特殊经济价值或功能成百上千倍的提高。 请简述现代分子生物学的研究内容。1、DNA 重组技术(基因工程)2、基因表达调控(核酸生物学 )3、生物大分子结构功能(结构分子生物学 )4、基因组、功能基因组与生物信息学研究第二章 遗传的物质基础及基因与基因组结构 核小体、DNA 的半保留复制、转座子。核小体是染色质的基本结构单位。是由 H2A、H2B、H3 、 H4 各两分子生成八聚体和由大约 200bp 的 DNA 构成的。核小体的形成是染色体中 DNA 压缩的第一步。DNA 在复制过程中，每条链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
3、子与原来 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，这种复制方式被称为 DNA 的半保留复制。转座子是存在染色体 DNA 上的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。 DNA 的一、二、三级结构特征。DNA 的一级结构是指 4 种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序，表示了该 DNA 分子的化学构成。DNA 的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。分为左手螺旋和右手螺旋。DNA 的高级结构是指 DNA 双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。超螺旋结构是DNA 高级结构的主要形式，可分为正超螺旋
4、与负超螺旋两大类。 DNA 复制通常采取哪些方式？1、线性 DNA 双链的复制：复制经过起始、延伸、终止和分离三个阶段。复制是从 5端向3端移动，前导链的合成是连续的，后随链通过冈崎片段连接成完整链。2、环状 DNA 双链的复制(1) 型：是一种双向复制方式。复制的起始点涉及 DNA 的结旋和松开，形成两个方向相反的复制叉，复制从定点开始双向等速进行。(2) 滚环型：是单向复制的一种特殊方式，发生在噬菌体 DNA 和细菌质粒上，首先对正链原点进行专一性的切割，形成的 5端被单链结合蛋白所覆盖，3 端在 DNA 聚合酶的作用下不断延伸。(3) D-环复制：也是单向复制的一种方式。是在线粒体 DN
5、A 中发现的。两条链的合成是高度不对称的，最初只以一条母链为模版合成，迅速合成互补的新链，另一条则成为游离的单链环（即 D 环） 。 真核生物 DNA 的复制在哪些水平上受到调控？1、细胞生活周期水平调控：决定细胞停留在 G1 期还是进入 S 期。2、染色体水平调控：决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在 S 期起始复制。3、复制子水平调控：决定复制的起始与否，并且是高度保守的。 DNA 修复包括哪几种？1、 错配修复：识别新合成链中的错配并加以校正，保证子链的正确性。2、 切除修复1）碱基切除修复：切除突变的碱基2）核苷酸切除修复：修复被破坏的 DNA3、DNA 直接修复：修
6、复嘧啶二聚体或者甲基化 DNA第三章 生物信息的传递-RNA 转录与加工 定义：Pribnow box，编码链，上升突变，增强子。在原核生物启动子被保护区内有一个由 5 个核苷酸组成的保守序列 TATATT，是聚合酶结合位点，称为 Pribnow 区，其中央大约位于起点上游 10bp 处，所以又称为10 区。在 DNA 的两条链中与 mRNA 序列相同的那条 DNA 链是编码链或称有意义链。如果增加 Pribnow 区的共同序列，将乳糖操纵子的启动子中的 TATGTT 变成 TATATT，就会提高启动子的效率，称为上升突变。在一些转录单元上发现其转录起始位点上游约 200bp 处有两段 72b
7、p 长的重复序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，因此，称这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子 简述生物体内 RNA 的种类和功能。生物体内拥有三种 RNA，即：编码特定蛋白质序列的 mRNA；能特异性解读 mRNA 中的遗传信息并将其转化成相应氨基酸后加入多肽链中的 tRNA；直接参与核糖体中蛋白质合成的 rRNA。 什么是 DNA 模板与 mRNA 及蛋白质产物之间的共线性关系？核苷酸特异性的组成和排列顺序决定了贮存在 DNA 上的遗传信息，并通过转录 mRNA 传递遗传信息，此过程是从起始核苷酸开始，一个脱氧核苷酸对应一个核苷酸，不重叠，不跳跃，一一对应。mRNA
8、上每 3 个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这个过程也是连续的，而且没有发生重叠现象。因此，什么是 DNA 模板与 mRNA 及蛋白质产物之间的共线性关系。 转录一般被分为哪几个步骤？无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都包括：1、模板识别：模板识别阶段主要指 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：转录起始就是 RNA 链上第一个核苷酸键的产生。3、通过启动子：RNA 聚合酶成功地合成 9 个以上核苷酸并离开启动子区，转录就进入正常的延伸阶段。4、转录的延伸和终止：RNA 聚合酶离开启动子，沿 DNA 链移动并使新生 RNA 链不断伸长的过程就
9、是转录的延伸。当 RNA 链延伸到转录终止位点时，RNA 聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA 杂合物分离， 转录终止子与翻译终止密码的结构特点？转录终止子：1、不依赖于 因子的终止终止位点上游一般有一个富含 GC 碱基的二重对称区，由这段 DNA 转录产生的 RNA 容易形成发夹式结构。新生 RNA 中出现发夹式结构会导致 RNA 聚合酶的暂停，破坏 RNA-DNA 杂合链 5端的正常结构。在终止位点前面有一段由 4-8 个 A 组成的序列，所以转录产物的 3端为寡聚 U，这种结构特征的存在决定了转录的终止。寡聚 U 的存在使杂合链的 3端部分出现不稳定的 rUdA区域，两者共同作用
10、使 RNA 从三元复合物中解离出来。2、依赖 因子的终止 因子：六聚体蛋白, 水解各种核甘三磷酸，通过催化 NTP 的水解促使新生 RNA 链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。翻译终止密码：肽链延伸过程中，终止密码子出现在核糖体 A 位时，没有相应的 AA-tRNA 与之结合，而释放因子能识别这些终止密码子并与之结合，水解 P 位上多肽链与tRNA 之间的二脂键。接着，新生的肽链和 tRNA 从核糖体上释放出来，核糖体大小亚基解体，蛋白质合成结束。 什么是 RNA 编辑？其生物学意义？编辑（editing ）是指转录后的 RNA 特别是 mRNA 在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现
11、象。RNA 编辑的生物学意义校正作用：RNA 的编辑可以恢复丢失的遗传信息。调控翻译：构建或者去除起始密码子和终止密码子，是基因表达调控的一种方式。扩充遗传信息：使基因产物获得新的结构和功能，有利于生物进化。第四章 生物信息的传递-蛋白质的翻译 定义：SD 序列，信号肽。SD 序列：存在于原核生物起始密码子上游 7-12 个核苷酸的一段富含嘌呤保守区域，它与16SrRNA3端反向互补，在 mRNA 与核糖体结合中起重要作用。信号肽：在蛋白质多肽链的氨基端，有一段疏水性氨基酸序列，它负责把蛋白质引导到细胞内不同膜结构的亚细胞器内。 简述 tRNA 的结构。tRNA 一级结构是四种核糖核苷酸的组成
12、和排列顺序，单链。tRNA 二级结构是三叶草形的，由于小片段碱基互补配对所形成。三叶草形的 tRNA 分子上有 4 条根据它们的结构或功能命名的手臂。tRNA 的三级结构，都呈 L 形折叠式，而这种结构是靠二级结构中未配对碱基间所形成的氢键来维持的。tRNA 的三级结构与氨酰-tRNA 合成酶对 tRNA 的识别有关。 简述核糖体的组成及其功能。核糖体是由几十种蛋白质和几种核糖体 RNA（ribosomal RNA，rRNA)组成的亚细胞颗粒。核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为大小两个亚基。每个亚基都含有一个分子质量较大的 rRNA 和许多蛋白质分子。这些大分子 rRNA 能在特定位
13、点与蛋白质结合，从而完成核糖体不同亚基的组装。核糖体小亚基负责对模板 mRNA 进行序列特异性识别，如起始部分的识别、密码子与反密码子的相互作用等，mRNA 的结合位点也在小亚基上。大亚基负责携带 AA-tRNA、肽键的形成、AA-tRNA 与肽链的结合。A 位、P 位、转肽酶中心等在大亚基上。 简述肽链合成过程的生物学机制。蛋白质的生物合成包括氨基酸活化、肽链的起始、伸长、终止以及新合成多肽链的折叠、加工。氨基酸是生物合成蛋白质的原料，氨基酸在氨酰-tRNA 合成酶的作用下生成活化氨基酸AA-tRNA 才能被准确地运送到核糖体中，参与多肽链的起始或延伸。翻译的起始是核糖体小亚基、信使 RNA
14、、核糖体大亚基以及氨酰-tRNA 和几十种蛋白质因子的相互结合，形成起始复合物。肽链的延伸：当第一个氨基酸与核糖体结合以后，按照 mRNA 模板密码子的排列，氨基酸通过新生肽键的方式被有序地结合上去。每加一个 AA 是一个循环，每个循环包括 AA-tRNA 与核糖体结合、肽键的生成和移位。肽链在延伸过程中，当终止密码子出现在核糖体的 A 位时，没有相应的 AA-tRNA 能与之结合，而释放因子具有 GTP 酶活性能识别终止密码子并与之结合，水解 P 位上多肽链与tRNA 之间的酯键。新生的肽链和 tRNA 从核糖体上释放，核糖体解体，蛋白质合成结束。释放因子 RF 催化 GTP 水解促使肽链与
15、核糖体解离。 蛋白质加工的种类和意义。新生多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质。1N 端 fMet 或 Met 的切除：细菌蛋白质 N 端的甲酰基能被脱甲酰化酶水解，原核生物和真核生物 N 端的甲硫氨酸在多肽链合成完毕之前被切除。2二硫键的形成 二硫键是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。3特定氨基酸的修饰 氨基酸侧链的修饰包括磷酸化 (如核糖体蛋白质)、糖基化(如各种糖蛋白)、甲基化(如组蛋白、肌肉蛋白质)、乙基化( 如组蛋白) 、羟基化(如胶原蛋白)和羧基化等。4、切除新生链中非功能片段。 简述蛋白质转运的种类和机制。蛋白质运转可分为两大类: 1、翻
16、译运转同步机制：蛋白质的合成和运转同时发生; 分泌蛋白质大多是以同步机制运输的。a、蛋白质合成起始首先合成信号肽，b、信号识别蛋白SRP 与信号肽结合，翻译停止；c、SRP 和 SRP 受体结合，核糖体与膜结合，翻译重新开始；d、信号肽进入膜结构；e、蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续进行；f、蛋白质完全过膜，核糖体解离2、翻译后运转机制：蛋白质从核糖体上释放后才发生运转。在细胞器发育过程中，由细胞质进入细胞器的蛋白质大多是以翻译后运转机制运输的此类蛋白在细胞质游离的核糖体中翻译，翻译产物在 N 端都含有信号序列。第五章 基因表达与调控 定义：基因家族。真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合
17、，被称为基因家族。 简述操纵子学说。操纵子是原核生物基因表达和调控的最重要的形式。组成操纵子的最基本原件包括四个部分:启动子，操纵基因，结构基因和相关的调节基因。启动子是指能够被 RNA 聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段 DNA 序列。结构基因是能够编码蛋白质的基因序列。操纵基因能被蛋白特异性结合的一段序列，常与启动子相邻或者与启动子序列重复，当调节蛋白结合在操纵子上，会影响其下游基因的表达。调节基因编码能有操纵基因结合的蛋白。整个操纵子模型就是通过调节基因表达的调节蛋白与操纵基因的结合和分离，来控制启动子序列，从而调节基因的转录。 简述乳糖操纵子的调控模型。大肠杆菌乳糖操纵子包括三个结构
18、基因：Z、 Y、 A 以及启动子、控制子和阻遏子等，转录时 RNA 聚合酶从启动子区开始，通过操纵区向右转录。转录的调控是在启动区和操纵区进去的。mRNA 的启动区 P 位于阻遏基因 I 和操纵区 O 之间，不能单独起始结构基因的表达。阻遏基因 I 表达阻遏蛋白，可与操纵区 O 结合，当阻遏物与操纵区相结合时，mRNA 的转录起始受到抑制。诱导物通过和阻遏物结合，改变它的三维构想，使之不能和操纵区结合，从而激发 mRNA 的合成。 简述顺式作用元件与反式作用因子。顺式作用元件：影响自身基因表达活性的非编码 DNA 序列。例： 启动子、增强子、沉默子等反式作用因子是能直接或间接地识别或结合在各类
19、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。 DNA 甲基化的方式及其作用。DNA 甲基化主要形成 5-甲基胞嘧啶，N 6-甲基腺嘧啶和 7-甲基鸟嘌呤。甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则能诱导基因的重新活化和表达。DNA 甲基化能够引起染色体结构，DNA 构想，DNA 稳定性和 DNA 与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。 简述真核基因转录的过程和调控方式。在 真 核 生 物 中 ， DNA 的 转 录 在 细 胞 核 中 进 行 。 转 录 的 基 本 过 程 包 括 模板识别、转录起始、通过启动子和转录的延伸和终止。1、模板识别：模板识别阶段主要指 RNA 聚合
20、酶与启动子 DNA 双链相互作用并与之相结合的过程。真核生物 RNA 聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要和转录调控因子结合形成转录前起始复合物结合到启动自上。2、转录起始：转录起始就是 RNA 链上第一个核苷酸键的产生。3、通过启动子：RNA 聚合酶成功地合成 9 个以上核苷酸并离开启动子区，转录就进入正常的延伸阶段。4、转录的延伸和终止：RNA 聚合酶离开启动子，沿 DNA 链移动并使新生 RNA 链不断伸长的过程就是转录的延伸。当 RNA 链延伸到转录终止位点时，RNA 聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA 杂合物分离，转录调控： 1顺式作用元件：主要是起正性调控作用的元件，包
21、括启动子、增强子。启动子包括： 核心启动子元件(CPE)：指 RNA 聚合酶起始转录所必需的最小的 DNA 序列，包括转录起始点及其上游25 处的 TATA 盒。上游启动子元件 (UPE)或称上游激活序列（UAS)包括通常位于70bp 附近的 CAAT 盒和 GC 盒、以及距转录起始点更远的上游元件。 增强子是能够明显使与它连锁基因转录频率增加的 DNA 序列。2反式作用因子：以反式作用影响转录的因子，RNA 聚合酶是一种反式作用因子，及其他协助转录的因子包括：RNA 聚合酶的基本转录因子与 DNA 结合常见的蛋白质功能域螺旋-转角- 螺旋、螺旋- 环-螺旋、 锌指、碱性-亮氨酸拉链、 同源域。3蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程对基因转录起到调控作用。
