生物化学基础知识学习.docx

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生物化学基础知识学习

第一篇生物大分子的结构与功能

第二篇物质代谢及其调节

第三篇基因信息的传递

第一章DNA的生物合成

第一节复制的基本规律

一．半保留复制的实验依据和意义

二．双向复制

三．复制的半不连续性

第二节DNA复制的酶学和拓扑学变化

一．复制的化学反应

二．DNA聚合酶

三．复制保真性的酶学依据

四．复制中解链和DNA分子拓扑学变化

第三节DNA生物合成过程

一．原核生物的DNA生物合成

二．真核生物的DNA生物合成

第四节逆转录和其他复制方式

一．逆转录病毒和逆转录酶

二．逆转录研究的意义

三．滚环复制和D环复制

第五节DNA损伤（突变）与修复

一．突变的意义

二．引发突变的因素

三．突变的分子改变类型

四．DNA损伤的修复

第二章RNA的生物合成

第一节转录的模板和酶

一．转录模板

二．RNA聚合酶

三．模板与酶的辨认结合

第二节转录过程

一．原核生物的转录过程

二．真核生物的转录过程

第三节真核生物的转录后修饰

一．真核生物mRNA的转录后修饰

二．tRNA的转录后加工

三．rRNA的转录后加工

四．核酶

第三章蛋白质的生物合成

第一节蛋白质生物合成体系

一．翻译模板mRNA及遗传密码

二．核蛋白体是多肽链合成的装置

三．tRNA与氨基酸的活化

第二节蛋白质生物合成过程

一．肽链合成起始

二．肽链的延长

三．肽链合成的终止

第三节蛋白质合成后加工和输送

一．多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质

二．一级结构的修饰

三．空间结构的修饰

第四节蛋白质生物合成的干扰和抑制

一．抗生素类

二．其他干扰蛋白质合成的物质

第四章基因表达调控

第一节基因表达调控基本概念与原理

一．基因表达的概念

二．基因表达的特异性

三．基因表达的方式

四．基因表达调控的生物学意义

第二节基因表达调控的基本原理

一．基因表达调控的多层次性和复杂性

二．基因转录激活调节基本要素

第三节原核基因表达调节

一．原核基因转录调节特点

二．原核基因转录起始调节

三．原核基因转录终止调节

四．原核基因翻译水平调节

第四节真核基因表达调节

一．真核基因组结构特点

二．真核基因表达调控特点

三．RNApolI和polIII的转录调节

四．RNApolII转录起始的调节

五．RNApolII转录终止的调节

六．转录后水平的调节

七．翻译水平的调节

第四篇专题篇

第一篇生物大分子的结构与功能

第二篇物质代谢及其调节

第三篇基因信息的传递

第一章DNA的生物合成

第一节复制的基本规律

一．半保留复制的实验依据和意义

二．双向复制

三．复制的半不连续性

第二节DNA复制的酶学和拓扑学变化

一．复制的化学反应

二．DNA聚合酶

三．复制保真性的酶学依据

四．复制中解链和DNA分子拓扑学变化

第三节DNA生物合成过程

一．原核生物的DNA生物合成

二．真核生物的DNA生物合成

第四节逆转录和其他复制方式

一．逆转录病毒和逆转录酶

二．逆转录研究的意义

三．滚环复制和D环复制

第五节DNA损伤（突变）与修复

一．突变的意义

二．引发突变的因素

三．突变的分子改变类型

四．DNA损伤的修复

第二章RNA的生物合成

第一节转录的模板和酶

一．转录模板

1.结构基因（structuralgene）:

能够转录出RNA的DNA区段。

2.转录是不连续、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（operon）。

操纵子包括：

若干结构基因及其上游（upstream）的调控序列。

调控序列中的启动子（promoter）是RNA-pol结合模板DNA的部位，也是控制转录的关键部位。

3.以开始转录的5’端第一位核苷酸位置为+1。

4.不对称转录（asymmetrictranscription）:

[1].两方面的含义：

[2].用RNA对DNA的核酸杂交法，或作DNA,RNA碱基序列测定比较，均可证明。

5.

[1].模板链：

DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链/有意义链（sensestrand）/Waston链

[2].反义链：

相对的另一股单链是编码链（codingstrand）/反义链（antisensestrand）/（Crickstrand）。

[3].文献刊出的DNA序列，为避免烦琐和便于查对遗传密码，一般只写出编码链。

6.4

二．RNA聚合酶（DNAdependentRNApolymerase,RNA-pol）

（一）原核生物的RNA聚合酶（一种多聚体蛋白质）

1.E.coli的RNA-pol

[1].480kDa，四种亚基α2ββ’σ组成的五聚体蛋白质。

[2].组分及功能

[3].α2ββ’：

核心酶（coreenzyme）

α2ββ’σ：

全酶（holoenzyme）

[4].原核生物的RNA-pol，都受一种抗生素特异的抑制：

利福平（rifampicin）或利福霉素是用于抗结核菌治疗的药物，它专一性的结合RNA-pol的β亚基。

[5].已发现多种σ亚基，并用其分子量命名区别。

σ70是辨认典型转录起始点的蛋白质。

细菌中只在外环境改变才合成的蛋白质称为热休克蛋白质（heatshockprotein,Hsp），其基因为热休克基因（hsp）。

Hsp的转录起始点上游序列和一般基因不同，需另一种σ32辨认及启动转录。

σ32也属一种Hsp。

真核生物也普遍存在热休克基因，也需特殊的蛋白质启动其转录，它的意义不只限于应答热刺激。

[6].6

2.其它原核生物的RNA-pol

3.3

（二）真核生物的RNA聚合酶（三种）

1.三种RNA-pol专一性地转录不同的基因，由他们催化的转录产物也各不相同。

鹅膏-碱（amanitin）是真核生物RNA-pol的特异性抑制剂，三种真核生物RNA-pol对鹅膏-碱的反应不同。

2.真核生物RNA-pol的功能

3.三种RNA-pol都由多个亚基组成。

每种RNA-pol都由2个分子量>100kDa的大亚基作为催化亚基，功能上与原核生物的β，β’亚基相对应，结构上也有一定的同源性。

分子量接近50kDa的亚基，则与原核生物的α亚基相似。

分子量较小的亚基，三种RNA-pol分别有10、7、11个，其中有些是两种或三种酶共有的。

4.RNA-pol最大亚基蛋白质的C末端氨基酸序列为（YSPTSPS）n,不同生物种属，n值可为20~60.这是由含羟基氨基酸为主体组成为重复序列，称为羧基末端结构域（carboxylterminaldomain,CTD）。

CTD上的酪/丝/苏氨酸都可被蛋白激酶作用发生磷酸化。

RNA-polII大亚基C末端磷酸化在转录从起始过渡到延长有重要作用。

5.RNA-polI的转录产物45S-rRNA，经剪接修饰生成除5S-rRNA外的各种rRNA。

真核生物的rRNA基因是一些中度重复的基因，抄本数都在百多个至数百个，人类rRNA基因约有300个抄本。

6.RNA-polII的转录产物hnRNA，

7.RNA-polIII的产物都是小分子量RNA:

tRNA（<100nt）,5S-rRNA（120nt）,snRNA（smallnuclearRNA,90~300nt,参与RNA的剪接过程）。

（三）3

三．模板与酶的辨认结合

1.对启动子的研究采用RNA-pol保护法。

2.2

[1].—35区：

TTGACA

[2].—10区（Pribnowbox）：

TATAAT,

[3].—35区与—10区相隔16~18nt，—10区与转录起始点相距6~7nt。

3.3

四．4

第二节转录过程

一．原核生物的转录过程

（一）转录起始

1.转录起始就是RNA-pol结合到DNA模板上，DNA双链局部解开，第一个NTP加入，形成转录起始复合物=RNA_pol（α2ββ’σ）_DNA_pppGpN-OH3’。

2.转录无论是起始还是延长中，DNA双链解开的范围都只在20bp以下，通常是（17±1bp）。

3.转录起始生成RNA的第一位，即5’端总是GTP或ATP，又以GTP更为常见。

RNA链5’-端结构在转录延长中一直保留，至转录完成，RNA脱落，也还有这5’-端结构。

4.第一个磷酸二酯键生成后，σ亚基即从转录起始复合物上脱落，σ亚基脱落后，RNA-pol核心酶的构像随着发生改变。

若不脱落，RNA-pol则停留在起始位置，转录不能继续进行。

脱落后的σ因子又可再形成另一全酶，反复使用。

（二）转录延长

1.转录起始以后，RNA-pol与模板的结合是非特异性的，而且比较疏松，有利于酶迅速向下游移动。

RNA-pol构象变化，是与不同区段的结构相适应的

2.RNA-pol分子可以覆盖40bp以上的DNA分子段落，转录解链范围小于20bp，产物RNA又与模板链配对形成长约12bp的DNA/RNA杂化双链（hybridduplex），这样由RNA-pol—DNA—RNA形成的转录复合物，称为转录空泡（transcriptionbubble）。

3.核酸碱基配对稳定性如下：

G≡C>A＝T>A＝U>。

4.原核生物，在同一DNA模板链上，有多个转录同时进行，转录尚未完成，翻译已在进行。

转录和翻译都是高效率的进行着。

（三）转录终止

1.RNA-pol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。

依据是否需要蛋白质因子的参与，原核生物转录终止分为依赖ρ（Rho）因子与非依赖Rho因子两大类。

2.依赖ρ（Rho）因子的转录终止

[1].Rho因子是由相同亚基（分子量46kDa）组成的六聚体蛋白质。

Rho因子能结合RNA，又以对polyC的结合力最强，但对polydC/dG组成的DNA的结合力就低的多。

Rho因子有ATP酶活性和解旋酶（helicase）活性。

[2].在依赖ρ（Rho）因子的转录终止中，发现产物RNA3’端有较丰富的C，或有规律的出现C碱基。

据此推论：

转录终止信号存在于RNA而非DNA模板。

3.非依赖ρ（Rho）因子的转录终止

[1].DNA模板上靠近终止处有些特殊碱基序列，转录处RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录，这就是非依赖ρ（Rho）因子的转录终止。

转录产物的3’-末端，发现常有多个连续的U。

连续的U区5’-端上游的一级结构，即接近终止区的一段碱基有可形成鼓槌状的茎环（stem-loop）或称发夹（hairpin）形式的二级结构。

接近转录终止区的转录产物形成发夹结构是非依赖ρ（Rho）因子的转录终止的普遍现象。

[2].RNA链延长至接近终止区时，转录出的碱基序列随即形成茎-环结构。

这种二级结构是阻止转录继续向下游推进的关键。

接着一串寡聚U是使RNA链从模板上脱落的促进因素。

4.4

（四）4

二．真核生物的转录过程

（一）转录起始

1.转录起始前的上游区段

[1].—25bp区段（Hogness盒或TATAbox）：

TATA序列，这是启动子的核心序列。

[2].包括TATA在内的这些序列，统称为顺式作用元件（cis-actingelement）。

包括：

OCT-1（octomer）,GC,CAAT,TATA等