分子遗传学复习题

1、比较正向遗传学和反向遗传学，你怎么认为？

正向遗传学

大规模随机诱变，产生发育异常的突变个体，然后再寻找突变的基因

正向遗传学(forward genetics)

经典的遗传学方法，开始研究突变表型以确定突变基因。

最早的一个工具是分子遗传学家提出遗传的筛选。该技术的目的是为了确定突变，产生一定的表型。经常用诱变剂来促进这个过程。分离后，突变基因分子可以确定。

正向遗传学筛查是分子遗传学家最初可使用的一种方法。该技术意在检定产生特定表型的变异。为了提高变异的速度，常使用诱变剂来实现。而一旦分离出变异体，就可以鉴定出对应的突变基因。

传统的遗传学手段大致可以分为“正向遗传学”（forward genetics）和“反向遗传学”（reverse genetics）两类。正向遗传学是指，通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能。例如遗传病基因的克隆。反向遗传学的原理正好相反，人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找有关的表型变化。例如基因剔除技术或转基因研究。简单地说，正向遗传学是从表型变化研究基因变化，反向遗传学则是从基因变化研究表型变化。(本站摘自<生物谷>,08-7-10)

反向遗传学

反向遗传学(Reversed Genetics)

经典遗传学的认知路线为由表及里，即通过杂交等手段观察表型性状的变化而推知遗传基因的存在与变化。随着分子遗传学及相关实验技术的发展，已经能够在分子水平上进行操作，有目的地对DNA进行重组或者定点突变(in vitro site-directed mutagenesis)等。因此，现代遗传学中就出现了另一条由里及表的认知路线，即通过DNA重组等技术有目的地、精确定位地改造基因的精细结构以确定这些变化对表型性状的直接影响。由于这一认知路线与经典遗传学刚好相反，故将这个新的领域作为遗传学的一个分支学科，称为反向遗传学。

例如，将报告基因(reporter gene)，即编码易于检测的蛋白质或酶的某些基因，分别与某些待测的DNA片段重组，转染合适的细胞，通过测定报告基因的产物即可推断该片段在基因表达调控中的作用。

反向遗传学是相对于经典遗传学而言的。经典遗传学是从生物的性状、表型到遗传物质来研究生命的发生与发展规律。反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础上,通过对靶基因进行必要的加工和修饰,如定点突变、基因插入\缺失、基因置换等,再按组成顺序构建含生物体必需元件的修饰基因组,让其装配出具有生命活性的个体,研究生物体基因组的结构与功能,以及这些修饰可能对生物体的表型、性状有何种影响等方面的内容。与之相关的研究技术称为反向遗传学技术。

2、设计一个遗传筛选试验？

3、调控元件

1、增强子（Enhancer）

位于结构基因附近，能够增强该基因转录活性的一段DNA顺序称为增强子（enhancer）（图）。

增强子的特点（Characteristics of Enhancer）

增强子的作用特点包括：①在转录起始点5'或3'侧均能起作用；②相对于启动子的任一指向均能起作用；③发挥作用与受控基因的远近距离相对无关；④对异源性启动子也能发挥作用；⑤通常具有一些短的重复顺序。

增强子的种类(Types of Enhancer)

2、终止子（Terminator）

位于基因编码区下游，能够终止RNA转录合成的特殊DNA序列称为终止子（terminator）。原核生物的终止子均具有回文结构，可分为依赖ρ因子和不依赖ρ因子的终止子两种类型。真核生物的终止子则与polyA尾的添加相偶联。

3、沉默子（Silencer）

位于结构基因附近，能抑制该基因转录表达的DNA序列称为沉默子（silencer）。沉默子是一种负性调控元件。其作用特征与增强子类似，在组织细胞特异性或发育阶段特异性的基因转录调控中起重要作用（图）。

4、绝缘子（Insulator）

在基因组内建立独立的转录活性结构域的边界DNA序列称为绝缘子/隔离子（insulator）。绝缘子能够阻止邻近的增强子或沉默子对其界定的基因的启动子发挥调控作用。

绝缘子的抑制作用具有“极性”的特点，即只抑制处于绝缘子所在边界另一侧的增强子或沉默子，而对处于同一染色质结构域内的增强子或沉默子没有作用（图）。

绝缘子由多种组分所构成，它们自主协同阻断增强子或沉默子的作用。

原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。启动序

操纵子

操纵子列是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。多种原核基因启动序列特定区域内，通常在转录起始点上游-10及-35区域存在一些相似序列，称为共有序列。大肠杆菌及一些细菌启动序列的共有序列在-10区域是TATAA T，又称Pribnow盒（PribnowBox），在-35区域为TTGACA。这些共有序列中的任一碱基突变或变异都会影响RNA聚合酶与启动序列的结合及转录起始。因此，与共有序列的一致度决定启动序列的转录活性大小。操纵序列是原核阻遏蛋白的结合位点。当操纵序列结合阻遏蛋白时会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻遏转录，介导负性调节。原核操纵子调节序列中还有一种特异DNA序列可结合激活蛋白，使转录激活，介导正性调节。

5乳糖操纵子

乳糖操纵子包括调节基因、启动基因、操纵基因和结构基因。

乳糖操纵子

大肠杆菌的lac操纵子受到两方面的调控：一是对RNA聚合酶结合到启动子上去的调控（正调控）；二是对操纵基因的调控（负调控）。

在含葡萄糖的培养基中大肠杆菌不能利用乳糖，只有改用乳糖时才能利用乳糖。

调控机理是：当在培养基中只有乳糖时由于乳糖的代谢产物异乳糖是lac操纵子的诱导物，它可以结合在阻遏蛋白的变构位点上，使构象发生改变，破坏了阻遏蛋白与操纵基因的亲和力，不能与操纵基因结合，于是RNA聚合酶结合于启动子，并顺利地通过操纵基因，进行结构基因的转录，产生大量分解乳糖的酶，这就是当大肠杆菌的培养基中只有乳糖时利用乳糖的原因。

在含乳糖的培养基中加入葡萄糖时，不能利用乳糖的原因，即在lac操纵子的调控中，有降解物基因活化蛋白（CAP），当它特异地结合在启动子上时，能促进RNA聚合酶与启动子结合，促进转录（由于CAP的结合能促进转录，称为阳性调控方式）。但游离的CAP不能与启动子结合，必须在细胞内有足够的cAMP时，CAP首先与cAMP形成复合物，此复合