第一章 基因和基因组

1. 概念：基因、基因组、结构基因、调节基因、内含子、外显子、启动子、顺反子

2. 基因的结构、真核基因的结构

3. 基因的调控区（顺式作用元件）：启动子、上游调控元件、增强子、沉默子、加尾信号

4. 真核基因组的结构特点，包括重复序列、微卫星DNA、SNP、多基因家族、假基因、C值矛盾等概念

第二章 基因表达调控

1. 概念：基因表达、差异基因表达、管家基因

2. 基因表达调控最关键是转录水平调控

3. 正调控与负调控，诱导与阻遏的概念

4. 三类调节基因

5. 原核基因操纵子的概念、结构和功能

6. 乳糖操纵子的结构及调控原理、开放转录的条件

调控原理：

一、负调节

二、正调节

情形：

① 无乳糖，有/无葡萄糖：

调节基因I→mRNA→阻遏蛋白与操纵子O结合，阻遏转录

② 有乳糖，无葡萄糖：

乳糖→→别乳糖

调节基因I→mRNA→阻遏蛋白+别乳糖→负调节失活

无葡萄糖→cAMP+CAP→结合至CAP结合位点→正调节

③ 有乳糖，有葡萄糖：

只利用葡萄糖，无：乳糖→→别乳糖

调节基因I→mRNA→阻遏蛋白与操纵子O结合，阻遏转录

葡萄糖→cAMP↓，CAP无法结合

7. 色氨酸操纵子的负性调节和弱化调节

逻辑有不同，有色氨酸，色氨酸会活化阻遏蛋白，阻止合成色氨酸。

① 色氨酸含量不足，翻译停留在前导肽中连续trp中，此时核糖体位于序列1, 23形成发卡（这个核糖体就停留在那里），转录继续，mRNA延长。其他区域翻译进行，使TRP浓度增加。

② 等到tRNA转运trp，使翻译继续。或原始浓度就很高，都可使前导肽的翻译完成，核糖体脱落，又结合至序列2。此时34形成发卡，是标准茎环结构，和下游的uuu使RNA聚合酶构象改变，脱落，转录终止。

③ 差别在于获得trp的时间，时间长就会转录完了rna聚合酶脱落；时间短，34发卡形成快，转录提早结束。

8. 真核细胞基因表达调控的特点

① 真核基因组比原核基因组大得多

② 原核基因组大部分都是编码基因，哺乳类基因组10%编码

③ 真核基因编码蛋白质不连续，断裂基因，要剪切内含子

④ 原核生物mRNA多顺反子，真核生物但顺反子

⑤ 真核生物DNA与组蛋白等形成染色质，乙酰化减弱正电荷，减少吸引，增加表达

⑥ 真核生物有线粒体DNA

9. 真核基因调控顺式作用元件和反式作用因子的概念、种类

10. 真核生物启动子典型结构、增强子的功能及作用特征、沉默子、转录因子、反式作用、顺式作用

11. 甲基化、乙酰化

12. 通用转录因子和特异转录因子

概念：真核基因的转录调节蛋白又称为转录调节因子或转录因子。

绝大部分转录因子由其编码基因表达后进入细胞核，通过识别、结合特异的顺式元件而增强或降低相应的基因表达。（反式作用因子）

来自一个基因编码的蛋白质对另一基因的调节作用被称为反式激活或反式抑制作用。也有作用于自身的，称为顺式结合蛋白。

13. 转录调节因子结构和最常见的DNA结合域

14. 转录后影响真核mRNA的结构与功能：

免于在5’核酸外切酶作用下被降解

与帽结合蛋白结合，提高翻译效率，参与运输至细胞质

免于在3’核酸外切酶作用下被降解

15. miRNA和siRNA的作用

16. 分析真核基因表达调控特点及其与原核生物基因表达调控的差异

第三章 信号转导

1. 概念：受体、配体、信号转导通路

受体receptor：细胞膜上或细胞内能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质。

配体ligand：能与受体特异性结合的分子

2. 细胞外化学信号有可溶型和膜结合型两种形式；可溶型信号分子的分类

可溶型分为脂溶性化学信号和水溶性化学信号两大类

水溶性：在细胞外液，神经递质、生长因子、肾上腺素等，细胞膜受体

脂溶性信号分子：甾类激素，甲状腺素，胞内受体

3. 受体分：细胞内受体和细胞膜受体，各有哪些

胞内受体能直接传递信号或通过特定的途径传递信号。

膜受体能识别细胞外信号分子，并转换信号

4. 细胞内信号转导分子：小分子第二信使、酶、调节蛋白

5. 常见的第二信使（记住）及第二信使的特点

第二信使：环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）、甘油二酯（DAG）、三磷酸肌醇（IP3）、磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3）、Ca2+

特点：

① 在完整细胞中，其浓度或分布可在细胞外信号的作用下发生迅速改变

② 该分子类似物可模拟细胞外信号的作用

③ 阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应

④ 作为别构效应剂在细胞内有特定的靶蛋白分子

6. cAMP和cGMP，各自上游催化产生的酶，下游靶分子：

cAMP：ATP+腺苷酸环化酶→cAMP，与蛋白激酶A（PKA）结合，释放出两个催化活性亚基C ，有丝氨酸或苏氨酸羟基，可与p结合，磷酸化其他。

cGMP—蛋白激酶G（PKG）

PKG在心肌及平滑肌收缩调节方面具有重要作用。（NO松弛平滑肌）

PKG是由相同亚基构成的二聚体，其调节结构域和催化结构域存在于同一个亚基内。

受cAMP调控的基因中，在其转录调控区有一共同的DNA序列(TGACGTCA)，称为cAMP应答元件(cAMP response element , CRE)。

可与cAMP应答元件结合蛋白 (cAMP response element bound protein,CREB)相互作用而调节此基因的转录。

7. 脂类第二信使：

DAG（甘油二酯）、IP3；DAG和钙离子（也是第二信使）的靶分子是蛋白激酶C（PKC） ，属于丝/苏氨酸蛋白激酶；钙离子的下游信号转导分子是钙调蛋白

磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（ PLC）可将磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）分解成为DAG和IP3。

DAG是脂溶性分子，生成后仍留在质膜上。

IP3是水溶性分子，可在细胞内扩散至内质网或肌质网膜上，并与其受体结合。

8. 细胞内重要的蛋白丝/苏氨酸激酶

9. MAPK的级联激活和功能

10. 蛋白酪氨酸激酶（PTK）转导细胞增殖与分化信号

蛋白质酪氨酸激酶（Protein Tyrosine kinase，PTK）催化蛋白质分子中的酪氨酸残基磷酸化。酪氨酸磷酸化修饰的蛋白质大部分对细胞增殖具有正向调节作用。

11. G蛋白（鸟苷酸结合蛋白），即GTP结合蛋白

G蛋白的分类：

12. 受体分类：

表格

能与该型受体结合的信号分子有类固醇激素、甲状腺素、维甲酸和维生素D等。

鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide binding protein，G protein）简称G蛋白，亦称GTP结合蛋白。

G蛋白循环

活化的G蛋白的α亚基主要作用于生成或水解细胞内第二信使的酶，如AC、PLC等效应分子（effector），改变它们的活性，从而改变细胞内第二信使的浓度。

13. 重点掌握G蛋白偶联受体的信号传递通路（cAMP-PKA通路、IP3/DAG-PKC通路、Ca2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶通路）

PKC能使立早基因的转录调控因子磷酸化，加速立早基因的表达。大多数立早基因为原癌基因如（c-fos），促进增殖。

14. 以胰高血糖素cAMP-PKA通路为例，分析调高血糖的机制。

胰高血糖素→受体→招募并激活G蛋白→招募腺苷酸环化酶AC+ATP→生成cAMP→与PKA结合，释放出两个催化活性亚基→磷酸化糖原合酶（失活）、糖原磷酸化酶b激酶→糖原分解，血糖升高

15. 以去甲肾上腺素IP3/DAG-PKC通路为例，分析调高血糖的机制。

去甲肾上腺素→受体→招募并激活G蛋白→招募PLC（磷脂酶C）+PIP2（二磷酸肌醇磷脂）→生成DAG+IP3(三磷酸肌醇)

IP3:IP3→内质网受体→Ca2+↑

DAG+Ca2+→激活PKC→磷酸化糖原合酶（失活）、糖原磷酸化酶b激酶→糖原分解，血糖升高

16. 丝氨酸/苏氨酸激酶：

PKA、PKC、PKG、MAPK

17. 评价信号途径异常与疾病发生机制的联系

Ras/MAPK,Ras小G蛋白，具备GTP酶的活性，原癌基因的产物，可由EGF表皮生长因子激活，促进增殖。

组成：EGFR，GRB2, SOS, Ras蛋白, Raf蛋白，MAPK系统

第四章 重组DNA技术

1. 概念：DNA重组、重组DNA技术、限制性核酸内切酶 、克隆载体、表达载体

DNA重组（DNA recombination）是指不同DNA分子断裂和连接而产生DNA片段的交换并重新组合形成新DNA分子的过程。

重组DNA技术（recombinant DNA technology）是指在体外将两个或两个以上DNA分子重新组合并在适当细胞中增殖形成新DNA分子的过程。又称为分子克隆，dna克隆，基因工程。

限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE)是一类核酸内切酶，能识别双链DNA分子内部的特异序列, 并裂解磷酸二酯键。

克隆载体(cloning vector)：为使插入的外源DNA序列被扩增而特意设计的载体称为克隆载体。

表达载体(expression vector) ：为使插入的外源DNA序列可转录翻译成多肽链而特意设计的载体称为表达载体

2. 重组DNA技术中常用的工具酶

有些限制性内切酶虽然识别序列不完全相同，但切割DNA后，产生相同的粘性末端，称为同尾酶。这两个相同的粘性末端称为配伍末端(compatible end)。

来源不同的限制酶，但能识别和切割同一位点，这些酶称同裂酶或同功异源酶。

3. 有效的基因克隆至少满足五个条件：

（1）具有容纳外源基因或序列的载体；

（2）具有将外源基因或序列导入载体的工具；

（3）具有合适的宿主细胞；

（4）具有将重组DNA引入到宿主细胞的途径；

（5）具有选择和筛选重组体的方法。

4. 限制性核酸内切酶主要为Ⅱ类酶

5. 克隆载体和表达载体各自应具备的基本特点

克隆载体：

6. 常用的克隆载体

质粒：是细菌染色体外的、能自主复制和稳定遗传的双链环状DNA

噬菌体

7. 重组DNA技术基本操作步骤

① 目的DNA的分离获取（PCR）

② 载体的选择与备选

③ 目的DNA与载体的连接

④ 重组DNA转入体细胞

转化：将外源DNA直接导入细菌、真菌的过程。

转染：将外源DNA直接导入真核细胞的过程。噬菌体DNA导入受体细菌也是转染。

感染：将病毒颗粒作为外源性DNA导入宿主细胞的过程。

⑤ 重组体的筛选及鉴定

1) 载体标志筛选

抗生素抗性筛选转入；抗性被插入失活；α互补筛选

2) 序列特异性筛选

RE酶切法；PCR法；DNA测序法

8. 目的基因的分离获取（方式）、酶切、连接、重组DNA转入受体细胞（几种方式）、重组体的筛选与鉴定（蓝-白斑筛选、抗性筛选）

9. 原核表达体系、真核表达体系

10. 了解基因工程在医学中的应用

第五章 癌基因和抑癌基因

1.概念： 癌基因，抑癌基因

原癌基因：促进细胞的生长与增殖，阻止细胞分化，抵抗凋亡

原癌基因编码的蛋白

① 细胞外生长因子

② 跨膜生长因子受体

③ 细胞内信号转导分子

④ 核内转录因子

2. 癌基因的活化机制，抑癌基因的失活机制

从正常的原癌基因转变为使细胞恶性转化的癌基因过程称为原癌基因的活化，属于功能获得突变

① 点突变：原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，发生单个碱基的替换——点突变(point mutation), 从而改变了表达蛋白的氨基酸组成，造成蛋白质结构的变异。

② 基因扩增导致原癌基因过度表达

③ 染色体异位

在染色体易位的过程中发生了某些基因的易位和重排，使原来无活性的原癌基因移至强的启动子或增强子附近而被活化

白血病费城染色体

④ 获得启动子与增强子

抑癌基因：抑制增殖，促进分化，促进凋亡。

P53基因突变不仅失去野生型p53抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。

突变的P53蛋白与野生型P53蛋白相结合，形成的这种寡聚蛋白不能结合DNA，使得一些癌变基因转录失控导致肿瘤发生

抑癌基因的失活：

① 基因突变导致抑癌基因编码的蛋白质功能丧失，属于功能失去型突变---TP53

② 杂合子丢失导致抑癌基因彻底失活

③ 启动子区甲基化导致抑癌基因受到抑制

实验技术 常用分子生物学技术

1. PCR技术原理、PCR体系基本组分及各自作用

基本成分：模板DNA（不是模板链）、特异引物（寡核苷酸）、耐热型DNA聚合酶（Taq pol），dNTP,。

原理：

2. 比较PCR反应和体内DNA复制过程的异同点

3. 基因组DNA、质粒DNA提取的原理方法

第六章 基因诊断与基因治疗

1. 概念：基因诊断、基因治疗

·基因诊断：通常将涉及DNA和RNA的分子诊断称为基因诊断。

·基因治疗：基因治疗是以改变人遗传物质为基础的生物医学治疗，即通过一定方式将人正常基因或有治疗作用的DNA片段导入人体靶细胞以矫正或置换致病基因的治疗方法。

2. 基因诊断的主要方法

① 核酸分子杂交是基因诊断的基本方法：

DNA印记法、Northern印记法、斑点杂交、原位杂交、荧光原位杂交

② PCR最快速的基因诊断方法

③ DNA序列分析是最直接

④ 基因芯片技术可用于大规模基因诊断

3. 基因治疗的几种策略、基本程序和方法

基因治疗的基本策略：

① 缺陷基因原位修复（基因矫正、基因置换）

② 基因增补（不删除致病基因，别的地方额外插入）

③ 基因沉默或失活

④ 自杀基因

基因治疗的基本程序：

① 选择治疗基因（弄清楚要治疗什么）

② 选择携带治疗基因的载体（病毒，逆转录）

③ 选择基因治疗的靶细胞（通常是体细胞，不是生殖细胞）

④ 在细胞和整体水平导入治疗基因

⑤ 治疗基因表达检测

4. 基因诊断在单基因病、多基因病及获得性疾病治病机制分析中的应用

5. 以镰状细胞贫血病为例简述疾病发病分子机理，并介绍对其进行PCR-RFLP基因诊断的方法。

6. 分析基因诊断、基因治疗的临床应用问题与前景