现代分子生物学 - 范文中心

现代分子生物学

06/18

1. 全自动测序仪:原理:在DNA 片段中加入4种被荧光分别标记的ddNTP 做为引物,ddNTP

的作用是链终止剂,当进行PCR 时,遇到ddNTP 便会停止,因此会形成链长度不一的一系列片段,由于每个片段末端标记的荧光不同用激光探头扫描电泳后形成的按大小顺序跑出的条带,即可读出核苷酸序列。①在片段中需加入4种不同的ddNTP ②加入PCR 需要的模板,Tap 聚合酶,缓冲液,及dNTP ,进行单向PCR ,产生长度不同的一系列片段。③将PCR 扩增出的片段进行PAGE 电泳,其电泳后只跑出一个带④用激光探头扫描条带,即可读出相应序列。

2. (blue-white screening )蓝白斑筛选:是一种可以在同一转化板上完成重组质

粒的筛选方法。次方法涉及基因的插入失活,利用一种蓝色化合物的形成作为指示剂,在这种情况下失活的基因是lacZ ,该基因编码β-半乳糖甘酶,受到启动子的调控,当大肠杆菌菌株表达lac 阻抑物,则载体那个的lacZ 基因由IPTG 诱导表达,表达形成的酶可以利用底物X-gal 形成蓝色化合物,重组质粒中lacZ 的插入失活导致不能形成蓝色菌落而形成白色菌落。

色氨酸操纵子转录的衰减作用:色氨酸与色氨酸阻抑物结合形成复合物才能结合到操纵子基因上。该阻抑物转录的起始减少了大约70杯,色氨酸操纵子的RNA 序列含有4个互补区,1、2、3、4,通常情况下形成1:2,3:4的互补,在色氨酸含量高时,核糖体迅速在两个色氨酸密码子处插入色氨酸,这样翻译可以直达前导肽末端,当RNA 聚合酶到达终止序列时,核糖体封闭了2,3:4形成弱化发夹结构,转录终止。当色氨酸含量低时,缺乏氨酰tRNA ,核糖体将在两个色氨酸密码子滞留封闭1,形成2:3抗终止子,使3:4弱化子不能形成,转鹿得以延续到其下游。

3. 五种重要的工具酶:①碱性磷酸酶:从DNA 或RNA 的5`端去除磷酸基。②DNA

连接酶:5`-磷酸与3`-羟基相结合。③DNA 聚合酶1:沿5 `至3`的方向合成与DNA 模板互补的DNA 。④多核苷酸激酶:一个依赖ATP 的反应,向双链或单链DNA,RNA 的5`-羟基末端添加磷酸基。⑤末端转移酶:可将核苷酸加到单链或双链DNA ,RNA 的3`端。

4.

质粒小量质备:仅从几毫升培养液中提取小量质粒用作分析的过程。

过程: 1将携带有目的质粒的大肠杆菌接种于数毫升的液体培养基中进行培养。 2增值至稳定期后,离心液形成菌体沉淀

3用碱裂法提取DNA (重悬—碱裂体—中和)

4酚抽提除去蛋白污染物

5乙醇沉淀,对DNA 及RNA 进行浓缩(可加入RNaseA 降解RNA )

6在适宜的缓冲液中进行悬浮。

半不连续复制:在DNA 复制中,两条新生链的合成在同一复制叉中同时进行,因DNA 复制时只能以5′-3′方向进行,所以两条链中的一条链(即前导链)从起始点按5′-3′方向进行连续复制,而另一条链(即随后链)从复制叉处起始按5′-3′方向反向形成冈崎片段,随着复制叉的前进,前导链被复制成连续长链,而滞后链形成不连续的冈崎片段,之后被DNA 连接酶连成连续的DNA ,因此称为半不连续复制。

克隆技术的应用有:重组蛋白的生产,遗传修饰生物体的构建,DNA 指纹分析,医学诊断及基因治疗等。

DNaseI 足迹法:可确定与蛋白质作用的DNA 实际序列区域。将末端标记的DNA 片段与蛋白质样品相混合,待相互混合后用DNaseI 对复合物进行温度配对。在蛋白结合区域,核酸酶不能轻易接近DNA 骨架而难以切割,再将酶解的DNA 进行PAGE 电泳分析,在对照DNA 的泳道中的梯状显示出所有随机的酶切割部位而在加入蛋白样品的泳道显示出某些带的空缺或

未切割的区域,即对应于蛋白结合的DNA 位点(足迹)

(嵌套式)PCR :在第二次PCR 中,以第一次PCR 的底物作为模板,使用一套新的引物,形成更短的PCR 产物。可以避免非特异性产物的产生,排除其它基因成员,保证得到较纯的目的产物。

Southern 印迹:用来检测琼脂糖凝胶上众多DNA 分子中能与特定探针杂交的DNA 分子。DNA 片段经琼脂糖凝胶电泳后,通过毛吸作用转移至尼龙膜或硝酸纤维膜上,再用碱变性使DNA 分子转变成单链DNA ,然后干燥使DNA 固定在膜上,膜上DNA 的位置与凝胶中的完全相同,固定后用荧光标记的探针与其进行杂交,充分洗涤后,用放射自显影法检测杂交的探针,从而检测出DNA 分子

5. 滚环的复制过程和特征:过程:在DNA 复制过程中,以某种方式切断双链DNA 中的

一条链。其5`端与特殊的蛋白质相连,3`端由DNA 聚合酶催化延伸。以未切断的一跳球形链为模板加上新的核苷酸,由于3`端不断延长,而5`端不断被甩出成为游离的单位,好像中间的环不断滚动一样,当游离的链达到一定程度时开始复制其互补链。特征:①链的延伸不需要引物。②模板是环状的③单向复制,形成多拷贝的串联复合物,③由酶从中切开,重新成环。

6. 双抗筛选:载体含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因,目的基因插入四环素抗性

基因使其失活,将重组后的细菌在涂有氨苄青霉素的平板上培养,然后再用影印平板法将其印在含四环素的平板上,能在喊四环素的平板上生长的就是空载体,在含氨苄青霉素的平板上找到在含四环素平板上没有的对应位子的菌落,这些菌落就含有重组载体。

7. 终止子的两个机制:不依赖ρ因子的转录终止和依赖于ρ因子的转录终止。不依赖的特

点:①具有自身互补配对的序列,富含GC ,能形成茎环或发夹结构,这种结构能使RNA 聚合酶停在该位子,接着停止转录。②有一长串的U 结构,能造成RNA 链与模板链的结合不稳定,使RNA 与DNA 分离终止转录。依赖的特点:①有时也含有自身配对的序列。②需要ρ蛋白的参与,ρ因子能结合在新生的RNA 的特定区域上利用水解A TP 的能量在RNA 上移动,移动到转录复合物,脱离RNA 酶,终止转录。

2 CRP-cAMP复合物

Plac 并非强的启动子,为了实现高水平的转录要CAP 受体,当葡萄糖高时细胞内cAMP 水平会降低,当缺乏葡萄糖时,cAMP 含量升高,cAMP 与CAP 结合成CAP-cAMP 复合物,结合在RNA 聚合酶位点上游的乳糖操纵子Plac 上,引起DNA 键发生90度弯曲,增强RNA 与启动自的结合,转录效率提高50倍。

8.

9. excission repairing: 切除修复,此系统是在几种酶的协同作用下,先在损伤的

任一端打开磷酸二酯键,然后外切掉一段寡核苷酸;留下的缺口由修复性合成来填补,再有连接酶将其连接起来。

10. mismatch repair:错配修复,在含有错配碱基的DNA 分子中,使正常核苷酸序

列恢复的修复方式。修复的过程是:识别出正确的链,切除掉不正确的部分,然后通过DNA 聚合酶和DNA 连接酶的作用,合成正确配对的双链DNA 。

(Southern blotting)Southern 印迹:用来检测琼脂糖凝胶上众多DNA 分子中能与特定探针杂交的DNA 分子。DNA 片段经琼脂糖凝胶电泳后,通过毛吸作用转移至尼龙膜或硝酸纤维膜上,再用碱变性使DNA 分子转变成单链DNA ,然后干燥使DNA 固定在膜上,膜上DNA 的位置与凝胶中的完全相同,固定后用荧光标记的探针与其进行杂交,充分洗涤后,用放射自显影法检测杂交的探针,从而检测出DNA 分子。

11. (DNA Melting)DNA 溶解:DNA 分子由于高温而引起H 键的断裂,即热变性。

串联基因簇:基因组中串联重复数百次的某些基因或基因簇区域构成中重复DNA 区段,如rRNA 基因和组蛋白基因簇。

C 值悖论:C 值是指生物体的单倍体基因组所含的RNA 总量。原核生物的基因组比高等生物小,但高等生物中C 值与生物复杂程度无特定关系,如两栖动物的基因组比哺乳动物还大,从总体上说,生物基因组的大小同生物在进化上所处的地位无关,这一现象称为C 值悖论。 可变剪接:从一个特定的基因转录物通过利用不同的5‘3’间接位点产生不同的成熟mRNA ,四种方式1 利用不同的启动子 利用不同的poly (a )位点 保留某些内含子 保留或去除某些外旱子

12. (DNA Annealing )DNA 退火:DNA 由复性变成双链的过程,同源DNA 之间,DNA

和RNA 之间退火则形成杂交分子。

13. (trans-acting factor )反式作用因子:参与基因表达调控的因子, 它们与特异

的靶基因的顺式元件结合起作用,有两个重要的功能结构域:DNA结合结构域和转录活化结构域, 它们是其发挥转录调控功能的必需结构。

14. (cis-acting element )顺式作用元件:存在于基因旁侧序列中能影响基因表达

的序列,它们的作用是参与基因表达的调控,本身不编码任何蛋白质, 仅仅提供一个作用位点, 要与反式作用因子相互作用而起作用。

15. (Transformation )转化:感受态细胞吸收外源DNA 的过程称作转化。是指将质粒或

其他外源DNA 导入处于感受态的宿主菌,并使其获得新表型的过程,转化常用的宿主菌是大肠杆菌。

16. (hnRNA )核内不均一RNA :由RNA POLII转录的所有RNA 叫hnRNA, 期中可被加工

为成熟mRNA 的RNA 成为前体RNA 。

17. (RNAi )RNA 干涉:由双链RNA (dsRNA )介导的、由特定酶参与的特异性基

因沉默现象, 它在转录水平、转录后水平和翻译水平上阻断基因的表达。

18. (DNA denaturation)DNA 变性:加热或用过量酸碱处理双链DNA ,使氢键断裂,结

果DNA 变成为单链

19. (enhancer )增强子:指增加同它连锁的基因转录频率的DNA 序列。增强子是

通过启动子来增加转录的。增强子的效应很明显,一般能使基因转录频率增加10~200倍,有的甚至可以高达上千倍。

20. (base-excision repair, BER)碱基切除修复:DNA 分子中一旦产生了AP 位点,

AP 核酸内切酶就会把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开,并移去包括AP 位点核苷酸在内的小片段DNA ,由DNA 聚合酶Ⅰ合成合成新的片断,最终由DNA 连接酶把两者连成新的被修复的DNA 链。

21. (Genomic Library)基因组文库:用限制性内切酶切割细胞的整个基因组DNA ,

可以得到大量的基因组DNA 片段,然后将这些DNA 片段与载体连接,再转化到细菌中去,让宿主菌长成克隆。这样,一个克隆内的每个细胞的载体上都包含有特定的基因组DNA 片段,整个克隆群体就包含基因组的全部基因片段总和。

22. (multiple cloning site, MCS)多克隆位点:指多个限制性内切酶的单一切点,

由许多限制性内切酶位点组成,往往是人工合成的一段外源基因的插入部位的DNA 序列。

23. (RFLP )限制性内切酶片段长度多态性:DNA 某一位点上的变异有可能引起该

位点特异性的限制性内切酶识别位点的改变,它包括原有位点的消失或出现新的酶切位点,致使酶切片段的长度随之发生变化。

24. (Reporter genes )报告基因:是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因,是一种

表达产物非常容易被鉴定的基因。

25. (Splicing )剪接:内含子在mRNA 成熟和翻译之前被切除的过程称为剪接,外现在在

剪接时重新拼接起来,形成成熟的mRNA ,一般来说剪接包括从初始转录产物精确的去掉内含子,然后切点两侧的mRNA 末端重新连接,外显子形成新的完整的分子。

26. (SSB)单链结合蛋白:结合于螺旋酶沿复制叉方向向前推进产生的单链区,防止

新形成的单链DNA 重新配对形成双链DNA 或被核酸酶降解的蛋白质。作用:①保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构,它以四聚体形式存在于复制叉处,待单链复制后才掉下,重新循环。所以,SSB 蛋白只保持单链的存在,并不能起解链的作用。②可以保护单链DNA 不被酶水解。③它与酶不同,不具催化活性,但能改变复制过程中的平衡状态和反应速度。

27. (knock-out )基因敲除:是建立在基因同源重组技术基础以及胚胎干细胞技术基

础上的一种新分子生物学技术。通过同源重组将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的位点,以达到定点修饰改造染色体上某一基因的目的。步骤:①ES 细胞的获得②基因载体的构建③将基因打靶载体通过一定的方式导入同源的胚胎干细胞中④用选择性培养基筛选已击中的细胞⑤观察嵌和体小鼠的生物学形状的变化进而了解目的基因变化前后对小鼠的生物学形状的改变。

28. 概括典型原核和真核生物启动子的结构和功能,并解释什么是保守序列?

启动子是与RP 结合和转录起始的特殊序列。原核生物的结构:①-35区,位于复制起点上游35个核苷酸处的6个核苷酸序列TTGACA ,能够被RNA 聚合酶全酶识别并结合。②-10区,位于-10处的6个核苷酸序列TATAAT ,是RP 能够识别DNA 双链中的反义链,确保转录的链和方向无误。

29. 转录终止的两种机制?原核生物中翻译如何让调节转录终止?

一,两种机制是①在某一位点不需要其他因子协助,仅依赖于内在终止子的终止机制②依赖于P 因子的终止机制

二,翻译可通过弱化作用调节转录终止。例如:发生在氨基酸的生物合成基因的表达中,前导肽的翻译可以调节结构基因下游的转录,这种调节重要性充分体现在氨基酸的生物合成中,原核生物细胞中转录和翻译是同时发生的,正在翻译的核糖体就像在追赶正在转录的RNA 聚合酶,具有所需氨基酸tRNA 时,核糖体将前导序列翻译成前导肽,而在终止密码子处停止翻译,新生的mRNA 自由形成3-4发夹结构,所以阻碍了DNA 指导RNA 聚合酶的前进,结构基因的转录终止,即发生弱化现象。

30. 乳糖操纵子的调控方式:糖苷酶、透酶、乙酰基转移酶,此外还有一个操纵序列O 、一

个启动序列P 及一个调节基因Ⅰ。 阻遏蛋白的负性调节 :在没有乳糖存在时,乳糖操纵子处于阻遏状态。此时,Ⅰ基因列在P 启动序列操纵下表达的乳糖阻遏蛋白与O 序列结合,故阻断转录启动。当有乳糖存在时,乳糖操纵子即可被诱导。真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖经透酶催化、转运进入细胞,再经原先存在于细胞中的少数β -半乳糖苷酶催化,转变为异乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白,引起阻抑物四聚体构象变化,降低其亲和力,使其从操纵子上掉落下来,开始lacZYA 基因的转录。CAP 的正性调节:分解代谢物基因激活蛋白 CAP 是同二聚体,在其分子内有DNA 结合区及cAMP 结合位点。当没有葡萄糖及cAMP 浓度较高时,cAMP 与CAP 结合,这时CAP 结合在乳糖启动序列附近的CAP 位点,可刺激RNA 转录活性,使之提高50倍;当葡萄糖存在时,cAMP 浓度降低,cAMP 与CAP 结合受阻,因此乳糖操纵子表达下降。

31. 色氨酸操纵子(tryptophane operon) 负责色氨酸的生物合成,当培养基中有足够的色氨酸

时,这个操纵子自动关闭,缺乏色氨酸时操纵子被打开,trp 基因表达,色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程(而不是诱导过程)中起作用

减色效应:碱基在疏水环境中堆积,使碱基对的紫外光吸收减小的现象。如单一的核苷酸在

A260的光吸收值最大,其次单链DNA 或RNA ,双链DNA 最小

增色效应:由于DNA 变性引起的光吸收增加称增色效应, 也就是变性后 DNA 溶液的紫外吸收作用增强的效应。

32.

33. 在DNA 复制中,连续合成的子链成为前导链,另一条非连续合成的子链成为滞后链。

34. 就克隆一个基因来说最简单的质粒载体也必须包括三个部分,复制区(合成复制起点),

选择标记(主要是抗性基因),克隆位点(便于外源DNA 插入)

35. 为了防止载体自身环化,可以用碱性磷酸酶脱去载体的5·端磷酸基团。

36. 产生单个碱基变化的突变叫 点突变 如果碱基的变异不改变编码氨基酸,这就是同义突

变,如果改变,就叫错义突变。

37. 真核生物mRNA 加工过程中,5·端加上帽子结构,3·端加上poly(A)尾巴,如果被转

录基因是不连续的,那么内含子一定要被除去,并通过剪接过程将外显子连接在一起

38. 大肠杆菌DNA 聚合酶1具有5`-3`聚合酶,5`-3`外切核酸酶,3`-5`校正外切核酸酶的活

性。

39. 在DNA 复制中,连续合成的子链成为前导链,另一条非连续合成的子链成为滞后链。

40. 色氨酸是一种调节分子,被视为辅阻遏物,它与一种蛋白质结合形成全阻遏物

41. 人类基因组测序的策略和主要步骤:步骤为①建立遗传图谱②建立物理图谱③DNA 序

列测定:测出人类基因组的全部序列④基因的确定和分析:确定每一个基因,研究它的特性、结构和功能。 策略①确定人类基因组研究的基本思路②确定特定的基因③利用染色体特征研究人类基因组


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