分子生物学重点整理

蛋白质：

氨基酸的分类

在中性pH值条件下，根据R基侧链极性和所带电荷来分： a.非极性、脂肪族基团 ：Gly，Ala，Val， Leu，Ile，Pro（6种） b.极性不带电荷基团：Ser，Thr，Cys，Asn，Gln，Met（6种） c.芳香族基团：Phe，Tyr，Trp（3种） d.带正电/碱性基团：Lys，Arg，His（三种） e.带负电/酸性基团： Asp，Glu（两种）

氨基酸的主要理化性质

a. 各种氨基酸在可见区都没有光吸收。在紫外光区芳香族氨基酸在280nm处有最大吸收峰

b. 氨基酸分子在水溶液中呈两性离子状态，在其等电点时，氨基酸所带的正、负电荷相等，净电荷为零。

氨基酸和单糖的D型L型，在体内是什么型，原因是什么？

体内是L型。

蛋白质的四级结构分别是怎样的

一级结构（primary structure）：即蛋白质的化学结构，是指多肽链上各种氨基酸残基的种类和排列顺序，也包括二硫键的数目。

二级结构（secondary structure）：指多肽链主链在一级结构的基础上进一步的盘旋或折叠，形成的周期性构象，维系二级结构的力是氢键。主要形式有α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲。

超二级结构（super secondary structure）：在蛋白质中经常存在由若干相邻的二级结构单元按一定规律组合在一起，形成有规则的二级结构集合体，超二级结构又称模体（motif）。

结构域（domain）：在较大的蛋白质分子里，多肽链的空间折叠常常形成两个或多个近似球状的三维实体,它们之间由舒展的肽链连接。

三级结构（tertiary structure）：指一条多肽链在二级结构（超二级结构及结构域）的基础上，进一步盘绕、折叠而成的具有特定肽链走向的紧密球状结构, 或者说三级结构是指多肽链中所有原子和基团在三维空间的排布。三级结构的稳定主要靠非共价相互作用,S-S键也发挥重要作用.氨基酸亲水的基团倾向于分布在分子的表面，疏水的基团在分子的内部。

四级结构（quaternary structure）：多个具有三级结构的多肽链（称亚基，Subunit）的聚合。或者说，四级结构指亚基的种类、数目及各个亚基在寡聚蛋白中的空间排布和亚基之间的相互作用。四级结构的稳定主要靠疏水作用力，另外还有离子键、氢键、范德华引力等。

DNA与染色质：

确定DNA为遗传物质的科学家是谁，什么实验？

a. Griffith’s Transformation Experiments（格里菲斯的转化实验）

肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae)是一种病原菌。存在着光滑型(Smooth简称S型)和粗糙型(Rough简称R型) 两种不同类型。其中光滑型的菌株产生荚膜，有毒，在人体内它导致肺炎，在小鼠体中它导致败血症，并使小鼠患病死亡；粗糙型的菌株不产生荚膜，无毒，在人或动物体内不会导致病害。 通过加热杀死的有毒的S型菌落，可以使无毒的R型菌落转化成有毒的菌落。

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b. 艾弗里的肺炎双球菌转化实验，证明蛋白质、多糖等物质不能使S型菌转化为R型菌，混有少量蛋白质的DNA能够使S型菌转化为R型菌，不能证明遗传物质就是DNA，因为还有少量蛋白无法去除。 c. 噬菌体侵染实验 Hershey and Chase证明遗传物质就是DNA。

DNA的结构和组成

由一或多个磷酸基团共价结合到核苷上形成核苷酸，是DNA或RNA的基本组成单位。 磷酸二脂键：DNA和RNA分子的连接方式

DNA二级结构的特点：

1 为右手双螺旋，两条链以反平行方式排列；

2 两条由磷酸和脱氧核糖形成的主链骨架位于螺旋外侧，碱基位于内侧； 3 两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A=T、G≡C（碱基互补原则）； 4 碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接**行

5 螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为0.34nm，每圈螺旋包含10个碱基对

6 螺旋结构中，围绕中心轴形成两个螺旋形的凹槽。（即有大小沟）

DNA双螺旋在进化中的的意义

DNA双螺旋结构使得遗传物质得以精确复制的同时，又能够保留些许不多的突变机会。从进化上来说，在保证了遗传稳定的前提下，遗传物质的代代相传以及突变的累积造就了性状的多样性，给生物体适应不断改变的外界环境带来更多的机会，最终形成了生物的进化。

质粒：

质粒（Plasmid）是一类存在于细菌和真菌细胞中于染色体DNA而自主复制的共价、闭合、环状DNA分子（covalently closed circular DNA）,也称为cccDNA,其大小通常在1~100KB范围内。

卫星DNA：

卫星DNA(satelliteDNA)是一类高度重复序列DNA。在介质氯化铯中作密度梯度离心，离心速度可以高达每分钟几万转；此时DNA分子将按其大小分布在离心管内不同密度的氯化铯介质中，小的分子处于上层，大的分子处于下层；从离心管外看，不同层面的DNA形成了不同的条带。根据荧光强度的分析，可以看到在一条主带以外还有一个或多个小的卫星带。这些在卫星带中的DNA即被称为卫星DNA，这种DNA的GC含量一般少于主带中的DNA，浮力密度也低。

重叠基因（everlapping gene）：

指两个或两个以上的结构基因共同一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。原核生物和一些病毒或噬菌体的基因组比较小，核苷酸对是极其有限的，它们的基因通常是重叠基因。

端粒（telomere）和端粒酶：

端粒是线状染色体末端的DNA重复序列，通常膨大成粒状。真核染色体两臂末端由特定的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发生融合，保证每条染色体的完整性。

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线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出现缩短。故需要在端粒酶（telomerase）的催化下，进行延长反应。端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，它可以其RNA为模板，通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。

DNA靠什么与组蛋白结合，如何包装成染色体？

DNA包装成染色体需要经过三级压缩，其具体过程是：

1.首先DNA与H2A,H2B,H3，H4组蛋白八聚体结合，在组蛋白H1的作用下，成为核小体颗粒，两个颗粒之间经过DNA连接，形成外径10nm的纤维状串珠，称为核小体串珠纤维，是为染色体一级结构。 2.核小体串珠纤维在酶的作用下形成每圈6个核小体，外径30nm的螺旋结构。是为染色体二级结构。 3.螺旋结构再次螺旋化，形成超螺旋结构，此为3级结构

4.超螺线管（或者说微带），形成绊环，即线性的螺线管形成的放射状环。绊环再非组蛋白上缠绕即形成了显微镜下可见的染色体结构。

高度浓缩的沉默的DNA区靠什么修饰？

DNA甲基化、组蛋白去乙酰化、H3K9甲基化间相互关系,基因沉默是一个受多种因素的复杂过程，包括胞嘧啶甲基化、组蛋白去乙酰化和H3K9甲基化等。，DNA 甲基化是另一层次的表观遗传，它能稳定沉默的染色质区域并保证基因组的完整性，DNA 甲基化系统与组蛋白去乙酰化和H3K9甲基化联合作用建立一种长期的沉默, ，由于自身强化循环模型指明了DNA 甲基化、组蛋白去乙酰化和H3K9甲基化一起协同作用产生自身增强的表观遗传循环，以使染色质维持或永久处于凝聚化状态，因此，自身强化循环模型较有说服力。

原核生物细胞核（没找到这种说法）：

原核生物，没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体，只有一个位于形状不规则且边界不明显区域的环形DNA分子，内含遗传物质，称为也称核区（nuclear region）

染色体：

染色体是细胞核中载有遗传信息（基因）的物质，在显微镜下呈圆柱状或杆状，主要由脱氧核糖核酸和蛋白质组成，在细胞发生有丝时期容易被碱性染料（例如龙胆紫和醋酸洋红）着色，因此而得名。

核酸的理化性质：

核酸的稳定性由疏水作用（hydrophobic interaction）和碱基堆积作用的共同结果，而氢键仅决定了碱基间的特异配对。 a 酸效应：

在强酸和高温，核酸完全水解为碱基，核糖或脱氧核糖和磷酸。

在浓度略稀的无机酸中，，一般为连接嘌呤和核糖的糖苷键，被选择性的断裂，从而产生脱嘌呤核酸。 b 碱效应：

DNA：当pH值超出生理范围（pH7~8）时，对DNA结构将产生更为微妙的影响。碱效应使碱基的互变异构态发生变化。这种变化影响到特定碱基间的氢键作用，结果导致DNA双链的解离，称为DNA的变性。

RNA：pH较高时，同样的变性发生在RNA的螺旋区域中，但通常被RNA的碱性水解所掩盖。这是

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因为RNA存在的2’-OH参与到对磷酸酯键中磷酸分子的分子内攻击，从而导致RNA的断裂。 c 酶效应：

非特异性水解磷酸二酯键的酶为磷酸二酯酶，特异性水解酶称为核酸酶 d 化学变性： e 黏性:

DNA的高轴比（axial ratio)和DNA是一个比较刚性分子使得其水溶液具有高黏性（high viscosity），很长的DNA分子又易于被机械力(shearing forces)或超声波(sonication)损伤，同时黏度下降。（注意：机械力和超声波不能使DNA变性） f 沉降特性：

不同构象的核酸（线形、环形、超螺旋），浮力密度和沉降速率不同，用CsCl密度梯度离心就可以将它们区分开来，这一方法常用于质粒DNA的纯化。

浮力密度（buoyant density）：浮力密度是指通过用氯化铯等密度梯度离心法（平衡密度梯度法）所求的高分子物质的密度。

在高浓度分子质量的盐溶液（CsCl）中，DNA具有与溶液大致相同的密度，将溶液高速离心，则CsCl趋于沉降于底部，从而建立密度梯度，而DNA最终沉降于其浮力密度相应的位置，形成狭带，这种技术称为平衡密度梯度离心或等密度梯度离心。 g 紫外吸收

260nm处有最大光吸收值 h 减色效应

A260 value: dsDNA若变性的DNA复性形成双螺旋结构后，其260nm紫外吸收会降低，这种现象叫减色效应。

Extinction coefficients（消光系数）: 1 mg/ml dsDNA has an A260 of 20; The corresponding value for ssDNA and RNA is approximately 25

对于纯的核酸样品，A值为1相当于50 μg/ml双链DNA，40 μg/ml单链DNA或RNA，20 μg/ml 寡核苷酸计算。

拓扑异构酶（生化下册420,421）

切断一个链而改变拓扑结构的称为Ⅰ型拓扑异构酶（top- oisomeraseⅠ），通过切断二个链来进行的称为Ⅱ型拓扑异构酶（topoisomeraseⅡ）。

Ⅰ型拓扑异构酶不需要ATP的能量而催化异构体化，作为反应的中间产物，在原核生物来说是游离型的5′-OH末端和3′-磷酸末端与酶的酪氨酸（Tyr）形成共价键，而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端与酶形成共价键。此酯键中所贮存的能量，可能在切断端的再结合上起着作用。

在Ⅱ型拓扑异构酶中，DNA促旋酶可单独催化闭环状DNA产生超螺旋，这是独特的,它使超螺旋松弛需要ATP的能量 。 拓扑异构酶II中又可以分为两个亚类：一个亚类是DNA旋转酶(DNA gyrase )，其主要功能为引入负超螺旋，在DNA复制中起十分重要的作用。迄今为止，只有在原核生物中才发现DNA旋转酶．另一个亚类是转变超螺旋DNA(包括正超螺旋和负超螺旋)成为没有超螺旋的松弛形式(relaxed form )。 Ⅰ型拓扑异构酶 只作用于DNA 一条链 不需要能量辅因子如ATP或NAD

Ⅱ型拓扑异构酶 作用于DNA 两条链 它们通常需要能量辅因子ATP 4

RNA：

RNA的空间结构与功能 名称

核蛋白体RNA (rRNA) 信使RNA (mRNA) 转运RNA (tRNA) 不均一核RNA (HnRNA) 小核RNA (SnRNA) 小核仁RNA (SnoRNA) １、mRNA（半衰期最短）

１）hnRNA为mRNA的初级产物，经过剪接切除内含子，拼接外显子，成为成熟的mRNA并移位到细胞质

２）大多数的真核mRNA在转录后５′末端加上一个７-甲基鸟嘌呤及三磷酸鸟苷帽子（mRNA5’端的核苷酸是G），帽子结构在mRNA作为模板翻译成蛋白质的过程中具有促进核蛋白体与mRNA的结合，加速翻译起始速度的作用，同时可以增强mRNA的稳定性。３′末端多了一个多聚腺苷酸尾巴，可能与mRNA从核内向胞质的转位及mRNA的稳定性有关。

３）功能是把核内DNA的碱基顺序，按照碱基互补的原则，抄录并转送至胞质，以决定蛋白质合成的氨基酸排列顺序。mRNA分子上每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸，为三联体密码。 ２、tRNA（分子量最小）

１）tRNA分子中含有10％～20％稀有碱基，包括双氢尿嘧啶，假尿嘧啶和甲基化的嘌呤等。

２）二级结构为三叶草形，位于左右两侧的环状结构分别称为DHU环和Tψ环，位于下方的环叫作反密码环。反密码环中间的3个碱基为反密码子，与mRNA上相应的三联体密码子形成碱基互补。所有tRNA3′末端均有相同的CCA-OH结构。 ３）三级结构为倒L型。

４）功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的戴本并将其转呈给mRNA。 同工tRNA（cognate tRNA）：

指几个代表相同氨基酸、能够被一个特殊的氨酰-tRNA合成酶识别的tRNA。 ３、rRNA（含量最多）

１）原核生物的rRNA的小亚基为16S，大亚基为5S、23S；真核生物的rRNA的小亚基为18S，大亚基为5S、5.8S、28S。真核生物的18SrRNA的二级结构呈花状。

２）rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体，它是蛋白质合成机器－－核蛋白体的组成成分，参与蛋白质的合成。

４、核酶：具有催化作用的RNA称为核酶。核酶的功能很多，有的能够切割RNA，有的能够切割DNA，有些还具有RNA连接酶、磷酸酶等活性。

功能

核蛋白体组成成分 蛋白质合成模板 转运氨基酸 成熟mRNA的前体 参与HnRNA的剪接、转运 rRNA的加工和修饰

DNA复制：

DNA复制的特点：

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1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。

2．有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。 3．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。

4．双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。

5．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为前导链(leading strand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为滞后链(lagging strand)。DNA在复制时，由滞后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。

复制叉（replication fork）

制时在DNA链上通过解旋、解链和SSB蛋白的结合等过程形成的Y字型结构称为复制叉。在复制叉处作为模板的双链DNA解旋，同时合成新的DNA链。

DNA聚合酶（DNA dependent DNA polymerase, DDDP）：

在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶主要有三种，分别命名为DNA聚合酶Ⅰ（pol Ⅰ），DNA聚合酶Ⅱ（pol Ⅱ），DNA聚合酶Ⅲ（pol Ⅲ），这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。

pol Ⅰ为单一肽链的大分子蛋白质，具有5'→3'聚合酶活性、3'→5'外切酶活性和5'→3'外切酶的活性；其功能主要是去除引物、填补缺口以及修复损伤。

pol Ⅱ具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性，其功能 不明。

pol Ⅲ是由十种亚基组成的不对称二聚体，具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性，与DNA复制功能有关。

还有polⅣ和polⅤ DNApolⅢ亚基组成：

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在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种。其中，参与染色体DNA复制的是pol α（延长滞后链）和pol δ（延长前导链），参与线粒体DNA复制的是pol γ，polε与DNA损伤修复、校读和填补缺口有关，pol β只在其他聚合酶无活性时才发挥作用。

复制起始因子：

大肠杆菌复制起始位点：

大肠杆菌的复制起始位点成为oriC(origin of Chromosomal replication)

它主要包含以下三个有功能意义的区域AT-rich region(3个13bp的序列)，DnaA boxes（4个9bp的序列）和GATC methylation sites

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DNA的突变：

点突变：转换——相同类型碱基的取代。颠换——不同类型碱基的取代。插入——增加一个碱基。缺失——减少一个碱基。

复突变：插入—— 增加一段顺序。缺失—— 减少一段顺序。倒位—— 一段碱基顺序发生颠倒。易位—— 一段碱基顺序的位置发生改变。重组—— 一段碱基顺序与另一段碱基顺序发生交换。

DNA突变的效应：

1．同义突变：基因突变导致mRNA密码子第三位碱基的改变但不引起密码子意义的改变，其翻译产物中的氨基酸残基顺序不变。

2．误义突变：基因突变导致mRNA密码子碱基被置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸残基顺序发生改变。

3．无义突变：基因突变导致mRNA密码子碱基被置换而改变成终止密码子，引起多肽链合成的终止。 4．移码突变：基因突变导致mRNA密码子碱基被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部发生改变。 5. 缺失突变：（deletion mutation）：缺失突变由于DNA分子中发生碱基缺失而引起编码某种氨基酸地密码子碱基缺失,变成编码另一种氨基酸地密码子,从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变。缺失突变的结果通常能使多肽链错误，丧失原有生理功能，不能组成所需蛋白质。 缺失突变株：

DNA修复机制：

DNA损伤的修复方式可分为直接修复和取代修复两大类。直接修复包括光复活、转甲基作用和直接连接作用，均属于无差错修复。取代修复包括切除修复、重组修复和SOS修复，后二者属于有差错倾向修复。 1．光复活：由光复活酶识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物，在可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体的丁酰环打开，使之完全修复。

2．转甲基作用：在转甲基酶的催化下，将DNA上的被修饰的甲基去除。此时，转甲基酶自身被甲基化而失活。

3．直接连接：DNA断裂形成的缺口，可以在DNA连接酶的催化下，直接进行连接而封闭缺口。 4．切除修复（生化下册429）：这种修复机制可适用于多种DNA损伤的修复。该修复机制可以分别由两种不同的酶来发动，一种是核酸内切酶，另一种是DNA糖苷酶。DNA糖苷酶识别DNA中不正常的碱基，而将其水解下来，成成AP位点。一旦QP位点形成后，即有AP核酸内切酶在AP位点附近将DNA链切开，DNA聚合酶1将包括AP在内的DNA链切除，并使DNA3’端延伸填补空缺，DNA连接酶将其连上。 由UvrA和UvrB蛋白组成复合物A2B，寻找并结合在损伤部位，UvrA二聚体随即解离，然后UvrC蛋白结合到UvrB上。他们分别切开两侧的磷酸二酯键，12-13个核苷酸片段在UvrD解螺旋酶的帮助下被除去，空缺由DNA聚合酶1和DNA连接酶填补。

5．重组修复：①DNA复制时，损伤部位导致子链DNA合成障碍，形成空缺；②此空缺诱导产生重组酶（重组蛋白RecA），该酶与空缺区结合，并催化子链空缺与对侧亲链进行重组交换；③对侧亲链产生的空缺以互补的子链为模板，在DNA聚合酶和连接酶的催化下，重新修复缺口；④亲链上的损伤部位继续保留或以切除修复方式加以修复。

6．SOS修复：这是一种在DNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出现的修复机制，以SOS借喻细胞处于危急状态。

DNA重组： 1. 同源重组：

又称为一般性重组，它是由两条同源区的DNA分子，通过配对、链的断裂和再连接，产生片段交换的过程。

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同源重组需要满足的条件：

在交叉区域含有相同或几乎相同的碱基序列；双链DNA分子之间发生互补配对；需要重组酶的催化；形成异源双链；发生联会。

大肠杆菌主要重组蛋白有RecA，RecBCD，RuvA，RuvB，RuvC 2. 特异位点重组：

位点特异性重组是指在非同源DNA的特异片段之间发生的交换，由能识别特异性DNA序列的蛋白介导，并不需要RecA或单链DNA。 λ噬菌体的特异性整合 3. 转座重组

是指DNA上的核苷酸序列从一个位置转位或跳跃到另外一个位置的现象，在原核生物和真核生物的基因组内均可以发生，发生转位或跳跃的核苷酸序列被称为转座子。

细菌的转座子通常有插入序列（IS），复杂型转座子，复合型转座子，Mu噬菌体

RNA转录：

真核生物中的RNA聚合酶分为三种（通过什么来区分）：

RNA polⅠ存在于核仁，对α-鹅膏蕈碱不敏感，用于合成rRNA前体； RNA polⅡ存在于核基质，对α-鹅膏蕈碱极敏感，用于合成HnRNA；

RNA polⅢ存在于核基质，对α-鹅膏蕈碱敏感，用于合成tRNA前体、snRNA及5S rRNA。

1．转录的不对称性：指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNA传递给RNA。对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。能够转录RNA的那条DNA链称为有意义链（模板链），而与之互补的另一条DNA链称为反意义链（编码链）。

2．转录的连续性：RNA转录合成时，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。

3．转录的单向性：RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，RNA链的合成方向为5'→3'。 4．有特定的起始和终止位点：RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点。

转录生成RNA时,RNA5’端第一个起始核苷酸最常见的是ATP或GTP。

RNA聚合酶（DDRP）：

RNA聚合酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从5'→3'聚合RNA。 原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即α2ββ'ζ。ζ亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合成开始后被释放，余下的部分（α2ββ'）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。

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CTD（carboxyl terminal domain）羧基末端结构域

真核生物RNA聚合酶Ⅱ的羧基末端含有一段7个氨基酸的重复序列，对酶的活性是必须的。转录起始时，CTD被去磷酸化，延伸时又被磷酸化。

RNA聚合酶（到底是哪个聚合酶）的启动子有哪些组成

启动子是RNA聚合酶识别结合，结合和开始转录的一段DNA序列。

原核生物：

-10区：在-6~-13bp之间，共同序列为TATAAT，又称pribnow框（TATA框），酶在此处与DNA结合成稳定的复合物，在转录方向上解开双链形成开放型起始结构。TATA框的主要作用是使转录精确地起始。

-35区：共同序列为TTGACA，是RNA聚合酶起始识别区，这一识别过程与###因子有关。 真核生物：

位于转录起始点上游-25~-30 bp处的共同序列似TAAA，也称为TATA区。

在起始位点上游-70～-78 bp处还育另一段共同序列CCAAT，这是与原核生物中-35bp区相对应的序列．称为CAAT区（CAAT box）。CAAT框和GC框则主要是控制转录起始的频率，特别是CAAT框对转录起始频率的作用更大。

增强子（operator）：

增强子(enhancer)指增加同它连锁的基因转录频率，强化转录起始的一段的DNA序列，是基因表达的重要调节元件。增强子是通过启动子来增加转录的。有效的增强子可以位于基因的5’端，也可位于基因的3’端，有的还可位于基因的内含子中。

特点：1.增强效应明显（10 – 200倍）；2.增强效应与其位置和取向无关；3.大多为重复序列，一般50bp；4.增强效应有严密的组织和细胞特异性，只有特定的蛋白质（转录因子）参与才能发挥其功能；5. 没有基因专一性。

上游控制元件：

转录因子的结构：

转录因子(transcription factor)是一群能与基因5`端上游特定序列专一性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。它由两个结构域组成：DNA结合结构域（DNA-binding domains）和激活结构域（activation domains）。

DNA结合结构域： ①HTH和HLH结构： 由两段α-螺旋夹一段β-折迭构成，α-螺旋与β-折迭之间通过β-转角或成环连接，即螺旋-转角-螺旋结构和螺旋-环-螺旋结构。②锌指结构：见于TFⅢA和类固醇激素受体中，由一段富含半胱氨酸的多肽链构成。每四个半光氨酸残基或His残基螯合一分子Zn2+，其余约12-13个残基则呈指样突出，刚好能嵌入DNA双螺旋的大沟中而与之相结合。③碱性-亮氨酸拉链结构：见于真核生物DNA结合蛋白的C端，与癌基因表达有关。由两段α-螺旋平行排列构成，其α-螺旋中存在每隔7个残基规律性排列的Leu残基，Leu侧链交替排列而呈拉链状。两条肽链呈钳状与DNA相结合。

转录激活结构域：

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类固醇受体分子的结构，锌指蛋白与DNA结合在哪个位置？

所有固醇类激素受体蛋白分子都有相同的结构框架：同源性最差的N端、高度保守的DNA结合区、C端较保守的激素结合区。

类固醇激素受体是以二聚体形式发挥其促进转录作用的。它们的两个锌指的功能不同。第1个锌指的右侧是控制与DNA结合的，第2个锌指的左侧则是控制形成二聚体的能力的。

什么使转录激活蛋白与DNA结合？

转录激活蛋白（STAT）。胞外的细胞因子与受体结合促使胞内的JAK激酶磷酸化STAT蛋白的一个酪氨酸残基，从而使STAT单体利用其SH2结构域二聚化。这磷酸化的二聚体随后在转运蛋白的帮助下主动转运到核内。一旦入核，活性STAT二聚体就会结合到细胞因子诱导型启动子区域含有GAS结构模体的基因上，并激活这些基因转录。

依赖于ρ因子的终止作用：

大肠杆菌存在两类终止子，一类称为不依赖ρ的终止子，一类称为依赖ρ的终止子。

RNA转录后加工： 1．mRNA的转录后加工：

⑴加帽：即在mRNA的5'-端加上m7GTP的结构。此过程发生在细胞核内，即对HnRNA进行加帽。加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5'-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化。

⑵加尾：这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3'-端一些过剩的核苷酸，然后再加入polyA。 ⑶剪接：真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因。结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被称为外显子，而不能指导多肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA参与构成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将内含子切除掉。

RNA剪接（RNA splicing）：从DNA模板链转录出的最初转录产物中除去内含子，并将外显子连接起来形成一个连续的RNA分子的过程。

⑷内部甲基化：由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。 2．tRNA的转录后加工： 主要加工方式是切断和碱基修饰。 3．rRNA的转录后加工： 主要加工方式是切断。 反义RNA：

反义RNA是指与mRNA互补的RNA分子，也包括与其它RNA互补的RNA分子。由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合, 即抑制了该mRNA的翻译。通过反义RNA控制mRNA的翻译是原核生物基因表达的一种方式。 多顺反子：

常见与原核生物，指一个mRNA分子编码多个多肽链，这些多肽链对应的DNA片段位于转录单位内，共用一对起点和终点。

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开放阅读框（ORF）：

开放阅读框[open reading frame，ORF] 是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。

DNaseⅠ的超敏感性，它的切割位点是什么

DNA极易被DNA酶Ⅰ切割的特性，是染色质活化部位的特征

真核细胞核仁的功能

核仁组成成分包括rRNA，rDNA和核糖核蛋白。核仁是rRNA基因存储，rRNA合成加工以及核糖体亚单位的装配场所。 1. RNA基因的存储和转录

RNA基因定位在核仁组织区，该区域的基因编码18S、 5.8S 和 28S RNA，这三个基因组成一个转录单位。rRNA基因在染色质轴丝上呈串联重复排列；沿转录方向，新生RNA链从DNA长轴两侧垂直伸展出来，而且从一端到另一端有规律地逐渐增长，形成箭头状，外形似“圣诞树”。 2. RNA前体的加工成熟

DNA转录单位转录出45S RNA前体，很快前体被甲基化，并剪接为41S RNA前体；按照不同的剪接顺序产生不同的中间前体RNA，剪接为28S、18S和5.8S RNA。 3. 核糖体亚单位的组装

核仁的主要功能之一就是组装蛋白质合成的机器——核糖体。核糖体的生物发生包括RNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配等过程，是一个向量过程。从核仁纤维组分开始，再向颗粒组分延续。核糖体小亚单位成熟较早，大亚单位成熟较晚。

遗传密码：

密码子有哪些特征？

mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码。共有种不同的密码。遗传密码具有以下特点：① 连续性；② 简并性；分子生物学中,同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象称为密码子的简并性（degeneracy）。对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子（synonymous codon），只有色氨酸与甲硫氨酸仅有1个密码子，其他氨基酸都是多密码子的。③ 通用性；④ 方向性；⑤ 摆动性；摆动学说认为，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。⑥ 起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA。

反密码子中哪个碱基参与摆动性？

反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即A—U，G—C配对。但反密码的第一个核苷酸与密码子第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则，这种配对称为不稳定配对（摆动性）。 tRNA分子组成的特点是有较多稀有碱基，其中次黄嘌呤(inosine, I)常出现于反密码子第一位，也是最常见的摆动现象。

三联体密码什么可以改变氨基酸？ 转换：

发生在DNA或RNA中的基因点突变，其中一个嘌呤被另一个嘌呤置换或一个嘧啶被另一个嘧啶置换。 颠换：

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异型碱基的置换，即一个嘌呤被另一个嘧啶替换；一个嘧啶被另一个嘌呤置换。

遗传信息流中心法则：

这里遗传信息的转移可以分为两类：第一类，包括DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的翻译，即①DNA→DNA（复制）；②DNA→RNA（转录）；③RNA→蛋白质（翻译）。这三种遗传信息的转移方向普遍地存在于所有生物细胞中。第二类，是特殊情况下的遗传信息转移，包括RNA的复制，RNA反向转录为DNA和从DNA直接翻译为蛋白质。即①RNA→RNA（复制）；②RNA→DNA（反向转录）；③DNA→蛋白质。RNA复制只在RNA病毒中存在。反向转录最初在RNA致癌病毒中发现，后来在人的白细胞和胎盘滋养层中也测出了与反向转录有关的反向转录酶的活性。至于遗传信息从DNA到蛋白质的直接转移仅在理论上具可能性，在活细胞中尚未发现。

遗传多态性：

遗传多态性（genetic polymorphism） 同一群体中两种或两种以上变异类型并存的现象，其中最少的一种类型也并非由于反复突变才得以维持，并且变异类型不包括连续性变异。

蛋白质翻译：

rRNA和核蛋白体：原核生物中的核蛋白体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能： ⑴小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。

⑵大亚基：①具有两个不同的tRNA结合点。A位—— 受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；P位——给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合；E位——空载tRNA离开核糖体的出口位点。②具有转肽酶活性。

多聚核糖体：

在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译。由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多聚核蛋白体。

起动因子（IF）：这是一些与多肽链合成起动有关的蛋白因子。原核生物中存在3种起动因子，分别称为IF1-3。在真核生物中存在9种起动因子（eIF）。其作用主要是促进核蛋白体小亚基与起动tRNA及模板mRNA结合。

延长因子（EF）：原核生物中存在3种延长因子（EFTU，EFTS，EFG），真核生物中存在2种（EF1，EF2）。其作用主要促使氨基酰tRNA进入核蛋白的受体，并可促进移位过程。

释放因子（RF）：原核生物中有4种，在真核生物中只有1种。其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的释放。

氨基酰tRNA合成酶：该酶存在于胞液中，与特异氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有关。每种氨基酰tRNA合成酶对相应氨基酸以及携带氨基酸的数种tRNA具有高度特异性。

起始因子IF3的功能：

蛋白质生物合成开始时，靠IF1和IF3的作用，将核糖体的30S（动物细胞是40S）亚基结合到mRNA的含AUG（密码子）的起始部位（initiation site）上，IF3能协助30S小亚基特异性结合mRNA。在IF2和GTP的参与下，甲酰甲硫氨酸-tRNA（动物细胞是甲硫氨酸-tRNA）被搬运到30S mRNA复合体上。进而与核糖体50S（动物细胞是60S）亚基结合而完成起始复合体（initiation complex）。

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翻译后修饰的区域有哪些？ 1．一级结构的加工修饰：

⑴N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：N端甲酰蛋氨酸是多肽链合成的起始氨基酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。其过程是：① 去甲酰化；② 去蛋氨酰基。

⑵氨基酸的修饰：由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。 ⑶二硫键的形成：由专一性的氧化酶催化，将-SH氧化为-S-S-。 ⑷肽段的切除：由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。 2．高级结构的形成：

⑴构象的形成：在分子内伴侣、辅助酶及分子伴侣的协助下，形成特定的空间构象。 ⑵亚基的聚合。 ⑶辅基的连接。

3．靶向输送：蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，才能到达特定的地点。因此，在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段疏水的肽段，称为信号肽。分泌型蛋白质的定向输送，就是靠信号肽与胞浆中的信号肽识别粒子（SRP）识别并特异结合，然后再通过SRP与膜上的对接蛋白（DP）识别并结合后，将所携带的蛋白质送出细胞。

基因表达：

原核与真核的表达差异？

1、结构上的差别：最主要的在于真核基因是不连续的, 而原核基因是连续的。因此真核生物在转录后需要剪接，而原核生物不需要。另外原核生物，凡是在代谢上相关的基因可能紧密相连，产生多顺反子，而真核生物产生单顺反子。

2、转录酶的差别：真核生物含有依赖于DNA的RNA 聚合酶I 、II、III类，分别转录rRNA、mRNA和tRNA、5sRNA，而原核生物中都含有各自的RNA聚合酶。如E.coil RNA聚合酶只转录E.coil基因组。 3、翻译起始信号的差别：原核mRNA进行反洗需要一个核糖体结合位点也就是在mRNA 5’端非翻译区能与16S rRNA3’端序列相互配对的3~12bp序列，称为“SD序列”。

真核mRNA的翻译信号比较复杂。似乎不同的mRNA需要不同的信号。

4、转录终止信号的差别：原核基因转录终止有依赖和不依赖rho因子的两种形式。前者在其终止区的序列都是形成茎环结构以阻止转录酶的前进。真核mRNA前体的3’端终止区都有5’AAUAAA3’或类似的序列。推测这是转录后加工中加polyA酶的识别序列。

乳糖操纵子和色氨酸操纵子？

大肠杆菌乳糖操纵子是第一个被发现的操纵子，他包括一次排列着的启动子、操纵基因、和三个结构基因。结构基因lacZ编码分解乳糖的β-半乳糖苷酶，lacY编码吸收乳糖的β-半乳糖透性酶，lacA 编码β-半乳糖乙酰转移酶。乳糖操纵子的操纵基因lacO不编码任何蛋白质，他是另一位点上调节基因lac I 所编码的阻遏蛋白的结合部位。阻遏蛋白是一种变构蛋白，当细胞中有乳糖或其他诱导物的情况下阻遏蛋白便和它们相

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结合，结果是阻遏蛋白的构象发生改变而不能结合到lacO上，于是转录便得以进行，从而使吸收和分解乳糖的酶被诱导产生。如果细胞中没有乳糖或其他诱导物则阻遏蛋白就结合在lacO上，阻止了结合在启动子P上的RNA聚合酶向前移动，使转录不能进行。

色氨酸操纵子及其衰减作用

色氨酸操纵子调节基因产物----阻遏蛋白，在有过量色氨酸存在时与之结合，称为有活性的阻遏物，他作用于操纵基因可阻止转录的进行。这一部分和乳糖操纵子类似。进一步研究发现，除了阻遏物-操纵基因的调节外，还存在另一种在转录水平上调节基因表达的衰减作用，用以终止和减弱转录。

色氨酸mRNA的5’端有162个核苷酸的前导序列，当RNA的合成启动后除非缺乏色氨酸，否则大部分mRNA仅合成140个核苷酸即终止。前导序列能编码一小段14肽，其终止区具有潜在的茎环构象和成串的U，表现出一段终止位点的特征。前导RNA链有4个区域彼此互补，可形成奇特的二级结构。 弱化作用：

当氨基酸缺乏时，前导肽不能形成，前导RNA链中，1,2形成一个茎环结构，3、4形成一个茎环结构，转录在终止信号（寡聚U）处停止。如果环境中缺乏色氨酸但有其他氨基酸存在，则色氨酸酰基tRNA不能形成，前导肽翻译至色氨酸密码子（UGG）处停止，核糖体占据区域1的位置，区域2、3配对，终止信

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号不能形成，转录继续进行，RNA链中2、3区域形成配对。环境中有足够量氨基酸存在或生成过量，前导14肽被正常合成，这是核糖体占据1和2位置，终止信号形成，故转录终止这时3和4形成配对。

基因工程应用：

粘性末端：

当一种性内切酶在一个特异性的碱基序列处切断DNA时，就可在切口处留下几个未配对的核苷酸片段，即5’突出。这些片断可以通过重叠的5‘末端形成的氢键相连，或者通过分子内反应环化。因此称这些片段具有粘性，叫做粘性末端。

粘粒载体：

又称科斯质粒载体。是指一类含有λ噬菌体的cos序列的质粒载体。cos序列是λ噬菌体 DNA 中将 DNA 包装到噬菌体颗粒中所需的 DNA 序列。粘粒的组成包括质粒复制起点（colE1），抗性标记（ampr）， cos 位点，因而能象质粒一样转化和增殖。它的大小一般 5-7kb 左右，用来克隆大片段 DNA ，克隆的最大 DNA 片段可达 45kb 。有的粘粒载体含有两个 cos 位点，在某种程度上可提高使用效率。

细胞分子生物学：

细胞凋亡（程序性细胞死亡，programmed cell death,PCD）：

是指细胞在一定的生理或病理条件下，受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。多细胞生物中，凋亡是一种频繁而又普通的过程，并在正常组织形成、维持和成型过程中起重要作用。

坏死(necrosis)：

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指在损伤因子的作用下，活体内局部组织、细胞的死亡称为坏死。坏死组织细胞的代谢停止，功能丧失。坏死的形态变化可以是由损伤细胞内的水解酶的降解作用引起，也可以由游走来的白细胞释放的水解酶的作用引起。

细胞凋亡与细胞坏死的区别：

细胞周期：

间期又分为三期、即DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）与DNA合成后期（G2期）。 1.G1期（first gap） 从有丝到DNA复制前的一段时期，又称合成前期，此期主要合成RNA和核糖体。该期特点是物质代谢活跃，迅速合成RNA和蛋白质，细胞体积显著增大。这一期的主要意义在于为下阶段S期的DNA复制作好物质和能量的准备。

2.S期（synthesis） 即DNA合成期，在此期，除了合成DNA外，同时还要合成组蛋白。DNA复制所需要的酶都在这一时期合成。

3.G2期（second gap）期为DNA合成后期，是有丝的准备期。在这一时期，DNA合成终止，大量合成RNA及蛋白质，包括微管蛋白和促成熟因子等。 期

4.M期：细胞期。细胞的有丝（mitosis）需经前、中、后，末期，是一个连续变化过程，由一个母细胞成为两个子细胞。一般需1～2小时。

前期（prophase）染色质丝高度螺旋化，逐渐形成染色体（chromosome）。染色体短而粗，强嗜碱性。两个中心体向相反方向移动，在细胞中形成两极；而后以中心粒随体为起始点开始合成微管，形成纺锤体。随着核仁相随染色质的螺旋化，核仁逐渐消失。核被膜开始瓦解为离散的囊泡状内质网。

中期（metaphase）细胞变为球形，核仁与核被膜已完全消失。染色体均移到细胞的赤道平面，从纺锤体两极发出的微管附着于每一个染色体的着丝点上。

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后期（anaphase）由于纺锤体微管的活动，着丝点纵裂，每一染色体的两个染色单体分开，并向相反方向移动，接近各自的中心体，染色单体遂分为两组。与此同时，细胞被拉长，并由于赤道部细胞膜下方环行微丝束的活动，该部缩窄，细胞遂呈哑 铃形。

末期（telophase）染色单体逐渐解螺旋，重新出现染色质丝与核仁；内质网囊泡组合为核被膜；组胞赤道部缩窄加深，最后完全为两个2倍体的子细胞。 有丝：

自期开始到核膜解体为止的时期。间期细胞进入有丝前期时，细胞核的体积增大，由染色质构成的细染色线螺旋缠绕并逐渐缩短变粗，形成染色体。因为染色体在间期中已经复制，所以每条染色体由两条染色单体组成，即两条并列的姐妹染色体，这两条染色单体有一个共同的着丝点连接。核仁在前期的后半渐渐消失。在前期末核膜破裂，于是染色体散于细胞质中。

前中期 自核膜破裂起到染色体排列在赤道面上为止。前中期的主要过程是纺锤体的最终形成和染色体向赤道面的运动。

纺锤体有两种类型：着丝点是在染色体的着丝粒的两侧发育出的结构。无星纺锤体只有极微管与着丝点微管。核膜破裂后染色体分散于细胞质中。每条染色体的两条染色单体其着丝点分别通过着丝点与两极相连。由于极微管和着丝微管之间的相互作用，染色体向赤道面运动。最后各种力达到平衡，染色体乃排列到赤道面上。

中期（metaphase） 从染色体排列到赤道面上，到它们的染色单体开始分向两极之前，这段时间称为中期。中期染色体在赤道面形成所谓赤道板。从一端观察可见这些染色体在赤道面呈放射状排列，这时它们不是静止不动的，而是处于不断摆动的状态。中期染色体浓缩变粗，显示出该物种所特有的数目和形态。因此有丝中期适于做染色体的形态、结构和数目的研究，适于核型分析。中期时间较短。

后期（anaphase） 每条染色体的两条姊妹染色单体分开并移向两极的时期。分开的染色体称为子染色体。子染色体到达两极时后期结束。染色单体的分开常从着丝点处开始，然后两个染色单体的臂逐渐分开。子染色体向两极的移动是靠纺锤体的活动实现的。

末期（telophase） 从子染色体到达两极开始至形成两个子细胞为止称为末期。此期的主要过程是子核的形成和细胞体的。子核的形成大体上是经历一个与前期相反的过程。到达两极的子染色体首先解螺旋而轮廓消失，全部子染色体构成一个大染色质块，在其周围集合核膜成分，融合而形成子核的核膜，随着子细胞核的重新组成，核内出现核仁。核仁的形成与特定染色体上的核仁组织区的活动有关。 细胞有丝记忆口诀 前期：膜仁消失现两体 中期：形定数晰赤道齐 后期：点裂体增均两极 末期：两消两现重开始 相关细胞器

中心体——与纺锤体的形成有关； 线粒体—与提供能量有关 ；

高尔基体——与植物新形成的细胞壁有关

核糖体——与全过程需要的蛋白质合成有关，主要与间期进行的DNA复制需要的蛋白质有关

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中心粒：

圆筒状细胞器。（种子植物中没有）

(1)中心粒是微管的组织中心，中心粒的自发活动，可以使细胞质内存在的微管蛋白亚单位有条理地聚合起来,形成微管结构。

(2)中心粒与纺锤体的形成也有密切的关系,中心粒也是纺锤体微管的组织中心.如在一些生长快速的间期细胞中,在中心粒的周围可以看见有许多辐射状排列的微管,这里酝酿着有丝期纺锤体的形成。 (3)中心粒可能在超微结构的水平上，调节着细胞的运动。 (4)中心粒也能产生纤毛和鞭毛，它们从中心粒的一端长出。

(5)动物细胞的中心粒与星体，纺锤体,染色体等组成了有丝器。动物细胞借助有丝器的作用，使染色体能够准确地，有条不紊地在细胞内活动，从而使细胞正常地进行。有丝器有两极，每极有一对中心粒。器的极，决定了染色体的运动方向；器赤道面的方向，决定了母细胞成两个子细胞横缢面的位置。有丝器还能把成对的染色体拉向相反的两极。 病毒癌基因（v-oncogene,v-onc）： 病毒基因组中发现的细胞癌基因的同源物

原癌基因（proto-oncogene）、细胞癌基因（c-oncogene）：

正常细胞中存在的癌症相关基因，其激活或表达异常可引起细胞发生恶性转化的基因叫原癌基因或细胞癌基因。

生长因子(growth factor)：

是经许多种细胞分泌到体液中的肽，它能够与附近的组织细胞（可以是与分泌细胞相同或不同的细胞）上的特异性细胞表面受体结合，并通常激起导致细胞速率增加的应答反应

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