分子生物學復習資料第二章基因：是DNA或RNA中具有遺傳效應的一段核苷酸序列，是遺傳的基本單位和突變單位以及控制性狀的功能單位；簡單來說，基因是具有遺傳效應的DNA片段，是控制生物性狀的基本遺傳單位。DNA的一級結構：是指四種脫氧核苷酸的排列順序，又稱為核苷酸序列或堿基順序。 DNA的一級結構決定著基因的功能。DNA雙螺旋的結構特點： （1）雙螺旋中存在大溝和小溝； （2）堿基頂部基團裸露在DNA 大溝內； （3）蛋白質因子與DNA 的特異結合依賴于氨基酸與DNA 間的氫鍵的形成；（4）蛋白質因子沿大溝與DNA形成專一性結合的機率與多樣性高于沿小溝的結合；（5） 大溝的空間更有利于與蛋白質的結合；（6） 每一條單鏈具有5 3極性；兩條單鏈間以氫鍵連接； 兩條單鏈極性相反，反向平行； 以中心為軸，向右盤旋(B-DNA)。 DNA分子變性：天然存在的雙鏈DNA具有規則的雙螺旋結構，當DNA被加熱或在某些試劑的作用下，配對堿基之間氫鍵和相鄰堿基之間的堆集力就會受到破壞，逐步變為近似于無規則的線團構型的單鏈變性DNA。 這種由雙螺旋結構狀態轉變成單鏈無規線團狀態的過程叫作DNA變性，也稱熔解。變性過程的表現： 單鏈DNA粘度降低 單鏈DNA 沉降速度加快 單鏈DNA分子的A 260 nm UV 吸收值上升 (堿基序列被打亂) 影響DNA復性過程的因素 ： （1）陽離子濃度（2）復性反應的溫度 Tm - 25 (60-65) （3）單鏈DNA分子的長度（4）單鏈DNA 的初始濃度 C0（5）DNA 分子中核苷酸的排列狀況 （隨機排列，重復排列）經典的基因概念：（1）基因是染色體上的實體； （2）基因象鏈珠一樣，孤立地呈線狀地排列在染色體上 ；（3）基因是功能、突變、交換、“三位一體”的最小的不可分割的基本的遺傳單位；順式作用因子：存在于基因序列旁側能影響基因表達的序列。包括啟動子、增強子、調控序列和可誘導元件等，作用是參與基因表達的調控。順式作用元件本身不編碼任何蛋白質，僅提供一個作用位點，要與反式作用因子相互作用而起作用。通過核苷酸自身的特異二級結構控制與它緊密連鎖的結構基因的表達 反式作用元件：是能直接或間接地識別或結合在順式作用因子核心序列上參與調控靶基因轉錄效率的蛋白質。有時也稱轉錄因子。大多數真核轉錄調節因子由某一基因表達后，可通過另一基因的特異的順式作用因子相互作用，從而激活另一基因的轉錄。通過擴散自身表達產物（酶，調節蛋白）控制其他基因的表達。可轉錄，可翻譯調節蛋白的DNA功能區。可通過互補測驗體系確定其功能區域。重復基因概念：重復基因指染色體上存在多數拷貝基因，重復基因往往是生命活動最基本，最重要的功能相關的基因。重疊基因的概念： 兩個或兩個以上的基因共有一段DNA序列，或者是指一段DNA序列成為兩個以上基因的組成部分。重疊基因有多種重疊方式。極性突變的基本概念：在一個操縱子中， 與操縱基因毗連的結構基因發生終止突變后，它除了影響該基因本身產物的翻譯外，還影響其后結構基因多肽的翻譯，并且具有極性梯度的特征。 斷裂基因（真核生物所特有的）：真核生物中基因具有不連續性，即一個基因的編碼序列往往被一些非編碼序列分隔開。基因中能夠轉錄并進一步編碼多肽鏈合成的部分稱為外顯子，而在轉錄后會被剪除的部分則稱為內含子。原核生物復制方向：單起點，雙方向；真核生物復制方向：多起點，雙方向；DNA雙螺旋有A、B、Z型，天然狀態下的DNA的分子構象主要以B-DNA為主； 鈉離子濃度大的時候主要以Z-DNA 、A-DNA為主。第三章DNA復制：親代雙鏈DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分別以每單鏈 DNA分子為模板，聚合與自身堿基可以互補配對的游離的dNTP, 合成出兩條與親代DNA分子完全相同的子代DNA分子的過程。 復制子：一個DNA起點所控制的DNA序列為復制子，即復制起點，原核生物的復制子通常為一個，而真核生物的復制子則為多個。復制體：是在復制叉組裝的蛋白質復合體，負責DNA的合成。包括DNA聚合酶、引發體、SSB、解旋體等。DNA復制的五個特點：（1）有一定的復制起始點 （2）半保留復制 （3）需要引物 （4）雙向復制 （5）半不連續復制DNA的呼吸現象：DNA復制原點處氫鍵迅速斷裂與再生，導致兩條DNA鏈不斷解 裂與聚合，形成瞬間的單泡狀結構的過程（在富含AT區域尤為明顯）。DNA復制的“呼吸現象” 常溫下，活體內雙鏈DNA分子中富含AT的變性核心區 （啟動子、終止子區）常表現氫鍵的斷裂與形成的“DNA呼吸現象”。 這對于某些特殊的蛋白質與DNA結合并閱讀鏈內信息具有重要作用。請簡述真核生物DNA復制時是如何避免5末端短縮的。（20分）端粒酶（TTGGGG）與染色體DNA末端的3單鏈區域結合（5末端短縮后，留下3游離的單鏈末端），端粒酶中的RNA與DNA配對，并以CCCCAA序列為模板，以DNA的3-OH為引物，完成（GGGGTT）一個重復單位的延伸后，端粒酶沿著DNA鏈想3末端移動，再次啟動下一個重復單位的復制，如此循環復始，當一條數十次重復的cDNA端粒末端合成后，3單鏈自行回折，并在G-G之間以Hoogsteen鍵配對方式連接，最后與5末端結合，不僅解決了5末端短縮問題，而且所形成的封閉式DNA末端保證了染色體結構的穩定。拓撲異構酶：對單鏈的親和力要比對雙鏈高的多，它僅催化單鏈的瞬時斷裂和再連接，且不需要等提供能量。大腸桿菌的拓撲異構酶只能松弛負超螺旋，不能松弛復制叉前方因復制而引入正超螺旋真；核生物和古細菌的拓撲異構酶即可松弛負超螺旋也可松弛正超螺旋。拓撲異構酶：可催化兩條鏈同時斷裂和再連接，它通常需要功能。第四章突變：是遺傳物質發生了可遺傳的改變，而這種改變可發生在染色體水平和基因水平上。突變類型：分為點突變和插入與缺失突變。插入或缺失不等于3的倍數的核苷酸，引起讀碼框架的改變。叫移碼突變。基因突變的種類：按核苷酸取代類型： 轉換（嘌呤中間或嘧啶間的互換） 顛換（嘌呤與嘧啶間的互換）按突變對密碼子的改變類型：錯義突變： DNA突變引起mRNA密碼子變為另一個氨基酸密碼。無義突變： DNA突變引起mRNA密碼子變為一種終止密碼。同義突變： DNA突變雖引起mRNA密碼子變為另一種密碼，但由于密碼子的簡并性，未使編碼的氨基酸發生改變。自發突變：特指在DNA復制過程中，由于細胞內堿基異構體替代正常結構的堿基摻入到DNA分子中，引起的復制的錯誤，或由于重復序列間的不對稱交換形成的突變。基因的誘發突變 ：物理誘變： （1）電離輻射，如、射線 （2）非電離輻射，如紫外線 化學誘變：（1）抑制堿基合成的誘變劑，如6-巰基嘌呤（2）堿基類似物，如5-溴尿嘧啶（3）修飾堿基結構的誘變劑，如亞硝酸（4）插入誘變劑，如吖啶橙DNA損傷修復方式：（1）直接修復：光修復、轉甲基作用和直接連接作用（均屬于無差錯修復）；（2）取代修復：切除修復、重組修復、SOS修復（后二者屬于有差錯傾向修復）；紫外線照射引起的DNA損傷：當DNA受到紫外線照射時，其堿基發生電子躍遷而處于激發狀態，由于水合作用使相鄰的兩個嘧啶堿基形成環丁烷嘧啶二聚體。最常見的胸腺嘧啶二聚體通常發生在同一DNA鏈上兩個相鄰的胸腺嘧啶之間，也可以發生在兩個單鏈之間，這種形式的二聚體結構很穩定。二聚體通常會引起DNA雙螺旋發生局部的彎曲和扭結，直接影響DNA復制和轉錄過程光修復：光修復只作用于紫外線引起的嘧啶二聚體。光修復過程中，光復活酶發揮了重要作用。在可見光存在時，光復活酶將嘧啶二聚體裂解，恢復到正常狀態。光復活酶沿著DNA鏈滑動來識別嘧啶二聚體并與其結合，但要解開二聚體結構，還需要可見光激活（藍光）。切除修復：這種修復機制可適用于多種DNA損傷修復。該修復機制可以分別由兩種不同的酶來發動，一種是核酸內切酶，另一種是DNA糖苷酶。（1）特異性的核酸內切酶或DNA糖苷酶識別DNA損傷部位，并在該部位的5端作一切口；（2）由核酸外切酶從53端逐一切除損傷的單鏈；（3）在DNA聚合酶的催化下，以互補鏈為模板，合成新的單鏈片段以填補缺口；（4）由DNA連接酶催化連接片段，封閉缺口；重組修復：（1）DNA復制時，損傷部位導致子鏈DNA合成障礙，形成空缺；（2）此空缺誘導產生重組酶（重組蛋白RecA），該酶與空缺區結合，并催化子鏈空缺與對側親鏈進行重組交換；（3）對側親鏈產生的空缺以互補的子鏈為模板，在DNA聚合酶和連接酶的催化下，重新修復切口；（4）親鏈上的損傷部位繼續保留或以切除修復方式加以修復；SOS修復：這是一種在DNA分子受到較大范圍損傷并且使復制受到抑制時出現的修復機制，以SOS借喻細胞處于危機狀態。簡述錯配修復的機制：錯配修復機制是建立在DNA出現的甲基化的基礎上，原核細胞內存在dam甲基化酶，能使位于5GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化，在復制過程中含有所需 甲基化的堿基的親代鏈充分甲基化，由于DNA甲基化滯后于DNA的合成，新的子代DNA鏈在合成大部分時期里保持著非甲基化，錯配修復系統具有既能識別非甲基化序列又能識別新合成的子代鏈中的錯配堿基對的能力，一旦發現錯配堿基即將未甲基化鏈切除，一段包含錯誤堿基的序列，并以甲基化的鏈為模板進行修復。第五章DNA重組：DNA分子內或分子間發生片段間重新組合，通過DNA分子的斷裂和連接所導致的遺傳信息重組稱為DNA重組，也稱遺傳重組或基因重排。同源重組的酶學機制：（1）兩條同源雙鏈DNA分子排列在一起；（2）核酸酶和RecBCD蛋白質復合體在DNA特定序列 chi（GCTGGTGG）上產生缺口；（3）3-端切口被RecA蛋白包裹形成RecA-單鏈DNA細絲，這些細絲相互交換并尋找相對的DNA雙螺旋上的相應序列，形成Holliday結構；（4）Holliday的中間體以兩種方式中的一種拆分為兩個DNA雙螺旋。與DNA重組有關的酶名稱編碼基因主要功能Rec A（重組蛋白A）rec A1. 誘發SOS反應、促進單鏈DNA與同源DNA發生鏈交換；2. 具有多種酶促活性，包括具有蛋白水解酶的活性。Rec Erec E外切核酸酶活性，參與DNA重組Rec Frec F與雙鏈DNA和單鏈DNA結合Rec Orec O促進互補的單鏈DNA的復性RecRrec R參與DNA的修復與重組Rec BCD (重組酶BCD)recB, rec C, rec D1. 依賴于ATP的外切酶的活性；2. 可被ATP增強的內切酶的活性；3. ATP依賴的解旋酶的活性。Ruv A (DNA 重組與修復蛋白）ruv ADNA解旋酶。特異的作用于Holliday銜接點，并與RuvB相互作用，促進Ruv A 及RuvB沿著DNA鏈移動及雙鏈DNA的解旋。RuvBruv B一種ATP酶，具解旋酶的活性。RuvCruv C以低速度剪切Holliday銜接點。細菌的基因轉移有四種機制：1. 接合2. 轉化 3. 轉導 4. 細胞融合轉座子：基因組中可以移動的一段DNA序列。轉座子的轉座特征：1. 轉座不依賴RecA；2. 轉座后靶序列重復；3. 轉座子有插入選擇性；4. 轉座具有排他性；5. 轉座具有極性效應；6. 活化臨近的沉默基因；7. 區域性優先。第六章原核生物中的轉錄單位多為 操縱子的多順反子真核生物中的轉錄單位多為單順反子， 沒有操縱子多順反子：幾種不同mRNA連在一起，相互之間由一段短的不編碼蛋白質的間隔序列所隔開，這種mRNA叫做多順反子mRNA。這樣的一條mRNA鏈能夠編碼幾種蛋白質。 單順反子：即一條mRNA模板只含有一個翻譯起始點和一個終止點，因而一個基因編碼一條多肽鏈或RNA鏈。 核心啟動子包括： Sextama Box： -35 site RNApol. 松弛結合位點（R site RNApol. recognition site (R site)TTGAC (Sextama Box 6-10bp)Pribnow Box： -10 site RNApol. 緊密結合位點 (B site TATAAT (pribnow Box 6-8bp)轉錄起始位點： +1 RNA transcriptional startpoint (I site) A/G AGGTCCACCSextama Box 與Pribnow Box 間距17bp,全酶=核心酶+聚合酶全酶與啟動子松弛結合而形成的復合體稱為閉合啟動子復合體，這時分子仍然保持閉合的雙鏈形式。當到達啟動子位置后，全酶在亞基的參與下，能在啟動子處使得一小段區域發生融解而形成開放啟動子復合體。聚合酶與分子發生緊密結合后，這時分子是解旋開放的。亞基的作用是能識別與聚合酶緊密結合的啟動子，使與啟動子相鄰的基因被轉錄。操縱子：在原核生物中，若干結構基因課串聯在一起，其表達受到同一調控系統的調控，這種基因的組織形式稱為操縱子。典型的操縱子可分為控制區和信息區兩部分。信息區由一個或數個結構基因串聯在一起組成；控制區通常由調節基因（阻抑蛋白編碼基因I）、啟動基因（CAP和RNA聚合酶結合區P）和操縱基因（阻抑蛋白結合位點O）構成。原核生物乳糖操縱子：原核生物乳糖操縱子的控制區包括調節基因I，啟動基因P（其CAP結合位點位于RNA聚合酶結合位點上游）和操縱基因O；其信息區由-半乳糖苷酶基因（lacZ）：催化乳糖水解成為葡糖糖及半乳糖；-半乳糖苷透性酶（lacY）：是一種在細胞膜上的轉運蛋白質，促進乳糖進入細胞中；-半乳糖苷乙酰基轉移酶（lacA）：是一種催化將乙酰基從乙酰輔酶A轉移至-半乳糖苷的酶；串聯在一起構成。當培養基中乳糖濃度升高而葡萄糖濃度降低時，乳糖作為誘導劑與阻抑蛋白結合，促使阻抑蛋白與操縱基因分離；另一方面，細胞中cAMP濃度升高，cAMP與CAP結合并使之激活，CAP與啟動基因結合并促使RNA聚合酶與啟動基因結合，基因轉錄激活。乳糖操縱子的正負調控機制分別是：負調控：是指操縱子本身處于打開狀態，但在某種物質的作用下使其關閉負調控解除機制制（1） 沒有乳糖存在時：I基因編碼的阻遏蛋白結合于操縱基因O位置，使操縱子處于關閉或抑制狀態而不能被轉錄。（阻遏蛋白的負調控）（2） 有乳糖存在時：乳糖作為誘導物可以作用于O位點上阻遏蛋白使其變構，脫離O位；也可以作用于游離的阻遏蛋白使其變構，失去結合于O位的能力。乳糖操縱子開放，RNA聚合酶可通讀下游的結構基因，從而誘導乳糖操縱子的表達。（該模型為乳糖操縱子的負調控誘導模型）正調控：（cAMP：環磷酸腺苷）I基因編碼的無活性的激活蛋白+誘導物=有活性的激活蛋白，結合在P位點前（CAP），操縱子關閉。無葡萄糖、cAMP濃度高時，cAMP與CAP（環腺苷酸結合蛋白）結合，使cAMP結構發生改變結合于CAP結合位點，激活RNA聚合酶，與啟動基因結合，基因轉錄激活，轉錄乳糖操縱子中的結構基因。 協調調節*當阻遏蛋白封閉轉錄時，CAP對該系統不能發揮作用；*如無CAP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結合，操縱子仍無轉錄活性。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。葡萄糖對乳糖操縱子的阻遏作用稱分解代謝阻遏。 原核生物色氨酸操縱子：色氨酸操縱子屬于阻遏型操縱子，主要調控一系列用于色氨酸合成代謝的酶蛋白的轉錄合成。色氨酸操縱子通常處于開放狀態，其輔阻遏蛋白不能與操縱基因結合而阻遏轉錄。而當色氨酸合成過多時，色氨酸作為輔阻遏物與輔阻遏蛋白結合而形成阻遏蛋白，后者與操縱基因結合而使基因轉錄關閉。色氨酸操縱子的調控還涉及轉錄衰減機制。即在色氨酸操縱子第一個結構基因與啟動基因之間存在有一衰減區域，當細胞內色氨酸濃度很高的時候，通過與轉錄相偶聯的翻譯過程，形成一個衰減子結構，使RNA聚合酶從DNA上脫落，導致轉錄終止。依賴型終止機制：結構：含回文序列的RNA中G/C 很少 ，但可形成松弛頸環結構 DNA回文序列后沒有多聚A/T轉錄終止需要 因子功能：RNA聚合酶遇到NusA蛋白會暫停，給因子追上的機會，轉錄終止機制：每個亞基都有ATP酶活性，與RNA結合后其亞基的ATP酶被激活，水解ATP供能，推動因子沿著RNA5-3方向移動，追趕RNA聚合酶，這種情況一直持續到RNA聚合酶在終止子處停頓，此時轉錄本已形成發卡結構，RNA聚合酶在終止子處停頓使得因子追趕上來，釋放轉錄本。具有RNA-DNA解旋酶活性，當與停留在終止子處的RNA聚合酶相遇后，因子使之位于轉錄泡內RNA-DNA雙鏈結構解開，從而釋放出轉錄本，實現轉錄的終止。非依賴型終止（簡單終止子）機制：結構：含回文序列的RNA的頸環結構中富含G/C 區，富含G/C 的頸環后緊跟一串多聚U機制：RNA聚合酶到達富含G/C 區后轉錄延滯，NusA蛋白使RNA聚合酶暫停，在RNA頸環結構形成及polyU合成后，RNA聚合酶從模板上脫落下來，轉錄終止。第七章增強子：是指能夠遠距離作用調節啟動子增加轉錄效率的DNA序列，由兩個或兩個以上增強子元件組成，每個增強子元件又有兩個緊密相連的增強子單位構成沉默子： 能夠抑制附件基因表達的DNA序列，從而關閉基因轉錄。是基因的負調控元件。絕緣子: 是一段具有特化染色質結構的區域，它能阻斷增強子或沉默子對靶基因/啟動子的增強或失活作用效應。增強子與啟動子的比較增強子 啟動子增強表達 基本表達位置不固定 位置固定無基因特異性 具有基因特異性與調控基因的距離： 遠 近調控效率： 增強轉錄 啟動轉錄 作用方式： 單向 雙向RNA聚合酶（真核細胞） n RNA聚合酶I 負責轉錄rRNA；n RNA聚合酶II 負責轉錄mRNA和snRNA；n RNA聚合酶III 負責轉錄tRNA和5sRNA。RNA聚合酶前起始復合物類前起始復合物包括聚合酶和種通用轉錄因子，分別是、和。轉錄起始復合物前體（）：是含有框結合蛋白，與小溝結合，使之變寬，是最先結合到鏈上的轉錄因子；基本的：結合到上，可增強與結合，穩定復合體；完全的：一旦結合到上，與會一起作為橋梁，募集聚合酶到，此時的聚合酶是無活性的；這時和就會結合到聚合酶上；：多亞基組成的大復合體；具有解旋酶和激活酶活性；使聚合酶磷酸化成為有活性的聚合酶。：是激酶的輔助因子。啟動子的清除：聚合酶上除了保留，其余的啟動子都會被清除，mRNA轉錄起始。異染色質在細胞核中處于凝聚狀態，不具有轉錄活性。原核真核的區別：（1）原核細胞的染色質是裸露的的DNA，而真核細胞染色質則是由DNA與組蛋白緊密結合形成的核小體。（2）在原核基因轉錄的調控中，既有用激活物的調控（正調控），也有用阻遏物的調控（負調控），二者同等重要，而在真核細胞中雖然也有正調控成分和負調控成分，但迄今已知的主要是正調控，且一個真核基因通常都有多個調控序列，必須有多個激活物同時特特異的結合上去并協同作用，才能調節基因的轉錄。（3）原核基因的轉錄和翻譯通常是相互偶聯的，即在轉錄尚未完成之前翻譯便已開始，兒真核基因的轉錄與翻譯則在時空上是分開的，從而使真核生物的表達又多了一個層次，調控機制也更復雜，其中許多機制是原核細胞所沒有的。（4）真核生物都為多細胞生物。第八章RNA干擾定義： 外源或內源性的雙鏈RNA (dsRNA) 進入細胞后引起與其同源的mRNA （靶mRNA）特異性降解，抑制相應基因表達，表現出特定基因缺失表型的現象。（人們通過雙鏈RNA介導特異性降解靶mRNA，從而導致轉錄后水平的基因沉默現象稱之為RNA干擾）RNA干擾機制：（1）雙鏈RNA通過細胞膜進入細胞內，在核酸酶切酶的作用下，被分解為21-22bp，3端帶有2-3nt末端突出的雙鏈RNA分子，這種小的雙鏈RNA分子被稱為小干擾RNA。（2）小干擾RNA同相關的酶結合，形成RNA介導的沉默復合物，沉默復合物在ATP供能的情況下，將其攜帶的雙鏈小干擾RNA變成單鏈小干擾RNA分子，進而成為有活性的沉默復合物又稱為Slicer。（3）Slicer同目標靶mRNA分子結合，會導致目標RNA分子的斷裂，進而被核酸酶降解，導致目的基因的沉默。RNA干涉 的可能機制（1）RNA干涉一旦啟動，可將對應的成熟mRNA 全部降解，達到缺失突變的效應。（2）dsRNA也可降解pre-RNA， 但機率較低。由于pre-RNA存在時間短，同時有加工蛋 白的結合，阻止干涉復合體的結合。（3）25nt ds RNA 極易穿過細胞，進行遠距離的轉移。穿過核膜，與同源DNA結合，使基因在轉錄水平上發生沉默。第九章密碼子的特點：（1）遺傳密碼的連續性（2）遺傳密碼的簡并性（3）密碼子的變偶性（4）密碼子的不重疊性（5）密碼子的通用性（6）密碼子使用具有偏向性tRNA的二級結構（呈三葉草形，四臂五環，一個額外環）功能： （1）-aa 承受臂 ：裝載氨基酸在3 端（2）DHU環：氨酰-tRNA合成酶識別位點（3）反密碼環：密碼子結合位點（4）T環：核糖體大亞基與5srRNA結合位點（5）額外環：tRNA分類標準額外環反密碼環T環DHU環-aa 承受臂AARS（氨酰tRNA合成酶）：是一類催化特定氨基酸或其前體與對應tRNA發生酯化反應而形成氨酰tRNA的酶。氨酰tRNA合成酶的作用是將氨基酸結合于tRNA，所以它必須同時能夠專一地與氨基酸的側鏈基團以及與tRNA相結合。由于每一種的氨基酸與tRNA的連接都需要專一性的氨酰tRNA合成酶來催化，因此氨酰tRNA合成酶的種類與標準氨基酸的數量是一樣都為20種。原核生物核糖體沉降系數70S 23s（大）, 16s（小）, 5s（大） 真核生物核糖體沉降系數80S 28s（大）, 18s（小）, 5s（大）細胞程序性死忙：指生物細胞自主、有序地通過啟動體內固有的基因表達和代謝程序誘發細胞死忙，以滿足個體發育或適應外界特定環境需要的一種生物學現象，是多細胞生物發育過程中的一種常見的調節途徑，也是生物借以調節形態發生、抵抗病原生物入侵和適應環境脅迫的一種手段保證蛋白質正確翻譯的機制：（1） 氨酰tRNA合成酶上含有：氨基酸結合位點、tRNA結合位點、ATP結合位點；氨基酸結合位點對結構相似的氨基酸具有雙篩作用；氨基酸與tRNA的專一結合，保證了tRNA攜帶正確的氨基酸。氨酰tRNA合成酶對特定tRNA的準確識別與結合依靠AARS對副密碼子的識別；（2） 攜帶氨基酸的tRNA對mRNA的識別：mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子的相互識別，保證了遺傳信息準確無誤地轉譯；（3） 起始因子及延伸因子的作用：起始因子保證了只有起始氨酰tRNA能進入核糖體P位與起始密碼子結合，延伸因子的高度專一性，保證了起始tRNA攜帶的fMet不進入肽鏈內部；（4） 核糖體三位點模型的E位與A位的相互影響，可以防止不正確的氨酰tRNA進入A位，從而提高翻譯的正確性；（5） 校正作用：AARS和校正tRNA的作用：對占據核糖體A位的氨酰tRNA的校對、變異校對即基因內校對與基因間校對等多種校正作用可以保證翻譯的正確。第十一章基因克隆程序：分、切、連、轉、選。（1）分是指：分離載體DNA和欲克隆的目的DNA片段（2）切是指：用相同的限制性內切酶切開載體，及切割目的基因DNA片段，從而使兩者含有相同的酶切末端，以便于連接。（3）連是指：用DNA連接酶將目的DNA同載體DNA連接起來，形成重組DNA分子；（4）轉是指：通過一定的方法將重組DNA分子送入宿主細胞中進行復制和擴增；（5）選是指：從宿主群體中挑選出攜帶有重組DNA分子的個體。PCR反應過程：高溫變性、低溫退火、中溫延伸，三個階段。PCR擴增反應要素：模板、引物、底物、DNA聚合酶、緩沖液。限制性核酸內切酶的分類：型、型（基因克隆中常用）、型三種限制性內切酶的特性特性一型二型三型限制修飾活性雙功能的酶限制酶和修飾酶分開雙功能內切酶的蛋白質結構3種不同亞基單一成分2種亞基限制輔助因子ATP、鎂離子和鎂離子ATP、鎂離子和S-腺苷甲硫氨酸S-腺苷甲硫氨酸切割位點距特異性切割位點位于識別位點上特意位點3端5端至少1000bp24-26bp處特異性切割不是（隨機）是是基因克隆中的作用無用非常有用用處不大分子生物學第2-3章小考試題一、 填空題（110=10分）1. 在原核生物DNA復制中主要起延伸作用的酶是NA聚合酶III。2. DNA的基本單位是 脫氧核苷酸。3. 拓撲異構酶I的主要功能是 引入正超螺旋。4. 連接DNA岡崎片段的酶是 DNA連接酶。5. DNA復制中前導鏈引物的合成酶是 RNA聚合酶。6. 分子生物學研究的三大主要領域是 基因分子生物學、結構生物學、生物技術理論與應用。7. 天然狀態的DNA的分子構象主要以B-DNA為主。8. DNA一級結構中脫氧核苷酸之間通過3,5-磷酸二酯鍵 連接而成。二、 選擇題（110=10分）1. 大腸桿菌基因組DNA的復制方式為 D 。A 單起點單方向 B 多起點單方向 C 多起點雙方向 D 單起點雙方向2. 真核生物基因組DNA的復制方式常為 C 。A 單起點單方向 B 多起點單方向 C 多起點雙方向 D 單起點雙方向3. 下面哪一個不是DNA變性過程單鏈DNA的變化 C 。A 沉降速度加快 B 吸光值上升 C 呼吸現象 D 粘度降低4. 下面哪一個不屬于順式作用因子的是 B 。A 操縱基因 B 結構基因 C 啟動子 D 增強子5. B型右旋DNA的螺旋距離比Z型左旋DNA B 。A大 B 小 C 相同6. 下面哪一個不屬于基因的特點 C 。A表達 B 復制 C 變性 D 突變7. DNA復制起點的片段長度為 D 。A 230bp B 260bp C 240bp D 245bp8. 原核生物DNA聚合酶III不具有下列哪種酶活性 C 。A 35外切核酸酶活性 B DNA修復酶 C 53外切核酸酶活性 D 53聚合酶活性9. 下列哪種人色體端粒的長度最大 A 。A胎兒 B 青年人 C 嬰兒 D 老年人10. 下列哪一個不是真核生物的間隔基因 B 。A血紅蛋白基因 B干擾素基因 C 肌動蛋白基因 D 類胡蘿卜素基因三、 判斷題（110=10分）1. 異染色質沒有轉錄活性 。2. DNA變性是單鏈DNA變為雙鏈DNA過程 。3. Z-DNA結構可關閉基因表達 。4. 拓撲異構酶II可斷裂并連接DNA單鏈 。5. RNA聚合酶III可以合成岡崎片段的引物 。6. 與右旋DNA雙螺旋相反方向纏繞而形成的超螺旋叫做負超螺旋 。7. 衛星DNA是一類高度重復序列，通常由串聯重復序列組成 。8. 蛋白質因子沿小溝與DNA形成專一性結合 。9. 啟動子屬于反式作用因子 。10. 真核生物基因的外顯子都能夠編碼氨基酸序列 。四、 名詞解釋（45=20分）1. 順式作用因子存在于基因序列旁側能影響基因表達的序列。包括啟動子、增強子、調控序列和可誘導元件等，作用是參與基因表達的調控。順式作用元件本身不編碼任何蛋白質，僅提供一個作用位點，要與反式作用因子相互作用而起作用。2. 復制體是在復制叉組裝的蛋白質復合體，負責DNA的合成。包括DNA聚合酶、引發體、SSB、解旋體等。3. 順反子 基因是一個具有特定功能的、完整的、不可分割的最小的遺傳單位。基因內可以較低頻率發生基因內的重組、交換。4. 重復基因 重復基因指染色體上存在多數拷貝基因，重復基因往往是生命活動最基本，最重要的功能相關的基因。5. DNA復制的“呼吸現象” 常溫下，活體內雙鏈DNA分子中富含AT的變性核心區（啟動子、終止子區）常表現氫鍵的斷裂與形成的“DNA呼吸現象”。 這對于某些特殊的蛋白質與DNA結合并閱讀鏈內信息具有重要作用。五、 問答題（共50分）1. 什么是生物進化的C值矛盾？請舉例說明。（5分）生物體的單倍體基因組所含DNA總量稱為C值。編碼基因信息的總DNA含量稱為c值。每種生物各有其特定的C值，不同物種的c值之間有很大差別。生物基因組的大小同生物在進化上所處地位的高低沒有絕對的相關性，這種現象稱為C值矛盾。2. DNA復制中新鏈DNA延伸方向是什么？為什么？（5分） DNA復制中新鏈的延伸方向為 5 3 。 這是生物長期進化的結果。所有已知的DNA聚合酶只能使新合成的DNA子鏈從53方向延伸，這種方向性是其在生物進化中保留的、深刻的、選擇與適應性特征，有著深刻的化學及生物學功能的根源。 首先，DNA復制過程中，DNA雙鏈解螺旋后，每一條鏈上所暴露出來的堿基各自與一個游離于核中的三磷酸脫氧核糖核苷酸（dTTP、dGTP、dATP、dGTP）按堿基配對原則配對。之所以參與反應的是三磷酸脫氧核苷酸（dNTP），是因為DNA的聚合反應需要能量，在DNA聚合酶的催化下，dNTP分解2個磷酸基團，放出能量用于核苷酸順序連接而成為新鏈。 其次，DNA聚合酶只能將游離的核苷酸加到新鏈的 3端（即OH）。 再次，用反證法說明，假設鏈的延伸方向為 35，基于能量的需要，其多核苷酸鏈的5端必須帶有三磷酸基團（ppp），才能與游離的dNTP起反應，而dNTP也有 ppp，由于磷酸基團之間強的電負性，使dNTP難以聚合到 DNA的5端，這就需要切除DNA5端的2個磷酸基因以消除這種影響。而這樣又難于為進一步的聚合提供所需的能量，為使聚合反應得以繼續，5端必須重新活化，需要額外的能量供應以及別的酶參與反應，才能與下一個dNTP的3-OH生成磷酸二酯鍵。這樣既費時又耗能，從生物進化與適應角度來講是不利的。 通過進化，DNA復制總是在53方向添加新核苷酸解決該問題。 DNA復制過程中，滯后鏈的半不連續復制過程雖然復雜，但它節省能量，且有利于錯配核苷酸的校正。因此，DNA復制方向只能是由5到 3端的方向。3. 請簡述DNA復性過程的影響因素。（10分）（1）陽離子濃度 Na+ 可消除核苷酸間的靜電斥力。（2）復性反應的溫度 Tm - 25 (60-65) 溫度高可以破壞無規則的鏈內氫鍵；以消除單鏈DNA 分子內的部分二級結構。（3）單鏈DNA分子的長度 單鏈DNA愈長，分子擴散愈慢，復性愈慢，反之亦反。（4）單鏈DNA 的初始濃度C0 初始濃度越大，復性越快，反之亦反。（5）DNA 分子中核苷酸的排列狀況 重復排列的核苷酸序列較隨機排列的核苷酸序列復性速度更快。4. 請簡述DNA復制的特點。（10分）（1） 有一定的復制起始點；（2） 半保留復制；（3） 需要引物；（4） 雙向復制；（5） 半不連續復制。5. 請簡述真核生物DNA復制時是如何避免5末端短縮的。（20分）端粒酶（TTGGGG）與染色體DNA末端的3單鏈區域結合（5末端短縮后，留下3游離的單鏈末端），端粒酶中的RNA與DNA配對，