医学分子生物学简答题
基因与基因组 真核生物基因组特点
（1） 分子量很大的DNA 与蛋白质形成染体存在于核内。约30亿bp
（2） 转录与翻译不同步，转录产物为单顺反子，功能相关基因分散排布，无操纵子结构。纵子结构。
（3）基因组存在高比例的非码顺序）基因组存在高比例的非码顺序(non coding sepuence, NCS) (non coding sepuence, NCS)
（4）大量重复序列（）大量重复序列（repeat sequence repeat sequence repeat sequence）存在。）存在。）存在。
（5）基因多为不连续的，被插入序列（）基因多为不连续的，被插入序列（IS IS IS）所分隔，这种现象称为断裂基因）所分隔，这种现象称为断裂基因）所分隔，这种现象称为断裂基因
（6）功能相关基因构成各种基因家族）功能相关基因构成各种基因家族
2.评判蛋白质编码基因的五项标准
(1)(1)开放阅读框（开放阅读框（开放阅读框（open reading frame, ORF open reading frame, ORF open reading frame, ORF））：是始于起始密码子并终于终止密码子的一串密码子。码子的一串密码子。; ;
(2)(2)序列特征——密码子偏爱和剪接点序列特征——密码子偏爱和剪接点序列特征——密码子偏爱和剪接点; ;
(3)(3)序列保守性：一个功能在不同物种内是保守的基因，大都表现出外显子的保序列保守性：一个功能在不同物种内是保守的基因，大都表现出外显子的保守性和内含子的多变性；最好是对适当进化距离的物种间序列进行比较，最好是对适当进化距离的物种间序列进行比较，但保守但保守性序列也可能是非转录的调控单元。性序列也可能是非转录的调控单元。
(4)(4)转录产物转录产物转录产物:：寻基因的表达产物——寻基因的表达产物——RNA RNA 或蛋白质或蛋白质.; .;
(5)(5)基因失活。基因失活。基因失活。
3.HGP 的概念及主要内容、遗传标记
答：HGP ：测定人类基因组全序列为目标的巨大工程 主要内容：
（1）人类基因组作图及序列分析(22+X+Y (22+X+Y, 30
, 30亿bp)； （2）基因的鉴定与定位(约5万个基因)；
（3）基因组研究技术的建立和创新；）基因组研究技术的建立和创新；
（4）模式生物基因组作图及序列分析；）模式生物基因组作图及序列分析；
（5）信息系统的建立、储存及相应软件的开发；
（6）相关产业的开发。）相关产业的开发。
遗传标记：
第一代遗传标记是RFLP （restriction fragment length polymorphism ，限制性酶切片段多态性）酶切片段多态性）
第二代遗传标记是STR （short tandem repeat ，简短串连重复序列，简短串连重复序列  ），6000个标记，96年已全部完成年已全部完成
第三代遗传标记是SNP （restriction fragment length polymorphism ，单核苷酸多态性），不再是分析
长度，而是直接测序，不再是分析长度，而是直接测序
4.基因组学主要研究亚领域和主要研究内容
答：答：
5.DNA 多态性的种类，并熟悉其应用
答：答：11）DNA 位点多态性位点多态性(DNA site polymorphism)(DNA site polymorphism)(DNA site polymorphism)：这种多态性是由控制某些性：这种多态性是由控制某些性状的DNA 碱 基差异造成的。基差异造成的。
应用：应用：应用：DNA DNA 位点的多态性导致限制性内切酶切割位点的差异，即限制性片段长度多态性（片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism restriction fragment length polymorphism ，RFLP RFLP））RFLP 是第一代DNA 遗传学标记；由此发展成了RFLP 技术（酶切、电泳、转膜、探针杂交，探针为基因序列或cDNA cDNA））
2）串连重复顺序多态性）串连重复顺序多态性
应用：应用：应用：DNA DNA 指纹分析（指纹分析（DNA fingerprint DNA fingerprint DNA fingerprint））
；微卫星标记——第二代DNA 标记标记
3）单核苷酸多态性——第三代DNA 遗传标记遗传标记
应用：应用：遗传性疾病研究中却具有重要意义；DNA 测序；DNA 芯片（DNA chip chip））及微阵列技术及微阵列技术
真核基因表达调控
1.掌握真核基因表达调控的分子机制：主要顺式作用元件和反式作用因子的特点及其作用机制。
答：一、顺式元件答：一、顺式元件(cis-acting element) (cis-acting element)
真核生物的顺式作用元件包括三类：真核生物的顺式作用元件包括三类：真核生物的顺式作用元件包括三类：
Ⅰ类顺式作用元件——Ⅰ类启动子——Ⅰ类顺式作用元件——Ⅰ类启动子——RNA pol RNA pol ⅠⅠ
Ⅱ类顺式作用元件——Ⅱ类启动子——Ⅱ类顺式作用元件——Ⅱ类启动子——RNA pol RNA pol ⅡⅡ
Ⅲ类顺式作用元件——Ⅲ类启动子——Ⅲ类顺式作用元件——Ⅲ类启动子——RNA pol RNA pol ⅢⅢ
Ⅱ类顺式作用元件调控的基因主要是编码蛋白质的基因，少数是snRNA 基因。基因。  Ⅱ类顺式作用元件包括：Ⅱ类顺式作用元件包括：
(一)核心启动子核心启动子( Core promoter)( Core promoter)( Core promoter)：：
1.TATA 盒：Ⅱ类启动子的TATA 盒是最主要的结构，位于转录起始点上游-30bp 处；处；TATA TATA 盒和部分上游启动子元件组成；是TF TF ⅡⅡD 识别部位。识别部位。
功能：确保转录精确而有效地从转录起始序列开始
2.2.上游启动子元件：是一些位于上游启动子元件：是一些位于TATA 盒上游的可调节基因转录DNA 序列。序列。    1  1））CAAT 盒：能与CAAT 结合转录因子（结合转录因子（CTF CTF CTF））和CAAT/CAAT/增强子结合蛋白（增强子结合蛋白（增强子结合蛋白（C/EBP C/EBP C/EBP））结合结合
2  2））GC 盒：以CCGCCAAT 为序列特征，能与反式作用因子Sp1结合。结合。      特点：一般位于启始位点特点：一般位于启始位点特点：一般位于启始位点-40~-110bp -40~-110bp 之间，有方向性并与距离有关。之间，有方向性并与距离有关。      作用机制：调节作用机制：调节TATA 因子与TATA 的结合、的结合、 RNA pol  RNA pol  RNA pol Ⅱ与启动子的结合、转Ⅱ与启动子的结合、转录起始复合物的形成等。录起始复合物的形成等。
3.3.起始子：以转录点为中心的的保守序列，功能：是某些基因最佳转录所需的起始子：以转录点为中心的的保守序列，功能：是某些基因最佳转录所需的
4.4.下游启动子元件：常位于转录点下游约下游启动子元件：常位于转录点下游约+30bp 处，功能：可以补偿TATA 盒缺失导致的转录抑制失导致的转录抑制
（二）增强子（二）增强子(enhancer):(enhancer):(enhancer)：能增强启动子活性的能增强启动子活性的DNA 序列。序列。
特点：特点：特点：11）能远距离增强启动子的活性；）能远距离增强启动子的活性；22）无方向性，在启动子的上游和下游均起作用；均起作用；33）对启动子的影响无严格的专一性。）对启动子的影响无严格的专一性。
作用机制：可能通过与某些调节蛋白的结合改变染质的结构而发挥作用。作用机制：可能通过与某些调节蛋白的结合改变染质的结构而发挥作用。
（三）沉默子（（三）沉默子（silencer silencer silencer ））：能抑制启动子活性的DNA 序列。序列。
特点：与增强子相似；沉默子与增强子的角可因调控基因而转换。特点：与增强子相似；沉默子与增
强子的角可因调控基因而转换。
（四）反应元件（四）反应元件:：某些反式作用因子与特定刺激信号结合后，能与某些上游启动子元件和增强子所结合，调节基因表达，这类顺式作用元件即特称中~。
种类：激素反应元件、金属离子反应元件、种类：激素反应元件、金属离子反应元件、种类：激素反应元件、金属离子反应元件、TPA TPA 反应元件、血清反应元件等。
二、反式作用因子的主要特点：二、反式作用因子的主要特点：
（1）一般具有三个结构域：）一般具有三个结构域：DNA DNA 识别结构域、转录活性域和蛋白质-蛋白相互作用结构域；用结构域；
（2）能识别并结合调控区的顺式作用元件；
（3）对基因表达有正性调节（激活）和负性调节（抑制）二种方式。
（4）其调节机制涉及顺式作用元件、）其调节机制涉及顺式作用元件、RNA RNA 聚合酶和其它调节蛋白。聚合酶和其它调节蛋白。
2.掌握真核基因表达的调控的主要方式: DNA 和染体结构对转录的调控、转录
起始调控，熟悉转录后调控、mRNA 稳定性调控、翻译的可调控性及调控方式、翻译后加工的调控。 一、DNA 和染体结构对转录的调控
1.1.  DNA 碱基修饰变化：真核DNA 约有5%5%的胞嘧啶被甲基化的胞嘧啶被甲基化的胞嘧啶被甲基化,，降低转录活性；甲基化范围与基因表达程度呈反比。化范围与基因表达程度呈反比。
2.2.  组蛋白变化：活性染质组蛋白变化：活性染质::① 富含Lys 组蛋白水平降低，②组蛋白水平降低，② H2A,  H2A,
H2B 二聚体不稳定性增加，③不稳定性增加，③      组蛋白修饰（乙酰化）组蛋白修饰（乙酰化），④，④ H3 H3组蛋白巯基暴露。组蛋白巯基暴露。
3.3.  DNA 拓扑结构变化拓扑结构变化
二、转录起始调控
（一）（一）  RNA pol I RNA pol I 转录体系的调节：转录体系的调节：转录体系的调节：RNA pol I RNA pol I RNA pol I 转录产物转录产物转录产物: 45S rRNA : 45S rRNA
dna多态性（二）（二）  RNA pol III RNA pol III 转录体系的调节转录体系的调节转录体系的调节
转录产物转录产物转录产物:  tRNA :  tRNA 和5S rRNA
启动子特点：基因的启动子位于转录区启动子特点：基因的启动子位于转录区
tRNA 基因启动子：基因启动子：A A 盒和B 盒
tRNA 基因所需转录因子：基因所需转录因子：TF IIIC TF IIIC 和TF IIIB
5SRNA 基因所需转录因子：基因所需转录因子：TF IIIC TF IIIC 和TF IIIB TF IIIB；还需；还需TF IIIA
（三）（三）  RNA pol II RNA pol II 转录体系的调节转录体系的调节转录体系的调节
三、转录后调控
（一）mRNA 加帽和加尾的调控意义
1.5      1.5′帽子结构的作用：防止′帽子结构的作用：防止mRNA 被5′→′→ 3 3 3′核酸酶降解；能被帽结合′核酸酶降解；能被帽结合蛋白识别，增强mRNA 的可翻译性，没帽子结构，翻译效率降低；促进mRNA 从核到胞浆的运输过程；增强mRNA 的剪接效率的剪接效率, , , 帽对帽对exon1的剪接尤为重要，需要2个帽结合蛋白参与（个帽结合蛋白参与（CBP80CBP80和CBP20CBP20））
2.Poly(A)      2.Poly(A)尾的作用：尾的作用：延长mRNA 的半衰期限：实际上是一个核酸水解酶降解与Poly(A)Poly(A)聚合酶不断添加聚合酶不断添加A 的一种平衡，总趋势是胞浆内Poly(A)Poly(A)逐渐缩短。逐渐缩短。 促进翻译效率：促进翻译效率： Poly(A) Poly(A) Poly(A)与与Poly(A)Poly(A)结合蛋白（结合蛋白（结合蛋白（PABP PABP PABP）结合；人为除去二者或其）结合；人为除去二者或其一，均降低翻译效率；机制不详；有些mRNA 可通过除去Poly(A)Poly(A)降低翻译水平。降低翻译水平。
（二） mRNA 选择剪接的调控作用
1. mRNA 的剪接：的剪接：真核生物中约真核生物中约5%5%的的pre-mRNA 可以有二种或以上的剪接
方式，形成多种成熟mRNA mRNA，翻译成不同的蛋白质。，翻译成不同的蛋白质。，翻译成不同的蛋白质。
2.      2.剪接对基因表达的调控剪接对基因表达的调控剪接对基因表达的调控
（三）RNA 编辑的调控作用
RNA 编辑编辑(RNA editing)(RNA editing)(RNA editing)：是指转录后成熟的：是指转录后成熟的RNA 分子的修饰和加工，使得RNA 所携带的遗传信息发生改变的过程。所携带的遗传信息发生改变的过程。
RNA 编辑有核苷的插入或删除（编辑有核苷的插入或删除（n n 个核苷酸）编辑和碱基替换编辑（个核苷酸）编辑和碱基替换编辑（C C →U 常见）两种类型。在真核生物的tRNA tRNA、、rRNA 和mRNA 中都有RNA 编辑。编辑。RNA RNA 编辑有多种机制，机制，不同生物的编辑需要不同的不同生物的编辑需要不同的RNA 编辑酶。编辑酶。影响基因的表达，影响基因的表达，影响基因的表达，生成不同的氨生成不同的氨基酸或新的ORF ORF。编辑可在多种水平被调节，且与人类疾病（肿瘤、。编辑可在多种水平被调节，且与人类疾病（肿瘤、AS 等）有一定的相关性。定的相关性。
（四）mRNA 稳定性调控：真核mRNA 稳定性常由特异的去稳定元件控制；稳定性常由特异的去稳定元件控制；  常见于3′-端非翻译区端非翻译区（（ 3 3′′-UTR -UTR））一为特殊的茎一为特殊的茎--环结构；环结构；另为约另为约50nt 的AU-丰富序列丰富序列(AU-rich (AU-rich sequence sequence，，ARE),ARE)，一致性序列为一致性序列为一致性序列为(AUUUA)5(AUUUA)5(AUUUA)5。这种序列引入可致。这种序列引入可致mRNA 的快速降解，去除则不一定会增加mRNA 的稳定性。的稳定性。
四、翻译的可调控性及调控方式
翻译起始的调节：翻译起始复合物80S 80S··Met-tRNAi Met-tRNAi··mRNA 形成之前的各个环节均可进行调节。均可进行调节。
1.1.  5′AUG 对翻译的调控：90%90%以上的真核以上的真核mRNA 翻译始于最近5′端的第一个AUG AU
G；；但有的mRNA mRNA 的的5′UTR 有多个AUG AUG（称（称5′AUG AUG ）），会干扰正常的ORF ORF。。某些癌基因存在这类调节因存在这类调节! !
2.2.  5′ UTR 长度的影响长度的影响:：太短会导致40S 小亚基不易识别起始AUG;5AUG;5′′ UTR 少于12nt 时, 50%, 50%以上在以上在40S 小亚基起始时会滑起始AUG;AUG 前5′ UTR 以17~80nt 最适宜最适宜,，翻译效率与长度呈正相关翻译效率与长度呈正相关. .
3.3.  阻遏蛋白通过5′ UTR 调控翻译调控翻译
五、翻译后加工的调控
（一）新生肽链的水解和N-N-末端修饰末端修饰末端修饰
（二）通过信号序列分栋、靶向运输和定位

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