基因工程与基因治疗的比较：

1、 概念：

基因工程是将具有价值的目的基因，装配在具有表达元件的特定载体中，导入相应的宿主如细菌、酵母或哺乳动物细胞中，在体外进行扩增，经分离、纯化后获得其表达的蛋白产物。

基因治疗是将具有治疗价值的基因，即“治疗基因”装配于带有在人体细胞中表达所必备元件的载体中，导入人体细胞，直接进行表达。

2、 进行基因治疗时无需对表达产物进行分离纯化，因为人细胞本身可以完成这个过程。

3、 基因工程的“目的基因”主要是可分泌蛋白，如生长因子、多肽类激素、细胞因子、可溶性受体等。

基因治疗不受以上限制，几乎所有的基因，只要其具有治疗作用，均可应用于基因治疗。

4、 基因工程的操作全部在体外完成，基因治疗则必须将基因直接导入人体细胞。

途径：

1、 ex vivo：将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体（异种）细胞，这种细胞被称为基因工程化的

细胞，经体外细胞扩增后输回人体。

2、 in vivo：将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体上，直接导入人体内。

基因治疗中的病毒载体应具备的条件：

1、 携带外源基因并能装配成病毒颗粒；

2、 介导外源基因的转移和表达；

3、 对机体没有致病力。（使其成为复制缺陷型病毒并删除致癌基因）

分类：

1、 重组型病毒载体：以完整的病毒基因组作为改造对象，在不改变病毒复制和包装所需的顺式作用元件的

情况下，有选择性地删除病毒的某些必须基因，尤其是前早期或早期基因以控制其表达，所缺失的必需基因的功能由同时导入细胞中的外源基因表达单元提供，一般通过同源重组方法将目的基因插入到病毒基因组中。

2、 无病毒基因的病毒载体：重组载体+辅助系统

重组载体主要由外源基因表达盒、病毒复制和包装所必须的顺式作用元件及载体骨架组成。

辅助系统包括病毒复制和包装所必须的所有反式作用元件。

在辅助系统的作用下，重组载体以特定形式（单链或双链DNA或RNA）被包装到不含有任何病毒基因组的病毒颗粒中。

优点：载体病毒本身安全性好，容量大。

缺点：需要辅助病毒参与DNA的包装，造成终产品中辅助病毒污染。

基因治疗中的问题

1、 靶向性基因导入系统；

2、 外源基因表达的可控性；（最理想的为模拟人体内基因本身的调控形式）

3、 治疗基因过少。

第二篇：分子生物学总结

09生物类专业分子生物学复习大纲

第一章 绪论

1、早期主要由哪些实验证实DNA是遗传物质？这这些实验的主要论点证据？

答：㈠美国微生物学家Avery先将光滑型致病菌灭活后侵染小鼠，小鼠未死亡；再用活的粗糙型细菌侵染小鼠，小鼠未死亡；用灭活的光滑型致病菌和或的粗糙型细菌混合侵染小鼠，小鼠死亡，且在小鼠体内发现了大量的光滑型细菌。说明DNA是遗传载体。

㈡美国科学家Hershey用被标记的细菌感染没有放射性标记的细菌，经过1-2个噬菌体DNA复制周期后发现，自带噬菌体中几乎不含带标记的蛋白质，但含有带标记的核酸，说明DNA是遗传物质。

2、阐述分子生物学的主要研究内容？

答：分子生物学是研究核酸蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其功能、规律性和相互关系的科学。研究目的是在分子水平上阐明细胞活动的规律，揭示生命的本质。主要内容有四个方面：①DNA重组技术②基因表达调控研究③生物大分子的结构功能研究④基因组、功能基因组与生物信息学研究。

第二章 染色体与DNA复制

1、简述真核生物染色体的组成及组装过程？

答：①组成: 由许多核苷酸连接而成的生物大分子，而每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基3个部分组成。

1.蛋白质：蛋白质包括组蛋白和非组蛋白，组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体。 ②组装过程: （1）在核小体中DNA盘绕组蛋白八聚体核心，从而使DNA分子压缩至原尺寸的1/7。

（2）1/7的压缩比仍远远低于染色体中DNA的压缩比. （1）10nm纤维是由核小体串联成的染色质细丝，其在低离子强度及无H1条件下产生。（2）30nm纤维—在离子强度较高且有H1存在时，由10nm 的染色质细丝盘绕成螺旋管状的粗丝（螺线管）。螺线管的每一螺旋含有6个核小体，所以其压缩为6倍；（3）经螺线管可进一步压缩成超螺旋：一个细长、中空的圆筒，直径为4000nm，由30nm螺线管缠绕而成，压缩比是40。（4）超螺旋圆筒进一步压缩5倍成为染色体单体。

2、原核生物DNA具有哪些不同于真核生物DNA的特征？

答：原核生物：a、基因组小,b、结构简练, c、存在含多顺反子的转录单元,d、基因存在重叠现象。 真核生物:a、基因组大,b、基因组存在大量重复序列（基因外区域）,c、真核生物基因组的大部分为非编码序列（90%）,d、真核生物基因组的转录产物为单顺反子,e、真核基因是断裂基因，即含有内含子结构,f、真核基因组存在大量的DNA多态性,g、真核基因组具有端粒结构（5~15kb）,

3、简述原核生物DNA的复制特点？

答：原核生物E. coli DNA复制的特点：基因组DNA是双链环状；复制起始区位于其遗传图的84min附近；OriC含有3个13bp和4个9bp的两个保守序列。复制起始后形成的两个复制叉沿着整个基因组双向等速移动，DNA复制中间产物呈一个θ。

真核生物DNA复制的特点：（1）DNA分子上出现多复制起始位点；（2）真核生物染色体在全部完成复制前，各个起始点上DNA复制不能再开（3）真核生物DNA复制只在其细胞周期S期进行；（4）真核生物复制子大小约为40~100kb。

4、解释在DNA复制过程中，后随链是怎样合成？

答：后随链在合成过程中，一段亲本ＤＮＡ单链首先暴露出来，然后以与复制叉移动相反的方向、按照５＇→３＇方向合成一系列的冈崎片段，然后再把它们连接成完整的后随链。

第三章 生物信息的传递（上）—从DNA到RNA

1、简述RNA转录的概念及其基本过程？

转录：从DNA到RNA的过程，基因表达的核心步骤。

基本过程

一、模板的识别 RNA聚合酶与转录起始区上游的启动子双链DNA相互作用，与之相结合

二、转录的起始 RNApoly结合在启动子上以后，使启动子附近的DNA双链解旋并解链，形成转录泡以

促使底物和核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。

三、转录延伸 RNApoly释放σ因子离开启动子后，核心酶沿着模板链移动，并使新生RNA链不断延伸

的过程。

四、转录终止

? 一旦RNA聚合酶开始转录，酶就沿模板向前移动合成RNA，直到遇到终止子序列。

? 终止时：酶停止向正在延伸的RNA链添加核苷酸，开放三元复合物解体。

? 终止可能既需DNA上可识别的终止序列，也需RNA产物的发夹结构。

2、什么是编码链？什么是模板链？

编码链：又叫有意义链，与RNA序列完全相同的那条DNA链

模板链：反义链，据碱基互补原则指导mRNA合成的那条DNA链

3、阐述原核生物mRNA和真核生物mRNA的区别？

1，原核生物mRNA

(1) 许多是以多顺反子形式存在: 起始密码子AUG上游7~12核苷酸处一个SD序列，因为该序列与16S rRNA3?端反向互不，所以被认为在核糖体和mRNA的结合过程中起作用。

(2) 5`端无帽子结构；(3) 3`端没有或只有较短的poly(A)。

2，真核生物mRNA结构特征

(1) 许多是以单顺反子形式(2) 真核生物mRNA的5`端存在“帽子”结构

真核生物的mRNA（不包括叶绿体和线粒体）5?端都是经过修饰的，基因转录一般从A/G起始，第一个核苷酸保留5?端三磷酸基团并能通过3?-OH位与下一个核苷酸的5?磷酸基团形成二酯键转录产物的起始序列为pppApNpNp………。

(3) 真核生物 mRNA 3`端有poly(A) 尾巴，除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3?端都有polyA序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般约为40-200个左右。研究发现：所有真核生物基因的3?转录终止位点上游15-30bp处的保守序列AAUAAA序列，其对转录初始产物的准确切割及加PolyA是必需的。 生物学功能：

I: 保持mRNA的稳定性，防止被降解；II: 与翻译起始有关。

第四章 生物信息的传递（下）—从mRNA到蛋白质

1、简述遗传密码的特性？P111

（1） 密码的连续性（2） 密码的简并性（3） 密码的通用性和特殊性（4） 密码子与反密码子的相互作用

2、阐述蛋白质的生物合成的基本过程？

（1）氨基酸的活化 蛋白质的生物合成是以氨基酸作为基本建筑材料的，且只有与tRNA相结合的氨基酸才能被准确地运送到核糖体中，参与多肽链的起始或延伸。氨基酸必须在氨酰-tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸—— AA-tRNA。

翻译的起始第一步：30S小亚基首先与翻译起始因子IF-1，IF-3结合，通过SD序列 与mRNA模板结合;

第二步：在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA 上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对;

第三步：带有tRNA，mRNA，三个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放翻译起始因子。

（2）肽链的延伸 生成起始复合物，第一个氨基酸（fMet/Met-tRNA）与核糖体结合以后，肽链开始伸长。按照mRNA模板密码子的排列，氨基酸通过新生肽键的方式被有序地结合上去。肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括AA-tRNA与核糖体结合、肽键的生成和移位。

（3）肽链的终止 肽链的延伸过程中，当终止密码子UAA、UAG、UGA出现在核糖体的A位时，没有相应的AA-tRNA能与之结合，而释放因子能识别这些密码子并与之结合，水解P位上多肽链与tRNA

之间的二酯键。接着，新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束。

（4）蛋白质前体的加工 新生的多肽链大多数是没有功能的，必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质。包括：N端fMet或Met的切除；二硫键的形成；特定氨基酸的修饰；切除新生肽链中非功能片段 蛋白质合成抑制剂 蛋白质生物合成的抑制剂主要是一些抗生素。如嘌呤霉素、链霉素、四环素、氯霉素、红霉素等，此外，如5-甲基色氨酸、环已亚胺、白喉毒素、蓖麻蛋白和其他核糖体灭活蛋白等都能抑制蛋白质的合成。

3、氨酰-tRNA在蛋白生物合成过程中的作用？

蛋白质的生物合成是以氨基酸作为基本建筑材料的，且只有与tRNA相结合的氨基酸才能被准确地运送到核糖体中，参与多肽链的起始或延伸。氨基酸必须在氨酰-tRNA合成酶的作用下生成活化氨基酸—— AA-tRNA。

4、比较原核生物与真核生物核糖体的组分？

原核生物 2/3的RNA及1/3的蛋白质

真核生物 RNA占3/5,蛋白质占2/5

5、阐述蛋白质信号肽的概念及其功能？

信号肽长度为13-36aa左右，其具有以下三个特点：

（1）一般带有10-15个疏水氨基酸；（2）在靠近该序列N-端常常有1个或数个带正电荷的氨基酸；（3）在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（丙氨酸或甘氨酸）。

第五章 分子生物学研究方法

1、简述PCR技术扩增DNA片段或基因的原理和过程？

PCR的定义：在引物指导下由酶催化的对特定克隆或基因组DNA序列进行的体外扩增反应。

原理：类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。

过程：模板DNA变性：加热至94℃左右，双链DNA解离成单链；

模板DNA与引物的退火(复性)：55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；

引物的延伸：在Taq DNA聚合酶作用下，以dNTP为原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的双链；

重复循环变性--退火--延伸三过程，使DNA扩增量呈指数上升。

2、简述DNA重组技术的概念和原理？

用人工手段对DNA进行改造和重新组合的技术。包括对DNA分子的精细切割、部分序列的去除、新序列的加入和连接、DNA分子扩增、转入细胞的复制繁殖、筛选、克隆、鉴定和序列测定等等，是基因工程技术的核心。

重组DNA技术一般包括四步：①获得目的基因；②与克隆载体连接，形成新的重组DNA分子；③用重组DNA分子转化受体细胞，并能在受体细胞中复制和遗传；④对转化子筛选和鉴定。在具体工作中选择哪条技术路线；⑤对获得外源基因的细胞或生物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。主要取决于基因的来源、基因本身的性质和该项遗传工程的目的。

3、阐述基因组DNA文库和cDNA文库在构建原理和用途上的主要区别？

基因组文库特点： 由于基因组文库来自于某一物种的基因组，而该物种所有组织中的基因组均相同，所以基因组文库具有种属特异性，无组织特异性。

cDNA文库—cDNA文库来自于某一物种某种组织的mRNA，所以cDNA文库既有种属特异性，也有组织特异性。

cDNA文库的构建

由于cDNA的长度一般在0.5~8kb，常用的质粒载体和噬菌体载体都能满足要求。

cDNA文库载体选择要根据该文库的用途来确定。例如：

Uni-zapXR载体是一种λ噬菌体载体，具有噬菌体的高效性和质粒载体系统可利用蓝白色筛选的便利，可容纳10kb DNA插入片段，重组载体通过体内剪切反应（in vivo excision）将cDNA插入片段转移到质粒系统中，克隆和序列分析。

4、阐述用蓝白斑筛选法筛选重组体的原理？

生物科学蓝白斑筛选是重组子筛选的一种方法： 是根据载体的遗传特征筛选重组子，如α-互补、抗生素基因等。现在使用的许多载体都带有一个大肠杆菌的DNA的短区段，其中有β-半乳糖苷酶基因（lacZ）的调控序列和前146个氨基酸的编码信息。在这个编码区中插入了一个多克隆位点（MCS），它并不破坏读框，但可使少数几个氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影响功能，这种载体适用于可编码β-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主细胞。因此，宿主和质粒编码的片段虽都没有酶活性，但它们同时存在时，可形成具有酶学活性的蛋白质。这样，lacZ基因在缺少近操纵基因区段的宿主细胞与带有完整近操纵基因区段的质粒之间实现了互补，称为α-互补。由α-互补而产生的LacZ+细菌在诱导剂IPTG的作用下，在生色底物X-Gal存在时产生蓝色菌落，因而易于识别。然而，当外源DNA插入到质粒的多克隆位点后，几乎不可避免地导致无α-互补能力的氨基端片段，使得带有重组质粒的细菌形成白色菌落。这种重组子的筛选，又称为蓝白斑筛选。如用蓝白斑筛选则经连接产物转化的钙化菌平板37℃温箱倒置培养12-16hr后，有重组质粒的细菌形成白色菌落。

5、用那些主要技术和方法研究蛋白质组学？

蛋白质组学是蛋白质和基因组研究在形式上和内容两方面的完美组合，该技术致力于研究某一物种、个体、器官、组织或细胞在特定条件、时间所表达的全部蛋白质图谱

（1）双向电泳技术：是分离大量混合蛋白质组份的最有效方法。该方法依赖于蛋白质的两个特性，等电点和相对分子质量。蛋白质是两性分子，在不同PH的缓冲液中表现出不同的带电性，不同等电点的蛋白质会聚集在介质上不同的区域而被分离。蛋白质的相对分子质量决定了SDS-蛋白复合物在凝胶电泳中的迁移率。蛋白质在SDS凝胶电场中的运动速度和距离完全取决于其相对分子质量而不受其所带电荷的影响。

（2）蛋白质印迹法：用来检测样品中是否存在蛋白质抗原。原理是根据被测蛋白质能与特异性抗体结合的特性和该蛋白的相对分子质量。该法具有高效、简便、灵敏等特性。

步骤：A蛋白样品的制备；B经过SDS-PAGE分离样品；C分离的蛋白转移到膜载体上，转以后首先将膜上未反应的位点封闭起来以一直抗体的非特异性吸附；D用固定在膜上的蛋白质做抗原，与对应的非标记性抗体（一抗）结合；E洗去未结合的一抗，加入酶偶联或放射性同位素标记的二抗，通过显色或放射自显影法检测凝胶中的蛋白成分。

（3）蛋白质的质谱分析技术：用生物质谱鉴定电泳分离后的蛋白质。可将现行的质谱仪简单的分为三个连续的组成部分：离子源、离子分离区、检测器。

第六章 原核生物基因表达与调控

1、什么是操纵子学说？

操纵子学说是关于原核生物基因结构及其表达调控的学说，由法国巴斯德研究所著名科学家雅各布(F. Jacob)和莫诺(J.Monod)于19xx年提出的，并在xx年内经过许多科学家的补充和修正得以逐步完善。如大肠杆菌乳糖操纵子调控模型，色氨酸操纵子调控模型

2、简述（lac）乳糖操纵子的调控模型？

大肠杆菌乳糖操纵子是大肠杆菌DNA的一个特定区段，由调节基因I，启动基因P，操纵基因O和结构基因Z、Y、A组成。Z编码β-半乳糖苷酶；Y编码β-半乳糖苷透过酶；A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶。 P区是转录起始时RNA聚合酶的结合部位。 O区是阻遏蛋白的结合部位, 其功能是控制结构基因的转录。I基因经常进行转录和翻译，产生有活性的阻遏蛋白。

① Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码。

② 这个mRNA分子的启动子紧接着O区，而位于I与O之间的启动子区(P), 不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的高效表达。

③ 操纵区（O）是DNA上的一小段序列(仅为26bp), 是阻遏物的结合位点。

④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制。

⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lac mRNA的合成。

3、简述（lac）乳糖操纵子的本底水平表达？

在非诱导状态下有少量的lac mRNA的合成，大约每个世代有1~5个mRNA分子，这种合成被称为本底水平的永久型合成。这是由于阻遏物的结合并不是绝对紧密的，即使在它与操纵基因紧密结合时，也会偶尔掉下来，这时启动子的障碍被解除，RNA聚合酶开始转录。这种现象以每个细胞周期1～2次的概率发生。

4、简述（trp）色氨酸操纵子的调控模型？

trp操纵子是由一个启动子和一个操纵基因区组成，该操纵基因区控制一个编码色氨酸生物合成需要的5种蛋白的多顺反子mRNA的表达

色氨酸操纵子的调控包括阻遏系统和弱化系统

trp操纵子的阻遏系统

当培养基中色氨酸含量较高时，它与游离阻遏蛋白相结合，并使之与操纵区DNA紧密结合并关闭trp mRNA的转录；当色氨酸含量低时，阻遏蛋白失去色氨酸并其从操纵子解离，trp操纵子开启。

trp操纵子的弱化系统

L区编码了前导肽，当有高浓度Trp存在时，由于弱化子a的作用，转录迅速减弱停止，生成140核苷酸的前导RNA；当Trp浓度较低时，弱化子不起作用，转录得以正常进行，生成长约7kb的mRNA，操纵子中第一个结构基因的起始密码子AUG在+162处。

5、简述弱化子与前导肽对trp操纵子的调控作用？

4、阐述正调控和负调控的主要不同是什么？