分子生物学重点.docx

1、分子生物学重点第二章 染色体与DNA一、染色体1、染色体是指在细胞分裂期出现的一种能被碱性染料强烈染色，并具有一定形态、结构特征的物体。它由核酸和蛋白质组成，是生物遗传物质的主要载体。（DNA、组蛋白和非组蛋白及部分RNA）2、染色体蛋白主要分为组蛋白和非组蛋白两类。组蛋白是染色体的结构蛋白，分为H1、H2A、H2B、H3及H4五种。组蛋白含有大量的赖氨酸和精氨酸，其中H3、H4富含精氨酸，H1富含赖氨酸。H2A、H2B介于两者之间。 3、真核生物基因组结构特点真核基因组庞大，一般远大于原核生物的基因组。 真核基因组存在大量重复序列。 真核基因组中大部分为非编码区。 真核细胞基因转录产物为单顺

2、反子，即一个结构基因转录、翻译成一个mRNA分子，一条多肽链。 真核基因是断裂基因，在真核生物结构基因的内部存在许多不编码蛋白质的间隔序列，称为内含子，编码区则称为外显子。真核基因组存在大量的顺式作用元件。包括启动子、增强子、沉默子等。真核基因组中存在大量的DNA多态性。DNA多态性指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性。真核基因组具有端粒结构。端粒是真核生物线性基因组DNA末端的一种特殊结构，是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体。4、原核细胞DNA特点：结构简炼：原核DNA分子的绝大部分是用来编码蛋白质的，只有很小一部分控制基因表达的

3、序列不转录；存在转录单元：原核生物DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成转录单元并转录产生含多个mRNA的分子，称为多顺反子mRNA；有重叠基因：一些细菌和动物病毒存在重叠基因，同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息。 二、DNA结构1、高级结构的连接数的计算计算一个240bps的环状DNA在松弛态和w= -2的L和超螺旋密度。松弛态：L= T=240/10=24超螺旋：T=24；L=T+W=24+（-2）=22；= -2/24= -0.08 已知自然界存在大多数DNA分子的superhelical density（超螺旋密度）是-0.06，一个1

4、0000bpDNA分子，假定是B型构像，将形成多少圈超螺旋？W/T= -0.06 W=T*(-0.06) T=10000/10 W=602、一级结构：是指四种核苷酸的链接及排列顺序，表示该DNA分子的化学构成。3、二级结构：是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。DNA的二级结构分两大类：一类是右手螺旋，如A-DNA和B-DNA；另一类是左手螺旋，即Z-DNA。B-DNA是最常见的DNA构象，也是活性最强的DNA构象。三、DNA的复制 1、复制的方式：半保留复制：DNA在复制过程中，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的

5、，这种复制方式被称为DNA的半保留复制。DNA的半不连续复制：由于DNA双螺旋的两条链是反向平行的，因此在复制叉附近解开的DNA链一条是53方向，另一条是35方向，两个模板极性不同。而所有已知DNA聚合酶的合成方向都是53，两条链无法同时进行复制。2、复制叉：复制时，双链DNA要解开成两股链分别进行，所以，复制起点呈叉子形式。复制的起点的特点：复制时呈现复制叉的形式，一个复制子只含有一个复制起始点。复制起始点是固定的。复制方向：移动的方向和速度虽是多种多样但以双向等速方式为主。3、原核与真核复制叉的区别：4、复制的几种主要方式：线性DNA双链的复制和环状DNA双链的复制5、原核生物和真核生物D

6、NA的复制特点原核生物DNA的复制特点：真核生物DNA的复制特点:6、DNA聚合酶：共同：都以dNTP为底物；都需要Mg2+激活；聚合时必须有模板链和具有 3 OH末端的引物链；链的延伸都方向为5 3。大肠杆菌DNA聚合酶I、II和III的性质比较种类特点DNA聚合酶I不是复制大肠杆菌染色体的主要聚合酶，它有53核酸外切酶活性，保证了DNA复制的准确性。它也可用来除去冈崎片段5 端RNA引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将片段连接起来DNA聚合酶II活性很低，若以每分钟酶促核苷酸掺入DNA的转化率计算，只有DNA聚合酶I的5%，所以也不是复制中主要的酶。目前认为DNA聚合酶II的生理功能主

7、要是起修复DNA的作用。DNA聚合酶III包含有7种不同的亚单位和9个亚基，其生物活性形式为二聚体。它的聚合活性较强，为DNA聚合酶I的15倍，聚合酶II的300倍。它能在引物的3OH上以每分钟约5万个核苷酸的速率延长新生的DNA链，是大肠杆菌DNA复制中链延长反应的主导聚合酶。DNA聚合酶IV和V分别由dinB和umuD2C基因编码，主要在SOS修复过程中发挥功能。7、DNA复制的调控：ColEl质粒DNA的复制调控；大肠杆菌染色体DNA的复制调控；真核细胞DNA的复制调控 四、DNA修复1、修复有以下几种：错配修复 恢复错配在含有错配碱基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢复的修复方式。）碱

8、基切除修复 切除突变的碱基核苷酸切除修复 修复被破坏的DNADNA直接修复 修复嘧啶二体或甲基化DNA2、AP位点：所有细胞中都带有能识别受损核酸位点的不同的糖苷水解酶，能特异性切除受损核苷酸上的N-糖苷键，形成去嘌呤或去嘧啶位点。 3、甲基化酶的作用：甲基化酶使位于5-GATC序列腺苷酸的N6位甲基化，一旦在DNA复制过程中发生错配，错配修复系统就会依据Dam甲基化酶识别新合成链中的错配并加以校正，DNA子链中的错配几乎完全被修正。只要两条DNA链上碱基配对出现错误，错配修复系统就会根据“保存母链，修正子链”的原则，找出错误碱基所在的DNA链，并加以修正。五、DNA转座1、DNA转座：或称移

9、位，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。 2、插入序列（IS因子）：是最简单的转座子，不含有任何宿主基因而常被称为插入序列（IS），它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。3、自主性因子：是细胞内的控制因子，具有自主剪接和转座的功能。4、非自主性因子：是细胞内的控制因子，具有单独存在时是稳定的，不能转座，当基因组中存在与非自主性因子同家族的自主性因子时，它才具备转座功能。 5、Ac-Ds系统：是激活-解离系统，它通过复制型机制进行转座。Ac，是属于自主转座子，能够自主转座，并形成不稳定的基因突变，但不使染色体断裂；它能使Ds因子活化、转座，并通过控制结构基因的表达。同时可以推迟Ds因子的

10、解离和转座。Ds元件属于非自主因子，又称解离因子，与Ac属于同一家族的控制因子。已知所有Ds都是Ac转座子的突变体，其两端有完整的转座特征序列。 6、复合型转座子： 是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。第三章 生物信息的传递（上）从DNA到RNA一、RNA转录的基本过程：无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都包括：模板识别：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：是RNA链上第一个核苷酸键的产生，不需要引物。通过启动子： 转录的延伸和终止：RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动并使新生RNA链不断伸长

11、的过程就是转录的延伸。当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂和物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止（termination)。二、转录机器的主要成分: RNA聚合酶 转录复合物1、RNA聚合酶的功能：是转录过程中最关键的酶，主要以双链DNA为模板，以4种核苷三磷酸作为活性前体，并以Mg2+/Mn2+为辅助因子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物，催化生成的产物是与DNA模板链相互补的RNA。原生物RNA聚合酶的主要特征：几乎负责所有mRNA、rRNA和tRNA的合成。

12、转录的起始过程需要全酶，由因子辨认起始点，延长过程仅需要核心酶的催化。真核生物RNA聚合酶的主要特征：聚合酶中有两个相对分子质量超过1105的大亚基；同种生物3类聚合酶有“共享”小亚基的倾向，即有几个小亚基是其中3类或2类聚合酶所共有的。表- 真核细胞中三类RNA聚合酶特性比较酶细胞内定位转录产物相对活性对-鹅膏覃碱的敏感程度RNA聚合酶I核仁rRNA50%-70%不敏感RNA聚合酶II核质hnRNA20%-40%敏感RNA聚合酶III核质tRNA约10%存在物种特异性2、转录复合物：模板的识别阶段包括RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物（closed com

13、plex，此时，DNA仍处于双链状态）。三、启动子与转录起始1、启动子：是一段位于结构基因5端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性即位于10 bp处的TATA区和35 bp处的TTGACA区，它们是RNA聚合酶与启动子的结合位点。 上升突变：TATAAT变成AATAAT就会大大降低其结构基因的转录水平下降突变：如果增加Pribnow区的共同序列，将乳糖操纵子的启动子中的TATGTT变成TATATT，就会提高启动子的效率，称为上升突变。2、增强子：在SV40的转录单元上发现其转录起始位点上游约200bp处有两段72bp长的重复序列，它们不是启

14、动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，因此，称这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子（enhancer）。3.增强子具有下列特点：远距离效应 一般位于上游-200bp处，即使相距10kb也能发挥作用无方向性 位于上游、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具有组织特异性 增强子的效应需特点的蛋白质因子参与具有相位性 作用与DNA构象有关有的增强子可以对外部信号产生反应4、原核与真核生物mRNA的特征比较 (1 )、原核生物mRNA的特征1. 半衰期短。2. 原核细胞的mRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽，而真核细胞的mRNA最多只能编码一个多肽3. 原核生

15、物mRNA的5端无帽子结构，3端没有或只有较短的多聚（A）结构。4. 原核生物常以AUG（有时GUG，甚至UUG）作为起始密码子，而真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子把只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA（monocistronic mRNA），把编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA（polycistronic mRNA）。多聚(A)是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式，它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性。刚从细胞核进入细胞质时，其多聚(A)尾巴一般比较长，随着mRNA在细胞质内逗留时间延长，多聚(A)逐渐变短消失，mRNA进入降解过程。 (2)、真核生物mRNA的特征 1. 真核生物mRNA的5端存在“帽子”结构。 2. 绝大多数真核生物mRNA具有多聚(A)尾巴。除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3末端都有多聚（A）序列.5.模板识别阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。6、原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一被称为SD序列