同济医学院研究生分子生物学复习题及答案.doc

2013级硕士研究生分子生物学复习题一、名词解释1. 基因(gene): 是核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位，是贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列.2. 基因组(genome):细胞或生物体中，一套完整单倍体遗传物质的总和，称为基因组。3. 基因家族(gene family)：是指核苷酸序列或编码产物具有一定程度同源性的一组基因.4. 假基因(pseudogene)：在多基因家族中某些与正常功能基因在核苷酸序列上相似，但不能表达有功能的基因产物的DNA序列，被称为假基因。5. 质粒(plasmid):存在于细菌染色体之外的，具有自主复制能力的双链环状DNA分子， 是能独立复制的最小遗传单位。6. 基因超家族(gene superfamily)：是指一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因家族，其成员的结构有不同程度的同源性，可能起源于相同的祖先基因，但功能并不一定相同。7. 卫星DNA(DNAsatellite)：是一类非编码区的串联重复序列，基因组DNA被打断成约104bp的片段后，经CsCl密度梯度离心后，在不同层面的DNA形成了不同的条带，可以看到在一条主带以外还有一个或多个小的卫星带，这些在卫星带中的DNA被称为卫星DNA8. 基因多态性(gene polymorphism): 由于等位基因间在特定位点上DNA序列存在差异造成的DNA多态性。9. 操纵子(operon)：是指数个功能相关的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区及其下游的转录终止信号构成的基因表达单位。10. 顺式作用元件cis-acting elements)：指那些与结构基因表达调控相关，能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列。11. 反式作用因子(Trans-acting factor)：能够与顺式作用原件特异性结合，对基因表达的转录起始过程有调控作用的蛋白质。12. 增强子(enhancer)：指远离转录起始点，能与反式作用因子特异结合，增强启动子转录活性的DNA序列。13. 启动子(promoter)：是指在DNA序列上被RNA聚合酶识别并结合，形成起始转录复合物的区域。14. 载体(vector)：能够携带外源DNA进入宿主细胞，并在宿主细胞中进行无性繁殖或表达的小分子DNA。15. 基因工程(genetic engineering)：是在分子水平上，用人工方法提取或制备DNA，在体外切割、拼接和重新组合，然后通过载体把重组的DNA分子导入受体细胞，使外源DNA在受体细胞中进行复制与表达，生产出人们所需要的产物，或定向创造生物新性状，并使之稳定地传给下一代，统称为基因工程。16. PCR：聚合酶链反应，是依据DNA半保留复制机理，在体外模拟复制条件，人为控制温度高温变性，低温复性，中温延伸，循环多次，扩增特异性片段的技术。17. RNAi:RNA干扰是指在生物体细胞内，dsRNA引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程。18. 分子杂交(Nucleic Acid Hybridization )：不同来源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形成双链的过程。19. 基因诊断(gene diagnosis)：是以DNA和为诊断材料，通过检查基因的存在、缺陷或表达异常，对人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。20. 基因治疗：广义地说，基因治疗是应用基因或基因产物，治疗疾病的一种方法。从狭义地说，基因治疗是把外界的正常基因或治疗基因，通过载体转移到人体的靶细胞，进行基因修饰和表达，改善疾病的一种治疗手段21. miRNA：一类进化上保守的非编码小分子RNA，具有在翻译水平调控基因表达功能。22. 反义RNA(antisense RNA)：细胞中有一些小分子RNA，其碱基序列正好与mRNA互补，从而可以与mRNA配对结合成双链，抑制mRNA作为模版进行翻译。23. 转染(transfection )：是指真核细胞主动摄取或被动导入外源DNA片段而获得新的表型的过程。24. 转化(transformation)：指将质粒或其他外源DNA导入处于感受态的宿主细胞，并使其获得新的表型的过程。25. 基因表达(gene expresion)：使基因所携带的遗传信息表现为表型的过程。包括基因转录成互补的RNA序列。对于结构基因，mRNA继而翻译成多肽链，并装配加工成最终的蛋白质产物 26. 转导(transduction) : 借助病毒、噬菌体或其他方法将外源DNA导入细胞并整合到宿主基因组上的方法。27. 基因组学(genomics)：指对所有基因进行基因组作图，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。28. 蛋白质组学(proteomics)：指对在一定时间内或某一特定的环境条件下，细胞、组织或有机体内所表达的所有蛋白质（即蛋白质组），进行系统的、总的研究的一门学科29. 顺反子(cistron) : 一段可供偏码的结构基因,是能够编码合成多肽的DNA的最小单位，真核生物中，一个转录单位转录的mRNA只能翻译一条多肽链，称为单顺反子；在原核生物中，一个转录单位转录的mRNA能翻译多条多肽链，称为多顺反子。30. 限制性核酸内切酶 (restriction endonuclease): 是一类能识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并在识别序列内或附近特异切割双链DNA的核酸内切酶。二、问答题1. 真核生物基因组结构特点：答：真核生物基因组远远大于原核生物基因组真核生物基因组有多个复制起始点，每个复制子大小不一真核基因都是有一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物为单顺反子。真核生物基因组含有大量重复序列真核生物基因组非编码序列90真核基因是断裂基因：即编码序列被非编码序列分隔开来，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔开的编码序列为外显子。功能相关的基因构成各种基因家族真核生物基因组中存在可移动的遗传因素。2. 真核生物和原核生物基因组结构的异同点答：原核生物基因组的特点是：原核生物基因组通常由一条环状双链DNA分子组成具有操纵子结构基因组中只有一个复制起始点结构基因无重叠现象，基因组中的任何一段DNA顺序不会用于编码两种蛋白质基因序列是连续的，无内含子编码区在基因组所占比例约为50%，远远大于真核基因组。非编码序列主要是一些调控序列基因组中重复序列很少，编码蛋白质的结构基因多为单拷贝，但编码rRNA的基因往往是多拷贝的具有编码同工酶的基因细菌基因组中存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子在DNA分子中具有多种功能识别区：复制起始区、复制终止区、转录启动区和终止区等；3. 人类基因组的组织结构特点4. 原核生物基因表达调控机制。答：原核生物基因的表达调控主要在转录水平，即对RNA合成的调控，翻译水平次之。1、转录起始调控：（1）因子控制特定基因的表达，不同因子可以竞争结合RNA聚合酶。环境变化可诱导产生特定的因子，从而打开一套特定的基因。（2）操纵子模型调控 通过正负调控因子所进行的复合调控。乳糖操纵子是原核生物基因转录调控的最典型模式，其转录调控机制为：阻遏蛋白与操纵子基因结合，妨碍RNApol与启动子结合形成开放性启动子复合物，阻止基因转录；CAP与CAP结合位点结合促进RNApol与启动子结合，引起有效转录。乳糖操纵子结构基因转录需要具备两个条件：、阻遏蛋白与操纵基因解离 、CAP与CAP结合位点结合。2、转录终止的调控：原核生物的转录终止调节方式分两大类：依赖因子和不依赖因子的终止调控；3、翻译水平的调控：（1）SD序列的顺序及位置对翻译的影响，SD序列是位于mRNA起始密码子AUG上游的3-9个碱基组成的一段核苷酸序列，它是核糖体结合位点。（2）mRNA的降解速度是翻译调控的另一个重要机制。（3）翻译产物对翻译的调控。有些mRNA编码的蛋白质，本身就是在蛋白质翻译过程中发挥作用的因子。（4）小分子RNA的调控作用。5. 真核生物转录水平的基因表达调控机制。答：转录水平调控是真核基因调控中最重要环节。真核基因的表达调控主要是调节反式作用因子的活性，随后反式作用因子控制基因的转录起始。1、反式作用因子的活性调节:反式作用因子的激活通过以下几种方式进行。(1)通过基因表达产生反式作用因子是激活方式之一(2)共价修饰调节蛋白的活性(3)与配体结合引起功能变化(4)蛋白质与蛋白质相互作用2.反式作用因子与顺式元件结合发挥调节功能反式作用因子被激活后,即可识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守性序列,对基因转录发挥调节作用3.反式作用因子作用的方式有多种模式，包括扭曲、滑动、成环等模式；4.中介子的作用 有些反式作用因子并不能直接作用于通用转录因子或DNA，而是通过中介因子的作用控制基因转录的起始。5、多重增强子的作用 许多基因具有多个增强子，因而可以对多种刺激产生反应。6. 在大肠杆菌中如何获得蛋白质类的基因工程产品。答：寻找合适的原核表达载体和获得目的基因选择合适的限制性内切酶分别切割载体和靶基因片段用连接酶进行连接反应转化：将重组DNA分子转入受体细胞筛选表达从分子量、生物学活性等方面对表达产物进行初步鉴定表达产物的分离纯化；7. 如何实现疾病基因的克隆？答：基因克隆通常指将目的基因插入到某载体内，利用载体在宿主细胞中大量繁殖以获得足够量的拷贝，从而进行基因结构和功能的分析。基因克隆即是在体外通过人工剪、接，将不同来源的DNA分子组成一个重组体，然后插入宿主细胞进行扩增或表达，通常包括以下几个步骤目的基因的提取：供体生物基因或称外源基因的提取；限制性酶切：目的基因切成不同大小的片段酶接：连接到另一个DNA分子上（克隆载体）转化：将这个重组DNA分子转入到受体细胞筛选和鉴定：对吸收了重组DNA的受体细胞进行筛选和鉴定基因表达：对含有重组DNA的细胞进行大量培养，检测外源基因是否表达；8. PCR的原理和引物设计原则。答：PCR的原理是依据细胞中DNA半保留复制机理，DNA在不同温度下变性、复性的特性，人为控制温度高温变性、低温复性、适温延伸，循环多次后，可使目的基因得到扩增；以待扩增的DNA分子为模板5末端和3末端互补配对的寡核苷酸片段为引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸至完成新的DNA合成，重复这一过程（变性、退火、延伸），即可使目的DNA片段得到扩增引物设计原则是1. 长度为1530个核苷酸2. 碱基随机分布，G+C的含量为4555% 3. 避免发夹结构的形成，引物的存在连续互补序列不超过3bp 4. 引物之间不应存在互补序列，避免3 端互补重叠5. 引物的碱基序列与非扩增区域无同源性6. 引物3 端碱基一定与模板配对，最佳碱基选G和C ；7. 引物5 端可以修饰，如加酶切位点，突变位点，起始密码子，终止密码子等。9. 核酸分子杂交的原理和基本过程。答：核酸分子杂交的基本原理是具有互补序列的两条单链核酸分子在一定条件下（适当温度及离子强度等），碱基互补配对结合，重新形成双链。杂交的双方是待测核酸序列和一致核酸序列。在杂交体系中已知的核酸序列称为探针，探针通常用于进行核素或非核素示踪标记以Southern印迹杂交为例，包括以下步骤：待测核酸样品的制备包括制备待测DNA和DNA的限制酶消化待测DNA样品的电泳分离。凝胶中核酸的变性Southern转膜：常用的转膜方法有毛细管虹吸印迹法、电转印法和真空转移法探针的制备，探针可以用核素标记，也可以用非核素标记Southern杂交，必须先进行预杂交杂交结果的检测：包括放射性核素探针的检测即放射自显影和非放射性核素探针的检测：地高辛标记探针的检测、生物素标记探针的检测。10. 基因治疗的基本策略。 答：一、原位矫正病变基因，这在目前还难以做到。二、正常基因取代或干预基因置换：指用正常的基因替换致病基因，即将特定的目的基因导入特定细胞，通过定位同源重组，以导入的正常基因置换基因组内原有的缺陷基因，不涉及基因组的任何改变。基因添加：是指不除去异常基因，向靶细胞内导入外源基因，通过非定点整合，使其表达产物，从而弥补缺陷基因的功能。基因干预：采用特定的方式抑制某个基因的表达，或者通过破坏某个基因的结构而使之不能表达，以达到治疗疾病的目的。自杀基因治疗：将“自杀”基因导入宿主细胞中，这种基因编码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢物，诱导靶细胞产生“自杀”效应。.基因免疫治疗：将抗癌免疫增强的细胞因子或MHC基因导入肿瘤组织以增加肿瘤微环境中的抗癌免疫。11. RNA如何调节基因表达？答：.gRNA（引导RNA）在mRNA编辑方面.snRNA（核内小分子RNA）在mRNA加工方面.snoRNA（核仁小分子RNA）在rRNA切割和修饰的成熟过程中RNApol（RNA聚合酶）在tRNA加工方面.Telomerase（端粒）RNA在DNA复制和端粒合成方面.SRP（信号识别颗粒）-RNA在蛋白质分泌和转运中.tmRNA 在终止破损mRNA合成方面.Lin-4相关反义RNA在发育控制中的作用.rps14相关反义RNA对核蛋白体生物合成的调节.dsRNA对靶基因沉默的调节xist及其反义RNATsix对X染色体失活的调节，此外还有一些RNA分子的功能尚未得到很好的验证如scRNA（细胞质小分子RNA）、 7S，10S RNA等12. 基因诊断的常用技术方法和原理。答：基因诊断的常用技术：1.核酸分子杂交Southern印迹法Northern印迹法斑点杂交原位杂交2.聚合酶链式反应(PCR)3.单链构象多态性检测，是一种基于单链构象差别来检测点突变的方法4.限制酶酶谱分析5.DNA序列测定,是进行基因突变检测的最直接、最准确的方法6.DNA芯片技术 基本原理：是检测DNA或RNA的结构变化与否，量的多少及表达功能是否正常，以确定被检查者是否存在基因水平的异常变化，以此作为疾病确证的依据