分子生物学复习资料四川理工学院Word下载.docx
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重复次数可达几百万次，顺序较短，含5～100bp，GC含量高，这部分DNA又称为卫星DNA，这类DNA只在真核细胞中发现，通常不转录。
核小体的结构要点：
◆每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1组蛋白
◆2分子组蛋白H2B、H2A、H3和H4构成核小体的盘状核心结构八聚体
◆146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈,组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bpDNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。
◆两个相邻核小体之间以连接DNA相连，典型长度60bp，不同物种变化值为0～80bp
◆组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，实验表明，核小体具有自组装（self-assemble）的性质
染色体的组装过程：
每圈6个核小体折叠形成螺旋管，再折叠为直径为30nm的中空的螺线管纤维（solenoid），这种结构称为染色质纤丝。
染色质纤丝再进一步折叠形成许多超螺线管，并附着在一个由非组蛋白组成的中央骨架（scaffold）上而成为染色单体（chromatid），DNA总共压缩8400倍
原核基因组的特点：
1.基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。
原核生物的单一环状染色体是区别于真核生物中的多条线状染色体的最好的标志
2.结构简练：
原核生物DNA分子的大部分是用来编码蛋白质的，只有很少一部分不转录
3.存在转录单元：
功能相关的基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成转录单元，可被一起转录为含多个mRNA的分子，叫多顺反子转录
4.有重叠基因：
在一些细菌和病毒中有同一段DN能携带两种不同的蛋白质信息，即重叠基因。
5.基因组中只有1个复制起点。
6.基因序列是连续的，无内含子结构。
7.基因组中的重复序列很少。
编码蛋白质结构基因多为单拷贝，但编码rRNA的基因往往是多拷贝的，
8.细菌基因组中存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子。
DNA双螺旋结构的要点：
超螺旋的形成
2.复制：
半保留复制的定义：
当细胞分裂时，细胞核染色体中的DNA的双螺旋链解开，然后以解开后的每一条链为模板，按照碱基配对的原则，分别合成与两条模板链互补的新链。
新合成的子代DNA双链中有一条链来自于母链，另一条是新合成的，两条子链既彼此全同又和母链相同，子链中只保留一条母链，这种方式称为半保留复制。
复制的方向：
DNA复制从起点开始单向或双向进行直到终点为止。
复制的起点和终点的名称：
三种DNA聚合酶的功能：
DNA聚合酶能将两个脱氧核苷酸连接起来,是DNA复制的主要酶。
polⅠ不是复制的主要聚合酶，具有3‘→5’外切酶活性和5‘→3’外切酶活性。
polⅡ不是DNA复制的主要酶，它可能在DNA损伤修复中起一定作用。
polⅢ是细胞内DNA复制所必需的酶，polⅢ以脱氧核苷酸三磷酸（dNTP）为原料,催化DNA核苷酸的连接，合成的方向是5′→3′,以RNA为引物
DNA聚合酶Ⅰ的作用特点：
3‘→5’外切酶活性是从3‘→5’方向识别和切除不配对的DNA生长链末端的核苷酸。
而在DNA损伤的修复和对冈崎片段5‘-末端RNA引物的去除依赖此5‘→3’外切酶活性。
三种DNA解旋酶的名称和功能：
（1）.DNA解旋酶（helicase）能够解除DNA的双螺旋,使其成为单链,与解螺旋有关的蛋白称为DnaA、DnaB、DnaC蛋白（又称为rep蛋白）；
（2）.拓扑异构酶（topoisomerase）又称为旋转酶，能够解除超螺旋，从而消除解链过程中出现的扭曲力.
（3）.单链结合蛋白（SSB）能与解开的DNA单链结合，防止DNA再形成双螺旋，以及防止核酸酶的降解
半不连续复制的定义：
在复制进行时，领头链的合成是连续的，而后续链的合成是不连续的，先合成一些片段（冈崎片段），然后将冈崎片段连接起来成为一条链。
这种复制过程称为半不连续复制；
领头链和后续链的合成原理，冈崎片段的合成：
DNA复制时,是向一个方向齐头并进的，而DNA聚合酶只能催化5′→3′方向的因此以3′→5′模板链合成的新链是连续的（合成方向为5′→3′）。
这条链称为领头链；
而以5′→3′模板链合成的新链是不连续合成的，先反向（方向为5′→3′）合成一些DNA片段，再把片段连接而成一条整链，这些片段称为冈崎片段，这条链称为后续链
3.DNA修复：
错配修复的识别原理和修复过程：
；
碱基切除修复和核苷酸切除修复的区别；
直接修复的对象、条件、酶
第三章转录
1.RNA转录：
不对称转录的定义：
由于转录产生的RNA为单链且分子量较小,因此只有DNA一条链的某一区段作为模板（templatestrand），这种方式称为不对称转录。
中心法则的定义：
遗传信息通过RNA传递给蛋白质的方式称为中心法则
启动子的定义:
转录开始时，RNA聚合酶首先与模板上的特异起始部位结合,DNA上这个与转录起始有关的部位称为启动子;
原核启动子的组成和序列特点:
在DNA上开始转录的起点规定为+1，与转录相反的方向称上游（upstream），用“－”表示；
转录方向为下游（downstream）用“+”表示。
原核生物启动子包括开始识别部位、牢固结合部位和转录起点三个部分.
开始识别部位：
位于转录起点上游35个bp位置，记为－35，同源序列为TTGACA，这是RNA聚合酶全酶识别并首先结合的部位
牢固结合部位：
位于转录起点上游10个bp位置，记为－10，含同源序列TATAAT，又称为Pribnow盒。
这个区域能和RNA聚合酶牢固的结合.－10区与－35区的最佳距离大约是16-19bp，小于15或大于20都会降低启动子的活性
转录起点：
记为+1，总为一个嘌呤，A或G
真核启动子的组成特点:
在-25区~-35区有TATA框，称为Hognessbox或上游启动子元件（UPE）。
TATA框决定了转录起点的选择。
在-70~-80含有CCAAT序列（CAATbox），在-80~-100含有富含GC序列的GC区（GCbox），这两个区主要控制转录起始频率.
另外，在上游远端还有增强子（enhencer）序列，能增强或促进转录的起始，在下游也有一些调控序列。
原核RNA聚合酶的亚基组成和功能:
原核生物RNA聚合酶由5个亚基组成:
α2ββ′σ,其中α2ββ′称为核心酶,有些核心酶还具有w亚基。
σ因子与核心酶可以结合疏松,可自由释放.
σ因子本身没有催化活性,也不能单独结合DNA,σ因子可以极大的提高RNA聚合酶与启动子的亲和力，其作用是识别模板上合成的起始信号，合成开始后即释放出来。
RNA聚合酶的核心酶具有催化活性,可催化核苷酸间磷酸二酯键的形成。
其中β亚基参与合成的引发、延伸；
β′亚基参与酶与DNA模板的结合；
α亚基与模板的结合、酶的滑动以及碱基识别有关
真核三种RNA聚合酶的分布、产物和敏感度:
种类
分布
转录产物
对α-鹅膏蕈碱的敏感程度
Ⅰ
核仁
rRNA
不敏感
Ⅱ
核质
hnRNA
低浓度敏感
Ⅲ
tRNA，5sRNA
高浓度敏感
原核和真核转录起始的各自特点:
在原核生物中，当RNA聚合酶的σ因子发现其识别位点时，全酶就与启动子结合形成一个封闭复合物。
然后在此处发生局部DNA（17bp）的解链形成开放复合物。
暴露出模板链，合成第一个核苷酸.新生RNA与开放复合物形成三元复合物，σ因子释放，由核心酶引导转录开始.
真核生物的转录起始较为复杂。
目前已知RNA聚合酶Ⅱ至少有六种不同的蛋白因子参与转录复合体的形成。
这些蛋白因子被称为转录因子（transcriptionalfactor,TF）。
包括TBP，TFⅡA，TFⅡB，TFⅡD，TFⅡE，TFⅡF，TFⅡH。
转录因子陆续与RNA聚合酶结合形成转录复合物
不依赖于ρ因子的终止子的结构特点:
这种终止由DNA上的终止信号引发，，当RNA聚合酶移动到特定的DNA序列时合成即告终止，这一特定DNA序列称为终止子（强终止子）.通过分析产物的结构，发现终止子上游为一富含G-C的回文结构，这段DNA以及转录产生的RNA容易形成阻碍聚合酶滑动的发卡结构；
终止子前有polyA，并导致转录本的RNA3′端为寡聚U，从而形成不稳定的rU·
dA区域，这两种结构特征决定了转录的终止。
依赖于ρ因子的终止原理:
这种终止机制需要特定的终止位点序列使RNA聚合酶暂停，但不终止。
还需要一种蛋白因子ρ因子，称为弱终止子.ρ因子是一个六聚体蛋白，在RNA合成起始以后，ρ因子即附着在新生的RNA链上，靠ATP水解产生的能量，沿着5‘→3’方向朝RNA聚合酶移动。
到达RNA的3'
-OH端后取代了暂停在终止位点上的RNA聚合酶，并从模板和酶上释放RNA，完成转录过程。
2.转录后加工：
tRNA的结构特点:
原核或真核生物中的tRNA基因往往成簇存在，并由一个启动子转录成一条长的前体RNA链。
每个tRNA都是前体RNA的一部分。
原核生物和真核生物转录生成的tRNA前体无生物活性，经剪切和拼接等加工后才能才加工成为成熟的tRNA分子。
tRNA的三个加工过程:
1.5′-末端和3′-末端在核酸内切酶作用下除去多余碱基。
2.内含子剪接形成反密码区，3′-末端在核苷酸转移酶作用下，换上tRNA分子统一的CCA-OH末端，完成tRNA分子中的氨基酸臂结构。
3.通过修饰形成稀有碱基:
尿嘧啶还原为二氢尿嘧啶；
尿嘧啶,核苷转变为假尿嘧啶核苷；
腺苷酸脱氨基为成为次黄嘌呤核苷酸等。
真核mRNA的结构特征:
1.真核生物mRNA5‘端存在帽子结构
2.真核生物mRNA3‘端有poly（A）尾巴
3.转录出的mRNA中编码蛋白质的信息区往往被非信息区隔开,信息区称为外显子（exon）,非信息区称为内含子（intron）.
加帽反应和加尾反应的特点:
mRNA的加帽反应是在转录开始就进行的,它是在一系列酶催化形成的。
加帽酶通常附着在RNA聚合酶的尾巴上,当mRNA一旦转录出来,即进行加帽反应;
Poly（A）尾巴是转录后在核内加上的。
真核基因的3’-端终止点上游的AATAA序列，作为mRNA3’-端加polyA尾的信号。
由polyA合成酶（PAP）催化合成。
内含子和外显子的定义:
内含子的类型:
对主要（GU-AG类）和次要（AU-AC类）内含子的剪接由剪接体完成。
细胞核内的一些小分子RNA（U1、U2、U4、U5、U6等）和RNA核蛋白（称为snRNPs）通过形成剪接体（splicesome），将内含子切除。
Ⅰ类和Ⅱ类内含子的RNA本身具有催话活性，可进行内含子的自我剪接.
剪接体剪接的过程:
U1snoRNA结合内含子5'
剪接点，U2AF识别并引导U2snRNP结合于内含子3'
剪接点，形成剪接前体。
剪接前体进一步与U4、U5、U6snRNP三聚体结合形成剪接体.内含子的分支点腺苷酸的2‘-OH攻击内含子5’端，并由剪接体切开RNA链形成内含子套索（lariat）；
再由上游外显子的3'
-OH攻击内含子3'
端，使内含子完全切开，由剪接体连接外显子,形成成熟的mRNA
Ⅰ类和Ⅱ类内含子剪接的区别:
Ⅰ类内含子的自我剪接：
鸟苷酸的3'
-OH攻击内含子5'
端并切开RNA链；
-OH攻击内含子3'
端，使内含子完全切开，外显子连接起来。
Ⅱ类内含子的自我剪接：
内含子本身的腺苷酸2‘-OH攻击内含子5’端，并切开RNA链形成内含子套索；
再由上游外显子的3‘-OH攻击内含子3’端，使内含子完全切开，外显子连接起来。
第四章翻译
1.翻译过程：
三种RNA在翻译中的作用:
转录产生的mRNA是遗传信息的携带者，它直接作为蛋白质合成的模板，mRNA通过遗传密码的形式翻译为蛋白质.合成过程是tRNA携带氨基酸识别模板，并将氨基酸连接起来。
核糖体是蛋白质合成的场所，rRNA是核糖体的骨架
遗传密码的性质,简并性和摆动性的定义:
1.通用性,2.方向性:
在mRNA链上，密码为从5′端读向3′端，每次读三个核苷酸，中间不重叠，无标点,3.连续性,正确的阅读密码，必须从一个正确的起点开始阅读，连续不断的一个接一个阅读，从5′端读向3′端，直到出现终止密码,4.简并性:
有许多氨基酸有不止一个密码，一个氨基酸有2个以上密码就称为密码简并性5.摆动性:
tRNA的一个反密码应与mRNA上的几个密码配对，这种配对方式叫摆动性
摆动性配对:
在蛋白质的翻译过程中，氨基酸的正确加入，必须是tRNA的反密码与mRNA上的密码正确配对
起始tRNA的特点:
能够识别mRNA中5′端起始密码AUG的tRNA称为起始tRNA，其他tRNA统称延伸tRNA.在原核生物中，起始tRNA是携带甲酰蛋氨酸即tRNAfmet；
而在真核生物中，起始tRNA携带蛋氨酸，即tRNAimet。
在原核生物和真核生物中，均存在另一种携带蛋氨酸的tRNA，识别非起始部位的蛋氨酸密码：
AUG。
氨酰tRNA合成酶的催化反应和专一性特点:
氨基酸与tRNA的连接包括两步反应，由同一个酶催化，此酶称为氨基酰tRNA合成酶;
1.氨基酸（AA）与ATP反应，生成活化的氨基酰腺苷酸AA～AMP
2.然后氨基酸由AA～AMP转移给tRNA而生成氨基酰tRNA.氨基酸通过酯键连接于tRNA3′端腺苷核糖的的2′位或3′位羟基
tRNA和氨基酸之间并不存在识别作用，它们均是靠氨基酰tRNA合成酶来识别的，酶分子有两个识别位点，一个位点识别并结合特异氨基酸，另一个位点识别并结合特异tRNA。
两个位点专一性不同。
氨基酸与其相应的tRNA的连接以及携带氨基酸的数种tRNA具有高度特异专一性的，这可以避免错误蛋白质的合成
核糖体的结构和真核特有rRNA:
核糖体由大小两个亚基组成，每个亚基都含有蛋白质和rRNA。
原核生物中的核糖体大小为70S，可分为30S小亚基和50S大亚基。
小亚基由16SrRNA和21种蛋白质构成，大亚基由5SrRNA，23SRNA和35种蛋白质构成。
rRNA能在特定位点与蛋白质结合，组装成核糖体。
真核生物中的核糖体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。
小亚基由18SrRNA和30多种蛋白质构成，大亚基则由5SrRNA，28SrRNA和50多种蛋白质构成，在哺乳动物中还含有5.8SrRNA。
大亚基的三个结合点和功能：
大亚基具有三个不同的tRNA结合点。
A位（右）——氨酰基基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合；
P位（左）——肽酰基部位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。
另外有一个E位为结合空载tRNA的位点。
翻译起始的步骤：
细菌中翻译起始需要7种成分：
30S小亚基，50S大亚基，mRNA，fMet-tRNAfMet，Mg2+，GTP，三种翻译起始因子。
合成起始分为三个步骤：
1.30S亚基与模板的结合
2.30S起始复合物的形成
3.70S起始复合物的形成
真核生物翻译起始机制与原核基本相同，差异主要有以下几点：
1.真核核糖体较大，起始因子（eIF）较多，具有不同的功能。
2.mRNA5'
端的帽子结构和3'
端的多聚A参与形成翻译起始复合物。
3.40S亚基通过扫描模型来识别mRNA上的起始密码子。
SD序列的特点和作用：
在原核mRNA的起始密码子5'
上游存在一个共同序列AGCAGGU，称为SD序列（核糖体结合位点，RBS），SD序列与核糖体30S亚基的16SrRNA的一段序列互补，因此对翻译起始是必需的。
延伸的三个步骤：
生成起始复合物，起始氨基酸与核糖体结合后，肽链开始延长，肽链延伸包括结合、转肽和移位三个步骤。
以上结合、转肽、移位3步重复进行，核糖体沿mRNA每移动一个三联体单位，肽链就加长一个氨基酸
各种因子的名称：
起始因子（IF）是一些与多肽链合成起始有关的蛋白因子。
其作用主要是促进核糖体小亚基与起始tRNA及模板mRNA结合。
原核生物中存在3种起始因子，分别称为IF1-3。
在真核生物中存在9种起始因子（eIF）。
延长因子（EF）作用主要促使氨基酰tRNA进入核糖体的受体，并可促进移位。
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）。
释放因子（RF）：
释放因子（releasefactor）又叫终止因子，其主要作用是识别终止密码，协助多肽链的释放。
合成的终止和肽链水解需要三种释放因子RF（RF1、RF2、RF3）
翻译后加工修饰的几个方式：
一级结构的加工修饰：
①.N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除；
②.氨基酸的修饰；
③.二硫键的形成；
④.肽段的切除。
2.蛋白质运转：
运转的两种方式：
翻译运转同步机制：
分泌蛋白、跨膜蛋白的合成是在翻译时通过转运到内质网上继续合成后，运到细胞外或细胞膜上。
翻译后运转机制：
细胞器内的蛋白是在翻译完成后转运到各细胞器的，如线粒体、叶绿体，细胞核
同步机制的蛋白质、细胞器：
蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，但是有些蛋白质在合成开始不久后便转运在内质网上继续合成，并通过高耳基体转运至各细胞器。
这些蛋白质主要有：
向细胞外分泌的蛋白（如抗体、激素）；
跨膜蛋白；
需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白。
信号肽的特点：
信号肽（signalpeptide），是跨膜蛋白氨基端的一段疏水的肽段，可引导新合成肽链转移到内质网上。
常见的信号肽由10~40个氨基酸残基组成，N端为带正电荷的氨基酸残基，中间为疏水的核心区，而C端由小分子氨基酸残基组成，可被信号肽酶识别并裂解。
翻译后运转的细胞器：
线粒体、叶绿体的许多蛋白和酶是由细胞质提供的，其中绝大多数是以翻译后运转机制进入细胞器内，另外细胞核的蛋白运转也属于翻译后运转机制
线粒体和叶绿体前导肽的区别：
线粒体蛋白在运转之前以未折叠的前体形式存在,前体蛋白N端有一段信号序列称为前导肽。
前导肽对线粒体蛋白的识别和跨膜运转其关键作用，在完成转运后被肽酶切除。
叶绿体的前导肽有两个部分，分别决定蛋白质是否进入基质或进入类囊体
细胞核信号肽的特点：
信号肽通常位于需转运的核质蛋白的C端，，可引导蛋白质进入细胞核，称作核定位信号NLS。
NLS由4-8个氨基酸组成，对其连接的蛋白质无特殊要求，并且完成核输入后不被切除。
是一个永久性结构。
第五章 原核调控
１.概述：
基因表达调控的概念：
基因表达过程在体内受到精密的调控，基因的表达随着组织细胞及个体发育的阶段的不同，以及内外环境的变化，而表现为不同的基因的表达。
这称为基因表达调控；
调控的方式：
1.组成性表达；
2.诱导和阻遏表达
组成型表达的定义：
基因的表达水平在所有细胞或组织中几乎是不变的，在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。
这类稳定的几乎不用调节的表达方式称为组成性的基因表达
基因表达的特点：
1.时间特异性：
基因表达的时间特异性（temporalspecificity）是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。
故又称为阶段特异性。
2.空间特异性：
基因表达的空间特异性（spatialspecificity）是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。
故又称为细胞特异性或组织特异性。
3.基因表达的多级调控；
4.基因表达调控的基本方法
转录水平的基因表达调控主要是通过DNA上的顺式作用元件与反式作用因子作用后调节基因表达。
顺式作用元件的定义：
又称分子内作用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。
反式作用因子的定义：
又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。
操纵子的结构和功能：
典型的操纵子（operon）可分为控制区和信息区两部分。
信息区包括相邻的，功能相关的结构基因，在控制区的调节下转录并翻译为功能蛋白质。
控制区主要含操纵区（调节蛋白结合位点），调节基因（编码调节蛋白），启动区（RNA聚合酶结合位点）。
调节蛋白的种类，效应物的种类:
调节蛋白分为激活蛋白和阻遏蛋白两种。
效应物包括诱导因子和共阻遏蛋白两种。
负调控和正调控的区别:
负转录调控调节基因产生的调节蛋白是阻遏蛋白（repressor），起阻止结构基因转录的作用。
.正转录调控：
正转录调控调节基因产生的调节蛋白是激活蛋白（activator），起促使结构基因转录的作用.
负控诱导和负控阻遏的特点:
Ⅰ.负控诱导系统：
调节基因产生的是有活性的阻遏蛋白，能阻止结构基因转录。
当与效应物结合时，结构基因则开始转录。
这种效应物称为诱导因子
Ⅱ.负控阻遏系统：
调节基因产生的是无活性的阻遏蛋白，只有与效应物结合时，结构基因才不转录，这种效应物称为共阻遏蛋白
２.乳糖操纵子：
结构:
乳糖操纵子可分为控制区和信息区两部分。
信息区包括编码三种乳糖酶的结构基因（lacZ，lacY，lacA）在控制区的调节下转录成mRNA。
控制区主要含启动子（P）,操纵区（O），调节基因（lacI）以及终止子（T）
基本调控模型:
乳糖操纵子（lacoperon）属于诱导型操纵子，主要参与调控一系列用于乳糖分解代谢的酶蛋白的转录合成。
当环境中缺乏乳糖时，此操纵子关闭，而当环境中有乳糖时，此操纵子开放。
因此乳糖操纵子属于一种负控诱导操纵子（inducibleoperon），即这操纵子通常是关闭转录的，在有效应物乳糖作用时则开放转录。
这种效应物称为诱导物（inducer）。
细菌不少生物分解代谢系统的操纵子都属于这种类型，其调控可使细菌处在生存繁殖最经济最节省的状态。
葡萄糖效应（代谢物阻遏效应）和ＣＡＰ的正调控原理:
葡萄糖（G）对细菌乳糖操纵子的影响体现为葡萄糖效应：
如果细菌生长环境中，乳糖、G同时存在，尽管有诱导物乳糖存在，但细菌优先利用葡萄糖，G阻碍了Lacoperon的表达，在G耗尽之前，Lacoperon也
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