分子生物复习提纲

分子生物学复习提纲

一、名词解释(共5小题，每小题2分，共10分)

1、cDNA文库：某种生物的基因组的转录部分或全部的mRNA经反转录，产生大量的cDNA片段，然后通过克隆载体，将这些cDNA片段贮存在一个受体菌的群体中，这个群体就是这种生物的cDNA文库。

2、细胞周期：是指连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的整个过程。

3、蛋白质组：是以蛋白质组为研究对象，在整体水平上研究细胞内所有蛋白质的组成、结构及其代谢规律的科学。常常被认为是基因组学的下一步，但要比基因组学复杂得多。还可以再分为功能蛋白质组学、表达蛋白质组学等。

4、基因：细胞内遗传物质的功能单位，主要存在于染色体上，并通过生殖细胞世代相传。

5、PCR：polymerase chain reaction，简称PCR，中文名叫聚合酶链式反应，是一种通过无细胞体系的化学反应实现目的DNA的体外扩增的分子生物学方法。待扩增DNA及其扩增产物成为目的基因。其基本过程课分为变性、退火（复性）、延伸三个步骤。

6、基因多态性：同一物种不同个体之间的基因产物基本一致，但还是存在遗传差异，这种差异的物质基础是DNA碱基序列的差异，其中有的差异在群体中出现的频率大于1%，而且以孟德尔遗传方式遗传。

7、RNAi ：RNA interference，RNA干扰技术，基因干预的其中一种方式，是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。

8、启动子：是RNA聚合酶识别、结合和启动转录的一段DNA序列，位于转录区上游，属调控序列。

9、细胞凋亡：又称细胞程序性死亡，由体内外因素触发细胞内在的死亡程序而导致细胞主动死亡的过程。

10、基因组：细胞内的一套DNA携带生命的全部遗传信息。

11、基因突变：其化学本质是DNA损伤，是指DNA的碱基序列发生了可以遗传给子细胞的变化。

12、中心法则：是DNA、RNA和蛋白质之间基本功能关系的解释，即DNA是自身复制及转录合成RNA的模板，RNA是翻译合成蛋白质的模板，因此，遗传信息的流向是DNA →RNA →蛋白质。

二、简答题(共2小题，每小题5分，共10分)

1、Northern blot/Southern blot/western blot的的原理、操作过程及其应用。 ①Northern blot

原理：通过电泳分离的待测核酸转移并结合到固相支持物上，然后与探针进行杂交并分析。

操作过程：电泳分离、印迹、预杂交、杂交、洗膜、检测分析

应用：用于分析DNA限制酶图谱、DNA指纹、基因突变、基因扩增和DNA多态性分析等。

②Southern blot

原理：与Northern blot相似

操作过程：变性、电泳分离、印迹、预杂交、杂交、洗膜、检测分析

应用：定性和定量分析组织细胞内的总RNA或某一特异RNA，特别是分析mRNA的长度和含量。

③western blot

原理：通过电泳分离的待测蛋白质转移并结合到固相支持物上，根据抗原-抗体反应检测固相膜的目的蛋白

操作过程：电泳分离、印迹、封闭、检测分析

应用：鉴定一个蛋白质样品中的目的蛋白，也可以检测一种目的蛋白在不同组织细胞中的相对含量。

2、基因诊断和基因治疗的基本方法策略。

①基因诊断：是指应用分子生物学和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构及其表达是否异常，从而对疾病做出诊断。

基本策略：致病基因检测、基因连锁分析、表型克隆建立疾病诊断指标、基因表达的定量分析

②基因治疗：把目的基因导入人体细胞，使其发挥生物效应，从而达到治疗疾病的目的。

基本策略：基因修复、基因置换、基因增补、基因干预、导入自杀基因

3、简述PCR引物设计原则。

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 引物长度合适——不小于15nt，一般为15~30nt。 GC含量：40%~60%，且碱基要随机分布。 引物的碱基组成基本一致——碱基组成影响退火温度，两个引物的碱基组成一致，

可以应用相同的退火温度，确保PCR的成功。

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 引物内部避免形成二级结构 引物之间没有互补性——会造成引物之间退火，发生引物扩增，降低扩增效率。 引物的3’端最好是G/C 引物的5’端可以修饰——即使不互补，也基本不影响PCR的特异性。 引物严格特异：引物应与核酸序列数据库的其他序列无明显同源性。 引物的浓度合适 引物的质量好

4、人类基因组计划的主要内容及意义。

①内容：研究人类基因组（22+XY），主要目标是绘制人类基因组的遗传图谱、物理图谱、转录图谱和序列图谱，并在此基础上进行基因定位和分离，建立人类遗传物质的全套信息数据库，破解人类的全部遗传信息，为整体上揭示人类发生、发育、衰老、死亡和疾病的奥秘提供最基本的数据，从而使人类对自身的认识达到一个新的高度。

②意义：

人类基因组序列图谱的完成宣告了“功能基因组时代”的到来。功能基因组学研究基因结构，阐明所有基因产物的功能，研究基因表达的调控机制并绘制基因表达调控的网络图，在基因组水平上揭示生命的起源和进化。

人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。

5、简述原癌基因、癌基因、抑癌基因的作用，及它们与细胞周期、细胞凋亡调控基因的相互关系。

原癌基因：（主要介绍3种）

1、ras基因——一些生长因子如EGF和胰岛素可通过RTK（蛋白酪氨酸激酶受体）激活Ras蛋白，另一些生长因子如IL-2、3、5通过激活PTK（细胞质基质蛋白酪氨酸激酶）而激活Ras蛋白。激活的Ras蛋白通过激活Raf和PI-3K途径调控细胞增殖和凋亡。

2、myc基因——Myc蛋白（一种DNA结合蛋白）的N端含转录激活域。Myc蛋白参与正常细胞增殖、转化和分化的调控。高水平的Myc蛋白可以加速细胞生长。

3、bcl-2基因：激活bcl-2基因的结果主要是抑制细胞凋亡，特别是抑制生发中心的B细胞凋亡。其表达产物Bcl-2是一种嵌膜蛋白，可以抑制由许多因素引起的细胞凋亡。此外，还能抑制p53抑癌基因诱导的细胞凋亡，并与Myc共同作用，抑制细胞凋亡，使细胞持续生长。

4、有的原癌基因表达产物本身就是Cyclin、可以直接诱导合成Cyclin、调节CDK的活性、Cyclin-CDK底物，或者本身具有PTK活性

癌基因：原癌基因被激活就是癌基因，与原癌基因的结构和作用机理差不多，差别在于癌基因表达更活跃，所以能导致肿瘤和癌变

所以原癌基因、癌基因与细胞周期、细胞凋亡调控基因的关系：相互交叉，即：有些原癌基因、癌基因就是细胞周期、细胞凋亡调控基因，而原癌基因、癌基因的表达产物参与了细胞周期、细胞凋亡的调控。

抑癌基因：（主要介绍4种）

1.Rb基因——在G1期，低磷酸化的Rb蛋白阻止细胞G1/S期和G2/M期的过渡，从而抑制细胞分裂增殖。Rb蛋白通过对转录因子E2F的作用来调控细胞增殖和分化

2、p53基因——p53蛋白是一种转录因子，与DNA修复、细胞的增殖、分化和凋亡有关。DNA修复，抑制增殖。DNA损伤严重，诱导凋亡，

3、p16基因——p16蛋白既是细胞周期的有效调控者，又是抑制肿瘤细胞生长的关键因子。抑制CDK4的活性，使Rb蛋白保持低磷酸化，抑制细胞从G1期向S期的过渡，从而抑制细胞增殖。

4、nm23基因——属肿瘤转移抑制基因，可以参与微管集合，影响细胞骨架的形

态及细胞的运动和粘附，参与G蛋白介导的信号转导，影响细胞的增殖和分化，与肿瘤的发展和侵润转移密切相关。其产物NDKA参与凋亡途径

所以抑癌基因与细胞周期、细胞凋亡调控基因的关系：也是相互交叉。

首先要明确的是，抑癌基因的作用多种多样，所以我们不能认为抑癌基因的作用既能抑制细胞周期，又能促进细胞凋亡，因为有些只是抑制细胞生长，有些只是促进凋亡。抑癌基因在正常状态下即可表达，其表达产物的作用有二：①作为CDKI，p15、p16、p21和p27；②通过促进CDKI来抑制细胞周期 ：p53，Rb

三、论述题(3小题中任选2题回答，共15分)

1、基因组测序发展迅猛，我们已经获取了人类和其它一些生物的基因组序列，那么，我们如何认识这些序列？从全基因组我们可以获取那些信息？

2、诸多疾病内源受多基因调控，因此找出与疾病发生发展相关的关键基因对于疾病诊断和治疗至关重要。请提出两种策略筛选出某疾病相关的靶基因。 主要策略分为:定位克隆与候选克隆。

(一)定位克隆 首先是定位,即建立表现型与基因组中某一遗传位标间的联系,然后根据这一位置信息,应用物理图的物理标记将经典遗传学信息转变为明确的基因组区域,再以相关区域的相连片段群来筛选可表达的结构基因,即建立该区域的转录图。最后进行基因突变筛查和病人与正常对照间的关联分析,以确定疾病相关基因。

1.基因扫描:用多态性遗传位标对样本个体进行基因扫描和分型,定出每一个体遗传位标的等位基因。

2.重叠群的构建: 利用HGP提供的全基因组物理图、表达序列标记图与序列图进行重叠群构建。

3.编码序列的筛选:以候选区域中的基因组片段来筛选可转录序列。

4.致病突变的筛选:当前大多集中在单核苷酸多态性的发现和分型。

5.基因定位分析方法:当前人类多基因遗传病基因定位是采用以家系为基础的连锁分析、以同胞对为基础的等位基因共占分析或以人群为基础的关联分析。

(二)候选克隆 :又可分为“定位候选克隆”和“功能候选克隆”,前者是在将疾病相关基因以连锁分析或关联分析定位后,从人类基因组数据库中检索该位标附近或该区域之中所有已知的基因,对其中选定的候选基因直接进行基因筛查。后者根据基因的功能选定为候选基因,对该基因进行致病突变检测,进而进行疾病关联分析。

1.基因组定位：常用的方法是用PCR方法检测多样本的杂合性丢失或纯合性丢失的高发频率区，从而获得疾病候选基因定位；

2.候选cDNA的获得：基因组定位提供的信息包含一定的分子标记，可用PCR或杂交的方法直接从YAC库或从BAC库中筛选相对应的克隆；

3.全长及功能分析：获得了众多的候选cDNA后，通过筛选cDNA文库或RACE等方法克隆全长基因。为确定其中的致病基因，需要逐个检测它们在患病家系中的变化情况，并分析其功能。

3、你对转基因食品态度如何？说明理由。

转基因食品优点：1.解决粮食短缺问题。随着世界人口的不断增加，粮食短缺已经是一个世界性的问题。转基因作物产量高，适应能力好，可以在自然作物无法生长的地方种植，提高粮食产量 。

2.减少农药使用，避免环境污染。农业生产本身是一种有损环境的活动，转基因作物对环境的损害不会比传统农业更大。植物自身具备了抗虫能力，农民可以减少喷洒杀虫剂，对环境和生物保护是有利的。

3.节省生产成本，降低食物售价。转基因作物通过改变作物，提高其对环境的适应能力和产量，可实现大规模，工业化种植降低成本。

4.增加食物营养，提高附加价值。 转基因作物转基因技术将质优的基因转入作物体内，还可以为作物增加其原本没有的基因，促进其表达，使提高作物营养或使一种作物同时含有多种营养物质成为可能。

5.增加食物种类，提升食物品质。 随着转基因技术的不断发展，抗除草剂作物，抗病作物，抗虫作物，抗逆作物，环保作物等一系列新品种作物问世，并且通过转基因技术改良后的植物拥有与原本植物所不同的基因，丰富了生物多样性

6.促进生产效率，带动相关产业发展。 转基因作物以其高质和高产，节约社会资源，提高生产效率，具有社会意义

虽然转基因食品在是否会产生毒素、是否可通过DNA蛋白质过敏反应、是否影响抗生素耐性等方面的安全性存在争议，但现如今并无有效的证据说明其对人体有害。随着转基因技术的发展，相信他会在食品安全方面做得更好，为人类的未来带来福音

4、基因的概念，什么是基因克隆，请提出三种克隆基因的策略？

基因：细胞内遗传物质的功能单位，主要存在于染色体上，并通过生殖细胞世代相传。

基因克隆：从染色体中分离特定DNA片段，与一个DNA载体连接成重组DNA，将其导入合适的细胞，随细胞分裂而扩增，同时在每个细胞内大量复制，最终得到该特定DNA片段的大量拷贝。

克隆基因的策略：

①依赖mRNA或蛋白质表达水平的策略：如果知道某个基因的表达产物，那么可以根据其氨基酸顺序合成寡核苷酸探针从cDNA文库中分离出cDNA克隆，利用克隆的DNA片段也可以直接筛选cDNA文库，通过Northern杂交法也可得到某一克隆片段的表达顺序；

②不依赖表达的策略：利用CpG岛筛选法或Notl连锁片段筛选法，主要针对的是一小段已被认为含有潜在的外显子的DNA片段；

③不依赖DNA克隆片段的策略：利用杂种细胞克隆给定区域的基因，用与剪接位点对应的六聚寡核苷酸对杂种细胞中的hnRNA进行cDNA合成，构建一个cDNA文库并用整个人类基因组DNA筛选来自人类转录顺序的克隆；

5、基因序列已知后，弄清其功能才是问题的关键。请提出策略如何探索目的基因的功能？