4-DNA复性动力学
第六节-DNA的变性、复性
第六节 DNA的变性、复性一 DNA的变性(denaturation)DNA分子是由两条头尾倒置的脱氧多核苷酸所组成，其中一条链的碱基与另一条的碱基之间有氢键连接，并以A－T，G－C互补，整个DNA分子呈双螺旋结构。
在加热、碱性等条件下，链间氢键断裂，形成两条单链结构，这种现象称为DNA 变性（denaturation）。
DNA在溶液中发生变性伴随着一系列的物理化学性质的改变, 如紫外吸收强度的增加,此种现象称增色效应(hyperchromicity)；溶液粘度的降低；沉降速度增加等。
这些物理常数常用来研究各种DNA结构和功能。
对某一DNA来说，其紫外吸收强度(A260)是双链DNA 单链DNA。
紫外吸收强度的增加与变性(解链)程度成正比。
若将A260 的增加作为温度的函数作图，可得解链曲线(图2-18)。
DNA的热变性常称为DNA的“融解”（ melting），解链曲线的中点所示温度称为Tm 或称为融点，Tm 表示使50%DNA分子解链的温度。
不同种类DNA有不同的解链曲线，也有不同的Tm ， Tm随G+C%含量呈线性增加(图2－ 19)。
每增加1%G+C含量，Tm 增加约0.4℃，这是由于G/C碱基对之间的氢键多于A/T对之故。
溶液的离子强度Tm有较大的影响，单价阳离子浓度每增加10倍，Tm增加16.6℃。
某些化学试剂能显著影响Tm 值，例如甲酰胺能破坏氢键，使Tm大大降低。
图2- 18 DNA变性过程和变性曲线图2- 19 G+C 含量对变性的影响DNA在变性过程中，其分子量不变，但二级结构中的氢键破坏，在双螺旋解旋分离为两条链的过程中，一级结构中的共价键都不破坏。
DNA变性有两个阶段，第一阶段部分解链，已解开部分不规则卷曲；第二阶段为完全解开，形成两条单链，此时若迅速泠却，每条链自身卷曲，部分区域形成链内双螺旋（见图2-20）。
第一阶段变形可以逆转，即当温度降低时，已解开的链又会重新盘绕，形成完整的天然双螺旋。
生物化学 4-基因和基因组的结构与功能
4. 结构基因中无内含子，边转录边翻译。
5. 无基因重叠结构。
6. DNA分子中有多种功能区。这些区域往往具有特殊的结构，并且含 有反向重复序列。
8、基因组中也存在一些可移动的遗传因素，这些DNA顺 序并无明显生物学功能，似乎为自己的目的而组织， 故有自私DNA之称，其移动多被RNA介导（如在哺乳 动物及人类基因组中发现的逆转座子），也有被DNA 介导的（如在果蝇及谷类中发现的DNA转座子）
单一序列 中度重复序列
高度重复序列
重复序列
将真核生物基因组的DNA进行复性动力学测 定，显示3个不同的时相。
• 一个假基因常常有多个有害的突变，可能因为作为一种活 性基因一旦停止，就再没有适当机制阻止进一步突变的聚 积。假基因数目一般较少，往往只占基因总数的一小部分。
假基因主要有两种类型
• （1）由于一种基因的加倍而失活。这种类型假基因保留原 来亲本基因的外显子及内含子组织并常与亲本基因密切联 系，如α、β球蛋白基因簇的假基因。它们可能是由于失去 起始转录信号，或外显子—内含子连接处不能剪接或翻译 不能终止。
蛋白D 蛋白E
E.coli
细菌基因组
1. 一条双链DNA ，具有类核结构。
2. 具有操纵子结构。几个功能相关的结构基因串联在一起受同一个调控区调 节。 E.coli基因组含3500个基因，有260个已查明具有操纵子结构，定位于75个 操纵子中。
3. 蛋白质基因单拷贝，rRNA基因多拷贝，这可能有利于核糖体的组装。 E.coli中rRNA基因（rDNA）具有多拷贝，而且都以转录单位的形
第六章 真核生物的遗传分析
链孢霉的特点是它的四分体是顺序排列的。
不仅减数分裂的四个产物在子囊中仍连在 一起，而且代表减数分裂四个染色单体的子囊 孢子是直线排列的，排列的顺序跟减数分裂中 期板上染色单体的定向相同。
因此，我们用遗传学方法可以区分每个染 色单体及其基因型，而用细胞学检查方法是办 不到的。
四分体遗传分析的特殊意义：
接着在每条产囊菌丝中都发生下列过程： ①由每种交配型的一个核共同形成子囊原始细胞， ②这两个核在伸长的细胞中融合成二倍体细胞核； ③二倍体细胞核立即进行减数分裂； ④减数分裂的四个产物再进行一次有丝分裂，在一个
子囊中形成四对子囊孢子。 同时，其他菌丝形成了一个厚壁包围着产囊菌丝，构
成长颈瓶状的子囊壳。
的特异的碱基序列（单拷贝）的长度（或核苷数）之和来表示 复杂度（的大小） 。
DNA分子中无重复的核苷酸序列的最大长度.
病毒或细菌的基因组无重复序列，其基因组的复杂度与 C值（即基因组的大小）相等。
四、真核生物基因组DNA序列的复杂度
DNA复性动力学研究结果表明，真核生物基因组序列大致 可分为3种类型： 1、单拷贝序列（非重复序列）：每个基因只有1-2个 拷贝。 2、中度重复序列：平均长度300bp，重复次数10-102。 3、高度重复序列：通常为6-200bp，重复次数在106。
第二次分裂分离: ＋ － ＋ － ＋－－＋
－＋＋－
－＋－＋
每一个第二次分裂分离的子囊是供试位点与着丝点 之间发生一次交换的结果。
根据这种特殊情况，就有可能计算某一位点和着丝点之间的重组百分率。 重组百分率的标准公式如下：
A位点和着丝点之间重组 染色单体数 染色单体总数
100
交换值 (%)
重组型配子数 总配子数
第五章DNA的分子结构下
以C0t的对数为横坐标以 C 或1- C 为纵坐标 C0 C0
可作图得DNA C0t曲线
任何基因组或部分基因组DNA的复杂性可以通过
把它们的C0t1/2与已知复杂性的标准DNA进行比较得
知。常以E.coli DNA作为标准，它的复杂性相当于 整个基因组的长度（ E.coli基因组4.2 × 106bp，按 所有顺序均不重复计算）。这个关系式为：
T 基 因 表 达
mRNA
RNA 聚合酶
mRNAZ
mRNAY
mRNAa
CAP
cAMP -CAP
葡萄糖降解物与cAMP的关系
ATP 葡萄糖
降低cAMP浓度 cAMP 使CAP呈失活状态
腺苷酸 环化酶 cAMP
磷酸二 酯酶
抑制
分解代 谢产物
激活
CAP：降解物基因活化蛋白（catabolic gene actDNA溶液中加入甲酰胺来降低Tm 值，这样不仅使DNA免受高温破坏，而且易于操作。 通常用50%甲酰胺可以使Tm降低30℃。
⑤螺旋松弛蛋白
生物体内不可能有高浓度的小分子变性
剂，而大分子物质溶解度比较小，相应限
制了它们的变性效率；然而生物体内有些
蛋白质可结合到DNA链上引发DNA变性。
DNA复性是一种双分子二级反应：
单链消失的速度可用下面公式表示： _ dC =kC2 dt
k是缔合反应速度常数，C是时间t时单链DNA浓度，当t=0时， C=C0，表明所有的DNA都是单链， C0为DNA总浓度，时间t 时剩下的单链DNA的量可表示为：
S + S’→D
_ dC =kC2 dt
积分
t=0，C=C0
基因重叠的方式提供了一个经济地利用DNA顺序 的方法。同时，也使基因组的可变性变小，至今完 全重叠的基因仅在噬菌体和病毒中发现，至于几个 核苷酸的交叉重叠在细菌多顺反子mRNA中也有发
中科院考研611生物化学甲名词解释+简答07-19年
19年一、名词解释（每题2分1、外周膜蛋白2、G蛋白偶联受体3、组成型表达4、蛋白质工程5、a异头物6、三磷酸腺苷7、呼吸链8、维生素9、受体10、密码子的简并性11、信号肽12、核酶五、简答题（共40分）1、什么是蛋白质变性？蛋白质变性有什么现象？2、电子从NADH传到氧气过程中有哪几个部分释放能量？电子传递链是按照什么顺序排列的？如果将氧供给都是还原态的电子传递链，那氧化的顺序是？3、糖酵解中磷酸果糖—2激酶和糖异生中果糖1,6二磷酸酶的活性结构和调控机制4.简述甘油和脂酰辅酶a合成甘油三酯的过程？18年一、名词解释1.脱氨基作用2.糖异生3.同源蛋白质4.DNA复性5.酶的比活力6.核苷酸7.rRNA8.反馈阻遏9.被动运输10.维生素五、简答题1.试述丙氨酸在体内分解代谢的途径。
2.简述肌红蛋白结构与功能关系。
3.高尔基体如何将酶类输送到溶酶体中。
4.真核生物基因的表达是通过那些水平上进行调节的17一、名词解释1.维生素原2.暗反应3.代谢4.多不饱和脂肪酸5.三羚酸循环转运体系6.MicRNA7.寡聚酶8.核苷酸9.激酶10.转化五、简答题1.细胞膜含有胆固醇，为什么相变温度高，流动性越差，相变温度低流动性高？2.在标准条件下，当达到最大反应速率时每mg酶的比活力为200个单位，每1min催化10pmol底物为一个单位。
在标准条件下，当底物浓度远远大于Km时，或底物浓度等于Km 时，每mg酶每秒钟能催化多少mol底物？3.葡萄糖怎么变成甘油酰脂？4.丙氨酸有哪些分解代谢途径？16一、名词解释（20分1、别构效应2、全酶3、外显子4、脂蛋白5、脂肪酸β-氧化6、G蛋白7、外周膜蛋白质8、维生素9、光合作用10核酸内切酶五、问答题（共40分）1、以镰刀状红细胞性贫血病为例，阐述蛋白质序列决定结构进而影响其功能。
(10分）2、合成一条含10个氨基酸残基的寡肽链，需消耗多少个高能磷酸键？(注：ATP分解成AMP 按消耗两个高能磷酸键计算）。
四川师范大学-生命科学学院-分子生物学-期末复习重点
四川师范⼤学-⽣命科学学院-分⼦⽣物学-期末复习重点分⼦⽣物学⽬录Section C 核酸的性质 (5)1、核酸的结构 (5)2、核酸的理化特性 (5)3、核酸的光谱学和热⼒学特性 (5)Section D 原核与真核⽣物的染⾊体结构 (5)1、组蛋⽩核⼼组蛋⽩ (5)2、真核⽣物的染⾊体结构 (5)1) C-G岛： (5)2) 常染⾊质： (5)3) 异染⾊质： (5)4) 理想复性动⼒学曲线解释P84 (6)5) 遗传多态性概念 (6)a) 单核苷酸多态性（SNP）： (6)b) 简单序列重复多态性（SSLP）： (6)c) 限制性⽚段长度多态性（RFLP）： (6)Section E DNA的复制 (6)1、冈崎⽚段： (6)2、DNA复制时为什么需要RNA引物？ (6)3、原核⽣物（细菌）的DNA复制过程（以⼤肠杆菌为例，环形DNA）P79 (6)1) 起始： (6)2) 延伸： (6)3) 终⽌分离： (7)4、真核⽣物的DNA复制过程P87 (7)1) 起始： (7)2) 延伸： (7)5、端粒酶：含义RNA和蛋⽩质，RNA具有反转录的功能。
(7)Section F DNA损伤、修复与重组 (7)1、DNA复制忠实性机理 (7)1) DNA pol：碱基配对原则 (7)2) 3’-5’的外切酶活性 (7)3) RNA引物 (7)4) 错配修复 (7)2、DNA修复原理：P99 (7)1) 光复活（photoreactivation）： (7)2) 烷基转移酶： (7)3) 切除修复： (7)4) 错配修复： (7)3、遗传修复缺陷 (8)1) SOS属于易错修复 (8)2) 同源重组：在真核⽣物的减数分裂过程中，发⽣在⾮姐妹染⾊单体之间或同⼀染⾊体上含有同源序列的DNA分⼦之间或分⼦之内的重新组合。
(8)3) 位点特异性重组：⾮同源DNA的特异⽚段之间的交换，由能识别特异DNA序列的蛋⽩质所介导，并不需要RecA或单链DNA。
南开大学生物化学重点及《现代生物化学》第二版课后答案
第一章蛋白质化学（17学时）【目的要求】⒈ 掌握蛋白质的概念和化学组成；蛋白质的基本结构单位——氨基酸的分类及结构；蛋白质各级分子结构的内容和特点。
2．熟悉氨基酸、蛋白质的理化性质及分离鉴定方法。
3．了解蛋白质的分子结构与功能的关系及蛋白质一级结构的测定。
【教学内容】第一节蛋白质通论一、蛋白质是生命的物质基础二、蛋白质的分类：形状；功能；组成；溶解度三、蛋白质的元素组成第二节蛋白质的基本结构单位——氨基酸一、氨基酸的基本结构特征二、氨基酸的分类及结构三、蛋白质中不常见的氨基酸四、非蛋白质氨基酸五、氨基酸的理化性质1．一般物理学性质2．氨基酸的化学性质：酸碱性质，等电点六、氨基酸的化学反应1．茚三酮反应2．亚硝酸反应3． 2．4—二硝基氟苯反应（FDNB）4．甲醛反应5．二甲基氨基萘磺酰氯反应（DNS-Cl）6．与酰化剂的反应7．α-羧基的成酯反应8．侧链基团参加的反应七、氨基酸的分离和分析鉴定1．蛋白质的水解2．氨基酸的分离鉴定：离子交换柱层析，纸层析，薄层层析第三节蛋白质的结构一、蛋白质的一级结构1．肽键和肽链2．二硫键3．蛋白质的一级结构测定——片段重叠法二、蛋白质的二级结构1．酰胺平面和蛋白质的构象：肽平面，双面角，构象，构型2．维持蛋白质构象的作用力：氢键，离子键，范德华力，疏水作用，配位键，二硫键3．蛋白质二级结构的主要类型：α-螺旋，β-折叠，β-拐角，无规卷曲三、蛋白质的超二级结构和结构域1．超二级结构2．结构域四、纤维状蛋白质结构1．角蛋白：α-角蛋白，β-角蛋白2．胶原蛋白五、蛋白质的三级结构三级结构的特点：（1）（2）（3）（4）六、蛋白质的四级结构四级结构的特征：（1）（2）（3）（4）（5）第四节蛋白质的结构与功能一、蛋白质一级结构与空间结构的关系二、一级结构与功能的关系1．一级结构的微小差别可导致生理功能的重大不同（镰刀型细胞贫血症）2．同功能蛋白质中氨基酸顺序的种属差异与生物进化三、蛋白质的空间结构与功能1．蛋白质的变性与复性2．胰岛素的结构与功能3．血红蛋白与肌红蛋白的结构与功能4．免役球蛋白的结构与功能第五节蛋白质的理化性质一、蛋白质的胶体性质二、蛋白质的两性性质和等电点三、蛋白质的沉淀作用1．可逆沉淀作用：盐析与盐溶2．不可逆沉淀作用四、蛋白质的紫外吸收性质五、蛋白质的沉降作用第六节蛋白质的分离纯化与鉴定一、蛋白质分离纯化的基本原则二、细胞粉碎及蛋白质的抽提三、蛋白质分离纯化的主要方法1．离子交换柱层析法2．凝胶过滤法（分子筛）3．亲和层析法4．疏水层析法5．蛋白质沉淀法：等电点沉淀，盐析法，有机溶剂沉淀法四、蛋白质分子量的测定1．凝胶过滤2． SDS-PAGE五、蛋白质的纯度鉴定1．电泳2．等电聚焦：纯度，等电点六、蛋白质含量测定1．紫外吸收法2．染料结合法（Bradford）[返回索引]第二章核苷酸与核酸（13学时）【目的要求】1. 掌握核酸的化学组成; DNA的分子结构及生物学意义; RNA的种类及结构。
分子生物学重点名词解释
第一章：绪论1．掌握分子生物学狭义和广义的概念狭义：分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能，并冲分子水平上阐述核酸与蛋白质、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系的学科。
广义：它是一门在分子水平上研究生命现象、阐明生命本质的学科。
2．熟悉分子生物学的研究内容、分子生物学的发展历程。
（看书本自己熟悉就好）第二章：基因和染色体第一节：DNA结构3．掌握DNA一级结构的概念、连接方式；一级结构：DNA分子中核苷酸的排列顺序，两个核苷酸之间通过3ˊ, 5ˊ-磷酸二酯键连接形成多聚体。
4．掌握DNA二级结构的内容（双螺旋要点，稳定因素）；特点：（1）DNA分子由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链构成双螺旋结构。
存在大沟与小沟。
（2）磷酸和脱氧核糖位于外侧，嘌呤碱和嘧啶碱层叠于螺旋内侧，相邻碱基之间的垂直距离为0.34nm。
（3）双螺旋的直径为2nm，顺轴方向每隔0.34nm有一个核苷酸，两个核苷酸之间的夹角为36°，沿中心轴每旋转一周约有10个核苷酸。
稳定因素：（1）碱基堆积力（2）氢键（3）相反电荷的稳定作用5．熟悉DNA二级结构的多样性；A、B和C型右手螺旋DNA 与Z-型左手螺旋DNA ；6．了解三链DNA、四股螺旋DNA和超螺旋DNADNA的拓扑学性质表示参数：（1）连接数L（Linking number）（2）缠绕数T（Twisting number）（3）扭曲数W（Writhing number），L=T+W第二节：变性、复性和分子杂交1. 掌握核酸变性、复性、分子杂交、增色效应、减色效应、Tm的概念DNA变性：DNA分子中有序的双螺旋解离成无序单链的过程DNA复性：变性DNA在适当条件下，两条彼此分开的链又可以重新地合成双螺旋结构的过程分子杂交：有互补序列的两条核酸单链在一定条件下，按碱基配对原则形成双链的过程增色效应：变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应Tm：核酸加热变性过程中，紫外吸收值达到最大值的50%时的温度2. 熟悉影响核酸变性的因素、变性核酸的特点特点：（1）溶液黏度降低（2溶液旋光性发生改变（3）增色效应3. 了解核酸复性的动力学4. 掌握Southern blotting、Northern blotting的目的，了解其过程目的：Southern blotting—鉴定检测DNA的杂交方法Northern blotting—对mRNA进行定性和定量分析第三节：基因的概念1. 熟悉基因概念的发展历程孟德尔提出遗传因子概念，约翰逊提出基因，基因型，表型的概念2. 掌握基因、顺反子、断裂基因、外显子、内含子、重叠基因、假基因、跳跃基因、持家基因、奢侈基因的概念基因gene：具有遗传效应的DNA片段顺反子Cistron：编码一个蛋白质的全部组成所需信息的最短片段断裂基因split gene：基因的编码序列在DNA上不是连续的，而是被不编码的序列隔开。
遗传学第八章基因精细结构的分析
根据重复序列在基因组中的组织形式，可分为串联 重复序列和散在重复序列。多数来源于反转录转座 位子。
2023/12/21
12
（三）重复序列家族
1．卫星DNA（satellite DNA）:一类高度重复的DNA序 列
DNA，在适当的条件下又回复成双链DNA。 • 解链温度（melting temperature，Tm）：使溶液中DNA分子的
50%成为单链时，所需的温度。 因为DNA分子中，氢键越多越稳定，所以GC含量多，解链温度高，
DNA稳定性高。
2023/12/21
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(一)基因组的序列复杂性 (2)复性速率(reassociation rate)与重复顺序
2023/12/21
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第三节 基因内部的精细结构
三、顺反子、突变子与重组子的概念
1、顺反子（cistron）：Benzer把在反式构型中不能互补的各个 突变型在染色体上所占的一个区域称为一个顺反子。
顺反子:具有正常生理功能的遗传物质最小单位。实际上它是基因的 同义词。是一个功能水平上的基因。
2、突变子（muton）：是指一个顺反子内部能发生突变的最小单 位。一个突变子可以小到只有一对碱基。如镰形细胞贫血 症:HbS和HbA。这对基因的差别只是β链第6位氨基酸谷氨酸变 为缬氨酸:
14
第三节 基因内部的精细结构 一、重组测验（recombination）
• T4噬菌体rⅡ区中有3000多个突变型，它们都有相同 的表型。Benzer把rⅡ突变型一对对地杂交，测量每对 突变位点间的重组频率。
• 如 rx+ry在许可条件下双重感染B菌株，形成噬菌斑后 收集菌液，稀释后分成两份，一份再接种到B菌株，这 样，rx+，+ry，rxry，++都能生长，另一份接种于 K(λ)，在这里，只有++重组子才能生长，交互重组子 rxry不能生长。
第六节 DNA得变性、复性
第六节 DNA得变性、复性一 DNA得变性(denaturation)DNA分子就是由两条头尾倒置得脱氧多核苷酸所组成,其中一条链得碱基与另一条得碱基之间有氢键连接,并以A－T,G－C互补,整个DNA分子呈双螺旋结构。
在加热、碱性等条件下,链间氢键断裂,形成两条单链结构,这种现象称为DNA变性(denaturation)。
DNA在溶液中发生变性伴随着一系列得物理化学性质得改变, 如紫外吸收强度得增加,此种现象称增色效应(hyperchromicity); 溶液粘度得降低;沉降速度增加等。
这些物理常数常用来研究各种DNA结构与功能。
对某一DNA来说,其紫外吸收强度(A260)就是双链DNA 单链DNA。
紫外吸收强度得增加与变性(解链)程度成正比。
若将A260 得增加作为温度得函数作图,可得解链曲线(图2-18)。
DNA得热变性常称为DNA得“融解”( melting), 解链曲线得中点所示温度称为Tm 或称为融点,Tm 表示使50%DNA分子解链得温度。
不同种类DNA有不同得解链曲线, 也有不同得Tm , Tm随G+C%含量呈线性增加(图2－ 19)。
每增加1%G+C含量,Tm增加约0、4℃,这就是由于G/C碱基对之间得氢键多于A/T对之故。
溶液得离子强度Tm有较大得影响,单价阳离子浓度每增加10倍,Tm增加16、6℃。
某些化学试剂能显著影响Tm 值,例如甲酰胺能破坏氢键, 使Tm大大降低。
图2- 18 DNA变性过程与变性曲线图2- 19 G+C 含量对变性得影响DNA在变性过程中,其分子量不变,但二级结构中得氢键破坏,在双螺旋解旋分离为两条链得过程中,一级结构中得共价键都不破坏。
DNA变性有两个阶段,第一阶段部分解链,已解开部分不规则卷曲;第二阶段为完全解开,形成两条单链,此时若迅速泠却,每条链自身卷曲,部分区域形成链内双螺旋(见图2-20)。
第一阶段变形可以逆转,即当温度降低时,已解开得链又会重新盘绕,形成完整得天然双螺旋。
真核生物染色体基因组的结构和功能
真核生物染色体基因组的结构和功能∙真核生物基因组特点∙高度重复序列o反向重复序列o卫星DNAo较复杂的重复单位组成的重复顺序o高度重复序列的功能∙中度重复顺序o Alu家族o KpnⅠ家族o Hinf家族o rRNA基因o多聚dＴ－dＧ家族o组蛋白基因∙单拷贝顺序（低度重复顺序）∙多基因家族与假基因∙自私DNA(selfish DNA)真核生物的基因组一般比较庞大，例如人的单倍体基因组由3×106 bp硷基组成，按1000个碱基编码一种蛋白质计，理论上可有300万个基因。
但实际上，人细胞中所含基因总数大概会超过10万个。
这就说明在人细胞基因组中有许多DNA序列并不转录成mRNA用于指导蛋白质的合成。
DNA的复性动力学研究发现这些非编码区往往都是一些大量的重复序列，这些重复序列或集中成簇，或分散在基因之间。
在基因内部也有许多能转录但不翻译的间隔序列（内含子）。
因此，在人细胞的整个基因组当中只有很少一部份（约占2-3％）的DNA 序列用以编码蛋白质。
真核生物基因组有以下特点。
1.真核生物基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内，除配子细胞外，体细胞内的基因的基因组是双份的（即双倍体,diploid），即有两份同源的基因组。
2.真核细胞基因转录产物为单顺反子。
一个结构基因经过转录和翻译生成一个mRNA 分子和一条多肽链。
3.存在重复序列，重复次数可达百万次以上。
4.基因组中不编码的区域多于编码区域。
5.大部分基因含有内含子，因此，基因是不连续的。
6.基因组远远大于原核生物的基因组，具有许多复制起点，而每个复制子的长度较小。
高度重复序列：高度重复序列在基因组中重复频率高，可达百万(106)以上，因此复性速度很快。
在基因组中所占比例随种属而异，约占10-60％，在人基因组中约占20％。
高度重复顺序又按其结构特点分为三种。
（1）倒位（反向）重复序列这种重复顺序复性速度极快，即使在极稀的DNA浓度下，也能很快复性，因此又称零时复性部分，约占人基因组的5％。
现代分子生物学期末试题
现代分子生物学期末试题分子生物学期末考试试题一、名词解释1、反式作用因子：能直接或间接地识别或结合各类顺式作用元件核心序列，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。
2、基因家族：在基因演化过程中一个基因通过基因重复产生两个或更多的拷贝，这些基因形成一个基因家族，就是具备显著性的一组基因，编码相近的蛋白质的产物。
3、c值矛盾：c值是指真核生物单倍体的dna含量，一般的，真核生物的进化程度越高，c值越大，但在一些两栖类生物中，其c值却比哺乳动物大的现象。
原因是它含有大量的重复序列，而且功能dna序列大多被不编码蛋白质的非功能dna所隔开。
4、反式促进作用因子：就是能够轻易或间接的辨识或融合在各类双键促进作用元件核心序列上，参予调控靶基因mRNA效率的蛋白质5、核型：指一个物种所特有的染色体数目和每一条染色体所特有的形态特征。
6、rnaediting：转录后的rna在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。
7、分子伴侣（molecularchaperone）就是一类序列上没相关性忧虑共同功能的保守性蛋白质，它们在细胞内能够协助其他多肽展开恰当的卷曲、装配、运转和水解7、8、增强子：是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的dna序列。
二、推论：1、真核生物所有的mrna都有polya结构。
（x）组蛋白的mrna没2、由于密码子存在摇摆性，使得一种trna分子常常能够识别一种以上同一种氨基酸的密码子。
（√）3、大肠杆菌的连接酶以atp作为能量来源。
（x）以nad做为能量来源4、trna只在蛋白质合成中起作用。
（x）trna除了其它的生物学功能，如可做为逆转录酶的引物5、dna聚合酶和rna聚合酶的催化反应都须要引物。
（x）rna聚合酶的催化反应不需要引物6、真核生物蛋白质制备的初始氨基酸就是甲酰甲硫氨酸（x）真核生物蛋白质合成的起始氨基酸是甲硫氨酸7、质粒无法在宿主细胞中独立自主地展开激活（x）质粒具有复制起始原点，能在宿主细胞中独立自主地进行复制8、rna因为不所含dna基因组，所以根据分子遗传的中心法则，它必须先展开反转录，就可以激活和细胞分裂。
4-目的基因的制备(龙敏南)
5’ 3’
cDNA第一链 cDNA第二链
去掉发卡结构 用核酸酶S1可以切掉发卡结构（但这会 导致cDNA中有用的序列被切掉！）。 5’ 3’ cDNA第一链 cDNA第二链 核酸酶S1
5’ 3’
cDNA第一链 cDNA第二链
3’ 5’
（4）cDNA与载体连接 在双链cDNA末端接上人工接头，即可与 载体连接，转入受体菌。
• 分子杂交法
（三）、双抗体免疫法分 离编码蛋白的基因
适用于某一真核基因的蛋白质已被分离纯 化，且足以产生特定抗体。通过抗体和多 聚核糖体结合，从而将含有特定mRNA的 多聚核糖体从总多聚核糖体中分离，再分 离mRNA和合成cDNA。
（四）、利用反转录直接从特 定mRNA分离基因
适用于合成分子质量较大，转录产物 mRNA易分离的目的基因，由mRNA 反转录为cDNA。
亚磷酸三酯法、 自动化合成法。
磷酸三酯法、
固相合成法、
第三节 目的基因的分离
从可能存在目的基因的大量片段中筛 选含目的基因的克隆，进行基因序列、 功能、定位和转录产物等研究
1、已知特异蛋白的氨基酸序列分离目的基因
可设计简并引物进行扩增
2、基因表达系列分析
(Serial Analysis of Gene Expression, SAGE)
3、目的基因片段的差别杂交
富集特定基因的mRNA或cDNA模板
探针柱分离特异mRNA 根据已知的基因序列合成探针，结合到纤维 素柱上，用来分离纯化该基因的mRNA。
Total mRNA过柱
探针DNA 纤 探针DNA 维 探针DNA 柱 探针DNA
探针DNA 纤 探针DNA 特异 维 mRNA 探针DNA 柱 探针DNA 洗脱
遗传学名词解释
遗传学名词解释1、遗传：指生物亲代与子代相似的现象，即生物在世代传递过程中可以保持物种和生物个体各种特性不变。
2、变异：生物在亲代与子代之间，以及在子代与子代之间表现出一定差异的现象。
3、遗传学：研究生物的遗传和变异及其规律的科学；基因是生命体的遗传与变异的物质基础；研究生物体的遗传信息的组成、结构、功能、传递和表达作用规律的一门科学。
4、泛生假说：遗传物质是存在于生物器官中的“泛子/泛生粒”；遗传就是泛子在生物世代间传递和表现5、种质（germ plasm）：独立,连续,能产生后代的种质和体质。
6、体质（somatoplasm):体质是不连续的，不能产生种质。
7、融合遗传假说：双亲的遗传成分在子代中发生融合，而后表现其根据是，子女的许多特性均表现为双亲的中间类型。
因此高尔顿及其学生毕尔生致力于用数学和统计学方法研究亲代与子代间性状表现的关系8、突变学说：将不连续突变视为进化的重要现象，直接在进化观中导入了非连续性思想；以颗粒遗传思想来探讨突变的本质，开始了进化与遗传的有机交融；视突变为可用实验方法观察到的过程，实现了对进化现象实证性研究的最初尝试。
9、纯系学说：认为由纯合的个体自花受精所产生的子代群体是一个纯系。
在纯系内，个体间的表型虽因环境影响而有所差异，但其基因型则相同，因而选择是无效的；而在由若干个纯系组成的混杂群体内进行选择时，选择却是有效的。
10、基因学说：1）种质（基因）是连续的遗传物质；2）基因是染色体上的遗传单位，呈直线排列，有很高的稳定性，能自我复制和发生变异；3）在个体发育中，基因在一定条件下，控制着一定的代谢过程，表现相应的遗传特性和特征。
11、性状：生物体或其组成部分所表现的形态、生理或行为特征称为性状(character/trait)12、单位性状：孟德尔把植株性状总体区分为各个单位，称为单位性状(unit character)，即：生物某一方面的特征特性。
13、相对性状：不同生物个体在单位性状上存在不同的表现，这种同一单位性状的相对差异称为相对性状14、显性（dominate）性状：在子一代中出现来的某一亲本的性状。
分子遗传学2(1w)
表8－3 不同真核生物中内含子—外显子的组织。酿酒酵 母很少有被打断的基因，基因长度与mRNA长度一致。高 度真核生物基因大小逐步加大，但mRNA大小保持恒定。 一般基因大小与内含子数量成正比例
与外显子含量成反比
物 种
酿酒酵母 线虫
基因平均长度(kbp) 平均内含子/基因 平均mRNA长度
1．5 4 >95％不被打断 3--4 1．5 3
因此C值悖理可以用很多真核生物基因组中主要是非编 码DNA来解释。非编码DNA可能是重复DNA或单一顺序DNA。 基因组的复杂性(complexity)由单一顺序DNA的总和来定 义，可以用物理单位(参见碱基对、皮克)或更经常是总基 因组的百分比来表示。 重复DNA的存在最早是通过复性动力学被发现并部分 解释了C—值悖理。同一门类中C—值的差异主要反映了对 基因组复杂性没有贡献的重复顺序DNA的含量的差异。当 将重复顺序DNA考虑在内时，在有类似生物复杂性的物种 间仍存在基因组大小的不一致性，特别是在一群单细胞有 机体中间进行比较时。
在一个特定的实验中，C0是已知的，C是可以测定的，如C/C0对 C0t作图可以得到下图的曲线，称为Cot 曲线(见图5—4)。
当C/C0=0.5 即复性反应完成一半时(t1/2)
的Cot 值定义为 C0t1/2
当条件一定时：
C0t ½的大小与DNA的分子量及复杂性有关
（1）C0t ½越大，表示复性速度 越慢，DNA的分子量越大 DNA总量一定时，基因组越复杂，任何特定顺序的 拷贝数就越少。 例如，DNA起始总量为12pg，一种细菌基因组大小为 0.004pg,则它的各种顺序有：12/0.004=3000拷贝。另一种 真核生物基因组大小3pg, 12/3＝4拷贝。尽管测得的 Co绝 对量相同12pg （核苷酸mol/L）。而事实上后者各顺序的 浓度比前者低了3000/4=750(倍) 。要使该真核生物基因的 拷贝数也达到3000,则要多加750倍的DNA.因此,该真核生 物DNA复性反应的C0t ½是细菌DNA反应C0t ½的750倍。
高中生物竞赛资料-分子生物学-2.3 DNA的复性与空间结构
4.5 DNA 分子的复性 (anneal or renaturation)
D.S DNA
Denaturation ▲ ▼ Renaturation
S.S DNA
复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞，复性过程是一个复杂的多步反应 过程。复性的第一步是当两条单链相互碰撞时，假如在某个区域遇到正确 的配对，就会先形成一个双链核心。核心形成后互补链能很快地相互配对， 完成复性过程，核心的形成是限速步骤。
还有，这一构象中的重复单位是二核苷酸而不是 单核苷酸；而且Z－DNA只有一个螺旋沟，它相 当于B构象中的小沟，大沟则不复存在。
Z-DNA中，小沟则变得窄而深。Z-DNA的 糖—磷酸主链的伸展程度不如A-或B-DNA。
在溶液中，只有正离子(如Na+)的浓度高至足 以中和磷酸基上的负电荷时，交替的嘌呤-嘧 啶才采取左手性构象。盐浓度较低时，它形 成典型的B-DNA。
任何 > 6 bp py-pu 交替排列序列的DNA片 段均可形成Z-DNA，但难易程度不同。
（1） Z-DNA的结构特点
每一碱基对在螺旋轴上的上升距离为0.37nm，螺距 为4.5nm，每一螺旋圈含12bp。 与B-DNA比较，Z-DNA中的碱基对平面相对于螺旋 轴转动了180º，在这一过程中，胞嘧啶核苷残基整 个转动了180º，仍保持反式构象．而鸟嘌呤核苷残 基中的碱基则绕N苷键转动了180 º，呈顺式构象。 其结果就使多脱氧核苷酸主链的走向呈现为锯齿形。
（4）不同类型的超螺旋
一般情况下，A-T丰富的DNA常呈现为B-DNA。 若DNA双链中的一条链被相应的RNA链所取代， 就会变成A-DNA。 Z-DNA是左手螺旋的，是右手螺旋的一个补充和 发展。
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C 基因家族各成员的编码产物之间只有很短的保守氨基酸序 列，DNA序列的相似性更低。
DNA的复性动力学
DNA复性的影响因素：
• DNA序列的复杂性、初始浓度、片段大小、温度、 离子强度 • DNA复性过程遵循二级反应动力学
• DNA复性过程中单链消失的速度用公式表示： -dC/dt=kC2
其中，C是单位时间的单链DNA的浓度 K＝复性速度常数
- dC / dt= KC2 积分
- dC /C2= Kdt
端粒DNA： 主要有六个串联重复单位组成 TTAGGG
卫星DNA的分类
(3) 微卫星 (microsatellite, MS) 或为简短串联重复 (STR, short tandem repeats ): • 由更简单的重复单位组成的小序列，一般为2～6 个碱基重复，如(CA)n, (GT)n, (CAG)n等， (CA)n 最为常见。 • 在染色体DNA中散在分布， • 其数量可达五到十万, • 是目前最有用的遗传标记。
Cot (1/2) = 1/K
不同DNA的Cot (1/2)值不同，与K值相关 DNA序列的复杂性影响K值: 在控制反应条件（初始浓度、 温度、离子强度、片段大小）相同的前提下，DNA分子 的C0t (1/2)值，取决于核苷酸的排列复杂性。
DNA序列的复杂性(complexity) X：最长的没有重复序列 的核苷酸对的数值。
图例：
图 10-31 组蛋白基因簇的重复单位 基因； 间隔区； 转录方向
Alu家族： 重复单位约300bp，由两个130bp重复序
列及31bp间隔序列组成；重复30-50万次，分散存在； 灵长类特有。约占人基因组的3-6％。
有AluⅠ酶切位点（AG/CT）而得名。
真核生物的 Alu family
单拷贝序列
轻度重复序列
中度重复序列
高度重复序列
• 1）单拷贝序列(single copy sequences)
• 又称非重复序列：
• 一个基因组中只有一个拷贝。
• 慢复性速度
• 单一序列的复性曲线常只有一个拐点，而重复序 列常有多个拐点。 • 结构基因 (蛋白质基因)大多是单拷贝序列。
思考题
名词解释 基因组 C-值矛盾 基因家族 基因簇
段裂基因 卫星DNA
简答题 1. 根据复性动力学曲线判断真核生物各种序列类型 2. 真核、原核生物基因组特点的比较。
ATATAT….. ATAATATAAT….. GAAAAATGAGAAAAATGA
特点： 高度重复序列， 重复单位由2-10bp组成， 成串排列，重复数以百万次 106。
卫星DNA：这类高度重复序列的碱基组成不同与其他部分，浮 力密度也不同，用等密度梯度离心法可将其与主 体DNA分开 。
真核基因组DNA中的G:C碱基对的 分布与细菌不同，是不均一的，约 45～60％的DNA中G:C碱基对含 量较高，小部分的碱基对含量相对 较低，由于有这种碱基组成分布的 不均一，在等密度梯度超离心分离 后，出现一个主峰和一、二个小峰 ，这种小峰对主峰而言尤似主峰的 卫星， 所以称卫星DNA，它是多 种短重复序列的混合物。按照重复 序列的长度将卫星DNA分成3类： 卫星DNA 小卫星DNA 微卫 星DNA
D 超基因家族，各基因序列之间无同源性，但其基因产物的 功能相似。编码产物之间也无明显的保守氨基酸序列，但 也有一些共同特征。
基因外的重复序列
• 即为无编码功能的重复序列 1) 串联重复DNA-卫星DNA(高度重复序列)
2) 散布的重复DNA
2) 散布的重复DNA
重复单位不成簇，分散在染色体的各个位点上。
中度/高度 重复顺序 (20～30％) 单一/低度 重复顺序 (70～80％)
5'前导顺序，3'拖尾顺序，内含子、启动子 因突变而失去功能 假基因 加工假基因 基因片断(丢失了 5'和 3'端顺序，不能表达的基因) 短分散顺序(SINEs)―如 Alu 顺序 分散的重复顺序 (40%) 长分散顺序(LINEs) 卫星 DNA(长 100～5000kb) 成簇的重复顺序 小卫星 DNA(长 100bp～20kb,VNTRs) (60%) 微卫星 DNA(4bp,CA 重复)
卫星DNA的分类
(1) 卫星DNA：长串联重复序列，位于染色体上的异 染色区域。 (2) 小卫星DNA重复序列(minisatellite) ：中等大小的 串联重复序列，位于染色体末端，或其他部位。 高变小卫星DNA：重复单位之间的序列差异大，但 是有一个核心序列GGGCAGGAXG, 近端粒部位；
• 与平均长度为13000bp（个别长几万bp）的单拷贝 顺序间隔排列。
• 在基因组中的比例随不同种属差异大，为10-40％。
基因和 基因相 关顺序 编码顺序 (20－30％) (< 10%) 人类基因组 9 (3×10 bp) 基因以 外非编 码顺序 (70-80%)
非编码顺序 ( > 90%)
NTS：不可转录的间隔顺序烟草
750 copies
Histone gene family
组蛋白基因家族
H1 海胆(R) 海胆(S) 海胆(L) H1 果蝇 H1 蝾螈 H3
H4
H2B
H3
H2A 6000bp 6540bp 7240bp
H3
H4
H2A
H2B 4800bp
H2B H2A
H4 9000bp
4）高度重复序列(highly repetitive sequences)
• 在基因组中重复频率高，可达百万(106)以上，
• 复性速度很快。
• 序列一般较短，长10-300bp，
• 如真核生物的卫星DNA。
卫星 DNA序列(satellite DNA)
重复碱基数
螃蟹 果蝇 老鼠 2 5 9
序列
T4
X=1.7x105 Cot(1/2)= 0.3
真核生物DNA 复性曲线的模 式图
基因组为 7X108 复性反应分为 P74图－16 三相，每相代 表不同复杂长 度的序列类型
所占比例
Cot1/2
复杂性X 重复频率
2 重复序列(repetitive sequences)
根据复性动力学研究将真核生物DNA序列归类：
δ
ψδ ψα ψα α 2 α 1
θ
ε
Gγ
Aγ
ψβ
δ
β
图 10-30 人 类 血 红 蛋 白 的 α 和 β
基 因 簇
人类珠蛋白基因家族－－－典型的 血红蛋白 珠蛋白 血红素
α2β2 不同的亚基由各自 的基因编码
两种亚基的编码基因分别形成两个不同的基因簇，并 存在于不同的染色体上.
2) 广义的基因家族
300bp
300bp
300bp
6000bp
6000bp
6000bp
6000bp
300,000 copies 广泛分布于非重复序列间 功能： 可能参与hnRNA的加工与成熟。 与遗传重组及染色体不稳定性有关。 有形成Z-DNA的能力。 可能具有转录调节作用。
还有许多其它家族如： • KpnⅠ家族、 • Hinf家族、 • 多聚dＴ-dＧ家族等。
不同原核生物的Cot曲线
原 核 生 物 Cot 曲 线 的 特 点 ： 形状相似（跨越2-3个数量 级），Cot（1／2）不相同 －－单一序列 只是复杂性不同
高度重复序列Cot (1/2)值小
单一排列序列Cot (1/2)) 大 poly(A) X=1
Cot(1/2)=2x10-6
不同原核生物的Cot曲线
单拷贝顺序在基因组占50-80％， 平均长度为13000bp 单拷贝顺序储存了巨大的遗传信息。 只有一小部分单拷贝序列编码蛋白质。
大部分结构基因 位于非重复的 DNA序列内
2）轻度重复序列(light repetitive sequences)
• 在基因组中重复数2-10的重复顺序， • 为慢复性速度。 • 少数在基因组中成串排列在一个区域，大多数 与单拷贝基因间隔排列。 • 多为编码功能的序列
A 短分散片段
B 长分散片段
A 短分散片段（short interspersed repeated segments, SINES）
特点：
• 长度约为300bp，
• 与长度约1000bp的单拷贝顺序间隔排列。
• 拷贝数可达10万左右。
• 如人的Alu家族。
B 长分散片段（long interspersed repeated segments, LINES） • 重复顺序的长度大于1000bp，平均长度为35005000bp，
3）中度重复序列(moderate repetitive sequences)
• 基因组中重复数十至数万（<105）次的重复顺序，
• 复性速度快于单拷贝顺序，慢于高度重复顺序。
• 多与单拷贝基因间隔排列。
• 多为非编码序列，如Alu序列
• 也有编码基因产物的，如rDNA、tDNA、组蛋白
基因家族, 一般往往以基因家族的形式组织。
• 如 组蛋白基因家族聚集在第7号染色体长臂3区内。
组蛋白基因家族 Histone gene family
δ
ψδ ψα ψα α 2 α 1
θ
ε
Gγ
Aγ
ψβ
δ
β
图 10-30 人 类 血 红 蛋 白 的 α 和 β
基 因 簇