Chapter 19 Answers
1. See Figure 19-2 for the relative genome contents of these animals. In general, vertebrates such as pufferfish, mice, and humans have on the order of 30,000 genes, and invertebrates such as nematodes and insects have around 15,000.
The additional genes seen in vertebrates are usually the result of gene duplication and divergence, rather than the creation of entirely new genes. This is known because most vertebrate genes have a counterpart in invertebrate genomes.
2. The evidence for the key role of Pax6 in eye development comes from dramatic experiments in which the gene is abnormally expressed in other, non-eye tissues. When Pax6 is expressed, for example, in Drosophila tissues that would normally give rise to wings or legs, eyes develop instead.
A single gene such as Pax6 can trigger the development of a structure as complex as the eye because it can bind to and regulate multiple target genes. The target genes of a master regulatory molecule such as Pax6 likely include some encoding proteins that are specifically related to eye function (such as the rhodopsins, which are involved in the detection of light), others encoding general cellular functions (such as proteins regulating the cell cycle and/or cellular differentiation), and others encoding patterning molecules that help organize the tissue in the intricate way that is required for the formation of the eye.
The same regulatory gene can be used to direct the formation of related but distinct structures in different organisms for several reasons. First, differences in the expression pattern of the regulatory genes themselves can produce differences in the overall morphology of the structures (for example, differences in the pattern of Pax6 expression appear to underlie some
differences in eye morphology between different organisms). Also, the regulator's target genes will differ between organisms, both in terms of their expression patterns (for example, because of alterations in their cis-regulatory regions) as well as in their activity (for example, because of differences in their amino acid sequences). Finally, the development of a structure does not take place in a vacuum, and can be influenced by other, overriding differences between the tissues that are used to make the structures. For example, the cells that are used to make a fly eye differ in numerous ways from those used to make a mouse eye—such as in their gene expression, their morphology, and their cellular environment.
3. One possibility is that the squirtless gene is not expressed in the pheromone-producing segment of the tree flirt, allowing the segment to produce this structure rather than a squirt gland. A second possibility is that the gene is expressed in the segment, but that the amino acid sequence of the encoded protein is different in the tree flirt, and so it activates a different set of target genes. A third possibility is that the squirtless genes encode identical proteins in the two organisms, but that the cis-regulatory regions of the proteins' target genes have been altered in the tree flirt, leading to different patterns of target gene expression.
There are several ways in which you could experimentally distinguish between these possibilities. First, you could examine the expression pattern of the squirtless gene in the tree flirt, to see if it is expressed in the pheromone-producing segment. If it is not, this would suggest that the first possibility is correct, something you could confirm by introducing a transgene into the tree flirt that causes the squirtless gene to be expressed in that segment. If the first possibility is indeed correct, this should cause a squirt gland to be produced instead of the pheromone producing structure. In addition, if you discover that the squirtless gene is in fact normally expressed
in the pheromone-producing segment, you could replace the tree flirt squirtless gene with that from the tree squirt. If this causes a squirt gland to be produced instead of the pheromone-producing structure, this would be evidence for the second possibility, namely that a difference in protein activity underlies the difference in segmental identity. In contrast, if you discover that introducing the tree squirt gene into tree flirts produces no change in segmental identity, this would suggest that the two Squirtless proteins are functionally identical, and that the third possibility is the correct one.
4. Fruit flies have one pair of wings and one pair of halteres, in contrast to dragonflies, which have two pairs of wings.
If the gene X is identical in terms of its encoded amino acid sequence as well as its expression pattern, then the difference in gene X function between the two organisms must result from differences in gene X's target genes. For example, if gene X produces a repressor that is expressed in the hindwings of fruit flies to inhibit the expression of a wing-specific gene (causing halteres to develop instead), the cis-regulatory region of the wing-specific gene could be altered in dragonflies so that the gene X repressor can no longer bind there. This would permit the wing-specific gene to be expressed in the dragonfly hindwing, thereby allowing wings to develop.
5. You could ask whether the vertebrate gene can also specify leg development in insects by expressing it in insects. For example, you could replace the coding sequence of the insect gene with the coding sequence of the vertebrate gene. In this way, the vertebrate gene would be expressed in vivo in the precise pattern in which the insect gene is normally expressed. If the transgenic insect develops normal legs, then you can conclude that the vertebrate gene can indeed specify insect leg development.
If the vertebrate gene works in insects, this would suggest that the overall logic of leg development has been conserved between invertebrates and vertebrates. It would also indicate that the differences between the vertebrate and insect legs are not the result of a difference in the activity of the protein that specifies leg development. Instead, the difference is likely to result from changes in the expression pattern of the leg-specifying gene,
and/or from differences in the regulation or activity of its target genes.
This kind of experiment, in which a pattern determining gene from one organism is replaced with an analogous gene from another organism, can be useful for distinguishing between the possible strategies for altering the activity of pattern determining genes. For example, if you find that a particular patterning gene is expressed in equivalent tissues in two different organisms, but the tissues develop into different structures, you can exchange the genes between the organisms to see if this has any effect on which structure is produced in which organism. If exchanging the genes alters the identity of the structures produced, you can conclude that the developmental difference is due to differences in the activity of the proteins encoded by the genes. If, on the other hand, the two genes can be swapped with no effect, you can conclude that the difference is due to differences in the proteins' target genes, rather than in the proteins themselves.
6. The functional differences between ftz and Antp stem from two sources. First, the cis-regulatory regions of the two genes differ leading Antp to be expressed in a single band located where the mesothorax will develop, and ftz to be expressed in seven stripes that help subdivide the embryo into segments. The Ftz and Antp proteins also differ, in that they interact with distinct partner proteins that cause them to bind to different sites on the DNA. Because of this difference in their DNA binding specificities, Ftz and Antp regulate distinct sets of target genes.
7. A single nucleotide change within each of the two Dorsal binding sites is sufficient to convert the binding sites into optimal recognition sequences, allowing expression of the reporter gene throughout the presumptive mesoderm.
An additional eight nucleotide substitutions can create two Twist binding sites within the enhancer, allowing expression in the neurogenic ectoderm; therefore a total of 10 nucleotide changes can bring about expression throughout the mesoderm and the neurogenic ectoderm.
Finally, altering 12 nucleotides within the enhancer can create binding sites for Daughterless, which, together with the two nucleotide changes that create optimal Dorsal binding sites (for a total of 14 nucleotide changes), cause the reporter gene to be expressed in lateral stripes.
The fact that 2, 10, or 14 nucleotide changes out of 200 can produce such radical alterations in gene expression indicates that changes in cis-regulatory regions are a very powerful way of altering patterning gene activity, perhaps even more powerful than are alterations in coding sequences. This suggests that such changes may play a major role in the evolution of gene function.
8.
a. 2nd segment: Antp expressed, mesothorax; 3rd segment: Ubx expressed, metathorax.
b. 2nd, 3rd segments: Antp expressed, mesothorax.
c. 2nd, 3rd segments: Ubx expressed, metathorax.
d. 2nd, 3rd segments: Ubx expressed, metathorax.
e. 2nd, 3rd segments: Antp expressed, mesothorax.
f. 2nd, 3rd segments: Ubx expressed, metathorax
g. 2nd, 3rd segments: Ubx-VP16 expressed, mesothorax.
9. The presence of the tetrapeptide motif YKWM suggests that the protein interacts with Exd in order to bind to its target sites on the DNA.
Both Ubx and Antp contain a similar motif.
The binding sites for different Exd-containing heterodimers are similar, differing primarily in terms of the spacing between the "half-site" recognized by Exd and the half-site recognized by the other protein. Changing the spacing between the binding sites can alter its binding affinities: reducing the spacing between the Antp and Exd half-sites within an Antp-Exd binding site, for example, allows the site to be bound by Ubx-Exd dimers.
10. The order of the genes within the Bithorax complex is colinear with their pattern of expression in the embryo. Specifically, the order of genes in the complex is Ubx– abd-A–Abd-B (with Ubx at the 3' most position) and they are expressed in the same order in the embryo (with Ubx expressed most anteriorly, then abd-A, then Abd-B in the posterior-most region).
This colinearity of genome position and expression pattern for the homeotic genes is conserved throughout the animal kingdom.
Although the significance of the colinearity is not well understood, inverting the entire complex should not change the pattern of expression of the genes, as they are primarily controlled by cis-regulatory sequences located close to the genes.
11. "Posterior prevalence" refers to the repression by posterior Hox genes of more anterior Hox genes.
For example, in Drosophila, Ubx is expressed in the third thoracic segment, and represses the expression of Antp. Antp is expressed in the second thoracic segment, where Ubx is not present. In vertebrates, a similar example is provided by Hoxc-6 and Hoxc-8. Hoxc-8 is expressed in the lumbar vertebra, where it represses Hoxc-6 expression. Hoxc-6 is expressed
in the more anterior thoracic vertebrae, where there is no Hoxc-8.
12. You predict that Scr is expressed in the first and second thoracic segments, and that Ubx is expressed in the third through fifth segments.
13. Ubx represses Dll expression in the abdomen of flies, but has no effect on Dll expression in the abdominal segments of crustaceans.
In flies, the repression of Dll in the abdominal segments blocks the development of limbs in the segments. In crustaceans, in contrast, the absence of Dll repression in the abdomen allows limbs to form.
The difference in Ubx protein function between flies and crustaceans was demonstrated by expressing either the fly or the crustacean Ubx protein in fly embryos. Whereas Ubx from flies repressed Dll expression throughout the presumptive thorax (and prevented any limbs from developing), the crustacean Ubx had no inhibitory effect on Dll expression.
14. Ubx is expressed in the hindwings of both dipterans and lepidopterans, yet dipterans produce halteres in that segment and lepidopterans produce a second pair of wings. The basis for this difference is not in the activity of the Ubx protein in the different organisms, but rather in the cis-regulatory DNA of the protein's target genes. This was demonstrated by expressing the butterfly (lepidopteran) Ubx protein in flies, where it was perfectly capable of inhibiting wing development just as the fly Ubx protein normally does.
It makes sense that changes in cis-regulatory regions might underlie many evolutionary changes, because they can rapidly produce major changes in gene expression patterns. Changing just 14 nucleotides within the 200 base pair twist enhancer in Drosophila, for example, can radically change the expression pattern of a reporter gene linked to the enhancer. In contrast, it is much less efficient to change the activity of patterning proteins by simply
changing their amino acid sequences. Often, patterning proteins from different organisms share only limited sequence homology, yet are entirely capable of substituting for one another and carrying out their respective functions.
15. The same number of genes can give rise to different levels of complexity because complexity is determined more by the total number of different gene expression patterns than by the total number of genes. Therefore, if the average human gene has more distinct enhancers than the average mouse gene, then humans will have more distinct gene expression patterns than mice. This could serve as the basis for the greater complexity of humans.
16. FoxP2 is a DNA-binding protein that has been implicated in human speech. The protein has also been found in other animals, such as mice and chimpanzees, although the human form of the protein differs from the other forms at certain key amino acids.
FoxP2 was first identified as a speech related gene because mutations in the gene cause speech defects in humans.
Although FoxP2 appears to play an important role in human speech, human language ability is an enormously complex process that is surely based upon more than the handful of amino acid differences that separate the human and mouse FoxP2 proteins. Accordingly, expressing the human FoxP2 gene in mice would be unlikely to have any major impact on the language ability (or lack thereof) of the mice.
Similarly, there are likely to be numerous differences in the coding sequences and expression patterns of key genes involved in language acquisition between humans and chimpanzees. Accordingly, it is unlikely that expression of human FoxP2 would enable chimpanzees to talk (although it
may very well have more of an effect on their language ability than it would on mice).
17. The human and chimpanzee genomes are remarkably similar, differing by about 2%. It is likely that, given the similarity between the human and chimpanzee genomes, many of the important differences between the two genomes will be in cis-regulatory regions of certain critical genes. Changes within these regions could bring about important differences in certain gene expression patterns between humans and chimpanzees, serving as the basis for many morphological and behavioral differences between the two primates.
西南大学1166 《分子生物学》第五次作业及参考答案 论述题： 1. 基因与多肽链有什么关系? 2. hnRNA转变成mRNA的加工过程包括哪几步? 3. 作为蛋白质生物合成模板的mRNA有何特点? 4. 原核基因表达调控有什么特点? 5. 真核基因表达调控与原核生物相比有什么异同点。 6. 简述分子生物学在医药工业中的应用。 参考答案： 1.基因与多肽链有什么关系? 多肽链是基因的编码产物，基因的碱基序列与蛋白质分子中氨基酸的序列之间的对应关系是通过遗传密码实现的。 2. hnRNA转变成mRNA的加工过程包括哪几步? hnRNA转变成mRNA的加工过程包括：①5`端形成特殊的帽子结构（m7G5`ppp5`N1mpN2p-）；②在链的3`端切断并加上多聚腺苷酸（polyA）；③通过剪接除去由内含子转录而来的序列；④链内部的核苷被甲基化。 3. 作为蛋白质生物合成模板的mRNA有何特点? 信使核糖核酸具有以下特点：①其碱基组成与相应的DNA的碱基组成一致，即携带有来自DNA的遗传密码信息；②mRNA链的长度不一，因为其所编码的多肽链长度是不同的；③在肽链合成时mRNA应与核糖体作短暂的结合；④mRNA的半衰期很短，因此mRNA的代谢速度很快。 4.原核基因表达调控有什么特点? 原核生物大都为单细胞生物，没有核膜，极易受外界环境的影响，需要不断地调控基因的表达，以适应外界环境的营养条件和克服不利因素，完成生长发育和繁殖的过程。原核生物基因的表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中。这种调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达，既经济有效，又保证其生命活动的需要。调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制。在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相偶联。
分子生物学试题及答案 一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。 3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。 10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TATA、-35区的TGACA 及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源DNA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。18．Klenow酶：DNA聚合酶I大片段，只是从DNA聚合酶I全酶中去除了5’→3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1． DNA的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2． RNA酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。 3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1）、（IF-2）和（IF-3）。 4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（DNA重组技术）三部分。7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（ T2噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，）、 （mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴）。 9．蛋白质多亚基形式的优点是（亚基对DNA的利用来说是一种经济的方法）、（可以减少蛋白质合成过程中随机的错误对蛋白质活性的影响）、（活性能够非常有效和迅速地被打开和被关闭）。 10．蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11．半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP—CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP—CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。有G时转录从（ S2）开始，无G时转录从（ S1）开
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
分子生物学作业 一、名词解释 1.断裂基因 真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区相互间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因成为断裂基因。 2.单核苷酸多态性 单核苷酸多态性是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA 序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。单核苷酸多态性被认为是一种能稳定遗传的早期突变。 一、简答题 1.简述真核生物基因组的结构与功能特点。 ①真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核 内，除配子细胞外，体细胞内基因组是双份的（即双倍体），有两份同源的基因组。 ②真核生物的基因转录产物为单顺反子。即一个结构基因经过转 录生成一个mRNA分子，再翻译生成一条多肽链。 ③真核生物基因组存在重复序列，重复次数可达百万次以上。 ④真核生物基因组中不编码的区域多于编码的区域。 ⑤真核生物的大部分基因都含有内含子，因此，基因是不连续的
（断裂基因）。 ⑥真核生物基因组远远大于原核生物的基因组，具有多复制起始 点，而每个复制子的长度较小。 2.试述双向凝胶电泳技术的基本原理。 双向凝胶电泳技术是指第一向的固相pH梯度等电聚焦电泳与第二向SDS-PAGE组成的分离系统，也称双向聚丙烯酰胺凝胶电泳，简称2-DE。等电聚焦电泳是基于蛋白质等电点（pI）的差异进行分离，SDS-PAGE则是根据蛋白质分子量（Mw）的不同进行分离。 其中等电聚焦指：在电场中电泳基质形成一个从正极到负极不断增大的PH梯度，由于蛋白质为两性电解质，带负电荷的蛋白质分子向正极移动，待正电荷的蛋白质分子向负极移动，当蛋白质分子运动到各自的PI处时，所带净电荷变为零，于是停止迁移而留在该位置上，这种不同的蛋白质分别聚焦在各自的PI处，形成一条狭窄稳定的区带而彼此分开的现象就称为等电点聚焦。 SDS-PAGE是在PAGE系统中加入SDS和还原剂后所组成的电泳系统。SDS是一种阴离子去垢剂，疏水端能插入蛋白质分子内，破坏蛋白质分子内的氢键及疏水作用，改变蛋白质分子的三级和四级结构；还原剂则断裂蛋白质分子内的二硫键，使蛋白质分子去折叠，结构变得舒展。蛋白质分子与SDS充分结合后，形成带负电荷的蛋白质-SDS复合物，所带负电荷大大超过蛋白质分子原有的电荷量，消除了不同分子间原有电荷的差异。蛋白质-SDS复合物在聚丙烯酰胺凝胶电泳系统中的迁移率不再与电荷相关，而主
分子生物学作业 第一次 1、Promoter：（启动子）一段位于结构基因5…端上游、能活化RNA聚合酶的DNA序列，是RNA聚合酶的结合区，其结构直接关系转录的特异性与效率。 2、Cis-acting element：（顺式作用元件）影响自身基因表达活性的非编码DNA序列，组成基因转录的调控区包括：启动子、增强子、沉默子等 一、简述基因转录的基本特征。（作业）P35 二、简述蛋白质生物合成的延长过程。P58 肽链的延伸由于核糖体沿mRNA5 ′端向3′端移动，开始了从N端向C端的多肽合成。 起始复合物，延伸AA-tRNA，延伸因子，GTP,Mg 2+，肽基转移酶 每加一个氨基酸完成一个循环，包括: 进位：后续AA-tRNA与核糖体A位点的结合 起始复合物形成以后，第二个AA-tRNA在EF-Tu作用下，结合到核糖体A位上。 通过延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu?GTP复合物，参与下一轮循环。 需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts两种延伸因子。 转位：P位tRNA的AA转给A位的tRNA,生成肽键； 移位：tRNA和mRNA相对核糖体的移动； 核糖体向mRNA3’端方向移动一个密码子，二肽酰－tRNA2进入P位，去氨酰-tRNA 被挤入E位，空出A位给下一个氨酰-tRNA。移位需EF-G并消耗GTP。 三、真核细胞mRNA分子的加工过程有哪些？P40 1、5’端加帽 加帽指在mRNA前体刚转录出来或转录尚未完成时，mRNA前体5’端在鸟苷酸转移酶催化下加G,然后在甲基转移酶的作用下进行甲基化。 帽子的类型 0号帽子(cap1) 1号帽子(cap1) 2号帽子(cap2) 2、3’端的产生和多聚腺苷酸花 除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3?末端都有poly(A)序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般为40～200个A 。 大部分真核mRNA有poly(A)尾巴，1/3没有。 带有poly(A)的mRNA称为poly(A)+， 不带poly(A)的mRNA称为poly(A)－。 加尾信号： 3?末端转录终止位点上游15～30bp处的一段保守序列AAUAAA。 过程： ①内切酶切开mRNA3?端的特定部位； ②多聚A合成酶催化加poly(A)。 3、RNA的剪接
《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
分子生物学试题（一） 一.填空题(,每题1分,共20分) 一.填空题(每题选一个最佳答案,每题1分,共20分) 1. DNA的物理图谱是DNA分子的（）片段的排列顺序。 2. 核酶按底物可划分为（）、（）两种类型。 3．原核生物中有三种起始因子分别是（）、（）和（）。 4．蛋白质的跨膜需要（）的引导，蛋白伴侣的作用是（）。5．真核生物启动子中的元件通常可以分为两种：（）和（）。6．分子生物学的研究内容主要包含（）、（）、（）三部分。 7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（）、（）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（）、（）。 9．蛋白质多亚基形式的优点是（）、（）、（）。 10.蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11.半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP-CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP-CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。有G时转录从（S2 ）开始，无G时转录从（S1 ）开始。 12．DNA重组技术也称为（基因克隆）或（分子克隆）。最终目的是（把一个生物体中的遗传信息DNA转入另一个生物体）。典型的DNA重组实验通常包含以下几个步骤： ①提取供体生物的目的基因（或称外源基因），酶接连接到另一DNA分子上（克隆载体），形一个新的重组DNA分子。 ②将这个重组DNA分子转入受体细胞并在受体细胞中复制保存，这个过程称为转化。 ③对那些吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定。 ④对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外援基因是否表达。 13、质粒的复制类型有两种：受到宿主细胞蛋白质合成的严格控制的称为（严紧型质粒），不受宿主细胞蛋白质合成的严格控制称为（松弛型质粒）。 14．PCR的反应体系要具有以下条件： a、被分离的目的基因两条链各一端序列相互补的 DNA引物（约20个碱基左右）。 b、具有热稳定性的酶如：TagDNA聚合酶。 c、dNTP d、作为模板的目的DNA序列 15．PCR的基本反应过程包括：（变性）、（退火）、（延伸）三个阶段。 16、转基因动物的基本过程通常包括： ①将克隆的外源基因导入到一个受精卵或胚胎干细胞的细胞核中； ②接种后的受精卵或胚胎干细胞移植到雌性的子宫；
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
现代分子生物学与基因工程作业 姓名________________班级_____________学号________________ 1、绝大多数的真核生物染色体中均含有HI、H2A、H2B、H3和H4五种组蛋白，在不同物种之间它们的保守性表现在（） A．H3和H4具有较高的保守性，而H2A和H2B的保守性比较低 B. H2A和H2B具有较高的保守性，而H3和H4的保守性比较低 C. H1和H4具有较高的保守性，而H3和H2B的保守性比较低 D. H1和H3具有较高的保守性，而H4和H2B的保守性比较低 2、下列叙述哪个是正确的（） A. C值与生物体的形态学复杂性成正相关 B. C值与生物体的形态学复杂性成负相关 C. 每个门的最小C值与生物体的形态学复杂性是大致相关的 C值指一种生物单倍体基因组DNA的总量。不同物种的C值差异很大，随着生物体的进化 3、真核DNA存在于（） A. 线粒体与微粒体内 B. 线粒体与高尔基体内 C. 线粒体与细胞核内 D.细胞核与高尔基体内 E. 细胞核与溶酶体内 4、在核酸分子中核苷酸之间的连接方式是（） A. 2‵-3‵磷酸二酯键 B. 2‵-5‵磷酸二酯键 C. 3‵-5‵磷酸二酯键 D.糖苷键 5、所有生物基因组DNA复制的相同之处是（） A. 半保留复制 B. 全保留复制 C. 嵌合型复制 D. 偶联型复制 6、复制子是（） A. 细胞分离期间复制产物被分离之后的DNA片段 B. 复制的DNA片段和在此过程中所需的酶和蛋白 C. 任何自发复制的DNA序列（它与复制起始点相连） D. 复制起点和复制叉之间的DNA片段 7、在原核生物复制子中，下列哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核酸（） A.DNA聚合酶I B.DNA聚合酶II C.DNA聚合酶III D. 连接酶
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。
绪论 思考题：（P9） 1.从广义和狭义上写出分子生物学的定义？ 广义上讲的分子生物学包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。 狭义的概念，即将分子生物学的范畴偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA结构与功能、复制、转录、表达和调节控制等过程。其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。 2、现代分子生物学研究的主要内容有哪几个方面？什么是反向生物学？什么是 后基因组时代？ 研究内容： DNA的复制、转录和翻译；基因表达调控的研究；DNA重组技术和结构分子生物学。 反向生物学：是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体内，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因结构。 后基因组时代：研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白质图式，人类基因组研究由结构向功能转移。 3、写出三个分子生物写学展的主要大事件（年代、发明者、简要内容） 1953年Watson和Click发表了?脱氧核糖核苷酸的结构?的著名论文，提出了DNA的双螺旋结构模型。 1972~1973年，重组DNA时代的到来。H.Boyer和P.Berg等发展了重组DNA 技术，并完成了第一个细菌基因的克隆，开创了基因工程新纪元。 1990~2003年美、日、英、法、俄、中六国完成人类基因组计划。解读人类遗传密码。 4、21世纪分子生物学的发展趋势是怎样的？ 随着基因组计划的完成，人类已经掌握了模式生物的所有遗传密码。又迎来了后基因组时代，人类基因组的研究重点由结构向功能转移。相关学说理论相应诞生，如功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学。生命科学又进入了一个全新的时代。 第四章 思考题：（P130） 1、基因的概念如何？基因的研究分为几个发展阶段？ 概念：基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位和突变单位以及控制形状的功能单位。 发展阶段：○120世纪50年代以前，主要从细胞的染色体水平上进行研究，属于基因的染色体遗传学阶段。 ○220世纪50年代以后，主要从DNA大分子水平上进行研究，属于分
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。 ( )
第七章作业 一、名词解释 操纵子 弱化子 二、选择题 1. 在调控乳糖操纵子表达中，乳糖的作用是（） A. 与RNA聚合酶结合诱导结构基因的表达 B. 与RNA聚合酶结合抑制结构基因的表达 C. 与抑制物结合诱导结构基因的表达 D. 与抑制物结合抑制结构基因的表达 2. 关于乳糖操纵子学说描述正确的是（） A．乳糖操纵子学说是典型的负控诱导转录系统 B．cAMP-CRP是一个重要的负调节物 C．乳糖及其类似物可以与阻遏基因的编码产物结合启动结构基因的转录 D．在无葡萄糖存在情况下，cAMP-CRP增加，结构基因转录下降 3. 乳糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是（） A. 与DNA结合 B．与启动子结合 C．与RNA聚合酶结合影响其活性 D．与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNA 三．判断题 1. 1953年Watson和Crick提出了操纵子学说。（）2．原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平上，真核生物基因表达的调控可以发生在各个水平上，但主要也是在转录水平上。（）
四．简答题 1、下图是乳糖操纵子的调节模式图，图A是在有充足葡萄糖情况下的示意图，图B是在缺乏葡萄糖，但有乳糖的情况下的示意图。简述其调节机制。 答：a,乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。 b，阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶 c,CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP 发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。 d,协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。
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 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
《分子生物学》> 作业系统> 答题 第一次作业 题目：一、名词解释 1.广义分子生物学 2. 狭义分子生物学 3. 基因 4.断裂基因 5.外显子 6.内含子 7.C值与C值矛盾 8.半保留复制 9.转座子 10.超螺旋结构 参考答案： 1.广义的分子生物学概念包括对蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能的研究，以及从分子水平上阐明生命的现象和生物学规律。例如，蛋白质的结构、运动和功能，酶的作用机理和动力学，膜蛋白结构与功能和跨膜运输等。 2.狭义分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并从分子水平阐明蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机理的学科。 3.基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列，是遗传的基本单位。包括编码蛋白质和tRNA、rRNA的结构基因，以及具有调节控制作用的调控基因。基因可以通过复制、转录和决定翻译的蛋白质的生物合成，以及不同水平的调控机制，来实现对遗传性状发育的控制。基因还可以发生突变和重组，导致产生有利、中性、有害或致死的变异。 4.断裂基因：在真核生物基因组中，基因是不连续的，在基因的编码区域内部含有大量的不编码序列，从而隔断了对应于蛋白质的氨基酸序列。这一发现大大地改变了以往人们对基因结构的认识。这种不连续的基因又称断裂基因或割裂基因。 5.外显子：基因中编码的序列称为外显子。 6.内含子是在信使RNA被转录后的剪接加工中去除的区域。 7.C值与C值矛盾：C值指生物单倍体基因组中的DNA含量，以pg表示（1pg=10-12g）。C值矛盾（C value paradox）是指真核生物中DNA含量的反常现象。 8. 半保留复制：在DNA复制程程中，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，这种方式称为半保留复制。
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