簡答題第一章 染色體與DNA：一、真核生物基因組特征1.真核基因組龐大，一般遠大于原核生物的基因組。2.真核基因組存在大量的重復序列。3.真核基因組大部分為非編碼序列，占整個基因組序列的90%以上，這是真核生物與原核生物的重要區別。4.真核基因組的轉錄產物為單順反子。5.真核基因是斷裂基因，有內含子結構。6.真核基因組存在大量的順式作用元件。7.真核基因組中存在大量的DNA多態性。8.真核基因組具有端粒結構。二、原核生物基因組特征1結構簡練：DNA中的大部分結構是用來編碼蛋白質2存在轉錄單元：在原核生物中功能相關的蛋白的基因往往集中在基因組的一個或幾個特定部位如大腸桿菌乳糖操縱子3有重疊基因：兩種或兩種以上的基因公用部分DNA序列，則這些基因互稱重疊基因三、真核生物DNA復制特點1、真核生物每條染色體上有多個復制起點，多復制子（約150bp左右）；2、復制叉移動的速度較慢（約50bp秒），僅為原核生物的110。3、真核生物染色體在全部復制完之前,各個起始點不再重新開始DNA復制；真核生物快速生長時，往往采用更多的復制起點。4、真核生物有多種DNA聚合酶。5、真核生物DNA復制過程中的引物及岡崎片段的長度均小于原核生物。（真核岡崎片段長約100-200bp，原核岡崎片段長約1000-2000bp。）6、真核生物線性DNA末端具有端粒結構四、原核和真核生物DNA的復制特點比較復制起點（ori）：原核一個，真核多個；復制子：原核一個，真核多個；復制子長度：原核長；真核短；復制叉：原核多個；真核多個；復制移動速度：原核較快；真核較慢；真核生物染色體在全部完成復制前，各起始點的DNA復制不能再開始。而在快速生長的原核生物中，復制起點上可以連續開始新的DNA復制。原核生物染色體的復制與細胞分裂同步，可以多次復制；真核生物染色體的復制發生在S期，是細胞分類的特定時期，而且僅此一次。五、大腸桿菌復制體完成復制的過程1雙鏈的解開2 RNA引物的合成3 DNA鏈的延伸4切除RNA引物，填補缺口，連接相鄰的DNA片段六、P-轉座子特征1.當p轉座子在轉座酶的催化下，會導致不育。2.p型果蠅存在p轉座子，m型沒有。3.p型果蠅在細胞質中存在一個可遺傳的、抑制轉座酶表達的因子，m型沒有七、轉座引起的遺傳學效應1.插入突變2.轉座產生新基因3.轉座產生染色體畸變4.轉座引起生物進化八、端粒的結構與功能結構：是一段DNA序列和蛋白質形成的復合體，由多個串聯在一起的非轉錄序列(TTAGGG)組成。功能：1、保證線性DNA的完整復制2、保護染色體末端不受核酸酶水解和不發生染色體的異常重組九、DNA的修復DNA修復系統功能錯配修復恢復錯配堿基切除修復切除突變的堿基核甘酸切除修復修復被破壞的DNADNA直接修復SOS系統修復嘧啶二體或甲基化DNADNA的修復，導致變異第二章 轉錄與剪接：一、大腸桿菌轉錄終止子的分類和特點1.強終止子內部終止子（intrinsic terminator）又稱為不依賴Rho ()因子的轉錄終止特點：1）終止位點上游一般存在一個富含GC堿基的二重對稱區，轉錄生成的RNA形成發夾結構；2）在終止位點前面有一段由4-8個A組成的序列，所以轉錄的RNA的3端為寡聚U。2.弱終止子需要因子（rho factor）又稱為依賴性終止子（Rho-dependent terminator）1）當RNA聚合酶轉錄到發夾結構時發生一定時間的停頓，這時如果沒有因子，轉錄將會繼續下去；只有當因子存在時，轉錄才終止2）因子是一個相對分子質量為2.0105的六聚體蛋白，它能水解各種核苷三磷酸，實際上是一種NTP酶。由于催化了NTP的水解，因子能促使新生的RNA鏈從三元轉錄復合物中解離出來，從而終止轉錄。3）依賴因子的終止“窮追”模型（hot pursuit）二、真核生物內含子種類及其結構特點1 tRNA 內含子：長度和序列沒有共同性，一般有1646個核苷酸；位于反密碼子下游；內含子與外顯子間的邊界沒有保守序列；2 mRNA 內含子：1）GU-AG主要內含子 細胞核 5端有一保守序列（5-GUPuAGU-3）,3端AG附近有一富含嘧啶的區域2）AU-AC次要內含子 細胞核3）類自剪接內含子 線性內含子4）類自剪接內含子 套索狀結構三、轉錄的基本過程1、模板識別：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結合的過程2、轉錄起始：就是RNA鏈上第一個核苷酸鍵的產生RNA聚合酶與啟動子結合后，使啟動子附近的DNA雙鏈解離，形成轉錄泡，為RNA合成提供單鏈模板，并按堿基配對原則，結合核苷酸，在核苷酸之間形成磷酸二脂鍵（起始復合物）。3、RNA鏈的延伸：亞基脫落，RNApol聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿著DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長4、轉錄終止：當RNA鏈延伸到轉錄終止位點時，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉錄泡瓦解，DNA恢復雙鏈狀態，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來，這就是轉錄的終止。四、真核生物的原始轉錄產物必須經過哪些加工過程才能成為成熟mRNA，做為蛋白質合成模板1、5端加帽：通過鳥苷酸轉移酶在mRNA5端加上一個甲基化鳥嘌呤，使mRNA免遭核酸酶破壞2、3端加尾：提高mRNA在細胞質中的穩定性3、RNA的剪接：從mRNA前體分子中切除內含子的非編碼區，并拼接外顯子的編碼區形成成熟mRNA的過程4、RNA的編輯：是指轉錄后的RNA在編碼區發生堿基的突變、加入或丟失等現象。5、再編碼及化學修飾第三章 表達和修飾：一、真核生物蛋白質復制起始與原核生物的區別原核生物：起始tRNA：fMet-tRNAfMet（氨酰-tRNA合成酶）所需成分：30S小亞基、50S大亞基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+步驟：30S小亞基+fMet-tRNAfMet+50S大亞基復合物翻譯起始因子：IF-1、IF-2、IF-3真核生物：起始tRNA：Met-tRNAMet步驟：40S小亞基+Met-tRNAMet+60S大亞基=復合物起始因子(eIF)比較多二、原核生物的復制起始因子IF1、IF2、IF3的功能分別是什么？IF-1：僅作為完整的起始復合物的一部分，與30S亞基結合。它的結合在A位，能阻止氨酰-tRNA的進入。它的定位還可以阻止30S亞基和50S亞基的結合。IF-2：是特異和fMet-tRNAfMet結合并把它帶到核糖體上；IF-3：輔助30S亞基與mRNA上起始位點特異性結合三、肽鏈延伸過程可以分幾步？1、AA-tRNA與核糖體A位點結合(需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子)2、肽鍵形成：是由轉肽酶/肽基轉移酶催化(此時A位點的AA-tRNA轉移到P位點)3、移位：核糖體向mRNA3端方向移動一個密碼子，需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子四、原核生物延伸因子EF-Ts、EF-Tu、EF-G的功能是什么，真核生物的延伸因子的功能和作用？五、肽鏈的終止釋放因子（原核生物）：RF1：識別終止密碼子UAA和UAG釋放因子RF2：識別終止密碼子UAA和UGARF3：具GTP酶活性，刺激RF1和RF2活性，協助肽鏈的釋放釋放因子（真核生物）：eRF1：識別終止密碼子UAA,UAG和UGAeRF3：與RF3相似六、蛋白質合成抑制劑四環素類 阻止AA-tRNA與核糖體結合鏈霉素,新霉素,卡那霉素 干擾AA-tRNA與核糖體結合而引起讀碼錯誤氯霉素 阻止mRNA與核糖體結合嘌呤霉素 結合在核糖體的A位，抑制AA-tRNA的進入白喉毒素 抑制EF-Tu的功能七、蛋白質運轉機制1、翻譯-運轉同步機制信號肽假說，信號肽常指新合成多肽鏈中用于指導蛋白質跨膜轉移的N-末端氨基酸序列（有時不一定在N端）。信號序列特點：（1）一般帶有10-15個疏水氨基酸；（2）在靠近該序列N-端常常有1個或數個帶正電荷的氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位點處常常帶有數個極性氨基酸，離切割位點最近的那個氨基酸往往帶有很短的側鏈（丙氨酸或甘氨酸）。2、翻譯后運轉機制(1)線粒體蛋白質跨膜運轉(2)核定位蛋白的運轉機制第四章 分子生物學技術一、實時熒光定量PCR的原理1、原理：a、在PCR反應體系中加入熒光基團，利用熒光信號累積實現了實時監測整個PCR進程，對起始模板進行定量分析的方法。b、實時檢測PCR擴增，在擴增的指數期對起始模板進行定量c、Ct值的定義：擴增產物的熒光信號達到設定的閾值時所經過的擴增循環數。此時擴增是呈對數期d、數學原理：X Ct:熒光擴增信號達到閾值強度時擴增產物的量；在閾值線設定以后,它是一個常數,我們設為MX Ct=X0(1+Ex) Ct=M Log M=logX0(1+Ex) Ct log X0= -log(1+Ex) *Ct+ log M 結論：Log X0與Ct呈線性關系，根據樣品擴增的Ct值就可計算出樣品中所含的模板量。2、方法1）SYBR Green法工作機理：SYBR Green只有和dsDNA結合后才發熒光變性時，DNA雙鏈分開，無熒光在延伸結束階段采集熒光信號。SYBR Green也能和非特異的雙鏈DNA結合發光，所以必須在反應結束時做熔解曲線分析優點：對DNA模板沒有選擇性，適用于任何DNA使用方便，不必設計復雜探針非常靈敏便宜缺點：容易與非特異性雙鏈DNA結合，產生假陽性。但可以通過熔解曲線的分析，優化反應條件對引物特異性要求較高2）TaqMan法工作機理：5端標記有報告基團(Reporter, R)，如FAM、VIC等3端標記有熒光淬滅基團(Quencher, Q)探針完整，R所發射的熒光能量被Q基團吸收，無熒光，R與Q分開，發熒光（相隔太近，熒光共振能量轉移）Taq酶有53外切核酸酶活性，可水解探針優點：對目標序列的高特異性，陰性結果確定設計相對簡單，與目標序列某一區域互補缺點：只適合一個特定的目標委托公司標記，價格較高不易找到本底低的探針重復性比較好二、Sanger雙脫氧鏈終止法1、原理1）利用單鏈DNA模板，合成DNA互補鏈；2）利用2，3雙脫氧核苷三磷酸作底物，參入到寡核酸鏈的末端，從而終止DNA鏈的生長2、步驟1）同時加入引物和模板、DNA聚合酶1、一種ddNTP、以及四種dNTP（有一種帶放射性標記）。2）變性膠電泳分離反應混合物。3）放射自顯影術，檢測單鏈DNA片段的放射性帶。4）結果判讀，從放射性X光底片上，直接讀出DNA的核酸順序5）分別確定A、G、C、T的位置最后組合到一起三、Sanger雙脫氧-M13體系DNA序列分析法1、引物合成缺點：這些供作序列測定的DNA片段絕大多數都僅為數百個核酸。因此需要用物理方法分離大量的DNA片段。費時費錢，因為商品提供的核酸內切限制酶的價格是十分昂貴。2、原理：將不同限制酶消化切割的DNA限制片段，隨機地克隆到載體分子上。選用天然的單鏈DNA噬菌體，例如M13作為載體，重組體噬菌體的DNA分子，可直接用作模板3、步驟：四、RNA干擾（RNA interference RNAi）1、定義：RNA干擾是一種雙鏈RNA誘導信使RNA降解的基因沉默現象2、作用機制：1）雙鏈RNA降解生成特殊結構的RNA，長度約為2123bp，具有5單磷酸和3羥基末端，.3端均有一個23bp 的單鏈突出（Dicer 核酸酶）2）小干擾RNA誘導基因沉默復合物(siRNA induced silencing complex,RISC)特異識別并降解同源mRNA，導致靶基因沉默。3、特征：1）RNA干擾的普適性，存在于大多數生物中2）RNA干擾的特異性，特異識別同源mRNA,導致靶基因沉默。第五章 原核生物基因表達調控一、乳糖操縱子1、結構：CAP結合位點：結合cAMP-CAP復合物（葡萄糖濃度高會阻止cAMP形成）（屬于正調控）啟動序列（P區）：結合RNA聚合酶操縱序列（O區）：結合阻遏蛋白（異構乳糖可與之結合使阻遏蛋白離開操縱區）（屬于負調控）LacZ：編碼-半乳糖苷酶：將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖（可生成異構乳糖）LacY：編碼-半乳糖苷透過酶：使外界的-半乳糖苷（如乳糖）能透過大腸桿菌細胞壁和原生質膜進入細胞內。LacA：編碼-半乳糖苷乙酰基轉移酶：乙酰輔酶A上的乙酰基轉到-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。2、運轉機制3、一些問題誘導物需要穿過細胞膜才能與阻遏物結合，而轉運誘導物需要透過酶，后者的合成又需要誘導。解釋：一些透過酶可以在沒有誘導物的情況下合成真正的誘導物是異構乳糖而非乳糖，前者是在-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的，因此，需要有-半乳糖甘酶的預先存在。解釋：本底水平的組成型合成：非誘導狀態下有少量的lac mRNA合成。：葡萄糖對lac操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏，糖酵解的某些產物是腺苷酸環化酶（生成cAMP）的抑制劑。lac基因產物數量上的比較 -半乳糖苷酶：透過酶：乙酰基轉移酶=1：0.5：0.2原因如下：（1）lac mRNA可能與翻譯過程中的核糖體相脫離，從而終止蛋白質鏈的翻譯；（2）在lac mRNA分子內部，A基因比Z基因更容易受內切酶作用發生降解。4、結論：單純乳糖存在時，細菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時，細菌首先利用葡萄糖。二、色氨酸操縱子1、結構色氨酸操縱子的結構基因包括5個：trpE、D、C、B、A在trpE前是啟動子（promoter），操縱子（operater）及兩個區（前導區、弱化子）色氨酸操縱子中產生阻遏物基因為trpR，距trp結構基因較遠(1)trpR和trpABCDE不連鎖；(2)操縱基因在啟動子后(3)有衰減子(attenuator)/弱化子(4)啟動子和結構基因不直接相連，二者被前導序列(Leader)所隔開2、負控阻遏系統3、trp操縱子的弱化作用（attenuation）前導序列：在trp mRNA5端trpE基因的起始密碼前一個長162bp的mRNA片段，包括前導肽與弱化子，發現該區mRNA通過自我配對可以形成莖-環結構，有典型的終止子特點，其中有1、2、3、4等四個片段可以有兩種配對方式，一個是2-3配對，這是一種抗終止構型；另一個是1-2、3-4配對，3-4屬于終止轉錄發夾構型（位于終止密碼識別區）。弱化子：DNA中可導致轉錄過早終止的一段核甘酸序列，前導區中的3、4區段前導肽：前導序列中除去弱化子的片段，在第10位與第11位有相鄰的兩個色氨酸密碼子作用機制：trp濃度低Trp-tRNATrp少核糖體移動速度慢核糖體停留在1、4區2-3配對trp濃度高Trp-tRNATrp多核糖體移動速度快核糖體快速到達2區3-4配對弱化作用原因：細菌通過弱化作用彌補阻遏作用的不足，因為阻遏作用只能使轉錄不起始，對于已經起始的轉錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏作用的信號是細胞內色氨酸的多少；弱化作用的信號則是細胞內載有色氨酸的tRNA的多少。4、遺傳學模型1）增強終止：前導肽合成起始密碼子AUG突變為AUA，導致核糖體不能翻譯前導肽，于是形成1-2，3-4穩定的二級結構，從而終止增強2）突變恢復：如在3-4之間又發生一次突變或多聚U區在發生突變，使終止解除。三、其他操縱子1、半乳糖操縱子(galactose operon)雙啟動子2、阿拉伯糖操縱子（arabinose operon）第六章 真核生物基因表達調控一、真核生物基因表達調控的種類1、瞬時調控或稱為可逆性調控，它相當于原核細胞對環境條件變化所做出的反應2、發育調控或稱不可逆調控，是真核基因調控的精髓部分，它決定了真核細胞生長、分化、發育的全部進程。二、真核生物DNA水平上的基因表達調控1、基因丟失：在細胞分化過程中，可以通過丟失掉某些基因而去除這些基因的活性2、基因擴增：基因擴增是指某些基因的拷貝數專一性增大的現象，在短期內產生大量的基因產物以滿足生長發育的需要，是基因活性調控的一種方式。3、基因重排：將一個基因從遠離啟動子的地方移到距它很近的位點從而啟動轉錄4、DNA的甲基化與基因調控：CpG島5、染色質結構與基因表達調控三、真核生物轉錄水平上的基因表達調控1、真核基因轉錄1）真核基因結構2）順式作用元件：啟動子(TATABOX、CAATBOX、GCBOX)、增強子、沉默子3）反式作用因子：能直接或間接地識別或結合在各類順式作用元件核心序列上，參與調控靶基因轉錄效率的蛋白質。2、結構(1)DNA結合結構域：a、螺旋-轉折-螺旋b、鋅指結構(ZineFinger):由一個含有大約30個氨基酸的環和一個與環上的4個Cys或2個Cys和2個His配位的Zn構成，形成的結構像手指狀c、堿性-亮氨酸:亮氨酸之間相互作用形成二聚體，形成“拉鏈”。肽鏈氨基端20