期末复习总结基础分子生物学剖析文档格式.docx

1、非组蛋白包括酶类、骨架蛋白、核孔复合物蛋白以及肌动蛋白、肌球蛋白等。它们也可能是染色质的组成成分。几类常见的非组蛋白：HMC蛋白。一般认为可能与DNA的超螺旋结构有关。DNA结合蛋白。可能是一些与DNA的复制与转录有关的酶或调解物质。A24非组蛋白。位于核小体内，功能不详。8.真核细胞基因组最大的特点是有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量。真核生物C值是随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。某些两栖类C值大于哺乳动物真核生物DNA序列大致可分为3类：不重复序列、中度重复序列

2、、高度重复序列卫星DNA。9.真核细胞染色体的结构四级分别为：核小体：核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的八聚体和由大约200bpDNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在外，而H1则在核小体的外面。每个核小体只有一个H1。（10纳米纤维）螺线管：螺线管每一螺旋包含6个核小体，压缩比为6。这种螺线管是分裂间期和分裂前期染色体的基本组分。（30纳米）超螺旋圆筒：中期染色质是一细长、中空的圆筒，由3螺线管缠绕而成，压缩比为40。染色单体：由超螺旋圆筒再压缩5倍而成。10.真核生物基因组的结构特点总结归纳􀂋真核基因组庞大，一般都远大于原核生物的基因组。真核基因组存

3、在大量的重复序列。真核基因组的大部分为非编码序列，占整个基因组序列的90以上，该特点是真核生物与细菌和病毒之间最主要的区别。真核基因组的转录产物为单顺反子。真核基因是断裂基因，有内含子结构。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多态性是指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（SNP）和串联重复序列多态性两类。真核基因组具有端粒结构。10. 原核生物基因组：原核生物基因组很小，大多只有一条染色体，且DNA含量少。如大肠杆菌DNA仅4.6Mb，完全伸展总长约为1.3mm，含4000多个基因。从

4、基因组的结构来看，原核细胞DNA有如下特点：结构简练。非编码序列极少，这与真核细胞DNA冗余现象完全不同。存在转录单元。多顺反子mRNA。有重叠基因。同一段DNA含有两种不同蛋白质的信息。11.DNA作为遗传物质的主要优点：信息量大，可以缩微表面互补，电荷互补，双螺旋结构说明了精确复制机理核糖的2脱氧，在水溶液中稳定性好可以突变，以求进化有T无U，基因组得以增大，而无C脱氨基成U带来的潜在危险。（尿嘧啶DNA糖苷酶可以灵敏识别DNA中的U而随时将其剔除）。12.DNA的一级结构 Watson和Crick于1953年提出了著名的DNA双螺旋模型。 脱氧核苷酸之间由35磷酸二酯键连接成DNA链，两

5、条链的碱基通过氢键实现AT、GC配对。 DNA的二级结构DNA二级结构是指两条多核苷酸链反相平行盘绕所生成的双螺旋盘绕结构。DNA有三种构象：A-DNA、B-DNA、Z-DNA，其中AB为右手构象，Z为左手构象。B型为普遍存在的结构。 DNA的高级结构DNA的高级结构指DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特定空间结构。超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋和负超螺旋两类，它们在不同类型的拓扑异构酶作用下或特殊情况下可相互转变。拓扑异构酶半不连续复制前导链、岗崎片段、随从链复制子为生物体DNA的复制单位。14.原核、真核生物DNA复制特点1. 原核生物DNA复制的特点DNA双螺旋的解

6、旋。 首先在拓扑异构酶I的作用下解开负超螺旋，并由解链酶解开双链， 接着由SSB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。DNA复制的引发。 首先由引发酶（一种RNA聚合酶）在DNA模板上合成一段RNA链, 接着由DNA聚合酶从RNA引物3端合成新DNA链􀂄后随链的引发过程由引发体来完成冈崎片段与半不连续复制 已知DNA聚合酶的合成方向都是53，这使得后随链无法连续合成。 后随链以53的方式先合成片段（冈崎片段），在连接为完整的链。复制的终止当复制叉前移，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。复制停

7、止后，仍有50-100bp未被复制，将由修复方式填补空缺，而后两链解开。DNA聚合酶现已知大肠杆菌存在DNA聚合酶I、II、III、IV和V。 DNA聚合酶I 非主要聚合酶，可确保DNA合成的准确性，并可切除紫外线照射产生的嘧啶二聚体。 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。2. 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。DNA复制只能在分裂期进行。复制起点为自主复制序列（A

8、RS）。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聚合酶主要参与引物合成DNA聚合酶活性水平稳定，主要在DNA损伤的修复中起作用DNA聚合酶是主要负责DNA复制的酶DNA聚合酶的主要功能可能是在去掉RNA引物后把缺口补全。15.DNA的转座DNA的转座，或称位移，是由可位移因子介导的遗传物质重排现象。转座子最先由Barbara McClintock于20世纪40年代在玉米遗传学研究时发现的。转座子（transposon, Tn）是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。转座子分为两大类：插入序列：最简单的转座子，不含任何宿主基

9、因。末端具有倒置重复序列复合型转座子：复合型转座子一类带有某些抗药性基因（或其它宿主基因）的转座子。两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。 TnA家族。携带3个基因转座子也存在于真核生物中。在玉米和果蝇中发现了多个在基因组内随机分布而且能重复移动的转座因子序列。玉米中的转座子Ac-Ds系统Spm-dSpm系统果蝇中的转座子：P转座子（可诱发杂种不育）3. 转座作用的机制限制性内切酶切开靶序列转座子插入，形成具有单链粘性末端的转座子修补缺刻，形成直接重复序列。转作可分为复制型和非复制型两大类复制型（TnA类）非复制型（IS序列、Mu及Tn5）4. 转座的遗传效应引起插入突变，可导致基因表达失活

10、。产生新的基因。产生的染色体畸变，引起DNA缺失或倒位。引起的生物进化，可产生新的生物学功能的基因。第三章1.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53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（A-U）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2. 模板的识别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。启动子是基因转录起始所必需的一段DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一。真核细胞中的模板识别与原核细胞有所不同，需要一些转录调控因子（辅助蛋白），RNA聚合

11、酶才能识别启动子并形成转录前起始复合物（PIC）。转录起始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。转录起始即是RNA链上第一个核苷酸链的产生。无需引物。起始后直到形成9个核苷酸的过程是通过启动子阶段，此时RNA聚合酶一直在启动子处，之后进入正常延伸。 转录延伸转录延伸即是RNA聚合酶释放因子离开启动子后，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。3.RNA聚合酶大肠杆菌RNA聚

12、合酶：（2个亚基􀂄1个亚基􀂄1个亚基）-（核心酶）+1个亚基-（全酶）转录的其实过程需要全酶，延伸过程仅需要核心酶。各亚基的功能：亚基和亚基组成了聚合酶的催化中心，它们在序列上与真核生物RNA聚合酶的两个大亚基同源。亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。亚基可能与核心酶的组装及启动子的识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用。 因子的作用是负责模板链的选择与转录的起始，它是酶的别构效应物，使酶专一性识别启动子。真核生物RNA聚合酶在真核生物中共有3类RNA聚合酶。酶 位置 转录产物 相对活性 对-鹅膏蕈的敏感性RNA聚合酶 核仁 2

13、8s,18s,5.8s rRNAs 5070% 不敏感RNA聚合酶 核质 hnRNA,mRNA,某些SnRNAs 2040% 高度敏感RNA聚合酶 核质 tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs 10% 存在物种特异性启动子区的基本结构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准确地结合，并具有转录起始的特异性。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。真核生物中：TATA序列（TATA box）：位于-25-35，使转录精确地起始，TATA序列也叫核心启动元件。C

14、CAAT序列（CAAT box） ：位于-70-80，CAAT区主要控制转录起始频率。GCCACACCC或GGGCGGG序列（GC box）：位于-110-80，主要控制转录起始频率。并非每个基因中都包含这3个区域。 RNA聚合酶并不直接识别碱基对本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。增强子是长约100200bp的序列，它们与启动子不同，可以位于转录起始位点的上游，也可位于其下游。转录抑制剂根据其作用性质主要可以分为两大类： DNA模板功能抑制剂，与DNA结合而改变模板的功能。 RNA聚合酶抑制剂，与RNA聚合酶结合而抑制其活力。4.原核生物mRNA的特征原核生物mRNA半衰期短许多原核生物m

15、RNA可能已多顺反子的形式存在5端无帽子结构，3端没有或只有较短的poly（A）结构起始密码子常为AUG，有时也为GUG，甚至UUG 存在SD序列（Shine-Dalgarnosequence）。原核生物起始密码子AUG上游712个核苷酸处的一段保守序列，与16S rRNA端3端反向互补，被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。真核生物mRNA的特征：单顺反子5端存在帽子结构。3端具poly（A）尾巴起始密码子仅为AUG5端加帽反应在转录早期即已完成。帽子结构有三种不同甲基化形式。帽子的作用可能使mRNA免遭核酸酶的破坏。甲基化的帽子也可能是蛋白质合成起始信号的一部分。多聚尾巴是在转录后，

16、由内切酶切开mRNA3端的特定部位，然后由poly A 聚合酶催化多聚腺苷酸反应。Poly A是mRNA进入胞质必需的形式，增强稳定性。mRNA刚进入进入胞质时，poly A尾巴较长，随时间推移将变短直至消失，随后mRNA将降解。5.不依赖于因子的终止此类终止反应中，无任何其它因子参与。模板中存在终止转录的特殊信号终止子，又称内在终止子（发卡式结构,3末端中相应的有一连串U序列） 3末端中相应的有一连串U序列每个基因或操纵子都有一个启动子和一个终止子。依赖于因子的终止有些终止点的DNA序列缺乏共性，不能诱导转录的自发终止，需要因子的参与。“穷追”模型大肠杆菌-依赖型终止子占所有终止子的一半左右

17、。抗终止两种类型： 破坏终止位点RNA的茎-环结构 依赖于蛋白质因子的转录抗终止6.转录作用产生出的mRNA、tRNA及rRNA的初级转录本全是前体RNA或核不均一RNA mRNA的剪接许多相对分子质量较小的核内RNA（如U1，U2，U3，U4，U5和U6）以及与这些RNA相结合的核蛋白参与RNA的剪接。内含子的末端识别有内含子限定和外显子限定两种方式。RNA的编辑 RNA的编辑是某些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。 位点特异性脱氨基作用引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除。RNA的编辑的生物学意义：校正作用有些基因在突变

18、过程中丢失的遗传信息可能通过RNA编辑修复。调控翻译通过编辑可以构建和去除起始或终止密码子，是基因表达调控的一种方式。扩充遗传信息能是基因产物获得新的结构和功能，有利于生物进化。RNA的再编码RNA的化学修饰第四章1. 遗传密码的性质密码的连续性。起始密码子决定所有后续密码子的位置。密码的简并性。由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并，对应于同一种氨基酸的几个密码子称为同义密码子。 密码的普遍性与特殊性。 密码子与反密码子的相互作用。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，第三对碱基有一定的自由度，可以摆动，因而使某些tRNA可以识别1个以上的密码子。2. tRNA在蛋

19、白质合成中处于关键地位。特点：存在经过特殊修饰的碱基，3端都以CCA-OH结束，这是其氨基酸结合位点。由于小片段碱基互补配对，形成三叶草形的二级结构。受体臂、TC臂、反密码子臂、D臂、额外环tRNA三级结构都呈L形折叠式tRNA的种类起始tRNA和延伸tRNA。一类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA（原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸）。其他tRNA统称为延伸tRNA。同工tRNA。几个代表相同氨基酸的tRNA称为同工tRNA。校正tRNA。分两类：无义突变的校正tRNA和错义突变的校正tRNA。均通过改变其反密码子区校正突变而依然合成原氨基酸。氨酰-tRNA合成酶

20、是一类催化氨基酸与tRNA结合的特异性酶。 蛋白质合成的真实性主要决定于tRNA能否把正确的氨基酸放到新生多肽链的正确位置上，而这一步主要决定于AAtRNA合成酶是否使氨基酸与对应的tRNA相结合。3.核糖体是一个致密的核糖核蛋白颗粒，可以解离为大小两个亚基，大亚基约为小亚基相对分子质量的二倍。 核糖体由三个tRNA结合位点，位于大小亚基交界面 核糖体小亚基负责对模板mRNA进行序列特异性识别，如起始部分的识别、密码子与反密码子的相互作用等，mRNA的结合位点也在小亚基上。大亚基负责携带AA-tRNA、肽键的形成、AA-tRNA与肽链的结合、A位、P位、转肽酶中心等在大亚基上。4.氨基酸的活化

21、 在细菌中，起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸；所以，与核糖体小亚基相结合的是N-甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet，可以与延伸中的Met-tRNAMet区分开。真核生物中，多肽合成是从生成甲硫氨酰tRNAiMet开始的，体内存在两种tRNAMet。只有甲硫氨酰tRNAiMet能与40S小亚基相结合，起始肽链合成，普通tRNAMet携带的甲硫氨酸只能被掺入正在延伸的肽链中。5.翻译起始又可被分成3步：30S小亚基与翻译起始因子IF-l，IF-3的作用下通过mRNA 的SD序列与之相结合在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带有

22、tRNA、mRNA及3个翻译起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合；然后，释放翻译起始因子。细菌核糖体上一般存在3个与氨酰tRNA结合的位点，即A位点（aminoacylsite），P位点（Peptidylsite）和E位点（exit site）。只有fMet-tRNAfMet能与第一个P位点相结合，其他所有tRNA都必须通过A位点到达P位点，再由E位点离开核糖体。5.肽链的延伸􀂙当第一个氨基酸与核糖体结合以后，按照mRNA模板密码子的排列，氨基酸通过新生肽键的方式被有序地结合上去。每加一个AA是一个循环，每个循环包括：后续AA-tRNA与核糖体结合􀂄肽键

23、的生成􀂄移位。 6.肽链的终止肽链的终止􀂙当终止密码子UAA、UAG或UGA出现在核糖体的A位时，没有相应的AA-tRNA能与之结合，而释放因子能识别这些密码子并与之结合，水解P位上多肽链与tRNA之间的二酯键，释放新生的肽链和tRNA，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束。释放因子RF具有GTP酶活性，它催化GTP水解，使肽链与核糖体解离。细菌细胞内存在三种终止因子（或称释放因子，RF1，RF2，RF3）。一旦RF与终止密码相结合，它们就能诱导肽基转移酶把一个水分子而不是氨基酸加到延伸中的肽链上。真核细胞只有一个（RF）终止因子。 7.蛋白质前体的加工 N

24、端fMet或Met的切除二硫键的形成 特定氨基酸的修饰。氨基酸侧链的修饰包括： 磷酸化（如核糖体蛋白质）、 糖基化（如各种糖蛋白）、 甲基化（如组蛋白、肌肉蛋白质）、 乙基化（如组蛋白）、 羟基化（如胶原蛋白）和竣基化等。切除新生链中非功能片段8.蛋白质的折叠9.真核生物翻译的起始机制与原核生物基本相同。其差异是：核糖体较大有较多的起始因子mRNA具有5端帽子结构Met-tRNAMet不甲酰化mRNA分子5端的“帽子”和3端的多聚A都参与形成翻译起始复合物10.蛋白质的转运 蛋白质运转可分为两大类: 翻译运转同步机制：蛋白质的合成和运转同时发生。分泌蛋白质大多是以同步机制运输的。翻译后运转机制

25、：蛋白质从核糖体上释放后才发生运转。在细胞器发育过程中，由细胞质进入细胞器的蛋白质大多是以翻译后运转机制运输的。（蛋白质通过线粒体膜运转是一种需要能量的过程。） 第七章1. 原核基因调控分类􀂙原核生物的基因调控主要发生在转录水平上，根据调控机制的不同可分为负转录调控和正转录调控。在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白（repressor）。根据其作用特征又可分为负控诱导系统和负控阻遏系统二大类。在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白（activator）。也可根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导系统和正控阻遏系统。2. 操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基

26、因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。原核基因调控的主要特点：原核生物通过特殊代谢物调节的基因活性主要分为可诱导和可阻遏两大类:可诱导调节。是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。这类基因中最突出的例子是大肠杆菌的乳糖操纵子。可阻遏调节。这类基因平时都是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。比如大肠杆菌中的色氨酸操纵子。弱化子对基因活性的影响􀂙在这种调节方式中，起信号作用的是有特殊负载的氨酰-tRNA的浓度，

27、在色氨酸操纵子中就是色氨酰-tRNA的浓度。当操纵子被阻遏，RNA合成被终止时，起终止转录信号作用的那一段DNA序列被称为弱化子。操纵子是基因表达和调控的单元，典型的操纵子包括:结构基因（除调节基因以外的所有基因），编码那些在某一特定的生物合成途径中起作用的、其表达被协同调控的酶。调控元件，如操纵序列，是调节结构基因转录的一段DNA序列。调节基因，其产物能够识别调控元件，例如阻抑物，可以结合并调控操纵基因序列。3. 大肠杆菌能利用乳糖作为碳源，而利用乳糖作为碳源的酶只有当乳糖成为惟一的碳源时才会被合成。大肠杆菌乳糖操纵子（lactose operon）包括3个结构基因：Z、Y和A，以及启动子、控制子和阻遏子等。转录的调控是在启动区和操纵区进行的。P为启动子，O为操纵区，lacI编码阻遏子􀂙3个结构基因各决定一种酶：Z编码-半乳糖苷酶；Y编码-半乳糖苷透过酶；A编码-半乳糖苷乙酰基转移酶。葡萄糖对lac操纵子影响􀂙-半乳糖苷酶在乳糖代谢中的作用是把前者分解成葡萄糖及半乳糖。如果将葡萄糖和乳糖同时加入培养基中，大肠杆菌在耗尽外源葡萄糖之前不会诱发lac操纵子。lac操纵子小结􀂄通常情况（葡萄糖供应正常）阻遏蛋白与操纵序列结合，基因不转录。细胞外的乳糖通过透性酶吸收到细胞内；细胞内的-半乳糖