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基因分子生物学课程复习资料
华北理工大学医学信息平台 2013-11-19 来源: 原创 点击数:5995
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1.反转录作用:是RNA指导下的DNA合成作用,是以RNA为模板,由dNTP聚合生成DNA的作用,恰与转录作用遗传信息的流动呈反向进行,称之为反转录作用,是分子遗传学中心法则的一种扩充。
2.转基因动物(transgenic animal):是指用DNA重组技术将外源基因导入动物的受精卵或早期胚胎内,使外源基因随细胞分裂而增殖并在体内表达,且能够稳定遗传给后代的一类动物。
3.端粒酶:由蛋白质(具有反转录酶的活性)和RNA(作为反转录的模板)两部分组成,可以催化端粒DNA的合成。在保证染色体复制的完整性上有重要意义,可看作是一种特殊的逆转录酶。
4.多顺反子mRNA:几个结构基因利用共同的启动子和共同的终止序列,转录为一个mRNA分子,一个mRNA分子可编码几个蛋白质。
5.基因打靶(gene targeting):是指通过DNA定点同源重组,改变基因组中的某一特定基因,从而在生物活体内研究此基因的功能。若定向敲除某个基因,称为基因敲除(gene  knockout);若定向将一段基因序列代替另一段基因序列,则称为基因敲入(gene  knockin)。
6.管家基因:某些基因在一个物种或一个个体的所用细胞内持续表达水平几乎不受外界环境变化的影响,表达产物多为细胞乃至整个生物个体生存所必须,称之为管家基因。
7.顺式作用元件:是指与结构基因串联的特定DNA序列,是转录因子的结合位点,它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转录效率。顺式作用元件包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等,它们的作用是参与基因表达的调控。
8.锌指结构:由一小组保守的氨基酸和锌离子结合,在蛋白质中形成了相对独立的功能域,像一根根手指伸向DNA的大沟。两种类型的DNA结合蛋白具有这种结构,一类是锌指蛋白,另一类是甾类受体。
9.反式作用因子:是指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。有时也称转录因子。
10.基因诊断:应用分子生物学技术从DNA或RNA水平检测分析致病基因的存在,变异和表达状态,从而对疾病做出诊断的技术。
11.基因治疗:将外源性基因导入目的细胞并有效表达,从而达到治疗疾病的目的。
12.补偿性基因治疗:把正常基因导入体内并表达,以补偿缺陷基因表达的不足或缺失。
13.基因重组:是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合,形成新DNA分子的过程。发生在生物体内基因的交换或重新组合。包括同源重组、位点特异性重组、转座作用和异常重组四大类。是生物遗传变异的一种机制。
14.抗体恒定区:抗体分子的轻链和重链中靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域称为恒定区。
15.抗体可变区:抗体分子的轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域称为可变区。
16. 噬菌体展示技术:是将外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置,使外源基因随外壳蛋白的表达而表达,同时,外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术。到目前为止,人们已开发出了单链丝状噬菌体展示系统、λ噬菌体展示系统、T4噬菌体展示系统等数种噬菌体展示系统。
1. 说明启动子的结构特点及功能。
答: 启动子是位于结构基因5'端上游的DNA序列,能活化RNA聚合酶,使之与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。
  结构特点:主要包括TATA盒(TATA box):RNA酶识别并结合位点; CAAT盒(CAAT box):转录起始起重要作用; GC盒(GC box):增强子作用。
TATA框的主要作用是使转录精确地起始;CAAT框和GC框则主要是控制转录起始的频率,特别是CAAT框对转录起始频率的作用更大。
1.简述基因表达的时间特异性和空间特异性。
答:基因表达的时间特异性:按功能需要,某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生,这就是基因表达的时间特异性。单细胞生物——>时间特异性;多细胞生物——>阶段特异性(基因的时间特异性表达与组织器官分化,发育的阶段相一致)
基因表达的空间特异性:在个体生长全过程,某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现,这就是基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间或阶段顺序所表 现出的这种空间分布差异,实际上是由细胞在器官的分布决定的,因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性或组织特异性。
3. 简述乳酸操纵子中CAP的正性调节机制。
答:CAP为同二聚体,既有cAMP的结合位点,又有具有对特异DNA序列的识别、结合位点。
当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时,cAMP与CAP结合,形成cAMP-CAP复合物,作为lac操纵子正调控因子,插入到lac特异启动子序列,使DNA构型发生变化,而RNA聚合酶与该新构型的DNA结合紧密,转录效率高。而当葡萄糖存在时,腺苷酸环化酶活性降低,ATP无法转变成cAMP,不能形成CAP-cAMP复合蛋白,RNA酶无法结合在DNA上,基因不表达。
4.简述真核细胞转录因子的基本结构。
答:至少由DNA结合区、转录激活区这两个结构区组成。很多转录因子还含有介导“蛋白质-蛋白质”相互作用的二聚化结构区 。
DNA结合区:锌指:DNA结合蛋白含有金属锌,Zn2+与保守的氨基酸残基(Cys及His)配位结合形成紧密、稳定的结构。 
螺旋转角螺旋 :两个α螺旋,其间由短肽段形成的转角或环连接,两个这样的结构以二聚体形式相连,距离正好相当于DNA一个螺距(3.4nm),两个α螺旋刚好分别嵌入DNA的深沟。
二聚化结构区: 
碱性-亮氨酸拉链:在转录因子中常见的一种结构域,每隔6个氨基酸残基出现一个亮氨酸,7个氨基酸形成螺旋结构,亮氨酸总是位于螺旋的一侧。该结构常用来介导蛋白质二聚体的形成。 
转录激活区:由30-100个氨基酸组成,依据组成成分不同分为: 酸性激活区 ;谷氨酸富集区;脯氨酸富集区。
5.简述顺式作用元件的特点。
答:(1)是具有蛋白质结合位点的一段特异性DNA序列。
(2)通过“DNA-蛋白质”相互作用可以对基因的转录产生影响。
(3)与所调控的基因在同一DNA序列上。 (4)多为反转重复序列。
6.基因诊断的策略是什么?
答:1)从基因的产物入手;2)从基因定位入手;3)从比较正常基因和异常基因的差异入手;4)从基因表达的差异入手;5)从寻找外援基因入手。
7.用于基因诊断的PCR相关技术有哪些?
答:1)普通PCR;2)反转录PCR;3)原位PCR;4)多重PCR;5)实时PCR:利用荧光染料发出的荧光通过计算机分析对PCR过程实施随时监控,可推算出体系中模板DNA数量的PCR技术。包括SYBR GREENI检测模式;杂交探针检测模式;水解探针检测模式。 6)PCR-SSCP7)PCR-RFLP  8)PCR-ELISA9)PCR-SNP
8.基因治疗的策略有哪些?
答:1)代偿性基因治疗:通过对有代偿功能的基因的正调控开启其关闭状态来代偿功能异常的基因。
 2)补偿性基因治疗:把正常基因导入体内并表达,以补偿缺陷基因表达的不足或缺失。
3)替代性基因治疗:以正常基因原位替换缺陷基因。
4)性细胞基因治疗:性细胞或干细胞补偿性基因治疗。
5)调控性基因治疗:通过导入编码调控蛋白的基因以治疗基因表达异常的基因。
6) 反义性基因治疗:以反义寡核苷酸或表达反义mRNA的载体导入。
7)活化前体药理性基因治疗:导入能使无细胞毒性药物转化为有细胞毒性药物的酶的基因以杀伤癌细胞。
8)免疫性基因治疗:导入能使抗体产生抗病毒或抗肿瘤的免疫性基因以达到免疫治疗作用。
9)抗细胞毒性基因治疗:将具有产生抗细胞毒性药物蛋白基因导入人体细胞以提高机体耐受肿瘤化疗药物的能力。
10)特异性细胞杀伤:利用DNA重组技术科造成以特异性杀伤靶细胞为目的的神奇弹头在基因治疗试验中特异性杀伤肿瘤细胞。
9.简述基因工程的基本步骤。
答:1、DNA片段的取得(目的基因的分离和制备)  2.DNA片段和载体的连接——重组体DNA —— 切接
3.将重组DNA分子转移到适当的宿主细胞,使之在细胞内 复制,扩增。
4.从大量的细胞繁殖群体中,筛选出获得重组DNA分子的宿主细胞克隆。
5.这些筛选出的宿主细胞克隆中提取已经得到扩增的目的基因,做序列分析鉴定。
6.将目的基因克隆到表达载体上,导入宿主细胞,使之在新的遗传背景下实现功能表达,产生人类所需的物质。
7.对基因表达产物进行分离纯化。
10.作为基因工程中使用的基因载体有哪些特性?
答:(1)必需有一个或多个限制酶的切割位点,以便目的基因可以插入到运载体上去。
(2)必需具备自我复制的能力,或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。 
(3)必需带有标记基因,以便重组后进行重组DNA分子的辨认和筛选。
(4)必需是安全的,不会对受体细胞有害,也就是能够安全地“借居”在受体细胞中。
(5)比较容易得到,分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作。
11. 简述信号传导中的主要分子开关。
答:分子开关是细胞内信号传递中的蛋白质,通过激活机制和失活机制来对信号传递的级联反应进行精确控制。细胞内信号传递作为分子开关的蛋白质可分两类:一类开关蛋白(switch protein)的活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启,由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而关闭,许多由可逆磷酸化控制的开关蛋白是蛋白激酶本身,在细胞内构成信号传递的磷酸化级联反应;另一类主要开关蛋白由GTP结合蛋白组成,结合GTP而活化,结合GDP而失活。
12. 简述Wnt信号途径的拮抗剂及其主要机制。
答:拮抗剂:(1)分泌性的卷曲相关蛋白 (sFRP) 类成员包括 sFRP( SFRP1、 SFRP2、SFRP3、 SFRP4、 SFRP5 )、Wif-1 和 Cerberus,它们直接与 Wnt 配体结合,从而改变了 Wnt 与受体结合的能力。
(2)Dkk 类( Dkk1、 Dkk2、 Dkk3和Dkk4)只结合 Wnt 受体复合体的一个亚基。Dkk-1 与 Wnt 受体 LRP5/6 及穿膜蛋白 Kremen1/2 结合形成三聚体,诱导快速的细胞内吞,减少了细胞膜上的 LRP5/6,由此阻断了 Wnt 信号向胞内的传递。 
主要机制:(1)Wnt 蛋白与细胞表面受体卷曲蛋白 (frizzled,Fz) 家族和辅助受体低密度脂蛋白 LRP5/6 家族结合形成三聚体后,将信号传递给Dsh。
(2)由Axin、APC和GSK-3β和β-catenin 组成的降解复合物,使β-catenin被GSK-3β磷酸化降解。
(3)当β-catenin进入细胞核内,即可与转录因子TCF/LEF结合,激活TCF转录活性,启动下游靶基因的转录。 
13.克隆羊的意义。
(1)在理论上证明了,分化了的动物细胞核也具有全能性,在分化过程中细胞核中的遗传物质没有不可逆变化;
(2)在实践上证明了,利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的,将有无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植,并且在与卵细胞相融合前可对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作,从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。 
14.简述转基因动物的基本原理。
将目的基因(或基因组片段)->用显微注射等方法注入实验动物的受精卵或着床前的胚胎细胞中->使目的基因整合到基因组中->然后将此受精卵或着床前的目的胚胎细胞再植入受体动物输卵管(或子宫)中,使其发育成携带有外源基因的转基因动物->分析转基因动物表型,揭示外源基因的功能,或者通过转入外源基因培养优良的动物品种。
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