基因的分子生物学读书笔记
分子生物学读书笔记
第1篇化学和遗传学
第1章孟德尔学派的世界观
知识点：
1.孟德尔定律是什么？
答：显性和隐性基因都是独立传递的，并且在性细胞形成过程中能够独立分离。这个独立分离规律（principle of independent segregation）经常被称为孟德尔第一定律。
基因存在，并且每一对基因在性细胞发育过程中，都可以独立地传递到配子中。这一独立分配律（principle of independent assortment）经常被称为孟德尔第二定律。
第2章核酸承载遗传信息
知识点：
1.中心法则：
答：1956年，Crick提出将遗传信息的传递途径称为中心法则（central dogma）。
转录翻译
复制DNA RNA 蛋白质
其中，箭头表示遗传信息的传递方向。环绕DNA的箭头代表DNA是自我复制的模板。DNA与RNA之间的箭头表示RNA的合成（转录，transcription）是以DNA为模板的。相应地，蛋白质的合成（翻译，translation）是以RNA为模板的。更为重要的是，最后两个箭头表示的过程，只能单方向存在，也就是说，不能由蛋白质模板合成RNA。也难以想象由RNA模板合成DNA。蛋白质不能作为RNA的模板已经经受了时间的验证，然而，正如我们将在第11章中要提到的，有时RNA链确实可以作为互补的DNA的模板。这种与正常信息流的方向相反的事例，与大量的以DNA为模板合成的RNA分子相比，是非常少见的。所以，大约50年前提出的中心法则在今天看来仍然是基本正确的。
第3章弱化学作用的重要性
知识点：
1.弱化学键主要有4种:
答：范德华力, 疏水键, 氢键及离子键。
2.弱化学键的作用：
答：介导了到分子内/间的相互作用，决定了分子的形状及功能。
第4章高能键的重要性
知识点：
1．蛋白质与核酸的形成：
答：蛋白质是氨基酸间通过肽键连接, 核苷酸间通过磷酸二脂键连接而形成核酸。以上2种重要生物大分子的形成都是由高能的p~p水解提供能量, 对反应前体进行活化。
2．ATP的作用：
答：A TP被称为生物的能量货币, 其上储存的高能磷酸键可以直接为生物反应供能。
第5章弱、强化学键决定大分子的结构
知识点：
1.强化学键的作用：
答：核酸（DNA/RNA）和蛋白质都是由简单的小分子通过共价键组成的高分子。这些小分子的排列顺序决定了其遗传学和生物化学的功能。
2.弱化学键的作用：
答：核酸（DNA/RNA）和蛋白质的三维空间构型及它们间的相互作用是由弱的相互作用来决定和维持。除少数特例外，对这种弱的相互作用的破坏（如加热或去污剂），即使不破坏共价键，都将会破坏其所有的生物活性。
3.蛋白质的四级结构：
答：1级结构（primary structure）：多肽链中氨基酸的线性顺序。
２级结构（secondary structure）：邻近的氨基酸通过弱的相互作用形成二级结构。最基本的二级结构是α螺旋和β折叠。二级结构可通过计算机做准确预测。
３级结构（tertiary structure）：多肽链在二级结构基础上形成的空间结构。可用x射线晶体衍射和核磁共振术进行测定。
４级结构（quaternary structure）：多亚基蛋白所形成的结构。
第2篇基因组的维持
第6章DNA和RNA的结构
知识点：
1.DNA由多核苷酸链构成：
答：通常DNA最重要的结构特征是两条多核苷酸链（polynucleotide chain）以双螺旋的形式相互缠绕。双螺旋两条单链的骨架是由糖和磷酸基团交替构成的；碱基朝向骨架的内侧，通过大沟和小沟可以接近碱基。DNA通常是右手双螺旋。大沟中有丰富的化学信息。
多核苷酸链以磷酸二酯键为基础构成了规则的不断重复的糖-磷酸骨架，这是DNA结构的一个特点。与此相反，多核苷酸链中碱基的排列顺序却是无规律的，碱基排列顺序的不规则性加上其长度是DNA储存大量信息的基础。
习惯上，DNA序列由5’端（在左边）向3’端书写，一般5’端是磷酸基而3’端是羟基。
2.双螺旋的两条链序列互补：
答：腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）配对的结果是使两条相互缠绕的链上的碱基序列呈互补关系并赋予DNA自我编码的特性。
3.碱基会从双螺旋中翻转出来：
答：有时单个的碱基会从双螺旋中突出，这种值得注意的现象叫做碱基翻出（base flipping）。
4.DNA双链可以分开（变性）和复性：
答：当DNA溶液温度高于生理温度（接近100℃）或者pH较高时，互补的两条链就可分开，这个过程称为变性（denaturation）。DNA双链完全分开的变性过程是可逆的，当变性DNA的热溶液缓慢降温，DNA的互补链又可重新聚合，形成规则的双螺旋。由于变性的DNA分子具有复性的能力，因此来源不同的两条DNA分子链通过缓慢降温也可形成人工杂交分子。在第20章里，两条单链核酸形成杂交分子的能力被称为杂交（hybridiztion）。这是分子生物学中几项不可缺少的技术的基础。例如，Southern印迹杂交（第20章）和DNA 芯片分析（第18章，框18-1）。
由于双螺旋DNA的光吸收比单链DNA少40%。当DNA溶液温度升高到接近水的沸点时，光吸收值（absorbance）在260nm处明显增加，这种现象称为增色效应（hyperchromicity）；而减色效应则是因为双螺旋DNA中的碱基堆积降低了对紫外线的吸收能力。
吸光度增加到最大值一半时的温度叫做DNA的熔点（melting point）。
5.连环数由扭转数和缠绕数共同决定：
答：连环数（linking number）是指要使两条链完全分开时，一条链必须穿过另一条链的次数（用Lk表示）。
连环数是扭转数（twist number，用Tw）和缠绕数（writhe number，用Wr表示）这两个几何数的总和。扭转数仅仅是一条链旋绕另一条链的螺旋数，即一条链完全缠绕另一条链的次数。在三维空间里双螺旋的长轴经常重复地自我交叉，这称为缠绕数。
6.细胞中DNA呈负超螺旋的意义：
答：负超螺旋含有自由能，可以为打开双链提供能量，使DNA复制和转录这样的解离双链的过程得以顺利完成。因为Lk=Tw+Wr，负超螺旋可以让双螺旋扭转数减少，负超螺旋区域因而有局部解旋倾向。因此，与松弛态DNA相比负超螺旋DNA更易于解链。
7.拓扑异构酶有2种基本类型：
答：拓扑异构酶（topoisomerase）可以催化DNA产生瞬时单链或双链的断裂而改变连环数。
拓扑异构酶Ⅱ通过两步改变DNA连环数。它们在DNA上产生一瞬时的双链缺口，并在缺口闭合以前使一小段未被切割的双螺旋DNA穿过这一缺口。拓扑异构酶Ⅱ依靠ATP水解提供的能量来催化这一反应。相反，拓扑异构酶Ⅰ一步就可以改变DNA的连环数，其作用是使DNA暂时产生单链切口，让未被切割的另一单链在切口接合之前穿过这一切口。与拓扑异构酶Ⅱ相比，拓扑异构酶Ⅰ不需要A TP。
原核生物还拥有一种特殊的拓扑异构酶Ⅱ，通称为促旋酶，它引入而不是去除负超螺旋。
8.RNA的结构与功能：
答：RNA与DNA的3个不同之处：
第一，RNA骨架含有核糖，而不是2’-脱氧核糖，也就是说在核糖的C2’的位置上带有一个羟基。
第二，RNA中尿嘧啶（uracil）取代了胸腺嘧啶，尿嘧啶有着和胸腺嘧啶相同的单环结构，但是缺乏5’甲基基团。胸腺嘧啶实际上是5’甲基-尿嘧啶。
第三，RNA通常是单多聚核酸链。
从功能上讲，mRNA是从基因到蛋白质合成的媒介，tRNA作为mRNA上密码子与氨
基酸的“适配器”，同时，RNA也是核糖体的组成部分；另外，RNA还是一种调节分子，通过和mRNA互补序列的结合对翻译过程进行调控；最后，还有一些RNA（包括组成核糖体的一种结构RNA）是在细胞中催化一些重要反应的酶。
9.碱基对也可以发生在不相邻的序列中，形成称为“假结”（pseudoknot）的复杂结构。
10.RNA具有额外的非Watson-Crick配对的碱基，如G：U碱基对，这个特征使RNA更
易于形成双螺旋结构。
11.一些RNA可以是酶类：
答：RNA酶被称为核酶（ribozyme），具有典型酶的许多特性：催化位点、底物结合位点和辅助因子（如金属离子）结合位点。
最早被发现的核酶是RNaseP，一种核糖核酸酶，参与从大的RNA前体生成tRNA。mRNA前体、tRNA前体和rRNA前体间插序列即内含子（intron）的切除过程称为RNA的剪接（RNA splicing）。
12.RNA的功能有哪些?
答：（1）有些RNA本身就是一种酶,具有调节功能；
（2）RNA是一种遗传物质（主要为病毒的遗传物质）；
（3）RNA可以作为基因和蛋白质合成的中间体；
（4）RNA可作识别子（如:mRNA）；
（5）RNA可以作为一种调节分子主要通过序列互补结合阻止蛋白质的翻译。
第7章染色体、染色质和核小体
知识点：
1.一些概念：
答：（1）染色体（chromosome）：在细胞中DNA是和蛋白质结合存在的，每条DNA及其结合的蛋白质构成一条染色体（chromosome）。
（2）核小体（nucleosome）：DNA与组蛋白结合所形成的结构称为核小体（nucleosome）。
（3）染色体是环状或线状的。
（4）基因组密度的简单衡量方法是每Mb基因组DNA上基因的平均数目。
（5）突变基因和基因片段是由于简单的随机突变或在DNA重组过程中的错误所造成的。假基因则是因反转录酶（reverse transcriptase）的作用而形成。
2.每个细胞都有特定的染色体数目：
答：大多数真核细胞是二倍体（diploid），也就是说，细胞中每条染色体有两个拷贝。同一个染色体的两个拷贝叫做同源染色体（homolog），分别来自父本和母本。但是，一个真核生物中的所有细胞并非都是二倍体，某些细胞是单倍体或多倍体。单倍体（haploid）细胞每条染色体只有一个拷贝，并且参与有性生殖（例如，精子和卵子都是单倍体细胞）。多倍体（polyploid）细胞中每条染色体都超过两个拷贝。
3.基因组大小与生物体的复杂性相关：
答：基因组的大小（单倍染色体中DNA的长度）在不同的生物种有相当大的变化。由于生物的复杂性越高所需的基因也就越多。因此基因组的大小与生物体的复杂性相关也就不足为奇。
4.导致真核细胞中基因密度降低的因素：
答：首先，当生物体的复杂性增加时，负责指导和调控转录的DNA区段——调控序列（regulatory sequence）的长度显著增长；其次，在真核生物种编码蛋白质的基因通常是不连续的。这些分散的非蛋白质编码区段称为内含子（intron）。内含子转录后通过RNA剪接（RNA
splicing）的过程从RNA中删除。
5.人的基因间隔区序列主要由重复DNA构成：
答：几乎一半的人类基因组由在基因组中重复多次的DNA序列组成。重复DNA一般有两种：微卫星DNA和基因组范围的重复序列。微卫星DNA（microsatellite DNA）由非常短的（小于13bp）串联重复序列构成。基因范围的重复序列（genemo-wide repeat）要比微卫星大得多，尽管这些重复有许多种类，但是它们有着共同的特点，即都是转座元件（transposable element）。
转座元件是指能从基因组的一个位置移动到另一个位置的序列，这个过程称为转座（transposition）。
6.真核染色体在细胞分裂过程中需要着丝粒、端粒和复制起始位点：
答：（1）复制起始位点（origins of replication）是DNA复制机制集合并起始复制的位点。
（2）着丝粒（centromere）是DNA复制后染色体正确分离所必需的。与复制起始位点相似，着丝粒指导一个精细的蛋白质复合体的形成，此结构也称为动粒（kinetochore）。
（3）端粒（telomere）位于线性染色体的两端。端粒通过一种特殊的DNA聚合酶——端粒酶（telomerase）来完成线性染色体末端的复制。
7.细胞周期及有丝分裂：
答：细胞完成一轮分裂所需要的过程称为细胞周期（cell cycle）。大多数真核细胞的分裂会使子代细胞维持与父本细胞一致的染色体数目。这种分裂类型称为细胞的有丝分裂（mitotic cell division）。
有丝分裂的细胞周期可以分为4期：G1、S、G2和M。
DNA合成发生在细胞周期的合成期或S期（synthesis或S phase），导致每条染色体的复制。复制后配对的每条染色体叫做一条染色单体（chromatid），配对的两条染色单体称为姐妹染色单体（sister chromatid）。复制后的姐妹染色单体通过一个叫做黏粒（cohesin）的分子聚在一起，这一过程称为姐妹染色单体的聚集（sister chromatid cohesion），这种状态一直维持到染色体的相互分离。
染色体分离发生在细胞周期的有丝分裂期或M期（mitosis，M phase）。
8.有丝分裂及减数分裂的具体过程：
答：见书P151图7-15和P153图7-16。
9.核小体是染色体的结构单位：
答：在真核细胞中大多数DNA被包装进核小体。核小体由8个组蛋白所形成的核组成，DNA 缠绕在组蛋白核上。每个核小体之间的DNA（“念珠”上的“线”）叫做连接DNA（linker DNA）。
与核小体结合最紧密的DNA叫做核心DNA（core DNA），它像缠绕线轴一样盘绕组蛋白八聚体约1.65圈。
10.组蛋白是带正电荷的小分子蛋白质：
答：组蛋白是目前所知的与真核DNA相关的丰度最高的蛋白质。真核细胞一般包括5种组蛋白：H1、H2A、H2B、H3和H4。
在每种核心组蛋白中都存在一个保守区域，称为组蛋白折叠域（histone-fold domain），调节这些组蛋白中间体的组装。
一个核小体的组装涉及这些结构单位与DNA有序地结合。首先，H3·H4四聚体与DNA 结合；然后两个H2A·H2B二聚体结合到H3·H4-DNA复合体，形成最后的核小体。
每个核心组蛋白有一个N端延伸，称为“尾巴”，这是因为它没有一个确定的结构，而且是完整的核小体中易接近的部分。
11.许多不依赖于DNA序列的接触介导核心组蛋白与DNA间的相互作用。
12.组蛋白的N端尾可稳定盘绕在八聚体上的DNA。
13.染色质的高级结构：
答：组蛋白H1与核小体间的连接DNA结合。
核小体束能形成更复杂的结构：30nm的纤丝。
DNA的进一步压缩涉及到核小体DNA的大环。
组蛋白的变构体影响核小体功能。
14.DNA与组蛋白八聚体的相互作用是一动态的过程。
15.核小体重塑复合体有助于核小体的移动：
答：组蛋白八聚体与DNA相互作用的稳定性受到大的蛋白复合体——核小体重塑复合体（nucleosome remodeling complex）的影响。这些多蛋白复合体利用A TP水解释放的能量，便于核小体改变位置或与DNA相互作用。这些变化有3中方式：①组蛋白八聚体沿DNA “滑动”（sliding）；②组蛋白八聚体从一个DNA分子到另一DNA分子的完全“转移”（transfer）；③核小体“重塑”（remodeling），增加DNA的易接近性。
16.某些核小体在体内处于特定的位置：核小体的定位：
答：由于核小体与DNA的动态相互作用，大多数核小体的位置是不固定的。但在有些情况，对核小体的位置，或称为核小体的定位（positioning），进行限制是有利的。
17.组蛋白N端尾的修饰可改变染色质的易接近性：
答：当组蛋白从细胞中分离出来，其N端尾通常被许多种小分子修饰。在尾部的赖氨酸经常被乙酰基或甲基修饰，而丝氨酸主要受磷酸化修饰。一般来说，乙酰化的核小体与染色体上转录活跃的区域结合，而脱乙酰化的核小体与染色质上转录受抑制的区域结合。与乙酰化不同，N端尾不同部位上的甲基化使核小体可以与抑制的和活化的染色质都能结合，这取决于组蛋白尾上被修饰的特定的氨基酸。
18.DNA复制后核小体立即被组装：
答：当复制叉经过时，核小体解体为亚组装部件。H3·H4四聚体似乎仍随机地与两个子代双螺旋之一结合，并不从DNA上释放而成为游离的成分。相反，H2A·H2B二聚体被释放且进入局部的环境，参与新的核小体的组装。
19.核小体的组装需要组蛋白“伴侣”：
答：在生理盐浓度下对核小体组装的研究鉴定出一些能指导组蛋白在DNA上组装的因子。这些因子是带负电荷的蛋白质，与H3·H4四聚体或H2A·H2B二聚体形成复合体，并护送它们到核小体组装的位点。由于这些因子可以避免组蛋白与DNA发生无效的相互作用，因此被称为组蛋白伴侣（histone chaperone）。
PCNA形成一个环绕着DNA双螺旋的环，在DNA合成过程中将DNA聚合酶固定在DNA上。当聚合酶作用完成后，PCNA由DNA聚合酶上释放，但仍与DNA相连。在这种情况下，PCNA能与其他蛋白质发生作用。CAF-1与释放的PCNA结合，优先将H3·H4四聚体组装到与PCNA结合的DNA上。
20.简述染色体的组装过程。
答：在DNA的复制过程中，核小体暂时解体，组蛋白H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体被随机分配到任一子代分子中，在DNA复制后，核小体立即被组装，这涉及到特定的组蛋白伴侣的功能，这些组蛋白伴侣护送H3-H4四聚体和H2A-H2B二聚体到达复制叉。随后，在旧蛋白的“种子”作用下，发生相似修饰，一旦DNA包装成核小体，它有能力借助组蛋白的H1来进行进一步压缩DNA，开成染色质形式（30nm纤丝），在细胞分裂间期，染色质进一步浓缩成染色体。
第8章DNA的复制
知识点：
1.DNA合成的化学基础：
答：DNA合成需要脱氧核苷三磷酸和引物-模板接头。
DNA通过引物3’端的延伸进行合成。
焦磷酸水解是DNA合成的驱动力。
2.DNA聚合酶的作用机制：
答：（1）DNA聚合酶用一个活性位点催化DNA的合成：DNA聚合酶催化核苷酸添加需要正确配对的碱基，空间位阻阻止DNA聚合酶催化反应使用rNTP。
（2）DNA聚合酶像手一样握住引物：模板接头。
聚合酶的3个结构域被称为拇指、手指和手掌。
手掌域由一个β折叠片构成，含有催化位点的基本元件，尤其是DNA聚合酶的这一区域结合2个二价金属离子（镁离子和锌离子），可以改变正确剪辑配对的dNTP和引物3’-OH 周围的化学环境。除了催化作用外，手掌域还负责检查最新加入的核苷酸碱基配对的准确性。
功能：1）有两个催化位点，一个延长链，别一个是把错误的dNTP排除掉，起校对功能；
2）聚合位点有两个金属离子，它们有利于催化的进行；
3）检测配对的准确性。
手指域中的几个残基可与引入的dNTP结合。一旦引入的dNTP与模板之间形成正确的碱基配对，手指域即发生移动，包围住dNTP。
功能：1）结合运进来的dNTP，并带到正确的位子；
2）弯曲模板，让模板碱基与dNTP正确配对；
3）稳定PP i的功能。
拇指域与催化的关联不紧密，而是与最新近合成的DNA相互作用。还有两个目的：第一，维持引物以及活性部位的正确位置；第二，帮助维持DNA聚合酶与其底物之间的紧密连接。
功能：不直接参与催化，但是可保持引物和活性位点处在正确的位置，还可帮助维持DNA聚合酶与其底物紧密连接，有助于添加许多dNTP的能力。
（3）DNA聚合酶是一种延伸酶：
DNA聚合酶的催化是快速的。DNA聚合酶能在引物链上每秒添加1000个核苷酸。DNA 合成的速度主要取决于DNA聚合酶的延伸能力。延伸能力（processivity）是酶处理多聚体底物时的一种特性。对于DNA聚合酶，其延伸能力定义为每次酶与引物-模板接头结合时所添加核苷酸的平均数。
（4）外切核酸酶校正新合成出的DNA：
DNA合成的校正是通过核酸酶去除不正确碱基配对的核苷酸实现的。最初这种类型的酶被认作是DNA聚合酶的同一类多肽，现在则称为校正外切核酸酶（proofreading exonuclease）。这类酶可以从DNA的3’端，即从新DNA链的生长端开始降解DNA。
3.复制叉上DNA的两条链同时合成：
答：刚分开的模板链与未复制的双链DNA之间的连接区称为复制叉（replication fork），复制叉向着未复制的DNA双链区域连续运动，其身后留下指导两个子代DNA双链形成的两条单链DNA模板。
在此条模板链上，DNA聚合酶简单地尾随着复制叉。此模板指导下新合成的DNA链称为前导链（leading strand）。
另一条单链DNA模板指导下的新DNA链合成遇到的问题较多，此模板指导DNA聚合酶在与复制叉相反的方向上运动。此模板指导的新DNA链称为后随链（lagging strand）。
在后随链上形成的新链DNA短片段称为冈崎片段（Okazaki fragment），其在细菌中的长度变化为1000~2000个核苷酸，在真核生物中为100~400个核苷酸。
4.DNA新链的起始需要一条RNA引物：
答：引物酶（primase）是一种能在单链DNA模板上制造短RNA引物（5~10个核苷酸长度）的特殊的RNA聚合酶。
5.完成DNA复制必须除去RNA引物：
答：为了用DNA取代RNA引物，RNA酶H（RNase H）识别并除去各条RNA引物的大部分。
最后一个核糖核苷酸是由从5’端降解RNA或DNA的外切核酸酶除去的。
DNA上的“切口”被称为DNA连接酶（DNA ligase）的酶修复。
6.DNA解旋酶在复制叉之前解开双螺旋：
答：DNA聚合酶解离双链DNA的两条碱基配对链的能力很差。因此，在复制叉上，由称为DNA解旋酶（DNA helicase）的另一组酶催化双链DNA两条链的分离。
每个DNA解旋酶在单链DNA上都沿着一定的方向运动。这是所有DNA解旋酶都具有的特性，称作极性（polarity）。
7.复制前单链结合蛋白使单链DNA稳定：
答：一个SSB的结合会促进另一个SSB与其紧邻的单链DNA结合。这称为协同结合（cooperative binding），其发生是因为与紧邻的单链DNA区域结合SSB分子之间也能够结合。
8.拓扑异构酶除去DNA解螺旋时在复制叉上产生的超螺旋。
9.复制叉酶扩大了DNA聚合酶底物的范围。
10.细胞中DNA聚合酶为行使不同的功能而被特化：
答：E. coli中至少有5种DNA聚合酶，这些酶依据其酶学特性、亚基组成和丰度而划分。DNA聚合酶Ⅲ（DNA Pol Ⅲ）是染色体复制中所涉及的最主要的酶。
DNA聚合酶Ⅰ（DNA Pol Ⅰ）专门用于除去起始DNA合成所需的RNA引物。
E. coli中的另外3种DNA聚合酶特别用于DNA的修复，它们无校正活性。
真核细胞中也有多种DNA聚合酶，通常细胞中有15种以上。其中，对于基因组的复制至关重要的有3种：DNA聚合酶δ、DNA聚合酶ε以及DNA聚合酶α/引物酶。
引物酶合成RNA引物后，所产生的RNA引物-模板接头立即与DNA聚合酶α结合以启动DNA的合成。
因为DNA Pol α/引物酶的延伸能力相对较低，所以很快就被高延伸性的DNA聚合酶δ或聚合酶ε取代。聚合酶δ或聚合酶ε取代DNA Pol α/引物酶的过程称作聚合酶的切换（polymerase switching），这导致在真核细胞复制叉上有3种不同的DNA聚合酶在工作。如同在细菌细胞中那样，真核细胞中其他的DNA聚合酶大多参与DNA的修复。
11.滑动夹极大地增加了DNA聚合酶的延伸能力：
答：DNA聚合酶在复制叉上具有高延伸能力的关键原因在于它们与被称为滑动DNA夹（sliding DNA clamp）的蛋白质间的结合。
12.滑动夹通过滑动夹装载器打开并安置在DNA上：
答：一类称为滑动夹装载器（sliding clamp loader）的特殊的蛋白复合体催化滑动夹的打开并将其安放在DNA上。这些酶通过结合ATP并将其水解而将滑动夹置于DNA的引物-模板接头上。
13.复制叉上的DNA合成：
答：E. coli中，这些聚合酶的协同作用是通过它们连接成一个巨大的多蛋白复合体而实现的。此复合体被称为DNA聚合酶Ⅲ全酶。全酶是对一个具有核心酶并结合有增强其功能的其他
元件的多蛋白复合体的总称。
当解旋酶在复制叉处解开DNA螺旋时，前导链被迅速地复制，同时后随链以单链DNA 的形式伸出，并被SSB迅速地结合。新RNA引物在后随链模板上进行不连续的合成。当后随链上的DNA聚合酶完成前面的冈崎片段时，即从模板上释放出来。因为这个聚合酶与前导链上的DNA聚合酶保持着连接，所以它将与距复制叉最近的并且由后随链上最新合成出的RNA引物所形成的引物-模板接头结合。通过与此RNA引物的结合，后随链上的聚合酶形成一个新的环并启动下一轮冈崎片段的合成。这个模型被称作“长号模型”，以比喻由后随链模板所形成的DNA环状结构大小的变化。
14.复制叉蛋白之间的相互作用形成E. coli的复制体:
答：DNA解旋酶与DNA聚合酶Ⅲ全酶之间的相互作用。这个由全酶的夹子装载器元件介导的相互作用将解旋酶和DNA聚合酶Ⅲ全酶连到一起。
DNA解旋酶与引物酶之间，在约1秒一次的间隔中，引物酶与解旋酶以及SSB覆盖的单链DNA结合并合成新的RNA引物。
复制叉上作用的全部蛋白质的总和称为复制体（replisome）。
15.DNA解旋和复制起始发生的特殊位点称作复制起始位点（origin of replication）。
16.复制起始的复制子模型：
答：定义所有的DNA均从称为复制子（replicon）的特定的起始位点开始复制。
复制子模型提出了控制复制起始的两个元件：复制器和起始子。复制器（replicator）是指足够指导DNA复制起始的整套顺式作用的DNA序列。
复制子模型的第二个元件是起始子（initiator）蛋白。此蛋白质特异性地识别复制器中的一个DNA元件并激活复制的起始。
17.复制器序列包括起始子结合位点和容易解旋的DNA：
答：复制器的DNA序列有2个共同的特性。第一，它们含有起始子蛋白质结合位点，此位点是组装复制起始机器的核心；第二，它们含有一段富含AT的DNA，此段DNA容易解旋但并不自发进行。
18.结合和解旋：起始子蛋白对复制起始位点的选择和激活：
答：起始子蛋白在复制起始过程中一般执行3种不同的功能。第一，这些蛋白质与复制器中的特异DNA序列结合；第二，一旦与DNA结合，它们就扭曲或解旋其结合位点附近的DNA 区域；第三，起始子蛋白与复制起始所需的其他因子相互作用，使它们聚集到复制器上。
以E. coli起始子蛋白DnaA为例。DnaA与oriC中重复的9核苷酸单位元件结合并受ATP的调控。
DnaA还会在复制器所形成的单链DNA上聚集其他的包括DNA解旋酶的复制蛋白。
真核细胞中，起始子时一个被称为起始位点识别复合体（origin recognition complex，ORC）的六蛋白复合体。ORC可识别酵母复制器上称为A元件的保守序列，以及次保守的B1元件。ORC可将其他复制蛋白全部召集到复制器上。所以，ORC具有起始子三项常见功能中的两项：与复制子结合并将其他复制蛋白召集到复制器上。
19.蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA相互作用指导起始过程：
答：起始子（DnaA）结合到oriC并使13核苷酸单位的DNA解旋后，单链DNA和DnaA 共同召集双蛋白复合体：DNA解旋酶、DnaB以及解旋酶装载器DnaC。
解旋酶与上面所说的复制叉其他元件之间的蛋白质相互作用指导复制机器其他部分的组装。
20.前复制复合体的形成指导真核细胞中的复制起始：
答：复制器选择是对指导复制起始的序列进行识别的过程，发生于G1期（早于S期）。此过程导致基因组中每个复制器上都组装一个多蛋白复合体。起始位点激活只在细胞进入S期
后发生，使复制器结合的蛋白复合体启动DNA的解旋和DNA聚合酶的募集。
复制器选择是由前复制复合体（pre-RC）的形成介导的。
pre-RC被两种蛋白激酶（Cdk和Ddk）激活，使复制得以启动。所有的激酶都在G1期失活，只有在细胞进入S期以后才能被激活。
21.对pre-RC形成和激活的调控使每个细胞周期中仅有一轮复制发生：
答：Cdk对于pre-RC功能的调控有两个似乎矛盾的作用：第一，它们是激活pre-RC以启动DNA复制所必需的；第二，Cdk的活性会抑制新pre-RC的形成。
在G1期内没有有活性的Cdk，但是细胞周期的其他期内（S、G2和M期）一直存在高水平的Cdk。因此，在每个细胞周期内，pre-RC仅仅有一次形成的机会（G1期内），而且这些pre-RC被激活的机会也仅有一次（在S、G2和M期虽然实际上所有的pre-RC都被S期的复制叉激活或破坏）。
22.子代DNA分子的分离需要拓扑异构酶Ⅱ。
23.后随链的合成不能复制线性染色体的最末端：
答：所有新的DNA合成启动都需要一条RNA引物，这使线性染色体末端的复制成为难题。这种情况被称为末端复制问题（end replication problem）。
细胞解决末端复制问题有各种各样的方法。一种解决方法是用蛋白质代替RNA作为每个染色体末端最后一个冈崎片段的引物。
多数真核细胞使用完全不同的方法来复制其染色体末端。真核生物染色体的末端称为端粒，它们通常由首尾相连的富含TG的重复DNA序列构成。这种独特的结构可作为新的复制起始位点以弥补末端复制问题。
24.端粒酶是一种新型的DNA聚合酶，它不需要外源模板：
答：端粒酶是一种特殊的酶，它既含有蛋白质成分也含有RNA成分（所以这是一个核糖核蛋白的例子）。与其他所有DNA聚合酶相同的是，端粒酶用于延伸其DNA底物的3’端。但与大多数DNA聚合酶不同的是，端粒酶不需要外源性DNA模板来指导新dNTP的添加，而是利用其RNA成分作为模板，将端粒序列添加到染色体末端的3’端。端粒酶利用其自身的RNA作为模板，特异性地延伸特定单链DNA序列的3’-OH。新合成的DNA为单链DNA。
25.为什么真核生物染色体在一个周期中只能复制一次？
答：真核细胞分裂所需的事件发生在细胞周期的不同时期。染色体DNA复制仅发生在细胞周期的S期。在此期间，细胞中的所有DNA都必须精确地复制一次。染色体任何部分复制的不完整都可造成染色体之间不适当的连接。互联染色体的分离会引起染色体的断裂或缺失。DNA的重复制也会造成严重后果，使基因组中特殊区域的拷贝数增加。重要调控基因的拷贝数即使增加一个或两个也会导致基因表达、细胞分裂或对环境信号应答的灾难性缺陷。所以，真核细胞每分裂一次，每条染色体中每个碱基对复制且只能复制一次，使极其重要的。
26.端粒酶如何实现端粒的复制？
答：端粒酶用其RNA成分与端粒单链DNA区域的3`端退火，随后用其反转录活性合成DNA 至RNA模板末端。这时端粒酶将RNA从DNA产物上移去，并重新结合到端粒的末端，重复上面的过程。
第9章DNA的突变和修复
知识点：
1.突变的本质：
答：最简单的突变是一种碱基变成另一种碱基，有两种类型，转换（transition），即嘧啶到嘧啶和嘌呤到嘌呤的替换，如T到C和A到G；颠换（transversion），即嘧啶到嘌呤和嘌呤到嘧啶的替换，如T到G或A以及A到C或T。另一种简单的突变是一个核苷酸或少量核苷酸的插入或缺失。改变单个核苷酸的突变被称为点突变（point mutation）。
其他类型的突变引起DNA的改变较大，如大范围的插入和缺失以及染色体结构的整体重排。
2.有些复制错误能逃脱校正读码：
答：有些错误插入的核苷酸逃脱检测并在新合成的链与模板链之间形成错误配对。
3.错配修复能将逃脱校正读码的错误去除：
答：保证DNA复制忠实性的最后负责由错配修复系统（mismatch repair system）承担，它将DNA合成精确性又提高了2~3个数量级。
在大肠杆菌中，错配是由错配修复蛋白MutS的二聚体来检测的。MutS扫描DNA，从错配引起DNA骨架的扭曲变形上识别出它们。
E. coli的Dam甲基化酶（DAM methylase）使两条链上的5’-GA TC-3’序列中的A残基都甲基化。当复制叉经过两条链的GATC都甲基化（全甲基化）的DNA时，产生的子代DNA双链就是半甲基化的（只有母链是甲基化的）。
甲基化使在复制发生错误的时候，使E. coli修复系统能够从母链上找回正确序列的“记忆”设备。
真核细胞也能修复错误配对，它们使用MutS（MutS类似物称为MSH蛋白）和MutL （MutL类似物称为MLH的PMS）的类似物完成这一功能。
4.DNA的水解和脱氨基作用可自发产生损伤：
答：最频繁和最重要类型的水解损伤时胞嘧啶碱基的脱氨基。胞嘧啶可自发进行脱氨基作用，从而产生非天然的（在DNA中）碱基尿嘧啶。腺嘌呤和鸟嘌呤也易于自发脱氨基，脱氨基将腺嘌呤转变成次黄嘌呤，鸟嘌呤转变为黄嘌呤。DNA还通过N-糖苷键的自发水解进行去嘌呤化（depurination），并在DNA中形成脱碱基位点（即脱氧核糖上没有碱基）。
5’-甲基胞嘧啶脱氨基产生胸腺嘧啶，不能明显被识别为异常碱基。
5.DNA的烷化反应、氧化反应和辐射损害：
答：DNA易于受烷化反应、氧化反应和辐射损害。在烷化反应中，甲基或乙基基团被转移到碱基的反应位点以及DNA骨架的磷酸上。
DNA还易受到活性氧簇的攻击（如O2-、H2O2和OH·）。这些强烈的氧化剂由致电离辐射和产生自由基的化学试剂产生。
另一种碱基损伤时紫外线造成的。260nm左右波长的辐射被碱基强烈吸收，其后果之一是在同一多核苷酸链相邻位置上的两个嘧啶之间发生光化学融合。
γ辐射和X射线（电离辐射）有很高的危险性，因为它们可使DNA双链断裂，这很难被修复。某些抗癌药物，如争光霉素也能引起DNA的断裂。电离辐射和像争光霉素那样的试剂，因能导致DNA断裂，所以被认为具有诱裂性（clastogenic）。
6.突变还可由碱基类似物和嵌入剂引起：
答：突变还可由可替换正常碱基的化合物（碱基类似物，base analog）或能插入碱基间的化合物（嵌入剂，intercalating agent）导致复制错误而引起。
7.DNA损伤的修复：
答：如我们所看到的那样，DNA的损伤有两种后果。有些类型的损伤，如胸腺嘧啶二聚体或DNA骨架的切口和断裂，使得复制或者转录受阻。其他类型的损伤产生改变了的碱基，在复制上没有立即产生结构性后果，但是引起了错配，这可在复制之后导致DNA序列上永久性的改变。
DNA损伤修复的系统。这些系统最直接的方式是（指真正的修复）修复酶简单地将损伤逆转（撤销）。一个更精致的步骤涉及剪切修复系统（excision repair system），此处受损的核苷酸没有被修复，而是从DNA上被除去。有两种剪切修复，一种仅仅将受损的核苷酸去除，另一种将包含损伤的一小段单链DNA去除。
但是，更精致的系统是重组修复（recombinational repair），当DNA两条链都受损（断裂）时采用这种修复。在重组修复[也叫双链断裂修复（double-strand break repair）]中，序列信息从染色体第二条未受损的拷贝上找回。最后，当DNA聚合酶的复制进程被受损碱基阻碍的时候，一个特殊的移损（translesion）聚合酶以一种不依靠模板和新合成DNA链之间碱基配对的方式经过受损位点进行拷贝。因为移损合成不可避免地具有很高的错误易发性（诱变性），所以细胞在迫不得已的情况下才采用此机制。
8.DNA损伤的直接逆转：
答：损伤简单逆转修复的一个例子是光复活作用（photoreactivation），光复活作用直接逆转紫外辐射造成的嘧啶二聚体结构。
直接逆转的另一个例子是甲基化碱基O6-甲基鸟嘌呤上的甲基被去除。
9.碱基切除修复酶通过碱基弹出机制除去受损碱基：
答：DNA清除受损碱基最普遍的方法是通过修复系统将已变化的碱基除去并替换掉。两种主要的修复系统是碱基切除修复（base excision repair）和核苷酸切除修复（nucleotide excision repair）。在碱基切除修复中，一种称为糖基化酶（glycosylate）的酶识别并通过水解糖苷键除去受损碱基。在随后的核酸内切步骤中，产生的脱碱基戊糖从DNA骨架上去除。
在倾向于和A发生错配的oxoG例子中存在一种防故障机制。一种专门的糖基化酶可识别模板链上oxoG配对位置错误掺入A产生的oxoG：A碱基对。然而在这种情况下，糖基化酶会除去A。因此，修复酶把与oxoG配对的A认作突变，并除去虽没有受损但是却不正确的碱基A。
另一个防故障系统的例子是除去与G配对的T的糖基化酶。
10.核苷酸切除修复酶在损伤两侧切割受损的DNA：
答：与碱基切除修复不同，核苷酸切除修复酶不能区分各种不同的损伤，而是识别双螺旋形状上的扭曲。这种扭曲引发一连串的事件，导致含有损伤的一小段单链片段（或小区）被去除。去除修复在DNA上产生的单链缺口由DNA聚合酶用未受损的链为模板进行填补，从而恢复原始的核苷酸序列。
核苷酸切除修复不仅能修复整个基因组中的损伤，而且当RNA聚合酶的转录过程被某个基因中发生的转录（模板）链的损伤所终止时，它还能拯救RNA聚合酶。此现象叫做转录偶联修复（transcription-coupled repair），包括将核苷酸切除修复蛋白募集到受阻的RNA 聚合酶上。
11.重组修复通过从未受损DNA中找回序列信息来修复DNA断裂：
答：切除修复用未受损的DNA链作为模板来代替另一条链上已受损的DNA片段。细胞如何修复DNA中双螺旋两条链都断裂的双链断裂呢？这是由双链断裂修复（DSB）途径[double-strand break（DSB）repair pathway]进行的。此途径从姐妹染色体中取回序列信息。
DNA重组还帮助修复DNA复制中的错误。
异源末端连接（NHEJ）的防故障系统发挥作用。NHEJ不涉及同源重组。取而代之的是，通过断裂末端突出的单链之间错排配对，断裂DNA的两个末端直接相互连接。此错排配对是通过小段（可以短至一个碱基对）互补碱基之间的匹配完成的。
12.移损DNA合成使复制通过DNA损伤继续进行：
答：细胞不能修复损伤，也有防故障机制使复制机器绕过受损的部位。这种机制就叫做移损合成（translesion synthesis）。
移损合成时被一类特化的DNA聚合酶催化的，此酶越过损伤部位直接合成DNA。
这些聚合酶一个重要的性质就是，虽然它们是模板依赖性的，但是它们掺入核苷酸的方式不依赖于碱基配对。
第10章分子水平上的同源重组
知识点：
1.同源重组的“模式”都包括以下几个关键步骤：
答：①同源DNA分子的联会。
②引入DNA断裂。
③在两条重组DNA分子之间，形成碱基互补的短片段起始区。当来自于亲本分子的DNA分子单链区域与同源双链DNA分子互补链配对结合时，发生该配对过程，称为链侵入（strand invasion）。链侵入的结果是，两个DNA分子被相互交叉的DNA链联系在一起。这个交叉结构被称为Holliday联结体（Holliday junction）。
④Holliday联结体的剪切。在Holliday联结体处切断DNA重新生成两个分开的双螺旋DNA，从而完成遗传物质的交换过程。这个过程叫做拆分（resolution）。
2.Holliday模型揭示了同源重组的关键步骤：
答：Holliday模型很好地解释了DNA链侵入、分支移位和Holliday联结体拆分等同源重组的核心过程。
3.双链断裂修复模型更加准确地描绘了许多重组事件：
答：同源重组经常因DNA双链断裂而启动。描述这种遗传交换反应的常用模型是双链断裂修复途径（double-stranded break-repair pathway）。始发事件是两条DNA分子中的一条发生了双链断裂（double-stranded break，DSB），而另外一条保持完整。
在双链断裂模式下，这种单向的遗传物质交流有时会留下一个遗传标记——引发基因转换（gene conversion）事件。
4.DNA双链断裂来自于多事件并启动同源重组：
答：同源重组除了能修复染色体DNA双链断裂外，还能促进细菌间的遗传物质交换。
同源重组是真核细胞中修复DNA断裂和复制叉停滞的关键步骤。
5.RecBCD解旋酶/核酸酶加工用于重组的DNA分子断端：
答：RecBCD酶作用于断裂的DNA分子以产生单链DNA区域，RecBCD也可协助链交换蛋白质RecA结合到单链DNA末端。另外，RecBCD所拥有的多种酶活性提供给细胞一种“选择”，或是与进入细胞的DNA分子发生重组，或是降解它。
RecBCD蛋白的激活受控于一段特殊的chi（cross-over hotspot instigator）DNA序列。
遇到chi位点后，RecBCD的核酸酶活性发生变化。随着RecBCD移入chi位点之外的远端序列，它不再依3’→5’方向剪切DNA，而是以更高的频率剪切另一条5’→3’方向的DNA链。这种变化的结果使一条双螺旋DNA变成有一条凸出的，chi位点位于3’端单链的DNA。这种结构适于RecA蛋白的组装，并引发链交换。
为了让RecA而不是SSB结合到DNA上，RecBCD直接与RecA结合以利于该蛋白质的组装。
6.RecA蛋白在单链DNA上组装并促进链侵入。
7.在RecA蛋白丝的基础上建立新的配对DNA：
答：RecA催化链交换过程可以分为不同阶段。首先RecA蛋白丝必须组装在其中一个参与的DNA分子上，组装发生在具有单链DNA区域（如单链DNA末端）的DNA分子上。
RecA可促进寻找同源序列，这是因为蛋白丝结构具有两个不同的DNA结合部位：主要位点（结合第一个DNA分子）与次要位点。
当一个碱基互补的区域被定位后，RecA促进这两个DNA分子形成一个稳定的复合体。这个与RecA结合的三链结构被称为连接分子（joint molecule），通常包含杂交数百个碱基对的DNA，实际的链交换就发生在连接分子内。
8.RuvAB复合体特异性地识别Holliday联结体并促进分支移位。
9.RuvC剪切位于Holliday联结体的特定DNA链从而结束重组：
答：尽管RuvC靠识别结构而非特定序列以行使其功能，但RuvC剪切DNA还是有一定程度的序列特异性。
10.真核细胞的同源重组具有额外的功能：
答：在减数分裂过程中，同源重组确保染色体正确配对，从而保持基因组的完整性。
染色体的不恰当分离，被称之为不分离（non disjunction）。
这种在减数分裂过程中发生的同源重组被称为减数分裂重组（meiotic recombination）。
11.减数分裂中程序化生成的DNA双链断裂：
答：Spo11蛋白可以在很多染色体位置上切断DNA，它对序列没什么选择性，但却必须发生在减数分裂的一特定时期。
12.MRX蛋白作用于被切开的DNA末端，以组装类RecA的链交换蛋白：
答：3’端DNA链不被降解，所以此DNA处理反应称之为5’→3’端切除。MRX正是通过5’→3’的反应，从而生成长3’端单链DNA，通常可达1kb或更长。MRX酶复合物还被认为能去除与DNA相连的Spo11。
13.Dmc是专一在减数分裂重组中行使功能的类RecA蛋白：
答：真核生物编码两种被充分阐明的、与细菌RecA蛋白同源的蛋白质：Rad51和Dmc1。
14.多种蛋白质共同促进减数分裂重组：
答：Rad52是另外一个与Rad51相互作用的必要重组蛋白。Rad52启动Rad51 DNA蛋白丝（Rad51的活性形态）的组装。
在真核生物中高度保守的Mus81蛋白，也为减数分裂所必需，或许具有Holliday联结体拆分酶的作用。
15.交配型转换始于特定位点的双链DNA的断裂：
答：交配型转换始于MAT基因座的双链断裂，这个反应由特异的DNA切割酶——HO内切核酸酶（HO endonuclease）来完成。
HO引起的断裂，其5’→3’的DNA切除反应与减数分裂重组的机制一样。所以，切除依赖于MRX蛋白复合体，并对5’端的DNA链具有特异性，而3’端DNA链保持稳定。一旦生成长3’单链DNA尾巴，它们就结合Rad51和Rad52蛋白（和其他帮助组装重组蛋白-DNA复合体的蛋白质）
交配型的转换是单向性的，即序列信息（尽管并不是真正的DNA片段）从HMR和HML 移动到MA T基因座，但是绝对不会从反方向进行。
16.交配型转换是一种基因转变事件，与交换无关：
答：为解释缺少交换事件的基因转变的机制，提出了一种新的重组模型，称之为依赖合成的链退火（synthesis-dependent strand annealing，SDSA）。首先在重组位点引入DSB，经过链侵入之后，侵入的3’端作为引物启动新的DNA合成。值得注意的是，与DSB修复途径所不同的是，一个完整的复制叉在该处形成。前导链和后随链可同时进行DNA复制，但是与普通的DNA复制不同，新合成的链自模板上置换下来，其结果是新的双链DNA片段被合成，再连接到最初被HO内切酶切断的DNA位点上，并被MRX切除。
新合成的DNA——其亲本DNA分子信息的完全拷贝，替代原有的DNA信息。
17.重组大致上独立于序列的事实导致一个结论，即任何两个基因间的重组频率和这些基因间的距离成正比。
18.重组时被修复的DNA可产生基因转变。
第11章位点特异性重组和DNA转座
知识点：
1.DNA重排的原因：
答：很多重要的DNA重排都是由两类重要的遗传重组造成的：保守性位点特异性重组（conservative site-specific recombination，CSSR）和转座重组（一般称作转座）（transpositional recombination）。
2.发生在靶DNA上特定DNA序列的位点特异性重组：
答：保守重组的一个关键特性使发生移动的DNA片段都带有短而特殊的序列因子，叫做重组位点（recombination site），在这里可发生DNA交换。
CSSR能够产生3中不同类型的DNA重排：①一个DNA片段在特定位点的插入（如λ噬菌体DNA插入细菌染色体）；②DNA片段的丢失；③DNA片段的到位。
每个重组位点由一对对称排列的重组酶识别序列（recombinase recognition sequence）构成，识别序列中间所包围的是一个短的不对称序列，称为交换区（crossover region），DNA 的断裂和重新连接就是在这里发生。
由于交换区是不对称的，所以每个重组位点都带有特定的极性。单个DNA分子上的两个位点所呈现的方向相关性为两者以反向重复（inverted repeat）或同向重复（direct repeat）的方式排列。在一对反向位点间的重组将使这两个位点间的DNA发生倒位；相反，以同样的机制发生在由两个同向重复位点间的重组将会去掉这两个位点间的DNA片段；最后，插入的情况特异性发生在当两个不同分子的重组位点在一起时所发生的DNA交换情况下。在对重组酶进行一个大概地讨论后，将介绍这3中重排类型的几个实例。
3.位点特异性重组酶通过一个蛋白质－DNA的共价中间体对DNA进行切断和重新连接：答：保守的位点特异性重组酶共有两个家族：丝氨酸重组酶（serine recombinase）和酪氨酸重组酶（tyrosine recombinase）。
保守性位点特异性重组（CSSR）名称中“保守”的意义：被称为“保守”是因为反应中被断开的每个DNA键都被重组酶重新连接起来，而DNA在被重组酶断开并重新连接的过程中不需要其他的能量，如ATP水解的能量。
丝氨酸重组酶诱导DNA双链断裂及链交换，促成重组。
酪氨酸重组酶每次断裂和结合一对DNA单链。
4.Cre的功能与应用：
答：Cre是P1噬菌体编码的一种酶，其功能是在浸染过程中环化线性的噬菌体基因组。Cre 作用于DNA上的重组位点叫lox，Cre-lox是一个由酪氨酸重组酶家族催化重组的简单例子，整个重组仅需Cre蛋白和lox位点。Cre也是在遗传工程中被广泛使用的一个工具。
5.位点特异性重组的生物学作用：
答：很多噬菌体的感染就是使用这种重组机制将自己的DNA插入到宿主染色体中。还有些时候，位点特异性重组被用来改变基因的表达。
所有反应的关键是重组酶与DNA的结合，即使两个重组位点聚合在一起。对于一些重组反应来说，这个结合过程很简单，仅需要重组酶和它的DNA识别序列，这与Cre的情况一样。与此相反，另外一些重组反应则需要辅助蛋白。这些辅助蛋白包括一些所谓的构筑蛋白（architectural protein），它们结合到特定DNA序列上并使其弯曲，使之成为有利于重组过程进行的特异形状。
6.λ整合酶催化病毒基因组在宿主细胞染色体上的整合和切除：
答：当λ噬菌体侵染宿主细菌时，一系列的调节活动或者导致形成静止的溶原状态（lysogenic
state），或者导致噬菌体的增殖，即进入裂解性生长（lytic growth）过程。
为实现整合，整合酶蛋白（λInt）在两个特定位点之间催化重组的进行，这两个位点叫做att位点，或者附着位点。attP位点在噬菌体上（P代表噬菌体），attB位点在细菌染色体上（B代表细菌）。λInt是一个酪氨酸重组酶，所催化的单链交换机制遵循前面介绍的Cre蛋白的催化过程。然而，与Cre重组不同的是，λ整合需要辅助蛋白的帮助来组装所需的蛋白质－DNA复合体。
整合过程要求attB、attP、λInt，以及一个叫做整合宿主因子（integration host factor，IHF）的构筑蛋白的参与。
7.λ噬菌体的切除需要一个新的折叠DNA蛋白质：
答：一个由噬菌体编码的构筑蛋白对切除重组至关重要，这个蛋白质叫做Xis（即切除），它结合到特定的DNA序列上并造成DNA的弯曲。
除了促进切除过程（attL和attR之间的重组）以外，Xis结合到DNA上也抑制了整合过程（attP和attB之间的重组）。
8.Hin重组酶颠倒一段DNA片段，使得特定基因开始表达：
答：Hin重组是一类重组反应的代表，这些重组在细菌中是相当普遍的，被称为程序性重排。它的功能通常是让一部分细菌能够对周围环境的突然变化获得“预适应”。
9.Hin重组过程需要一个DNA增强子：
答：Hin重组过程除了需要hix位点外，还需要一段序列。这截短短的序列（约60bp）是一个增强子，它能将重组率提高1000倍左右。
增强子-Fis蛋白的复合体激活了重组的催化步骤。Hin可以在没有Fis-增强子复合体存在的情况下与hix重组位点结合、配对，形成联合复合体。
10.重组酶将多聚环形DNA分子转换成单体：
答：位点特异性重组对细胞中环状DNA分子的维护起到关键作用。
Xer重组酶催化了细菌染色体以及很多细菌质粒的单体化过程。Xer是酪氨酸重组酶家族的一个成员，它的重组机制与前面讲过的Cre蛋白很相似。Xer是一个异源四聚体，包含两个XerC蛋白亚基和两个XerD蛋白亚基。Xer催化的重组位点必须要包含这两种识别序列。该位点在细菌染色体上叫做dif位点。
当FtsK蛋白存在并与XerCD复合体发生相互作用后，复合体的构象发生改变，XerD 蛋白被激活。这时，XerD催化第一对单链的重组，产生Holliday联结体；反应完成后，XerC 催化第二对单链的交换反应，产生重组后的DNA产物。
FtsK是一个膜结合蛋白，它被定位于细胞中发生细胞分裂的地方，其作用是在细胞分裂前将DNA从细胞中央移开，使细胞可以正常分裂。
11.转座：
答：转座是一种特殊的遗传重组，它是将特定的遗传因子从DNA上的一个地方移位到另一个地方。这些可以移动的遗传因子叫做转座因子（transposable element）或转座子（transposon）。
三类基本的转座因子：
根据转座子的结构及其转座机制，可将其分为以下3个家族：
1.DNA转座子。
2.类病毒反转录转座子，包括反转录病毒。这些因子又称为LTR反转录转座子。
3.聚腺苷酸（poly-A）反转录转座子。这类因子又称为非病毒反转录转座子。
12.DNA转座子上带有一个转座酶基因，两端是重组位点：
答：转座因子两端的重组位点以反向重复序列排布，这些末端反向重复序列的长度从25到几百碱基对不等。催化转座的重组酶通常叫做转座酶（transposase）[有时也叫整合酶
（integrase）]。
DNA转座子带有编码自己的转座酶的基因，也可能会携带一些其他基因，这些基因编码的蛋白质可能调节转座，也可能为转座因子或宿主细胞提供一些有益的功能。
13.转座子包括自主转座子和非自主转座子：
答：带有一对末端反向重复序列和一个转座酶基因的DNA转座子，本身具备了催化自身转座的所有条件，这类因子叫做自主转座因子（autonomous transposon）。然而，在基因组上还有很多比较简单的可移位DNA片段，叫做非自主转座子（nonautonomous transposon），它们仅有末端反向重复序列，即转座所需的cis-acting序列。细胞中自主转座子表达的转座酶会识别这些末端反向重复序列，从而帮助非自主转座因子发生移位。
14.类病毒反转录转座子和反转录病毒带有末端重复序列和两个对重组很重要的基因：
答：类病毒反转录转座子和反转录病毒也带有反向末端重复序列，它们是重组酶结合和作用的位点。类病毒反转录转座编码联众移位所需的蛋白质：整合酶（转座酶）和反转录酶。15.像基因的聚腺苷酸反转录转座子：
答：聚腺苷酸反转录转座子没有其他转座子所带的末端反向重复序列，反而，它的两端含有完全不同的序列成分。一端称为5’UTR（非翻译区），另一端是3’UTR，它带有一串叫做聚腺苷酸序列（poly-A sequence）的A-T碱基对。
反转录转座子带有两个基因，ORF1和ORF2。
16.DNA转座的剪切－粘贴机制：
答：DNA转座子非复制性移位的机制。这个重组过程包括转座子从DNA上初始位置的切除以及将这个切下来的转座子整合到一个新的DNA位点，因此把这个机制叫做剪切－粘贴转座（cut-and-paste transposition）。
一旦转座酶识别了这些序列，它就将这两端聚集在一起形成一个稳定的蛋白质-DNA复合体，这个复合体被称为联合复合体（synaptic complex）或转座体（transpososome）。
下一步是将转座子DNA从基因组的原始位置上切除。转座子上的转座酶亚基先断裂转座子两端的一条单链。转座酶切断DNA后，转座因子DNA末端带有游离的3’羟基基团。两端的另一条DNA单链也需要被切断，而不同的转座子断裂这第二条单链的机制各不相同。
转座子被切除后，被转座酶首先释放的3’端羟基对新插入位点的DNA磷酸二酯键进行攻击，被攻击的DNA片段叫靶DNA（target DNA）。
剪切－粘贴转座中的中间体由缺口修复来完成。
不同的转座子催化第二条单链断裂反应的机制这里介绍3种方法：
非转座酶可用来断裂非转移单链。
断裂非转移链的其他方法由转座酶自身完成，它用一种不常见的DNA酯基转移机制，其过程与DNA单链转移相似。例如，在Tn5和Tn10转座子断裂非转移链时就产生一个“DNA 发卡”结构。
然后发卡DNA的末端被转座酶断裂（打开），产生一个标准的双链DNA断裂，打开反应在转座子DNA两端同时进行。
转座子两端DNA的断裂也可以通过一个酯基转移反应完成，这是转座子断裂非转移链的第三种机制。在这种断裂中，一个断裂的3’端攻击转座因子上同一单链的另一端，产生的DNA中间体进一步反应得到切除的转座子。
17.DNA的复制性转座：
答：复制性转座的第一步是转座酶蛋白和转座子DNA两端装配成一个转座体。
第二步是转座子末端DNA的断裂。
然后，转座子DNA的3’－OH末端通过DNA单链的转移反应被连接到靶DNA位点上。但是，这里产生的中间体是双交叉的DNA分子。在此中间体中，转座子的3’端被共
价连接到新的靶位点，而5’端仍连在原处。
中间产物的两个DNA交叉成为一个复制叉结构。以断开的靶DNA 3’端为引物进行DNA合成，复制过程一直进行到第二个交叉处，此复制反应产生2个拷贝的转座子DNA，复制产物两端是短小的正向排列靶位点重复序列。
复制性转座常常会造成染色体的倒位和丢失。
18.类病毒反转录转座子和反转录病毒通过一个RNA中间体实现移位：
答：类病毒反转录转座子和反转录病毒插入到宿主细胞基因组的新位点，所用的DNA断裂及DNA单链转移步骤与前面讲的DNA转座相同。但不同的地方时，这些反转录因子的重组需要一个RNA中间体的参与。
转座周期开始于反转录转座子（或反转录病毒）DNA序列在细胞内的RNA聚合酶的催化下转录得到RNA。转录起始于LTR中的一个启动子序列，一直穿过整个因子得到转座因子的一个几乎全长的RNA拷贝，然后RNA反转录成一个双链DNA分子，这个DNA分子叫做cDNA（复制的DNA），它游离于宿主DNA序列之外。
这个cDNA能够被整合酶（与DNA因子的转座酶高度相关的一种蛋白质，下面将会看到）识别并被重组到一个新的靶DNA位点。整合酶结合到cDNA的一端，然后从每条单链的3’端切下几个核苷酸，这个断裂反应与DNA转座子的DNA断裂步骤相同。
DNA转座酶和反转录整合酶同属于一个蛋白超家族。
19.聚腺苷酸（poly-A）反转录转座子通过一种“反向剪切”机制进行移位：
答：聚腺苷酸反转录转座子，如人的LINE因子的移位需要一个RNA中间体，但其转座机制与类病毒转座因子有所不同，它的机制叫做靶位点引导反转录（target site primed reverse transcription）。首先是细胞内RNA聚合酶对整合因子的转录。尽管启动子在5’UTR内，这是它能指导RNA合成起始于转座因子序列的第一个核苷酸。
新合成的RNA被转运到细胞质中翻译成ORF1和ORF2两个蛋白质。这些蛋白质保持与编码它们的RNA相结合。
这个蛋白质-RNA复合体重新进入核内并与细胞DNA结合。
20.转座子及其调节的实例：
答：IS4家族的紧密型转座因子通过多种机制实现对拷贝数的控制。
Tn10的转座伴随着细胞DNA的复制。
Mu噬菌体通过靶位点免疫来避免其转座到自身DNA上。
Tc1/mariner因子是真核细胞中极其成功的DNA转座因子。
酵母Ty因子转座到基因组的安全港。
LINE因子能够推动自身转座，还能转座细胞RNA。
21.V（D）J重组中的早期活动是通过一种类似于转座子切除的机制实现的。
第3篇基因组的表达
第12章转录机制
知识点：
1.转录机制与复制机制的区别：
答：（1）转录得到的新链是由核糖核苷酸组成的，而不是脱氧核糖核苷酸。
（2）RNA聚合酶（RNA polymerase，催化RNA合成的酶）不需要引物，它能够从头起始转录（尽管，如我们将要讨论的，细胞内的转录必须在特定的序列上才能起始）。
（3）RNA产物不与模板DNA链的碱基保持互补状态。
（4）转录尽管是非常精确的（每添加10 000个核苷酸会发生一次错误），但还是不如复制更为精确（每10 000 000个核苷酸发生一次错误）。
（5）转录仅是有选择性地复制基因组的特定部分，并从任何特定的部分产生一个到几百个，或者甚至上千个拷贝。
（6）转录区域的选择并不是随机的；每个转录区域通常包括一个或多个基因，而且在每个转录区域的首端和尾端都存在特定的DNA序列指导转录的起始和终止。
2.RNA聚合酶具有不同形式：
答：细菌只有一种RNA聚合酶，而真核细胞中则有3中：RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。聚合酶Ⅱ（Pol Ⅱ）是负责转录大多数基因的酶——实际上，是转录几乎所有蛋白质编码基因的酶。聚合酶Ⅰ（Pol Ⅰ）和聚合酶Ⅲ（Pol Ⅲ）分别参与转录专门的RNA编码基因。具体来说，Pol Ⅰ转录的是大核糖体RNA前体基因，而Pol Ⅲ转录的是tRNA的基因、一些小的核RNA 的基因和5S rRNA的基因。
3.为转录一个基因，RNA聚合酶要进行一系列定义明确的步骤，这些步骤分为3个阶段
（phase）：
答：（1）起始（initiation）：启动子（promoter）是最初结合RNA聚合酶的DNA序列（在很多情况下是与转录起始因子一起结合的）。启动子-聚合酶复合体一旦形成就发生结构改变，以使起始过程继续进行。
（2）延伸（elongation）：一旦RNA聚合酶已经合成了一小段RNA（10个碱基左右），转录便进入了延伸阶段。这一转变需要聚合酶构象的进一步改变，以使其能够更牢固地与模板结合。在延伸阶段，RNA聚合酶除催化RNA的合成外，还执行着多项重要任务。它解开前方的DNA，又使后方的DNA重新复性；在移动的同时，逐步分开正在延长的RNA链与模板的配对；而且还执行校正的功能。
（3）终止（termination）：一旦RNA聚合酶转录了整个基因（或整组基因），它必须停下来并释放RNA产物。这一步骤称为终止。在某些细胞中，存在着特定的、已研究清楚的引发终止的序列；而在其他一些细胞中，是什么使聚合酶停止转录并从模板上分离，还不十分清楚。
4.转录起始包括三个定义明确的步骤：
答：转录周期（transcription cycle）的第一个阶段——起始又可以分为一系列定义明确的步骤。
第一步是聚合酶与启动子初步结合形成所谓的闭合式复合体（closed complex），这时DNA还保持着双链状态，聚合酶结合在螺旋的一个面上。
第二步是闭合式复合体经过转变而成为开放式复合体（open complex），DNA双链在起始位点周围大约14bp的距离内分开以形成转录泡。
第三步，最初的大约10个左右的核糖核苷酸的结合是一个效率相当低的过程，在这一阶段，聚合酶经常释放出很短的转录物（每一个都短于10个左右的核苷酸），然后再重新开始合成。一旦某个聚合酶超过了10bp，就可以说它逃离了启动子。这时，它已经形成了一个稳定的三重复合体（stable ternary complex），包括酶、DNA和RNA。
5.细菌的启动子在强度和序列上是多样的，但是具有某些明确的特征：
答：一个称为ζ的起始因子的添加，使得核心酶转变为只在启动子处起始转录的形式。该酶的这种形式称为RNA聚合酶的全酶（holoenzyme）。
在大肠杆菌中，最常见的ζ因子称为ζ70。含有ζ70的聚合酶识别的启动子具有以下共同的特征性结构：两段6个核苷酸长的保守序列，被长为17~19个核苷酸的非特异序列所分割。这两段序列称为﹣35和﹣10区域（region）或元件（element）。
具有与共有序列更近似的序列的启动子通常要比那些匹配较差的启动子“更强”。所谓启动子的强度，我们是指一个启动子在一定的时间内可以起始多少个转录物。
在一些较强的启动子中，如在指导核糖体RNA（rRNA）基因表达的启动子中，发现了一个额外的与RNA聚合酶结合的DNA元件，称为UP元件（UP-element）。它可以通过提供额外的特异性相互作用而增强聚合酶与DNA的结合。
另一类型的ζ70启动子缺乏﹣35区域，而是由一个所谓的“延长的﹣10区域”元件。
6.σ因子介导聚合酶与启动子的结合：
答：ζ70因子可以分为4个区域，称为ζ区域1~ζ区域4。
区域4内的两个螺旋形成一个常见的DNA结合基序，称为螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix）。其中一个螺旋插入到﹣35区域的大沟（major groove）中并与该区的碱基相互作用；另一个则从大沟的顶部横过，与DNA骨架接触。
﹣10区域也被一个α螺旋所识别。但是其相互作用尚未彻底研究清楚而且更为复杂。
延长的﹣10元件，如果存在的话，被ζ区域3中的一个α螺旋所识别，此螺旋与组成这一元件的两个特异性的碱基对接触。
与启动子内的其他元件不同，UP元件并不被ζ因子所识别，而是由α亚基的羧基末端域（αCTD）来识别。
7.向开放式复合体的转变过程涉及RNA聚合酶和启动子DNA的结构变化：
答：从闭合式复合体到开放式复合体的转变过程涉及聚合酶的结构变化，以及DNA双链的打开，从而暴露出模板链和非模板链。相对于转录起始位点而言，这一“融化”发生在﹣11和﹢3之间的区域。
对于含有ζ70因子的细菌聚合酶，这一转变常被称为异构化作用（isomerization）。
首先，位于聚合酶前部的钳子牢固地钳压在下游DNA上；第二，ζ的N端区域（区域1.1）的位置有一个重要的移动，在未结合DNA时，ζ区域1.1处于全酶的活性中心裂隙内部，阻断着开放式复合体中模板DNA链经过的路线。在开放式复合体中，区域1.1移动了大约50?的距离，出现在酶的外部，使得DNA可以进到裂隙中。
8.转录由RNA聚合酶起始，不需要引物：
答：聚合酶必须与起始核苷酸建立特异性的相互作用，严格控制其处于正确的方向，使其可以对引入的核苷三磷酸开始进行化学反应。此相互作用对A是特异的，因而只有以A开始的链才能以适于高效起始的方式固定。
9.RNA聚合酶在进入延伸阶段之前会先合成几段短的RNA：
答：一旦核苷酸进入了活性中心裂隙并且RNA开始合成，接下来就进入了称为流产性起始（abortive initiation）的时期。在这一阶段，聚合酶会合成一些长度小于10个核苷酸的RNA 分子。
ζ因子的一个区域再一次作为一个分子模拟物参与了此过程。这一次是区域3.2，模拟的是RNA。ζ的这一区域位于开放式复合体的RNA出口通道的中部，为了使合成长度超过大约10个核苷酸的RNA链，ζ的这一区域必须从此位置上被逐出，这个过程需要聚合酶尝试几次才能成功。
10.延伸聚合酶是一个边合成边校对RNA的向前行进的机器：
答：DNA通过延伸酶的形式与通过开放式复合体相似，双链DNA在两个钳子之间进入酶的前部。在催化裂隙的开口处，两条链分别沿着不同的路径穿过酶，然后从各自的通道离开酶，并在延伸聚合酶（elongation polymerase）的后面重新形成双螺旋结构。核苷酸通过其固定的通道进入活性位点，并在模板DNA链的引导下添加到增长中的RNA链上。
除了所有这些功能外，RNA聚合酶还执行着两项校对（proofreading）功能。第一个称为焦磷酸化编辑（pyrophosphorolytic editing）。在这一情况下，聚合酶利用它的活性位点，
《自私的基因》读后感
《自私的基因》读后感 看自私的基因，多少也算是简单通俗的小册子一本。讲的是自私行为和利他行为在生物学上的意义。 基因和进化论放在一起，完全可以诠释生命的来龙去脉。这是一个大体上自洽的体系，虽然很多细节还可以不断完善。Dawkins其实说，只要是碰巧的一些分子组合有自我复制能力，就可以说是生命，不一定需要DNA。复制、变异和淘汰简单的三种机制可以演变出所有大千世界生命现象里的林林总总。 常人直觉上觉得进化论有问题的地方，是因为人类对复杂体系才刚开始懂些皮毛，并不一定是支持复杂体系的简单机制有问题。比如，博弈论里的动态平衡，可能帮助进化论解释很多费解的东西，比如为什么雌性要雄性追，即使心意已定，为什么人群里自私的人和无私的人比例是稳定的。 说到自私，对“自私的基因”最普遍的误解是，把“基因自私”和“生物个体自私”混为一谈。按照Dawkins的说法，所有基因都自私而盲目地追求在基因池里最大化，但只有很少的基因决定生物体本身是自私的。比如，确实有“无私”和“向善”的基因，包括人类的同情心。这些无私的基因也会自私地追求自身的最大化。它们没有灭绝，是因为它们和”损人利己“的基因在进化的博弈过程里达成了动态平
衡。没有恶，就没有善，反之亦然。但是我觉得决定一个人是否自私还是无私并不是由所谓的自私基因决定的，在我们数千年的文化历史中，比如拿远古的猿人来说，当时他们的处于类似于共有的社会群体，他们并没有所说的自私存在，他们对于他们的种群都是一个无私的存在，但是到后来生活条件逐渐改善，人们逐渐拥有越多的社会的财富，人们开始争夺财富，逐渐变得自私，自利。但是我并不觉得由于外部环境改变会导致突然蹦出个自私基因。 书中有一些相当酷的动物例案，比如说雌蚜虫和雄鼠。 雌蚜虫能产无父的，活的雌性后代。每个这样的后代具有它母亲的全部基因。顺便提一下，一个在母亲“子宫”内的胎儿甚至可能有一个更小的胎儿在它自己的子宫内。因此，一个雌蚜虫可以同时生一个女儿和一个外孙女，他们相当于这个雌蚜虫自己的双胞胎。而雄鼠，是能够分泌一种化学物质，怀孕的雌鼠一闻到这种化学物质，就能够自行流产。只有在这种味道同其先前配偶的不同时，它才流产。雄鼠就是用这种方式把潜在的继子或继女杀死的，并使它的新妻子可以接受它的性追求。还有许多种类的鱼，并是不交尾的，它们只是把性细胞射到水里。受精就在广阔的水域里进行，而不是在一方配偶的体内。鉴于精子易于散失，雄性鱼必须等待到雌性鱼排卵后才在卵子上放精。但这样，雌性鱼就有了难得的几秒钟时间可以趁机溜走，把受精卵丢给雄性鱼照管。
(完整版)分子生物学复习题及其答案
一、名词解释 1、广义分子生物学：在分子水平上研究生命本质的科学，其研究对象是生物大分子的结构和功能。2 2、狭义分子生物学：即核酸（基因）的分子生物学，研究基因的结构和功能、复制、转录、翻译、表达调控、重组、修复等过程，以及其中涉及到与过程相关的蛋白质和酶的结构与功能 3、基因：遗传信息的基本单位。编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列(对以RNA作为遗传信息载体的RNA病毒而言则是RNA序列)。 4、基因：基因是含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，包含产生一条多肽链或功能RNA 所必需的全部核苷酸序列。 5、功能基因组学：是依附于对DNA序列的了解，应用基因组学的知识和工具去了解影响发育和整个生物体的特定序列表达谱。 6、蛋白质组学：是以蛋白质组为研究对象，研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。 7、生物信息学：对DNA和蛋白质序列资料中各种类型信息进行识别、存储、分析、模拟和转输 8、蛋白质组：指的是由一个基因组表达的全部蛋白质 9、功能蛋白质组学：是指研究在特定时间、特定环境和实验条件下细胞内表达的全部蛋白质。 10、单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。 11、基因组：指生物体或细胞一套完整单倍体的遗传物质总和。 12、C值：指生物单倍体基因组的全部DNA的含量，单位以pg或Mb表示。 13、C值矛盾：C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 14、重叠基因：共有同一段DNA序列的两个或多个基因。 15、基因重叠：同一段核酸序列参与了不同基因编码的现象。 16、单拷贝序列：单拷贝顺序在单倍体基因组中只出现一次，因而复性速度很慢。单拷贝顺序中储存了巨大的遗传信息，编码各种不同功能的蛋白质。 17、低度重复序列：低度重复序列是指在基因组中含有2～10个拷贝的序列 18、中度重复序列：中度重复序列大致指在真核基因组中重复数十至数万（<105）次的重复顺序。其复性速度快于单拷贝顺序，但慢于高度重复顺序。 19、高度重复序列：基因组中有数千个到几百万个拷贝的DNA序列。这些重复序列的长度为6~200碱基对。 20、基因家族：真核生物基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因，可能由某一共同祖先基因经重复和突变产生。 21、基因簇：基因家族的各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，定位于染色体的特殊区域。 22、超基因家族：由基因家族和单基因组成的大基因家族，各成员序列同源性低，但编码的产物功能相似。如免疫球蛋白家族。 23、假基因：一种类似于基因序列，其核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同、但却不能合成功能蛋白的失活基因。 24、复制：是指以原来DNA（母链）为模板合成新DNA（子链）的过程。或生物体以DNA/RNA
分子生物学与基因工程主要知识点
分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型； 60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型； 70年代，Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子； 80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术； 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”； 目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成（图画说明） 2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别 （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；
（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100oC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义：是指吸收值增加的中点。 影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；2）溶液的离子强度 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大
基因与分子生物学第二章复习题
《基因与分子生物学》第二章复习题 一、名词解释 1. 核小体：指由DNA链缠绕一个组蛋白核构成的念珠状结构，是用于包装染色体的结构单位。 2. DNA的高级机构：DNA双螺旋结构进一步扭曲盘绕形成的超螺旋结构。 3. DNA拓扑异构酶：通过改变DNA互绕值引起拓扑异构反应的酶。 4. 启动子：能被RNA聚合酶识别，结合并启动基因转录的一段DNA序列。 5. 复制叉：双链DNA在复制起点解开成两股链，分别进行复制。这时在复制起点呈现叉子 的形式，被称为复制叉。 6. 半不连续复制：前导链的连续复制和后随链不连续复制的DNA复制现象。 7. C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量值称为C值。 8. 冈崎片段：DNA合成过程中，后随链的合成是不连续进行的，先合成许多片段，最后各 段再连接成为一条长链。这些小的片段叫做冈崎片段。 9. DNA二级结构：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。 10. 半保留复制：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。 11 C值矛盾：C值指一种生物单倍体基因组DNA的总量。一种生物单倍体的基因组DNA 的总量与其种族进化的复杂程度不一致的现象称为C值矛盾。 12 复制子：DNA复制从起点开始双向进行直到终点为止，每一个这样的DNA单位称为复制子或复制单元。 13 重叠基因：指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列为两个 或两个以上基因的组成部分。 14. 染色体: 由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是DNA的主要载体 15. DNA的修复: 是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样， 重新能执行它原来的功能"或"使细胞能够耐受DNA的损伤而能继续生存 16. DNA的一级结构：就是指4种核苷酸的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学结 构。 17. 基因：一段有功能的DNA序列。 18. 基因组：特定生物体的整套（单倍体）遗传物质的总和
分子生物学检验完整版
1病原生物基因组在医学上有何应用？详见书P3 a菌种鉴定b确定病毒感染和病毒载量c病毒分析d细菌耐药监测和分子流行病学调查 2什么是原癌基因，原癌基因有什么特性，原癌基因可以分为哪些种类以及原癌基因常见的激活机制有哪些？ 原癌基因是指人类或其他动物细胞（以及致癌病毒）固有的一类基因，能诱导细胞正常转化并使之获得新生物特征的 基因总称。 特性：进化上高度保守，负责调控正常细胞生命活动，可以转化为癌基因。 功能分类：生长因子，生长因子受体，信号转导蛋白，核调节蛋白，细胞周期调节蛋白，抑制凋亡蛋白 激活机制：插入激活，基因重排，基因点突变，基因扩增，基因转录改变 3试述Down综合征（21三体综合征）的主要临床特征及核型。 临床特征：生长发育障碍，智力低。呆滞面容，又称伸舌样痴呆。40%患者有先天性心脏畸形。肌张力低，50%患者有贯通手，男患者无生育能力，女患者少数有生育能力，遗传风险高。 核型：92.5%患者游离型：核型为47，XX（XY）,+21 2.5%患者为嵌合型：46, XX（XY）/47 ，XX（XY）,+21 5%患者为易位型：46，XX（XY）,-14 ，+t（14q21q） 4简述淋球菌感染的主要传统实验室诊断方法及其主要特点，对比分析分子生物学方法的优势1直接涂片染镜检：敏感度和特异性差，不能用于确诊。 2分离培养法：诊断NG感染的金标准，但是其对标本和培养及营养要求高，培养周期长，出报告慢，难以满足临床要求。 3免疫学法：分泌物标本中的非特异性反应严重以及抗体法间的稳定性和条件限制，推广受限。 分子生物学的优点：敏感，特异，可直接从了临床标本中检出含量很低的病原菌，适应于快速检测 5、在单基因遗传病的分子生物学检验中，点突变检测常用方法有哪些？ 1异源双链分析法（HA）2突变体富集PCR法3变性梯度凝胶电泳法4化学切割错配法5等位基因特异性寡核苷酸分析法 6DNA芯片技术7连接酶链反应8等位基因特异性扩增法9RNA酶A切割法10染色体原位杂交11荧光原位杂交技术 6、简述白假丝酵母菌的分子生物学检验方法 白假丝酵母菌分子生物学检验主要包括白假丝酵母菌特异性核酸（DNA RNA）的检测、基因分型和耐药基因分析 等。 1PCR技术：选择高度特异性的天冬氨酸蛋白酶基因设计引物 PCR—斑点杂交技术：正向杂交和反向杂交，后者可一次检测多种真菌 DNA指纹技术：RFLPRAPD电泳核型分析 AP —PCR技术：定义方法简便，快速，特别适合临床应用 DNA序列分析：可测定rDNA序列也适用于基因突变引起的耐药 基因芯片技术：适用于病原体的耐药研究 7、 F VIII基因倒位导致血友病A，DMD基因外显子缺失导致与杜氏肌营养不良，珠蛋白基因突变导致与珠蛋白合成障碍性贫血。 （第11章，P197，P203，P207。窝觉得大家把题目读三遍就可以了） 答：F VIII基因倒位是导致的血友病A的主要原因（占50%）其它基因突变，如点突变，缺失，插入也会导致血友病A。 同理DMD基因外显子缺失是迪谢内肌营养不良（杜氏肌营养不良）发生的主要原因（60%-70%）。 珠蛋白合成障碍性贫血有六种，主要的两种是a珠蛋白生成障碍性贫血和B珠蛋白生成障碍性贫血，基因突变是主要发病原因。&基因多态性有哪些的临床应用？（P4）
基因工程、分子生物学和分子遗传学重要名词解释
基因工程、分子生物学和分子遗传学重要名词解释 5’Cap 5’-末端帽：有时简称帽，是在许多真核生物mRNA5`-末端发现的一种由7-甲基-鸟嘌呤核苷-5`-ppp –末端核苷构成的特殊构成的特殊结构。它是在转录后不久经酶催反应加入到TATA （Hogness）序列的附近，具有保护mRNA稳定性的功能。在原核生物的mRNA分子中不存在 5`-末端帽结构。 A protein A蛋白：他参与λDNA插入噬菌体头部和在粘性末端（cos）位点上裂解多联体DNA 的过程。 abortive lysgeny 流产溶原性：温和噬菌体感染敏感的宿主菌后，既不整合进宿主染色体中，也不进行复制，从而使每一个带有噬菌体的宿主菌分裂产生的两个细胞中，只有一个是溶原性的。abortive transduction 流产转导：这是得到不稳定转导子的一类转导，区别于得到稳定转导子的完全转导。在流产转导中，转导子分裂产生两个细胞时，只有其中的一个获得供体基因，另一 个细胞则仍属受体基因型。 Abundance of an mRNA mRNA丰度：是指每个细胞平均拥有的某一种特定mRNA的分子数,跟据丰度的差异可将分为两种不同的等级：其一是富裕型的，每个细胞拥有的平均考贝数为1000——10000，属于此型的mRNA约有100种；其二是稀少型的，每个细胞拥有平均考贝数仅有1——10个上下，属于这一类行的mRNA达10000多种。 Abzymes 抗体酶: 应用单克隆抗体技术生产的兼具抗体及酶催活性的工程蛋白质。也就是说，其行为如同蛋白酶一样，能够催化化学反应的一类新型的抗体。 Acceptor splicing site 受体拼接位点: 间隔子的右端和与其相连的表达子的左端之间的接合点。Acquired immunodeficiency syndrome, AIDS 获得性免疫缺损综合征: 由人类免疫缺损病毒（HIV）引起的一种疾病，他最早于1980年在美国洛杉叽发现。HIV病毒通过血液和精液在人群中传播，感染了这种病毒之后，会使人体出现严重的免疫抑制和淋巴结病（lymphadenopathy）,并增加对机会病原体（opportunistic pathogen）的敏感性。这种综合征是由于HIV病毒的感染以及cd4类T细胞功能破坏所致。T细胞表面CD抗原CDS4是HIV病毒的受体。HIV病毒的感染使T细胞发生融合形成大的合胞体(syncytia)并最终裂解。AIDS是致命的，目前尚无法有效治 疗也无有效疫苗可用。 activator 活化物：1，在分子生物学中，活化物是一种蛋质，结合在某个基因上游DNA的一个位置上，激活从该基因开始的转录。2，在酶学中，活化物是一种小分子，与酶相结合从 而提高酶的催化活性。 Activator 激活物: 能够通过与结合在启动子上的RNA聚合酶发生相互作用，从而促使RNA聚合酶起动操纵子进行转录反应的一种正调节蛋白质。 Adaptor 接头：即DNA接头，是一类人工合成的非自我互补单链寡核苷酸短片段，当其同街接物(linker)自行退火时，就会形成具有一个平末端和一个粘性末端的双链的接头/衔接物结构。因此，同平端DNA分子连接之后，无需用核酸内切限制酶切割，就会提供符合预先设计要求的 粘性末端。 Adenovirus 腺病毒：一种具双链DNA的动物病毒，大小约为36kb。次种病毒在分子生物学研究中占有突出的位置，许多重要的分子生物学事件，诸如RNA剪辑，DNA复制及转录等，，都是腺病毒研究中发现的。现在腺病毒以被改造用作分离哺乳动物基因的克隆载体。Affinity chromatography 亲和层析：一种根据配体与特异蛋白质结合作用原理建立的层析技 术，该法主要应用于分离与纯化特异的蛋白质。 Agarose 琼脂糖：是从红色海藻的琼脂中提取的一种线性多糖聚合物，可用于配置核酸电泳凝胶。当琼脂糖溶液加热至沸点后冷确凝固，便会形成一种基质，其密度石油琼脂糖浓度决定的。可以被琼脂糖凝胶电泳分离的DNA片段的大小范围为0.2——50kb。经过化学上修饰的低熔点
《自私的基因》读后感
读《自私的基因》有感 自从老师推荐了《自私的基因》后，我就开始抱着基因是怎样的自私这样一个问题断断续续地读起了这本书。起初，我了解到这是一本很通俗易懂、没有多少术语并且附有很多有意思的例子的书。但刚开始读起来还是对作者的一些观点有点似懂非懂（可能是中文翻译造成的意思偏差）和虚无的感觉，然而随着阅读的深入，我对于作者的一些思路也逐渐明朗起来。这本书给我们提供了另一条思路，让我们用新的视角去窥探很多也许不曾被注意的东西。下面就来谈一谈我的感受。 这本书的开始就说此书的前提是不提倡以进化论为基础的道德观，讨论的只是事物是如何进化的，而不是讲人类应该怎样做才符合道德规范和准则。好吧，虽然我不太明白什么叫“以进化论为基础的道德观”，但这句话的意思应该是告诉我们所谓的“自私”只是行为意义上的，而非主观意义上的。之后作者提出了这样一个观点：我们只不过是基因制造出来的生存机器而已，世间的生物只不过是各种不同形式的生存机器，大家存在的目的只有一个，就是帮助基因繁衍下去。我们的存在，完全是自然选择和不断淘汰的产物，我们活着就是为了保存和延续基因的存在。我们的饥饿、痛苦、快乐、满足感等……这些感受只是基因“设计”的“程序”，让我们在这些情绪的驱动下不断回避痛苦和追求享乐，以确保基因有更多的生存机会，这对于自以为是万物之灵的我们来说无疑是一个打击。 然后我又对基因有了重新的认识，它不再只是我之前所了解的那个单纯可复制的、具有双螺旋结构的生物大分子。它还是自然选择的基本生物单位，也就是自我利益的基本单位。成功的基因的一个突出特性是其无情的自私性。但不能把基因看作是自觉的、有目的的行为者。可是，盲目的自然选择经过数十亿年的积累使它们的行为好像带有目的性。这些基因所设计出来的个体通常也会具有自私性，这也是动物的本性所在。正如作者说：“如果你也和我一样希望为了共同的利益，建立一个人与人之间慷慨大度，相互无私合作的社会，那你就不能指望从生物的本性获得什么助益。让我们设法通过教育把慷慨大度和利他主义灌输到人们头脑中去吧！因为我们生来是自私的。”然而我们也会看到，基因在某些特殊情况下也会产生一种利他主义，但这只是为了更有效地达到其自私的目的。我觉得作者的观点不无道理，也许有的人会质疑，那么假设一个基因真的存在单纯的利他主义，可以为了其他基因的利益牺牲掉自己，最终只会导致这个基因在基因库中消失，也就不能称之为成功的基因，更谈不上继续繁殖，所以假设是不正确的。既然这样，那么我们生活的世界岂不是很黑暗？
河南工业大学 基因分子与生物学 基因与分子生物学第三章复习题
一、名词解释： 1. 转录单元：是指一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列，RNA聚合酶 从转录起始位点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。 2. 单顺反子：只编码一个蛋白质的mRNA分子称为单顺反子。 3. 多顺反子：编码多个蛋白质的mRNA分子。 4. 基因：一段有功能的DNA序列。 5. 编码链：与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链。 6. 内含子的变位剪接：在高等真核生物中，内含子通常是有序或组成性地从 mRNA前体中被剪接，然而，在个体发育或细胞分化时可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点进行变位剪接，产生出组织或发育阶段特异性mRNA，称为内含子的变位剪接。 7. 转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转 录的模板。 8. 启动子：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。 9. 核心启动子：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序 列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区 10. 因子：六聚体蛋白，通过水解核苷三磷酸、DNA\RNA解链，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 11. RNA的编辑：是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等 现象 12. SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。 13. 转录：转录是以DNA中的一条单链为模板，游离碱基为原料，在DNA 依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。 14. 终止子：在一个基因的末端往往有一段特定顺序，它具有转录终止的功能， 这段DNA序列称为终止子。 15. mRNA帽子：真核细胞中mRNA 5' 端的一个特殊结构。它是由甲基化鸟苷 酸经焦磷酸与mRNA的5' 端核苷酸相连，形成5'，5'—三磷酸连接的结构。 16. 模板链：双链DNA分子中，可作为模板转录为RNA的DNA链，该链与转 录的RNA链的碱基互补。 17. 基因表达：遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的过程。
分子生物学名词解释
名词解释 1. 基因（gene）： 2. 结构基因（structural gene）： 3. 断裂基因（split gene）： 4. 外显子（exon）: 5. 内含子（intron）: 6. 多顺反子RNA（polycistronic/multicistronic RNA）: 7. 单顺反子RNA（monocistronic RNA）: 8. 核不均一RNA（heterogeneous nuclear RNA, hnRNA）: 9. 开放阅读框（open reading frame, ORF）: 10. 密码子（codon）: 11. 反密码子（anticodon）: 12. 顺式作用元件（cis-acting element）: 13. 启动子（promoter）: 14. 增强子（enhancer）: 15. 核酶（ribozyme） 16. 核内小分子RNA（small nuclear RNA, snRNA） 17. 信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP） 18. 上游启动子元件（upstream promoter element） 19. 同义突变（same sense mutation） 20. 错义突变（missense mutation） 21. 无义突变（nonsense mutation） 22. 移码突变（frame-shifting mutation） 23. 转换（transition） 24. 颠换（transversion） （三）简答题 1. 顺式作用元件如何发挥转录调控作用？ 2. 比较原核细胞和真核细胞mRNA的异同。 3. 说明tRNA分子的结构特点及其与功能的关系。 4. 如何认识和利用核酶？ 5. 若某一基因的外显子发生一处颠换，对该基因表达产物的结构和功能有什么影响？ 6. 举例说明基因突变如何导致疾病。 （四）论述题 1. 真核生物基因中的非编码序列有何意义？ 2. 比较一般的真核生物基因与其转录初级产物、转录成熟产物的异同之处。 3. 真核生物的基因发生突变可能产生哪些效应？ （二）名词解释 1.基因组（genome） 2. 质粒（plasmid） 3.内含子（intron） 4.外显子（exon） 5.断裂基因（split gene） 6.假基因（pseudogene） 7.单顺反子RNA（monocistronic RNA）
(整理)分子生物学与基因工程复习题
一、名词解释 1、分子生物学 2、基因工程 3、DNA的变性与复性 4、细胞学说 5、遗传密码的简并性 6、DNA半保留复制、半不连续复制 7、SD序列 8、开放阅读框（ORF） 9、多顺反子 10、蓝白斑筛选 11、中心法则 12、限制修饰系统 13、断裂基因 14、单链结合蛋白 15、核酶 16、密码子家族 17、TA克隆 18、PCR 19、SNP 20、操纵子学说 21、DNA重组技术 22、减色效应-增色效应 23、可变剪接 24、反转录 25、同尾酶 26、加帽反应 27、蓝白斑筛选 28、表观基因组学 29、DNA的溶解温度 30、DNA的大C值 31、重叠基因 32、引物酶 33、逆转录 34、限制性内切酶 35、载体的选择标记 36、DNA甲基化
37、端粒 38、端粒酶 39、前导链 40、启动子 41、反式作用因子 42、同义密码子 43、多克隆位点（MCS） 44、基因组计划 45、C值悖论 46、顺式作用元件 47、胸腺嘧啶二聚体 48、寄主的限制修饰现象 49、拓扑异构酶 50、DNA的溶解 51、拓扑异构体 52、间隔基因 53、假基因 54、同源异型蛋白 55、翻译 56、多重PCR 57、抗终止作用 58、SD序列 59、空载tRNA 60、cDNA RACE 61、分子杂交 62、cDNA文库 63、载体 64、RT-PCR 65、反义RNA 66、延伸tRNA 67、起始tRNA 68、探针 69、反式剪接 70、增强子 71、动物基因工程 72、基因组 73、限制性内切酶 74、单顺反子
75、密码子 76、转录 77、RNA干扰 78、中心法则 79、回环模型 80、TATA box 81、前导链 82、目的基因 83、RFLP 84、RACE 二、判断 1、大肠杆菌DNA生物合成中，DNA聚合酶I主要起聚合作用。( ) 2、DNA半保留复制时，后随链的总体延伸方向与先导链的延伸方向相反。( ) 3、原核生物DNA的合成是单点起始，真核生物为多点起始。（） 4、以一条亲代DNA(3’→ 5’)为模板时，子代链合成方向5’→ 3’，以另一条亲代DNA链 5’→ 3’为模板时，子代链合成方向3’→ 5’。（） 5、RNA的生物合成不需要引物。（） 6、大肠杆菌RNA聚合酶全酶由4个亚基（α2ββ’）组成。( ) 7、大肠杆菌在多种碳源同时存在的条件下，优先利用乳糖。 ( ) 8、在DNA生物合成中，半保留复制与半不连续复制指相同概念。（） 9、逆转录同转录类似，二者均不需要引物。（） 10、真核生物染色体核心组蛋白的乙酰化、组蛋白H1的磷酸化，都会使基因得以失活。（） 11、在原核细胞中，起始密码子AUG可以在mRNA上的任何位置，但一个mRNA上只有一个起 始位点。( ) 12、蛋白质生物合成过程中，tRNA在阅读密码时起重要作用，他们的反密码子用来识别mRNA上的密码子。( ) 13、表观遗传效应是不可遗传的。( ) 14、cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在有葡萄糖及cAMP较高时。( ) 15、DNA甲基化永久关闭了某些基因的活性，这些基因在去甲基化后，仍不能表达。 （） 16、RNA聚合酶催化的反应无需引物，也无校对功能。( ) 17、基因是存在于所有生命体中的最小遗传单位 18、人类基因组中大部分DNA不编码蛋白质 19、蛋白质生物合成过程中，tRNA在阅读密码时起重要作用，他们的反密码子用来识别 mRNA上的密码子。 ( )
《自私的基因》读书笔记
《自私的基因》读书笔记 《自私的基因》1976年出版，作者是理查德·道金斯。区别于以往的个体选择论、群体选择论、物种选择论，道金斯以发生在最低级水平上的选择——基因选择出发来解释进化论。本书的论点是，一切生物都是各自基因所创造的生存机器，都是基因的奴隶，他们存在的唯一目的就是保存基因。 第一章为什么会有人呢？ 本书的标题是“自私的基因”，然而这并不是一本论述人的私心的书，这本书讨论的重点更多的在生物的利他主义上。基因的“自私”，就是基因所作的一切都是为了自己更好地发展、为了追求自己的长存，所以也只有自私的基因才是“好”的基因。 作者在开篇就明确了其目的是在于研究自私行为及利他行为在遗传生物学上的意义。并强调本书并不提倡以进化论为基础的道德观，也不参与“人的本性对教养”的辩论。之所以如此强调，是因为有些人也许仅仅因为对“自私的基因”这个标题就产生某些误解，认为本书是论述人的自私，认为作者提倡一种自私的道德观。然而作者仅仅是在阐述一个事实，一个生物如何进化的事实，而不是人类应该怎样去行为。 第二章复制基因 “如果一组原子因受到某能量的影响而形成某种稳定的模型，他们往往倾向于保持这种模式。自然选择的最初形式，不过是选择最稳定的模式并抛弃不稳定的模式罢了。”（16） 作者以“原始汤理论”叙述了生命的起源。“原始汤”就是大约30亿到40亿年前富含着丰富的有机物质的海洋，经过诸如太阳闪电之类的能量影响后会形成一些大有机分子。这些大有机分子在某个时刻，因为某些特殊原因形成了一个非凡的分子——这就是复制因子。这种复制因子在其不断的复制扩散过程中，由于复制的错误产生了好几个不同品种，复制错误是进化必不可少的环节，复制错误可能促使分子产生更高的稳定性，复制错误也可以说成是一种改良方式。自然选择往往有利于那些具有“准确复制”、”长寿”、”快速复制”特性的分子。 当复制因子变得越来越多的时候，原始汤中的营养物质已经不足以维持这些复制因子了，此时就会产生竞争。由于竞争的产生，复制因子要想生存下去，就必须使用更巧妙更有效的方式加快自己的进化。一些因子开始使用化学方法分裂对方的分子，并利用分裂出来的构件来复制自己。经过40亿年的进化，这些基
河南工业大学 基因分子与生物学 第四章基因与分子生物学习题(全)
一、名词解释 1. 翻译：将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。 2. 三联子密码：mRNA链上每三个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸， 这三个核苷酸就称为密码子或三联子密码。 3. SD序列：原核生物mRNA上起始密码子上游7-12个核苷酸处一个富含嘌呤 的区域，这个区域在翻译过程中能与16S rRNA3’端富含嘧啶的区域相互补。 这个序列称为SD序列，也叫核糖体结合位点（RBS）。 4. 简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象，称为密码子的简并性。 5. 同工tRNA：由于一种氨基酸可能有多个密码子，因此有多个tRNA来识别这 些密码子，即多个tRNA代表一种氨基酸。这种代表相同氨基酸的tRNA称为同工tRNA。 6. 信号肽：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列（有时不一定在N端），至少含有一个带正电荷的氨基酸，中部有一高度疏水区以通过细胞膜。 7. 摆动假说：tRNA上反密码子的第一个碱基与密码子的第三位碱基由于非Waston-Crick配对，使tRNA上反密码子识别不止一个密码子。这就是密码子摆动假说的主要内容。 8. 编码链与反义链：在转录过程中，把与mRNA序列相同的那条称为编码链或有意链，另一条根据碱基互补配对原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链或称反义链。 9. 错意突变：是指翻译过程中，由于一个碱基的改变而引起了氨基酸的改变，即一个正常意义的密码子变成错意密码子，从而使多肽链上相应位置上的氨基酸发生了改变。 10. 单顺反子：只编码一条多肽链的mRNA被称为单顺反子。 11. 同工tRNA：代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。 12. 无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基 酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，
分子生物学与基因工程复习资料
分子生物学与基因工程 绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA 的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由上个世纪50 年 代，Watson 和Crick 提出了的DNA 双螺旋模型； 60 年代，法国科学家Jacob 和Monod 提出了的乳糖操纵子模型； 70 年代，Berg 首先发现了DNA 连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA 分子； 80 年代，Mullis 发明了聚合酶链式反应( Polymerase Chain Reaction , PCR)技术； 90 年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代” 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用。 核酸概述 1、核酸的化学组成 2、核酸的种类与特点：DNA 和RNA 的区别 1) DNA 含的糖分子是脱氧核糖，RNA 含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）, RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代
替； （3）DNA 通常是双链，而RNA 主要为单链； （4）DNA 的分子链一般较长，而RNA 分子链较短。 3、DNA 作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA 含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA 含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA 含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA 在代谢上较稳定。 （3）DNA 是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。 （4）DNA 通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA 。 （5）在各类生物中能引起DNA 结构改变的化学物质都可引起基因突变。直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA 的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100OC）时，它就失去生理活性。这时DNA 双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。 简而言之，就是DNA 从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA 的变性过程中，它在260 nm 的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA 如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复
读后感：《自私的基因》
读书所得 还是上学的时候，教我生物进化论的老教授在讲有关生命起源的时强力介绍我们去读《自私的基因》。正好在前一阵子，远方的老友捎来了这本书，有意思封面一下就吸引了我。一口气把它看完了，看了很久才结束，很多看不懂的，但还是蛮有感慨的，下面就来谈谈我对这本书的了解。 生命的起源和演化是在本书的前四章介绍的，介绍基因如何通过自我复制以致最后演变成现在的物种。第五章到第九章介绍基因生存机器之间的争斗行为中表现出来的自私性。第十章论述群居行为中的自私性。第十一章立足于人类社会，以基因复制类比文化传播，论述人类社会文化传承现象，以说明虽然人类起源于生物界，但人类行为还是有其一定的独特之处。 基因和进化论放在一起，完全可以诠释生命的来龙去脉。这是一个大体上自洽的体系，虽然很多细节还可以不断完善。Dawkins其实说，只要是碰巧的一些分子组合有自我复制能力，就可以说是生命，不一定需要DNA。复制、变异和淘汰简单的三种机制可以演变出所有大千世界生命现象里的林林总总。 常人直觉上觉得进化论有问题的地方，是因为人类对复杂体系才刚开始懂些皮毛，并不一定是支持复杂体系的简单机制有问题。比如，博弈论里的动态平衡，可能帮助进化论解释很多费解的东西，比如为什么雌性要雄性追，即使心意已定，为什么人群里自私的人和无私的人比例是稳定的。 说到自私，对“自私的基因”最普遍的误解是，把“基因自私”和“生物个体自私”混为一谈。按照Dawkins的说法，所有基因都自私而盲目地追求在基因池里最大化，但只有很少的基因决定生物体本身是自私的。比如，确实有“无私”和“向善”的基因，包括人类的同情心。这些无私的基因也会自私地追求自身的最大化。它们没有灭绝，是因为它们和”损人利己“的基因在进化的博弈过程里达成了动态平衡。没有恶，就没有善，反之亦然。 这本书的开始就说此书的前提是不提倡以进化论为基础的道德观，讨论的只是事物是如何进化的，而不是讲人类应该怎样做才符合道德规范和准则。虽然我不太明白什么叫“以进化论为基础的道德观”，但这句话的意思应该是告诉我们所谓的“自私”只是行为意义上的，而非主观意义上的。之后作者提出了这样一个观点：我们只不过是基因制造出来的生存机器而已。世间的生物只不过是各种
分子生物学与基因工程原理
分子生物学与基因工程原理复习资料 一、名词解释 1. 分子生物学:是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学；是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。 2. 染色体：是细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。 3. DNA 多态性：是指DNA 序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包 括单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism , SNP)和串联重复序列多态性 ( tandem repeats polymorphism )两类。 4. DNA 的半保留复制：DNA 复制过程中，由亲代DNA 生成子代DNA 时，每个新形成的子代DNA 中，一条链来自亲代DNA ，另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。 5. 冈崎片段：在DNA 复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成5 3 的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。 6.SNP：single nucleotide polymorphism ，单核苷酸多样性，是基因组DNA 序列中单个核苷酸的突变引起的多态性。 7. “基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA 所必需的全部核甘酸序列。 8. 获得性遗传：是有机体在生长发育过程中由于环境的影响而不是基因突变所形成的新的遗传性状。 9. DNA 甲基化：是基因的表观修饰方式之一，指生物体在(DNA methyltransferase ，DNMT)的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体，将甲基转移到特定的碱基上的过程。 10. CDNA文库：以mRNA为模板，经反转录酶催化，体外合成cDNA，与适当的载体 (常用噬菌体或质粒载体)连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖 扩增。这样包含着细胞全部mRNA 信息的cDNA 克隆集合称为该组织细胞cDNA 文库。11. 基因组：是指一个细胞或者生物体所携带的全部遗传信息。生物个体的所有细胞的基因组是固定的。 12. 蛋白质组学：指在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。 13. 转录组：广义上指某一生理条件或环境下，一个细胞、组织或生物体内所有转录产 物的总和，包括信使RNA、核糖体RNA、转运RNA及非编码RNA ;狭义上指细胞中转录出来的所有mRNA 的总和。 14. 基因定点突变技术：通过改变基因特定位点核苷酸序列来改变所编码的氨基酸序列的一
分子生物学与基因工程结课论文-Real-TimePCR在分子生物学中的应用讲义
《分子生物学与基因工程》 结课论文 Real-Time PCR在分子生物学中的应用 姓名： 学号： 院系： 班级： 任课教师： 二零一二年十二月
Real-Time PCR在分子生物学中的应用 东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150030 摘要：聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）可对特定基因进行扩增，因此被广泛应用于分子生物学领域中获取特定基因或基因片段。定量PCR已经从基于凝胶的低通量分析发展到高通量的荧光分析技术，即实时定量PCR（real-time quantitative PCR）。该技术实现了PCR从定性到定量的飞跃，且与常规PCR相比，它具有特异性强、灵敏度高、重复性好、定量准确、速度快、全封闭反应等特点，目前实时定量PCR作为一个极有效的实验方法，已被广泛地应用于分子生物学研究的各个领域，成为了分子生物学研究中的重要工具。 关键词：实时定量PCR；基因扩增；分子生物学 1971年Khorana等最早提出PCR理论：―DNA变性解链后与相应引物杂交，用DNA聚合酶延伸引物，重复该过程便可克隆tRNA 基因‖。因当时基因序列分析方法尚未成熟、热稳定DNA聚合酶还未发现及寡聚核苷酸引物合成仍处于手工和半自动阶段，核酸体外扩增设想似乎不切实际，且Smith等已发现了DNA限制性内切酶，使体外克隆基因成为可能，Khorana 等的早期设想被忽视。1985年Mullis等用大肠杆菌DNA聚合酶ⅠKlenow片段体外扩增哺乳动物单拷贝基因成功以及1988年Saiki等将耐热DNA聚合酶（Taq酶）引入PCR ，使扩增反应的特异性和效率大大提高，并简化了操作程序,最终实现了DNA扩增的自动化，迅速推动了PCR的应用和普及。 自从PCR技术问世便很快成为科研、临床诊断的热点技术。但是传统PCR技术在应用中一是不能准确定量，二是容易交叉污染，产生假阳性。直到1996年由美国Applied Biosystems公司推出的实时荧光定量PCR技术，上述问题才得到较好的解决[1]。实时荧光定量PCR（real-time fluoro-genetic quantitative PCR，FQ-PCR）是通过对PCR扩增反应中每一个循环产物荧光信号的实时检测从而实现对起始模板定量及定性的分析。在实时荧光定量PCR反应中，引入了一种荧光化学物质，随着PCR反应的进行，PCR反应产物不断累计，荧光信号强度也等比例增加。每经过一个循环，收集一个荧光强度信号，这样就可以通过荧光强度变化监测产物量的变化，从而得到一条荧光扩增曲线图。该技术不仅实现了对DNA模板的定量，而且具有灵敏度高、特异性和可靠性强、能实现多重反应、自动化程度高、无污染性、具实时性和准确性等特点，目前已广泛应用于分子生物学研究和医学研究等领域[2]。