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
4）某些化学物质
5）溶液pH值
6、DNA的一级结构的含义与特点，包括化学本质
7、DNA双螺旋模型的发现过程、基本内容与生物学意义
（1）两条多核苷酸链以右手螺旋的形式彼此以一定的空间距离，平行地环绕于同一轴上；（2）两条多核苷酸链走向为反向平行，即一条链磷酸二酯键为5’－3’方向，而另一条为3’一5’方向，二者刚好相反；
（3）每条长链的内侧是扁平的盘状碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，另一方面通过氢键与它互补的碱基相联系。互补碱基对A与T之间形成两对氢键，而C与G之间形成三对氢键。上下碱基对之间的距离为0.34nm；
（4）每个螺旋为3.4nm长，刚好含有10个碱基对，其直径约为2nm；
（5）在双螺旋分子的表面大沟和小沟交替出现。
3、DNA精细结构的含义与重要参数
（1）依赖于序列的B-DNA构象变化；
（2）连续AT序列的构象；
（3）含错配碱基对的B-DNA；
（4）DNA的局部构象与DNA结合蛋白
4、DNA超螺旋结构的形成与鉴定
超螺旋DNA可采取两种拓扑学上相当的形式。一种相当于双螺旋绕圆柱体旋转；另一种相当于双螺旋相互盘绕。超螺旋的这两种形式可以相互转变。天然的DNA都呈负超螺旋，但在体外可得正超螺旋
5、DNA不寻常结构有哪些，有何作用？
交替的嘧啶、嘌呤重复序列倾向形成Z-DNA
反向重复序列倾向形成十字形结构
构成镜像重复的同型嘧啶-同型嘌呤序列可能形成三链结构：在形成三链DNA过程中游离出来的多聚嘌呤链则保持单链状态。故三链DNA对S1核酸酶的作用敏感。由于三链DNA含
有镜像重复，故可形成两种异构体：一是多聚嘌呤链的5’部分成单链；另一是3’部分成单链。
富含G的序列可能形成四链结构：端粒DNA的序列具有一定的取向特征。在每一染色体末端，富含G的一股链由5’向3’-末端延伸，并突出于互补的富含C一股链12～16核苷酸。染色体的末端与特定的蛋白质形成复合物。
染色体与基因组的结构
1、真核生物染色体的结构，包括基本单元的化学组成
染色体是由染色质构成的，染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。染色体是动态的物体，其外观随细胞周期的不同阶段发生明显的改变。仅当细胞分裂时，每个染色体才呈现出凝聚型。
（1）组蛋白：组蛋白在翻译后是受到修饰的，其中包括特异精、组、赖、丝和苏氨酸残基的甲基化、乙酰基化和磷酸化
（2）核小体
（3）30 nm 纤丝
（4）辐射的环
2、真核生物基因组的C值与特点
在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的DNA总量是恒定的，称之为C值。
3、基因组中DNA的大小、形状与序列组织：包括卫星DNA和微卫星DNA的含义
DNA一般为长而无分支的双股线性分子，但有些为环型，也有少数为单股环型。不同的DNA大小相差悬殊。例如，SV40含5.1 kb，而南美肺鱼的基因组含102 000 000 kb。
虽然一般而言，复杂的有机体需要更多的DNA，但不存在严格的对应关系。
真核生物DNA碱基组成上的异质性主要由于存在着以下3类DNA序列：①高度重复序列；②中度重复序列；③单一序列。
4、真核生物的基因组特点（与原核生物比较）
真核生物基因组与原核生物的相比，主要有以下几方面的差异（特点）：
（1）分布部位
（2）基因特性
（3）遗传信息的传递过程
（4）自身的复制过程
蛋白质的结构与功能
1、蛋白质的含义
蛋白质一词最早来自希腊语“proteios”，其含义为“第一重要的”。
现代科学研究表明，蛋白质是由20种左右的 -氨基酸通过肽键相互连接而成的一类具有特定的空间构象和生物学功能的高分子有机化合物。
1、二十种氨基酸的英文简称，要求掌握一个字母的含义
1、蛋白质一级结构的含义
它是指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构。它是由基因上遗传密码的排列顺序所决定的。各种氨基酸按遗传密码的顺序，通过肽键连接起来，成为多肽链，故肽键是蛋白质结构中的主键。
2、蛋白质二级结构的类型，包括阿尔法结构与DNA双螺旋的异同点
α-螺旋、β-折迭、β-转角、无规则卷曲（填空题）
（1）多个肽键平面通过α-碳原子旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋；
（2）主链呈螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈，相当于0.54nm，这与X衍射图符合；
（3）相邻两圈螺旋之间借肽键中C＝O和硫氢基形成许多链内氢健，即每一个氨基酸残基中的NH和前面相隔三个残基的C＝O之间形成氢键，这是稳定α-螺旋的主要键；
（4）肽链中氨基酸侧链R分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷影响α-螺旋的形成。酸性或碱性氨基酸集中的区域，由于同电荷相斥，不利于α-螺旋形成；较大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸)集中的区域，也妨碍α-螺旋形成；脯氨酸因其α-碳原子位于五元环上，不易扭转，加之它是亚氨基酸，不易形成氢键，故不易形成上述α-螺旋；甘氨酸的R 基为H，空间占位很小，也会影响该处螺旋的稳定。
1、蛋白质结构与功能的关系
（1）蛋白质一级结构与功能的关系：蛋白质一级结构是空间结构的基础，特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持，在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。
（2）蛋白质空间构象与功能活性的关系：蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也
随之改变。蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失，变性蛋白质在复性后，构象复原，活性即能恢复。
血红蛋白是红细胞中所含有的一种结合蛋白质，它的蛋白质部分称为珠蛋白，非蛋白质部分(辅基)称为血红素（x）
DNA复制
1、一些基本概念：复制子、复制单元、复制起始点、半保留复制、半不连续复制、前导链、随后链、冈崎片段。
DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂使两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制。
连续合成的链比不连续合成的链超前一步，称为前导链。
2、不连续合成的链要滞后一步，称为后随链。
前导链连续复制和后随链的不连续复制，称为DNA的半不连续复制。
随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。随从链只能先以片段的形式合成，这些片段就叫做冈崎片段。
复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点。
生物体的单个复制单位称为复制子。
1、要求掌握DNA定点双向复制
4、单链结合蛋白的作用
它与解开的单链DNA结合，使其稳定不会再度螺旋化并且避免核酸内切酶对单链DNA的水解，保证了单链DNA做为模板时的伸展状态，SSBP可以重复利用。
5、DNA复制的酶学基础及原核生物复制的一般过程，包括DNA复制前导链和随后链的起始、延长和终止
6、真核生物DNA复制的特点
（1）与原核生物不同，真核生物DNA复制有许多起始点
（2）在真核生物DNA复制叉处，需要两种不同的酶。
（3）由于真核生物染色体是线性DNA，它的两端叫做端区，端区是由重复的寡核苷酸序列构成的。
（4）真核生物具有多重复制原点，原核生物只有一个。
RNA生物合成及其加工
1、一些基本概念：不对称转录、编码链（信息链）、模板链、启动子、转录因子
在DNA的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链，又叫反义链。
DNA双链中另一条不做为模板的链叫做编码链，又叫有意义链。
编码链的的序列与转录本RNA的序列相同，只是在编码链上的T在转录本RNA为U，由于RNA的转录合成是以DNA的一条链为模板而进行的，所以这种转录方式又叫做不对称转录。
启动子：指DNA分子上被RNA聚合酶识别并结合形成转录起始复合物的区域，还包括
一些调节蛋白因子的结合序列。
转录因子：凡是转录起始过程必需的蛋白质，只要不是RNA聚合酶的组成成分，就可以将其定义为转录因子。
2、RNA生物合成的酶学基础：包括该酶的组成与特点
3、原核生物DNA转录的基本过程，包括启动子的识别、起始、延长和终止
4、真核生物转录与原核生物的区别
5、原核生物转录与复制的主要区别
6、mRNA加工基本过程：要求掌握帽子与尾巴结构的名称与作用及形成过程
?5'端形成帽子结构(m7GpppNp —)
?3'端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)
?中部剪接除去内含子
?链内部核苷酸的甲基化
mRNA帽子的生理功能：⑴帽子结构参与翻译起始，帽0结构是核糖体识别mRNA所
必需的；核糖体上有帽结合蛋白。⑵帽子结构增加mRNA的稳定性，保护mRNA防止其受5′核酸外切酶的降解。⑶促进某些RNA的合成。
7、tRNA加工基本过程：要求掌握氨基酸臂名称、加工酶系及碱基修饰方式
⑴剪切内含子
⑵核酸外切酶修剪3′末端，逐个切去附加序列；
⑶加上CCA-OH的3′末端，完成柄部结构。
⑷碱基修饰
蛋白质生物合成
1、蛋白质合成的物质基础包括哪些方面
（1）合成原料
（2）mRNA是合成蛋白质的直接模板
（3）tRNA是氨基酸的运载工具
（4）核糖体-蛋白质的合成场所
（5）蛋白质生物合成的必需因子
2、遗传密码的特点及解析
（1）起始码：绝大多数生物的起始密码子都是AUG，作为多肽链合成的起始信号，同时编码一种氨基酸，原核生物的起始密码子AUG翻译对应的是甲酰甲硫氨酸，真核生物的起始密码子AUG翻译对应的是甲硫氨酸。
（2）终止码：密码子UAA、UAG、UGA并不编码任何氨基酸，起着终止肽链合成的作用，因此成为终止密码子。
（3）密码无标点符号
（4）密码的简并性：简并性主要是由于密码子的第三个碱基发生摆动现象形成的，也就是说密码子的专一性主要由前两个碱基决定，
（5）密码的通用性：蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。
3、核糖体作为蛋白质或多肽装配机器的原因
核糖体作为蛋白质的合成场所，它提供了模板mRNA的结合位点、肽酰基tRNA位、氨基酰tRNA位、转肽酶活性部位及蛋白质合成起始因子IF、延长因子EF和终止因子RF的结合部位。
4、原核生物蛋白质合成的基本过程，包括氨基酸的活化、合成的起始、多肽链的延长与释放。
5、多核糖体循环的含义
事实上在细胞内一条mRNA链上结合着多个核糖体，甚至可多到几百个。蛋白质开始合成时，第一个核糖体在mRNA的起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向mRNA 的3’端移动一定距离后，第二个核糖体又在mRNA的起始部位结合，向前移动一定的距离后，在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去，直至终止。两个核糖体之间有一定的长度间隔，每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成，所以这种多核糖体可以在一条mRNA 链上同时合成多条相同的多肽链，这就大大提高了翻译的效率。
基因表达调控
1、一些基本概念：基因表达、基因表达组织特异性、基因表达阶段特异性、组成性表达、适应性表达、顺式作用元件、反式作用元件
（1）基因表达：指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。（2）基因表达组织特异性：遗传信息的表达是受到严格调控的，通常各组织细胞只合成其自身结构和功能所需要的蛋白质。不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性。
（3）基因表达阶段特异性：细胞分化发育的不同时期，基因表达的情况是不相同的，这就是基因表达的阶段特异性。
（4）组成性表达：指不大受环境变动而变化的一类基因表达。
（5）适应性表达：指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
（6）顺式作用元件：指DNA上对基因表达有调节活性的某些特定的调节序列，其活性仅影响与其自身处于同一分子的基因。
（7）反式作用元件：调控基因可以在结构基因群附近、也可以远离结构基因，它是通过其基因产物-调控蛋白来发挥作用的，因而调控基因不仅能对同一条DNA链上的结构基因起表达调控作用，而且能对不在一条DNA链上的结构基因起作用，在遗传学实验上称为反式作用，调控基因就属于反式作用元件。
2、乳糖操纵系统的组成部分及作用
乳糖操纵元含有z、y和a三个结构基因。z基因长3510bp，编码含1170个氨基酸、分子量为135kD的多肽，以四聚体形式组成有活性的β-半乳糖苷酶，催化乳糖转变为别乳糖，再分解为半乳糖和葡萄糖；y基因长780bp，编码由260个氨基酸组成、分子量30kD的半乳糖透过酶，促使环境中的乳糖进入细菌；a基因长825bp，编码含275氨基酸、分子量为
32kD的转乙酰基酶，以二聚体活性形式催化半乳糖的乙酰化。
3、乳糖操纵子模型的基本内容及在分子生物学中的地位
操纵元是原核基因表达调控的一种重要的组织形式，大肠杆菌的基因多数以操纵元的形式组成基因表达调控的单元。
在分子生物学中的地位：重要的里程碑
4、真核生物基因表达调控的特点（与原核生物比较）
（1）真核基因表达调控的环节更多
（2）真核基因的转录与染色质的结构变化相关
（3）真核基因表达以正性调控为主
基因操作工具酶
1、一些基本概念：工具酶、粘性末端、平末端、同位酶、同尾酶、同裂酶、酶活力单位（1）工具酶：在DNA分子水平的操作中，依赖于一些重要的酶，如限制性核酸内切酶、连接酶等，作为工具对DNA进行切割和拼接，这些酶统称为基因工程工具酶
（2）黏性末端：大多数限制性核酸内切酶并不是在DNA两条链的同一个位置切断，而是在两条链错开2~4个核苷酸切断，这样产生的DNA末端会带有5’突出或是3’突出的DNA 单链，这种末端称为黏性末端。
（3）平末端：有些限制性核酸内切酶能够在识别序列中间的同一个位置将DNA双链切断，产生的DNA末端是平末端。
（4）同位酶：识别相同的序列但切割位点不一样的限制性核酸内切酶。
（5）同尾酶:许多不同的限制性核酸内切酶识别序列虽然不完全相同，但切割DNA产生的末端是相同的，这些酶统称为同尾酶。
（6）同裂酶：具有相同识别序列的限制性核酸内切酶称为同裂酶。
（7）酶活力单位：在适当的反应条件下(包括温度、pH和离子强度等),1h内在50μl容积中完全酶解1μg特定DNA底物(通常用λDNA)所需要的酶量。
2、基因操作工具酶的分类与举例说明
（1）限制性内切酶：
根据结构和功能的特异性，即其识别和切割序列的特性、催化条件及修饰活性等，可将已发现的内切核酸酶分为三类：即I型、II型、III型酶
I型和III型酶在同一蛋白酶分子中兼有甲基化酶及限制性内切核酸酶活性，又因其识别位点与切割位点不固定，所以价值不大
II型酶切割DNA片断活性和甲基化作用是分开的，且核酸内切作用又具有序列特异性，在基因克隆中广泛使用
通常所用的限制性内切核酸酶是指II型的
（2）DNA聚合酶
①大肠杆菌DNA聚合酶I；②Klenow DNA 聚合酶；③T4 DNA 聚合酶；④T7噬菌体DNA 聚合酶；⑤耐热DNA聚合酶；⑥逆转录酶
（3）DNA连接酶
①T4 DNA连接酶；②大肠杆菌DNA连接酶：③T4 RNA连接酶
3、限制性内切酶的含义、分类、命名、特点与影响因素
含义：是一类能够识别双链DNA分子中某些特定的核苷酸序列，并在该序列切割DNA双链的核酸内切酶。
分类：按水解断裂分子的方式不同，核酸酶可分为2种类型：一类是从核酸分子的末端开始逐个消化降解多核苷酸链，叫做核酸外切酶；另一类是从核酸分子内部切割磷酸二酯键使之断裂成小片段，叫做核酸内切酶。科学家们根据酶分子结构和功能特性的差异，又把限制性核酸内切酶分为3种类型：I型酶、II型酶、III型酶。
命名：采用Smith和Athens提议的方案，根据限制性内切核酸酶来源和菌株进行命名
①用来源细菌的英文缩写斜体符号命名；
②它的第一个字母大写，来源细菌属名的第1个字母；
③第二、三字母小写，来源细菌种名的头2个字母；
④第四个字母代表菌株；
⑤最后用罗马字母表示同一菌株中不同限制酶的编号。
特点：专一性: 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子
多样性: 限制酶有200多种
影响因素：①星活性②DNA样品的纯度③DNA的甲基化程度④DNA的分子结构⑤侧翼序列长度
4、DNA连接酶的含义、种类及作用机理
含义：催化DNA上裂口两侧(相邻)核苷酸裸露的3＇羟基和5＇磷酸之间形成共价结合的磷酸二酯键，使断开的DNA 裂口连接起来。
种类：①T4 DNA连接酶；②大肠杆菌DNA连接酶：③T4 RNA连接酶
连接酶的作用：在双链DNA中，DNA连接酶能催化具有邻近3’-羟基和5’-磷酸基的单链形成磷酸二酯键，促使具有互补粘性末端或平末端的载体和供体DNA片段连接，使之成为一个完整的重组DNA分子。
连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。
结果：黏性末端（包括平末端）连接起来。
基因操作载体
1、载体的含义与特点
含义：携带目的基因进入宿主细胞进行复制、扩增和表达的工具称载体(Vector);即用于克隆、运载和转移目的基因并能自我复制的DNA分子。
载体特点：
（1）能在宿主细胞中复制并稳定地保存---具复制原点。:在宿主细胞中不仅能独立地自我复制，而且能与携带的外源DNA一起复制
（2）能与目的基因连接---具多个限制酶切点，而每一个这样的酶切位点在载体DNA中只有一个（广泛、特异）
（3）便于筛选鉴定---具有标记基因，这种选择标记基因通常是抗抗菌素基因或某种酶基因，而宿主细胞并不具有
（4）操作简单--分子量小,高拷贝数，转化效率高,容易从宿主细胞中分离纯化
2、载体的主要类型
①细菌质粒载体（10kb)
包括大肠杆菌和枯草杆菌质粒载体
②λ噬菌体衍生载体(9-23kb)
③柯斯质粒(Cosmid)载体(40-50kb)
一种由质粒和λ噬菌体cos尾巴构建复合载体
④M13载体
一类专门用于Sanger法测序的载体
⑤Phagemid载体
一类由噬菌体功能片段和质粒构建的复合载体
3、质粒载体的特点与作用
4、蓝白斑筛选的基本原理
pUC18/pUC19上含有一个LacZ基因的调控序列和编码β-半乳糖苷酶N端146个氨基酸的序列（α-互补肽）的DNA序列（标记为lacZ’），多克隆位点就存在于lacZ’上。
β-半乳糖苷酶的C端编码基因却位于相应的宿主菌上。
当这两个部分基因产物（缺陷型-半乳糖苷酶）结合才会形成一个有活性的β-半乳糖苷酶。这种机制称为α-互补作用。
5、基因表达载体与克隆载体的区别
克隆载体是在克隆过程中用到的各种质粒，比如为了扩增目的基因的高拷贝质粒、为了方便测序的测序质粒、为了连接PCR产物的TA质粒、为了重组的穿梭质粒等等。克隆载体一般有较强的复制能力，利于基因的保存和扩增，而且提供丰富的酶切位点等等。它不必有强启动子，因为不重于表达。
表达载体是基因克隆结束后，为了在特定细胞内表达而构建的。他重点在于表达，有各种各样的启动子适应于不同种类的细胞，并且有各种各样，如诱导等可控的表达调控方式。
6、真核生物载体（pEGFP-N1载体）的类型与特点
①从结构上看，该质粒具有很强的复制能力，可以满足随宿主细胞分裂时跟随胞质遗传给新生的子细胞，这是保证目的基因稳定表达的因素之一；
②含有高效的功能强大的启动子SV40和PCMV，可以使目的基因在增殖的细胞中稳定表达；
③具有多克隆位点，便于目的基因的插入；
④该载体具有neo基因，可以采用G418来筛选已成功转染了该载体的靶细胞。
基因操作常用技术
1、分子杂交技术的分类及基本原理
原理：核酸分子杂交是指来源不同的具有互补序列的两条核酸单链，在一定条件下，按碱基配对原则结合成杂化双链的过程。杂交的双方分别称为探针和待测核酸。
2、PCR技术的基本原理（包括反应体系和反应进程）
PCR 反应体系主要由寡核苷酸(引物)、4 种dNTP、Taq DNA 聚合酶、靶序列DNA 和PCR 反应缓冲液体系组成。
94℃预变性5~10min，94℃变性30s~2min，退火30s~2min，72℃延伸1~5min
72℃延伸5~10min，中间三步循环，具体时间依自己的模板和引物情况而定。
3、PCR的主要类型及应用
（1）反转录PCR（RT-PCR）
反转录PCR即以mRNA作为模板，进行反转录合成cDNA的PCR方法
其样品模板为mRNA。一般分两步进行：第一步用反转录酶将RNA反转录成cDNA，第二步以cDNA为模板进行PCR扩增
目前已发现一种rTth酶，既有反转录酶活性又有DNA聚合酶活性。因此做RT-PCR可简单到用一种酶和一种缓冲体系在一个反应管内直接扩增RNA
（2）巢式PCR
巢式PCR是指用两对引物先后扩增同一样品的方法。
先用一对外侧引物扩增含目的基因的大片段DNA，再用一对内侧引物以大片段DNA为模板扩增目的基因
优点：较常规PCR灵敏度大大提高，同时第二次扩增又可鉴定第一次扩增产物的特异性
用于临床检验（如血清中丙型肝炎的检测）
（3）多重PCR
在反应中用多组引物同时扩增基本称复合PCR
在同一反应中加入多对引物，以一个DNA分子为模板,同时扩增几种不同序列的PCR片段的方法
用于同一病原体分型及同时检测多种病原体；多点突变性分子病的诊断
（4）荧光定量PCR
是用PCR方法对样品起始模板浓度进行定量分析的一种方法
通过荧光染料或荧光标记的特异性探针，对PCR产物进行标记跟踪，结合相应的软件对产物进行分析，计算待测样品的初始模板量用这一方法对组织细胞中的特定mRNA进行定量分析，从而了解某一基因的表达水平。
（5）原位PCR
《分子生物学检验技术》教学大纲 第二版 《分子生物学检验技术》教学大纲是依据梵绮诗主编的《分子生物学检验技术》第一版的内容，结合临床实验室的具体应用和我校教学的具体条件制定的。重点突出与临床分子诊断应用密切相关的分子生物学技术和知识点的介绍和讲解。本学科教学总时数为32学时，其中包括26学时理论，6学时实验课和国庆放假4学时。 第一章 临床分子诊断绪论 [目的要求] 了解 课程设置；分子诊断在临床中的应用 [教学时数] 讲授4学时。 [讲授内容] 分子诊断在临床中的应用和发展 第二章 生物大分子的分离纯化 [目的要求] 掌握 基因组DNA分离的常用方法，如酚抽提法；RNA分离纯化方法，如酸性异硫氰酸胍-酚-氯仿一步法；质粒DNA分离纯化方法，如加热法和碱裂解法；固相支持物吸附法 了解 核酸的一般理化性质；核酸进一步纯化的方法 [教学时数] 讲授4学时。 [讲授内容] 核酸的理化性质；核酸分离纯化的原则；核酸分离纯化的设计；基因组（高分子量） DNA的分离纯化；质粒DNA的分离纯化；RNA的分离纯化;磁性硅胶吸附技术 [自学内容] 蛋白质分离纯化的一般方法
第三章 聚合酶链反应技术 [目的要求] 掌握 PCR的概念和基本原理；PCR反应体系的组成；实时荧光定量PCR 的概念、原理和荧光示踪方法；外标定量法的原理 了解 PCR及有关技术的发展演变历史；PCR产物的检测方法；PCR技术的发展变化和PCR相关的扩增技术；临床PCR 实验室的标准化和质量控制 [教学时数] 讲授6学时 [讲授内容] PCR及有关技术的发展历史；PCR的概念和基本原理；PCR反应体系的组成和各组分介绍；PCR扩增产物的检测；实时荧光定量PCR概念和各种荧光示踪方法的介绍；实时荧光定量PCR定量理论和基本知识；外标定量法的原理及其优缺点；PCR 技术的变化和发展及PCR相关的扩增技术；PCR实验室的标准化和实验室的质量控制 [自学内容] PCR 反应条件的优化；PCR 产物的克隆 第四章 核酸分子杂交技术 [目的要求] 掌握 分子杂交的基本原理；核酸探针的设计；固相杂交方法的适用范围；Southen/Northen印迹杂交。 了解 探针的检测核酸探针的标记；探针的纯化；其他杂交技术；限制性内切酶多态；SNP；chips [教学时数] 讲授4学时 [讲授内容] 核酸变性定义，Tm值定义，影响因素；核酸复性； 分子杂交的概念，同源性；核酸探针定义；核酸探针的种类，制备，优缺点；核酸探针的标记，缺口平移，
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
四个阶段： 一、以导致遗传病的基因突变位点为靶标，以DNA分子杂交为核心 二、以PCR技术为核心 三、以生物芯片为核心 四、以DNA测序技术为核心 广义：分子标志物包括基因组DNA、各种RNA、蛋白质和各种代谢物 临床分子生物学检验靶标主要以核酸（DNA和RNA）为主 基因组DNA是临床分子生物学检验中最常用的分子靶标 病原生物基因1.菌种鉴定：PCR-测序和PCR-DNA探针杂交;缩短检测时间 2.确定病毒感染和病毒载量：明确感染源，判断病情，监测疗效 3.病毒分析：基因型变异产生不同临床症状 4.细菌耐药监测和分子流行病学调查：随机扩增多态性DNA；指导选择 治疗方案，控制病原菌的感染传播 基因变异1.致病基因的分子缺陷 2.线粒体基因突 3.肿瘤相关基因 单基因病1.致病基因结构发生了改变，影响了编码产物量和质的改变，如血红蛋白病、血友病、Duchenne肌营养不良等。 2.致病基因中核苷酸三联体重复序列发生高度扩展，如脆性X综合征、亨廷 顿病、强直性肌营养不良等。 基因多态性用于：1.基因定位和疾病相关性分析2.疾病诊断和遗传咨询3.多基因病的研究4.器官移植配型和个体识别 循环游离核酸检测（包括游离DNA和游离RNA）用于：产前诊断、恶性肿瘤早期诊断、病例检测 临床分子生物学检验技术以分子杂交技术、PCR技术和DNA测序技术、芯片技术、双向电泳技术、生物信息学技术为主要技术 分子生物学检验技术可用于微生物感染的确诊、感染性病原体的分型、耐药监测。 分子生物学检验技术有利于临床上对遗传性疾病的早期预防、早期诊断、早期治疗。 重要国际生物信息中心：1.美国国立生物技术信息中心（NCBI）2.欧洲生物信息学研究所(EBI) 3.日本国立遗传研究所（DDBJ） 一级核酸数据库有GenBank、EMBL和DDBJ； 蛋白质序列数据库有SWISS-PROT、PIR、UNIPRO T等。蛋白质X射线晶体三维结构数据库有PDB等。
1、分子生物学检验技术：是以核酸或蛋白质为分析材料，通过分析基因的结构、表达的变化和由此而导致的基因功能的改变，为疾病的研究和诊断提供更准确、更科学的信息和依据的一门学科。 2、请说明分子生物学检验技术在临床试验诊断中的应用。（1）感染性微生物的检测。如：用PCR技术进行甲型肝炎病毒的检测、乙型肝炎病毒的检测和解脲脲原体的检测等。（2）基因突变的检测。如：用PCR一限制性片段长度多态性（RFLP)技术检测地中海贫血基因突变。 （3）法医学检测。如：用PCR微卫星检测技术进行亲子关系的鉴定和个体识别。 （4）基因异常表达的检测。如：用cDNA表达的芯片技术进行基因异常表达的检测。 （5）基因定位。如：用原位杂交技术进行组织与细胞中基因表达的定位。 3、基因组：是一个细胞或一种生物体的整套遗传物质。 4、基因：是基因组中一个功能单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链信息或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 5、原核生物：是细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌和蓝绿藻等原始生物的总称，是最简单的细胞生物体。
6、操纵子结构：是原核生物基因组的功能单位。 7、质粒：是指细菌细胞染色体外，能独立复制并稳定遗传的共价闭合环状分子。 8、转座因子：又称为转座元件，是一类在细菌染色体、质粒和噬菌体之间自行移动并具有转位特性的独立的DNA序列。 9、原核生物基因组的结构特征： （1）原核生物基因组通常仅由一个DNA分子构成，基因组中只有一个复制起点，具有类核结构。 （2）具有操纵子结构，模板mRNA为多顺反子mRNA。编码区远远大于真核生物基因组，但又远远小于病毒基因组。在基因组中存在多功能的识别区域，如复制起始区、转录启动区和终止区等，这些区域常常含有反向重复序列。 （3）结构基因通常为单拷贝基因，编码顺序一般不重叠。（4）具有编码同工酶的基因。 （5)含有可移动的DNA序列。 10、病毒基因组的结构特点： （1）与细菌和真核生物基因组相比，病毒基因组结构简单，基因数少，所含信息量也少。 （2）病毒基因组的核酸类型较多，有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA；有环状分子，也有线性分子。但无论是哪种核酸类型，一种病毒颗粒中核酸成分只能为一种，或
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
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 WII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%）。
医学检验本班《分子生物学检验技术》试卷 一. 选择题（在备选答案中选择一个最佳答案,每题2分,共20分）: 1. 在核酸提取时,常需要使用氯化钠,醋酸钠等盐溶液,真正的目的是（） A. 中和核酸的负离子,使其易于沉淀 B. 调节PH值 C. 保持核算的完整性 D. 提高核酸的浓度 E. 无特定目的 2. 在一个DNA分子中,如G所占摩尔比为17.2%,则A所占摩尔比为（） A. 82.8% B. 32.8% C. 17.2% D. 65.6% E. 无法计算 3.下列那项不是扩增反应所必需的?（） A. 引物和模板 B. dNTP C. Mg++ D .DNase E. 缓冲液 4. 下列那项是分子生物学技术形成的理论基础?（） A. 基因结构与功能的关系 B. 基因结构变异与疾病的关系 C. 病原微生物的基因结构特征 D. 基因的表达.调控与疾病的关系 E. 以上皆是 5. 分子生物学检验技术主要包括那些技术?（） A. 核酸分子杂交技术 B. DNA测序技术 C. PCR技术 D. DNA重组技术 E. 以上全是 6. 下列哪项检测需应用分子生物学检验技术?（） A. 肝功能检测 B.乙肝两对半检测 C. 乙肝病毒DNA(HBV-DNA)检测 D. 肿瘤细胞培养 E. 病原微生物培养 7. 在核酸的分离纯化过程中,为保证其一级结构的完整性,应采取（） A. 尽量简化分离步骤,缩短提取时间 B. 适当延长提取时间 C. 在37摄氏度条件下进行 D. 加入Mg++,Ca++等二价金属离子 E. 以上全是 8. 有一核酸样品,测得A260/A280=2.0,请问该样品属于哪类核酸样品?（） A. DNA B. RNA C. 是DNA,但有蛋白质污染 D. 是RNA,但有蛋白质污染 E. DNA和RNA 9. 在RNA提取和纯化过程中,为避免Rnase污染而导致RNA的降解,应采取（）
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。 ( )
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
《分子生物学检验技术》实验指导 【实验目的】 把握动物组织DNA提取的方法； 把握紫外分光光度法检测、鉴定DNA浓度和纯度的方法。 【实验原理】 获得相当纯度和完整性的基因组DNA，可用于DNA酶切图谱、多态性分析、基因诊断、构建基因组文库等。因此，DNA样品质量的好坏将直截了当关系到实验的成败。较理想的DNA样品应达到以下三点要求：①不应存在对酶有抑制作用的有机溶剂和过高浓度的金属离子；②最大程度地降低蛋白质、多糖和脂类分子的污染；③排除RNA分子的污染和干扰。 DNA以核蛋白形式存在于细胞中，提取DNA的原则是即要将DNA与蛋白质、脂类和糖类等成分分离，又要保持DNA分子的完整。本实验中，用阴离子去垢剂十二烷基磺酸钠（SDS）消化破裂细胞膜、核膜，并使组织蛋白变性沉淀，DNA从核蛋白中游离分开；为操纵组织中脱氧核糖核酸酶（DNase）对DNA的降解，加入柠檬酸钠或乙二胺四乙酸二钠（EDTA－Na2）以除去兴奋该酶的金属离子，SDS也能使DNase变性失活；蛋白酶K可水解蛋白质，消化D NA酶；分离后的DNA用饱和酚/氯仿抽提除去蛋白质，接着用氯仿抽提以除去DNA溶液中微量酚的污染；最后用无水乙醇沉淀DNA，得到欲提取的基因组DNA。
260nm处DNA有最大吸取峰，测DNA的A260，可运算其浓度。而蛋白质在280nm处有最大吸取峰，可测定A260nm/A280nm比值，检测DNA的纯度，该比值介于1.8~2.0之间。 【实验器材和试剂】 1、动物 小白鼠 2、设备 移液器、台式离心机、水浴箱、陶瓷研钵等；751紫外分光光度计、石英比色皿、洗瓶、滤纸等。 3、试剂 （1）基因组DNA提取试剂盒（北京康为世纪生物科技公司）：包括Buffer CL、Buffer PP、Buffer GE、RNase A、Proteinase K （7）生理盐水，4℃贮存 （8）无水乙醇、70%乙醇 【操作步骤】 1、制备肝匀浆 迅速处死小白鼠，称取新奇肝脏组织50 mg，用预冷生理盐水洗去血液，滤纸吸干后剪碎组织，将剪碎组织放于组织匀浆器或研钵中研磨，同时加入300 μl Buffer CL。将肝匀浆液放入EP管，加入1.5 μl蛋白酶K，漩涡震荡10 s，55℃孵育直到组织溶解（约1小时）。 2、提取DNA （1）加入1.5 μl RNase A，颠倒混匀，37℃孵育15-60 min。
分子生物学检验技术 _______期日______ _名___签__任__主__室__研_教名课姓任_ _ ____________名__签__员_教号题学出_ ________________员__教_课次任班学__教_ _ _ _ _ _ ______________次__班_核别考队______数人核考湖北医药学院2011-2012学年第二学期《分子生物学检验技术》期末考试试卷湖北医药学院 A、内含子 B、外显子 C、DNA D、质粒 E、重叠基因 … ………《分子生物学检验技术》期末考试试卷(C卷)8、对染色体端粒进行的显带称为 A、C显带 B、D显带 C、G显带 D、Q显带 E、T显带 ……… 9、染色质和染色体是 ……题目一二三四五总分核分人复查人A、同一物质在细胞中的不同时期的两种不同的存在形式B、不同物质在细胞中的不同时期 ……得分的两种不同的存在形式C、同一物质在细胞的同一时期的不同表现D、不同物质在细胞的… 同一时期的不同表现E、染色质是染色体的前体物质 ……… 10、物理图是以什么作为图距 线…评卷人得分 A、摩尔 B、摩尔根 C、纳米 D、重组频率 E、kb …… 一、A型题（40小题，每小题1分，共40分） …11、下列哪一项不属于真核生物基因组的特点 … ……1、A、重复序列B、断裂基因C、单拷贝序列D、DNA多态性E、多顺反子结构
HTLV基因组中tax基因编码的蛋白是 …12、据调查，糖尿病的单卵双生同病率为84％，双卵双生同病率为37％，根据遗传病研究的 ……A、对病毒的结构蛋白的表达有调节作用B、对病毒的调节蛋白的表达有调控作用C、一种…反式激活因子D、激活细胞的IL-6基因E、激活细胞的IL-2基因双生子法，可以计算出糖尿病的遗传率为 …封…2、A、100％B、75％C、60％D、50％E、25％ 腺病毒基因组不正确的是 …13、两条非同源染色体同时发生断裂，断片交换位置后重接，结果造成 …A、腺病毒基因组是环状双链DNA B、两条链分别称为轻链和重链C、每条链的5’端都…与蛋白质结合D、腺病毒DNA采用半保留复制方式E、腺病毒可引起人类许多急性感染 A、缺失 B、倒位 C、重复 D、插入 E、易位 ………3、基因图是指 14、线粒体基因组DNA的结构一般认为类似于 ……A、EST B、STS C、STR D、YAC E、STR A、原核生物 B、大肠埃希菌 C、质粒 D、病毒 E、真核生物 ………4、α -卫星DNA可由哪种限制性内切酶消化获得 15、发生基因点突变的结、直肠癌中约80％的突变位于 密…A、Alu B、HindⅢC、HinfI D、KpnI E、EcoRI A、K-ras12位密码子突变 B、K-ras13位密码子突变 C、K-ras61位密码子突变 D、H-ras12…位密码子突变 E、N-ras61位密码子突变 ……5、下列哪项不属于Alu家族的特点 …16、与遗传性高发乳腺癌相关的基因是 …A、属于短分散重复片段B、有AGCT序列C、能被AluI切割D、无种属差异E、有调…控作用 A、APC B、BRCA C、DCC D、FHIT E、Rb
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
基因工程与分子生物学重点 1．限制性核酸内切酶：凡是识别切割双链的DNA分子内特定核苷酸序列的酶称为限制性核酸内切酶，简称为限制性酶。 2．限制性核酸内切酶的一般性质：37℃，pH为7.2~7.6，用Tris—HCl，Gly—NaOH两种缓冲液，Mg2+Buffer，5mM，盐浓度，巯基试剂：β-ME，DTT，BSA（牛血清白蛋白，稳定酶的作用）；决定生产的特定的DNA片段的大小，识别顺序具有180°的旋转对称，识别顺序一般是4~6个碱基，也有6个以上的，但是没有4个以下的，产生三种不同的切口:形成平头末端（SmalⅠ）：连接困难，效率较低；形成5’粘性末端（EcoRⅠ）：相对而言，5’突出尾，3’凹末端；形成3’粘性末端（PstⅠ）相对而言，3’突出尾，5’凹末端。 3．星活性：在非标准条件下（低盐和高pH，高甘油浓度>5%），限制酶识别顺序与切割顺序发生改变的现象。 4．大肠杆菌DNA聚合酶I大片段（Klenow片段）：将Pol1切下一个小片段失去5’到3’外切酶活性。补平限制酶切割DNA产生3’凹槽（5’到3’合成），用[32p]dNTP补平3’凹端，对DNA片段进行末端标记，对带3’突出端的DNA进行末端标记（利用置换活性），在cDNA 克隆中，用对和陈那个cDNA的第二条链，在体外诱变中用于从单链模版合成双链DNA，应用Sanger双脱氧末端终止法进行DNA测序，消化限制酶产生的3’突出端，应用于PCR 技术。 5．基因工程的工具酶：T7噬菌体DNA聚合酶，修饰的T7噬菌体DNA聚合酶，TaqDNA 聚合酶（没有校正功能），大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ，大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ大片段，T4噬菌体DNA聚合酶。 6．末端转移酶：将相同的核苷酸依次连接到3’末端，然后两条DNA通过同源多聚尾巴连接在一起，在表达前将ploy(G)切除，否则影响蛋白质的生物活性。 7．T4噬菌体多核苷酸激酶：使DNA的5’端磷酸化，也可以使DNA的5’端去磷酸化。可以发生正向反应，也可发生交换反应。正向反应：5’CTGCAG在酶和ATP（ATP具有α，β，γ磷酸基团，其中γ可给出）的作用下，生成5’pCTGCAG；交换反应：5’pCTGACG在酶和ADP的共同作用下，去磷酸化，将DNA链上的磷酸基团给出，生成5’CTGCAG和ATP，在酶和被标记的A TP作用下使得DNA再次被磷酸化同时被标记，生成ADP和5’*pCTGCAG。 8．基因工程载体种类：质粒，噬菌体的衍生物，科斯质粒或粘粒，噬菌体质粒，单链DNA 噬菌体M13，真核病毒载体，酵母质粒载体，杆状病毒。 9．质粒：在细菌细胞内作为与宿主染色体有别的复制子而进行复制，并且在细胞分裂时能恒定传递给子代细胞的独立遗传因子。 10．质粒作为基因工程载体所必备的条件：1）具有较小的分子量和松弛的复制子，2）基因组上有1~2个筛选标记，便于在平板中区分重组体和非重组体，3）DNA链上有1到几个限制酶的单一识别与切割位点，便于外源DNA的插入，4）具有插入失活（或是插入表达）的筛选标记，便于从平板中直接筛选阳性重组体。 11．Ti质粒：引起植物形成肿瘤—冠瘿瘤的质粒称为诱导肿瘤的质粒。 12．Ti质粒的优点：宿主范围广泛，Ti质粒能过转化所有的双子叶植物，并将外源基因导入植物细胞；整合到宿主细胞ch—DNA上的T—DNA成了染色体的正常遗传成分，永远居留，代代相传；T—DNA上的Opine合成酶基因有一个强大的启动子，能启动外源基因在植物细胞中高效表达。 13．分子杂交（杂交，hybrdization）：核酸研究中一项最基本的实验技术，它是指在一定条件下互补核酸链复性形成双链的过程。 14．分子杂交的原理：(一)DNA的变性：指分子有稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结
《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]。
分子生物学检测技术简介 分子生物学诊断技术是现代分子生物学与分子遗传学取得巨大进步的结晶，是在人们对基因的结构以及基因的表达和调控等生命本质问题的认识日益加深的基础上产生的。近年来，分子生物学诊断技术的方法学研究取得了很大进展，先后建立了限制性内切酶酶谱分析、核酸分子杂交、限制性片段长度多态性连锁分析等方法。1985年由美国Cetus公司人类遗传学研究室Mullis等创立并随后迅速发展起来的DNA 体外扩增技术（Polymerase Chain Reaction, PCR），以及90年代发展起来的DNA芯片技术（DNA Chip），又将分子生物学诊断技术提高到一个崭新的阶段。 一、核酸分子杂交 （一）概述：具有一定互补序列的核苷酸单链在液相或固相中按碱基互补配对原则缔合成异质双链的过程叫核酸分子杂交。应用该技术可对特定DNA或RNA序列进行定性或定量检测。到目前为止，分子杂交技术在基因诊断中仍占重要地位，它按反应支持物可分为固相杂交和液相杂交两种，前者应用较广，有Southern印迹杂交、点杂交、夹心杂交（三明治杂交）、原位杂交和寡核苷酸探针技术等。核酸分子杂交主要涉及两个方面：待测的DNA 或RNA，以及用于检测的DNA或RNA探针。探针标记的好坏决定检测的敏感性。 1、Southern印迹杂交是最经典和应用最广泛的杂交方法。根据基因探针与待测DNA限制酶酶解片段杂交的带谱，可以直接确定宿主基因的缺陷所在或病原体的存在状态。 2、Northern 印迹杂交基本原理与Southern印迹杂交相同，不同的是它检测mRNA而不是DNA，因此可分析和了解基因的表达状态。由于mRNA比DNA更易受到各种因素的降解，所以整个操作过程须特别小心。 3、斑点杂交将待测DNA或细胞裂解物变性后直接点在硝酸纤维素膜上（无需限制酶酶解），与探针进行杂交反应。该技术对于基因拷贝数多的样品很适合，具有简捷快速的特点，一次可做大批量样品的筛查，适于流行病学调查和感染性疾病外源性致病基因的检测。目前斑点杂交技术在各实验室中得到较普及的应用。该技术可用来分析待测核酸片段中是否存在与探针同源的序列，同时还可半定量反映样品中的模板含量。其原理包括将提取的核酸片段变性后转移并固定于支持膜上，通过预杂交以除去非特异位点，然后以标记探针进行杂交。标记物有多种，以同位素标记的探针杂交后，可通过放射自显影分析结果，而以非同位素(如生物素、地高辛等)标记的探针杂交后，需加入对应的酶标记物(如亲和素、地高辛抗体)，再经过显色反应后，利用光密度扫描仪进行量化检测。本方法特异性可靠，但灵敏度偏低，而且操作复杂，因此大大限制了该技术的普及应用。 4、分支链DNA(bDNA)技术近几年，bDNA作为核酸直接量化检测技术已广泛应用于HBV、HCV和
分子生物学与基因工程试题库（19） 一、选择题（单选或多选）（每题2分，共计20分） 1.核糖体肽链的合成因( )终止 (a)可读框内编码C末端氨基酸的密码子 (b)可读框内存在不对应氨酰tRNA的密码子 (c)浓度太低或缺少特定的氨酰tRNA (d)释放因子(RF)的GTP依赖性作用，防止A位点中终止密码子与氨酰tRNA的错配结合 (e)末端氨酰转移酶的活性，这个酶蛋白通过将一个赖氨酸或精氨酸残基加到新生多肽 C 末端将肽酰tRNA脱乙酰化 2. 因研究λ噬菌体的限制与修饰现象的本质而获得诺贝尔奖的科学家是：( ) (a)J．Lederberg (b)W.Arber (c)H．Smith (d)F.Sanger 3. EDTA是一种螯合剂，可以抑制大多数酶的活性，但在下列酶中，( )不受它的 影响 (a)外切酶Ⅲ (b)EcoRI (c)Bal31核酸酶 (d)Pstl 4. 关于质粒的相容性，下面哪一种说法不正确? ( ) (a)不同相容群的质粒能够共存于同一个细胞 (b)质粒可以分成若干个不相容群，但不能分成若干个相容群 (c)如果a、b两种质粒不相容，说明它们的复制机制相同 (d)属于同一个不相容群中的质粒，不仅复制机制相同，而且拷贝数和分子量也相同 5. 用SDS-酚来抽提DNA时，SDS的浓度是十分重要的，当SDS的浓度为0．1％时，( ) (a)只能将DNA抽提到水相 (b)只能将RNA抽提到水相 (c)可将DNA、RNA一起抽提到水相 (d)DNA和RNA都不能进入水相 6. 在下列表型中，( )是基因工程上理想的受体菌表型 (a)r+m+rec’ (b)r-m-rec- (C)r-m-rec+ (d)r+m+rec- 7. 微细胞是一种大肠杆菌突变体，( ) (a)它不带任何DNA (b)它的体积为正常细胞的1／10 (c)它带有染色体DNA，但不能表达 (d)它带有质粒DNA，可以表达 8. DNA在中期染色体中压缩多少倍?( ) (a)6倍 (b)10倍 (c)40倍 (d)240倍 (e)1000倍 10000倍 9. 在原核生物复制子中以下哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核苷酸?( ) (a)DNA聚合酶Ⅲ (b)DNA聚合酶Ⅱ (c)DNA聚合酶I (d)外切核酸酶MFl (e)DNA连接酶