第1~6章
1、现代分子生物学的开端:1953年,Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构,标志着现代分子生物学的兴起,为揭开人类生命现象的本质奠定了基础。
2、临床分子生物学检验:是分子生物学技术在临床检验诊断应用中发展起来的,以疾病为中心、以生物分子标志物为靶标的新一代临床检验诊断技术,是临床分子生物学的重要组成部分。
3、应用到临床的分子标志物包括基因组DNA、各种RNA、蛋白质和各种代谢物。
4、分子标志物:是指可以反映机体生理、病理状态的核酸、蛋白质(多肽)、代谢产物等生物分子,是生物标志物的一种类型。
5、核酸分子标志物包括:基因突变,DNA多态性,基因组DNA片段,RNA和循环核酸等多种形式。
6、DNA一级结构(直径,两个碱基之间的距离,一个螺距,一个螺旋有多少个核苷酸):DNA一级结构就是指各核苷酸单体沿多核苷酸链排列的顺序。
7、DNA二级结构(右手螺旋—B型最常见,左手螺旋—Z型):DNA的二级结构是双螺旋结构,主要特征是①主干链反向平行:DNA分子是一个由两条平行的脱氧多核苷酸链围绕同一个中心轴盘曲形成的右手螺旋结构,两条链行走方向相反,一条链为5’→3’走向,另一条链为3’→5’走向。磷酸基和脱氧核糖基构成链的骨架,位于双螺旋的外侧;碱基位于双螺旋的内侧。碱基平面与中轴垂直。②侧链碱基互补配对:两条脱氧多核苷酸链通过碱基之间的氢键连接在一起。DNA双螺旋的直径为2nm,一圈螺旋含10个碱基对(一个螺旋有20个核苷酸),每一碱基平面的轴向距离为0.34nm,故每一螺距为3.4nm,每个碱基的旋转角度为36°。
8、DNA三级结构(真核生物DNA三级结构是染质或染体):DNA双螺旋进一步盘曲形成更加复杂的结构,称为三级结构。超螺旋是DNA三级结构的最常见的形式。 9、真核生物的DNA形成染质的包装过程(4步):①形成核小体:构成染质的基本单位是核小体。核小体由核小体核心和连接区组成。核小体核心由组蛋白八聚体(由H2A,H2B,H3,H4各两分子组成)和盘绕其上的一段约含146碱基对的DNA双链组成,连接区含有组蛋白H1和一小段DNA双链;②核小体彼此相连成串珠状染质细丝;③染质细丝螺旋化形成染质纤维;④染质纤维进一步卷曲、折叠形成染单体。(核小
体、螺旋管、超螺旋管、染体单体)
10、原核生物和真核生物mRNA的相同点和异同点? dna多态性
表1 原核生物和真核生物mRNA的异同点
项目 | 原核生物 | 真核生物 |
结构 | 多顺反子 | 单顺反子 |
翻译起始和终止点个数 | 多个 | 1个 |
加工修饰 | 很少加工 | 5’端有帽子结构,3’端有多聚腺苷酸尾巴 |
转录与翻译 | 同时进行 | 核内转录,胞质内翻译 |
相同点:①RNA合成方向都是从5’-3’方向;②都由A、G、C、U四种碱基组成,以单链形式存在;③转录需要DNA链为模板,需要RNA聚合酶参与。
11、细胞总RNA中主要是rRNA(80%左右)。
12、miRNA:miRNA是一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,其大小长约20-25个核苷酸,在细胞内主要发挥基因转录后水平调控作用。
13、基因:是指能编码有功能的蛋白质多肽链或合成RNA所必需的全部核酸序列,是核酸分子的功能单位。基因结构=编码序列+调控序列(包括启动子,增强子,终止子等)。
14、启动子:启动子是一段位于结构基因5’端的上游的DNA序列,能活化RNA聚合酶,使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性。
15、表观遗传:是指在DNA序列不发生改变的情况下,基因功能出现可逆的、可遗传的变化。表观遗传现象包括:组蛋白修饰、DNA甲基化、RNA干扰等。
表观遗传学:是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下,基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科。
16、常见的组蛋白修饰包括:甲基化,乙酰化,磷酸化,泛素化,糖基化等。
17、DNA甲基化:是指生物体在DNA甲基转移酶的催化下,以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,
将甲基转移到特定的碱基上的过程。DNA甲基化一般发生于CpG双核苷酸中的胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶。
点突变:也称为碱基置换,是指单个碱基的改变,在引起人类遗传性疾病的点突变中包括错义突变、无义突变、RNA加工突变以及发生在调控区的突变等。
18、错义突变:是指点突变改变了三联体密码子,导致基因产物中某个氨基酸被另一个氨基酸所取代。
19、无义突变:又称为链终止突变,是指DNA序列的改变使得编码某一氨基酸的密码子突变终止密码,则导致翻译过程提前终止。也有情况下是突变使得终止密码子破坏,导致翻译延续到下一终止密码子才停止,使得肽链延长。
20、质粒:是指细菌细胞染体以外,能独立复制并稳定遗传的共价闭合环状分子。 质粒是自行复制单位,有多个拷贝者,称为松弛型质粒。仅含一个或几个拷贝者,称为严紧型质粒。
21、转座因子:又称转座元件,是一类在细菌染体,质粒或噬菌体之间自行移动并具有转
位特性的独立的DNA序列。
22、人类基因组包括细胞核内的核基因组和细胞质内的线粒体基因组。核基因组由3.0×109bp组成,线粒体基因组由16569bp组成。
23、多基因家族:是指由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组基因。 假基因:在多基因家族中,某些成员并不产生有功能的基因产物,这些基因称为假基因。 基因多态性:不同的个体之间,在基因组DNA序列上会存在差异,平均而言,一对同源染体每1000个碱基就会出现一个碱基的差异(基因组中蛋白质编码区大概是每2500个碱基出现一个差异)。当某种变异相对常见,在体中的频率高于1%时,则称为多态性。
24、单核苷酸多态性(SNPs):主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。
25、核酸分子杂交:单链的核酸分子在合适的条件下,与具有碱基互补序列的异源核酸形成双链杂交体的过程。
26、核酸分子杂交的基本原理:DNA分子是由两条单链盘旋形成的双股螺旋结构,维系这一结构的力是两条单链间碱基氢键和同一单链上相邻碱基间的范德华力.在一定条件下,双螺旋之间氢键断裂,双螺旋解开,DNA分子成为单链,形成无规则线团,这一过程称作变性。在温度升高引起的DNA变性过程中,DNA的变性会在一个很狭窄的温度范围内发生,这一温度范围的中点被称作融解温度。变性DNA只要消除变性条件,具有碱基互补区域的单链又可以重新结合形成双链,这一过程称作复性。P37
27、探针的标记方式:随机引物标记,DNA缺口平移标记,全程RNA探针标记,化学法全程标记,3’末端标记和5’末端标记P40
28、核酸分子杂交的类型:液相杂交,固相杂交,原位杂交,而固相杂交又可以分为菌落杂交、点/狭缝杂交、反向点杂交、Southern印迹杂交和Northern印迹杂交。
29、Southern印迹杂交的原理:Southern印迹杂交是膜上检测DNA的杂交技术,是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。一般利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA 片段,将胶上的DNA 变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上,经干烤或者紫外线照射固定,再与相对应结构的标记探针进行杂交,用放射自显影或酶反应显
,从而检测特定DNA分子的含量。
30、Southern和Northern印迹杂交的区别在于Southern印迹杂交的靶核酸是DNA而Northern印迹杂交的靶核酸是RNA。
31、原位杂交:是应用核酸探针与组织或细胞中的核酸按碱基配对原则进行特异性结合形成杂交体,然后应用组织化学或免疫组织化学方法在显微镜下进行细胞内定位的检测技术。
32、聚合酶链反应(PCR)技术由美国的K.Mullis博士于1983建立。
33、PCR的基本原理:PCR是在试管中进行的DNA 复制反应。PCR重复进行DNA 复制的过程,使DNA 得以扩增。每一次复制包括3个步骤,即变性,退火和延伸。①变性:变性的目的是将被复制的DNA 片段在高于其熔点温度(Tm)的条件下(94~95℃)加热,使DNA 双螺旋结构的氢键断裂而解螺旋,形成两条单链分子作为扩增反应的模板,以便与引物结合;②退火:退火的目的是将反应体系的温度降低至寡核苷酸(引物)的熔点温度以下(40~70℃),以便使引物能与模板DNA 序列互补结合,形成杂交链;③延伸:将反应体系的温度升至72℃左右,此时反应体系按照模板链的序列以碱基互补配对的原则依次把dNTP加至
引物的3’端,在TaqDNA聚合酶的存在下,杂交链不断延伸,直至形成新的DNA双链。变性,退火和延伸这三个步骤构成了PCR 的一个循环,每一个循环完成后,一个分子的模板被复制为两个分子。由于每个循环所产生的DNA片段即为下一个循环的模板,因此,反应产物以指数形式增长,一个分子的模板经过30个循环的扩增,即可得230(约109)个拷贝产物。p60
34、参与PCR反应的成分主要包括模板、引物、dNTP、TaqDNA聚合酶和缓冲液等。
35、扩增的三个温度:变性94-95℃,退火40-70℃,延伸一般为72℃
36、逆转录PCR的大概过程:逆转录PCR(RT-PCR)是以细胞内总RNA或mRNA为材料进行核酸扩增的技术。由于耐热的DNA聚合酶不能以总RNA或mRNA作为模板,因此首先必须将总RNA或mRNA进行逆转录反应。在逆转录酶的作用下生成cDNA,然后再以cDNA作为模板进行PCR扩增,得到所需要的目的基因片段。p65
37、荧光定量PCR技术:又称为实时PCR技术,通过对反应体系中荧光信号的检测实现对PCR过程中产物量的实时监测,并根据参照系统较为精确地计算出PCR的初始模板量。
38、DNA交联荧光染料技术原理:在PCR反应体系中加入SYBR GreenI染料,该染料能选择性地掺入至双链DNA分子中,并且产生强烈荧光。在PCR过程中,SYBR GreenI染料结合到新合成的双链DNA分子中,结合的荧光信号和DNA含量成正比。荧光信号的检测在每一个循环的延伸期完成后进行。
39、荧光共振能量转移技术:包括水解探针、杂交探针和分子信标。水解探针标记原理:反应体系中除有两条引物外还需要一条荧光素标记的探针。探针的5’端标记荧光报告基团R,3’端标记荧光淬灭基团Q。当探针完整时R基团与Q基团分别位于探针的两端,Q基团抑制R基团使其不能发射荧光。扩增过程中,Taq DNA聚合酶沿着模板移动合成新链,当移动到与模板互补的探针处时,Taq DNA聚合酶同时还发挥其5’→3’核酸外切酶活性,从探针的5’端逐个水解脱氧核苷三磷酸,R基团与Q基团随之分离。此时R基团不再受Q基团的抑制而发射出荧光,仪器的检测系统便可测得荧光信号。R基团信号强弱的程度与PCR反应产物的拷贝数成正比。P74
40、Ct值(阈值循环数) :实时PCR的结果以阈值循环数(Ct值)的形式给出, Ct值的定义是:处于扩增曲线和荧光本底基线的交叉点(Cp)处相应的反应循环数。
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