分子生物学英文版.docx

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分子生物学英文版

Ｃhａpteｒ３ＮucleicAcid

1.　Phｙsiｃalａndｃｈemicａl　stｒuctuｒｅofDNA

●Doｕｂlｅ-stranded　helｉx

●　Majoｒｇｒoｏveaｎｄminorgroove

●　Base　pairｉng

●Ｔhｅ　ｔwｏ　sｔrandsａｒeａｎｔiparallel

●G+Cｃontｅｎt　（ｐerｃentＧ＋C）

●ＳatelｌiteDNA

SaｔellitｅDＮAｃonｓｉｓtsofｈigｈｌyrepeｔitiveDNＡandis　socaｌleｄbeｃause　ｒｅｐeｔｉtionｓofa　sｈｏrtDNＡｓｅquenceteｎｄto　ｐroduceａdiffｅｒentfreｑueｎcｙof　thenuclｅotidesaｄeｎiｎe，cｙtosiｎe,　guａｎiｎeaｎdtｈymｉne,andｔhus　have　adiffeｒｅnt　ｄenｓiｔyｆｒom　bulkDＮA-suchthatthｅｙｆorｍaｓｅｃondor'ｓaｔelｌｉte＇　banｄ　wheｎ　ｇｅｎomic　DNAisｓeparatｅｄonａ　densitｙgrａdient.

2.AｌｔernａtｅDＮAstructｕrｅ

Twobaｓｅshａve　ｂeeｎextｒudedｆｒombaｓe　stackingatｔhejｕｎctioｎ.Thｅwhitelineｇoesfｒoｍ　phosｐhａｔeｔopｈosphａtｅalｏngthechain.Ｏisｓhowｎ　red,N　blue,PyellｏwａndC　gｒｅｙ．

3.CirｃuｌａｒａndsuｐerhelicａlＤNＡ

ＤNAｃanａlｓoｆｏrmadouｂlｅ-strandｅd，　ｃovａlentｌy－ｃｌoｓedcｉrcｌｅ．Ｔheseｃｉｒｃulaｒｍｏleculeｓareoften　cｏiledintｏ　asupｅｒhelｉx,theｆｏrmaｔiｏnoｆ　wｈichisｃatａlyzｅdbyｅnzyｍescalｌeｄｔoｐoisomerases.

4.　Denaturａｔｉonof　DNA

Denaｔuｒatioｎ：

A　tｒaｎsition　frｏmthｅnatｉｖｅｔothｅｄeｎatureｄ　state

DNAdeｎatｕrａtｉoｎ：

aｌsocallｅｄDＮA　melｔing，is　tｈeproｃessbｙwhicｈ　doｕblｅ-strａｎdeｄDNＡunwinｄsａndseparaｔｅsintoｓｉｎgle-ｓtranｄedstrands　ｔhrｏughthｅｂreakinｇofｈｙｄrｏgｅｎboｎdingbetween　theｂases.

Hyperｃhromicitｙ／　Hｙperｃhromiｃeｆfect:

theｓtrikingincreａｓｅ　ｉｎaｂsorｂanceofDNA（Ａ260）cａｕsedbyｔｈeｄeｎaturatｉonｏfｔｈedoｕbｌｅ－sｔranｄedDNAｍｏlecule

Ｍeltingｔｅｍpeｒature（Tm）：

　ｔhｅｔempｅraturｅatwｈiｃｈhaｌfｏf　thｅ　DNＡstrands　arein　tｈe　douｂle－helicａｌstaｔe　aｎdｈalｆarｅ　ｄｅnatｕｒed．Thｅ　melｔinｇ　ｔemperaturedeｐｅndsｏｎboｔh　the　ｌength　ｏｆｔhemoｌｅcule,anｄthespeciｆｉcnucｌｅotideseqｕeｎceｃompositｉonoｆｔhat　moleｃule.

FactorsＡｆｆｅｃting　Tm

●G－Ｃcoｎtentoｆ　sａmｐｌe

●reagenｔs　thａt　increase　tｈeｓolubilityofthebases　（anｙthingthaｔｄisrｕｐtｓH-bondsorbase　sｔackｉng）

●　Saltconcｅｎtratiｏn

●pH

●Length

5.Rｅnaturaｔion

Strandscａn　ｂeiｎduｃｅdto　renａtｕｒｅ（annｅal）ｕnder　ｐroperconｄitiｏｎｓ.Facｔorstoｃonsｉｄer:

●　Tempｅrａturｅ

●Saltconcentratｉon

●ＤNAconcentrａtion

●Time

Rｅpｅtｉtivｅ　Sequenｃes

●Ｕnique:

Sｉngｌｅ　Cｏpy　Ｇeneｓ

●Sliｇhｔlyrepetｉtive（2-10　cｏpies）

●Mｉddlereｐeｔitive　（10-hunｄrｅds）

--Clｕstered

--Diｓperｓed

●Highlyrｅpetitｉve（ｈundｒedｓ　tomilｌions）

　--Shｏｒtsequeｎces　inｓａtｅlliｔe　ＤＮA

－－Sｅquenｃesofnｏrmallengthinｃerｔaｉｎgeｎｅsｔｈａt　exｉst　inverｙlaｒge　numbｅrｓ

C-vaｌue　Parａdox

Ｔherｅis　apparentlyalａck　ofaｓsｏciａｔion　betweenC-value（theaｍoｕntｏｆ　ＤNＡpresentiｎ　ｔhｅｈaploidｇeｎｏmｅｏfｄiｆｆｅrent　orgａnisms）andtheｄegrｅeoｆ　oｒｇanismａlｃompleｘity　ofｖａrioｕsmulｔi-cellulａr　oｒｇaniｓｍs．Iｎ１9７１,Thoｍas　nａmedtｈｉs　ｐhｅｎoｍenon,“Ｃ-valuePaｒaｄoｘ”．

在每一种生物中其单倍体基因组的DNＡ总量是特异的，被称为C值（C　Ｖａluｅ）。

Ｃ值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象称为Ｃ值悖论（Ｃ-valuepaｒadｏx）。

6.　Hｙbridization

Hybｒidizatioｎ:

the　tｅcｈnique　whereiｎｒｅnaｔuredＤNＡisｆormeｄfrom　seｐaraｔesiｎglｅ－stｒａnｄeｄｓampｌeｓ　.

Heteｒodｕpｌｅxｉｎｇ:

　renaturaｔｉoｎcoｍbｉnedwｉth　elｅcｔronｍｉcrosｃｏpｙｉn　aｐrｏcedｕre　allｏｗstｈe　localｉｚationofｃomｍｏn,ｄistincｔ,anｄｍiｓsingsequｅncesin　ＤNA.

DNA-RNAｈybridizatiｏｎ（Ｎｏrthernｈybridization）:

theuseoffｉｌteｒ　ｈybrｉdiｚationtodｅteｃtsequencｅｃomplementaritybetweena　single　strａndofDNAandanRNA　moleｃuｌe.

7.TheｓtｒucturｅofＲNA

Tyｐｅs:

mRNＡ，tＲＮＡ,ｒＲNA

Distｉncｔｉons:

－　riboｓe　repｌａcｅｓ　ｄｅoxｙribｏｓe；

-UreplaｃｅsＴ;

－Sｉnｇｌe-stranｄed

　Coｎformatiｏn:

stｅm-ｌｏoｐ　oｒhａｉrpｉn

8.Hydｒｏlyｓｉsｏfnucｌeicａcid

Tｈephｏｓphodieｓtｅrbondsofboth　DＮＡaｎdRNＡ　caｎ　bｅbｒokｅnby　hydrolｙsiｓeitｈｅｒ　cｈemicaｌly　oｒeｎzｙmatically.

Ribｏｚymes:

　theRNAenzymeｓ,　areableｔocleaveaｎd　ｆorm　ｓpecｉficphｏsphodiesｔerbｏndｓ　inａmannｅｒanalogouｓtoｐｒoｔeinenzｙｍｅs.

Chaｐｔeｒ6　Ｔhｅgenｅticｍateｒiaｌ

ＴｈePaｔhtotheWａtsoｎaｎd　Cｒiｃｋ　Model

1928,　Griffiｔｈ,　tranｓforｍation　inpneumｏcｏccｉ（肺炎球菌）

1９44，Ａｖeｒｙ,　Ｇriｆｆｉth’strａnｓfｏrminｇprｉnciｐlewasDNＡ

1950,Cｈａｒｇafｆ，ａpattｅrniｎｔheamoｕnts　ofｔｈefoｕrbaｓeｓ

１952,ＨerｓheｙaｎdChaｓe,ＤNＡiｓthe　geneｔic　mateｒial

１953,Frａnｋlin，　thｅｘ-ray　picｔureofＤNA

Ｃhargaｆf’srule

IntheDＮＡｏfall　speciesexａmined，A=T,　Ｇ=C

Ｔhｅtotal　amountof　puriｎes（Ａ+G）=pyｒimidineｓ（T+Ｃ）in　DNＡ

Tｈeration　of　（A＋T）/（G＋C）ｖarｉｅｓ　frｏｍｓｐeciｅsｔospecies

DＮApｒopeｒtieｓaｎdfｕnｃtiｏns

1.DNA　ｈａstheabiｌitytostorｅ　ｇｅnetiｃinｆｏrmation,wｈｉchｃanbeexpresｓedintheceｌlaｓneed.

2.This　ｉnｆormaｔioncaｎｂe　transmitted　ｔo　dａughteｒ　cｅllswith　ｍiniｍalｅrｒｏr.　（Thisproceｓsrｅｑuiｒeｓcomplｅｘenzｙmesaｎd　repaiｒmｅｃhanisｍs.）

3.DNApｏssessｅsboth　phｙｓicalａnd　ｃheｍicａｌstabiliｔyｓｏinfoｒｍａtｉｏｎisnotlostoverloｎｇ　ｐｅrioｄｓ　oｆｔiｍe　（yeａrs）.

4.DNＡhaｓtｈｅpotentｉａｌforheritaｂleｃhanｇe　withｏuｔ　majorloss　ofｐａreｎtal　iｎｆoｒmation.

ＤNＡ-ｇｅｎeｔic　ｍateriａl:

Ｄｏuble－strandedＤNAhasevolvedastｈeｇenetic　maｔeｒｉal　beｃａusｅitisespeｃｉallywelｌ-suitedfｏｒreplicａtｉon,　ｒeｐaｉｒ,　oｃcasionalchａnｇe,aｎd　lｏｎg-tiｍe　ｓtaｂiｌity.

Gｅnｅ：

Ｇenｅscoｎtain　allｔｈeinformatｉonfｏｒthｅsynｔhesisaｎdfunctioninｇofceｌlulａrcompｏnｅnｔs．

Transcrｉptｉｏn:

　tｈe　pｒoｃesｓ　ofsｙnthesiｚinｇRNAmolecules　froｍ　a　DNＡtｅｍｐlａtｅ.

Triplets／codons：

　ｔｈeRＮAnuclｅotide　ｓeqｕeｎceis　reａd（oｎribosｏｍes）ｉnseqｕential　gｒoupsof　tｈreeｂases.

Ｍｕtａｔion:

tｈｅprocｅｓｓbｙwhichaｂase－seｑｕeｎcｅchaｎgｅs.

Thecｅｎtｒａldogmａ:

DNAmaｋeｓRNA,mａkesproｔeｉｎ.

chaptｅr7DNA　reｐｌicatioｎ

Sｅmiconseｒｖativerepｌiｃatiｏnoｆ　doｕｂlｅ-sｔranｄedＤNA

Ｕntwistingof　ｈｉghｌycoｉledDＮAiｓreｑuiｒedforDＮArｅplicaｔion

ＴopoｉsomeｒaseＴypeＩ:

•Ｗork　ａheａｄof　rｅｐｌｉｃａtinｇDNA

•Mechaniｓｍ

–Makesａ　cutinoneｓtrａnd,pａssesothersｔｒaｎdthroｕghit.　Sealsｇap．

–Rｅsulｔ：

　thｅDNAｉs“ｒelaxed”soｍeｗｈat

Gyrase-－ＡＴｙｐeIITopoiｓoｍerase

–Inｔroｄuｃｅs　negａｔivesupercoils

–breaｋs　bｏthstraｎds

–Ｓectioｎｌｏcatedａwaｙfｒomactualcutisｔheｎ　passedthrｏuｇhｃutsiｔe.

Initｉatioｎ　of　DＮAｒeplｉcatｉoｎ

•Rｅｐlｉcaiｏnｉnitｉateｄaｔｓｐecｉfｉｃsites:

　Ｏriｇinｏｆ　Rｅｐlication　（ori）

•ＴｗｏＴypesoｆ　iniｔiatｉon:

–Deｎｏvｏ–Synｔhｅsisinｉtiatｅdwiｔh　RNA　ｐrimｅrｓ.Mｏstcomｍon．

–Covalent　ｅxtension—synthesis　ｏfnｅwstrａｎｄ　asａｎexｔｅnｓioｎofan　ｏldｓtｒａnd（“RollｉngCｉrcle”）.Lｉmｉteｄ　tｏcertainｖｉruses.

DeｎovoIｎitiation

•Bｉnｄｉng　ｔo　Orｉ　CbyDnaAｐrｏtｅiｎ

•ＯｐenｓＳtrands

•Rｅplｉｃａtioｎprｏｃeｅdｓ　biｄirectionaｌｌｙ

Ｃovalenｔextｅnsion　iｎｉtiａｔioｎRｏｌｌiｎg　Circle

Uｎwｉnding　ofDNＡforrepｌicatｉon

Ｈeｌicａsｅ：

⏹　Breaｋshydroｇeｎbondsanｄｅlimiｎateｓｈyｄrophobicinｔeractions

⏹ＮeedsenerｇｙｓｕpｐliedbyATP

⏹ＥncoｄedbytheDｎaＢgenein　E．ｃoli

Ｓingｌe-sｔrａndDＮAｂｉndｉng　pｒoteins　（ＳＳB）:

Biｎdtｏ　theｅｘpｏsedsｔrands,ｃoatthemand　blｏcktｈｅｒe-aｎnealｉngｐｒocess．

Eｌoｎgation　oｆnewlysｙnｔｈesized　stｒａｎds

1.Tｈｅ　polｙmeriｚatｉon　reactiｏnaｎd　tｈｅｐoｌymerａses

Enzymｅ:

poｌｙmerａsｅ　IＩI

Ｎeeｄｅd:

ｓｕbsｔｒａtes,　temｐlａtｅ，　ｐriｍer

Dｉｒｅｃtiｏn：

５’→3’

２.　Correcｔingmisｍatchedbasｅs

The5’－3’eｘonucｌｅaseａctｉvityofｐoｌＩ　at　a　sｉnｇlｅ-strandbreａk　（nick）canocｃｕrsｉmultaｎｅｏuslywiｔh　ｐolymerizａtion--－－niｃｋ　ｔraｎslation．

DNＡ　polymerａseIIＩ　conｓists　ｏfmultiplｅsubunｉts

⏹PoｌIａｎd　polIIＩ　arｅｂｏｔｈｉnｖｏｌｖed　ｉnE.coｌiＤNAreplication.PolIII　isthe　major　polymeraｓe.

⏹ＢｏtｈｐｏlyIaｎdpｏlyIＩIｐossｅｓsaｐrｏoｆreadingｏｒeｄｉｔingfunｃｔion（３’-5’exｏnucleａseaｃtivｉty）．

⏹　The　5’－3’exoｎuｃlｅase　ａｃtｉvityof　poｌI　atasiｎｇle－strandbｒeaｋ　（ｎick）　caｎ　occｕr　ｓｉｍuｌtａｎeｏuｓlywithpoｌｙmｅrizatiｏn－－－-nickｔｒanｓlation.

⏹DＮAｐolｙmeｒａｓｅ　IIIcｏnsｉstsoｆ　mulｔipｌe　suｂｕｎｉtｓ.

⏹Aｌｌknoｗnpoｌymｅｒaｓｅｓcanworkｏｎly　ｉn　the５’-P→3’－OH　ｄｉrecｔiｏn.

PolI　aｎdpｏｌIIIhａveｓｏmefeatuｒeｓｉncｏｍmｏn:

●5’－３’poｌyｍerizａtｉｏnacｔiｖity

Ｔheｆourdｅoxynuｃleoside　5’-trｉｐｈｏsphatｅｓ

Ａprimer　witha　freｅ３’－OＨ

Ateｍplａtｅ

●３’-5’　exonuｃleaseacｔiviｔｙ

AnｔiｐａralleｌDNAstrandsaｎd　diｓcoｎtinuｏusrepliｃatｉｏn

⏹Tｈetwostｒaｎｄs　ofDNＡｉsaｎtipａｒallelａｎd　ｔｈerepliｃａｔｉｏn　iｓdiscｏntinuoｕssｙｎthｅｓis.

⏹　Apｒimer　iｓｒｅqｕireｄfｏｒchaininiｔiatｉｏｎand　twodｉｆｆerenｔenzymes（RNApolymeｒaｓe　andpriｍａsｅ）arｅ　ｋnowｎtosynthesiｚeｐｒｉmerRNAmolｅcules.

⏹　DＮAlｉgａｓejｏiｎｓｐｒecuｒsorfｒaｇｍentsａndpoｌIａｓ　wellaｓRNaｓｅHpartｉcipatesiｎ　the　rｅmoｖalofprｉmｅr.

ＲNＡpolymerase:

iｎitiaｔｉonofｌeadiｎg-ｓtraｎdsｙnthｅsis

Ｐｒimase:

ｓynthｅsisofｐrｉmｅｒs　for　laggｉｎg-ｓtｒand

Ｐrｉmosoｍe:

　helicasｅ／primａse　coｍｐｌex

PolI：

ｒｅｍｏvaloftｈeprimeｒand　ｒeplacemenｔof　DNA

ＤNＡｌｉgａse：

ｊoiｎing　the　ｆｒagment（ｇapsｅaled）

Ｔhe　complete　DNArepｌicatｉｏnsysｔem

BｉｄiｒｅctioｎａlreplicationspeeｄｓuｐDNA　syｎｔｈesis

Ｒｅplication　of　euｋarｙｏticchromosomes

1.Eukaryoteshａve　ｍoreａnd　larｇecｈroｍoｓｏmｅs.

2.Eｕkaryoticrｅplｉcatioｎmay　requｉrｅａsｍuｃｈａｓ　6-8hoｕrsfｏr　complｅtｉｏnvｅrsus　thｅ　40　mｉｎutes　ｎeｅdedby　E.cｏlｉ.

3.Tｈeｒearemｕltｉple,ｒatherthanaｓiｎｇle,　rｅplicａtｉonｏriginｓａlongeｕkａryoｔiｃcｈｒomosomeｓ.　Theyarespaced　about　20　kbaｐart.

4.EukaryoticＤNArｅplicationisａttherate　ｏｆ　abｏut　1０-1０0　nucｌeotides　peｒ　ｓecondasｏpｐosedtotheｐｒokaryｏtic　rateｏｆ　about１５０0nｕcleotiｄeｓpｅｒ　second.

5.AｔleastfiｖetypｅsofＤNApolymerasｅshavｅbeｅｎfｏunｄineukaryotｉcｃelｌs.

　　　真生物DＮA的复制有DNA聚合酶及多种蛋白质因子参与，DNA聚合酶也有多种类型。

其中DNＡPolα及DNＡ　Pｏｌδ在细胞核内ＤＮA的复制中起主要作用。

DＮAPolδ催化前导链及滞后链的合成,是主要负责DＮA复制的酶。

DＮAPolα的功能主要是引物合成。

ＤNＡ　Polγ是线粒体中的复制酶。

Chaptｅｒ8　Tｒanｓcrｉpｔｉon

1.Eｎzymaｔｉc　syntｈesｉsｏfＲNA

E.Ｃｏli　ＲNＡpｏlｙmｅｒasｅ

Holoenzyme:

ｃｏreenｚymｅ:

α2ββ’ω

σfactｏr

（1）BｉｎdingoｆRNAｐol　to　ateｍplateatspｅｃificsｉtｅ

（2）　Iｎitiation

（3）Chａinelonｇatiｏn

（4）　Ｃhainteｒmｉnationanｄrｅlｅase

２.　Ｔrａnscrｉｐｔionsigｎaｌs

Inpｒoｋａrｙｏteｓ,theproｍｏｔerｃonsistｓｏfｔwoshortsｅquencesａt-10　ａnd－35posiｔｉoｎsupsｔｒeamfrｏm　thetraｎscrｉptｉon　ｓtartｓite．

●the-10eｌeｍent:

Ｐribnow　box，usｕａllyconsistｓＴＡTAＡＴ,ｉs　ａbsoｌｕtｅlyessenｔial　tｏｓtａrｔtranｓcrｉptｉonin　pｒｏｋaryｏtes.

●the－３5　elemｅnｔ:

usuａlｌyconsｉsｔsｏｆTTGＡＣＡ.Itｓpreｓenceallｏwｓ　aveｒｙｈighｔransｃriptionratｅ.　

Inprｏｋaｒyotｅs：

Ｉneｕkａrｙoｔeｓ:

Ｔeｒｍinatioｎ

　Ｔerminatioｎof　ＲNA　ｓynｔhesiｓ　occｕｒsａtsｐecｉfiｃｂase-ｓeqｕｅncesｉnthe　DNＡmｏlｅｃuｌｅ,calｌｅｄtｅrｍinaｔors.

•Intｒinｓｉcterminators:

rｈo－iｎｄepｅndｅｎt　tｅrｍinatoｒs,thｅtｅｒminationsequencesallowRNＡ　ｐｏｌymeraｓetｏterminate　eloｎgaｔionspｏntaneouｓｌｙ.

•rhｏ-dependeｎt　teｒｍinatorｓ:

ｉｔ　isdepｅnｄeｎtoｎaspeｃiｆｉcｐrote