分子生物学复习资料(DOC 21页).doc
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1、分子生物学第一章 绪论1、广义分子生物学和狭义分子生物学广义的分子生物学以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象,从分子水平阐明生命现象和生物学规律。狭义的分子生物学偏重于核酸(基因)的分子生物学,主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程,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、证明DNA是遗传物质的实验有哪些?答:(1)格里菲斯 肺炎双球菌转化实验:(2)噬菌体的侵染与繁殖:赫尔歇等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体DNA与蛋白质,然后用标记的T2噬菌体分别感染大肠杆菌,经10分钟后,用搅拌器甩掉附着于细胞外面的噬菌体外壳
2、。用32P标记的噬菌体感染的大肠杆菌,基本上全部放射性活动在细菌内,并可传递给子代。用35S标记的噬菌体感染的大肠杆菌,放射性活动大部分见于被甩掉的外壳中,细菌内只有较低的放射性活动,但不能传递给子代。这个试验结果表明,只有噬菌体的DNA进入大肠杆菌体内才能产生完整的噬菌体,证明DNA是具有连续性的遗传物质。3、列举510位获诺贝尔奖的科学家,简要说明其贡献。(P9-10)答:atson和Crick提出了的反向平行双螺旋模型Kendrew和Perutz测定肌红蛋白及血红蛋白的高级结构McClintock提出并发现了可移动的遗传因子Nirenberg在破译遗传密码方面的贡献Sanger设计出一种
3、测定分子内核苷酸序列的方法Altman和Cech发现某些具有酶的功能Gilman和Rodbell发现了蛋白在细胞内信息转导中的作用4、 分子生物学的主要研究内容。答:研究的四大领域:重组技术、基因表达调控研究、生物大分子的结构功能研究结构分子生物学、基因组、功能基因组与生物信息学研究第二章 染色体和DNA名词解释C值矛盾C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。DNA变性在某些理化因素作用下,DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂,DNA双螺旋结构松散,变成单链的过程。DNA的Tm熔链温度等于 OD增加值的中点温度(一般为85-95) 或DNA双螺旋结构失去一半时的温度n Tm值计算公式:Tm69
4、.3+0.41 (G+C)%n GC%=(Tm-69.3)2.44 DNA复性变性DNA在适当条件下,分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象,又称为退火复制子从复制原点到终点,组成一个复制单位。半保留复制 DNA在复制时,以亲代DNA的每一条链作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一条亲代DNA链。岗崎片段由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的,因此,后随链的合成也是一段一段的。DNA在复制时,由后随链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段,由日本学者冈崎等从用3H脱氧胸苷掺入噬菌体感染的大肠杆菌中发现的。光复活DNA受到大剂量紫外线照射时,
5、形成二聚体,在DNA光解酶(由可见光激活的光复活酶)的作用下能将环丁烷胸腺嘧啶二体和6-4光化物还原成为单体,这种DNA修复方式是在光下进行的,称为光复活。重组修复复制时,跳过损伤部位,新链产生缺口由母链弥补,原损伤部位并没有切除,但在后代逐渐稀释。SOS修复指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式,修复结果只是能维持基因组的完整性,提高细胞的生成率,但留下的错误较多,故又称为错误倾向修复,细胞有较高的突变率。简答题1、DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发展史上的里程碑,具有划时代的贡献?答:1953年沃森和克里克提出D
6、NA分子双螺旋结构模型。DNA双螺旋结构模型的要点: 脱氧核糖和磷酸通过3,5磷酸二酯键交互连接,成为螺旋链的骨架。两条链方向以反向平行的方式组成右手双螺旋。 碱基互补配对:只有A和T配对,G和C配对才能满足正常螺旋(直径2 nm )的要求和chargaff的当量规律。 螺旋参数 (螺旋直径nm、螺旋每旋转一周10对碱基、每个碱基的旋转角度为36、螺距3.4nm、碱基平面之间的距离为0.34nm) 大沟小沟 大沟(2. 2nm) 小沟(1. 2nm) 对于遗传上有重要功能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息是非常重要的。2、Z-DNA有什么生物学意义呢?Z-DNA在热力学上是不利的,带负电
7、荷的磷酸根距离太近,产生静电排斥。DNA链的局部不稳定区的存在就成为潜在的解链位点。DNA解链是DNA复制和转录等过程中必要的环节,因此Z-DNA的结构与基因表达调控有关。3、DNA是否唯一的遗传物质?答:否。1)RNA也可以作为遗传物质,如烟草花叶病毒。2)还有非核酸的其他遗传物质,如朊病毒:又称蛋白质侵染因子。朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子的无免疫性疏水蛋白质。4、原核生物和真核生物基因组结构特点比较29 原核生物基因组特点1)原核生物的基因组很小,大多只有一条染色体,且DNA含量少,没有重复序列。2)结构简练:3)存在转录单元:4)有重叠基因:真核生物基因组的结构特点1
8、)真核基因组庞大 3109bp、染色质、核膜2)存在大量的重复序列3)90%以上为非编码序列 4)转录产物为单顺反子5)断裂基因,含有内含子6)有大量顺式作用元件7)存在大量的DNA多态性8)具有端粒结构5、与DNA复制有关的物质?1)原料:四种脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2)模板:以DNA的两条链为模板链,合成子 代DNA3)引物:DNA的合成需要一段RNA链作为引物4)各种酶和蛋白6、复制可以随机起始吗?答:所有的DNA复制都是从一个固定的起始点开始的,并且目前已知的DNA聚合酶都只能延长已存在的DNA链,而不能从头合成DNA链,即DNA复制需要引物。7、复制是
9、单向的还是双向的?答:无论是原核生物还是真核生物,DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速方式进行复制。有些病毒如腺病毒等、质粒DNA及线粒体DNA是进行单向复制。8、DNA在复制时如何同时作为模板合成其互补链?答:DNA的双螺旋结构中的两条链是反向平行的,当复制开始解链时,亲代DNA分子中一条母链的方向为53,另一条母链的方向为35。DNA聚合酶只能催化53合成方向。在以35方向的母链为模板时,复制合成出一条53方向的前导链,前导链的前进方向与复制叉的行进方向一致,前导链的合成是连续进行的。而另一条母链仍以35方向作为模板,复制合成一条53方向的随从链,因此随从链会成方向是与复制叉的行进方
10、向相反的。随从链的合成是不连续进行的,先合成许多片段,即冈崎片段。最后各段再连接成为一条长链。9、DNA复制为什么需要引物?答:引发:DNA复制需要合成RNA引物,这段RNA引物的合成称为引发。DNA聚合酶只能催化dNTP到已有核酸链的游离3-OH上,而不能从游离核苷酸起始DNA链的合成。DNA聚合酶需要引物来提供3-OH末端,然后在其上加入核苷酸来延伸DNA链。而将RNA作为引物, 这可能尽量减少DNA复制起始处的突变有关。 10、为什么需要一段RNA序列作为引物来进行DNA复制呢? 这可能尽量减少DNA复制起始处的突变有关。 11、DNA复制为何选择RNA作为引物?答:有两方面的原因。(1
11、)DNA的合成必须3-OH,也就是说核苷酸必须要连接在3-OH上才能够合成延伸,RNA引物就是提供3-OH的作用,而RNA的合成不需3-OH,所以引物用RNA比较好。(2)这与尽量减少DNA复制起始处的突变有关。DNA复制开始处的几个核苷酸最容易出现差错,因此,用RNA引物即使出现差错最后也要被DNA聚合酶切除,提高了DNA复制的准确性。RNA引物形成后,由DNA聚合酶催化将第一个脱氧核苷酸按碱基互补原则加在RNA引物3-OH端而进入DNA链的延伸阶段。12、大肠杆菌DNA聚合酶,功能特点 ?1)5 3聚合功能 2) 3 5外切活性 3) 5 3外切活性 4) 5 3内切酶活性13、大肠杆菌D
12、NA复制起始过程如何,有哪些因子参与?答:(1)大肠杆菌中的复制起始位点是Ori C,全长245Bp,该序列在所有细菌复制起始位点中都是保守的。DNA复制起始中的主要步骤a. 大约20个左右的DnaA蛋白首先与OriC中的4个9碱基重复区相结合;b. 识别并使3个13碱基串联重复区DNA形成开环结构;c. DnaB蛋白在DnaC的帮助下与未解链序列结合。每六个DnaB蛋白形成一组并与一条DNA母链结合,可在不同方向同时起始DNA的复制。当细胞中存在足够的SSB和DNA 拓扑异构酶时,DnaB的解链效率非常高。 整个DNA复制过程中,只有复制起始受细胞周期的严格调控(2)参加因子:DnaA :协
13、同结合于9bp和13bp重复顺序,起识别作用DnaB :结合于DnaA,提供解旋酶活性 DnaC :装载解旋酶和引发酶 DnaG:合成RNA引物HU :识别并刺激OriC 形成开链旋转酶:解除正超螺旋,引入负超螺旋 ssB :稳定单链 RNA聚合酶:促进DnaA的功能DNA拓扑异构酶:消除DNA解链过程产生 的扭曲力14、原核生物线性DNA复制5末端短缩的解决办法有哪几种。 待补充答:在原核生物中,由DNA聚合酶来水解去除RNA引物,并由该酶催化延长引物缺口处的DNA,直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口,防止5末端短缩。15、原核生物DNA复制的形式有哪几类? 纠正答:(1)线性DNA双链的复制在
14、DNA末端形成发夹结构(2)环状DNA双链的复制型复制16、真核与原核复制的比较答:(一)相同: 1、基本机制相似。如半保留复制、半不连续复制。 2、所需酶相似。(二)区别:真核生物原核生物复制起始点多个一个复制方向双向单向复制速度较快较慢起始点是否连续复制不是催化DNA链延长的酶两种酶(pol、)一种酶(pol)引物酶的结合情况与DNA聚合酶与解旋酶17、E.coli复制起始区的结构特点?(1)富含A-T,易于双链解开起始复制;(2)含有3个重复序列(9-14个GATC);(3)具有 4个保守序列,作为蛋白结合位点;18、E.coli如何发动复制起始?答:a. 大约20个左右的DnaA蛋白首
15、先与OriC中的4个9碱基重复区相结合;b. 识别并使3个13碱基串联重复区DNA形成开环结构;c. DnaB蛋白在DnaC的帮助下与未解链序列结合。每六个DnaB蛋白形成一组并与一条DNA母链结合,可在不同方向同时起始DNA的复制。当细胞中存在足够的SSB和DNA 拓扑异构酶时,DnaB的解链效率非常高。 整个DNA复制过程中,只有复制起始受细胞周期的严格调控19、请问哪些条件可促使DNA复性(退火)?答: 1、温度和时间。DNA复性时,温度不宜过低,Tm25是比较合适的复性温度,而且时间也不能过短,时间太短DNA复性效果不明显。2、DNA単链片段浓度。単链片段浓度越高,随机碰撞的频率就越高
16、,复性速度越快。3、DNA単链片段大小。较大的単链片段扩散困难,链间错配频率高,复性较慢。因此,较小的DNA単链片段有利于复性。4、DNA序列的复杂性。片段内的重复序列多,则容易形成互补区,因而复性较快。5、反应溶液中的离子强度。维持溶液中一定的离子强度,消除磷酸基负电荷造成的斥力,可加快复性速度。20、DNA的损伤与DNA突变 ?答:1、自发性损伤:DNA复制中的错误,碱基自发性化学变化:2、物理因素: 紫外线、电离辐射:3、化学因素:烷化剂、 碱基类似物这些因素都可能使DNA的结构及功能发生改变。从而引起生物突变,甚至导致死亡。21、引起DNA损伤的类型 ?答:碱基脱落、碱基(或核苷)改变
17、、错误碱基(碱基的取代)、碱基的插入或缺失、链的断裂、链交联(链内、链间)、嘧啶二聚体等。 22、简述错配修复的机制答:复制过程中,DNA聚合酶将不正确的碱基参入DNA链而形成一些非WatsonCrick配对形式。当DAN聚合酶和的校正功能不能纠正这种错误时,细胞通过自身的错配修复系统识别新生链的错误核苷酸并进行校正,从而保证DNA复制的忠实性。修复原则:保存母链,修正子链。错配修复机制是建立在DNA出现的甲基化的基础上,原核细胞内存在Dam甲基化酶,能使位于5GATC序列中腺苷酸的N6位甲基化。在复制过程中,含有所需要甲基化的碱基的亲代链充分甲基化。由于DNA甲基化滞后于DNA的合成,新的子
18、代DNA链在合成的大部分时期里,保持着非甲基化。错配修复系统具有既能识别非甲基化序列又能识别新合成的子代链中的错配碱基对的能力。一旦发现错配碱基,即将未甲基化链切除一段包含错误碱基的序列,并以甲基化的链为模板进行修复。修复过程包括切除一段含有错配碱基的非甲基化序列,然后重新合成一段正确的碱基序列来替换被切除的碱基序列。23、简述切除修复的机制答:切除修复是在一系列酶的作用下,将DNA分子中受损伤部分切除掉,并以完整的那一条链为模板,合成出切去的部分,然后使DNA恢复正常结构的过程。包括两个过程:一是由细胞内特异的酶找到DNA的损伤部位,切除含有损伤结构的核酸链(包括碱基切除修复和核苷酸切除修复
19、);二是修复合成并连接。碱基切除修复:糖苷水解酶 能特异切除受损核苷酸上的N-糖苷键,形成去嘌呤或去嘧啶位点( AP位点)。DNA分子中一旦产生了AP位点,AP内切酶就会把受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开,移去AP位点附近小片段DNA,并由DNA聚合酶I和DNA连接酶共同完成修复。核苷酸切除修复:当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤,导致双链之间无法形成氢键,在一系列酶的作用下,将DNA分子中受损伤部分切除掉,并以完整的那一条链为模板,合成出切去的部分,然后使DNA恢复正常结构的过程。24、什么是转座子?转座子有哪几种类型?答:转座子,简称Tn, 又称易位子,是指存在于染色体DNA上可以自主复制和
20、位移的一段DNA序列。转座子可以在不同复制子之间转移,以非正常重组方式从一个位点插入到另外一个位点,对新位点基因的结构与表达产生多种遗传效应。转座子类型:1)细菌转座子: (1)IS (插入序列) (2)Tn (复合转座子) (3)TnA (TnA family)2)真核生物转座子: 真核生物转座子特点是两端有IR,内部有转座酶等基因。几乎所有的高等生物基因组中都存在类似转座因子序列,如玉米转座子Ac/Ds ,Spm/dSpm ; 果蝇 P因子。25、转座的特点1) 不需要序列同源性,也不是位点特异性的2) 效率较低3)需要转座子编码的转座酶4)可发生在同一染色体内或不同染色体之间5)可以转移
21、到一个新的基因组中的几乎任何部位处,但它们也不能完全随机转移,而是对某些DNA序列有倾向性26、什么叫做Ds-Ac因子?答:DS和AC为玉米的控制因子。Ds,即解离因子,在玉米中插入到C基因(色素)中,使之突变,成无色素。Ac,称激活因子。Ac能激活Ds转座进入C基因或其它基因,也能使Ds从基因中转出,使突变基因回复,这就是Ac-Ds系统。第三章 DNA的转录名词解释转录单位 一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。转录起点与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。启动子DNA分子与RNA聚合酶特异结合的部位,也就是转录开始的部位。终止子DNA转录的终止信号, 在DNA模板的特异位点
22、处终止RNA的合成,从而RNA聚合酶停顿和RNA产物脱出。简答题1、简述s 因子在转录起始中的作用(1)可提高RNA聚合酶对启动子区的亲和力(103), 同时使核心酶对非特异性的DNA序列的亲和力降低104倍(2)因子负责模板链的选择和转录的起始(3)因子不参与转录延伸过程,在转录起始后 RNA聚合酶上释放出来(4)只有全酶才能在正确位置起始转录。核心酶能在DNA模板上合成RNA,但不能在正确位置起始转录。因子仅能保证细菌RNA聚合酶稳定地结合到启动子上,它通常在RNA链合成89个碱基后释放。2、简述原核生物基因启动子的结构1) 转录起始点:多数情况下(90%)为嘌呤,常见序列为CAT,A为起
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