分子生物学知识点整
理
一、名词解释：
1. 基因：基因是位于染色体上的遗传基本单位，是负载特定遗传信息的DNA 片段，编码具有生物功能的产物包括RNA和多肽链。
2. 基因表达：即基因负载遗传信息转变生成具有生物学功能产物的过程，包括基因的激活、转录、翻译以及相关的加工修饰等多个步骤或过程。
3.管家基因：在一个生物个体的几乎所有组织细胞中和所有时间段都持续表达的基因，其表达水平变化很小且较少受环境变化的影响。如GAPDH、β-肌动蛋白基因。
4. 启动子：是指位于基因转录起始位点上游、能够与RNA聚合酶和其他转录因子结合并进而调节其下游目的基因转录起始和转录效率的一段DNA片段。
5.操纵子：是原核生物基因表达的协调控制单位，包括有结构基因、启动序列、操纵序列等。如：乳糖操纵子、色氨酸操纵子等。
6.反式作用因子：指由其他基因表达产生的、能与顺式作用元件直接或间接作用而参与调节靶基因转录的蛋白因子（转录因子）。
7.顺式作用元件：即位于基因附近或内部的能够调节基因自身表达的特定DNA 序列。是转录因子的结合位点，通过与转录因子的结合而实现对真核基因转录的精确调控。
8. Ct值：即循环阈值（cycle threshold，Ct），是指在PCR扩增过程中，扩增产物的荧光信号达到设定的荧光阈值所经历的循环数。（它与PCR扩增的起始模板量存在线性对数关系，由此可以对扩增样品中的目的基因的模板量进行准确的绝对和（或）相对定量。）
9.核酸分子杂交：是指核酸分子在变性后再复性的过程中，来源不同但互不配对的核酸单链（包括DNA和DNA，DNA和RNA，RNA和RNA）相互结合形成杂合双链的特性或现象，依据此特性建立的一种对目的核酸分子进行定性和定量分析的技术则称为分子杂交技术。
10. 印迹或转印：是指将核酸或蛋白质等生物大分子通过一定的方法转移并固定至尼龙膜等支持载体上的一种方法，该技术类似于用吸墨纸吸收纸张上的墨迹。
11. 探针：是一种用同位素或非同位素标记核酸单链，通常是人工合成的寡核苷酸片段。
12. 基因芯片：又称DNA芯片或DNA微阵列，是基于核酸分子杂交原理建立的一种对DNA进行高通量、大规模、并进行分析的技术，其基本原理是将大量寡核苷酸分子固定于支持物上，然后与标记的待测样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而对待测样品中的核酸进行定性和定量分析。
13. 基因文库：是指通过克隆方法保存在适当宿主中的一群混合的DNA分子，所有这些分子中的插入片段的总和，可代表某种生物的全部基因组序列或全部的mRNA序列，因此基因文库实际上是包含某一生物体或生物组织样本的全部DNA序列的克隆群体。基因文库包括两类：基因组文库和cDNA文库。
14. 克隆：是来自同一始祖的相同副本或拷贝的集合。
15. 载体：为携带的目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。
16. 限制性核酸内切酶：识别DNA的特意序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶。
17. 基因工程（Genetic Engineering）：又称基因操作（gene manipulation）、DNA重组（DNA recombination），是指采用类似于工程建设的方式，按照预先设计的蓝图，将一种或多种生物体（供体）的基因育载体在体外进行拼接重组构建成杂种DNA分子，然后转入另一种生物体（受体）内，以改变生物原有的遗传特性并表达出新的性状。获得新品种，生产新产品，或是研究基因的结构和功能。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素，其中相对于受体而言，来自供体的基因属于外源基因。由于DNA重组分子大都需在受体细胞中复制扩增，故还可以将基因工程表征为分子克隆（Molecular Cloning）或基因的无性繁殖。
18. 目的基因：感兴趣的基因或DNA序列。
19.生长因子：（growth factor）通过质膜上特异的受体，将信息传递至细胞内部，调节细胞生长与增殖的多肽类物质。
20. 基因组：泛指一个生命体、病毒或细胞器的全部遗传物质。
21. 蛋白质组：指一个细胞内的全套蛋白质，反映了特殊阶段、环境状态下，细胞或组织在翻译水平的蛋白质表达谱。
22. 人类基因组计划：是美国科学家于1986年率先提出，1990年正式启动的，这一计划的目标是为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因产生的蛋白质及其作用，它的实施将会为认识疾病的分子机制以及诊断和治疗提供重要依据。
23. 基因诊断：利用现代分子生物学和分子遗传学的技术方法直接检测基因结构及其表达水平是否正常，从而对人体状态和疾病做出诊断的方法。
24. 基因治疗：从广义来说，将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内发挥作用而达到治疗疾病目的的方法均称为基因治疗。
25. 基因替换：用正常的基因通过体内基因同源重组，原位替换病变细胞内的致病基因，使细胞内DNA完全恢复正常状态的基因治疗方法。
26. 自杀基因：某些病毒或细菌的基因所表达的酶能将对人体无毒或低毒的药物在人体细胞内转变为细胞毒性产物，从而导致携带该基因的受体细胞也被杀死，故称这类基因为“自杀基因”。
27. 转录组：是一个细胞内的一套RNA转录物，包含了某一环境条件下、某一生命阶段、某一生理或病理状态下，生命体的细胞或组织所表达的基因种类及水平。
28.癌基因：（oncogene）细胞内控制细胞生长和分化的基因，它的结构异常或表达异常，可以引起细胞癌变。
29. 病毒癌基因：存在于肿瘤细胞中，能使靶细胞发生恶性转化的基因。
30. 抑癌基因：也称为抗癌基因。抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分化，和抑制细胞迁移，因此起负调控作用，抑癌基因的突变是隐性的
（也称抗癌基因。抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分化，和抑制细胞迁移，因此起负调控作用，抑癌基因的突变是隐性的。）
31. 结构基因组学：是以全基因组测序为目标的基因结构研究，弄清楚基因组中全部基因的位置和结构，为基因功能的研究奠定基础。其主要内容就是制作高分辨率的人类基因组的遗传图和物理图，最终完成人类其他重要模式生物全部基因组DNA序列测定。
二、问答题
1.以乳糖操纵子为模型解释原核生物转录水平的调控模式
转录水平的调节——操纵子调控模式
（1）操纵子的概念：操纵子是原核生物基因表达的协调控制单位，包括有结构基因、启动序列、操纵序列等。如：乳糖操纵子、色氨酸操纵子等。
（2）乳糖操纵子的结构：乳糖操纵子包括调节基因I、一个操纵序列O、一个启动序列P以及单个结构基因Z、Y、A。其中调节基因I编码生成阻遏蛋白，后者与操纵序列结合；RNA聚合酶与启动序列结合；分解代谢物基因激活蛋白（CAP）也结合在操纵序列附近；结构基因Z、Y和A分别编码三个与乳糖代谢有关的酶，即：β-半乳糖苷酶，透酶和乙酰转移酶。这三个酶的基因作为一个整体由同一个调控区调节，以实现基因的协调表达。
（3）其调节机制主要有正性和负性两种模式。
①阻遏蛋白的负性调节：当没有乳糖时，调节基因表达生成阻遏蛋白，阻遏蛋白结合操纵子序列出，阻碍RNA结合酶与启动序列结合，抑制结构基因的转录启动，此时操纵子处于阻遏状态；当有半乳糖存在时，乳糖首先被转变成半乳糖，半乳糖则作为一种诱导剂与阻遏蛋白结合，诱发蛋白质构象改变，使阻遏蛋白从启动序列上解离下来，从而启动结构基因的转录，此时操纵子处于诱导状态。
②CAP的正性调节：当没有葡萄糖时，cAMP浓度升高，与CAP结合，CAP进而结合在启动序列附近，从而进一步促进结构基因的转录。当有葡萄糖时，cAMP浓度降低，结合在启动序列附近的CAP减少，结构基因转录速率降低。
③协调调节：实际情况下，上述两种调节方式是相辅相成、相互协调的。譬如：在无乳糖且有葡萄糖时，阻遏蛋白负性调节起作用，此时结构基因不被转
录；在有乳糖且有葡萄糖时，阻遏蛋白负性调节不起作用，此时结构基因转录水平低；在有乳糖且无葡萄糖时，阻遏蛋白的抑制作用不解除，CAP 正性调节被激活，此时结构基因的转录水平最高。
2. 生长因子的作用机制
生长因子由不同的细胞的细胞合成后分泌，作用于靶细胞上的相应受体，这些受体有的是位于细胞膜上的，有的是位于细胞内部。生长因子与受体结合后，激活细胞内信号传递体系，产生相应的生物学作用。根据受体的分布和对生长因子不同的响应，生长因子是作用机制分为三种情况：
①生长因子与具有酪氨酸蛋白激酶（TPK ）活性的跨膜受体结合，TPK 被活化，磷酸化相应蛋白质，产生生理效应。
②与膜上受体结合，通过胞内信息传递，产生第二信使，是蛋白激酶活化，再磷酸化相应的效应蛋白质，这些被磷酸化的蛋白质再活化核内的转录因子，引发基因转录，达到调节生长与分化的作用。
③与膜内受体结合，形成生长因子-受体复合物，进入胞核活化相关基因，促进细胞生长。