1、沉默子(silencer):某些基因的负性调节元件,能够同
反式因子结合从而阻断增强子及反式激活因子的作用,并最终抑制该基因的转录活性。
2、启动子:是RNA聚合酶特异性识别和结合,并启动
转录的特定DNA序列。至少包括一个转录起始点以及一个以上的功能组件。
3、复制子(replicon):是从一个DNA复制起点开始的
DNA复制区域,是独立完成复制的功能单位
4、终止子(terminator T):是给予RNA聚合酶转录终止
信号的DNA序列。
5、增强子(enhancer):指远离转录起始点、决定基因的
时间和空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。
6、操纵子:每一个由若干个结构基因及其上游的调控
序列组成的转录区段,共同组成一个转录单位。一个操纵子只含一个启动序列(promoter)及数个可转录的编码基因。
7、结构基因:基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列。
大多数真核生物结构基因的DNA序列由编码序列和非编码序列两部分组成。
8、重复基因:指染色体上存在多数拷贝基因。重复基
因往往是生命活动最基本,最重要的功能相关的基因。
9、断裂基因:大多数真核生物基因的编码区内含有非 编码的插入序列,因此被称为不连续基因 或断裂基因。
10、重叠基因:指两个或两个以上的基因共有一段DNA
序列,或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。
11、管家基因:在生物体中有些基因的表达在生命的全
过程中都是必需的.是维持细胞最低功能所必不可少的基因.在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达,这些基因称为管家基因。
12、跳跃基因(jumping gene):转座子每次移动时携带
着转座必需的基因一起在基因组内跃迁,所以转座子又称跳跃基因(jumping gene)。是那些能够进行自我复制,并能在生物染色体间移动的基因物质。
13、假基因(pseudogene):一种核苷酸序列同其相应的
正常功能基因基本相同,但却不能合成出功能蛋白质的失活基因。
14、密码子:信使RNA分子中每相邻的三个核苷酸编成
一组,决定多肽链上一个氨基酸或一种信号,称为密码子或三联体密码。
遗传密码特点:1.方向性;2.连续性;3.简 并性;4.通用性;5摆动性 15、反密码子:是位于tRNA反密码环中部、可与mRNA
中的三联体密码子形成碱基配对的三
个相邻碱基。在蛋白质的合成中,起解读密码、将特异的氨基酸引入合成位点的作用。
16、通用密码:指在大部分生物中都编码相同氨基酸的
一类遗传密码子,是生物界普遍采用的遗传密码。
18、副密码:tRNA 分子上决定其携带氨基酸分子的区
域称为。
19、单顺反子(monocistron):即一个编码基因转录生成
一个mRNA分子,经翻译生成一条多肽链。
20、基本转录因子(general transcription factors):是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子,决定三种RNA(mRNA、tRNA及rRNA)转录的类别。
21、特异转录因子(special transcription factors):为个别基因转录所必需,决定该基因的时间、空间特异性表达。 22、微小RNA (microRNA, miRNA):是一大家族小分子非编码单链RNA,长度约20~25个碱基,由一段具有发夹环结构,长度为70~90个碱基的单链RNA 前体(pre-miRNA)经Dicer酶剪切后形成。
简答题
1、 什么是基因?基因的本质是什么?基因的特点是什
么?
(1)基因:负责编码RNA或一条多肽链的DNA片段,是染色体或基因组的一段DNA序列,包括编码序列(外显子)、编码区前后对于基因表达具有调控功能的序列和单个编码序列间的间隔序列(内含子)。
(2)基因的本质:基因是遗传的物质基础,是DNA或RNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列。基因通过复制把遗传信息传递给下一代,使后代出现与亲代相似的性状。
(3)基因的两个特点:<1>、能忠实地复制自己,以保持生物的基本特征;<2>、基因能够“变异”,变异基因中一小部分会导致疾病,另外的绝大多数是非致病变异。 2、 DNA 与RNA 结构的异同和功能是什么? DNA RNA 结构 双链分子 单链分子 组成 碱基、戊糖、磷酸 碱基、戊糖、磷酸 碱基不同 A、G、C、T A、G、C、U 戊糖不同 脱氧核糖 核糖 碱基互补配对 A=T、G=C A=U、 G=C 分类 细胞核DNA、线粒体mRNA 、tRNA、 rRNA DNA 功能 遗传信息的载体、复制翻译、转运及参与核糖和转录的模板 体的构成 3、 与RNA相比,DNA作为遗传物质携带者,其优点是什么?
DNA作为遗传物质的优点:(1)DNA可以精确地自我复制,传递遗传信息。使亲代与子代间保持
遗传的连续性。(2)双螺旋的双链结构保证了遗传物质的稳定,如果某些碱基因为一些原因突变,生物体就可以根据另一条链的信息来修复这个突变。所以DNA的稳定性要高于RNA和蛋白质,可以使生物保持遗传的稳定。
4、 什么是核酸杂交?类型有哪些?检测对象有哪些?
核酸分子杂交:单链的核酸分子在合适的条件下,与具有碱基互补序列的异源性核酸形成双联杂交体的过程。 类型 检测对象 液相杂交 大小分子蛋白、核酸 原位杂交 DNA、RNA 点杂交/狭缝杂交 DNA、RNA 菌落杂交 细菌 固Northern 杂交 RNA、mRNA 相Southern 杂交 1、酶切图谱分析2、特定基因定性和杂定量 3、基因突变分析4、限制性片交 段长度多态性的分析 反点向杂交 检测扩增产物中是否含有目标基因 基因芯片技术 5、 何为探针?特点是什么? (1)探针(probe):是一小段用同位素、生物素或荧光染料标记其末端或全链的已知序列的多聚核苷酸,与固定在NC膜上的核苷酸结合,判断是否有同源的核酸分子存在。
<1>DNA探针:是最常用的核酸探针,长度在几百bp以上的双链或单链cDNA片段(通常400—500bp)
<2>RNA探针:放射性或非放射性标记的RNA分子,用于探测与之互补的DNA或RNA链,RNA探针通常通过克隆相应DNA在体外转录合成而制备(通常400—500bp)
<3>寡核苷酸探针:一般有17-50个核苷酸组成,可以是寡聚脱氧核醣核酸、寡聚核糖核酸和肽核酸 (2)探针的特点:<1>高度灵敏性;<2>不影响碱基配对的特异性;<3>不影响探针分子的主要理化性质;<4>对酶促反应活性无影响或影响不大;<5>检测方法具有高度灵敏性和高度特异性。
6、 PCR基本原理?过程?与体内复制有哪些不同? (1)基本原理:该技术是在模板DNA、引物和四种脱氧核
糖核苷酸存在下,依赖于DNA聚合酶的酶促合成反应。
(2)过程:变性——退火——延伸 循环
具体步骤:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;3、引物的延伸:DNA模板――引物结合物在TaqDNA聚合酶
的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按照碱基互补配对与半保留复制原理,合成一条新的与DNA链互补的半保留复制,重复循环变性――延伸――退火三个过程就可获得更多的半保留复制链,而且这种新链又可成为下次循环的模板 (3)区别:(1)反应所需基本成分不同:PCR反应的基本成分包括:模板DNA(待扩增DNA)、引物、4种脱氧核苷酸(dNTPs)、DNA聚合酶和适宜的缓冲液。体内复制体系:模板DNA(待扩增DNA)、引物、4种脱氧核苷酸(dNTPs)、DNA聚合酶、解旋酶、单链DNA结合蛋白。(2)反应过程不同:PCR:①模板DNA的高温变性②模板DNA与引物的低温退火(复性)③引物的适温延伸。体内复制:解旋酶解开双链、单链DNA结合蛋白维持单链结构、聚合酶链接。反应温度是体内适宜温度。
PCR 技术的特点:1、高度灵敏性;2、高度特异性;3、样品广泛的适应性;4、操作简单。
常见的PCR技术:1、不对称PCR技术;2、反向PCR技术;3、多重PCR技术;4、引物标记PCR技术;5、实时PCR技术。 (1)不对称PCR 目的:扩增产生特异长度的单链DNA。方法:采用两种不同浓度的引物,其最佳比例一般是0.01∶0.5μM。 用途:制备核酸序列测定的模板;制备杂交探针;基因组DNA结构功能的研究。
(2)反向PCR (reverse PCR) 用反向的互补引物来扩增两引物以外的DNA片段,对某个已知DNA片段两侧的未知序列进行扩增。 (3)多重PCR 在同一PCR体系中加入若干对PCR引物,如果这些引物的退火温度相近,并且所覆盖的区域不重叠,这样的反应体系可同时扩增多个DNA片段。多重PCR常用来检测同一基因的多个外显子的缺失,或检测缺失设置内对照。用于检测特定基因序列的存在或缺失。 (4)LP-PCR(Labelled primers) 利用同位素、荧光素等对PCR引物进行标记, 用以直观地检测目的基因。
特别适合大量临床标本的基因诊断。可同时检测多种基因成分。
(5)锚定PCR(anchored PCR, A-PCR)锚定PCR首先合成第一链cDNA,然后再添加一同聚物尾(polydG),与同聚物尾配对的3’锚定引物(带有限制性内切位点polydC)一起作PCR扩增。
(6)PCR固相分析法 可用于基因芯片的制作
(7)原位PCR 原位聚合酶链式反应(In Still PCR,Is-PCR)是利用完整的细胞作为一个微小的反应体系来扩增细胞内的目的片段,在不破坏细胞的前提下,利用一些特定的检测手段来检测细胞内的扩增产物。直接用细胞涂片或石蜡包埋组织切片在单个细胞中进行PCR扩增。
可进行细胞内定位和检测病理切片中含量较少的靶序列。
(8)逆转录PCR(RT-PCR) 以细胞内总RNA或mRNA为材料进行体外扩增的技术。主要用于克隆 cDNA、合成cDNA探针,检测RNA病毒、分析基因表达等。
(9)荧光定量 PCR(real-time PCR) 通过荧光染料或荧光标记的特异性的探针,对PCR产物进行标记跟踪,实时在线监控反应过程,结合相应的软件可以对结果进行分析,计算待测样品的初始模板量。 (10)基因的体外诱变
(11)增效PCR(booster PCR)当扩增少于1000拷贝的模板DNA时会遇到两个问题:一是形成引物二聚体,一是非特异扩增。消耗了引物和酶,而特异扩增产量降低。对于这种情况,可设置二步PCR,先用较低浓度的引物进行初级PCR,此时由于引物少,形成产物二聚体的可能减少,但它并不影响靶序列的扩增,只是由于引物少产量不高。约经15~20个循环后补充引物量,以初级PCR产物为模板进行扩增,靶序列的产量将相应增加。 (12)巢式PCR(nest PCR)此时也是进行二步PCR,与上面不同的是,第二级PCR需另行设置反应体系,并应用另外的PCR引物,此时引物的位置位于初级PCR引物的内侧,用初级PCR产物做模板,进行第二步PCR,这样只有初级PCR中特异的扩增片段才能被二级引物扩增。除了达到增效PCR同样的目的外,还提高了最终产物的特异性。
(13)差异显示PCR(differential display )一种以逆转录PCR为基础的研究基因表达差异的技术。DD-PCR主要用于肿瘤和多种疾病的分子遗传学研究,是目前筛选基因表达差异最有效的方法。
(14)PCR-单链构象多态性分析(PCR-SSCP) 将PCR产物变性为单链后进行非变性(中性)聚丙烯酰胺凝胶电泳,单个核苷酸的改变即可造成DNA单链构象的改变,进而导致电泳速率变化,从而检测出基因突变。
PCR技术在医学上的应用 1. 目的基因的克隆2. 基因的体外突变3. DNA和RNA的微量分析4. DNA序列测定5. 基因突变分析
7、获得测序用的单链DNA片段,用什么PCR?检测拷贝数用什么PCR?
(1)不对称PCR:制备核酸序列测定的模板;制备杂交探针;基因组DNA结构功能的研究。 (2)荧光定量PCR:检测拷贝数
8、什么是基因表达?基因表达受哪些因素的影响? (1)基因表达(gene expression):基因经过转录、翻译,产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。 按对刺激的反应性,基因表达的方式分为:组成性(基本)表达、诱导或阻遏表达
<1>某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达,通常被称为管家基因(housekeeping gene)。
<2>管家基因较少受环境因素影响,在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达,这类基因表达被视为组成性基因表达(constitutive gene expression)。 <3>在特定环境信号刺激下,相应的基因被激活,基因表达产物增加,这种基因称为可诱导基因(inducible
gene)。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程,称为诱导(induction)。
<4>如果基因对环境信号应答是被抑制,这种基因是可阻遏基因(repressible gene)。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。 <5>基因表达调控的意义:(一)以适应环境、维持生长和增殖(二)以维持细胞分化与个体发育 一、基因表达调控呈现多层次和复杂性
转录水平的调控transcriptional level: 转录激活、转录起始;
转录后水平的调控post-transcriptional level:转录后加工、运输、mRNA降解; 翻译水平的调控translation level:翻译的起始;
翻译后水平的调控post-translation level:翻译后的加工、转运、多肽链的分解.
二、基因转录激活受到转录调节蛋白与启动子相互作用的调节
基因表达的调节与基因的结构、性质,生物个体或细胞所处的内、外环境,
以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。
(一)特异DNA序列决定基因的转录活性 (二)转录调节蛋白可以增强或抑制转录活性
(三)转录调节蛋白通过与DNA或与蛋白质相互作用对转录起始进行调节
(四)RNA聚合酶与基因的启动序列/启动子相结合 1、原核/真核启动子与RNA聚合酶活性 RNA聚合酶与其的亲和力,影响转录。 2、调节蛋白与RNA聚合酶活性
一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下表达,然后通过DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用影响RNA聚合酶活性
(2)基因的表达过程包括复制、转录、翻译。因此在各个水平的作用均可影响基因的表达,但是转录水平的影响因素最明显。
影响因素:<1>表观遗传学,甲基化、乙酰化、磷酸化等等; <2> 所处环境,细胞因子、生长因子等等的刺激;<3> 胞内转录因子等等
9、什么是转座子?特点?有人用转座子标签建突变库的原理?已知转座子序列,插入位子检测用什么PCR? (1)转座子 (transposon 或 transposable element):是基因组内相对独立的、可移动序列,它们不必借用噬菌体或质粒的形式就可以从基因组的一个部位直接转移到另一个部位,这个过程称为转座(transposition)。 (2)特点:1、是基因组的正常成分,不以独立的形式存在(如噬菌体或质粒DNA)。2、转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性,在基因组内由一个部位直接转移到另一个部位。3、转座以很低的频率发生,而且转座子的插入是随机的。① 两端有ITR;② 转座后靶位点重复是正向重复;③ 编码与转座有关的蛋白质;④ 可在基因组中移动。 (3)跳跃基因特征产生一系列突变 (4)反式PCR
10、利用所学RNA技术,设计敲出小鼠胰岛素基因的技术路线?
体外构建小鼠胰岛素基因片段(DNA)——诱导胰岛素dsRNA合成——用Dicer酶(核糖核酸内切酶)把 dsRNA 切成siRNAs ——加入RISC蛋白复合物(得到RNA诱导沉默复合体)——将RISC复合体导入腺病毒——用腺病毒感染小鼠
11、癌基因突变是如何发生的?癌基因活化的结果? (1)活化机制:获得启动子与增强子;癌基因易位;原癌基因扩增;点突变当点突变发生后:(1)该蛋白活性大大增强;
(2)该蛋白稳定性增加;(3)会引起RNA的错误剪接而改变蛋白质的结构和功能。
(2)活化的结果:1.出现新的表达产物 2.出现过量的正常表达产物3.出现异常、截短的表达产物
12、什么是癌基因?细胞癌基因?病毒癌基因?抑癌基因?
(1)癌基因(oncogene):细胞内控制细胞生长和分化的基因,它的结构异常或表达异常,可以引起细胞癌变。 (2)病毒癌基因(virus oncogene,V-onc):存在于病毒基因组中的癌基因,它不编码病毒的结构成分,对病毒复制也没有作用,但可以使细胞持续增殖。 (3)细胞癌基因(cellular-oncogene, C-onc):存在于生物正常细胞基因组中的癌基因,或称原癌基因 (proto-oncogenes , pro-onc) 。未激活的癌基因,促进正常细胞生长、增殖、分化、发育。
(4)抑癌基因(cancer suppressive gene, anti-oncegene):抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。
细胞癌基因的特点:广泛存在于生物界中;基因序列高度保守;作用通过其产物蛋白质来体现;被激活后,形成癌性的细胞转化基因。
病毒癌基因v-onc 与细胞癌基因c-onc的差别 1. v-onc通常丢失c-onc两端的某些序列 2. v-onc没有内含子
3. v-onc外显子与同源的c-onc也有微小差别 4. v-onc出现碱基取代或缺失较c-onc常见
抑癌基因的作用:<1>其编码产物起着抑制细胞增殖信号转导,负性调节细胞周期,抑制细胞增殖的作用;<2>与癌基因是相互制约,相互协调;<3>抑癌基因的丢失,会导致肿瘤的发生
抑癌基因:p53基因-基因组的监护人(guardian)、基因卫士
编码一个转录因子TF。p53突变存在于多种癌(肺癌、乳腺癌、膀胱癌、结肠癌等)。50-60%的癌与p53的突变有关。
p53的作用:激活某些特殊基因的表达,其中最重要的是P21蛋白。监视基因是否有突变。 13、 G蛋白的结构特点和作用是什么?
G蛋白以α、βγ亚基三聚体的形式运细胞质膜内侧。α亚基具有多个活化位点,其中包括可与受体结合并受
其活化调节的部位、与βγ亚基结合的部位、GDP或GTP结合部位以及下游效应分子相互作用的部位等。α亚基还具有GTP酶活性。α亚基结合GDP时是无活性状态,而与GTP结合时则为有活性状态,GTP的水解又使其返回无火性状态。 Β和γ亚基形成紧密结合的二聚体只有在蛋白变性条件下方可解离。βγ亚基的主要作用是与α亚基形成复合体并定位于质膜内侧。
作用:G蛋白是一类重要的信号传导分子,在多种细胞信号传导途径中都起到开关作用。在G蛋白偶联型受体的信号转导途径中作为胞内第一信使。
14、突变引起癌变,G蛋白突变会引起癌变?白蛋白突变会引起癌变吗?为什么?
与细胞分裂增殖有关的可以 15、正负筛选的基本原理及方法? (1)基本原理:基因同源
(2)基本方法:构建一种特殊的载体,该载体含有一段与靶基因同源的序列,在这段序列的某一外显子中插入A基因作为正选择标记;在同循序列之外的3’末端,或3’,5’两个末端接上B基因的序列作为负筛选标记。经酶切后使其线性化,然后用电脉冲转染法导入细胞中,继续体外培养,并以药物作双重筛选。如果所导入的重组 DNA与受体细胞基因组DNA之间发生非同源重组,则外源基因通常是从头至尾均整合入受体细胞基因组中,故其基因组中含有外源的基因(A、B),此时A、B基因同时表达。若为同源重组,外源目的基因及A基因会整合到受体细胞基因组同源序列的座位上,而位于同源序列外端的B基因则在重组后丢失,因而此时仅有A表达。 16、 RNA技术与反义RNA技术在抑制RNA表达上有何
特点?
18、DNA克隆
在体外将各种来源的DNA与载体DNA接合成一具有自我复制能力的DNA分子——复制子(replicon),继而通过转化或转染宿主细胞,筛选出含有目的基因的转化子细胞,再进行扩增提取获得大量同一DNA分子,也称
基因克隆或重组DNA (recombinant DNA) 。 基因克隆的目的:① 分离获得某一感兴趣的基因或DNA;② 获得感兴趣表达产物(蛋白质)。
19、基因克隆重要的工具酶
(1)限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE):是
识别DNA的特异序列, 并在识别位点切割双链DNA的一类内切酶。
作用:与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰系统,
限制外源DNA,保护自身DNA (2)DNA聚合酶
最常用的DNA聚合酶有以下4种) (1)DNA聚合酶Ⅰ(全酶)。 DNA聚合酶Ⅰ是
一
个具有3 种酶活性的多功能性酶。包括:5ˊ→3ˊDNA 聚合酶活性、5ˊ→3ˊ核酸外切酶活性、3ˊ→5ˊ核酸外切
酶活性
DNA pol Ⅰ应用:常用来催化DNA缺口平移反应、制备高比活性DNA探针、cDNA第二条链的合成、对DNA3突出末端进行标记、DNA序列分析。
(2)DNA聚合酶Ⅰ大片段——Klenow片段。用途:<1> 补齐双链DNA的3ˊ末端;<2>用标记碱基补齐3ˊ
末端 <3> 用于cDNA克隆中第二股链的合成;<4> DNA序列分析。
(3)Taq DNA聚合酶。作用特点:1) Taq DNA pol催化DNA合成的最适温度范围 70 75℃,2) 95℃
以上高温,半小时不失活, 3) 最适合用于聚合酶链反应(PCR)。
(4)T4 噬菌体DNA聚合酶。 (3)逆转录酶:具有以下3种酶活性:(1)以单链RNA为模板, 合成cDNA单链;(2)具有RNase H 活性,能水解RNA:DNA杂交链中的RNA;(3)以DNA为模板,催化合成cDNA双链。
逆转录酶的应用:⑴ 将mRNA逆转录成cDNA,构建cDNA文库;⑵ 补平和标记5ˊ-末端突出的DNA片段;⑶ 代替Klenow酶用于DNA序列分析;⑷ 制备杂交探针等。 (4)T4DNA连接酶:(1)催化双链DNA中一条链的3ˊ-OH与另一条链的5ˊ-PO3H2形成磷酸二酯键,从而构成完整的DNA长链。(2) 修补带有缺口的双链DNA分子 (5)碱性磷酸酶:能够催化水解去除DNA或RNA5ˊ-端的磷酸基团。用途: ⒈ 制备载体时,用碱性磷酸酶处理去除载体分子 5ˊ-端磷酸基后,可防止载体自身环化连接,提高重组效率。 ⒉ 用32P标记5'-端前,去除5'-P,再通过激酶把放射性核苷酸加到5'-端进行标记。 (6)末端转移酶:将标记或未标记的dNTP加到DNA的3ˊ—OH末端;也可催化载体分子或待克隆的DNA片段上加上互补的同聚尾,便于进一步连接。 (7) Taq DNA聚合酶
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