分子生物学重点
第一章 绪论
1、设计实验证明DNA是遗传物质:
噬菌体侵染细菌的过程:吸附——侵入——复制——成熟——裂解
实验过程:T2噬菌体,用32P标记DNA,用35S标记蛋白,分别感染无放射性标记的细菌。 侵染细菌后,新生代噬菌体中30%以上的DNA链上带有32P标记,而噬菌体总蛋白中只有不到1%仍带有35S标记。证明在噬菌体传代过程中发挥作用的是DNA而非蛋白质,所以DNA是遗传物质。 实验过程:首先用光滑外表的S型肺炎链球菌侵染小鼠,小鼠发病死亡。 然后用具有粗糙外表的R型细菌侵染小鼠,小鼠存货。
再将光滑型致病菌(S型)烧煮杀灭活性以后再侵染小鼠,小鼠存活。
最后将经烧煮杀死的S型病菌和活的R型细菌混合再感染小鼠时,小鼠发病死亡。
解剖死鼠,发现有大量活的S型细菌。进一步的实验表明,DNA就是转化源。死细菌DNA指导了这一可遗传的转化,从而导致了小鼠死亡。从而证明了DNA是遗传信息的载体。 第二章 染色体与DNA
1、染色质DNA的Tm值比自由DNA高。说明在染色质中DNA极可能与蛋白质分子相互作用。 2、核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。八聚体在中间,DNA分子盘绕在外,而H1则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。
3、⑴不重复序列 在单倍体基因组里,这些序列一般只有一个或几个拷贝,它占DNA总量的40%-80%。如卵清蛋白、蚕的丝心蛋白、血红蛋白和珠蛋白等都是单拷贝基因。
⑵中度重复序列 这类重复序列的重复次数在10-104之间,占总DNA的10%-40%。各种rRNA、tRNA 及组蛋白基因等都属这一类。
⑶高度重复序列——卫星DNA 这类DNA只在真核生物中发现,占基因组的10%—60%,由6—100个碱基组成,在DNA链上串联重复几百万次。卫星DNA是不转录的。 4、组蛋白的一般特性:
(1).进化上的极端保守性。 (2).无组织特异性。
(3).肽链上氨基酸分布的不对称性。碱性氨基酸集中分布在N端的半条链上。 (4).组蛋白的修饰作用。包括甲基化、乙基化、磷酸化及ADP核糖基化等。 (5).富含赖氨酸的组蛋白H5。 5、设计DNA是半保留复制的实验:
将大肠杆菌长期在以15N为氮源的培养基上培养,得到15N—DNA,由于15N—DNA分子密度比普通DNA的分子密度大,在氯化绝密梯度离心时,这两种DNA形成密度不同的区带。
将15N标记的大肠杆菌在普通培养基上(以14N为氮源)培养一代后,所有DNA的密度都在15N—DNA和14N—DNA之间,即形成了一半15N和一半14N的杂合分子,两代后出现等量的14N分子和14N—15N杂合分子。若再继续培养,可以看到14N—DNA分子增多,说明DNA分子在复制时均可被分成两个亚单位,分别构成子代分子的一半,这些亚单位经过许多代复制仍然保持着完整性。故DNA是半保留复制。
6、错配修复: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,还能修复一些因打滑而产生小于4nt核苷酸插入或缺失。
过程需区分子链和母链,做到只切除子链上错误的核苷酸,不会切除母链本身就正常的核苷酸。 过程:识别出正确的链,切除掉不正确的部分,然后通过DNA聚合酶3和DNA连接酶作用,合成正确配对的双链DNA。
7、DNA的转座,或称移位,是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。
转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。
简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列,他们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。
复合式转座子是一类带有某些抗药性基因(或其他宿主基因)的转座子,其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合转座子。 第三章 生物信息的传递(上)——从DNA到RNA
1、 转录的起始过程需要全酶,由6因子辨认起点,延长过程仅需要核心酶的催化。
2、 核酶是指一类具有催化功能的RNA分子,通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂,特异性地剪切底物RNA分子,从而阻断基因的表达。分为剪切型核酶和剪接型核酶。 第四章 生物信息的传递(下)——从mRNA到蛋白质 1、起始密码(AUG——甲硫氨酸)和终止密码(UAA——赭石密码,UAG——琥珀密码,UGA——蛋白石密码)。
2、简并性:一种氨基酸受2个以上氨基酸编码的遗传现象
摆动性:在密码子和反密码子的配对中,前两对严格遵守碱基互补配对原则,第三对碱基有一定的自由度,可以摆动。一个tRNA究竟能识别多少个密码子是由反密码子第一位碱基性质决定的。 3、反密码子:C A U G I 密码子: G U A/G C/U A/C/U
4、tRNA的二级结构:三叶草形;三级结构:倒L形. 5、核糖体的概念及功能
核糖体:由几十种蛋白质和几种核糖体RNA组成的亚细胞颗粒
小亚基负责对模板信使RNA进行序列特异性识别,如起始部分的识别、密码子与反密码子的相互作用等,信使RNA的结合位点也在此亚基上。大肠杆菌中与翻译的真实性有关的蛋白质S4及S12也属此亚基。大亚基负责携带氨基酸及tRNA的功能,包括肽键的形成、AA-tRNA、肽酰-tRNA的结合等。
第五、六章 分子生物学研究法——DNA、RNA及蛋白操作技术和基因功能研究技术
1、基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子,构成遗传物质的新组合,使之进入原先没有这类分子的寄主细胞内并进行持续稳定的繁殖和表达。 1)从生物有机体基因组中,分离出带有目的基因的DNA片段。
2)将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制的并具有选择记号的载体分子上,形成重组DNA分子。
3)将重组DNA分子转移到适当的受体细胞(亦称寄主细胞)并与之一起增殖。
4)从大量的细胞繁殖群体中,筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞,并筛选出已经得到扩增的目的基因。
5)将目的基因克隆到表达载体上,导入受体细胞,使之在新的遗传背景下实现目的功能的表达。 2、DNA印迹杂交:在大多数核酸杂交反应中,经过凝胶电泳分离的DNA,都必须通过毛细管或电导作用被转移到滤膜上,而且是按其在凝胶中的位置原封不动地“吸印”上去的,因此,核酸杂交也被称为“DNA印迹杂交”。
步骤:第一,将分离的核酸样品转移到固体支持物滤膜上-核酸印迹转移电泳凝胶核酸印迹法、斑点和狭线印迹法、菌落和噬菌斑印迹法
第二,是将具有核酸印迹的滤膜与带有放射性或其它标记的DNA或RNA探针进行杂交
3、细菌转化,是指一种细菌菌株由于捕获了来自另一种细菌菌株的DNA而导致性状特征发生遗传改变的生命过程。提供转化DNA的菌株叫作供体菌株,接受转化DNA的细菌菌株则被称为受体菌株。 步骤:(1).将快速生长中的大肠杆菌置于经低温(0℃)预处理的低渗氯化钙溶液中,便会造成
细胞膨胀(形成原生质球)。
(2).与转化混合物中的外源DNA形成粘附在细胞表面的复合物。
(3).立即将该体系转移到42℃下做短暂的热刺激,复合物便会被细胞所吸收。 (4).在全培养基中生长一段时间使转化基因实现表达、细胞活性恢复 (5). 涂布于选择性培养基中分离转化子。
4、凝胶电泳技术常用的凝胶有:琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶。DNA、RAN等带负电荷在电泳中向正极移动。
5、感受态细胞指处于能够感受外源DNA状态的细胞。
6、基因扩增:指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象,它使细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要,是基因活性调控的一种方式。 PCR反应体系 1) 基本原理:PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由模板DNA的变性—模板DNA与引物的退火(复性)--引物的延伸三个基本反应步骤构成
2)过程:A首先是将含有待扩增DNA样品的反应混合物放置在高温(>91℃)环境下加热1分钟,使双链DNA变性,形成单链模板DNA;B降低反应温度(约50℃),致冷1分钟,使寡核苷酸引物与两条单链模板DNA发生退火作用并结合在靶DNA区段两端的互补序列位置上;C将反应混合物的温度上升到72左右保温1-数分钟,在DNA聚合酶的作用下,从引物的3'-端加入脱氧核苷三磷酸,并沿着模板分子按5'→3'方向延伸,合成新生DNA互补链;D重复以上操作。 7、Sanger双脱氧链终止法
原理:双脱氧(2',3')-核苷酸可以象2'-脱氧核苷酸那样直接掺入新合成的DNA链中,但因3’ 端不具OH基,DNA链合成至此中断。由于双脱氧核苷酸在每个DNA分子中掺入的位置不同,故可根据不同长度的DNA片段测定出核苷酸序列。
过程:制备ss-DNA→与引物退火→分为4个反应系统→每个系统中加入dNTP(其中dATP常带同位素标记)和一种双脱氧核苷酸→DNA聚合酶定序反应→反应产物变性后电泳→凝胶干燥→放射自显影。该法亦适合mRNA的序列分析。
8、RNAi即RNA干扰,RNA双链介导的基因沉默的现象。 cDNA:以信使RNA为模板反转录出的DNA。
cDNA文库:利用某种生物的总信使RNA合成cDNA,再把这些cDNA与载体连接,转入细菌细胞中进行保存和扩增,称为cDNA文库
9、穿梭质粒载体:指一类由人工构建的具有两种不同复制起点和选择记号,因而可在两种不同的寄主细胞中存活和复制的质粒载体。 10、基因工程载体是一类可供外源DNA插入并携带重组DNA分子进入适当宿主细胞自主复制的DNA分子。
载体特点:1)至少有一个复制起点,因而至少可在一种生物体中自主复制。2). 至少应有一个克隆位点,以供外源DNA插入。3.) 至少应有一个遗传标记基因,以指示载体或重组DNA分子是否进入宿主细胞。4).安全性 5)经济性,易获得 6)适当的长度,短小为宜。 11、杂交测序法:利用一组已知序列的寡核苷酸短序列作探针,同某一特定的较长的靶DNA分子进行杂交,从而测定其核苷酸的序列。 DNA杂交测序实质上包括两个主要的步骤:首先是将待测定的靶DNA分子同一组已知其核苷酸顺序的寡核苷酸探针进行杂交,然后与那些能够同靶DNA形成完全的双链杂合分子的寡核苷酸探针做比较分析,并据此推算出靶DNA的核苷酸序列。 第七章 基因的表达与调控——原核基因表达调控模式
1、 一个体系在需要时被打开,不需要时被关闭。这种“开-关”(on-off)活性是通过调节转