分子生物学复习资料农科院版

1. Nucleic acid is the genetic material (to explain via four examples). 核酸是遗传物质（请举四例说明）

实验名称 肺炎双球菌转化实验 无荚膜，R型 菌落表面粗糙，无毒性 DNA 噬菌体侵染细菌实验 C、H、O、N、32烟草花叶病毒感染烟草 烟草花叶病毒重建实验 烟草真核细胞转染实验 烟草花叶病毒 RNA 花叶病毒 TMV 没有TK基因的细胞不能产生TK并且在缺乏HRV T时会死亡 P 实验说明 S型 有多糖荚膜，菌落表面光滑，有毒性 从S型活菌中提取DNA、蛋白用32P标记DNA，35S标记蛋白质，来证明只用噬菌体DNA进入细菌体内，才能完成遗传 带有P的DNA进入细菌内完成遗传作用 32C、H、蛋白质 O、N、35车前蛋白质 草病毒 S 从烟草花叶病毒中提取RNA和蛋白质，分别感染烟草 在不含胸腺嘧新型病毒：TMV的蛋白质外壳，HRV的RNA 啶激酶的培养基中，将外源TK基因转染到真核细胞中 一些细胞吸收实验方法 质和荚膜等，分别与R型或细菌培养液培养 只有加入DNA，实验结果 才能使R型活菌转化为S型活菌 只有RNA才能感染烟草 症状同HRV一致 TK基因，转染细胞后代推集成群落（生存） 外加DNA转染使真核细胞获DNA是细菌的遗DNA 是病毒的遗传物质（蛋白质未进入细菌体内） RNA是遗传物质 RNA是遗传物质 实验结论 传物质，蛋白质等物质不是 得新的表型=>DNA是遗传物质

2. 3—， 5— 3. A、C、T、G

4. Melting temperature： 5. Spontaneous mutations 6. Transition，Transversion 7. Hotspot

8. Modified bases 9. Denaturation 10. Hybridization

11. Renaturation(annealing)：

12. 如何理解结构决定功能(通过2个以上实例说明，包括2个例子) 1. DNA is the genetic material (to explain via four examples) a．DNA 是细菌的遗传物质：热灭活的 S 或活的 R 型细菌都不能杀死老鼠,但两 者的同时感染-同活的 S 一样,有效杀死老鼠。S 型菌的 DNA 能转化 R 型菌，使 之成为相同的 S 型 b．DNA 是病毒的遗传物质： c．

DNA 也是动物细胞的遗传物质：外加 DNA 转染的结果使真核生物细胞获得 新的表型 2. 3′—， 5′— ′ ， ′ DNA 从结构上来说是由脱氧核糖核苷单磷酸通过 3′，5′磷酸二酯键连接而 成的高聚物， 从同一个磷酸基的 3′酯键到 5′酯键的方向定为链的方向。 在大多数 磷酸，而另一端的 天然 DNA 分子长链的两端，总是有一个核糖带有自由的 5′—磷酸 自由的 ′ 磷酸 核糖带有自由的 3′—羟基 羟基，前者称为 5′—端，后者称为 3′—端。 自由的 ′ 羟基 3. A、C、T、G 、 、 、 Adenine,guanine,cytosine,thymine 4. Melting temperature：熔解温度即通过加热由双链变为单链这一系列温度的 ： 位于中部的那点 5. Spontaneous mutations:由于正常的细胞活动，或细胞与环境的随机相互作 用，这些过程会使所有生物都存在着一定数目的突变，这些成为自发突变。 6. Transition，

Transversion ： transtion 是转换，指一种嘧啶被另一种嘧啶 ， 代替，一种嘌呤被另一种嘌呤代替。Transversion 是颠换，指嘌呤被嘧啶代替或 者相反。 7. Hotspot：突变热点是突变发生频率高的位点或重组频率高的那些位点 ： 8. Modified bases ： 修饰碱基是除了那些在 DNA(T、 A、 C、 G)、 RNA(U、 C、 A、G) 合成时的四种通用碱基之外的一些碱基，由核酸合成后修饰产生 9.

Denaturation：DNA 或 RNA 的变性描述它们从双链转变为单链的状态 ： 10. Hybridization：RNA 和 DNA 链互补配对形成 RNA-DNA 杂合链的过程称 ： 为杂交 11. Renaturation(annealing)： DNA 双螺旋分子变性后的互补单链再结合成双 ： 链的过程称为复性 L2

(1) Viroid：类病毒是没有蛋白外壳的小的核酸感染因子。类病毒是能引起高等 ： 植物疾病的感染因子，它们是非常小的 RNA 环状分子。 (2) PSTV ：土豆纺锤体管状病毒 (potato spindle tuber virus,PSTV) (3) Prion： 虽然不含核酸但表现出可遗传的特 ：朊病毒是一种蛋白质样感染因子， 性。例如 PrPSC，羊骚痒病和牛海绵体脑病。 PrP C - 正常脑组织中产物，并可被蛋白酶完全水解 PrP SC - 被感染脑组织中的产物，不能被蛋白酶水解 原因是结构改变或者修饰引起蛋白酶抗性。

(4) Scrapie (羊瘙痒病)：羊瘙痒病是由蛋白质组成的感染剂。 羊

瘙痒病) (5) allele： 等位基因：是指位于染色体同一位置分别控制两种不同性状的基 ： 因。eg：现有一基因型 Aa，A 和 a 就互为等位基因。 (6) How to assign mutations to genes via the cis/trans test (give an example)? 顺反试验将突变分配给基因。如果两个突变位于同一条基因中，可看到在反式和 顺式配置中，存在着不同的表型。反式配置是突变型的，因为每一条等位基因都 有突变；但顺式突变时野生型的，因为一条等位基因有两个突变，而另一条等位 基因就没有突变。如果两个突变位于不同的基因，我们总能看到野生型表型，因 为每条基因总有一条野生型和一条突变型等位基因，且配置是不相关的。 (7) Gain-of-function mutation： 功能获得型突变表示使蛋白质获得新的活性(或功 能)，这种性质显性的。 Null mutation：无效突变表示基因的活性完全消失，因为该基因已被删除 Loss-of-function mutation：功能丧失型突变表示使某一基因失活，这种性 质是隐性的 Leaky mutants：遗漏突变表示基因仍存在部分功能，因为突变后的蛋白质 存在部分活性(错义突变)， 或者因为产生了少量的野生型蛋白质(无义 突变)。(此突变不影响表型，功能并不是必需的)。 (8) Each allele has a different phenotype, why (illustrate by example)? 通常一系列等位基因往往具有不同表型。 比如果蝇中 white 位点的存在对红眼的 形成是必要的。这个位点是根据无义突变命名的，该突变使果蝇在突变杂合子中 具有白色的眼睛。W+相对其他基因来说是显性的。一般有很多种不同的等位基 因。尽管一些突变基因并未产生眼睛颜色，但是一

些基因产生了颜色。因此，每 一种突变等位基因代表了该基因的不同突变， 这些不同突变不会完全破坏基因的 功能，而是会保留一定得活性，由此会产生特征性的表型。 (9) The specificity determines the blood group for human (illustrate by example) . 在任何一个遗传位点上并非一定要有一个野生型基因。 人类血型系统的比较就提 供了一个例子。缺失功能由空白型表示，即 O 型。但是功能性的 A 型和 B 型是 共显性的，并且对 O 型表现出显性。所有个体都产生 O 型或者（H 型）抗原， 它含有特殊的碳水化合物基因连接到蛋白质。ABO 等位基因编码一种半乳糖基 转移酶，能够在 O 抗原加上糖基，其特异性决定了血型。A 等位基因产生的酶 利用辅因子 UDP-N-乙酰半乳糖，形成 A 抗原；B 等位基因产生的酶利用辅因子 UDP-半乳糖，产生 B 抗原。A、B 型转移酶有 4 个氨基酸的不同，这四个氨基 酸可能会影响它们对辅因子的识别。 O 等位基因有一个小的突变 而 （小段缺失） ， 从而失去了转移酶功能，因此 O 抗原没有发生修饰。AO、BO 杂合子中 A、B 等位基因之所以是显性的，是因为相应的转移酶产生了 A、B 抗原；A、B 等位 基因在 AB 型杂合子中式共显性的，因为这两种转移酶都表达了活性；OO 纯合 子没有活性，因为缺少这两种抗原。 L3 (1) DMD：

杜兴氏肌营养不良症是肌营养不良中最为常见的一种类型，呈 X 连

锁隐性遗传 连锁隐性遗传，其病 因为肌纤维中抗肌萎缩蛋白（muscular dystrophin）缺失导致肌纤维的破坏， 肌肉萎 缩 ，失去肌纤维的功能。

(2) DHFR：二氢叶酸还原酶 二氢叶酸还原酶

(dihydrofolate reductase)

(3) Conservation of exons and its application： 对于含有这样基因的区域，即在许多生物中这些基因的功能长期被保留下来，这 个序列所代表的蛋白质应当有两个特性：它必须有一个开放阅读框 (ORF)；在 其他生物中很可能存在与它相关的序列。 外显子的保守性可以做为鉴定编码区的基础， 即通过确认那些在许多生物体中都 存在的序列片段。

(4) translocation： 染色体片段位置的改变称为易位。它伴有基因位置的改变。易位发生在一条染色 体内时称为移位或染色体内易位； 易位发生在两条同源或非同源染色体之间时称 为染色体间易位。 (5)Chromosome walking and its application： 从第一个重组克隆插入片段的一端分离出一个片段作为探针从文库中筛选 第二个重组克隆，该克隆插入片段含有与探针重叠的顺序和染色体的其他顺序。 从第二个重组克隆的插入片段再分离出末端小片段筛选第三个重组

克隆， 如此重 复，得到一个相邻的片段，等于在染色体上移了一步，故称之为染色体步移。 应用: ①根据已知的基因或分子标记连续步移，获取人、动物和植物的重要调控基因， 可以用于研究结构基因的表达调控。如分离克隆启动子并对其功能进行研究； ②步查获取新物种中基因的非保守区域，从而获得完整的基因序列； ③鉴定 T-DNA 或转座子的插入位点，鉴定基因枪转基因法等转基因技术所导致 的外源基因的插入位点等； ④用于染色体测序工作中的空隙填补，获得完整的基因组序列； ⑤用于人工染色体 PAC、YAC 和 BAC 的片段搭接。 (6) exon trapping and its application： 对基因组片段迅速扫描从而得知外显子的存在叫外显子捕获 外显子捕获技术。从捕获到 外显子捕获

的外显子出发， 就可进一步用作探针去从基因组基因文库或 cDNA 文库中分离出基因。

(7) PLoS： ： 公共科学图书馆（Public Library of Science）是一个由科学家和医生组成的非营 利机构，致力于把世界上科学和医学的文献作为免费资源向公众开放。

L4 (1) chromosome walking： 先构建起点 RFLP 标记克隆的限制图，并把其中最靠近目的基 ： 因的限制片段 B-H 亚克隆出来。此限制片段经放射性同位素标记之后，用作分子杂交 探针，从基因组文库中筛选与起点克隆具有重叠序列的新克隆（称之为一步克隆） 。重 复

进行上述的各个步骤：构建一步克隆的限制图，亚克隆其中最靠近目的基因的限制 片段 H-E，该片段经放射性同位素标记之后，用作分子杂交探针从基因组文库中筛选 与一步克隆具有重复序列的新克隆（称之为二步克隆） 。如此重复进行多次，每得到一 个新的克隆都更接近目的基因一步，直至最后获得了目的基因的克隆。由于这种技术 是通过逐一克隆来自染色体基因组 DNA 的彼此重叠的序列，而慢慢靠近目的基因， 因此形象地称之为染色体步移（chromosome walking） (2) shot-gun approach： 利用限制酶消化给体基因组 DNA。这种消化产物，不经过凝胶电 ： 泳分部分离，就直接用来同载体分子作连接反应的克隆方法，叫做鸟枪法(shot-gun approach)。 (3) 衔接物：衔接物是一种用人工方法合成的 DNA 短片段，具有一个或数个在其要连接的 受体 DNA 上并不存在的限制酶识别位点。如果要连接的是具有非互补的粘性末端的载 体分子和外源 DNA 片段。 (4)末端转移酶： 是一种无需模板的 DNA 聚合酶，催化脱氧核苷酸结合到 DNA 分子的 3'羟 基端。 (5)Saccharomyces cerevisiae： 酿酒酵母 (6) C. elegans：秀丽隐杆线虫 Caenorhabditis elegans (7) 非互补粘性末端 DNA 分子间的连接方法。 要连接的是具有非互补的粘性末端的载 体分子和外源 DNA 片段，可先用 Sl 核酸酶除去粘性末端，形成平末端的片段，便可按 平末端连接法分别给它们加上相同的一段衔接物。如此带有衔接物的载体分子和外源 DNA 片段，随后再用只在衔接物中具有的唯一识别位点的限制酶切割，结果就会产生 出能够彼此互补的粘性末端。这样就可以按照常规的办法，用

T4 DNA 连接酶将它们 连接起来 。 (8) How to prevent the formation of circular molecule for linear vector？ (9) gene amplification：细胞内某些特定基因的拷贝数专一性地大量增加的现象。 (10) transformation： 感受态的大肠杆菌细胞捕获和表达质粒载体 DNA 分子的生命过程 (11) How to clone the gene via complementation? 如果被克隆的 DNA 片段，同重组体 DNA 分子的寄主细胞的染色体 DNA 是同源的，那么 使用互补作用进行基因克隆，将是一种十分有效的方法。它的一种最简单的方式是，将大 肠杆菌 DNA 的克隆片段“库” ，即一组含有大肠杆菌基因组全部 DNA 序列结构的重组体 DNA 分子的异源群体，导入一种大肠杆菌营养缺陷型菌株（auxotrophic strain）的受体细 胞。然后将此受体细胞涂布在一种缺少该菌株所需要的底物的基本培养基上。因此，只有 那些获得了营养缺陷型互补基因的受体细胞才会长成转化子菌落。 (12) How to produce cDNA library?

（i） 构建 cDNA 文库的第一步是分离细胞总 RNA， 然后从中纯化出主要含 mRNA 的分部。 一段仅由脱氧胸腺嘧啶核苷酸组成的寡聚核苷酸[oligo（dT）]，能够同惰性物质如纤维 素（或琼脂糖）结合。当细胞总 RNA 制剂通过已用 oligo（dT）处理过的纤维素柱时， mRNA 分子的 pol（A）尾巴便会同 oligo（dT）序列杂交而粘附到柱子的填充物纤维素 上，而其余的 rRNA 及 tRNA 分子则流出柱子。经过处理，可从纤维素柱子中洗脱下了 纯净的 mRNA 分子（图 7） 。 （ii）

构建 cDNA 文库第二步是合成第一链 cDNA。其中一种方法叫做 oligo（dT） 引导的 cDNA 合成法。 另外一种叫做随机引物引导的 cDNA 合成法 （randomly primed cDNA synthesis ） 。 此法的基本原理是，根据许多可能的序列，合成出 6～10 个核苷酸长的寡核昔酸短片 段（混合物） ，作为合成第一链 cDNA 的引物。在这种情况下，cDNA 的合成可以从 mRNA 模板的许多位点同时发生。 （iii）构建 cDNA 文库第三步是将 mRNA-DNA 杂交 分子转变为双链 cDNA 分子。可采用自我引导合成法或置换合成。 （iv） 构建 cDNA 文库的第四步是将合成的双链 cDNA 重组到质粒载体或噬菌体载体上， 导入大肠杆菌寄主细胞增殖。 重组的方式是先用末端转移酶给双链 cDNA 分子加尾，或者更常用的是将人工合成的衔 接物加到双链 cDNA 分子的两端，尔后再同经适当处理而具有相应末端的载体分子连 接。将如此构成的重组体分子导入大肠杆菌寄主细胞进行扩增，于是便得到了所需的 cDNA 文库。 (13) How to clone gene for genome? 构建基因组文库的第一步是，从给体生物制备基因组 DNA，并用限制酶消化法产生出适于克隆 的 DNA 片段。然后，在体外将这些 DNA 片段同适当的 λ 噬菌体连接成重组体分子，并转化到 大肠杆菌的受体细胞中去。最后，从转化子克隆群体中挑选出含有目的基因的克隆。 1)采用 HaeⅢ-AluⅠ双酶消化法， 选用两种识别序列毫不相关的核酸内切限制酶 HaeⅢ （5′„ GG↓ CC„ 3′）和 AluI5′„AG ↓CT„ 3′）对真核基因组 DNA 作局部混合酶切消化，收集到大小 为 20kb 左右的随机的 DNA 片段群体。 由于这两种酶

切的结果形成的都是平末端的 DNA 片段分 子，所以需要加用适宜的衔接物(EcoRI) 。为了保护克隆 DNA 片段中可能存在的 EcoRI 序列不 被切割，使之甲基化。然后再与 EcoRI 衔接物作平末端连接。形成的重组分子经 EcoRI 限制酶 切割之后，便会产生出相应的粘性末端。这样的外源 DNA 片段，与同样经过 EcoRI 核酸内切限 制酶消化处理的取代型的 λ 噬菌体载体，就会通过粘性末端间的互补发生有效的重组作用。经 DNA 连接酶连接和体外包装之后，便可有效地导入大肠杆菌寄主细胞，产生出所需的基因组文 库 2)采用一种识别序列亦为 4 个核苷酸的核酸内切限制酶 Sau3A 进行局部消化， 基本程序如图 10 所示。 首先， Sau3A 将真核基因组 DNA 作局部消化， 分部收集分子量为 15～20kb 范围的 DNA 片段。 与此同时， 选用限制性核酸内切酶 Bam HI 切割 λ 噬菌体载体 DN A， 取纯化的两臂分子， 用 T4DNA 连接酶与分部收集的基因组 DNA 片段连接，所形成的多连体分子，经体外包装形成 重组体的噬菌体感染大肠杆菌细胞，经过生长扩增之后，产生出的溶菌产物，组成了一个重组体 克隆库，此即是基因组文库。 L5 1. Plasmid ：质粒 质粒是细菌拟核裸露 DNA 外的遗传物质，为环形闭合的双股 DNA, 存在于细胞质中。

2. λPhage：一种以 λ 噬菌体（lambda phage）中的 cos sequences 所建构而成的质体，是 常用的选殖载体（cloning vector）之一。 Cosmid： 具有 λ 噬菌体的特性、具有质粒载体的特性、具有高容

量的克隆能力的载 体 2. 举例阐述互补作用基因克隆。 如果被克隆的 DNA 片段，同重组体 DNA 分子的寄主细胞的染色体 DNA 是同源的，那么 使用互补作用进行基因克隆，将是一种十分有效的方法。它的一种最简单的方式是，将大肠杆 菌 DNA 的克隆片段“库” ，即一组含有大肠杆菌基因组全部 DNA 序列结构的重组体 DNA 分子 的异源群体，导入一种大肠杆菌营养缺陷型菌株（auxotrophic strain）的受体细胞。然后将此 受体细胞涂布在一种缺少该菌株所需要的底物的基本培养基上。因此，只有那些获得了营养缺 陷型互补基因的受体细胞才会长成转化子菌落。 3. 利用 cDNA 克隆某基因(举例)。 cDNA 克隆的基本过程是通过一系列的酶催作用，使总 poly（A）mRNA 制剂转变成双链 cDNA 群体，并插入到适当的载体分子上，然后再转化给大肠杆菌寄主菌株的细胞内。如此 便构成了包含着所有基因编码序列的 cDNA 基因文库。 具有 poly(A)的 mRNA 在 oligo(dT) 引物和反转录酶的作用下，可合成出双链 cDNA。随后将它与质粒载体构成重组分子，并转 化给大肠杆菌寄主细胞进行扩增。应用这种方法能够分离和扩增我们所期望研究的基因或 DNA 片段 ，

4. TdT： Terminaltransferase，末端转移酶 是一种无需模板的 DNA 聚合酶，催化脱氧核 ：

苷酸结合到 DNA 分子的 3'羟基端。 5. GATC：同尾酶，一类识别 DNA 分子中不同核苷酸序列，但能酶切产生相同黏性末端的 ：同尾酶， 限

制性内切酶。 6. 举例说明基因定位克隆的使用。 基因定位克隆 （map-based cloning） 是用于分离其编码产物尚不知道的目的基因的一种有效 的方法。 具体的步骤是先将目的基因，亦即目的基因的突变定位到染色体上，并在目的基因的两侧 确定一对紧密连锁的 RFLP 或 RAPD 分子标记； 接着利用最紧密连锁的一对两侧分子标记作探 针，通过染色体步移技术将位于这两个分子标记之间的含目的基因的特定的基因组片段克隆并 分离出来；最后是根据其同突变体发生遗传互补的能力从此克隆中鉴定出目的基因。成功地应 用基因定位克隆技术分离目的基因的两个必要条件是，以酵母人工染色体 YAC（yeast artificial chromosome）为载体构建含有大片段 DNA 的 YAC 库；另一个必要条件是要有可用的同目的 基因紧密连锁的 DNA 探针。 例如，在克隆拟南芥上染色体上的定位基因，首先利用 RFLP，即 DNA 限制片段长度多态性分 子标记法构建起始克隆的限制图，并把其中最靠近目的基因的限制片段亚克隆出来。此限制片 段经放射性同位素标记之后，用作分子杂交探针，从基因组文库中筛选与起点克隆具有重叠序 列的新克隆（称之为一步克隆） ，然后再用放射性标记的亚克隆基因片段作探针,从基因组文库 中筛选具重叠序列的新的一步克隆，构建新一步克隆的限制图，又构建新的亚克隆段 2，用放 射性标记的亚克隆 2 作探针，从基因组文库中筛选具重叠序列的新的二步克隆。如此反复多次 重复步骤 a.-c.，逐步逼近。直至得到目的基因的克隆。 7. genome： 基因组应该指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部 DNA 分子。 8. genetic map

（linkage map ） 遗传图谱或连锁图谱是根据重组频率来确定突变位点 （ ： 之间的距离。 9. restriction map(physical map)： 限制图谱（restriction map ）是通过用限制性内切核酸 酶把 DNA 切成片段，然后测量切割位点之间的距离来构建的。这是用 DNA 的长度来表 示距离的，因此，它又称为为遗传物质的物理图谱。 10. genetic polymorphism： 遗传多态性 在一个基因座上有多条等位基因的现象称作遗传 多态性 11. SNP： single nucleotide polymorphism 单核苷酸多态性 ： 当比较等位基因时，其单个核苷酸的改变被称为单核苷酸多态性 12. RFLP：限制性片段长度多态性 restriction fragment length polymorphism。两个个体之 间的限制图谱的不同称作限制性片段长度多态性。 L6 1. PLoS： 科学公共图书馆（the Public Library of Science） 2. Null mutation： 无效突变表示基因的活性完全消失，因为该基因已被删除 3. Redundancy： 冗余描述若两个或更多个基因行使着同样的功能，那么这些基因中没有 一个基因是必需的 4. RNA saturation hybridization (RNA-driven hybridization)： 5. Rot：RNA 浓度和反应时间的乘积(Rot，)能够反应杂交程度的标准。 6. abundance： 丰度 在每一个细胞中， 每一种 mRNA 的平均数量被称作这个分子的丰度。 7.biochip：生物芯片 生物芯片是指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分 子比如核酸片段、 多肽分子甚至组织切片、 细胞等等生物样品有序地固化于支持物 （如玻片、

硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体）的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的 待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄影像机 （CCD）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，从而判断样品中靶分子的 数量。 8. SAGE：serial analysis of gene expression 基因表达系列分析一种新的基因表达分析方 法，它能对特定细胞或组织中的大量转录本同时进行定量分析。 9. DD 法： differential display of RNA by PCR mRNA 差别显示，是一种新的研究基因差异 表达的有力工具。这个方法的主要程序是将细胞内的 mRNA 抽提出来，反转录成 cDNA， 再经 PCR 随机扩增， 通过在测序凝胶上电泳条带的比较筛选出不同的表达的基因，并回 收这些 DNA 片段，经扩增后作为探针，在 cDNA 或基因组 DNA 库中扫描找到相关基因。 10. EST：expressed sequence tag，表达序列标签: 是指短的、单次（测序）阅读的 cDNA 5’ 或 3’ 端序列。也包括来自于差异显示和 RACE 实验的 cDNA 序列。 11. HDA： high-density oligonucleotide array (高密度寡聚核苷酸阵列) 12.RACE: 又称为 cDNA 末端的快速扩增 (rapid amplification of cDNA ends,RACE) 是一 种基于 mRNA 反转录和 PCR 技术建立起来的、以部分的已知序列为起点、扩增基因 转录本未知区域、从而获得 mRNA（cDNA）完整序列的方法。 13. mtDNA： 线粒体 DNA 是独立于基因组之外的 DNA，环状、并位于线粒体之中). ctDNA： (叶绿体 DNA 也是独立于基因组之外的 (通常是环形的) 存在于植物叶绿体 之中). 14. 人类线粒体基因组与酿

酒酵母的线粒体基因组间的异同。 人类线粒体 DNA 有 22 条 tRNA 基因、 条 rRNA 基因和 13 条蛋白质编码基因。 条中的 14 2 15 条蛋白质编码基因或者 rRNA 编码基因转录的方向相同。 条 tRNA 基因是顺时针方向表达的， 14 8 条是逆时针方向。 酿酒酵母的线粒体基因组包含蛋白质编码基因、rRNA 基因和 tRNA 基因（既有连续的也有断 裂的） ，转录方向为逆时针。 L7

1. gene family： 基因家族。 真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样的 一组基因称为基因家族，它的成员可以成簇（cluster ）排列在一起或散布在不 基因家族， 基因家族 同染色体上（或兼而有之） 。基因组分析显示很多基因属于基因家族。基因簇 （gene cluster ） 为我们对基因组中大区域而不是单条基因的进化动力的研究提 供了机遇。 2. Alu family： Alu 族序列成员众多，大约有 300,000 个，(平均每 6kb DNA 就有一个)。每 个长度约 300bp，在其第 170 位置附近都有 AGCT 这样的序列，可被限制性内 可被限制性内 切酶 AluⅠ所切割 Ⅰ所切割(AG↓CT)，故此得名 。无论从 Alu 族序列的长度还是从其重 复频率上来看，Alu 族序列都更像高度重复序列；然而它们不同于高度重复序列 的串联集中分布 ，而是广泛散布在非重复序列之间 3. Satellite DNA： （1）在高度重复序列中，常有一些 A·T 段浮力密度较小，因而在将 DNA 切 断成数百个碱基对的片断进行超离心时，常会在主要的 DNA 带上的上面有一个 次要的 DNA 带相伴随，这就是所谓卫

星 DNA (出现分离峰) 卫星 （2）异染色质分为结构异染色质和兼性异染色质 结构异染色质和兼性异染色质两种类型。结构异染色质 结构异染色质和兼性异染色质 结构异染色质

是指各类细胞在整个细胞周期内处于凝集状态的染色质，多定位于着丝粒区、端 粒区， 含有大量高度重复顺序的脱氧核糖核酸 DNA） 称为卫星 DNA （satel-lite 高度重复顺序的脱氧核糖核酸 （ ） ， DNA） 。 （3）将真核生物 DNA 进行密度梯度离心时，我们可以分离到两种组分： 1 基因组中大部分 DNA 形成连续的片段群，这一片段群形成一个较宽的峰，以 基因组平均 G-C 含量相对应的浮力密度位置为中心，这称为主带。 2 有时可以在不同的密度值处看到另外一个或多个较小的峰， 这一组分称为卫星 DNA 。 卫星 DNA 存在于许多真核生物基因组中，它们的密度可比主带大也可比主 带小。但它们的含量很少超过总 DNA 的 5%。 Microsatellite： 其中的重复序列单位长度小于 10 bp(一般是 1-6，最多是 6 个) 一般是 ， 的序列称为微卫星（ 的序列称为微卫星（microsatellite ）序列 Minisatellite：重复序列单位长度在 10?100bp 之间的序列，称之为 小卫星 （minisatellite ）序列。 VNTR (STR)： 但这一术语的应用并不是严格的，两种序列也称为数目可变的 ： 串联重复序列 ( variable number tandem repeat , VNTR ）或 短串联重复序列（short tandem repeat , STR ） 4. globin： 携带氧能力的蛋白质。 珠蛋白（英文名为“globin”）是具有携带氧能力的蛋白质 携

带氧能力的蛋白质 在脊椎动物体内有两种类型： 即存在于血液中的血红蛋白和肌肉中的肌红 蛋白。目前在神经系统又发现了第三种珠蛋白，主要存在于大脑中，因此被称之 为“神经珠蛋白”。胞红蛋白(CGB)是新发现的第四种携氧珠蛋白,广泛分布于多种 组织和器官.在不同种类细胞中其亚细胞定位并不相同,在结缔组织中主要定位于 血红蛋白、肌红蛋白、 细胞质,而在神经组织胞核和胞质中均有分布. 血红蛋白、肌红蛋白、神经珠蛋 白、胞红蛋白 5. To illustrate the developmental control via example. (via globin) 在成体细胞中，珠蛋白四聚体由两条相同的 α 链和 β 链构成，而胚胎血细 胞包含的珠蛋白四聚体与成体中的形式不同， 其每个四聚体包含两条相同的类 α 和类 β 珠蛋白链，每一条都与成体中的肽链相关，并在稍后被其取代。这就是 一个发育控制的例子，即随着连续的不同基因的开关，在不同时期，不同的基因 产物会执行相同的功能。 胚胎和成体血红蛋白的具体关系因不同的有机体而不同。 人类中这条基因的 发展经历了三个阶段：胚胎、胎儿和成人。胚胎和成体基因的差别在哺乳动物类 是相同的， 但成体前的基因数目是有变化的。 在人类中， 两个类 α 链为 ξ 和 α ， 而 ε、γ 、δ 、β 为类 β 链，这些链是在不同的发育阶段表达的。 成人的血红蛋白中，大约有 97%都是α2β2 ，此外还有 2%的α2δ2 以及 胎儿阶段遗留下来大约 1%的α2γ2 ；在胎儿阶段 的组成为α2γ2 ；在 8 周 前的胎儿阶段，血红蛋白的组成为ξ2ε2、 ξ2 γ2 、 α2 ε2 6. Unequal crossing-over can result in what results? 不等交换使

基因簇发生重排 基因组中存在序列相似的一簇基因时，其中非等位基因的错配可以造成不等

交换，它在一条重组染色体上形成缺失，而在另一条染色体上形成相应的重复序 列。 不等交换产生一条重复序列和一个缺失（图）不等交换可以改变基因数目。 如果一条染色体上的基因 1 与另一条染色体上的基因 2 配对，则其他基因拷贝 就无法配对。错配基因间的重组就产生了一条有单一(重组）基因拷贝的染色体 和一条有三份基因拷贝（包括两条来自亲本的和一条来自重组的）的染色体 地中海贫血是由于 α- 珠蛋白基因或 β- 珠蛋白基因上发生了某些降低或阻 止其表达的突变而造成的。 珠蛋白基因簇中发生不等交换的现象就是通过地中海 贫血病的某些特征发现的。 许多最严重的地中海贫血是由基因簇的某一部分缺失而造成的。 至少在某些 病例中，缺失的末端位于同源区域中。如果这些缺失是由不等交换造成的，则预 期的结果恰恰如此。 α 基因数目发生改变是比较常见的，这说明 α- 基因簇中不等交换是经常发 这可能是由于 α- 基因簇 生的。 至于 α- 基因簇比 β- 基因簇更易发生不等交换， 中的内含子小得多，因而对非同源基因间发生错配的抑制作用较小的缘故。 7.

Buoyant density： 双链体 DNA 的浮力密度 浮力密度由其 G-C 含

量决定，其经验公 浮力密度 式为：ρ= 1.660 + 0.00098 ( % G-C) g-cm -3 浮力密度通常用 DNA 氯化艳（Cscl ）密度梯度离心法测定，离心中 DNA 可以在与其密度相对应的位置上形成条带。当序列之间 G-C 含量差异 超过 5 ％时，就能够用密度梯度离心分离出来。

8. cryptic satellite DNA： A cryptic satellite is a satellite DNA sequence not identified as such by a separate peak on a density gradient; that is, it remains present in main-band DNA (隐蔽卫星 DNA).

9. DNA fingerprinting： ： DNA 指纹分析技术，即使用限制性内切酶切割每个个体的、含有短重复序 列的区域后所产生的片段， 通过分析这些片段的异同而得到个体间的遗传关系。 因为这些片段对于每个个体都是唯一的， 任何两个个体之间所存在的这样的特殊 片段可以用来定义他们之间的遗传关系(如父亲-孩子之间的遗传关系)). 小卫星 DNA 重复序列单位的数目变化是由类似于重组的事件造成的。我们 可以利用重复序列单位数目的变化鉴定个体间的遗传关系，这一技术称为 DNA 指纹分析技术). L8

1. The “adapter” is transfer RNA (tRNA)，why. tRNA 是适配

器。mRNA 中的每个核苷酸三联体代表一个氨基酸。由于 核苷酸三联体与氨基酸的结构不同，这很快产生了这样一个问题，即每个三 联体密码子是如何与特定的氨基酸对应的。其中的 “适配器” 是 tRNA , 它有 两个关键性质：它代表唯一的氨基酸，并与其共价相连；它包含了一个三核 苷酸序列，即反密码子( anticodon ) ，它与代表氨基酸的密码子是互补的。 反密码子使 tRNA 能够通过碱基互补配对原则识别密码子。 2. 比较三种 RNA 的结构及功能。 基因表达普遍需要的三类 RNA 是 mRNA （携带编码序列） 、tRNA （提供 与密码子相应的氨基酸）和 rRNA （为蛋白质合成提供环境的核糖体的重要组 成单元） tRNA 由 74 - 95 个碱基组成，形成带有 4 个恒定臂的三叶草二级结构（在更 长的 tRNA 中另有一个侧臂） 信使 RNA—一种中间体，它提供了代表蛋白质的 DNA 序列 转运 RNA 是用来运送氨基酸到对应的 mRNA 密码子上，是小分子 RNA RNA 是核糖体的组成元件。 核糖体是一个包括很多蛋白质和 RNA 组件的核 糖核蛋白，它提供了一个把特定氨基酸聚合成肽链的装置

How to produce the cap and the poly(A) for eukaryotic mRNA. 原核生物加帽和加尾。 课本 135—137 页。 加 poly( A) 的反应由 poly( A) 聚合酶[poly( A) polymerase]所催化，它在 mRNA 的游离 3 ’ – 羟基上加上 200 个腺苷酸。 细胞核 RNA 和 mRNA 的 poly(A) 序列都与 poly(A)结合蛋白[poly( A) binding protein，PABP]相结合，许多真核生 物内部有相关类型的蛋白质。 3. 4.

cistron： 单顺反子的 mRNA 只编码一种蛋白质 (单顺反子即单基因)。单 顺 反 子 （monocistron） ：真核基因转录产物为单顺反子，即一个基因编码一条多肽 链或 RNA 链，每个基因转录有各自的调节元件。 多顺反子的 mRNA 可编码一种以上的蛋白质 (多顺反子即多基因) 编码单条多肽链的一个遗传功能单位，即转录单位。顺反子（cistron） ：即结 构基因，为决定一条多肽链合成的功能单位，约 1000bp。1955 年，美国分子生 物学家本泽（Benzer）通过对大肠杆菌的噬菌体 T4 的 rII 区基因的深入研究， 揭示了基因内部的精细结构。提出了基因的顺反子（Cistron）概念。他发现， 在一个基因内部，可以发生若干不同位点的突变，倘若在一个基因内部发生两个 以上位点的突变，其顺式和反式结构的表型效应是不同的。 顺反子概念把基因具体化为 DNA 分子的一段序列，它负责传递遗传信 息，是决定一条多肽链的完整的功能单位；但它又是可分的，组成顺反子 的核苷酸可以独自发生突变或重组，而且基因与基因之间还有相互作用。 基因排列位置的不同，会产生不同的效应。 5. tRNAfMet ：

在细菌和真核生物细胞器中，tRNA 起始子（initiator ）携带一个氨基基团 被甲酰化的甲硫氨酸，称为氨甲酰甲硫氨酰?tRNA ( N?formyl methionyl?tRNA） 。 这种 tRNA 称为 tRNAf Met， 而这种甲硫氨酰?tRNA 通常缩写为 fMet?tRNAf 。 以甲酰四氢叶酸为辅助因子，将甲硫氨酰?tRNA 甲酰化，得到起始子氨甲酰甲 硫氨

酰?tRNA fMet?tRNAf 作为 tRNA 起始子，有着自己独特的标志。 tRNA 氨基酸臂末端的几个面对面的碱基在 fMet?tRNAf 中是不配对的，而 在其他所有 tRNA 中是配对的。如果在此位置的突变使之可以配对，那么这个 Met?tRNA f 也将能参与延伸，因此，此位置的不配对碱基能阻止该 tRNA 参与 延伸，并且，这种不配对特性也是甲酰化反应所需的。 在反密码子环前面的臂上存在一系列 3 个 G?C 碱基对，它是 tRNAfMet 所 特有的，这些碱基对是 fMet?tRNAf 直接插入到 P 位所必需的。 L 10

1. The stability of peptidyl-tRNA is higher than of aminoacyl-tRNA，why? 16S rRNA 不同位点上的各种碱基被 P 位上的 tRNA 所保护。在三维结构 上， 可能这些碱基是相邻的。 实际上,16S rRNA 与 P 位上的 tRNA 比 A 位上的 tRNA 有更多的接触，这可能是肽酰?tRNA 比氨酰?tRNA 具有更高稳定性的原 因。这种说法比较合理，因为一旦 tRNA 到达 P 位，核糖体就已经认为它是被 正确结合的，而它在 A 位时，还处于评估这个结合是否正确阶段。 2. How to inhibit the process of the protein synthesis at particular stages by using antibiotics? 黄色霉素（ 黄色霉素（kirromycin ）是抑制 EF?Tu 作用的抗生素，当 EF?Tu 被黄色 霉素结合后，它仍可使氨酰?tRNA 结合到 A 位。但 EF?Tu * GDP 复合体不能 从核糖体中释放。 该复合体的持续存在会阻止肽酰?tRNA 与

氨酸? tRNA 间形成 肽键。结果，核糖体停滞在 mRNA 上，使蛋白质合成终止。黄色霉素的这种效 果说明抑制蛋白质合成的其中一步就会阻碍后续步骤。原因是 EF?Tu 的持续存 在阻止了氨酰?tRNA 的氨酰末端进入 50S 亚基的 A 位。 所以， EF?Tu * GDP 的 释放是形成肽键所必需的。在蛋白质合成的其他阶段可以看到同样的规律：前一 步反应必须完成后才能发生后续反应。 肽键的形成是通过 P 位上的肽酰?tRNA 的肽链和 A 位上的氨酰?tRNA 的 氨基酸之间的反应形成的。该转移反应的本质是通过抗生素嘌呤霉素 （puromycin ）抑制蛋白质合成而揭示出来的。嘌呤霉素的结构类似于腺苷酸 末端上结合了氨基酸的 tRNA （氨酰?tRNA )。嘌呤霉素中以 N 而不是以 O 将 氨基酸与 tRNA 结合。该抗生素可以同氨酰?tRNA 一样进入核糖体，然后肽酰 ?tRNA 的肽链将被转移到嘌呤霉素的氨基基团上。 因为嘌呤霉素不能与核糖体

A 位结合，所以多肽酰嘌呤霉素合成物以多肽酰嘌呤霉素的形式从核糖体上放 出。这种蛋白质合成在成熟之前的终止正是该抗生素有致死作用的原因。嘌呤霉 素有类似于氨酰?tRNA 的结构， 它将一个芳香族氨基酸残基与一个糖?碱基相连 用抗生素可以将蛋白质合成反应抑制在某个特定阶段。 我们用这种方法得到 了细菌蛋白质合成的多个步骤的大量有用信息。 抗生素的靶位点由发生抗性突变 的组分来鉴别， 一些抗生素作用于单一的核糖体蛋白， 而另一些作用于 rRNA 。 这说明了 rRNA 参与了一些甚至是全部的核糖体催化功能。

链霉素能与小亚基的 S12 蛋白结合从而抑制蛋白质的合成。 而突变体的 S12 链霉素 蛋白失去了与链霉素结合的特性，从而表现出对链霉素的抗性。目前已通过这类 方法选择出 5 种小亚基蛋白质和 4 种大亚基蛋白质的突变体。利用这些突变体 可以研究有关的核糖体蛋白质的功能。 3. wobble hypothesis： 摇摆假说解释了一种能力?tRNA 可以识别一种以上密码子的能力，即可同 密码子的第三位以非 G·C，非 A·T 的形式配对。多种密码子编码同一个氨基酸， 这些密码子一般仅在第三位碱基上不同。 反密码子环结构造成反密码子第一个碱 基和密码子的第三个碱基在配对时发生摆动。 遗传密码本身就为密码子识别过程 提供了一些重要线索， 在几乎所有情况下第三位碱基是不重要的或第三位碱基的 区别只是由嘌呤和嘧啶的不同造成的。 4. How to process the 3′ end and the the 5′ end of a tRNA? 在大肠杆菌中对于加工 3′ 端的酶进行了比较详细的研究。核酸内切酶首先 引发前体下游的裂解反应，几个核酸外切酶随之沿 3′ 到 5′ 方向降解前体，修 剪 3′ 端。在真核生物中，这个反应也是由多个酶来完成的。这个过程形成了 3′ 端加上 CCA 的 tRNA 。tRNA 3′ 端通过切割、修整，再加上 CCA 而成；5′ 端 由切割产生。结合课本的图 5. U、D、A、I： U 是尿嘧啶，写出结构式。 D 是二氢尿嘧啶，由双键饱和所产生，它使环的结构发生改变。 A 腺嘌呤结构式， I 是次黄嘌呤核苷酸（inosine , l ）氨基变为羰基。 6. Inosine can pair with any of U, C, and A，why? 当反密码子的碱基被修饰后，可能会产生除涉及到 A 、C 、U 和 G 的

常 规和摆动以外的配对方式。图 7.8 列举次黄嘌呤核苷(I)的使用，它通常出现在反 密码子的第一位。在这一位置上它能同 U 、C 和 A 中的任何一种碱基配对。 次黄嘌呤核苷酸（inosine , l ）常存在于有嘌呤生物合成途径的细胞中。然 而，它并不是直接掺入 RNA ，相反它是依靠 RNA 中对 A 的修饰而成的。对 A 的修饰还包括许多复杂基团的加人。 7. suppressor： 抑制子是第二次突变，这种突变抵消或改变了第一次(最初)突变的效应 一些突变 tRNA 已被分离， 它们能抑制蛋白质编码基因中的突变所造成的影

响。 遗传术语上把这种能够克服其他突变影响的突变 tRNA 称为抑制子 tRNA 。 无义抑制子指编码突变 tRNA 的基因，该 tRNA 可与一种或一种以上的终止密码 无义抑制子 子作用并可在终止密码子处插入一个氨基酸。 错义抑制子指编码的 tRNA 已经发生突变以便识别不同密码子。 通过在突变密码 错义抑制子 子处插入氨基酸，这个 tRNA 又会抑制最初(第一次突变)的突变效应。

8.To illustrate missense suppressors completed with wild-type. L 11

1. Chaperones： 分子伴侣 分子伴侣是这样的一组蛋白质─即可以同没有完全折叠或没有 完全组装的蛋白质相结合，以帮助这些蛋白

质的折叠或阻止它们的聚集。 2. Self-assembly： 自我组装是描述某种蛋白质(或某种蛋白质复合物)的一种能力 自我组装 ─即可以形成这种蛋白质的最终结构又没有任何额外组份(如分子伴侣)的帮助。 这一述语也可指当分子接触并相互结合时任何生物结构的自发形成。 3. How to prevent random aggregation of proteins by chaperones? 分子伴侣能介导正确折叠， 它能使蛋白质获得某种可能的构象而不是另一种

构象。在靶蛋白装配过程中，分子伴侣是通过结合于暴露的反应表面，并阻止这 些反应表面与其他区域相互作用而产生不正确的构象。当蛋白质合成之后，分子 伴侣就与反应活性区域结合，防止随机聚集发生，这样，蛋白质的各个区域有序 地释放以发生相互作用并形成合适的构象。 4. Why they are named “hsp”? 这些蛋白质之所以称为热激蛋白（heat shock protein , hsp ) ，是因为在温 度升高时，它们会大量产生，以尽量减少热变性对蛋白质的损害。 5. The signal sequence provides what between the ribosomes and the membrane. 6. Protein translocation： 信号序列的作用：提供了核糖体能结合在膜上的必要联系。 7. SRP：signal recognition particle，信号识别颗粒是核糖核蛋白复合物，这种 复合物在蛋白质易位时识别信号序列并指导核糖体进入易位通道。不同生物的 SRPs 具有不同的组成成份，但所有的 SRPs 都含有相关的蛋白质和 RNAs。 但所有的 。 SRP 具有两种重要能力：它能结合新合成的分

泌型蛋白质的信号序列。它可以 具有两种重要能力：它能结合新合成的分泌型蛋白质的信号序列。 受体结合。 和位于膜上的 SRP 受体结合。 8. translocon：跨膜通道称为易位子。蛋白质的易位可分为两个阶段：首先，带 有新生肽链的核糖体与膜结合；随后，新生肽链进入通道并通过它易位。 9. TRAM：TRAM 能与易位的新生链相交联的一种主要蛋白质，可激发所有蛋 白质的易位。 10. Sec61’s function： Sec61 蛋白能形成通道，同时也能和核糖体相互作用。当新生蛋白质开始 时 从核糖体中出现时， SRP 识别信号序列， 这就完成了最初的定位。 接着， SRP 结 合 SRP 受体，而后信号序列被转运至易位子。Sec61 复合体是易位子的主要成 份(包括三种跨膜蛋白即 α、β、γ) 11. TOM、TIM、TOM、TIM、SecYEG、Sec61、Pores、NPC、proteasome、 TOM （线粒体外层膜） TIM （线粒体内层膜） TOC 、 、 （叶绿体外层膜） TIC （叶 、 绿体内层膜）SecYEG 内膜的细菌易位子、 、 Sec61 真核生物细胞的易位子、 pores 核孔、NPC 双层膜与核孔复合体（nuclear pore comlex , ） 、proteasome 蛋白 酶体 12. Sec system’s function： SecB 是可结合新生 指引蛋白质到达易位子的主要成分是 SecA 和 secB； ； 蛋白质并调控其折叠的分子伴侣， 蛋白质并调控其折叠的分子伴侣，它运送蛋白质到 SecA ; SecA 再将它传送到 易位子。 易位子。

13. Explain the nuclear pores are used for both import and export of material. 由于所有的蛋白质都在细胞质中合成， 所以

细胞核内需要的蛋白质必须从细 胞质转运；因为所有的 RNA 都在细胞核内合成，所以细胞质所有的 RNA ( mRNA 、rRNA 、tRNA 和其他的小 RNA ）必须由细胞核内运出。核孔负责 这些物质的输入及输出。 14. proteasome：蛋白酶体（proteasome ）是一种大的复合体，可降解细胞质 内的蛋白质，包括一般降解（将蛋白质完全转化为小片段）和特殊的加工事件。 15. El、E2、E3： El 泛素活化酶（ubiquitin?activating enzyme )，利用 ATP 将其自身通过高能硫 酯键在 Cys 残基与泛素 C 端的 Gly 相连。 E2 泛素联合酶（ubiquitin conjugating enzyme ) E3 泛素连接酶（ubiquitin ligase ) 将泛素传递到底物上，与底物蛋白质 Lys 残 基的上?ε 氨基形成异肽键（isopeptide bond ） 。 16.Ubiquitin：是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白，是一个由 76 个氨基酸 组成的高度保守的多肽链，它存在于所有真核细胞和人体内的细胞中，在真核生 物中具有高度保留性。 17. The function and mechanism of ubiquitin. 泛素的功能： 泛素能标记 泛素的功能 细胞中的蛋白质总是处在不断地降解与更新的过程中， 需要分解掉的蛋白质，使其被水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的 时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解。泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从 细胞膜上除去。 泛素的作用机理： 被泛素标记的蛋 泛素的作用机理 泛素共价地结合于底物蛋白质的赖氨酸残基， 白质将被特异性地识别并迅速降解，泛素的这种标记作用是非底物特异性的，在 蛋白质降解过程中泛素的枢纽作用越来越得到研究者的重视。 18. What is

its meaning for research ubiquitin? 细胞中的蛋白质处于不断地降解与更新的过程中， 保持细胞正常的蛋白质代 谢对于生命的正常功能至关重要。 控制蛋白质降解的机制尚未阐明， 现在已清楚细胞蛋白的降解是一个复杂的、 被严密调控的过程，此过程在细胞疾病和健康状态、生存和死亡的一系列基本过 程中(细胞凋亡、DNA 修复等）扮演重要角色， 蛋白质降解异常与许多疾病（恶 性肿瘤,神经退行性疾患等）的发生密切相关。 基因的功能是通过蛋白质的表达实现的， 而泛素在蛋白质降解中的作用机制 如能被阐明将对解释多种疾病的发生机制和遗传信息的调控表达有重要意义。 L 12

1.trans?acting factor：反式作用因子（通常是蛋白质） ? cis?acting element： 完全由 DNA 体现其功能的顺式作用元件 ? ：

structural genes： 结构基因指编码蛋白质或 RNA 的基因，结构基因编码各类具有不同结 ： 构和功能的蛋白质，包括结构蛋白、酶和调控蛋白。调控基因则通过编码蛋白质或 RNA 来 调节其他基因的表达。 2. To illustrate control circuits can be designed to allow positive or negative control of induction or repression (with galactose、 、lactose、 、arabinose etc.， ，CRP protein has to be used). 图 11.3 3. CRP： CRP 是一种可以与某个启动子的靶序列结合的激活剂。CRP 二聚体可以由 ： cAMP 分子激活。CRP 是

一被 cAMP 激活的正调控蛋白。 在一些大肠杆菌的操纵子中 CRP 协助 RNA 聚合酶起始转录。 4. RelA： 应急因子 RelA 是一种（p ) ppGpp 合成酶，约与 5%的核糖体结合在一起。 当 A 位被空载 tRNA 占据时，RelA 被激活。 idling reaction：无效反应导致空载 tRNA 进入 A 位时核糖体产生 pppGpp 和 ppGpp；此 ： 时引发应急反应。 ppGpp： ppGpp 是鸟苷酸四磷酸核苷，在 5′ 和 3′ 位置分别含有一个二磷酸。 ： pppGpp：pppGpp 是鸟苷酸五磷酸核苷，其 5′ 位置含有一个三磷酸，3′ 位置含有一个二 ： 磷酸。 Alarmone：应急应答产生两种非正常的核酸堆积物[有时称为预警子

（alarmone)] ： stringent response： 当细菌发现它们处于很差的生长环境，没有足够的氨基酸来维持蛋 ： 白质合成时，它们就会停止大部分活动，这种现象称为应急应答（stringent response ） 。 我们可以把它作为在逆境中生存的一种机制：细菌通过只进行最小限度的活动来保存能源， 直到营养环境得到改善，它才逆转应答而重新进行正常的代谢活动。 5. Attenuation：衰减：通过控制第一个结构基因之前的转录终止从而使细菌操纵子得到调 ： 控。 Attenuator： 衰减子是能够产生衰减作用的那段终止子序列。是一种内在终止子，它为结 ： 构基因的转录制造了障碍。 6. The E. coli tryptophan operon is controlled by attenuation ， describe its mechanism please. (Alternative second structures control transcribtion tremination etc.) 大肠杆菌色氨酸操纵子受衰减作用控制 在启动子和色氨酸基因簇的第一条基因之间存在一个衰减子

（内在终止子） 。 色氨酸缺乏会阻遏转录终止，从而使转录增加十倍 转录终止需要核糖体翻译出 mRNA 上色氨酸基因前面的一段前导序列。当核糖体翻译 出这段前导区时，就会在终止子 1 处形成终止发夹结构； ．当阻断核糖体翻译出这段前导区 时，终止发夹结构就无法形成，RNA 聚合酶就会继续转录编码区。因此，这种抗终止作用 的机制取决于外界环境影响核糖体在前导区移动的能力。 终止作用可以通过 RNA 二级结构 的改变来控制，这种改变由核搪体的移动所决定。 7. Antisense RNA offers a powerful approach for turning off genes at will，give an ， example please. 当把反义 RNA 引入真核生物细胞时，可以阻断其靶基因的表达。反义基因是相对于启 动子的方向，将基因反向，从而转录出“反义”链。反义 RNA 事实上是一种合成的调节因子 RNA ， 无论是在原核生物细胞还是真核生物细胞中， 合成的反义 RNA 都能抑制靶 RNA 的 表达。 反义胸苷激酶可以抑制内源胸苷激酶的合成， 其作用效果与数量之间并无确切可靠的 联系，但似乎反义 RNA 过量是必需的（要适度的过量） 反义 RNA 可以通过反向与启动 。

子一致的基因方向而产生，能够与野生型转录物复性配对形成双链体 RNA 。 这项技术提供了一种高效的按意愿关闭基因功能的方法， 比如， 我们可以通过引入相应 的反义基因来研究某一调控基因的功能。 这项技术的一种延伸是使反义 RNA 处于白身受调 控的启动子的控制之下，这样便可以通过调控反义 RNA 的产物量来控制靶基因

的开和关， 使得我们进而可以研究靶基因表达的时相重要性 8. MicroRNAs： 微小 RNA 是可调节基因表达的、很短的 RNA 。动物和植物基因组编码 ： 许多短的 RNA 分子（约 22 个碱基） ，称作微小 RNA 。微小 RNA 通过与靶 mRNA 序列 以碱基互补配对原则来调节基因的表达 9. RNAi： RNA 干扰是这样一种技术， 双链 RNA 被注入细胞为了消除或减少目标基因的活 ： 性。利用与双链 RNA 序列的互补从而使相关基因的 mRNA 降解。 RNA silencing：RNA 沉默描述双链 RNA 在植物中的双链 RNA 系统抑制相关基因的表达。 ： 10.siRNA 体外系统中的研究表明双链 RNA ( dsRNA ）由 ATP 依赖的切割而被降解为由 21?23 个碱基组成的寡核苷酸， 这种短的 RNA 有时被称作短小干扰 RNA ( short interfering RNA , siRNA ） RISC： 这很可能需要解旋酶辅助这种配对反应。 在配对片段的中部， siRNA 指导 mRNA 的 ： 切 割 ， 这 些 反 应 发 生 在 一 个 核 蛋 白 复 合 体 中 ， 它 被 称 为 RNA 诱 导 的 沉 默 复 合 体 （RNA?induced silencing complex , RISC ） 。 11.ytic infection： 细菌的裂解性感染 ? 子代噬菌体释放的同时引起细菌的裂解。 ： lysis：裂解：感染循环末期细菌会死亡即当噬菌体裂解的同时会释放感染噬菌体的子代噬 ： 菌体。 prophage： 原噬菌体是噬菌体基因组共价整合到细菌染色体，作为细菌染色体的线性部 ： 分。 lysogeny：溶源态描述噬菌体作为细菌基因组中的稳定成份而存活的能力，这种稳定成份 是以原噬菌体形式作为细菌基因组的成份。 Integration： 病毒或其它 DNA 序列的整合描述这些序列插入到宿

主基因组作为宿主基因组 ： 的一部分，这种插入是通过共价联接联接到宿主序列的任何一面。 episome：附加体是能够整合到细菌 DNA(细菌染色体)的质粒 Induction of prophage：原噬菌体的诱导 原噬菌体的诱导描述由于溶源阻遏物的被破坏使原噬菌体进入裂 原噬菌体的诱导 解感染循环，通过这一过程可使噬菌体 DNA 从细菌染色体剥离。 Plasmid：质粒 ：质粒是环状的、染色体外的 DNA，它能独立于染色体进行自我复制。 Immunity of phage：噬菌体的免疫性 ：噬菌体的免疫性：原噬菌体阻止另外同种类型噬菌体感染的能力。这 是因为原噬菌体基因组可以合成噬菌体阻遏物。 12.The first stage of gene expression necessarily relies on the transcription apparatus of the host cell. 噬菌体基因表达的最初阶段必须依赖宿主的转录机构， 通常， 只有少数基因在这个阶段 表达。它们的启动子和宿主基因的启动子难以分辨，这类基因的名称因噬菌体而异。在大多 数情况下，它们被称为早期基因（early gene ) ，在 λ 噬菌体中，又被称为早早期基因 (immediate early gene)。 13. Try to explain phage lytic development proceeds by a regulatory cascade. 噬菌体裂解进程由级联反应所调控， 在这个过程中， 一个时期的基因产物是下一个时期表达 的基因所必需的。 图 12.4 14. The different specificities of pN and pQ establish what important principle. λ 噬菌体有两种抗终止蛋白，pN 和 pQ，它们作用于不同的转录单位。 pN 和 pQ 的不同特异性提出了一个重要的普遍原则： RNA 聚合酶与转录单位之间可以

相互作用。在这个过程中，辅助因子支持对特异转录物的抗终止。这样，终止可以像起始一 样被精确调控。 pN 是抗终止因子，能使 RNA 聚合酶通过两条早早期基因的终点而继续转录。pQ 是迟 早期基因的产物，也是抗终止因子，能使 RNA 聚合酶转录晚期基因。 15. OR、PRM、plaque、clear plaque、PR/ OR、PL/ OL、t R1、t L1、cI、cro、N、PR′ & etc. 晚期启动子 PR’ 菌落被噬菌体感染时，细胞裂解，在培养平板上产生了可见的透明小区，这称为噬菌斑 噬菌斑 。细菌菌苔中可见的透明圈，此圈由单个噬菌体颗粒裂解时形成。 （plaque） 透明噬菌斑：是一种只含有裂解细菌细胞的噬菌斑。 透明噬菌斑 cI 编码作用于 OL 和 OR 操纵基因的阻抑物，关闭早早期基因的转录。 cⅠ基因是从位于其右端的启动子 PRM 处转录的， （下标“RM”表示维持在阻遏状态的意思） ， 转录在该基因的左末端停止。 启动子 PL 和 PR 位于 cⅠ基因的两侧。 与每一个启动子相连的是操纵基因 （OL 和 OR ) ， 与操纵基因结合的阻抑物可阻止 RNA 聚合酶起始转录。 每个操纵基因的序列与其控制的启 动子重叠；所以它们常被称为即 PL /OL 和 PR / OR 控制区（ PL /OL and PR /OR control region ） 16. The cll and c/// genes are needed to establish lysogeny，why? ， cⅡ 和 cⅢ 基因是建立溶源态所需的 RNA 聚合酶在启动子 PRE 上起始转录需要迟早期基因产物 CⅡ 和 CⅢ。CⅡ蛋白直接作 用于启动子而 CⅢ蛋白则保护 CⅡ蛋白不被降解。从 PRE 开始的转录导致阻抑物的合成， 同时它也封闭了 cro

的转录。在 PRE 上，cⅡ蛋白与 RNA 聚合酶互相作用，开始了从 cro 基因反义链到 cl 基因的转录，这样合成阻抑物。 课本 389 页 17. Cro binds to the same operators as repressor but with different affinities，which ， result in what result. Cro 蛋白和阻抑物结合相同的操纵基因，但亲和力不同 18. What determines the balance between lysogeny and the lytic cycle (in details)? 什么决定了溶源态和裂解周期之间的平衡？ Cro 蛋白和阻抑物表达的迟早期阶段在溶源态和裂解周期中是共同的。 关键事件是 cⅡ 蛋白能否导致合成足够的阻抑物，用以压制 Cro 蛋白的作用。 阻抑物决定溶源，而 Cro 蛋白决定裂解周期。决定溶源和裂解的关键时期是当迟早期 基因在表达时。如果 cⅡ 蛋白导致足够的阻抑物合成，将进入溶源态，因为阻抑物占据了 操纵基因；反之，如果 Cro 蛋白占据操纵基因，它将导致进入裂解周期。课本 395 图 19. Crown gall disease： 在许多植物中这种瘤被诱导产生即通过土壤根 ：冠瘿病是一种瘤， 瘤菌对植物的感染而产生。 Ti plasmid： Ti 质粒是一种土壤根瘤菌的附加体，在被感染植物中此附加体携带着负责诱 ： 导冠瘿病产生的基因 Opine：冠瘿碱是精氨酸衍生物，冠瘿碱是由携带冠瘿病的植物细胞感染而生成。 ： nopaline plasmids 胭脂碱型质粒是土壤根瘤菌的 Ti 质粒，此种质粒携带合成冠瘿碱、胭 脂碱的基因。这些质粒保留着分化成早期胚胎结构的能力。

agrobacteria：土壤根瘤菌诱导肿瘤的机制在于 Ti 质粒( tumor inducible plasmid ) Nopaline plasmids：胭脂碱型质粒（nopaline

plasmid ) ，它携带有能够合成和利用胭脂 ： 碱的基因。 胭脂碱肿瘤细胞能够分化为特殊结构的嫩枝， 因为它们和哺乳动物的一些具有分 化为早期胚胎结构能力的肿瘤类似，所以它们也被称为畸胎瘤（teratomas ） 。

octopine plasmids：章鱼碱型质粒，和胭脂碱型质粒相似，只是它们合成的相应冠瘿碱不 ： 同，但是章鱼碱肿瘤通常没有分化，不形成畸胎瘤。 agropine plasmids：冠瘿碱质粒携带编码合成冠瘿碱型冠瘿碱的基因。冠瘿碱质粒，携带 ： 冠瘿碱代谢的基因；肿瘤不分化，患病植物生长迟缓，死亡早。 Ri plasmids：在土壤根瘤菌中发现了 Ri 质粒。就像 Ti 质粒， 在已感染植物中 Ri 质粒携 ： 带引起疾病的基因。 T-DNA：T-DNA 是土壤根瘤菌 Ti 质粒的一部分，这部分 DNA 在植物被感染时会转移到植 ： 物的细胞核。 T-DNA 携带着转化植物细胞的基因。 chimeric：嵌合体。胚囊中被导入 ES 细胞的小鼠经过发育后形成嵌合体。 teratoma：畸胎瘤：许多可分化的细胞，如皮肤、牙齿、骨骼和其他，一个幼胚若被转入 到一成年动物的可分化细胞后将会以无组织的方式生长。 20. What is the vital function of opines for transformed plant cell and the bacterium. 冠瘿碱的特异性依赖于质粒类型， 冠瘿碱的合成基因与代谢它的基因是连锁的， 因此每 种土壤根瘤菌都能诱导冠瘿瘤细胞合成土壤根瘤菌生存所需的冠瘿碱。 冠瘿碱能被土壤根瘤 菌用来当作唯一的碳源或氮源， 其基本原理是被转化的植物能产生为上壤根

瘤菌所利用的冠 瘿碱。 冠瘿细胞产生并分泌的一类氨基酸与糖的衍生物。能被农杆菌用做生长所需的碳源和氮源， 有利于农杆菌的繁衍。已鉴定出 20 多种，如章鱼碱、甘露碱、亮氨碱、胭脂碱等。 21.What responsible for transferring T-DNA to an infected plant. Ti 质粒的 vir 区，位于 T?DNA 外侧，是释放 T?DNA 和起始 T?DNA 转移所必需的。 T?DNA 是转化植物细胞所必需的。带有 Ti 质粒的土壤根瘤菌将 T?DNA 转移到植物细胞 中，在那里 T?DNA 整合到细胞核基因组中，并表达出转化宿主细胞的功能蛋白质。Ti 质 粒的 vir 区有 6 个基因座，它们负责转移 T?DNA 到感染的细胞中。基因 virB,C,D,E 编码 的蛋白质参与 T?DNA 的转化， L9

1. PABP：poly( A) binding protein，poly( A)结合蛋白 2. What’s its function of poly (A) and how to use it in experiments？ ？ poly( A)有助于稳定 mRNA，防止降解。在实验中，poly( A)可用于分离 mRNA。具有 poly(A)的 mRNA 占 RNA 的比例较少，大多数 RNA 群体是缺少 poly(A) 的 rRNA。当 RNA 通过 oligo (dT)?琼脂糖柱时，poly(A) + mRNA 结合在柱上，其他种类 RNA 流过柱子，这 样 mRNA 就分离出来。 3. To compare the process of protein synthesis for prokaryotic and eukaryotic. 4. What different features have for the initiator tRNA? fMet?tRNAf 作为 tRNA 起始子，有着自己独特的标志。tRNA 氨基酸臂末端的几个面 对面的碱

基在 fMet?tRNAf 中是不配对的，而在其他所有 tRNA 中是配对的。如果在此位置 的突变使之可以配对，那么这个 Met?tRNA f 也将能参与延伸，因此，此位置的不配对碱基 能阻止该 tRNA 参与延伸，并且，这种不配对特性也是甲酰化反应所需的。在反密码子环 前面的臂上存在一系列 3 个 G?C 碱基对，它是 tRNAfMet 所特有的，这些碱基对是 fMet?tRNAf 直接插入到 P 位所必需的。 5. What is Tu-Ts cycle? EF ? Tu 一 GTP 将氨酞?tRNA 安置在核糖体上后，以 EF? Tu?GDP 的形式释放。 EF?Ts 用来催化 GTP 与 GDP 的置换，这个反应消耗 GTP ，释放 GDP 。唯一不能被 EF?Tu?GTP 识别的氨基酸是 fMet?tRNAf， 两者无法结合可保证后者不能识别内部的 AUG

或 GUG 密码子。 6. How to demonstrate that inhibiting one step in protein synthesis blocks the next step for kirromycin? 黄色霉素是抑制 EF?Tu 作用的抗生素，当 EF?Tu 被黄色霉素结合后，它仍可使氨酰 ?tRNA 结合到 A 位。但 EF?Tu * GDP 复合体不能从核糖体中释放。该复合体的持续存在 会阻止肽酰?tRNA 与氨酸? tRNA 间形成肽键。结果，核糖体停滞在 mRNA 上，使蛋白质 合成终止。 黄色霉素的这种效果说明抑制蛋白质合成的其中一步就会阻碍后续步骤。原因是 EF?Tu 的持续存在阻止了氨酰?tRNA 的氨酰末端进入 50S 亚基的 A 位。所以，EF?Tu * GDP 的释放是形成肽键所必需的。在蛋白质合成的其他阶段可以看到同样的规律：前一步 反应必须完成后才能发生后续反应。 7. How to reveal the nature of the

transfer reaction via the antibiotic puromycin? 该转移反应的本质是通过抗生素嘌呤霉素抑制蛋白质合成而揭示出来的。 嘌呤霉素的结 构类似于腺苷酸末端上结合了氨基酸的 tRNA （氨

酰?tRNA )。 嘌呤霉素中以 N 而不是以 O 将氨基酸与 tRNA 结合。该抗生素可以同氨酰?tRNA 一样进入核糖体，然后肽酰?tRNA 的 肽链将被转移到嘌呤霉素的氨基基团上。 8. What moves the ribosome? 易位使核糖体移动。 首先 50S 亚基相对于 30S 亚基有一个易位， 然后 30S 亚基与 mRNA 一起易位使核糖体构象复位。 9. RRF： ribosome recycling factor 核糖体再循环因子 ： RF：release factor 释放因子 ： L9 补 19. coding strand： 编码链(有义链)中的 DNA 序列具有与 mRNA 同样的序列， mRNA(三 此 ： 联体密码子)与它所编码的蛋白质序列相关。 -35 hexamer： 对于大多数启动子来说，在 RNA 聚合酶覆盖的部分还有一个重要的区 ： 域 ， 叫 做 Sextama 框 ， 其 位 置 在 -35 附 近 ， 因 此 又 叫 -35 序 列 ， 其 一 致 序 列 为 ： T82T84G78A65C54A45。-35 序列是 RNA 聚合酶初始结合位点 聚合酶初始结合位点。 -10 hexamer：人们发现在-10 左右的一段核苷酸序列中，大多包含 TATAAT 序列或是稍有 ： 不同的变化形式，如果用 TATPuAT 来表示，则更为适用。头两个核苷酸是 TA 的也占 3 /4 以上。这样的六核苷酸序列称为 Pribnow 框，由于在-10 位点附近，所以又称为-10 序列。 Intrinsic terminators：内源性终止子包括 RNA 产物中一个 G?C 含量较高的发夹结构以 ： 及在它之后的富含 U 的区域，这一区域也是终止反

应发生的位置。 20. polarity：同一个转录元里近基因的一个无义突变能阻止远基因的表达 ： 21. How does rho factor work? ρ因子是 rho 基因编码的分子量为 55KDa 的蛋白质， 其活性形式为六聚体。在离体 条件下。它有两种活性，一种是促进转录终止的活性，另一种是 NTPase 活性。而这后一 种活性是实现前一种活性所不可缺少的。只有在 50 碱基以上的 RNA 链存在时，ρ因子才 有最大的 NTPase 活性。一般认为，ρ因子可能结合正在合成中的 RNA 链的 5′末端，利 用水解 NTP 放出的能量从 5′向 3′方向移动。而 RNA 聚合酶在终止子处的较长时间的延 宕给予ρ因子以追赶的机会。柄-噜噗结构中柄部的结合力越强，延宕时间也就越长。然后 ρ因子便与 RNA 聚合酶相互作用而造成转录的终止， RNA 聚合酶和ρ因子都从核酸分子上 游离出来。 23 SHAP E

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