分子生物学与基因工程主要知识点

分子生物学与基因工程复习重点

第一讲绪论

1、分子生物学与基因工程的含义

从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。

基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。

2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由

上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型；

60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型；

70年代， Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子；

80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术；

90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”；

目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。

3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支

撑作用

第二讲核酸概述

1、核酸的化学组成（图画说明）

2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别

（1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖；

（2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA 含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替；

（3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；

（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。

3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据；

间接：

（1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。

（2）DNA在代谢上较稳定。

（3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。

（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。

（5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。

直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验

4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用

变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100ºC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在 260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。

复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。

5、Tm的含义与影响因素

Tm的含义：是指吸收值增加的中点。

影响因素：

1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；

2）溶液的离子强度

3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大

4）某些化学物质（5）溶液pH值

6、DNA的一级结构的含义与特点，包括化学本质

7、DNA双螺旋模型的发现过程、基本内容与生物学意义

（1）两条多核苷酸链以右手螺旋的形式彼此以一定的空间距离，平行地环绕于同一轴上；（2）两条多核苷酸链走向为反向平行，即一条链磷酸二酯键为5’－3’方向，而另一条为3’一5’方向，二者刚好相反；

（3）每条长链的内侧是扁平的盘状碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，另一方面通过氢键与它互补的碱基相联系。互补碱基对A与T之间形成两对氢键，而C与G之间形成三对氢键。上下碱基对之间的距离为0.34nm；

（4）每个螺旋为3.4nm长，刚好含有10个碱基对，其直径约为2nm；

（5）在双螺旋分子的表面大沟和小沟交替出现。

生物学意义：双螺旋模型的意义，不仅意味着探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA的复制机制：由于腺膘呤(A)总是与胸腺嘧啶(T)配对、鸟膘呤(G)总是与胞嘧啶(C)配对，这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的，只要确定了其中一条链的碱基顺序，另一条链的碱基顺序也就确定了。因此，只需以其中的一条链为模版，即可合成复制出另一条链。第一次提出了遗传信息的贮存方式以及DNA的复制机理,揭开了生物学研究的序幕,为分子遗传学的研究奠定了基础。

3、DNA精细结构的含义与重要参数

（1）依赖于序列的B-DNA构象变化；

（2）连续AT序列的构象；

（3）含错配碱基对的B-DNA；

（4）DNA的局部构象与DNA结合蛋白

4、DNA超螺旋结构的形成与鉴定

超螺旋DNA可采取两种拓扑学上相当的形式。一种相当于双螺旋绕圆柱体旋转；另一种相当于双螺旋相互盘绕。超螺旋的这两种形式可以相互转变。天然的DNA都呈负超螺旋，但在体外可得正超螺旋

5、DNA不寻常结构有哪些，有何作用？

交替的嘧啶、嘌呤重复序列倾向形成Z-DNA

反向重复序列倾向形成十字形结构

构成镜像重复的同型嘧啶-同型嘌呤序列可能形成三链结构：在形成三链DNA过程中游离出来的多聚嘌呤链则保持单链状态。故三链DNA对S1核酸酶的作用敏感。由于三链DNA含有镜像重复，故可形成两种异构体：一是多聚嘌呤链的5’部分成单链；另一是3’部分成单链。

富含G的序列可能形成四链结构：端粒DNA的序列具有一定的取向特征。在每一染色体末端，富含G的一股链由5’向3’-末端延伸，并突出于互补的富含C一股链12～16核苷酸（下图）。染色体的末端与特定的蛋白质形成复合物。

第三讲染色体与基因组的结构

1、真核生物染色体的结构，包括基本单元的化学组成

染色体是由染色质（chromatin）构成的，染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。

染色体是动态的物体，其外观随细胞周期的不同阶段发生明显的改变。仅当细胞分裂时，每个染色体才呈现出凝聚型。

（1）组蛋白：组蛋白在翻译后是受到修饰的，其中包括特异精、组、赖、丝和苏氨酸残基的甲基化、乙酰基化和磷酸化

（2）核小体

（3）30 nm 纤丝

（4）辐射的环

2、真核生物基因组的C值与特点

在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的DNA总量是恒定的，称之为C值。（名词解释）

特点：

3、基因组中DNA的大小、形状与序列组织：包括卫星DNA和微卫星DNA的含义

DNA一般为长而无分支的双股线性分子，但有些为环型，也有少数为单股环型。不同的DNA大小相差悬殊。例如，SV40含 5.1 kb，而南美肺鱼的基因组含102 000 000 kb。

虽然一般而言，复杂的有机体需要更多的DNA，但不存在严格的对应关系。

真核生物DNA碱基组成上的异质性主要由于存在着以下3类DNA序列：①高度重复序列；

②中度重复序列；③单一序列。