实用现代分子生物学复习资料(4)

2019-02-16 17:51

延伸,无3-5外切酶活性。广泛用于mRNA为模板合成cDNA,构建cDNA文库。

(3)T4DNA连接酶:催化双链DNA一端3-OH与另一双链DNA的5端磷酸根形成3、5-磷酸二酯键,使具有相同粘性末端或平端的DNA末端连接起来。

(4)碱性磷酸酶:去除DNA或RNA 5 端的磷酸根,制备载体时,用碱性磷酸酶处理后,可防止载体自身连接,提高重组效率。

(5)末端脱氧核苷酰转移酶:(TdT):将脱氧核苷酸加到DNA的3-OH上,主要用于探针标记;或者在载体和待克隆的片段上形成同聚物尾,以便于进行连接。 (6)TaqDNA聚合酶和其它耐热DNA聚合酶。 38 作为克隆载体的质粒具备以下特点:

(1)分子量相对较小,能在细菌内稳定存在,有较高的拷贝数。(2)具有一个以上的遗传标志,便于对宿主细胞进行选择,(3)具有多个限制酶的单一切点,称为多克隆位点(MCS)。 39 粘性质粒的特点:(1)含有质粒的抗药性标记(2)带有入噬菌体的粘性末端(cos区);(3)具有一个或多个限制酶的酶切位点;(4)其本身分子量小,容纳40kb左右的DNA片段;(5)由于非重组粘性质粒很小,不能在体外包装,因而体外包装的主要是重组体,有利于以后的筛选。 40 M31噬菌体的优点:(1)噬菌体颗粒中所含有的是单链DNA,该单链DNA可作为模板用于DNA序列分析;(2)利用单链M13克隆可制备成单链DNA探针用于杂交分析,检测DNA或RNA,或者作为基因定点诱变的载体。

41大肠杆菌与哺乳动物表达载体的不同:

大肠杆菌:含有复制位点、抗性基因、克隆位点,可导入大肠杆菌,与克隆载体一样,表达载体中含有表达系统元件,即启动子-核糖体结合位点-克隆位点-转录终止信号。 哺乳动物:真核表达载体中含有一套真核表达元件:;启动子/增强子-克隆位点-终止信号和加poly(A)信号。 42 重组DNA的目的和基本过程: 目的:(1)克隆某个特定的基因;(2)建立基因文库、cDNA文库,(3)将特定的基因片段进行亚克隆以进行DNA序列测定;(4)构建表达载体以便在特定的宿主细胞中表达某个基因。 过程:(1)制备目的基因和相关载体(2)将目的基因和有关载体进行连接(3)将重组的DNA导入受体细胞(4)DNA重组体的筛选和鉴定(5)DNA重组体的扩增、表达和其它研究。

43 cDNA的合成过程:先从细胞中提取高质量的mRNA。因mRNA有poly(A)尾巴,可用12~18寡聚d(T)片段作为引物,加入4种dNTP,AMV(或MMLV)逆转录酶催化第一股链的合成。然后用RNaseH去掉mRNA,剩下的单链DNA的3端往往有自发回折(原因不明)形成的发夹结构,正好可以作为合成第二条DNA链的引物;由T4DNA聚合酶催化第二股链的合成,即得到双链cDNA的混合体,采用S1核酸酶处理,可得到平端的双链cDNA。 44 目的基因的筛选与鉴定:

首先筛选出转化菌;然后筛选出带有重组体的克隆;最后是对DNA重组体进行鉴定。方法:遗传学方法(插入灭活法、a-互补);免疫学方法;核酸杂交法;PCR技术;酶切鉴定。 45 真核细胞转染的基本方法:(1)磷酸钙共沉淀法(2)电穿孔法(3)DEAE-葡萄糖法(4)脂质体介导基因导入(5)显微注射法

46 在大肠杆菌中表达外源基因,主要考虑以下基本要素:

(1)目的基因如果来自真核细胞必须是cDNA,因为大肠杆菌没有剪切内含子的功能。(2)从真核基因转录的mRNA缺乏结合细菌核糖体的SD序列,因此,cDNA的起始密码子(ATG)上游部分(5端非编码区)是无用的,必须除去。(3)所用表达载体必须是大肠杆菌表达载体。含有大肠杆菌RNA聚合酶所能识别的启动子和SD序列。

47 寡核苷酸介导的诱变技术步骤:

(1)将目的DNA片段插入M13噬菌体载体;(2)以重组噬菌体制备单链DNA;(3)设计并合成诱变寡核苷酸引物;(4)诱变寡核苷酸引物与靶单链DNA杂交;(5)利用Klenow片段在杂交的寡核苷酸上延伸;(6)用T4DNA连接酶将新合成的杂合双链DNA连接成双链闭环DNA分子;(7)转化宿主细菌;(8)

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筛选含有诱变DNA片段的重组噬菌体;(9)以含有诱变DNA的重组噬菌体制备单链DNA;(10)测序证实M13噬菌体DNA带有目标诱变而无其它诱变。最后从重组M13噬菌体RF型DNA中回收诱变的DNA片段,克隆到其它适当的载体中,对诱变DNA片段进行进一步研究。

48 双脱氧链终止法基本原理:和模板互补结合的引物在DNA聚合酶作用下发生互补链的延伸反应,反应体系中的2,3-双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与底物脱氧核苷三磷酸竞争结合于延伸互补链末端,造成延伸终止。由于产生一系列分别终止于A、G、C、T位置的不同大小的DNA片段,应用高分辨率聚丙烯酰胺凝胶电泳可分辨仅相差一个核苷酸的20-500碱基的DNA片段,结合放射自显影技术,便能直接读出模板DNA的待测序列。双脱氧终止法测定DNA序列的片段通常克隆于M13或质粒pUC载体,利用多克隆位点两侧的通用引物进行测序反应。较长链的待测DNA片段可采用随机法、嵌套缺失法和引物延伸法进行序列测定。

Maxam-Gilbert法基本原理:采用化学试剂处理末端放射标记的DNA单链片段,造成碱基特异性切割,由此产生一组具不同长度的DNA链的反应混合物,经凝胶电泳按分子大小分离和放射自显影,直接读出待测DNA的核苷酸顺序。

激光测序技术:应用荧光基团标记引物或4种ddNTP,采用双脱氧链终止法原理进行测序反应,双脱氧核苷酸终止产物经荧光激发产生信号,通过计算机自动读出被测序列。 49 温度对DNA复性(杂交)的影响:

温度过高不利于核酸复性,而温度过低,少数碱基配对形成的局部双链不易解离,适宜的复性温度是较Tm值低25℃。在0度时杂交进行非常缓慢,随着温度的升高,杂交率也明显增加,当温度比Tm值低20-25度时,DNA-DNA杂交达到最高杂交率。但在更高温度情况下,双链分子逐渐趋向解链,当温度达到Tm-5度时杂交率即非常低。(1)错配率第增加1%,Tm值应相应下降10-15度;(2)RNA/DNA杂交体的稳定性较DNA/DNA的稳定性高,Tm值应相应增加10-15度;(3)RNA/RNA杂交体的Tm值应相应增加20-25度,因此,采用RNA探针时,加入适量的甲酰胺以降低Tm值是必需的;(4)寡核苷酸探针的碱基数很少,可以采用下式计算寡核苷酸探针Tm值:Tm=4*(G+C)+2*(A+T);寡核苷酸探针杂交反应一般在低于Tm值5度下进行。 50 常用的Southern转膜方法:(1)毛细管虹吸印迹法:(2)电转印法(3)真空转移法 51 Southern\\Northern印迹法区别:

(1) 靶核酸:N所检测的靶核酸是RNA,S是DNA(2)RNA电泳:RNA样品依其分子量大

小在变性胶中进行分离,凝胶中需加入变性剂,防止RNA分子形成二级结构,维持其单链线性状态。(3)转膜:电泳结束后,不需要再进行变性和中和,直接采用毛细管虹吸法将胶中的RNA转移到膜上,也可采用电转移或真空转移法。

52 核酸原位杂交步骤:(1)组织或细胞的固定(2)组织细胞杂交前的预处理(3)探针的选择和标记(4)杂交(5)杂交结果检测。

53 RNA酶保护分析法(RPA)基本程序步骤:(1)制备待测RNA(2)RNA探针的标记(3)杂交(4)除去单链RNA(5)电泳分析 54 探针及标记物的种类:

探针(1)cDNA探针(2)基因组DNA探针(3)寡核苷酸探针(4)RNA探针。 标记物:(1)核素标记物(2)非核素标记物:半抗原、配体、荧光素、化学发光探针。 55核酸体外标记法分为化学法和酶法:(1)化学法:利用标记物分子上的活性基团与探针分子上的基团(如磷酸基团)发生的化学反应将标记物直接结合到探针分子上。(2)酶法(酶促标记法):将标记物预先标记在核酸苷酸(NTP或dNTP)分子上,然后利用酶促反应将标记的核苷酸分子掺入到探针分子中去,或将核苷酸分子上的标记基团交换到探针分子上。 56 酶促标记法:(1)缺口平移法;(2)随机引物法(3)PCR标记法(4)末端标记法

57缺口平移法原理:利用适当浓度的DNaseI在DNA双链上随机切割单链,造成单链切口。切口处产生一个5末端和一个3末端,3末端即可作为引物,在大肠杆菌DNA聚合酶I的5-3DNA聚合酶活性的催化下,以互补的DNA单链为模板,依次将dNTP连接到切口的3端羟基上,合成新的DNA单链;

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同时DNA聚合酶I的5-3核酸外切酶活性在切口处将旧链人5末端逐步切除,新合成链不断延伸,从而使原DNA分子上的部分核苷酸残基被标记的核苷酸所取代。 58 PCR基本过程:(1)变性:通过加热至95度左右,使DNA双螺旋的氢键断裂,形成单链DNA,作为反应的模板。(2)退火:将温度降至引物的Tm值左右或以下,引物与DNA模板互补区域结合,形成杂交链。(3)延伸:当反应体系温度升至70度左右时,TaqDNA聚合酶催化以引物为起始点的5-3DNA链延伸反应,形成新生DNA链。 59 PCR引物设计的基本要求:(1)引物长度一般为15-30个核苷酸。(2)引物中的碱基组成尽可能随机分布,避免出现嘌呤、嘧啶碱基堆积现象。(3)引物自身不应存在互补序列,尤其应避免折叠成发夹结构。(4)两个引物之间不应存在互补序列,尤其应避免3端的互补重叠。(5)引物与非特异扩增区的序列的同源性不要超过70%,引物3末端连续8个碱基在待扩增区以外不能有完全互补序列,否则易导致非特异性扩增(6)引物3端碱基是引发延伸的起点,因此一定要与模板DNA配对(7)引物与模板结合时,引物的5端最多可以游离十几个碱基而不影响PCR反应的进行。 60PCR技术的要类型:(1)筑巢PCR(2)共享引物PCR(3)多重PCR(4)不对称PCR(5)锚定PCR(6)反向PCR(7)彩色PCR(8)原位PCR(9)定量PCR(10)差异显示PCR(11)重组PCR。

61 PCR反应体系包括:核酸模板、引物、TaqDNA聚合酶、缓冲液、Mg2+、dNTPs、反应温度与循环次数。

62 转基因动物及基本原理:转基因动物是指用人工方法将外源基因导入或整合到基因组内,并能稳定传代的一类动物。基本原理:将目的基因(或基因组片段)用显微注射等方法注入实验动物的受精卵或着床前的胚胎细胞中,使目的基因整合到基因组中,然后将此受精卵或着床前的胚胎细胞再植入受体动物园的输卵管(或子宫)中,使其发育成携带有外源基因的转基因动物。导入基因的方法有显微注射法、胚胎干细胞法、逆转录病毒感染法、精子载体法。 转基因动物中外源DNA的检测:(1)染色体及基因水平的检测:斑点杂交、Southern杂交和PCR分析、原位杂交等;(2)转录水平的检测:利用Northern杂交、RNase保护分析及RT-PCR方法检测转基因mRNA的存在及表达水平。(3)蛋白质水平检测,采用Western印迹分析法。 63 转基因动物的应用:(1)对基因组织或阶段特异表达的研究(2)通过研究转入外源基因后的新表型,可以发现基因的新功能;(3)导入外源基因后,由于基因的随机插入,可能会导致内源基因的突变,对这些突变表型进行分析,可以发现新的基因(4)可用于只在胚胎期才表达的基因的结构和功能的研究(5)建立研究外源基因表达、调控的动物模型(6)对遗传性疾病的研究(7)建立人类疾病的动物模型,(8)动物新品种的培育(9)基因产品的制备(10)在免疫学中,可用于对免疫机制、免疫相关疾病的研究及建立免疫性疾病动物模型等。 64 转基因植物技术路线:(1)选择及获得外源目的基因,(2)受体细胞培养,(3)选用适当的转基因方法将目的基因导入受体细胞(4)将转化细胞进行适当培养(5)筛选阳性转化细胞(6)培植阳性转化植株(7)转基因植株的鉴定。 65转基因植物在医学上的应用:(1)可成为新的疫苗来源,植物病毒也成为人类疫苗的可能来源(2)因为植物病毒对动物不致病,因此可利用植物病毒表达抗原蛋白的片段,以诱导哺乳动物免疫系统发生反应。(3)还可产生单抗,作为化疗药物的靶向载体。 66基因打靶的必备条件:(1)胚胎干细胞:ES细胞的特点:能在体外培养,并保留发育的全能性。体外培养要维持细胞的分裂增殖与正常的核型,同时抑制细胞的分化。(2)打靶载体:a、neo阳性筛选标志:b、HSV-tk阴性筛选标志: 67 构建打靶载体的基本过程:(1)获得目的基因(待敲除基因)的同源片段,将此DNA片段克隆到一般的质粒载体中;(2)从重组质粒中切除目的基因的大部分同源DNA序列,只留部分序列在线性质粒载体的两端;(3)将neo基因克隆到带有目的基因同源顺序的线性质粒中,使之位于残留目的基因同源顺序的中间;(4)在目的基因同源顺序的外侧线性化重组质粒载体,将HSV-tk基因克隆到此线性载体中。

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68 DNA芯片技术的应用:(1)DNA序列测定(2)基因表达分析(3)基因组研究(4)基因诊断(5)药物研究与开发(药物筛选、新药发现、合理用药、中草药鉴定和真假药辨别) 69引起DNA一级结构变异的诱变剂的作用机制:(1)碱基类似物诱发突变(2)改变DNA的化学结构(3)结合到DNA分子上诱发移码突变(4)紫外线及其其它射线引起的DNA分子变化。 70 突变类型:点突变(转换和颠换)、缺失(一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失)、插入(一个原来没有的碱基或一段原来没有的核苷酸链插入DNA大分子中间)、倒位(DNA链内重组,使其中一段方向反置)

71 突变所引起的遗传效应包括:(1)遗传密码的改变:错义突变、无义突变、同义突变、移码突变;(2)对mRNA剪接的影响(3)蛋白质肽链中的片段缺失。 72病毒癌基因与细胞癌基因的不同之处:

(1) 病毒癌基因与细胞癌基因相比,通常丢失了两端的某些序列。(2)病毒癌基因没有内含子,而细

胞癌基因中通常含有内含子或插入序列。(3)病毒癌基因与同源的细胞原癌基因在外显子序列中也有微小的差别。(4)病毒癌基因常会出现碱基取代或碱基缺失等突变,而细胞癌基因则较少发现这一类突变。

73癌基因家族:src\\ras\\myc\\sis\\erb\\myb.

74 RB抑癌基因机制:RB蛋白在静止细胞中与E2F结合成复合物,抑制E2F的转录活性;P105-RB通过抑制多种原癌基因如c-myc\\c-fos的表达而抑制细胞增殖。 75 P53抑制细胞生长机制:(1)P53蛋白可抑制cyclinA的表达,故P53基因的变异或缺失,可使cyclinA过量表达而促进细胞在DNA复制不完全时即进入M期而致癌,(2)P53能阻碍DNA聚合酶与DNA复制起始复合物的结合而抑制DNA复制的启动,进而阻止DNA的复制。(3)P53的酸性氨基酸末端结构区具有转录激活作用,它能激活一些抑制细胞分裂的基因而间接抑制细胞增殖。(4)正常P53还能抑制c-myc\\ras基因或腺病毒E1A对细胞的转化作用。 76 癌基因活化致癌的主要机制:

(1)原癌基因点突变(2)原癌基因获得外源启动子而激活(3)原癌基因因甲基化程度降低而激活(4)原癌基因的拷贝数增加(5)基因易位或重排使原癌基因激活

77 肿瘤发生的多基因协同作用:该假说认为细胞癌变是多步骤、多重打击的复杂过程,在肿瘤发生发展的各阶段,至少需要两个或多个不 同的癌相关基因的异常激活或失活,才有可能引起细胞的癌变。

直肠结肠癌的发生、发展过程可分6个阶段:上皮细胞过度增生、早期腺瘤、中期腺瘤、晚期腺瘤、腺癌和转移癌。从正常上皮细胞到上皮细胞过度增生可能涉及FAP基因异常(突变或失活),从早期腺瘤到中期腺瘤涉及K-ras的异常(突变),从中期腺瘤到晚期腺瘤涉及DCC基因异常(如丢失),从晚期腺瘤到直肠结肠癌涉及P53基因异常(丢失),癌转移还涉及到其它基因的激活与失活,如nm23基因表达异常、血管生长因子基因表达在肿瘤细胞表达的Ras刺激下增高等。

78 基因诊断中常用的分子生物学技术(1)核酸分子杂交(2)聚合酶链反就(PCR)(3)单链构象多态性检测(4)限制酶酶谱分析(5)DNA序列测定(6)DNA芯片技术 79 DNA指纹特点:(1)一个DNA指纹探针可同时检测十几个、甚至几十个位点的变异,(2)具有高度特异性(3)具有稳定的遗传性(4)DNA指纹图谱具有体细胞稳定性。 80 基因诊断的方法包括:(1)基因突变检测;(2)多态性分析(3)基因表达的检测(4)外源DNA的检测。

81 基因诊断策略:一、遗传性疾病:(1)直接诊断策略,即直接检测导致遗传病发生的各种基因突变;(2)间接诊断策略,即寻找具有基因缺陷的染色体并判断被检者是否具有这条染色体。

二、感染性疾病:针对病原体的基因序列,设计特异性探针进行分子杂交或合成特异的寡核苷酸引物进行PCR扩增,即能对该疾病作出明确的病原体诊断;三肿瘤:(1)检测肿瘤相关基因的突变及表达异常(2)检测肿瘤相关病毒基因(3)检测肿瘤标记物基因。四、法医:应用DNA多态性分析、DNA指纹技术。 82 基因置换的条件:(1)对导入的基因及其产物有详尽的了解;(2)外来基因能有效地导入靶细胞(3)导入基因能在靶细胞中长期稳定驻留(4)导入基因能有适度水平的表达(5)基因导入的方法及所用载体

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对宿主细胞安全无害。

83 选择转移基因的靶细胞时,一般考虑以下几个因素(1)不管是直接体内还是间接体内基因转移,选择目的基因表达的组织细胞,最好是组织特异性细胞,(2)细胞较易获得,县城生命周期较长。(3)离体细胞较易受外源遗传物质转化。(4)离体细胞经转染和一定时间培养后再植回体内仍较易成活。

目前常用的靶细胞:造血细胞、皮肤成纤维细胞、肝细胞、血管内皮细胞、淋巴细胞、肌肉细胞、肿瘤细胞。

84 反义RNA在基因治疗中的意义和需解决的问题及前景: 通过反义RNA结合细胞中特异mRNA而调控其翻译,可望按剂量来调节特定基因的表达或功能。问题是:(1)专一性转移问题(2)反义RNA进入靶细胞前的降解问题。(3)受体介导反义RNA转移技术。 前景:(1)安全性高(2)反义RNA设计和制备方便(3)具有剂量调节效应(4)能直接作用于一些RNA病毒。

核对:苏豪杰 焦建宇

技术:胡雷 孙帅领

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