生物化学与分子生物学提纲人卫版第8版下讲课讲稿Word格式.docx

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DNApolγ

线粒体DNA合成

ΔDNApolδ

前导链和后随链的合成，错配修复

DNApolε

错配修复

真核生物的DNA链延长中起催化作用的主要是DNApolδ，相当于原核生物的DNApolⅢ；

此外它还有解旋酶的活性。

20.生物体至少有3种机制实现保真性：

①遵守严格的碱基互补配对规律；

②聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；

③复制出错时有即时的校对功能。

21.嘌呤核苷酸的化学结构能形成顺式和反式构型，但只有反式构型能与嘧啶形成氢键配对。

DNApolⅢ对嘌呤的不同构性表现不同亲和力，因此实现碱基选择功能。

22.原核生物的DNApolⅠ、真核生物的DNApolδ和DNApolε的3’→5’核酸外切酶活性很强，可以在复制过程中辨认并对复制错误进行校正，此过程称错配修复。

23.原核生物复制中参与DNA解链的相关蛋白质

蛋白质（基因）

通用名

功能

DNAA（DNA）

辨认复制起始点

DNAB（DNA）

解旋酶

解开DNA双链

DNAC（DNA）

运送和协同DNAB

DNAG（DNA）

催化RNA引物生成

SSB

单链DNA结合蛋白

稳定已解开的单链DNA

拓扑异构酶

拓扑异构酶Ⅱ又称促旋酶

解开超螺旋

24.拓扑酶既能水解，又能连接DNA分子中磷酸二酯键，可在将要打结或已打结处切口，下游的DNA穿越切口并作旋转，打开或解松结，然后旋转复位连接。

25.拓扑异构酶Ⅰ可以切断DNA双链中一股，使DNA解链旋转不致打结；

适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。

反应不需ATP。

26.拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子双链，使超螺旋松弛；

然后利用ATP供能，连接断端。

27.DNA连接酶连接DNA链3'

-OH末端和相邻DNA链5'

-P末端，生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成完整的链。

消耗ATP。

28.连接酶只能连接双链中的单链缺口，不能连接单独存在的DNA单链或RNA单链。

*29.DNA连接酶功能

①在复制中起最后接合缺口的作用。

②在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。

③基因工程的重要工具酶之一。

30.三种催化生成磷酸二酯键的酶：

DNA聚合酶、DNA连接酶、拓扑酶。

31.复制的起始是装配引发体，形成复制叉并合成RNA引物的过程。

32.E.coli的复制起始点是一段DNA序列，包含有3组串联重复序列和2对反向重复序列。

上游的串联重复序列称为识别区；

下游的反向重复序列碱基组以A、T为主，为富含AT区。

33.DNA的解链过程由DNAA、B、C三种蛋白质共同参与：

①DNAA蛋白辨认并结合于oriC的串联重复序列（AT区）

②DNAB在DNAC的协同下，结合并沿解链方向移动，使双链解开足够用于复制的长度，并逐步置换出DNAA蛋白。

③SSB结合到DNA单链上，使复制叉保持适当的长度。

34.含有解螺旋酶DNAB、DNAC、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构，称为引发体。

35.引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子，为DNA的合成提供3’-OH末端。

36.复制的延长指在DNApol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

37.同一复制叉上前导链和后随链在同一个DNApolⅢ催化下进行延长的。

38.引物的水解需靠细胞核内的DNApolⅠ，水解后留下的空隙也由DNApolⅠ催化修补；

缺口则由连接酶连接。

*39.真核生物每个染色体有多个复制起始点。

复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。

40.复制的起始需要DNApolα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）参与，还需拓扑酶和复制因子。

41.增殖细胞核抗原（PCNA）在复制起始和延长中起关键作用，促进核小体的生成。

PCNA的蛋白质水平是检测细胞增殖能力的重要指标。

*42.在复制叉及引物生成后，DNApolδ通过PCNA的协同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3'

-OH基础上连续合成前导链。

后随链引物也由polα催化合成。

然后由PCNA协同，polδ置换polα，继续合成DNA子链。

43.端粒是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构，维持染色体的稳定性和DNA复制的完整性。

44.端粒的DNA和它的结合蛋白紧密结合，富含T-G短序列的多次重复。

45.端粒酶组成由3部分组成：

端粒酶RNA（hTR）、端粒酶协同蛋白1（hTP1）、端粒酶逆转录酶（hTRT），故端粒酶兼有提供RNA模板和催化逆转录的功能。

46.端粒酶催化作用的爬行模型

①hTR（AnCn）x辨认及结合母链DNA（TnGn）x的重复序列并移至3’端，以逆转录的方式复制；

②延伸至足够长度后，DNApol取代端粒酶，母链形成非标准的G—G发夹结构并使3'

-OH反折，同时起引物和模板的作用，在DNApol催化下完成双链末端的复制。

47.真核染色体DNA复制仅出现在细胞周期的S期，而且只能复制一次。

复制基因是指DNA复制起始所必需的全部DNA序列。

48.真核细胞DNA复制的起始分两步进行，即复制基因的选择和复制起点的激活。

（1）复制基因的选择出现于G1期，组装前复制复合物（pre-RC）；

（2）复制起点的激活出现于S期，这一阶段将激活pre-RC，募集若干复制基因结合蛋白和DNA聚合酶，并起始DNA解旋。

49.在原核细胞中，复制基因的识别与DNA解旋、募集DNA聚合酶偶联进行。

而在真核细胞中，这两个阶段相分离可以确保每个染色体在每个细胞周期中仅复制一次。

50.真核细胞通过依赖细胞周期蛋白的蛋白激酶（CDK）严格控制pre-RC的形成和激活。

●激活pre-RC，以起始DNA复制；

●抑制形成新的pre-RC。

51.真核生物与原核生物DNA复制的差异

（1）真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢等；

（2）DNA复制从引发进入延伸阶段发生DNA聚合酶α/δ转换

（3）切除冈崎片段RNA引物的是核酸酶RNAseHⅠ和FEN1

52.RNA病毒的基因组是RNA，其复制方式是逆转录，也称为逆转录病毒。

53.催化逆转录的酶是逆转录酶，全称是依赖RNA的DNA聚合酶。

该酶

●具有RNA或DNA作模板的dNTP聚合活性；

●具有RNase活性；

●合成反应按照5´

→3´

延长的规律。

54.逆转录分三步

①以病毒基因组RNA为模板，催化dNTP聚合生成DNA互补链，产物是RNA/DNA杂化双链；

②RNA被RNase活性组分水解；

③RNA分解后剩下的单链DNA再用作模板，由逆转录酶催化合成第二条DNA互补链。

55.RNA病毒在细胞内复制成双链DNA的前病毒。

前病毒基因组通过基因重组参加到细胞基因组内，并随宿主基因一起复制和表达，称为整合。

56.线粒体DNA复制特点

●环形线粒体DNA两条链（H和L）的复制不同步；

●线粒体DNA复制开始以H链作为模板合成新的L链，取代原来的L链并和H链互补，而原来的L链则保持单链状态，形成类似英文字母D的区域；

●两条链具有不同的复制起点和相反的合成方向；

●线粒体DNA复制也需要RNA引物。

57.化学诱变剂的细菌检测法（Ames）试验

（1）材料：

含有缺陷的沙门菌：

①组氨酸异养型，需加组氨酸才能生长。

②胞壁缺陷，化学物质易透入。

③修复系统不活化。

（2）沙门菌具有回复突变性，即致癌物质能使之突变为能自身合成组氨酸的菌种，由此间接判断致癌物质的致癌能力。

58.突变的分子改变类型包括：

错配、缺失、插入、重排。

59.DNA分子上的碱基错配称点突变，包括转换和颠换。

●转换：

发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。

●颠换：

发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。

60.缺失或插入都可导致框移突变，即三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。

61.DNA损伤（突变）可能造成两种结果：

①导致复制或转录障碍；

②导致复制后基因突变

62.DNA损伤修复途径

修复途径

修复对象

参与修复的酶或蛋白

光复活修复

嘧啶二聚体

光修复酶（DNA光裂合酶）

碱基切除修复

受损的碱基

DNA糖基化酶

核苷酸切除修复

嘧啶二聚体、DNA螺旋结构的改变

大肠杆菌中UvrA、UvrB、UvrC和UvrD，人的XP（A~G）系列蛋白

复制或重组中的碱基配对错误

E.coli：

MutH、MutL、MutS，人的MSH、MLH

重组修复

双链断裂

RecA

损伤跨越修复

大范围的损伤或复制中来不及修复的损伤

RecA、DNA聚合酶

63.碱基切除修复

①DNA糖基化酶水解去除受损的碱基；

②无碱基位点核酸内切酶将DNA链的磷酸二酯键切开，去除剩余的磷酸核糖部分；

③DNA聚合酶合成互补序列；

④DNA连接酶将切口重新连接。

64.核苷酸切除修复

①酶系统识别DNA损伤部位；

②损伤两侧切开DNA链，去除两个切口之间受损的寡核苷酸；

③DNA聚合酶作用下合成新DNA，填补缺损区；

④由连接酶连接，完成损伤修复。

65.核苷酸切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤，而且能修复正在转录的模板链损伤，即参与转录偶联修复。

66.着色性干皮病患者缺乏核酸内切酶，不能修复被紫外线损伤的皮肤的DNA。

67.由错误的模板复制的子链带有错误甚至缺口，这种损伤需以重组方式修复。

重组蛋白RecA的核酸酶活性将另一股健康母链与缺口部分进行交换，以填补缺口。

68.当DNA损伤广泛难以继续复制时，需要SOS修复，这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。

会使DNA保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。

69.人类遗传性非息肉大肠直肠癌是由于MLH1和MSH2基因突变，导致错配修复、转录偶联修复缺陷而引起。

70.BRCA基因参与DNA损伤修复的启动，细胞周期调控。

BRCA1发生突变而失活导致家族遗传性乳腺癌和卵巢癌。

十六、RNA的生物合成

*1.生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。

2.RNA依赖的RNA合成是RNA复制，由RNA依赖的RNA聚合酶催化，常见病毒RNA的复制。

*3.复制和转录的相似之处

●都以DNA为模板

●都需依赖DNA的聚合酶

●都是核苷酸之间生成磷酸二酯键

●都从5’至3’方向延伸聚核苷酸链

●都遵从碱基配对规律

*4.复制和转录的区别

复制

转录

模板

两股链均复制，

全部基因组被复制

仅模板链转录（不对称转录），对一种细胞来说仅部分基因转录

原料

dNTP

NTP

酶

DNA聚合酶

RNA聚合酶

产物

模板半保留的子代双链DNA

mRNA，tRNA，rRNA等

配对

A-T，G-C

A-U，T-A，G-C

5.DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。

转录时DNA双链中作为RNA合成模板一股单链，称为模板链，相对的另一股单链是编码链。

6.在DNA分子双链上，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录，这种模板选择性称为不对称转录（asymmertrictranscription）。

在DNA的不同区段，模板链并非永远在同一条单链上。

7.RNA合成的总反应式：

（NMP）n＋NTP→（NMP）n+1＋PPi

8.RNA聚合酶能直接启动转录起始点的两个核苷酸间形成磷酸二酯键，RNA链的起始合成不需要引物。

9.E.coli的RNA聚合酶是由α、α、β、β’、σ亚基组成的五聚体蛋白质。

亚基

*分子量

α

36512

决定被转录的基因

Δβ

150618

催化聚合反应

β’

155613

结合模板链，双螺旋解链

Δσ

70263

辨认起始点，结合启动子

10.RNApol的4个主要亚基（α2ββ’）称为核心酶。

σ亚基与核心酶共称全酶。

转录起始需要全酶，转录延长阶段则仅需要核心酶。

11.σ70是辨认典型转录起始点的蛋白质；

σ32是应答热刺激而诱导产生的，能够辨认热休克基因（hsp）的转录起始点上游序列及启动其转录的σ因子。

12.转录是分区段进行的，每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子。

操纵子包括若干个结构基因及其上游的调控序列。

*13.调控序列中的启动子是RNApol结合模板DNA的部位，也是控制转录的关键部位。

原核生物以RNApol全酶结合到DNA的启动子上而起动转录，其中由σ亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。

14.对启动子的研究，常采用RNA聚合酶保护法：

将提取的DNA与提纯的RNA聚合酶混合，再加入核酸外切酶，使大部分DNA链被水解，启动子序列得以保留。

15.若以转录起点为+1，用负数表示其上游的碱基序号，则-35区有一致性序列TTGACA。

而-10区的一致性序列则为TATAAT，又称为Pribnow盒。

△16.转录起始

（1）RNApol识别并结合启动子，形成闭合转录复合体。

首先被辨认的DNA区域是-35区的TTGACA序列，接着酶移向-10区的TATAAT序列并跨过转录起始点。

（2）DNA双链打开，闭合转录复合体成为开放转录复合体。

（3）第一个磷酸二酯键形成。

转录起始不需要引物。

转录起始生成第一位的RNA多是ATP或GTP，又以GTP更常见，生成的聚合物是5'

-pppGpN–OH3'

。

17.第一个磷酸二酯键生成后，转录复合体构象发生改变，σ亚基从转录复合体上脱落，并离开启动子，RNA合成进入延长阶段。

18.转录时解链范围约为17bp，称为转录泡。

转录产物3´

端与模板DNA保持结合状态，形成8bp的RNA-DNA杂合双链，5´

端则脱离模板向空泡外伸展。

19.电镜下，原核生物转录过程中存在羽毛状现象，说明原核生物RNA链的转录尚未完成，已经作为模板进行翻译。

20.RNApol在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来，就是转录终止。

分为依赖ρ因子的转录终止和非依赖ρ因子的转录终止。

21.ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，能结合RNA，对polyC的结合力最强。

22.ρ因子能识别产物RNA上的终止信号，并与之结合。

使ρ因子和RNA聚合酶都可发生构象变化，从而使RNA聚合酶停顿，解螺旋酶的活性使DNA/RNA杂化双链分离，利于产物从转录复合物中释放。

23.DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列（寡聚U），转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构（茎环/发夹）来终止转录，称为非依赖ρ因子的转录终止。

24.茎环结构可能改变RNA聚合酶的构象；

多聚U则促使RNA产物从模板上脱落。

25.真核生物具有3种不同的RNA聚合酶：

RNAPolⅠ、Ⅱ、Ⅲ。

种类

转录产物

对鹅膏覃碱的反应

细胞内定位

Ⅰ

45SrRNA

耐受

核仁

Ⅱ

hnRNA

敏感

核内

Ⅲ

5SrRNA、tRNA、snRNA

高浓度敏感

26.RNApolⅡ最大亚基的羧基末端有一段Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的7个氨基酸共有重复序列，称为羧基末端结构域（CTD）。

27.所有真核生物的RNA聚合酶Ⅱ都具有CTD，只是共有序列的重复程度不同。

而CTD的可逆磷酸化在转录起始时有重要作用。

28.不同物种、不同细胞或不同的基因，转录起始点上游可以有不同的DNA序列，包括启动子、增强子等，统称为顺式作用元件（cis-actingelement）。

29.能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，称为反式作用因子（trans-actingfactors）或转录因子（TF）。

其中直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为基本转录因子。

TFⅡD

TBP亚基结合TATA盒

TFⅡH

解旋酶；

催化CTD磷酸化

30.真核生物转录起始前复合物形成过程中，RNApol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子：

①TFⅡD中的TBP识别TATA盒，然后TFⅡB与TBP结合，同时也与DNA结合。

TFⅡA稳定与DNA结合的TFⅡB-TBP复合体。

②TFⅡB-TBP复合体与RNApolⅡ-TFⅡD复合体结合。

③TFⅡE和TFⅡH加入，形成闭合复合体。

31.RNApolⅡ催化的hnRNA的转录终止与poly尾的形成同时发生。

32.密码子编码区的下游，有一组共同序列AATAAA，再远处下游还有许多GT序列，这些序列就是hnRNA的转录终止相关信号，称为修饰点。

*33.RNApolⅡ会把修饰点转录出来，产物中的修饰点序列会被特异的核酸酶识别并切断，随即在3’-OH上加入poly尾结构。

34.加帽过程：

①新生RNA的5’-端核苷酸的γ-磷酸被水解，与另一分子GTP的5’-端在鸟苷酸转移酶催化下形成5’，5’-三磷酸键。

②SAM提供甲基，使加上去的鸟嘌呤的N7和新生RNA的5’端核苷酸的核糖2’-O甲基化。

35.帽子结构功能：

①有助于mRNA越过核膜；

②保护5´

-端不被降解；

③翻译时供IFⅢ（起始因子）和核糖体识别。

36.加入polyA之前，先由核酸外切酶切去前体mRNA3´

-端的一些核苷酸，然后由多聚腺苷酸聚合酶（PAP）催化加入polyA。

而断裂点的上游10~30nt有AAUAAA信号序列。

37.尾部修饰和转录终止同时进行。

polyA的有无和长短，是维持mRNA作为翻译模板的活性以及增加mRNA本身稳定性的因素。

38.mRNA来自hnRNA，而hnRNA和DNA模板可以完全配对。

hnRNA中被剪接去除的核酸序列为内含子序列；

在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列为外显子序列。

*39.内含子的分类

i.存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物的催化自我剪接的rRNA；

ii.线粒体、叶绿体中催化自我剪接的mRNA前体和tRNA前体；

iii.前体mRNA中常见的形成套索结构后被剪接的内含子；

iv.剪接过程需酶及ATP的tRNA基因及其初级转录产物中的内含子

40.大多数内含子都以GU为5´

端的起始，而其末端则为AG-OH-3´

5´

GU……AG-OH-3´

称为剪接接口或边界序列。

41.剪接体由5种核小RNA（snRNA）和蛋白质装配而成，snRNA分子中的碱基以尿嘧啶含量最丰富，以U作为分类命名包括U1、U2、U4、U5、U6，每种snRNA分别与多种蛋白质结合，形成5种小分子核糖核酸蛋白体（snRNP）。

42.剪接体形成过程：

①U1与U2的部分序列分别和5’剪接点与分支点A附近的序列互补结合；

②U4、U5、U6加入，形成完整的剪接体；

③释放U1、U4、U5，U2、U6形成催化中心，发生转酯反应。

43.剪接过程的二次转酯反应：

①分支点A的2´

-OH进攻第一个外显子与内含子之间的磷酸二酯键，原有的磷酸二酯键断裂，同时与内含子序列的5´

端形成新的磷酸二酯键，形成套索结构

②第一个外显子的3’-OH进攻内含子与第二个外显子之间的磷酸二酯键，相邻外显子连接

③释放套索结构的内含子

44.RNA编辑是改变RNA前体的一些序列，使最终表达产物的序列与初始转录产物的序列不完全对应。

又称RNA的分化加工。

如：

小肠黏膜细胞的胞嘧啶核苷酸脱氨酶能将ApoB基因转录出来的RNA上CAA中的C转变为U，变为终止密码子，最终翻译出分子量较小但仍具有生物学活性的ApoB48。

45.真核生物前体mRNA具有2个以上的多聚腺苷酸化位点，使前体mRNA通过可变剪接（选择性剪接）产生不同的mRNA。

46.tRNA的转录后加工

（1）RNAseP切除5’-端的核苷酸前导序列；

（2）RNAseD切除3’-端的2个U，再由核苷酸转移酶加上CCA末端；

（3）碱基的化学修饰；

1）嘌呤甲基化生成甲基嘌呤，A→Am；

2）尿嘧啶还原为二氢尿嘧啶，U→DHU；

3）尿嘧啶核苷转变为假尿嘧啶核苷，U→φ；

4）腺苷酸脱氨成为次黄嘌呤核苷酸，A→I。

（4）核酸内切酶催化剪接切除内含子形成反密码子环。

47.真核生物的45SrRNA通过“自剪接”机制，形成18S、5.8S、28S的rRNA。

48.核酶作用的特异性位点是GUC序列。

十七、蛋白质的生物合成

*1.蛋白质以mRNA为模板合成，mRNA上来自DNA基因编码的核苷酸序列转换为蛋白质中的氨基酸序列，称为翻译。

2.蛋白质生物合成体系

基本原料

20种编码氨基酸

氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶

mRNA