分子生物学复习资料Word下载.docx
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真核生物基因组结构特点:
●真核基因组结构庞大
●单顺反子
●非编码区较多
●含有大量重复序列
●基因不连续性,是断裂基因
9、内含子:
是一个基因中非编码DNA片段,它分开相邻的外显子。
DNA上的内含子会被转录到前体RNA中,但RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行转译前被剪除。
外显子(Exon)是真核生物基因的一部分,它在成熟mRNA剪接(Splicing)后仍会被保存下来,。
所有的外显子一同组成了遗传信息,并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。
10、重叠基因——同一段DNA含有两种不同蛋白质的信息。
11、断裂基因:
真核生物结构基因,由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成,去除非编码区再连接后,可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质,这些基因称为断裂基因。
12、多顺反子:
在原核细胞中,通常是几种不同的mRNA连在一起,相互之间由一段短的不编码蛋白质的间隔序列所隔开,这种mRNA叫做多顺反子mRNA。
这样的一条mRNA链含有指导合成几种蛋白质的信息。
13、DNA的一级结构:
指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序,DNA序列是这一概念的简称。
DNA的二级结构:
指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的双螺旋结构。
14、DNA空间结构特点:
●DNA分子由两条互相平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成。
●脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧,构成DNA骨架,碱基排在内侧
●内侧碱基通过氢键互补形成碱基对(A:
T,C:
G)。
由于碱基可以任何顺序排列,构成了DNA分子的多样性。
15、DNA的半保留复制:
由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
16、复制原点:
DNA的复制有特定的起始位点,叫做复制原点。
17、复制子:
从复制原点到终点,组成一个复制单位,叫复制子。
18、复制叉:
复制时,解链酶等先将DNA的一段双链解开,形成复制点,这个复制点的形状象一个叉子,故称为复制叉。
19、冈崎片段:
DNA复制时,复制方向由5’向3’复制,前导链连续合成,后随链合成不连续,形成冈崎片段。
20、前导链:
在DNA复制时,合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链。
滞后链:
合成方向与复制叉移动的方向相反,形成许多不连续的片段,最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。
21、半不连续复制:
DNA复制时其中一条子链的合成是连续的,而另一条子链的合成是不连续的,故称半不连续复制。
22、原核基因复制酶相关作用:
●拓扑异构酶I:
解开负超螺旋,并由DNA解链酶(DNAhelicase)DnaB解开双链
●SSB蛋白(单链结合蛋白):
来稳定解开的单链,以保证该局部结构不会恢复为双链
●引发酶DnaG(一种RNA聚合酶):
在DNA模板上合成一段RNA引物
●Ter-Tus复合物:
复制的终止,需要Tus蛋白的参与,当复制叉前移,遇到约22个碱基的重复性终止序列(Ter)时,Ter-Tus复合物能阻止DNA的解链,阻挡复制叉的前移。
23、原核生物DNA聚合酶作用:
●DNA聚合酶I非主要聚合酶,可确保DNA合成的准确性,去除冈崎片段5‘端RNA引物,使冈崎片段缺口消失。
●DNA聚合酶II主要生理功能为修复DNA。
●DNA聚合酶III为主导聚合酶。
●DNA聚合酶IV和V主要在SOS修复中起作用。
24、真核生物DNA复制的特点:
●真核生物每条染色体上可以有多个复制起点。
●真核生物DNA在完成复制前不能开始新的复制,而原核生物则可以连续开始新的DNA复制,一个复制单元多个复制叉。
●复制起点为自主复制序列(ARS)。
●复制叉移动速度慢,仅50bp/s,不到大肠杆菌的1/20。
●真核生物DNA聚合酶有15种以上,其中
●DNA聚合酶α功能主要是引物合成。
●DNA聚合酶δ主要负责DNA的复制。
●还存在其它一些酶,有修复损伤功能
25、DNA修复系统:
DNA修复系统
功能
错配修复
恢复错配
切除修复(碱基、核苷酸)
切除突变的碱基和核苷酸片段
重组修复
复制后的修复
DNA直接修复
修复嘧啶二体
SOS系统
DNA的修复,导致变异
26、SOS反应:
细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急状况下,细胞为求生存而产生的一种应急措施。
27、DNA的转座(移位):
由可移位因子介导的遗传物质重排现象。
分为复制型转座和非复制型转座。
转座子:
是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。
复制型转座:
作为自身移动的一个部分,转座子被复制,一个拷贝仍然保留在原来的位置上,而另一个则插入到一个新的部位。
非复制型转座:
转座元件作为一个物理实体直接由一个部位转移到另一个部位。
第三章
1、转录:
生物体以DNA为模板合成RNA的过程。
2、RNA分为:
mRNA、rRNA和tRNA
3、参与转录的物质:
原料:
4种核糖核苷三磷酸NTPs(ATP,UTP,GTP,CTP)
模板:
DNA
酶:
RNA聚合酶
其他蛋白质因子
4、无论在原核还是真核细胞中,RNA链的合成都具有以下几个特点:
RNA按5’→3’方向合成
以DNA双链中的反义链为模板
不需要引物参与
合成的RNA有与DNA编码链相同的序列(T-U)
5、转录的不对称性:
在RNA的合成中,DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板,称为转录的不对称性。
6、编码链:
与合成的mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链
7、模板链:
将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链
8、
9、不均一核RNA:
在真核生物中,最初转录生成的RNA称为不均一核RNA(hnRNA)。
一般认为hnRNA多是信使RNA(mRNA)的前体。
10、转录复合物:
在转录的不同阶段,RNA聚合酶将同DNA结合,形成不同的复合物。
●在识别阶段,聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭二元复合物。
●接着,结合处DNA双链解开,封闭复合物变为开放二元复合物。
●转录开始,由RNA聚合酶、DNA和新生RNA形成三元复合物。
(延伸复合物)
11、全酶=核心酶+σ因子
12、核心酶功能:
RNA链的延伸
13、σ因子功能:
帮助转录起始,一旦转录开始,它就脱离起始复合物,由核心酶负责RNA链的延伸。
14、启动子:
一段位于结构基因5’端上游区的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、结构基因:
DNA分子上转录出RNA的区段,称为结构基因。
16、终止子:
DNA分子中终止转录的核苷酸序列
17、转录单元:
一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
18、转录起始位点:
与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。
通常为一个嘌呤。
17、Pribnow盒:
原核生物中经对启动子的比较,它们有共有序列:
–在上游10bp处为TATAAT,又称为Pribnow盒
–在上游35bp处为TTGACA。
18、RNA聚合酶与启动子的结合位点:
10bp的Pribnow区和-35bp的TTGACA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点,能与σ因子相互识别二具有很高的亲和力。
19、核心启动子定义:
指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列,包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区
作用:
选择正确的转录起始位点,保证精确起始
20、上游启动子元件定义:
将TATA区上游的保守序列称为UPE。
包括CAAT盒(CCAAT)和GC盒(GGGCGG)等
控制转录起始频率。
21、增强子:
能提高转录起始效率的序列被称为增强子or强化子。
22、增强子的特点:
●远距离效应。
一般位于上游-200bp处。
●无方向性。
可位于靶基因的上游、下游或内部。
●顺式调节。
只调节位于同一染色体上的靶基因。
●无物种和基因特异性。
可连接到异源基因上发挥作用。
●有组织特异性。
需要特定的蛋白因子参与。
●有相位性。
其作用与DNA的构想有关。
●有的增强子可以对外部信号产生反应。
23、转录的基本过程包括:
模板的识别,转录起始,转录延伸,转录终止
模板的识别阶段:
主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。
转录起始阶段:
RNA聚合酶结合到启动子上以后,使启动子附近的DNA解旋并解链,形成转录泡以促使核糖核苷酸与模板DNA配对。
转录延伸:
RNA聚合酶释放σ因子离开启动子后,核心酶沿着模板DNA移动并使新生RNA链不断伸长的过程。
转录终止:
当RNA链延伸到终止位点时,RNA将停止合成,转录泡瓦解,DNA链复原,新生RNA链和RNA聚合酶将被释放下来。
这即是转录终止。
24、转录起始无需引物
25、转录终止:
不依赖Rho(ρ)因子的转录终止:
此类终止反应中,无任何其它因子参与。
模板DNA中存在终止转录的特殊信号——终止子,又称内在终止子。
依赖Rho(ρ)因子的转录终止:
终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区,RNA形成发夹结构;
终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列,RNA的3’端为寡聚U.
26、因子:
六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸,通过催化NTP的水解,促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来,从而终止转录。
27、转录后加工:
◆在5’端加帽——5’端终端总是一个在mRNA转录后加上去的7-甲基鸟苷。
这个反应非常快,mRNA几乎一诞生就戴上了帽子
◆3’端加尾——多聚尾巴是在转录后,由内切酶切开mRNA3’端的特定部位,然后由polyA聚合酶催化多聚腺苷酸反应。
◆RNA的剪接——真核生物的基因往往是断裂的基因,其转录所形成的RNA前体要经过剪切,将内含子切除后,将外显子拼接起来才能形成成熟的mRNA。
◆RNA的编辑——某些RNA,特别是mRNA前体的一种加工方式,如插入、删除或取代一些核苷酸残基,导致DNA编码的遗传信息的改变。
28、帽子结构功能:
①能被核糖体小亚基识别,促使mRNA和核糖体的结合;
②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5’末端,以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解,增强mRNA的稳定。
29、PolyA尾巴的功能:
PolyA是mRNA进入胞质必需的形式,提高了mRNA在细胞质中的稳定性。
30、GU-AG法则定义:
mRNA前体中内含子的5‘边界序列为GU,3’边界序列为AG,这种保守序列模式称为GU-AG法则。
意义:
保守序列是前体mRNA剪接过程中各种剪接调节因子的结合位点,对于准确剪接非常重要。
31、指导RNA要求:
1)可以部分与RNA前体互补
2)指导RNA上存在一些未能配对的腺嘌呤A,从而形成缺口,为插入尿嘧啶U提供了模板。
32、原核生物与真核生物mRNA的特征比较:
原核生物——
●半衰期短
●多以多顺反子的形式存在
●起始密码子常为AUG,有时也为GUG,甚至UUG
●5’端无“帽子”结构,3’端没有或只有较短的poly(A)结构。
真核生物——
●5’端存在“帽子”结构
●多数mRNA3’端具有poly(A)尾巴(组蛋白除外)
●以单顺反子的形式存在
●起始密码子仅为AUG
33、单顺反子mRNA:
只编码一个蛋白质的mRNA。
多顺反子mRNA:
编码多个蛋白质的mRNA。
34、RNA合成与DNA合成异同点——
相同点:
●都以DNA链作为模板
●合成的方向均为5’→3’
●聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键,使核苷酸链延长。
不同点:
DNA复制
RNA转录
模板
两条链均复制
模板链转录(不对称转录)
原料
dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
产物
子代双链DNA(半保留复制)
mRNA,tRNA,rRNA
配对
A-T;
G-C
A-U;
T-A;
引物
RNA引物
无
第四章
1、翻译:
指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始,按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。
2、
蛋白质合成的场所是核糖体
蛋白质合成的模板是mRNA
模板与氨基酸之间的接合体是tRNA
蛋白质合成的原料是20种氨基酸
3、密码子的摆动性:
转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合,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,A与U配对,G与C配对,第三对碱基有一定的自由度,Crick将这种变通性称之“摆动”,提出了“摆动假说”。
这种现象称为密码子的摆动性。
4、次黄嘌呤核苷酸(I)常出现在tRNA的5ˊ(摆动)位,I可以与U,C,A形成氢键
5、tRNA的结构:
(二级结构)由于小片段碱基互补配对,形成三叶草形的二级结构。
三叶草形tRNA分子上有4条根据它们的结构或已知功能命名的手臂:
受体臂:
接受氨基酸,形成氨酰-tRNA
TψC臂:
其中ψ表示拟尿嘧啶,是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸。
反密码子臂:
位于套索中央有三联反密码子。
D臂:
在D臂中存在多至3个可变核苷酸位点。
(三级结构)“L”形折叠式,靠氢键维持
6、tRNA的功能
●通过其反密码子和mRNA的密码子配对,解读mRNA的遗传信息
●运输的工具,通过氨酰-tRNA合成酶运载氨基酸,将氨基酸插入到正在合成的多肽链的适当位置上。
7、tRNA有两个关键部位:
●3’端CCA:
接受氨基酸,形成氨酰-tRNA。
●与mRNA结合部位—反密码子部位
8、tRNA的种类:
起始tRNA和延伸tRNA
——能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA,其他tRNA统称为延伸tRNA。
9、真核生物:
起始密码子AUG所编码的氨基酸是甲硫氨酸(Met),起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。
起始密码子AUG所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸,起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet
10、同工tRNA:
代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。
11、无义突变:
在蛋白质的结构基因中,一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子(UAG、UGA、UAA),使蛋白质合成提前终止,合成无功能的或无意义的多肽,这种突变就称为无义突变。
12、错义突变:
由于结构基因中某个核甘酸的变化使一种氨基酸的密码子变为另一种氨基酸的密码子,这种基因突变叫错义突变。
13、校正tRNA:
能够改变自身反密码子从而校正无义突变和错义突变的tRNA。
14、核糖体有三个tRNA结合位点(A、P、E),位于大小亚基交界面,tRNA的移动顺序是从A位到P位再到E位。
15、翻译起始三步:
●30S小亚基与翻译起始因子IF-l,IF-3结合,核糖体大小亚基分离
●30S小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合
●在IF-2和GTP的帮助下,fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位,tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。
16、SD序列:
mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。
17、真核生物翻译起始的特点:
●核糖体较大,为80S;
●起始因子比较多;
●mRNA5′端具有m7Gppp帽子结构
●Met-tRNAMet
●mRNA的5′端帽子结构和3′端polyA都参与形成翻译起始复合物
18、真核生物翻译起始复合物形成(区别原核生物)
原核生物中30S小亚基首先与mRNA模板相结合,再与fMet-tRNAfMet结合,最后与50S大亚基结合。
而在真核生物中,40S小亚基首先与Met-tRNAMet相结合,再与模板mRNA结合,最后与60S大亚基结合生成80S·
mRNA·
Met-tRNAMet起始复合物。
19、肽链延伸每个循环包括:
AA-tRNA与核糖体结合、肽键的生成和移位。
20、肽键形成:
是由转肽酶/肽基转移酶催化
21、肽链的终止:
释放因子(RF)能识别终止密码子UAA,UAG,UGA,并与之结合,水解P位上多肽链与tRNA之间的二酯键。
22、特定氨基酸的修饰p137:
磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羟基化和羧基化
23、分子伴侣:
能在细胞内辅助新生肽链正确折叠的一类蛋白质。
它是一类在序列上没有相关性但有共同功能的保守性蛋白质。
分为两类:
–伴侣素
–热休克蛋白
24、蛋白质的运转机制
蛋白性质
运转机制
主要类型
分泌
蛋白质在结合核糖体上合成,并以翻译-运转同步机制运输
免疫球蛋白、卵蛋白、水解酶、激素等
细胞器发育
蛋白质在游离核糖体上合成,以翻译后运转机制运输
核、叶绿体、线粒体、乙醛酸循环体、过氧化物酶体等细胞器中的蛋白质
膜的形成
两种机制兼有
质膜、内质网、类囊体中的蛋白质
25、信号肽:
常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的N-末端氨基酸序列。
26、信号肽机制过程:
●信号肽开始从核糖体的大亚基露出,SRP与信号肽结合,被内质网膜上的受体识别并与之结合,产生通道;
●信号肽过膜后被内质网腔的信号肽酶水解,新生肽随之通过蛋白孔道穿越疏水的双层磷脂;
●当核糖体移到mRNA的“终止”密码子,蛋白质合成即告完成,翻译体系解散,膜上的蛋白孔道消失,核糖体重新处于自由状态。
信号肽假说运输过程:
27、信号肽识别颗粒(SRP)识别信号肽,使肽链合成暂时停止。
第五章
1、重组DNA的核心:
限制性核酸内切酶&
DNA连接酶
限制性核酸内切酶:
基本克隆中最重要的工具酶,主要从原核细胞中提取.能从双链DNA内部特异位点识别并且裂解磷酸二酯键而将双链DNA分子断开并形成3/—OH和5/—P末端.
DNA连接酶:
通过磷酸二酯键把两个或多个DNA片段连接成一个DNA分子
2、载体:
仅仅能在体外利用限制性核酸内切酶和DNA连接酶进行DNA的切割和重组,还不能满足基因工程的要求,只有将它们连接到具备自主复制能力的DNA分子上,才能在寄主细胞中进行繁殖。
这就是基因克隆,或分子克隆。
具备自主复制能力的DNA分子就是分子克隆的载体。
病毒、噬菌体和质粒等小分子量复制子都可以作为基因导入的载体。
3、凝胶电泳技术原理:
在生理条件下,核酸分子之糖-磷酸骨架中的磷酸基团,是呈离子化状态的,所以,DNA和RNA多核苷酸链又被称为多聚阴离子(polyanions),把这些核酸分子放置在电场当中,它们就会向正电极的方向迁移。
由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质,相同数量的双链DNA几乎具有等量的净电荷,因此它们能以同样的速度向正电极方向迁移。
在一定的电场强度下,DNA分子的这种迁移速度,亦即电泳的迁移率,取决于核酸分子本身的大小和构型。
这即是应用凝胶电泳技术分离DNA片段的基本原理。
分子量大的核酸分子移动的慢,分子量小的移动的快。
4、EB原理:
溴化乙锭染料的化学结构及其对DNA分子的插入作用。
由于插入了溴化乙锭分子,在紫外光照射下,琼脂糖凝胶电泳中DNA的条带便呈现出橘黄色荧光,易于鉴定。
5、细菌转化:
是指一种细菌菌株由于捕获了来自另一种细菌菌株的DNA而导致性状特征发生遗传改变的生命过程。
感受态细胞:
处于能够接受外源DNA的细胞称为感受态细胞。
6、提供转化DNA的菌株叫作供体菌株,接受转化DNA的细菌菌株则被称为受体菌株。
7、重组噬菌体DNA分子经体外包装组成带有外源DNA的λ噬菌体。
8、溶菌阶段:
是指在感染过程中产生出子代噬菌体颗粒
溶源阶段:
噬菌体的DNA是整合到寄主细胞染色体DNA上,成为它的一个组成部分。
9、PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。
PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:
①模板DNA的变性:
模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;
②模板DNA与引物的退火(复性):
模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;
③引物的延伸:
DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板互补的DNA链。
10、常规PCR技术:
对PCR扩增反应的终点产物进行定量和定性分析,无法对起始模板准确定量,无法对扩增反应实时检测
实时定量PCR技术:
利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化,通过Ct值和标准曲线的分析对起始模板进行定量分析
11、TaqMan法:
●5′端标记有报告基团(Reporter,R),即短波长荧光基团
●3′端标记有荧光淬灭基团(Quencher,Q),即长波长荧光基团
●探针上的特异碱基序列被设计成能与目的DNA中部结合
●探针完整,RQ相距较近,R所发射的荧光能量被Q吸收,不能产生荧光
●Taq酶有5′→3′外切核酸酶活性,可水解探针
●R与Q分开,R被激发光激发,产生绿色荧光
12、基因组DNA文库:
从生物组织细胞提取出全部DNA将其切成预期大小的片段,分别与载体连接,转入受体细菌或细胞,形成克隆。
汇集包含基因组中所有DNA序列