现代分子生物学总结

第一篇：现代分子生物学总结

第一章、基因的结构和功能实体及基因组

1、基因定义

基因（遗传因子）是遗传的物质基础，是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，携带有遗传信息的DNA序列，是具有遗传效应的DNA分子片段，是控制性状的基本遗传单位，通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。

2、DNA修复

DNA修复（DNA repairing）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；但有时并非能完全消除DNA的损伤，只是使细胞能够耐受这DNA的损伤而能继续生存。也许这未能完全修复而存留下来的损伤会在适合的条件下显示出来（如细胞的癌变等），但如果细胞不具备这修复功能，就无法对付经常在发生的DNA损伤事件，就不能生存。对不同的DNA损伤，细胞可以有不同的修复反应。

3、DNA损伤

DNA损伤是复制过程中发生的DNA核苷酸序列永久性改变，并导致遗传特征改变的现象。情况分为：substitutation（替换）deletion（删除）insertion（插入）exon skipping（外显子跳跃）。

DNA损伤的改变类型：a、点突变：指DNA上单一碱基的变异。嘌呤替代嘌呤（A与G之间的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C与T之间的替代）称为转换（transition）；嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换（transvertion）。b、缺失：指DNA链上一个或一段核苷酸的消失。c、插入：指一个或一段核苷酸插入到DNA链中。在为蛋白质编码的序列中如缺失及插入的核苷酸数不是3的整倍数，则发生读框移动（reading frame shift），使其后所译读的氨基酸序列全部混乱，称为移码突变（frame-shift mutaion）。d、倒位或转位：（transposition）指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处。e、双链断裂：对单倍体细胞一个双链断裂就是致死性事件。

4、同源重组 同源重组，（Homologus Recombination)是指发生在姐妹染色单体（sister chromatin)之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。同源重组需要一系列的蛋白质催化，如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等；以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。同源重组反应通常根据交叉分子或holiday结构（Holiday Juncture Structure)的形成和拆分分为三个阶段，即前联会体阶段、联会体形成和Holiday 结构的拆分。a、基因敲除

基因敲除（geneknockout），是指对一个结构已知但功能未知的基因，从分子水平上设计实验，将该基因去除，或用其它顺序相近基因取代，然后从整体观察实验动物，推测相应基因的功能。这与早期生理学研究中常用的切除部分-观察整体-推测功能的三部曲思想相似。基因敲除除可中止某一基因的表达外，还包括引入新基因及引入定点突变。既可以是用突变基因或其它基因敲除相应的正常基因，也可以用正常基因敲除相应的突变基因。b、因转移法

同源重组(homologousrecombination)是将外源基因定位导人受体细胞染色体上的方法，因为在该座位有与导人基因同源的序列，通过单一或双交换，新基因片段可替换有缺陷的基因片段，达到修正缺陷基因的目的。位点特异性重组是发生在两条DNA链特异位点上的重组，重组的发生需一段同源序列即特异性位点(又称附着点；attachmentsite，att)和位点特异性的蛋白因子即重组酶参与催化。重组酶仅能催化特异性位点间的重组，因而重组具有特异性和高度保守性。

5、碱基错配对修复

错配修复（mismatch repair，MMR）：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；主要用来纠正DNA双螺旋上错配的碱基对，还能修复一些因复制打滑而产生的小于4nt的核苷酸插入或缺失。MMR的过程需要区分母链和子链，做到只切除子链上错误的核苷酸，而不会切除母链上本来就正常的核苷酸。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III和DNA连接酶的作用，合成正确配对的双链DNA。

6、基因组学

基因组学（英文genomics），研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学，和工业领域的重大问题。基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)，又被称为后基因组（postgenome）研究，成为系统生物学的重要方法。基因组学的主要工具和方法包括： 生物信息学，遗传分析，基因表达测量和基因功能鉴定。第二章、基因的结构实体

1、核酸分子

核酸（Nucleic Acids）是一种主要位于细胞核内的生物大分子，其充当着生物体遗传信息的携带和传递。DNA分子含有生物物种的所有遗传信息，为双链分子，其中大多数是链状结构大分子，也有少部分呈环状结构，分子量一般都很大。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达，为单链分子，分子量要比DNA小得多。核酸存在于所有动植物细胞、微生物和病毒、噬菌体内，是生命的最基本物质之一，对生物的生长、遗传、变异等现象起着重要的决定作用。核酸大分子可分为两类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），在蛋白质的复制和合成中起着储存和传递遗传信息的作用。核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。

2、DNA的结构

DNA即脱氧核糖核酸（英文Deoxyribonucleic acid的缩写）,又称去氧核糖核苷酸，是染色体主要组成成分，同时也是组成基因的材料。DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的。这是因为在DNA分子双螺旋结构的内侧,通过氢键形成的碱基对,使两条脱氧核苷酸长链稳固地并联起来。另外,碱基对之间纵向的相互作用力也进一步加固了DNA分子的稳定性。各个碱基对之间的这种纵向的相互作用力叫做碱基堆集力,它是芳香族碱基π电子间的相互作用引起的。现在普遍认为碱基堆集力是稳定DNA结构的最重要的因素。再有,双螺旋外侧负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子之间形成的离子键,可以减少双链间的静电斥力,因而对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。DNA分子由于碱基对的数量不同,碱基对的排列顺序千变万化,因而构成了DNA分子的多样性。例如,一个具有4 000个碱基对的DNA分子所携带的遗传信息是4种,即10种。不同的DNA分子由于碱基对的排列顺序存在着差异,因此,每一个DNA分子的碱基对都有其特定的排列顺序,这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息,从而使DNA分子具有特异性。

3、DNA的拓扑学

首先以一260 bp双链线形B-DNA为例，此DNA在松弛时，螺旋数为25（260/10.4），首尾连接成环形后，为一松弛环形DNA，并处于最稳定状态。若将此线形DNA先拧松2个连环再连成环形，则可以形成两种环形DNA，一种称为松弛解链环形DNA；另一种环形DNA称为超螺旋DNA，其螺旋周数为25，有2个负超螺旋。由此引入拓扑学参数： 1.连环数（Linking number）：在双螺旋DNA中，一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数，以L 表示（或以α表示），其计数方法为处于松弛环形DNA时的螺旋周数，肯定为整数，右手螺旋为正、左手螺旋为负。2.缠绕数（Twisting number）：即DNA分子中的Watson-Crick螺旋周数，以T 表示(或以β表示)，其数值可直接在处于最稳定状态下的双链环形（或超螺旋形式）DNA中的实际螺旋周数计数得到，不一定是整数，右手螺旋为正，左手螺旋为负。但必须注意T仅针对于形成双螺旋区域而言，解链部分的bp数就不涉及T的计算。对于一定长度的DNA双链，一旦出现解链T值就减少。如260bp B-DNA双链自然状态下T=25，解链20%时的T=20。3.超螺旋数 或 纽数（Writhing number）：其数值有公式L=T+W 计算得到，以W表示（或以τ表示），不一定为整数。左手超螺旋为正，右手超螺旋为负（此点解释见后）。4.比连环差：为双链DNA的超螺旋密度。用σ表示，由公式σ = Lβ /β 表示。

4、染色体和核小体

染色体（Chromosome），是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，又叫染色质。其本质是脱氧核甘酸，是细胞核内由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是遗传物质基因的载体。在无性繁殖物种中，生物体内所有细胞的染色体数目都一样；而在有性繁殖大部分物种中，生物体的体细胞染色体成对分布，称为二倍体。性细胞如精子、卵子等是单倍体，染色体数目只是体细胞的一半。哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为XY，雌性则为XX。鸟类和蚕的性染色体与哺乳动物不同：雄性个体的是ZZ，雌性个体为ZW。

染色体是细胞核中载有遗传信息的物质，在显微镜下呈圆柱状或杆状，主要由脱氧核糖核酸和蛋白质组成，在细胞发生有丝分裂时期容易被碱性染料（例如龙胆紫和醋酸洋红）着色，因此而得名。在无性繁殖物种中，生物体内所有细胞的染色体数目都一样；而在有性繁殖大部分物种中，生物体的体细胞染色体成对分布，称为二倍体。性细胞如精子、卵子等是单倍体，染色体数目只是体细胞的一半。哺乳动物雄性个体细胞的性染色体对为XY，雌性则为XX。鸟类和蚕的性染色体与哺乳动物不同：雄性个体的是ZZ，雌性个体为ZW。

核小体（英语：Nucleosome，也译作核体或核仁小体等）是组成真核生物染色质（除精子染色质外）的基本单位。核小体是由DNA与四对组织蛋白（共8个）的复合物，其中有H2A和H2B的二聚体两组以及H3和H4的二聚体两组。另外还有一种H1负责连结两个核小体之间的DNA。核小体假说是在1974年，由Don Olins、Ada Olins与罗杰·科恩伯格等人首次提出的。核小体是染色体的基本结构单位，由DNA和组蛋白（histone）构成，是染色质（染色体）的基本结构单位。由4种组蛋白H2A、H2B、H3和H4，每一种组蛋白各二个分子，形成一个组蛋白八聚体，约200bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。

5、染色质的构象状态

(chromosome conformation capture，3C)通过一种定量手段(PCR产物的有和无、产量的高和低)对DNA之间是否存在相互作用这一定性问题进行研究。主要经过甲醛交联、限制性酶切、稀释和连接、解交联、DNA纯化与PCR鉴定。通过一对分别与选定的2段DNA配对的引物进行PCR扩增，通过PCR产物的有无、产量的高低等，就可以对是否存在相互作用进行判断。

6、常染色质和异染色质

常染色质：常染色质是指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。在常染色质中，DNA包装比约为1/2000-1/1000，即DNA实际长度为染色质纤维长度的1000-2000倍。构成常染色质的DNA主要是单一序列DNA和中度重复序列DNA（如组蛋白基因和tRNA基因）。常染色质并非所有基因都具有转录活性，处于常染色质状态只是基因转录的必要条件，而不是充分条件。

异染色质：在细胞周期中，间期、早期或中、晚期，某些染色体或染色体的某些部分的固缩常较其他的染色质早些或晚些，其染色较深或较浅，具有这种固缩特性的染色体称为异染色质（heterochromatin）。具有强嗜碱性，染色深，染色质丝包装折叠紧密，与常染色质相比，异染色质是转录不活跃部分，多在晚S期复制。异染色质分为结构异染色质和功能异染色质两种类型。结构异染色质是指各类细胞在整个细胞周期内处于凝集状态的染色质，多定位于着丝粒区、端粒区，含有大量高度重复顺序的脱氧核糖核酸（DNA），称为卫星DNA（satel-lite DNA）。第三章、基因的功能实体

1、基因的功能

基因有控制遗传性状和活性调节的功能。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，并通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的个体性状表现。基因还可以通过控制结构蛋白的成分，直接控制生物性状。、生物体细胞中的DNA分子上有很多基因，但并不是每一基因的特征都表现出来。即使是由同一受精卵发育分化而来的同一人体不同组织中的细胞，如肌肉细胞、肝脏细胞、骨细胞、神经细胞、红细胞、和胃黏膜细胞等。它们的细胞形状都是各不相同的。为什么会出现这种现象呢？原来，细胞核中的基因在细胞的一生中并非始终处于活性状态，它们有的处于转录状态，即活性状态，这时基因打开，有的处于非转录状态，即基因关闭。在生物体的不同发育期，基因的活性是不同的，而且基因的活性有严格的程序。基因活性的严格程序是生命周期稳定的基础。各种不同的生物因其细胞内的基因具有独特的活性调节而呈现不同的形态特征。

2、顺反因子

顺式作用元件（cis-acting element）能影响基因表达，但不编码RNA和蛋白质的DNA序列

反式作用因子（trans-actingfactor）能识别和结合特定的顺式作用元件,并影响基因转录的一类蛋白质或RNA

3、顺式调控元件

有顺式调控元件(cis-regulatory element)，或顺式作用元件是调节位于相同的DNA分子(通常是一个染色体)的基因的表达的DNA或RNA的区域。这个词是从拉丁词顺，这意味着“在同一侧的”构建。可能有顺式元件位于控制(或什至更上游的启动子区域)的基因的编码序列的上游，在一个内含子，或该基因的编码序列的下游，无论是在非翻译或未转录区域。

4、非编码RNA分子的调控作用 非编码RNA（Non-coding RNA）是指不编码蛋白质的RNA。其中包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA 和microRNA 等多种已知功能的 RNA，还包括未知功能的RNA。这些RNA的共同特点是都能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在RNA 水平上就能行使各自的生物学功能了。非编码RNA 从长度上来划分可以分为3类:小于50 nt，包括microRNA，siRNA，piRNA；50 nt到500 nt，包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA，SLRNA，SRPRNA 等等；大于500 nt，包括长的mRNA-like 的非编码RNA，长的不带polyA 尾巴的非编码RNA等等。

5、基因在细胞核内的地域分布 第四章、基因组的组织结构

1、基因组

在生物学中，一个生物体的基因组是指包含在该生物的DNA（部分病毒是RNA）中的全部遗传信息，又称基因体(genome)。基因组包括基因和非编码DNA。1920年，德国汉堡大学植物学教授汉斯.温克勒（Hans Winkler）首次使用基因组这一名词。更精确地讲，一个生物体的基因组是指一套染色体中的完整的DNA序列。

2、原核生物基因组的特点

a、基因组较小，通常只有一个环形或线形的DNA分子。

b、基因组的大部分序列是用来编码蛋白质的，基因之间的间隔序列很短。

c、功能相关的序列常串连在一起，由共同的调控元件调控，并转录成同一mRNA分子，可指导多种蛋白质的合成，这种结构称操纵子。

3、真核生物基因组的特点 a、基因组较大。真核生物的基因组由多条线形的染色体构成，每条染色体有一个线形的DNA分子，每个DNA分子有多个复制起点。

b、不存在操纵子结构。真核生物的同一个基因簇的基因，不会像原核生物的操纵子结构那样，转录到同一个mRNA上。

c、存在大量的重复序列。真核生物的基因组里存在大量重复序列，通过其重复程度可将其分成高度重复序列、中度重复序列、低度重复序列和单一序列。

d、有断裂基因。大多数真核生物为蛋白质编码的基因都含有“居间序列”，即不为多肽编码，其转录产物在mRNA前体的加工过程中被切除的成分。

4、基因的拷贝数

拷贝数就是指某基因（可以是质粒）在某一生物的基因组中的个数.单拷贝就是该基因在该生物基因组中只有一个,多则指有多个。

(一)在细菌细胞中，某种特定质粒的数目。根据复制特性，质粒分严紧型和松弛型两类，前者在细胞中只含1～2个，而后者含10～15个以上。恒定的拷贝数与质粒复制控制系统、宿主细胞遗传背景及生长条件有关。质粒复制控制系统首先通过调节复制的起始点来控制拷贝数，调节因素包括阻遏蛋白、反义RNA和某些顺向重复序列。有些质粒还有其他控制系统，如有分配功能的par系统和确保质粒稳定遗传的ccd系统。一旦质粒上与调控有关的基因或位点突变，可使拷贝数明显增加或减少。(二)在细菌细胞中，某种特定基因的数目。

5、线粒体DNA 线粒体中的遗传物质，线粒体能为细胞产生能量，是在细胞线粒体内发现的脱氧核糖核酸特殊形态。线粒体DNA（mtDNA）呈双链环状，在哺乳动物中大小一般在15kb～18kb之内。一个线粒体中一般有多个DNA分子。

与核基因组相比，线粒体基因组有如下有趣的性质： 所有的基因都位于一个单一的环状DNA分子上。遗传物质不为核膜所包被。DNA不为蛋白质所压缩。

基因组没有包含那么多非编码区域（垃圾DNA或“内含子”）。一些密码子与通用密码子不同。相反，与一些紫色非硫细菌相似。一些碱基为两个不同基因的一部分：某碱基作为一个基因的末尾，同时作为下一个基因的开始。

线粒体DNA比DNA存活时间长得多，而且遗传自母亲，因此用来确认家庭关系十分理想。第五章、基因的自身维护

1、DNA复制

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前的分裂间期进行的复制过程，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。这个过程通过边解旋边复制和半保留复制机制得以顺利完成。DNA复制主要包括引发、延伸、终止三个阶段。

2、DNA复制的特点

A、半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M.Meselson 和 F.Stahl 所完成的实验所证明。

B、有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。

C、需要引物（primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。

D、双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。

E、半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链（leading strand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链（lagging strand)。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段（Okazaki fragment)。冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。

3、DNA复制的忠实性维护

DNA聚合酶高度选择性、DNA聚合酶的自我校对、错配修复

4、连接体和去连接体

5、几种特殊形式的DNA合成

诱导型稳定DNA复制、DNA重组依赖的DNA复制、组成型稳定DNA复制、DNA的跨损伤复制。

6、DNA复制的多种形式

滚环复制：滚环式复制(rolling circle replication)是噬菌体中常见的DNA复制方式。滚环式复制的一个特点是以一条环状单链DNA为模板，进行新的DNA环状分子合成。噬菌体的双链DNA环状分子先在一条单链的复制起点上产生一个切口(nick)，然后以另一条单链为模板不断地合成新的单链。释放出的新合成的单链或是先复制成双链DNA，被酶切割成单位长度后，再形成环状双链DNA分子；或是释放出的新合成的单链DNA，先被酶切割成单位长度形成单链环状DNA分子后再复制成双链环状DNA分子。

D环复制：双螺旋的两条链并不同时进行复制，重链先开始复制，稍后轻链再开始复制，当复制沿轻链开始时，重链上产生了D环，随环形轻链复制的进行，D环增大，轻链后亦开始复制，最后两条链完成复制形成两条新的DNA双螺旋。第六章、综合

1、DNA的损伤和修复

DNA损伤修复是在细胞中多种酶的共同作用下，使DNA受到损伤的结构大部分得以恢复，降低了突变率，保持了DNA分子的相对稳定性。DNA分子的损伤类型有多种。UV照射后DNA分子上的两个相邻的胸腺嘧啶(T)或胞嘧啶(C)之间可以共价键连结形成环丁酰环，这种环式结构称为二聚体。胸腺嘧啶二聚体的形成是 UV对DNA分子的主要损伤方式。

Χ射线、γ射线照射细胞后，由细胞内的水所产生的自由基既可使DNA分子双链间氢键断裂,也可使它的单链或双链断裂。化学物中的博莱霉素、甲基磺酸甲烷等烷化剂也能造成链的断裂。

丝裂霉素C可造成DNA分子单链间的交联，这种情况常发生在两个单链的对角的鸟嘌呤之间。链的交联也往往带来DNA分子的断裂。

DNA分子还可以发生个别碱基或核苷酸的变化。例如碱基结构类似物5-溴尿嘧啶等可以取代个别碱基，亚硝酸能引起碱基的氧化脱氨反应，原黄素（普鲁黄）等吖啶类染料和甲基氨基偶氮苯等芳香胺致癌物可以造成个别核苷酸对的增加或减少而引起移码突变（见基因突变）。

一种 DNA损伤剂往往可以同时引起几种类型的损伤，其损伤效应的大小和类型与剂量及细胞所处的周期状态有关。

2、基因重组与重排

基因重排是指通过基因的转座，DNA的断裂错接而使正常基因顺序发生改变。

基因组重排技术结合了传统诱变技术和细胞融合技术,是一项对整个微生物基因组重排的新型育种技术。基因组重排技术通过多亲本原生质体递归融合,可以使工程菌快速获得多样复杂优良表型,并且无须了解其基因组学、代谢组学等具体背景。介绍了基因组重排技术的过程及应用,展现了基因组重排技术的优点,并给出了基因组重排技术的发展在未来的应用情景。

3、细胞周期控制及细胞死亡控制

细胞周期分为：合成DNA的时期称为DNA合成期（S期），进行DNA拷贝分配和细胞分裂的时期称为有丝分裂期（M期），在M期结束后和S期开始前的一段间隙称为G1期，而在S期结束后和M期开始前的间隙则称为G2期。真核细胞内有一个调控机构，使细胞周期能有条不紊地依次进行。细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的，细胞周期各时相中有各自特异性的细胞周期蛋白控制细胞周期有序地进行。细胞是有机体的基本结构单位和功能单位，而细胞周期则是保证细胞进行生命活动的基本过程。细胞周期分为：合成DNA的时期称为DNA合成期（S期），进行DNA拷贝分配和细胞分裂的时期称为有丝分裂期（M期），在M期结束后和S期开始前的一段间隙称为G1期，而在S期结束后和M期开始前的间隙则称为G2期。真核细胞内有一个调控机构，使细胞周期能有条不紊地依次进行。细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的，细胞周期各时相中有各自特异性的细胞周期蛋白控制细胞周期有序地进行。细胞死亡是生命现象不可逆停止及生命的结束，正常的组织中经常发生细胞死亡，是维持组织机能和形态所必须的，包括细胞主动死亡-程序性死亡和细胞被动死亡即细胞坏死、细胞凋亡。

细胞的死亡方式有两种A被动死亡——细胞坏死，它是指细胞受到环境因素的影响，导致细胞死亡的病理过程。B主动死亡（细胞编程性死亡）——即细胞凋亡，为了维持机体内环境的稳定，细胞发生主动的，由基因控制的自我消亡过程，此过程需要消耗能量。

第二篇：现代分子生物学总结

医学细胞与分子生物学习题库

一、名词解释

1．基因组

2．基因文库

3．卫星DNA

4．SD序列

5．分子克隆

6．载体

7．反式作用因子

8．粘性末端

9．限制性内切酶

10．cDNA文库

11．转化率

12．质粒拷贝数

13．体外重组

14．感受态细胞

15．探针

16．核酸杂交

17．阳性克隆

18．固相杂交

19．解链温度

20．C值悖理

21．基因家簇

22．反义RNA

23．RNA干扰

24．魔斑

25．顺式作用元件

二．填空题

1.真核生物基因组DNA序列可分为（）、（）和（）。

2.真核生物基因组高度重复序列包括（）、（）、（）和（）四种。

5.原核生物转录水平调控的方式有（）和（）两种方式；前者又可分为（）和（）；后者可分为（）和（）。

6.真核生物基因表达调控包括（）、（）、（）、（）和（）五个层次。

7.真核生物基因组DNA水平的调控包括（）、（）、（）、（）和（）五种方式。

8.反式作用因子可划分为（）、（）和（）三类。

12.影响杂交的因素有（）、（）、（）、（）和（）。

15.逆转录酶是多功能酶，具有（）、（）、（）三种功能，但无（）作用。

16.DN的损伤突变类型有（）、（）、（）、（）和（）。

17.引起DNA损伤突变的因素是（）、（）、（）、（）和（）。

18.DNA的损伤修复方式有（）、（）、（）和（）。

20.病毒基因组可由（）或（）组成；细菌基因组由一条（）组成；真核生物基因组由（）和（）形成（）。

21.原核生物基因表达调控的方式有（）和（）；其中（）是主要的方式。

22.、操纵子由（）、（）和（）组成；受（）产物的调控。

23．顺式作用元件按功能可划分为（）、（）、（）和（）。

24．分子克隆技术的操作包括（）、（）、（）和（）等四个基本过程。

25．限制性内切酶分为（）、（）、（）三种，其中只

有（）在基因工程操作中被应用。

26.限制性内切酶识别（）序列； DNA分子在该酶切割下可产生（）、（）或（）末端。

27．分子克隆中常用的工具酶有（）、（）、（）和（）。

28．分子克隆中常用的载体有（）、（）、（）和（）。

29．目的基因制备的常用方法有（）、（）、（）。

30．体外重组常用方法有（）、（）、（）和（）。

31．重组体导入原核生物细胞中的常用方法有（）和（）；重组体导入真核生物细胞中的常用方法有（）、（）和（）。

32．重组体的筛选方法有（）、（）、（）、（）。

33．cDNA文库的构建步骤是（）、（）（）、（）。

34．常用的核酸探针包括（）、（）和（）。

35．放射性同位素标记常用的标记方法有（）、（）、（）。

36．分子克隆中常用的非放射性同位素标记物有（）、（）、（）等；常用的标记方法有（）、（）。

37．核酸杂交技术可分为（）和（）两种类型；后者又可分为（）和（）。

39．PCR技术的基本过程是（）、（）、（）。

40．影响PCR的因素有（）、（）、（）、（）、（）。

41．PCR反应的特点是（）、（）、（）、（）。

45．限制性核酸内切酶的作用特点是（）、（）、（）、（）。

50．DNA切除修复需要的酶有（）、（）和（）。

三、判断题

1、生物越高度，基因组越庞大，基因数目就越多。（）

2、真核生物结构基因都是单拷贝，rRNA基因为多拷贝。（）

3、同基因是一类结构上完全相同，表达产物功能也相同的一组基因。（）

4、真核细胞基因转录产物为单顺反子。（）

5、原核细胞基因转录产物为多顺反子。（）

6、真核生物基因组中不编码的区域多于编码的区域。（）

7、卫星DNA实际上是出现在非编码区的串联重复序列。

8、串联重复序列是形成卫星DNA 的基础。

9、所有真核生物基因组中都有α卫星DNA。

10、高度重复序列在真核生物细胞基因组中重复出现可达106次以上。

11、中度重复序列的长度和拷贝数很不均一。

12、短分散片段重复顺序的平均长度约为3500-5000bp。

13、长分散片段重复顺序的平均长度约为300bp。

14、中度重复序列大多不编码蛋白质。

15、高度重复序列中有一些可编码蛋白质。

16、中度重复顺序一般具有种特异性。

17、每种组蛋白的基因在同一种生物中拷贝数是相同的。

18、不同生物中组蛋白基因在基因组中的排列不一样。

19、端粒是所有生物染色体末端的一种特殊结构。

20、以RNA为模版合成出的DNA链叫负股链。

21、颠换是指原为嘧啶突变后变为嘌呤。

22、置换是指原为嘧啶突变后变为嘌呤。

23、重组修复也叫复制后的修复。

24、原核细胞和真核细胞中许多mRNA都是多顺反子转录产物。

25、限制性内切酶切割的DNA片段都具有粘性末端。

26、原核生物中mRNA一般不需要转录后加工。

27、增强子并没有启动子活性，却具有增强启动子活性，促进转录起始的效能。

28、在双向复制中一条链按5′→3′的方向合成，另一条链按3′→5′的方向合成。

29、原核细胞和真核细胞复制在多个位点同时起始进行。

30、真核细胞的基因是不连续的，转录出来的所有RNA都必须经过加工。（31、生物DNA分子的大小等于基因的总和。（）

32、所有多肽链经核糖体翻译出来即有正常生理功能。

33、核糖体是蛋白质和rRNA构成的功能复合体。

34、机体的各种细胞中含有相同的遗传信息，所以有相同的表达，35、在负控诱导系统中，阻遏蛋白不与效应物结合时，结构基因不转录。

36、在负控阻遏系统中，阻遏蛋白不与效应物结合时，结构基因不转录。

37、CAP结合在启动子上时，能促进RNA聚合酶与启动子结合，促进转录。）

38、CAP首先与cAMP形成复合物才能与启动子结合。

39、RBS是指mRNA起始密码AUG前的一段非翻译区。

40、反义RNA由反义基因转录而来。

41、转录后基因沉默被称为RNAi。

42、细胞中蛋白质合成旺盛时，mRNA链上核糖体数量就多，poly（A）也较长。

43、限制性核酸内切酶是原核生物所特有的酶。

44、只有Ⅱ型限制性核酸内切酶在分子生物学中被应用。

45、COS区是指λ噬菌体粘性末端构成的区域。

53、基因扩增是指某些基因的拷贝数大量增加的现象。

54、基因重排是DNA水平调控的重要方式之一

55、所有核酸的合成都是以碱基配对为基础的。

56、甲基化程度与基因的表达一般呈反比关系。

57、基因的甲基化程度愈高，其表达则降低。

58、去除组蛋白基因转录活性降低。

59、常染色质:结构松散，基因不表达。

60、异染色质:结构紧密，基因表达。

61、有基因表达活性的染色质DNA对DNaseⅠ更敏感。

62、真核生物基因调控主要也是在转录水平上进行的。

四、选择题：

1.原核生物基因组中的复制起始点有（）

A．1个B．2个C．多个D．1000个以上

2．真核生物基因组中的复制起始点有（）

A．1个B．2个C．多个D．1000个以上

3.真核生物基因之间的间隔区与基因组大小（）

A．有关B．无关C．成正比E．成反比

４.卫星DNA的长度一般为()

A．5-10bpB．300bpC．100bpD．500-1000bp

５.在大肠杆菌细胞中DNA复制的保真性主要是下列哪个酶的作用（A．DNA聚合酶ⅠB．DNA聚合酶Ⅱ

C．DNA聚合酶ⅢD．DNA连接酶

６.既有内切酶活力，又有连接酶活力的是

A．拓扑异构酶B．DNA聚合酶Ⅱ

C．解螺旋酶D．DNA连接酶）

7.转录过程中遗传信息的转递方向是()

A．DNA→RNAB．RNA→DNAC．DNA→DNAD．RNA→RNA

8.hnRNA是()

A．存在于细胞核内的tRNA前体B.存在于细胞核内的mRNA前体

C.存在于细胞核内的rRNA前体D.存在于细胞核内的snRNA前体

9.以RNA为模板合成DNA的酶是（）

A．DNA聚合酶ⅢB．DNA聚合酶ⅠC．RNA聚合酶D．反转录酶

10.蛋白质的生物合成中肽链延伸方向是（）

A．5→3B．从N端到C端C．3→5D．从C端到N端，，11.蛋白质翻译后的加工主要包括（）。

A．氨基酸侧链修饰B．水解修饰

C．二硫键的形成D． 上述各种修饰都包括

12.操纵子调控系统属于哪一种水平的调控（）

A．复制水平的调节B。转录水平的调节

C．翻译水平的调节D。转录后加工的调控

13.与乳糖操纵子操纵基因结合的物质是（）

A．RNA聚合酶B．DNA聚合酶C．阻遏蛋白D．诱导物

14、参与线粒体DNA复制的酶是（）

A．polαB．polδC．polβD．polγ

15、参与领头链DNA复制的酶是（）

A．polαB．polδC．polβD．polγ

16、端粒酶是一种()

A．逆转录酶B．RNA聚合酶C．DNA聚合酶D．DNA酶

17.含稀有碱基最多的RNA是（）

A．mRNAB、rRNAC．5S-rRNAD．tRNA

18.大肠杆菌DNA连接酶需要下列哪一种辅助因子？（）

A．FAD作为电子受体B．NADP+作为磷酸供体

C．NAD+形成活性腺苷酰酶D．NAD+作为电子受体

19.真核生物RNA聚合酶I催化转录的产物是（）

A．mRNAB．45S-rRNAC．5S-rRNAD．tRNA

20.魔斑是指（）

A．ppGppB．cAMPC．cGMPD．7mGppp

21.CAP复合体与操纵子结合的部位是（）

A．启动子B．操纵基因C．结构基因D．调节基因

22.基因的甲基化修饰一般发生在（）

A．CpGB．ApGC．GpTD．TpG

23.有基因表达活性的染色质DNA对下列那个酶敏感性增加？（）

A．DNaseⅠB．DNA polⅠC．DNA polⅡD.Rnase H

24.真核生物的RNA聚合酶识别的是（）

A．启动子B．增强子C．TF-DNA复合体D．RF

25.在分子生物学中被应用的限制性核酸内切酶是（）

A．Ⅰ型B．Ⅱ型C．Ⅲ型D．以上都没用

26.限制性核酸内切酶错位切割产生（）

A．粘性末端B．平头末端C．3’-磷酸D．5’-羟基

27.大肠杆菌DNA连接酶只能连接（）

A．粘性末端B．平头末端C．3’-磷酸D．5’-羟基

28.pBR322是（）

A．复制型载体B．表达型载体C．穿梭载体D．噬菌体载体

29、pUC载体是（）

A．复制型载体B．表达型载体C．穿梭载体D．噬菌体载体

30.M13噬菌体是（）

A．单链DNA噬菌体B．双链DNA噬菌体

C．RNA噬菌体D．都不是

31、B．表达型载体C．穿梭载体D．噬菌体载体

五．问答题

1．分子克隆中常用的工具酶有哪些？各有何用途？

2．何谓载体？分子克隆中常用的载体有哪些？理想的载体应具备哪些条件？

3．何谓PCR？试述PCR基本技术原理和影响因素。

4．常用的核酸探针有哪些类型？各有何优缺点？

5．将目的DNA与载体DNA连接起来的方法有哪些？并用文或图表示各种连接过程。

6．简述原核生物与真核生物基因组结构特点。

9．体外重组常用的连接方法有哪些？各有何优缺点？

13．何谓核酸杂交？常用的杂交方法有哪些？

28.何谓宿主细胞？分子克隆中常用的宿主细胞有哪些？宿主细胞应具备哪些条件？

31.简述重组体导入哺乳动物细胞的方法

35、DNA损伤修复有哪些类型？试述各类型的修复方式。

第三篇：现代分子生物学西大版总结

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,并从分子水平上阐明蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸之间的互作及其基因表达调控机理的学科。广义上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现象和生物规律。基因:是产生一条多肽链或功能RNA分子所必需的全部核苷酸序列。一个典型的真核基因 包括:(1)编码序列—外显子(exon);(2)插入外显子之间的非编码序列—内含子(3)5-端和3-端非翻译区(UTR);(4)调控序列

DNA重组技术:是20世纪70年代初兴起的技术科学,又称基因工程，是将不同的DNA片段(如某个基因或基因的一部分)按照人们预先的设计定向连接起来,在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达,产生影响受体细胞的新的遗传性状的技术。

转录因子:是一群能与基因5端上游特定序列专一结合,从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。

结构分子生物学:研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。它包括结构的测定、结构运动变化规律的探索及结构与功能相互关系的建立3个主要研究方向

遗传学中心法则描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在DNA中,DNA被复制传给子代细胞,信息被拷贝或由DNA转录成RNA,然后RNA翻译成多肽。不过,由于逆转录酶的作用,也可以以RNA为模板合成DNA,这是对早先提出的遗传中心法则的补充。

C值(c value);通常是指一种生物单倍体基因组DNA的总量,以每细胞内的皮克(pg)数表示 C值反常现象:也称C值谬误。指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然联系,某些低等的生物C值却很大,如一些两栖类动物的C值甚至比哺乳动物的还大 基因组:生物有机体的单倍体细胞中的所有DNA,包括核中的染色体DNA和线粒体、叶绿体等亚细胞器中的DNA 复制子(replicon):单独复制的一个DNA单元被称为一个复制子,它是一个可移动的单位。一个复制子在任何一个细胞周期内只复制一次

复制起始点(replication origin):是DNA链上独特的具有起始DNA复制功能的碱基序列。大肠杆菌的复制起点包括Ornh和OriH,OnC是首选的复制起点,而OnH是在 Rnase h缺失突变株中发现的一系列复制起点

DNA的半保留复制DNA在复制过程中,每条链分别作为模板合成新链,产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基序列完全一样。因此,每个子代分子的一条链来自亲代的DNA,另一条链则是新合成的,这种复制方式被称为DNA的半保留复制。冈崎片段:是在DNA半不连续复制中产生的长度为1000-2000个碱基的短的DNA片段,能被连接形成一条完整的DNA链。,DNA的半不连续复制:DNA复制过程中,前导链的复制是连续的，而另一条链,即后随链的复制是中断的、不连续的

卫星DNA:又称随体DNA。因为真核细胞DNA的一部分是不被转录的异染色质成分,其碱基组成与主体DNA不同,因而可用密度梯度沉降技术如氯化铯梯度离心将它与主体DNA分离。卫星DNA通常是高度串联重复的DNA。

自主复制序列:是酵母DNA复制的起点,长约150bp左右,包括数个复制起始必需的保守区。不同ARS序列的共同特征是有一个被称为A区的11bp的保守序列。

超螺旋双螺旋DNA进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构,是DNA高级结构的主要形式,可分为正超螺旋与负超螺旋两大类。按DNA双螺旋的相反方向缠绕而成的超螺旋称为负超螺旋,反之,则称为正超螺旋。所有天然的超螺旋DNA均为负超螺旋。单顺反子:只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。

多顺反子:有些mRNA的编码区可生成多个不同的蛋白质,称为多顺反子 MRNA 组蛋白:是保守的DNA结合蛋白,是染色体的结构蛋白,分为H1、H2A、H2B、H3及H4五 种,与DNA共同组成真核生物染色质的基本单位核小体。非组蛋白:是染色体中除了组蛋白之外的结构蛋白。

核小体是染色质的基本结构单位,由大约200bp的DNA和组蛋白八聚体及外围H1蛋白所组成

重叠基因:具有部分共用核苷酸序列的基因,即同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。重叠的部分可以在调控区,也可以在结构基因区。

高速泳动蛋白是一类能用低盐溶液抽提、能溶于2%三氯乙酸、相对分子质量在3.0×10°以下的非组蛋白。因其相对分子质量小、在凝胶电泳中迁移速度快而得名。分为HMG和HMG2两大类。这类蛋白的特点是能与DNA结合,也能与H作用,但与DNA的结合并不牢固,可能与DNA的超螺旋结构有关,在DNA复制和重组中起重要作用

大沟和小沟:绕B-DNA双旋表面上出现的螺旋槽(内),宽的沟称为大沟,窄沟称为小沟。大,小沟都是由于碱基对堆积和糖一酸骨架扭转造成的

DNA拓扑异构酶(dnatopoismerase):能在闭环DNA分子中改变两条链的环绕次数的酶,它的作用机制是首先切断DNA,让DNA绕过断裂点以后再封闭形成双螺旋或超螺旋DNA 复制体一种多蛋白复合体,包含DNA聚合酶,引发酶,解旋酶,单链结合蛋白和其他辅助因子

复制叉:复制时,双链DNA要解开成两股链分别进行DNA合成,所以,复制起点呈叉子形状,被称为复制又

引物;是指一段较短的单链RNA或DNA,它能与DNA的一条链配对提供3-OH末端以作为DNA聚合酶合成脱氧核苷酸链的起始点

引发酶是依賴于DNA的RNA聚合酶,其功能是在DNA复制过程中合成RNA引物 引发体:DNA复制过程中引发合成每个同崎片段时所需的多蛋白质复合物,包括预引发蛋白,具有ATP活性的蛋白质以及引物醇。引发体与DNA结合后由引物酶合成RNA引物并合成与RNA引物相连接的冈崎片断。引发体沿不连续合成的DNA移动,其移动的方向与RNA及DNA的合成向相反。引发体移动需要来自ATP水解的能量

前导链:在DNA复制过程中,与复制叉运动方向相同,以5-3方向连续合成的链为前导链 后随链在DNA复制过程中,与复制叉运动方向相反,以3-5方向不连续延伸的链被称为后随链或滞后链

错配修复:是对DNA错配区的修复。通过母链甲基化原则找出母链与子链从而

切除修复:DNA损伤的一种修复机制,直接切除受损伤的一条DNA片段,以其互补链为模板新合成

第四篇：现代分子生物学常用实验仪器

实验一

分子生物学实验室常用仪器及使用

事实证明，在科学飞速发展的今天，无论从事哪个领域的研究，要想突破，除了有良好的理论基础外，更重要的是依赖于先进的技术和优良的仪器设备以及良好的研究环境。一个标准的分子生物学实验室除了具有一般生物学实验室的常规仪器设备外，还具有一些特殊用途的仪器，这些仪器一般较精密，价格昂贵。下面介绍这些仪器的使用方法和注意事项。

一、冷冻离心机

低温分离技术是分子生物学研究中必不可少的手段。基因片段的分离、酶蛋白的沉淀和回收以及其它生物样品的分离制备实验中都离不开低温离心技术，因此低温冷冻离心机成为分子生物学研究中必备的重要仪器。在国内，有多个厂家生产冷冻离心机，本实验室的高速冷冻离心机为GL-20G-Ⅱ型（上海安亭），落地式。配有角式转头：6×50ml、12×10ml和12×1.5ml。极限转速20000rpm。

1.安装与调试

离心机应放置在水平坚固的地面上，应至少距离10cm以上且具有良好的通风环境中，周围空气应呈中性，且无导电性灰尘、易燃气体和腐蚀性气体，环境温度应在0～30℃之间，相对湿度小于80%。试转前应先打开盖门，用手盘动转轴，轻巧灵活，无异常现象方可上所用的转头。转子准确到位后打开电源开关，然后用手按住门开关，再按运转键，转动后立即停止，并观察转轴的转向，若逆时针旋转即为正确，机器可投入使用。

2.操作程序

（1）插上电源，待机指示灯亮；打开电源开关，调速与定时系统的数码管显示的闪烁数字为机器工作转速的出厂设定，温控系统的数码管显示此时离心腔的温度。（2）设定机器的工作参数，如工作温度，运转时间，工作转速等。

（3）将预先平衡好的样品放置于转头样品架上，关闭机盖。按控制面板的运转键，离心机开始运转。在预先设定的加速时间内，其运速升至预先设定的值。（5）在预先设定的运转时间内（不包括减速时间），离心机开始减速，其转速在预先设定的减速时间内降至零。

（6）按控制面板上的停止键，数码管显示dedT，数秒钟后即显示闪烁的转速值，这时机器已准备好下一次工作。

3.注意事项

（1）离心机应始终处于水平位置，外接电源系统的电压要匹配，并要求有良好的接地线，机器不使用，要拔掉电源插头。

（2）开机前应检查转头安装是否牢固，机腔中有无异物掉入。

（3）样品应预先平衡，使用离心筒离心时离心筒与样品应同时平衡。

（4）挥发性或腐蚀性液体离心时，应使用带盖的离心管，并确保液体不外漏以免腐蚀机腔或造成事故。（5）除工作温度、运转速度和运转时间外，不要随意更改机器的工作参数，以免影响机器性能。转速设定不得超过最高转速，以确保机器安全运转。

（6）使用中如出现0.00或其它数字，机器不运转，应关机断电，10秒钟后重新开机，待所设转速显示后，再按运转键，机器将照常运转。

（7）不得在机器运转过程中或转子未停稳的情况下打开盖门，以免发生事故。（8）每次操作完毕应做好使用情况记录，并定期对机器各项性能进行检修。

二、电泳仪

电泳技术是分子生物学研究不可缺少的重要手段。电泳一般分为自由界面电泳和区带电泳大类，自由界面电泳不需支持物，如等速电泳、密度梯度电泳及显微电泳等，这类电泳目前已很少使用。区带电泳需用各种类型的物质作为支持物，常用的支持物有滤纸、醋酸纤维薄膜、非凝胶性支持物、凝胶性支持物及硅胶―G薄层等，分子生物学实验中最常用的是琼脂糖凝胶电泳。应用电泳法可以对不同物质进行定性或定量分析，或将一定混合物进行组份分析或单个组份提取制备。下面以DYY-12型电脑三恒多用电泳仪（北京六一仪器厂）为例介绍其使用方法。1.使用方法

（1）按电源开关，显示屏出现“欢迎使用DYY-12型电脑三恒多用电泳仪„”等字样后，同时系统初始化，蜂鸣4声，设置常设置。屏幕转成参数设置状态，见图一：

U:0V U＝100V ｜Mode： STD

I: 0mAI ＝50mA｜ P: 0W P＝50W｜T: 00:00 T＝ 01:00｜

其中:左侧大写U: I: P: T: 为电泳时实际值；中间部分显示程序的常设值（预置值）。Mode(模)：STD(标准)；TIME(定时)；VH（伏时）；STEP（分步）

（2）设置工作程序。用键盘输入新的工作程序。例如，要求工作电压U＝1000V，电流I限200mA以内，功率W限制在100W以内，时间T为3小时20 分，并且到时间自

动关掉输出。则操作步骤如下：

①按“模式”键，将工作模式由标准（STD）转为定时（TIME）3 模式。每按一下模式键，其工作方式按下列顺序改变： STD®TIME®VH®STEP®STD。

②先设置电压U，按“选择”键，先将其反显，然后输入数字键即可设置该参数的数值。按数字1000,则电压即设置完成。

③设置电流I，按“选择”键，先使I反显，然后输入数字200。

④设置功率P，按“选择”键，先使P反显，然后输入数字100。

⑤设置时间T，按“选择”键，先使T反显，然后输入数字320。如果输入错误，可以按“清除”键，再重新输入。

⑥确认各参数无误后，按“启动”键，启动电泳仪输出程序。在显示屏状态栏中显示Start!并蜂鸣4声，提醒操作者电泳仪将输出高电压，注意安全。之后逐渐将输出电压加至设置值。同时在状态栏中显示“Run”，并有两个不断闪烁的高压符号，表示端口已有电压输出。在状态栏最下方，显示实际的工作时间（精确到秒）。

⑦每次启动输出时，仪器自动将此时的设置数值存入“MO”号存储单元。以后需要调用时可以按“读取”键，再按“0”键，按“确定”键，即可将上次设置的工作程序取出执行。

⑧电泳结束，仪器显示：“END”，并连续蜂鸣提醒。此时按任一键可止鸣。2.注意事项

(1)U、I、P三个参数的有效输入范围是：U：5～3000V；I：4～400mA；P：4～400W.(2)一般情况下，当No Load！时，首先应关机检查电极导线与电泳槽之间是否有接触不良的地方，可以用万用表的欧姆档逐段测量。

(3)如果输出端接多个电泳槽，则仪器显示的电流数值为各槽电流之和，此时应选择稳压输出，以减小各槽的相互影响。

(4)注意保持仪器的清洁，不要遮挡仪器后方进风通道。严禁将电泳槽放在仪器顶部，避免缓冲液洒进仪器内部。

(5)本仪器输出电压较高，使用中应不避免接触输出回路及电泳槽内部，以免发生危险。

(6）长期不用仪器，应放置在干燥通风的清洁环境中保存

三、分析天平

分析天平是定量分析工作中不可缺少的重要仪器，充分了解仪器性能及熟练掌握其使用方法，是获得可靠分析结果的保证。分析天平的种类很多，有普通分析天平、半自动/全自动电光分析天平及电子分析天平等。目前实验室常规备用的是自动化程度较高的电子分析天平。下面介绍电子分析天平

PL203/01型和AL104/01型

(METTLER-TOLEDO)的性能及使用方法。

PL203/01型精密电子天平：最大称量210g；实际分度值0.001g；

AL104/01型高分辨率电子分析天平：最大称量110g；实际分度值0.0001g 1.使用方法

（1）检查并调整天平至水平位置。检查电源电压是否匹配（使用配置的稳压器），按天平仪器要求通电预热至所需时间30min。

（2）打开天平开关“on”，天平则自动进行灵敏度及零点调节。待显示屏上所有字段短时点亮，天平回零时，可进行正式称量。

（3）称量时将洁净称量瓶或称量纸置于称盘上，关上侧门，天平将显示该重量，点击“®O/T¬”键自动校对零，然后逐渐加入待称物质，直至所需重量为止。

（4）称量结束应及时除去称量瓶（纸），关上侧门，切断电源，并做好使用情况登记。

2.注意事项

（1）天平应放置在牢固平稳水泥台或木台上，室内要求清洁、干燥，同时应避免光线直接照射到天平上。

（2）称量时应从侧门取放物质，读数时应关闭箱门以免空气流动引起天平摆动。（3）挥发性、腐蚀性、强酸强碱类物质应盛于带盖称量瓶内称量，防止腐蚀天平。

（4）电子分析天平若长时间不使用，则应定时通电预热，每周一次，每次预热2h，以确保仪器始终处于良好使用状态。

四、分光光度计

不同物质对不同波长入射的吸收程度各不相同，从而形成各具特征的吸收光谱。根据这一原理，应用比色法可以对某些有色物质进行定性或定量分析。但由于比色法仅限于可见光区，而且精度低，已远远不能满足高精度微量分析的要求。随着科学技术不断发展，分析仪器也 不断地更新换代，人们引进了分光光度法的概念，分光光度计随之应用。分光光度计由光源、单色器、吸收池、接受器、显示屏幕所组成，它不仅适应于可见光区，同时还扩展至紫外光 区及红外光区。光密度（OD）是许多溶液中的溶质定量的指标之一，通过所产生的单色光 而测定某一溶液对该单色光的吸收值。分子生物学实验中常使用紫外分光光度计进行核酸溶 液定量和纯度的初步判断。下面介绍紫外可见光分光光度计GeneQantTM Pro（Amersham）的使用方法。该仪器除了能检测核酸样品浓度外，还可进行蛋白质浓度以及细胞培养液浓度 的测定，能检测低至几微升样品（70µl和5～7µl），样品无需稀释，测量后还可全部回收。5 使用方法

(1）打开电源开关（ON），等待数秒钟，显示屏上显示一系列数据，如本机型号、当前日期 等，这些数据可以重新设置，当出现“instrument Ready”即可进入下一程序。

(2）在仪器面板上有许多功能键，其中包括检测base sep、Tm、DNA、RNA、oligo、Protein595assay、Protein280 meas、cell culture等。例如，欲检测DNA，按DNA键，即进入DNA检测程序。在显示屏上：Pathlengh 10mm Units µg/µl Use 320nm NO Dilution Faotor 1 Insert reference, 以上为仪器预设置的参考数据，若按“enter”键，和“select”键可以将以上的参数进行重新设定。

(3）取石英样品杯70µl或5～7µl，容量大小根据需要。先用吸管吸高纯水入样品杯中，然 后放入仪器上的样品槽中，放入时注意样品杯的光学面朝前方。

(4)按“set ref”键，进行空白测试。显示屏上出现一系列数据均“0.000”并提示插入样品“Insert sample ”。将样品杯取出，吸干水分，稍干燥后，同样吸入待测样品，放入样品槽 中进行测定。

(5）一个样品测定完毕，按“stop”键，返回“Instrument Ready”。

(6）取出样品杯，吸出样品，然后用高纯水洗几次，自然晾干。由于样品杯十分昂贵，使用时要小心操作。不能用手指拿样品杯的光学面，用后要及时洗涤，可用温水或稀盐酸，乙醇以至铬酸洗液（浓酸中浸泡不要超过15分钟），表面只能用柔软的绒布或拭镜头纸擦净。

五、数字式酸度计

酸度计是实验室配置溶液必备的仪器。本实验室的酸度计为台式微电脑酸碱度计和温度计（Hanna）,测量pH范围为0.00～14.00pH；温度为0.0～100.0℃；

1.使用方法

（1）将pH电极和温度探头与主机连接，主机与电源连接。

第五篇：分子生物学总结

SectionA 1 三个域：真细菌，古细菌，真核生物 2 组装中的主要作用力：非共价健作用力

SectionB 1 蛋白质纯化的分析方法

正电荷：天冬氨酸 谷氨酸

负电荷：赖氨酸 精氨酸

组氨酸

极性：天冬酰胺 谷氨酰胺

苏氨酸 丝氨酸 半胱氨酸

非极性：脂肪族 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸

异亮氨酸 甲硫氨酸 脯氨酸

芳香族 苯丙氨酸

酪氨酸 色氨酸 Cys 二硫键 Gly 无手性 Pro 亚氨基酸

芳香族氨基酸最大吸收峰280mm 3 蛋白质的一级(决定蛋白折叠及其最后的形状的最重要的因素)：氨基酸脱水缩合形成肽链 N端到C端

共价键

二级：多肽链中空间结构邻近的肽链骨架通过氢键形成的特殊结构。

α转角

β螺旋 氢键为主要作用力

三级： 多肽链中的所有二级结构和其他松散肽链区域（散环结构）通过各种分子间作用力（非共价键为主），弯曲、折叠成具有特定走向的紧密球状构象。

非共价键

四级： 许多蛋白分子由多条多肽链（亚基，subunits）构成。组成蛋白的各亚基以各种非共价键作用力为主，结合形成的立体空间结构即为四级结构。非共价键 偶极：电子云在极性共价键的两原子间不均匀分布，使共价键两端的原子分别呈现不同的电性

兼性离子：具有正电荷（碱性），又具有负电荷（酸性）的分子 双极性分子：

Section C 1核酸的光学特性：

增色性：一种化合物随着结构的改变对光的吸收能力增加的现象 减色性：一种化合物随着结构的改变对光的吸收能力减少的现象 Reason: 碱基环暴露在环境中的越多，对紫外的吸收力越强 Absorbance（吸收值）：Nucleotide > ssDNA/RNA > dsDNA 核酸的最大吸收峰260mm(碱基有芳香环)芳香族氨基酸最大吸收峰280mm A260/A280:

纯的 dsDNA：1.8 纯的 RNA：2.0 纯的 Protein：0.5 2 Tm 值（熔解温度）：热变性时，使得DNA双链解开一半所需要的温度。

Tm=2x(A+T)+ 4x(G+C)

Tm值与DNA分子的长度，及GC的含量成正比

Annealing（退火）:热变性的DNA经过缓慢冷却后复性

快速冷却： Stay as ssDNA

缓慢冷却: 复性成dsDNA 3 脱氧核糖核酸与核糖核苷酸得到画法 支持双螺旋结构的两个实验：查戈夫规则

X射线晶体衍射 5 双螺旋的内容：

双链之间的关系：DNA分子由两条链组成

双链反向平行(5’3’ 方向)

两链的碱基通过氢键互补配对，A:T;G:C。

双链序列反向互补

各基团排列方式：糖-磷酸骨架DNA分子排列在外;

碱基对平面相互平行，排列在DNA分子的内部。空间结构为：右手双螺旋结构

每转一圈~10个碱基对，每一圈长度33.2A

双链螺旋中形成大沟，小沟。碱对DNA的影响：高pH值对DNA的影响比低pH值的要小。

高 pH 值(pH>11)会改变碱基构象，使DNA变性（双链解旋，成单链）

RNA的影响：高pH值，2’羟基会攻击磷酸二酯键，使其断裂，形成2’，3’-环式磷酸二酯键，从而使RNA分子断裂 共价闭合环状DNA(convalently closed circular DNA, cccDNA）。即通过共价键结合形成的封闭环状DNA分子。超螺旋DNA（Supercoil DNA）:松弛型双链DNA进一步旋转后，再形成闭环结构时，就会形成DNA超螺旋结构

L=T+W 判断是否为超螺旋 正负超螺旋 拓扑异构酶：暂时断裂DNA分子中一条或两条单链上的磷酸二酯键，改变DNA分子的连接数及拓扑状态。

功能：消除DNA复制和转录等过程产生的超螺旋。

细胞中，Ⅰ型酶与Ⅱ型酶的活性保持一种平衡状态。Ⅱ型酶的“使DNA超螺旋化” 与Ⅰ型酶“使DNA松驰化” 相抗衡，从而使DNA保持适当的超螺旋密度。EB: 嵌入DNA配对碱基之间，使DNA分子在嵌入处局部解旋，增加ccDNA其它部位的正超螺旋 Type II RE

二型限制性内切酶:识别位点一般为４～8个碱基对的回文序列

如：EcoRI

5’-GAATTC-3’

3’-CTTAAG-5

Section D 1 染色体的折叠：串珠结构 ：核心组蛋白:H2A, H2B, H3 and H4.连接组蛋白 H1

核小体

30nm纤丝

高级环状结构（染色质的最高结构）

紧密缠绕结构 着丝粒：两侧是大量的名叫卫星DNA的重复序列

端粒：上百个短的重复序列

作用：端粒DNA 形成特殊的环状二级结构，保护染色体末端不被核酸外切酶降解。

抵消DNA复制时每一轮复制都导致两末端形成的后随链比母链要短一截的现象对染色体的影响 异染色质：高度浓缩，无转录活性

常染色质：结构松散，有转录活性

DNaseI 敏感区域：对区域内DNA的转录活跃

串珠结构

DNaseI 超敏感区域：转录活跃的基因的调控区域

DNA裸露 4 原核染色体结构：非特异性DNA结合蛋白：类组蛋白

位点特异性DNA结合蛋白：与特殊的DNA序列结合

有其他特殊的生理功能：RNA polymerases

对结构域的形成也很重要

复性动力曲线：

Low C0t: 高重复 卫星DNA Moderate C0t : 中重复 串联基因簇

反转座子 High C0t :单拷贝或低重复

大肠杆菌基因组 染色体结构对基因转录的影响

CpG 抑制→CpG位点中的胞嘧啶的C-5常发生甲基化(CpG甲基化），CpG 甲基化可能可以DNA转录被限制→哺乳动物基因组中，有些区域含有很多未甲基化的CpG 位点，被称为CpG 孤岛。

甲基化—转录抑制

去甲基化—恢复转录

组蛋白的乙酰化：核心组蛋白N-端的Lys被乙酰化，DNA与核心组蛋白体解聚。Gene 表达被激活

去乙酰化：抑制 gene表达

组蛋白的磷酸化:对组蛋白 H1 磷酸化，抑制基因表达 其他组蛋白中心法则

Section E 1 DNA复制：细胞中，一条双链DNA分子通过碱基配对，形成两条与其序列相同的DNA双链分子的过程。2

确定DNA半保留复制

半不连续复制 3 复制的基本步骤 复制为双向

大肠杆菌的复制：

起始AT含量高的区域

参与蛋白：DnaA（复制起始因子)：识别并结合于重复序列上，驱使富含AT的重复序列解链，需负超螺旋，及ATP

DnaB(DNA解旋酶):DNA双链解旋，形成复制叉

SSB:(单链结合蛋白):保持解旋部分的单链状态

DnaG(引发酶/引物酶):RNA引物合成，引发复制 延伸

参与蛋白：DNA Pol III全酶：负责新链的合成:前导链，冈崎片段

DNA pol

I：复制中除去引物，填补引物处空缺

终止： 真核生物的复制：

一个细胞周期内，一个DNA分子只能复制一次

Section F 1 复制忠实性的机制：

DNA复制的高精度：模板连和进入核苷酸在DNA聚合酶的作用位点正确配对

3’到5’外切核酸酶对错误碱基的校正

错配修复 2 holiday模型 3

Section K 编码链 模板链 2 大肠杆菌的转录

RNAP酶：核心酶：a 亚基：aNTD对核心酶的组装很重要。

aCTD在识别启动子、调节转录水平中起着非常重要的作用。

b 亚基：RNAP的催化中心。

与模板DNA、RNA产物、及底物核糖核苷酸紧密结合。

抗生素利福平结合在在b 亚基上，可以抑制RNAP的转录活性。

利福平只抑制转录的起始。

利迪链菌素只抑制延伸而不抑制转录起始

b’ 亚基：可能与RNAP的催化有关。

肝素与b’亚基结合后，能干扰RNAP与DNA的结合，抑制转录。

w 亚基：可能与RNAP的组装及维持RNAP结构的稳定性有关

s factor(s因子)：s factor 在启动子特异性识别过程中至关重要 移动慢的原因：可以保持与翻译同步。

与有些基因转录调控相关。

有利于转录终止

RNAP没有3’ →5’外切酶活性，不能进行转录校正。其错配率达10-4。RNAP倒退暴露新合成的错配碱基，可以有利于其他辅助核酸酶将错配碱基切除，增加转录的忠实性。s70基础启动子的一般结构

-10 序列：它对转录起始时，RNAP打开DNA双链的过程非常重要。-

10序列到TSS位点的距离对转录效率也有很大的影响-35 序列：增强RNAP s factor 的识别能力及与DNA的结合能力 4 影响启动子效率的DNA序列：

核心启动子的序列：与保守序列越像，效率越高。

TSS周围序列：影响起始效率。

转录单位的前30个核苷酸的碱基序列：影响RNAP从启动子处移动出去（启动子区清空）的速率。

核心启动子附近的调控元件。转录的起始：开放复合物 闭合复合物 无效起始

延伸：启动子的清空，链的延伸转录泡，s因子的循环利用

终止：依赖性 不依赖性

反复重复序列

Section L 1.顺式作用元件（cis-acting elements）：一般为DNA上较为保守的、有着特异性序列或结构的特定区域。它们只能影响与其在同一条染色体上的基因的活动。如：启动子，转录激活因子结合位点等。

反式作用基因/调节基因（trans-acting genes，regulator genes）

可以影响与他们不在同一条染色体上的基因的表达水平的DNA元件。2 乳糖操纵子 色氨酸操纵子 正负调控都可以有诱导和阻遏两种调控方式。

正控诱导：诱导因子活化激活因子，使其可以增加基因的表达。（Lac operon，CRP调控）正控阻遏：共阻遏物使激活因子失活，减少基因的表达。负控诱导：诱导因子使阻遏蛋白失活，增加基因的表达。（Lac operon，lac repressor）负控阻遏:共阻遏物活化阻遏蛋白，使其可以降低基因的表达。（Trp operon，trp repressor）

Section M 增强子 沉默子 TFIID：可与多种核心启动子元件或特异性转录因子结合，启动二类转录预起始复合物组装的通用转录因子。

TBP(TATA-box binding protein):可识别并结合TATA-box TAFII（TBP-associated factor II）：TBP关联蛋白，TFIID中与TBP形成复合体的所有蛋白，～13个。

TFII H的结构与功能：蛋白激酶(4 个亚基)：催化蛋白磷酸化。将NTP（一般为ATP）的g-磷酸基团转移到蛋白上。

磷酸化 RNA pol II 中的CTD 结构域。TFIIE 刺激TFIIH介导的磷酸化反应。DNA 解旋酶/ATPase(5 亚基)：

水解ATP，利用其能量打开DNA的双链 TBP(TATA-binding protein): 确保 RNA Pol I能正确定位到转录起始区域上。

SP1 为组成性表达的转录因子，在所有的细胞中都存在，与基因本底表达水平有关 SL1，选择因子,RNA Pol I起始转录所必需的因子 CTD:羧基末端结构域，的磷酸化状态与转录进程有关

转录起始时期，CTD结构域一般处于去磷酸化形式，与结合启动子有关。

转录延伸时期，CTD结构域常处于磷酸化形式，与mRNA的加工有关。

Section N 1 DNA-binding domains（DBD）:DNA结合结构域

螺旋-转角-螺旋结构（域）

锌指结构（域）

碱性结构（域）

Dimerization domains：二聚体化结构域

亮氨酸拉链 螺旋 散环 螺旋 DBD+DM 激活结构域 酸性激活结构域 富含谷氨酰胺结构域 富含脯氨酸的结构域 LBD

Section O 真核生物中mRNA 加工的一般过程 5’加帽: CTD作用：转录起始时，参与加帽反应的三种酶结合在RNA Pol II的CTD结构域上。转录产物刚开始合成时，即对其5’端进行加帽反应。

作用：防止降解：核糖核酸酶一般不能降解帽结构中的三磷酸键

帮助转运mRNA到细胞质中

增强翻译水平：mRNA需要帽结合蛋白的帮助才能更好的与核糖体结合 帮助去除pre-mRNA中的第一个内含子。3’加Poly(A)尾：

作用：防止被核酸酶降解：增加mRNA的稳定性

有助于mRNA从细胞核到细胞质的转运

参与pre-mRNA的最后一个内含子的剪接。

增强mRNA的翻译水平，增加基因的表达 剪接 甲基化 2 核酶有：有催化功能的RNA即为核酶

U2 U6 RNAP 3 RNA的多样性：可变加工，反式剪接，RNA编辑 原核生物核糖体

真核生物核糖体 原核rRNA 加工的大致过程：形成多个茎环结构，与蛋白结合形成RNP，核苷酸修饰，逐级切割

真核rRNA 加工的大致过程：甲基化，切割。内含子剪接 原核tRNA 加工的大致过程:将多顺反子前体切割，分离出单顺反子前体

单顺反子前体进一步被切割，形成与成熟tRNA长度一致分子（RNases D, E, F，P

.碱基修饰，形成成熟tRNA 真核tRNA 加工的大致过程：5’-末端成熟，3’-末端成熟（添加5’-CCA-3’）去除内含子 7 miRNA and siRNA的调控机制：mRNA降解，抑制翻译，抑制转录

Section P 1 遗传密码的特性:

蛋白的编码信息由三联体密码子组成。

密码子为连续的，之间无间隔、无重叠。

除三个终止密码子之外，每个密码子对应一种氨基酸

有密码简并现象。即：多个密码子对应同一种氨基酸。

标准遗传密码子在各类生物中基本通用，不过少数生物体或细胞器中，有一些密码子对应的氨基酸与标准的不同。

生物对同义密码子的使用经常有偏好性。不同生物的密码子偏好性不同。

基因一般不重叠。一段核酸分子一般只有一个开放阅读框（open reading frame, ORF/可读框），被翻译成一个蛋白。

有些物种也有重叠基因的现象。开放阅读框:ORF 从起始密码子ATG 到终止密码子

TGA,TAA or TAG 之间的连续的蛋白编码序列

CDS 编码序列 当ORF可以预测一个蛋白时 3 tRNA 二级结构:三叶草结构 4 tRNA的特异性加载：（翻译的高保真性）

氨酰-tRNA合成酶对相应tRNA分子有很强的专一性：第二密码子：

氨酰-tRNA合成酶接受相应氨基酸时有很强的忠实性：校正：双筛选机制—酶的活性中心，酶中的编辑位点 氨酰-tRNA（AA-tRNA）： 3’-end加载了一个氨基酸的tRNA分子。是在蛋白质合成中，将密码子转换氨基酸的适配器。

Section Q 1 密码子与反密码子的反向互补配对 一个tRNA可识别的密码子数由反密码子的第一位碱基决定

摆动学说：第三位密码子与第一位反密码子的配对可以摆动

反密码子第一位为A或C时，配对无摇摆现象。3 核糖体的E，P，A位点 A位：接受AA-tRNA部位.除了起始氨酰-tRNA，其他所有AA-tRNA都只能进A位点。P位：肽酰基-tRNA结合部位。起始氨酰-tRNA也进入此位点。E位：空载tRNA离开核糖体的位点。4 核糖体各亚基的功能

核糖体小亚基功能：结合mRNA

促进密码子与反密码子的正确结合 mRNA移位

大亚基的功能A位、P位、肽酰转移酶（转肽酶）中心等在大亚基上。

负责携带AA-tRNA、肽键/肽链的形成 5 翻译的基本内容 核糖体与mRNA结合

氨酰tRNA逐个进入核糖体

氨酰tRNA通过反密码子与mRNA互补配对 氨酰tRNA分子的氨基酸之间形成肽键。空载tRNA的释放 肽链的释放