分子生物学重点归纳

分子生物学重点归纳 1. 奠定了分子生物学的几大重大发现 1）细胞学说证明了动植物都是有细胞组成的 2）孟德尔的遗传学规律最先使人们对形状产生认识 3）摩尔根的基因学说进一步将性状与基因相偶联，成为现代遗传学的 4）Watson和Crick提出了脱氧核糖核苷酸的双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路 5）在蛋白质方面，Sumner证实了酶是蛋白质，Sanger利用纸电泳及色谱技术开创了蛋白质序列分析的先河 2. 染色体和染色质之间的区别？什么是染色体？什么是染色质？ 染色质与染色体有共同的组成成分，是同一物质在细胞周期不同功能阶段中所呈现的不同构象。染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂的特定阶段，染色质细丝高度螺旋化形成较粗的柱状和杆状等不同的形状,即染色体 3.在生物的进化过程中，我们所谈到的所谓的C值矛盾？是怎么形成的？为什么会有C值矛盾？以及C值矛盾我们可以怎么解答？ C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量称为C值。

C值矛盾：指C值往往与种系进化的复杂程度不一样，某些低等生物却具有较大的C值。

C值矛盾的形成：真核生物基因组最大的特点就是它含有大量重复的序列，许多DNA序列可能不编码蛋白质，没有生理功能，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这样就容易造成C值矛盾。

4.DNA和RNA的全名？DNA的组成单位是什么？核苷酸又是什么呢？再往下分，一层一层的了解。

DNA，又称脱氧核糖核酸，英文全称：deoxyribonucleic acid。

RNA，又称核糖核酸，英文全称：Ribonucleic Acid DNA的组成单位：一种高分子化合物，基本单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸又由磷酸基团，脱氧核糖，含氮碱基组成，其中含氮碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（Ｇ）、胞嘧啶（Ｃ）和胸腺嘧啶（Ｔ）。

5.DNA会有一级结构，二级结构到多级结构.为什么我们会有这么一个概念的分类？这里面和它的功能是密切相关的，所以说我们要了解DNA的高级结构以及高级结构在生物功能和调控方面所发挥的作用？而且作为高级结构而言，我们生物体内绝大部分DNA都存在高级结构，那么维持这种高级结构的力或者因素在哪里？谁来控制它？谁来决定它的这种高级结构？ DNA的一级结构：4种核苷酸的连接及其排列顺序，表明了该DNA分子的化学构成。

DNA的二级结构：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。基本特点是1、由两条互相平行的脱氧核苷酸链长链盘绕而成。2、脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键相结合，形成碱基对。

DNA的高级结构是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕而形成的更复杂的特定空间结构，包括超螺旋，线性双旋中的纽结，多重螺旋等。其中超螺旋是最主要形式，包括正超螺旋（右手超螺旋）和负超螺旋（左手超螺旋），负超螺旋是细胞里常见的DNA高级结构形式，正超螺旋是过度缠绕的双螺旋。在不同类型的拓扑异构酶作用下相互转变。（溴化乙锭介入）
DNA的高级结构在生物功能调控方面的作用：DNA超螺结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录起到关键作用。

维持DNA一级结构的力：共价键（糖环结构中C—C之间的键、核糖与磷酸之间、核糖与碱基之间相连的键都是共价键，磷酸二酯键也属于共价键。）
二级结构的力：氢键、碱基堆积力（ 碱基堆积力指同一条链中相邻碱基之间的疏水作用力和范德华力）、正负电荷的作用。

高级结构的作用力：DNA分子的末端固定或者是环状分子，双链不能自由转动，额外的张力不能释放导致DNA分子内部的空间位置的重排，造成扭曲，即出现超螺旋结构。

6. 如果给你一段DNA，我希望从这个质粒DNA中分离出它的复制子，或者你能不能用实验来证明哪一段DNA或者哪一段区域是复制子？或者反过头来说，当初人们是怎么做到的？如何证明的？ 7. DNA复制过程中各种各样的酶？ 拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物合成酶（引发酶）、DNA聚合酶、DNA连接酶等酶和蛋白质的参与。

拓扑异构酶能够消除解链造成的正超螺旋的堆积，消除阻碍解链继续进行的这种压力，使复制得以延伸；

DNA解链酶能够水解ATP获得能量来解开双链DNA；

单链结合蛋白（SSB蛋白）能够保证被解链酶解开的单链在复制完成前能够保持单链结构，没有解链的作用；

引物结合酶（引发酶）合成一小段RNA，用来引导DNA聚合酶起始DNA链的合成，引物合成酶需引发前体护送才能催化引物合成；

DNA聚合酶能够有引起脱氧核苷酸之间的聚合，聚合时必须有模板链和具有3’OH末端的引物链，链的延伸方向为5’—3’；
（从RNA引物3’端合成新的DNA链。DNA聚合酶 , 以DNA为复制模板，从将DNA由5＇端点开始复制到3＇端的酶。

DNA聚合酶的主要活性是催化DNA的合成（在具备模板、引物、dNTP等的情况下）及其相辅的活性。

真核细胞有5种DNA聚合酶，分别为DNA聚合酶α（定位于胞核，参与复制引发具5－3外切酶活性），β（定位于核内，参与修复，具5－3外切酶活性），γ（定位于线粒体，参与线粒体复制具5－3和3－5外切活性），δ（定位核，参与复制，具有3－5和5－3外切活性），ε（定位于核，参与损伤修复，具有3－5和5－3外切活性）。

原核细胞有3种DNA聚合酶，都与DNA链的延长有关。DNA聚合酶I是单链多肽，可催化单链或双链DNA 的延长；
DNA聚合酶II则与低分子脱氧核苷酸链的延长有关；
DNA聚合酶III在细胞中存在的数目不多，是促进DNA链延长的主要酶。

DNA连接酶将相邻的冈崎片段连接在一起形成大分子DNA。

8. DNA复制的三种模型，这三个模型得要了解一下。最初人们从DNA的复制提出了这三个模型，是如何排除掉其他两个得到正确的呢？ 全保留复制、半保留复制、随机复制。（假说演绎法）
所谓全保留复制，就是以亲代为模板，但复制后两条新生成的子链全部从亲代脱落，形成全新的子链，而亲代又恢复原样；

半保留复制，则是亲代的两条链解开，每条链作为新链的模板，从而形成两个子代DNA分子，每一个子代DNA分子包含一条亲代链和一条新合成的链。

半保留复制的证明实验：P43 将大肠杆菌放在15NH4C1培养基中生长15代，使DNA被15N标记后，再将细菌移到只含有14NH4C1的培养基中培养。分别取0代、1代、2代、3代的细胞，提取DNA，进行密度梯度离心，分辨重链DNA、正常的轻链DNA和包含一条重链和一条轻链的DNA“杂种链”。

离心后从管底到管口DNA分子就停留在与其相当的CsC1密度处，紫外光下可以看到形成的区带。

14N-DNA密度较轻，停留在离管口较近的位置；
15N-DNA密度较大停留在较低的位置。

当含有15N-DNA的细胞在14NH4C1培养液中培养1代后，只有一条区带介于14N-DNA与15N-DNA之间。培养2代后则在14N-DNA区又出现一条带。有等量的“杂种链”和轻链密度。这些结果只与半保留复制模型相符。全保留模型可以排除，但分散模型却不能排除。Meselson等又将第1代的14N/15N杂种链变性使双链分开，再将变性前后的双链和单链分别进行CsCl密度梯度离心。变性前杂种双链只有一种带，密度为1.717g/cm3，变性后两条单链的密度不同而呈现了两条带，一条为15N带（1.740g/cm3），另一条为14N带（1.725g/cm3）。作为对照的是从肺炎球菌（D. pneumoniae）中提取的DNA，变性前后都只有一条带，密度为1.700g/cm3。这一结果完全符合半保留复制预期的结果，并否定了全保留模型和分散模型。

9. DNA在复制时，末端的时候会出现一个缺口，因为有引物的作用，那么它是如何来防止这种缩短呢？ 产生原因：已知的DNA聚合酶和RNA聚合酶都只能从5’端向3’端移动，线性DNA在复制中，当RNA引物被切除后，留下5’端的部分单链DNA，不能为DNA聚合酶所作用，使得子链短于母链。

线性DNA复制子末端复制的特殊机制：
1、 将线性复制子转变为环状或多聚分子，T4和T7噬菌体，缺口被聚合酶作用填满，再DNA连接酶作用生成二联体 2、 DNA末端形成发夹结构，使得该分子没有游离的末端，草履虫的线性线粒体DNA 3、 在末端蛋白的介入下，在真正的末端上启动复制，腺病毒DNA和￥29噬菌体DNA。依靠链取代法，从一个末端启动一条新链合成，以此取代原来在双链中配对的DNA链 10. 生物体的修复方式老师提了8种？是什么?要能够比较详细的说出哪几种？ 错配修复（只要DNA复制过程中发生错配）、碱基切除修复(带有不同类型的能识别核酸位点的核苷水解酶，特异性切除受损核苷酸上的N-β糖苷键，在DNA上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点)、重组修复（复制后修复，机体细胞对在复制起始时未修复的DNA损伤部位先复制后修复，在新和成链上留下一个对应于损伤序列的缺口）、DNA的直接修复（把损伤的碱基回复到原来状态的一种修复）、SOS反应（细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求生存而产生的一种应急措施，包括DNA损伤修复，诱变效应，细胞分裂的抑制和溶原性细菌释放噬菌体）、核苷酸切除修复（DNA链上的相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形成氢键）、单链缺口修复、双链缺口修复。能比较详细的说出两三种。

11. 中心法则？提出的人？ 是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制(如烟草花叶病毒等)和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程(某些致癌病毒)是对中心法则的补充。提出的人是佛朗西斯·克里克。

12. 转录的章节里面提到的，反义链，有义链，编码链，非编码链？ 与mRNA序列相同的那条DNA链成为编码链，或称有意义链；
把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。

13.转录和翻译比较一下学习。

转录 翻译 模板 DNA mRNA 原料 核糖核苷酸 氨基酸 产物 RNA 蛋白质 酶 RNA聚合酶 氨酰-tRNA合成酶 DNA复制（细胞内复制）
转 录 翻 译 概念 DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程，复制的结果是一条双链变成两条一样的双链（如果复制过程正常的话），每条双链都与原来的双链一样 DNA分子首先解开双链以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程 以mRNA为模板，以tRNA为运载工具．合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程K|S|5U 场所 细胞核、线粒体、叶绿体 细胞核、线粒体、叶绿体K|S|5U 细胞质（核糖体）K|S|5U 原料 4种游离脱氧核苷酸 4种游离核糖核苷酸K|S|5U 20种游离氨基酸K|S|5U 模板 DNA分子中的两条链 DNA中的一条链K|S|5U mRNA K|S|5U 酶 解旋酶、DNA聚合酶等(DNA连接酶)K|S|5U（ 解旋酶、RNA聚合酶等 不要求氨基酰tRNA合成酶、氨肽酶等K|S|5U 能量 ATP ATP ATP 过程 1、解旋：在解旋酶作用下，利用ATP释放的能量解开双螺旋；
2、在DNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则，把游离的脱氧核苷酸连接到模板链上，并使脱氧核苷酸之间过磷酸二酯键连接；
3、沿着模板链不断延伸，最终形成两个一模一样的DNA分子。

1、解旋：在解旋酶作用下，利用ATP释放的能量解开双螺旋；
2、以解开的一条DNA链为模板，按碱基互补配对原则，游离的核糖核苷酸与脱氧核苷酸配对，3、核糖核苷酸间通过磷酸二酯键连接成RNA（mRNA，tRNA，rRNA）
mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合，从起始密码子（AUG）开始翻译。tRNA一端携带氨基酸进入核糖体．另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对，两氨基酸间形成肽键。核糖体继续沿mRNA 移动，每次移动一个密码子，至终止密码结束，肽链形成 模板 去向 复制后，模板链与新形成的子链形成双螺旋结构 转录后，模板链与非模板链重新形成双螺旋结构 分解成核糖核苷酸 特点 1、边解旋边复制；
2、半保留复制 边解旋边转录 一条mRNA可与多个核糖体结合翻译成多条相同的多肽链 产物 形成两个完整的DNA分子 三种单链RNA 蛋白质(多肽链) 14.转录单位？启动子？终止子？ 转录单位：是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列，RNA聚合酶从转录起点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。一个简单的转录单位只携带合成一种蛋白质的信息，复合转录单位可携带不止一种蛋白质分子的信息。

启动子：是基因转录起始所必需的一段DNA序列，是基因表达调控上游顺式作用元件之一。是一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性. 终止子：位于已经转录的序列中，可被RNA聚合酶或其他辅助因子所识别的终止信号。

15.当初人们是如何通过实验来确定转录起始的那个区域？这两个实验有什么相似之处吗？让你用一个实验或者两个实验分别来证明这个质粒上那一部分是复制？哪一部分是转录？（写大概思路）
引物延伸分析: 引物延伸实验可标定转录产物的5`-端， 确定转录的精确起始。特异的末端标记的引物退火到RNA链的互补区域，随后用RNA作为模板，用反转录酶延伸引物得到cDNA。将扩增产物连接入质粒载体测序，其测序结果5＇端即为转录起始位点。通常在真核生物中，转录起始位点距ATG翻译起始位点上游100bp左右，包含明显的TATA box序列。

实验区分质粒复制和转录：用提供放射性3H标记脱氧核苷酸作为细菌的脱氧核苷酸来源，利用放射自显影图像的方法，如果进行的是复制，则可以观察到放射性标记的DNA链产生，而进行的是翻译则不会有上述现象。

16.原核和真核的启动子差别？要联合起来看，以及和启动子一起的概念，增强子，启动子（了解）
原核生物：绝大多数启动子都存在两端共同序列：即位于-10bp处的TTAA区和-35bp位的TTGACA区。现已经查明，-10bp位的TTAA区和-35区的TTGACA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别且具有很高的亲和力。

真核生物：有类似原核生物的区域，位于转录位点上游的-25~-30bp处的共同序列TATAA，也称TATA区，另外在起始位点上游的-70~-78bp还有一段共同序列CCAAT，与原核生物的-35bp区相对应称CAAT区。在-80~-110含有GCCACACCC或GGGCGGG(GC区，GCbox)，习惯上，把TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件（ＵＰＥ）或称为上游激活序列（UAS），另外大多数真核基因还含有增强子区。

增强子：能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列，因为它也能强化转录的起始，又称强化子，它不是启动子的一部分。

启动子如上14 17.转录信使RNA的加工？这一块要去了解一下，不经过加工是不能被直接使用的 真核生物转录生成的初级转录产物，是不具备生物活性及独立功能的前体RNA，必须经过适当的加工处理，（切除内含子，使外显子拼接形成成熟mRNA）才能变为成熟的、有活性的RNA。

18.转录后加工有些什么样呢？带帽，加尾等 带帽：mRNA的5’端加“G”，成帽子结构，往往帽子会被甲基化。

帽子结构（G）是GTP和原mRNA 5’三磷酸腺苷或鸟苷缩合反应的产物，加帽子过程是在鸟苷酸转移酶作用下进行的。分为零号帽子，1号帽子，2号帽子。

帽子的功能：1、使得mrna免受核酸酶的破坏2、使得mrna更容易被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成3、提高翻译效率4、提高mrna的剪接效率 加尾：mRNA的3’端由内切酶切开特定的部位后，多(A)合成酶催化合成多（A）结构。

功能：是mrna由细胞核进入细胞质基质所必须的形式，大大提高了mrna在细胞质基质中的稳定性，可能保护mrna，延长mrna寿命，可能参与控制翻译的效率。

RNA剪接：从RNA中分子中切除内含子。从mrna前体分子中切除被称为内含子的非编码区，并使基因中被称为外显子的编码区拼接形成成熟mrna。

RNA切割：从前体RNA中释放成熟的tRNA和rRNA分子 19.诺贝尔奖获得——具有催化活性RNA，核酶，考核重点 核酶（ribozyme）：是一类具有催化功能的RAN分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性的切除底物RNA分子，从而阻断基因的表达。

核酶具有多种空间结构，目前已知的有锤头型核酶，发夹形核酶，具有自我剪切能力的RNA大多数都能形成锤头型结构，该结构的特点是，由三个茎（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），茎区由互补碱基构成的局部双链结构，包围着一个11~13个保守核苷酸构成的催化活性中心， 核酶的切除通常发生在H（除G以外的任一核苷酸）。同一核酶分子由具有催化中心的核酶和含有剪切位点的底物部分组成锤头型结构，底物部分是切割部位两端的核苷酸，它与核酶的茎Ⅰ和 茎Ⅲ结合，在切割之后该底物释放，新的底物取代，使得切割反应得以重复进行。

核酶分为两大类：剪切型核酶和剪接型核酶 剪切型核酶只剪不接，能够催化自身RNA或者不同的RNA分子切下特异的核苷酸序列。

剪接型核酶具有序列特异的内切核酸酶、RNA连接酶等多种酶的活性，它既能切割RNA分子，也能通过转酯反应连接切割后的RNA分子， 锤头型和发夹型结构的核酶都能催化产物的连接，但发夹型核酶连接活性高于自身切割活性10倍，锤头型切割反应活性高于连接反应的活性100倍。

意义：核酶的发现为基因治疗提供了新的策略，根据其自剪接的特点可以人工合成多种核酶以抑制破坏病毒或癌基因等有害基因的功能；
对RNA的重要功能又有了新的认识，为生命起源的研究提供了新的思路。

20.tRNA的转录和加工比较特别，涉及好几步的修饰？而且每一步的修饰和以后所对应的功能是密切相关的，所以要重点了解,是一道跨章节的题目，修饰以后的功能密切在哪里？为什么要经过这一个修饰？ ,内含子的剪接，切除tRNA中的内含子， 作用：切除内含子后的tRNA才成熟， (大肠杆菌RNase P可特异剪切tRNA前体的5’旁顺序，tRNA前体的剪切尚需要一个3’-核酸内切酶，这可将tRNA前体3’端的一段核苷酸序列切下来。此外RNaseD是tRNA3’端成熟酶) 3’端添加CCA，作用添加CCA-OH结构，哎蛋白质翻译中才具有生物活性。

核苷酸修饰，高级结构：tRNA上运载的氨基酸必须靠近核糖体大亚基的多肽合成位点，而tRNA上的反密码子必须与小亚基mRNA相配对，所以要求结构中不同的基团最大限度的分离。

21.密码本的起始密码子是什么样的？终止密码子是什么样的？以及在这张表内遗传密码存在什么特征？归纳总结一下。

起始密码子：指定蛋白质合成起始位点的密码子，有两个，甲硫氨酸AUG、缬氨酸GUG 终止密码子：不能被任何tRNA分子识别，但可被特殊蛋白结合并引起新合成的肽链从核糖体上释放的密码子（没有相应的tRNA的存在）UAA、UAG、UGA 密码表遗传密码的特征：
密码子的连续性：翻译由5’端起始密码子开始一直到3’端终止密码子结束，其中没有间断或者重叠；
即起始密码子决定了所有后续密码子的位置，说明三联子密码是连续的。

密码子的简并性：一种氨基酸可以有多种密码子相对应；
（第三个碱基具有摆动现象，保证了物种稳定性）
由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并，对应于同一个氨基酸的密码子称为同一密码子，（使氨基酸序列不会因为某个碱基被意外替换而导致氨基酸错误）另外，AUG和GUG即是甲硫氨酸及缬氨酸的密码子又是起始密码子，具有双重功能（编码某一个氨基酸的密码子越多，氨基酸在蛋白质中的出现频率越高）
密码子的通用性与特殊性：遗传密码无论在体外还是在体内，无论对于病毒还是其他生物而言都是通用的；

密码子与反密码子相互作用：密码子与反密码子碱基互补配对。

22.蛋白翻译后的加工和转录后的加工又是一个对比？ 蛋白质 RNA 加工过程 N端fMet或Met的切除；
二硫键的形成；
特定氨基酸的修饰；
且相处新生肽中的非功能片段。

加帽子反应，加尾（A）反应，RNA的剪接，RAN的切割 产物 蛋白质 RNA 酶 蛋白酶 核酸内切酶 23.在分子生物学常用技术这一方面，重点注意它的工具酶，CAS9和argo也是工具酶？故限制性内切酶要重点看？比如说他有什么特点啊？（有一到两道大题）
酶的区别 NgAgo使用的是 23~25-nt DNA，这是和CRISPR的系统最大的不同。

DNA相比RNA的优点也是明显的，DNA-DNA识别的精确度和效率理论上一般比RNA-DNA识别要高。文章测试了NgAgo对碱基错配的容忍度，单个碱基会明显降低效率，多个碱基错配完全失去活性。这是我认为对比Cas9最大的优势，Cas9有时候错配5、6个碱基一样可以切。

不依赖特殊结构，是个ssDNA都能上，这就限制了系统的通用性，凡是ssDNA含量较高的物种都不能用。

最后对长度的限制基本上让NgAgo在除了基因编辑以外没什么拓展性可谈了。Ago结合13~25nt的ssDNA，这25个碱基全用来识别了。所以在ssDNA上我们不能设计任何其他功能了。

而Cas9技术在基础科学的应用上却可以玩的五花八门，全赖于其gRNA除了识别区段之外，还有很大的空间去设计其他功能，包括不限于：募集转录因子控制基因表达（Stanley Qi Lab），募集荧光蛋白进行定点标记（Stanley Qi Lab），加一段lncRNA用来研究非编码RNA的调控功能 （John Rinn Lab），招募一个单碱基置换的酶